播種量對晚播紫云英生長及養(yǎng)分積累的效應(yīng)①

周 影，魏啟舜，管永祥，陳 震，王 琳 *，郭成寶，文蔚明

播種量對晚播紫云英生長及養(yǎng)分積累的效應(yīng)①

周 影1，魏啟舜1，管永祥2，陳 震2，王 琳1 *，郭成寶1，文蔚明1

(1江蘇丘陵地區(qū)南京農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，南京 210046；2江蘇省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，南京 210036)

大田試驗(yàn)條件下，研究了不同播種量(22.5 ~ 75.0 kg/hm2)對晚播紫云英生長狀況、產(chǎn)草量以及養(yǎng)分積累等的影響。結(jié)果表明：隨著播種量的增加，紫云英每公頃株數(shù)顯著增加；播種量在30.0 ~ 75.0 kg/hm2范圍內(nèi)單株鮮重和干重隨播種量增加而降低；不同處理單株分枝數(shù)差異不顯著。鮮草和干草產(chǎn)量隨播種量的增加呈先增加后減少的趨勢，播種量為45.0 kg/hm2的處理產(chǎn)草量最高，鮮草和干草產(chǎn)量分別為48.34 t/hm2和5.70 t/hm2。不同播種量處理的植株地上部碳、氮、磷、鉀含量差異不顯著，其養(yǎng)分積累量隨播種量的增加則先增加后減少，播種量為45.0 kg/hm2時(shí)紫云英養(yǎng)分積累量最高，繼續(xù)增加播種量則差異不顯著。綜上，晚播紫云英的適宜播量為45.0 kg/hm2，即可獲得較高的產(chǎn)草量及養(yǎng)分積累量。

紫云英；晚播；播種量；產(chǎn)草量；養(yǎng)分積累量

長期大量單施化學(xué)肥料導(dǎo)致耕地質(zhì)量變差、面源污染嚴(yán)重、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量下降等突出問題，已成為制約我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。諸多研究表明，有機(jī)無機(jī)配施可提高肥料利用率，改善土壤生物性狀，增加土壤有機(jī)質(zhì)活性部分的比例[1-3]。綠肥作為一種重要的有機(jī)肥源，具有提高土壤肥力、改善土壤環(huán)境質(zhì)量、促進(jìn)作物生長等功能[4-5]。發(fā)展綠肥是建立良好農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)[6]。紫云英作為主要的稻田豆科綠肥作物[7]，因其具有固氮能力強(qiáng)、生長發(fā)育快、能顯著改善土壤和促進(jìn)植物生長發(fā)育等特點(diǎn)[8-11]，成為江蘇地區(qū)水稻輪作綠肥的主栽品種。然而生產(chǎn)實(shí)際中發(fā)現(xiàn)，由于種質(zhì)資源的短缺，使得紫云英種子價(jià)格普遍較高，增加了農(nóng)民的種植成本，影響種植積極性。播種量顯著影響作物產(chǎn)量[12-13]，明確紫云英的適宜播種量，對獲得高產(chǎn)和節(jié)約種子具有雙重意義。

前人研究主要圍繞播種量對鮮草產(chǎn)量及種子產(chǎn)量的影響，而對紫云英養(yǎng)分積累效應(yīng)的研究報(bào)道較少；并且，紫云英的播期均在正常播種時(shí)間內(nèi)(10月上旬之前)[14-16]，而對晚播紫云英(10月中旬以后)影響的研究未見文獻(xiàn)報(bào)道。近年來，隨著江蘇水稻主導(dǎo)品種布局調(diào)整以及農(nóng)業(yè)氣候資源總體變化等[17]因素的影響，使得水稻收獲期推遲，輪作綠肥遲播現(xiàn)象普遍。本試驗(yàn)以江蘇中部地區(qū)綠肥-水稻輪作方式為對象，選取了主栽綠肥品種紫云英為試驗(yàn)作物，設(shè)置7個(gè)播種量(22.5 ~ 75.0 kg/hm2)，研究了不同播種量對晚播輪作紫云英生長狀況、鮮草產(chǎn)量、干草產(chǎn)量以及養(yǎng)分積累情況等的影響，以期為江蘇地區(qū)水稻種植制度下晚播紫云英適宜播種量的選擇提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試紫云英為高桿大葉品種，由市場上購得。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2018—2019年在江蘇省句容市茅山風(fēng)景區(qū)墓東村潘莊實(shí)施，前茬水稻品種為南粳5055。田間試驗(yàn)條件下，設(shè)置7個(gè)播種量處理：22.5、30.0、37.5、45.0、52.5、60.0、75.0 kg/hm2，每處理3次重復(fù)，小區(qū)面積22.5 m2，采用隨機(jī)區(qū)組排列。N、P2O5、K2O 肥料用量均為45 kg/hm2，追施。2018年10月23日播種，紫云英生長期間根據(jù)氣候情況和土壤水分狀況進(jìn)行排灌管理。2019年4月25日，花期取樣調(diào)查紫云英生長狀況和養(yǎng)分含量。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

紫云英生長狀況：每小區(qū)按S型曲線隨機(jī)取樣10株調(diào)查生長指標(biāo)(株高、分枝數(shù)、單株鮮重和干重)；每小區(qū)隨機(jī)取20 cm × 20 cm的樣方各1個(gè)調(diào)查株數(shù)；各處理隨機(jī)取3個(gè)1 m2的樣方測量鮮草產(chǎn)量及干草產(chǎn)量。

植株全碳含量采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定；植株樣品經(jīng)H2SO4-H2O2消煮，微量凱氏定氮法測定氮含量，鉬銻抗比色法測定磷含量，火焰光度計(jì)法測定鉀含量[18]。養(yǎng)分積累量 = 干物質(zhì)量 × 養(yǎng)分含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Excel 97-2003和SPSS19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析，并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 播種量對紫云英植株生長狀況的影響

不同播種量對紫云英單位面積植株數(shù)的影響結(jié)果顯示(圖1)，單位面積植株數(shù)與播種量呈正相關(guān)關(guān)系，隨著播種量(22.5 ~ 75.0 kg/hm2)的增加，每公頃植株數(shù)呈逐漸顯著遞增趨勢。播種量為22.5 kg/hm2和30.0 kg/hm2的每公頃植株數(shù)相差不大，且均顯著少于其他播種量處理；播種量大于37.5 kg/hm2時(shí)，單位面積植株數(shù)增加顯著；播種量為75.0 kg/hm2時(shí)每公頃植株數(shù)達(dá)到峰值，為1 251萬株，且顯著高于其他處理。

(圖柱上方不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05))

對花期各播種量處理植株的株高、單株分枝數(shù)、單株鮮重及干重等指標(biāo)進(jìn)行分析，結(jié)果顯示(表1)，不同播種量處理單株分枝數(shù)無明顯差異。株高隨播種量增加而增高；播種量在30.0 ~75.0 kg/hm2范圍內(nèi)單株鮮重和單株干重隨播種量增加而降低，播種量22.5 kg/hm2處理單株鮮重和播種量37.5 kg/hm2及45.0 kg/hm2處理差異不顯著，但均顯著低于播種量30.0 kg/hm2處理；播種量在52.5 ~ 75.0 kg/hm2范圍內(nèi)，處理間差異不顯著，但均顯著低于其他處理。播種量22.5 kg/hm2和30.0 kg/hm2處理單株干重差異不顯著，但均顯著大于其他處理，播種量大于52.5 kg/hm2，單株干重顯著降低。

不同播種量對紫云英產(chǎn)草量的影響如表2所示，隨著播種量的增加，每公頃鮮草和干草產(chǎn)量均呈先增加后減少的趨勢，其中播種量45.0 kg/hm2處理產(chǎn)草量最高，鮮草和干草產(chǎn)量分別為48.34 t/hm2和5.70 t/hm2，且均顯著高于播種量37.5 kg/hm2及以下的處理。播種量為45.0 ~ 75.0 kg/hm2處理間差異不顯著。播種量22.5 kg/hm2處理鮮、干草產(chǎn)量均最低。

表1 不同播種量對紫云英植株生長狀況的影響

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，同列數(shù)據(jù)小寫字母不同表示處理間差異顯著(<0.05)，下同。

表2 不同播種量對紫云英產(chǎn)草量的影響

2.2 播種量對紫云英養(yǎng)分積累的影響

本試驗(yàn)條件下，不同播種量的紫云英植株地上部碳、氮、磷、鉀含量均無顯著差異，各處理間數(shù)值變幅較小(表3)。植株地上部養(yǎng)分積累量隨播種量增加先增加后減少。其中，播種量45.0 kg/hm2處理植株養(yǎng)分積累量均最大，且均顯著高于播種量37.5 kg/hm2及以下的處理。播種量為45.0 ~ 75.0 kg/hm2處理間各養(yǎng)分積累量差異不顯著，播種量22.5 kg/hm2處理碳、氮、磷、鉀積累量均最少。

表3 播種量對紫云英地上部養(yǎng)分含量及積累量的影響

3 討論

3.1 播種量對晚播紫云英植株生長及產(chǎn)草量的影響

播種量影響作物基本苗數(shù)。本研究發(fā)現(xiàn)，播種量對晚播紫云英單位面積植株數(shù)及植株生長的影響是顯著的。播種量與單位面積植株數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系，隨著播種量的增加，紫云英單位面積植株數(shù)顯著增加，這一結(jié)果與前人研究一致[15-16]。播種量45.0 kg/hm2時(shí)，每公頃植株數(shù)為808.7萬株，較最大播種量(75.0 kg/hm2)每公頃少441.9萬株，較最小播種量(22.5 kg/hm2)每公頃多450.2萬株。結(jié)合單株重及產(chǎn)草量的影響，可以看出，播種量為45.0 kg/hm2時(shí)的單位面積植株數(shù)較適宜，利于紫云英植株的個(gè)體生長以及總生物量的增加。

播種量影響作物群體密度，使植株形態(tài)產(chǎn)生差異。潘福霞等[15]和秦自果等[16]研究了湖北地區(qū)紫云英品種弋江種不同播種量(7.5 ~ 52.5 kg/hm2)的影響，播種期分別為10月2日和9月28日，結(jié)果顯示，紫云英單株分枝數(shù)、單株重隨播種量增加而減少。本試驗(yàn)條件下，不同播種量處理的單株分枝數(shù)無明顯差異，這可能與紫云英品種以及播種期不同有關(guān)。單株鮮重和單株干重在30.0 ~ 75.0 kg/hm2播種量范圍內(nèi)隨播種量增加而降低，播種量22.5 kg/hm2處理單株鮮重和干重均小于30.0 kg/hm2處理，這是由于在生產(chǎn)實(shí)際中發(fā)現(xiàn)，播種量22.5 kg/hm2處理由于紫云英單位面積植株數(shù)較少，田間雜草較多，從而影響植株生長。本試驗(yàn)條件下，播種量30.0 kg/hm2處理單株鮮、干重均最大，播種量大于52.5 kg/hm2時(shí)單株重顯著降低。這是由于適宜的播種量可使作物獲得較合理的群體密度，有利于植株生長；而播種量過大導(dǎo)致群體密度過高時(shí)，個(gè)體間相互競爭從而導(dǎo)致植株形態(tài)發(fā)生相應(yīng)變化[19-20]。

播種量是影響作物產(chǎn)量的最主要因素之一。作物在低密度條件下由于種群個(gè)體少，總體產(chǎn)量較低；高密度的條件下種群個(gè)體占用的空間和資源份額變小，容易因?yàn)閭€(gè)體發(fā)育不良而造成減產(chǎn)，只有在適宜群體構(gòu)成的條件下才能獲得較高產(chǎn)量[21-22]。本研究表明，隨著播種量的增加，每公頃紫云英鮮草和干草產(chǎn)量均呈先增加后減少的趨勢，其中播種量為45.0 kg/hm2處理產(chǎn)草量最高，鮮草和干草產(chǎn)量分別為48.34 t/hm2和5.70 t/hm2，且均顯著高于播種量37.5 kg/hm2及以下處理，再增大播種量產(chǎn)草量差異不顯著。表明，本研究中晚播紫云英獲得較高生物量的適宜播種量為45.0 kg/hm2。

3.2 播種量對紫云英養(yǎng)分積累的影響

以翻壓還田為目的的綠肥作物，獲得較高的養(yǎng)分積累量是栽培的關(guān)鍵。與前人研究結(jié)果一致[15]，本試驗(yàn)條件下，不同播種量處理紫云英植株碳、氮、磷、鉀含量差異不顯著，養(yǎng)分積累量則相差較大。紫云英植株中的絕大部分碳是從大氣中獲得的[23]，紫云英除了可以固定CO2釋放O2，還提高了對SO2、N2O和粉塵等主要空氣污染物的凈化功能[24]。本試驗(yàn)中，與紫云英生物量變化趨勢一致，植株地上部養(yǎng)分積累量隨播種量增加先增加后減少，其中，播種量45.0 kg/hm2處理植株各養(yǎng)分積累量均最大，且顯著高于播種量37.5 kg/hm2及以下處理，若再增加播種量處理間差異不顯著。

潘福霞等[15]研究了紫云英翻壓作綠肥的適宜播種量為 30.0 kg/hm2；秦自果等[16]研究顯示，紫云英播種量為22.5 kg/hm2時(shí)鮮草產(chǎn)量和種子產(chǎn)量均最高。綜合本試驗(yàn)結(jié)果，播種量為45.0 kg/hm2時(shí)，紫云英的產(chǎn)草量和植株養(yǎng)分積累量最高。該播種量要高于前人研究的紫云英作為綠肥翻壓的適宜播量。分析原因，除了地域、品種、栽培管理措施等的差異外，更主要的應(yīng)該是播期的影響。播期作為種植技術(shù)的一個(gè)重要方面，顯著影響作物出苗速率[25]、生長指標(biāo)[26]、養(yǎng)分積累[27]、產(chǎn)量和品質(zhì)等各個(gè)方面[28-29]。筆者前期研究了播期對綠肥紫云英的影響，發(fā)現(xiàn)播期推遲顯著抑制紫云英的生長及養(yǎng)分積累[30]。本研究的紫云英播期較遲(10月23日)，比前兩者的播期分別推遲21 d和25 d，顯著遲于紫云英的適宜播期。遲播易遭受低溫等不良?xì)夂蚨绊懗雒缂懊缙谏L，進(jìn)而影響紫云英產(chǎn)草量及養(yǎng)分積累。而適當(dāng)增加播種量可以增加紫云英的基本苗數(shù)，增強(qiáng)群體優(yōu)勢，適當(dāng)彌補(bǔ)播期推遲產(chǎn)生的影響。

4 結(jié)論

播種量影響紫云英植株生長及養(yǎng)分積累。本試驗(yàn)條件下，稻田晚播輪作高桿大葉紫云英品種播種量為45.0 kg/hm2時(shí)可獲得較高的產(chǎn)草量和植株養(yǎng)分積累量，作為綠肥翻壓可獲得較好的還田效果。本研究結(jié)果對蘇中地區(qū)現(xiàn)行稻田種植制度下晚播輪作紫云英適宜播種量的選擇提供一定的理論參考。

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Effects of Different Sowing Rates on Growth and Nutrient Accumulation of Later-sown Chinese Milk Vetch

ZHOU Ying1, WEI Qishun1, GUAN Yongxiang2, CHEN Zhen2, WANG Lin1*, GUO Chengbao1, WEN Weiming1

(1 Nanjing Institute of Agricultural Sciences in Jiangsu Hilly Area, Nanjing 210046, China; 2 Agricultural Technology Extension Station of Jiangsu Province, Nanjing 210036, China)

A field experiment was conducted to study the effects of different sowing rates (22.5, 30.0, 37.5, 45.0, 52.5, 60.0 and 75.0 kg/hm2) on the growth, grass yield and nutrient accumulation of late-sowing Chinese milk vetch (L.). The results showed that with the increase of sowing rate, the number of emerged seedling per hectare increased significantly, however, the fresh and dry weights per plant decreased with the increase of sowing rate in the range of 30.0-75.0 kg/hm2, and there was no significant difference in the number of branches per plant among different treatments. Fresh and dry yields increased at first and then decreased with the increase of the sowing rate. The highest yield of(48.34 t/hm2for fresh yield and 5.70 t/hm2for dry yield)was obtained when the sowing rate was 45.0 kg/hm2.The contents of C, N, P and K in the shoots were insignificantly different between different treatments, while nutrient accumulation was increased in the beginning and then decreased with the increase of sowing rate. The highest nutrient accumulation was obtained when the sowing rate was 45.0 kg/hm2, and no significant difference was found when sowing rate increasing further. Therefore, it is concluded that the suitable sowing rate ofin late sowing is 45.0 kg/hm2which can get the higher grass yield and nutrient accumulation.

L.; Late sowing; Sowing rate; Yield; Nutrient accumulation

S-3

A

10.13758/j.cnki.tr.2020.03.009

周影, 魏啟舜, 管永祥, 等. 播種量對晚播紫云英生長及養(yǎng)分積累的效應(yīng). 土壤, 2020, 52(3): 482–486.

江蘇現(xiàn)代農(nóng)業(yè)(水稻)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系輪作休耕創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(JATS [2019] 336)資助。

(wanglin0421nj@163.com)

周影(1983—)，女，江蘇銅山人，碩士，助理研究員，主要從事農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用、土肥等方面研究。E-mail:JJDD010@126.com