翻壓綠肥對玉米產(chǎn)量的影響初探

李 泉，侯海鵬，辛 勍，孫桂文，辛 宇，趙 燕

（1.天津市靜海區(qū)梁頭鎮(zhèn)人民政府，天津 301600；天津市農(nóng)業(yè)發(fā)展服務(wù)中心，天津 300061；3.天津市動物疫病控制中心，天津 300402；4.天津市靜海區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)研究所，天津 301600）

翻壓綠肥可以減少化肥施用量15%～30%，改善土壤理化性狀，培肥地力，對維持或改良土壤的質(zhì)量或健康起到重要作用。種植綠肥翻壓后不僅可以改良土壤，提升土壤自身的蓄水保墑能力，還有利于提高玉米產(chǎn)量。前人在翻壓綠肥對土壤理化性狀和玉米產(chǎn)量的影響方面做了大量研究，華北地區(qū)綠肥二月蘭還田可適當(dāng)替代化學(xué)肥料；依據(jù)養(yǎng)分釋放規(guī)律，春玉米在前期應(yīng)重施氮磷肥、輕鉀肥，后期補施氮鉀肥。但在天津地區(qū)，連續(xù)3年翻壓綠肥對玉米產(chǎn)量形成過程的影響研究較少。本研究針對天津市靜海區(qū)玉米田基礎(chǔ)地力普遍較低，土壤養(yǎng)分含量不均衡、土壤結(jié)構(gòu)不合理等突出問題，為進一步改善土壤理化性狀，提升土壤生產(chǎn)能力，通過田間試驗，以翻壓綠肥條件下玉米產(chǎn)量形成過程為研究內(nèi)容，探討其變化規(guī)律，旨在為天津市靜海區(qū)玉米綠色增產(chǎn)增效提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗田概況及供試品種

試驗在天津市靜海區(qū)梁頭鎮(zhèn)西柳木村進行，前茬為油菜，供試土壤為黏質(zhì)壤土，供試品種為紀(jì)元128。

1.2 試驗設(shè)計

試驗采用大田對比設(shè)計，設(shè)2個處理。處理1為常規(guī)管理模式，處理2為連續(xù)3年翻壓綠肥。玉米收獲后播種油菜，播種量0.25～0.5 kg·667 m-2，機械條播，行距40 cm左右，第二年5月中旬春玉米播種之前，將油菜作為綠肥翻壓到土壤中，構(gòu)成綠肥/玉米輪作體系。從2018年開始，連續(xù)3年翻壓綠肥。2個處理方式下玉米播種密度均為5000株·667 m-2，種肥均為45 kg·667 m-2三元復(fù)合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）、硫酸鋅1 kg·667 m-2，大喇叭口期追施尿素（N46%）30 kg·667 m-2，其他管理措施同當(dāng)?shù)匾话闾铮?020年10月1日收獲。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 記載玉米生長發(fā)育進程

1.3.2 葉面積指數(shù)變化動態(tài) 5展葉時，每個處理小區(qū)選生長一致的100株掛牌標(biāo)記。自5展葉開始，大喇叭口期、抽雄開花期、灌漿期、收獲期各取樣一次，每處理每次取有代表性植株4株。玉米葉面積=葉長×葉寬×系數(shù)，完全展開葉系數(shù)為0.75，未完全展開葉系數(shù)為0.50。

1.3.3 群體干物質(zhì)積累動態(tài) 測定葉面積指數(shù)后，將植株置烘箱105 ℃殺青30 min，80 ℃烘干至恒重，計算單位面積干物質(zhì)積累量。

1.3.4 測產(chǎn)考種 收獲前，調(diào)查小區(qū)內(nèi)收獲株數(shù)、收獲穗數(shù)，從每小區(qū)中間6行選取3點，每點面積取10 m2收獲籽粒稱重計產(chǎn)（按含水率14%折算），并選取20穗平均穗，測定穗行數(shù)、行粒數(shù)和千粒重。

1.4 數(shù)據(jù)分析與處理

采用SPSS13.0軟件統(tǒng)計分析和檢驗數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 翻壓綠肥對玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

翻壓綠肥顯著提高玉米產(chǎn)量14.8%（表1）。通過對玉米產(chǎn)量構(gòu)成因數(shù)的進一步分析可以看出，連續(xù)3年翻壓綠肥對玉米群體的收獲穗數(shù)和穗粒數(shù)影響不顯著，但對千粒重影響顯著，翻壓綠肥條件下，玉米千粒重顯著提高7.9%。通過以上數(shù)據(jù)分析可以看出，連續(xù)的綠肥翻壓，可通過改善土壤環(huán)境，提高玉米灌漿期根系活力，促進光合產(chǎn)物向籽粒中轉(zhuǎn)運，從而促進千粒重增加。

表1 翻壓綠肥對玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

2.2 翻壓綠肥對收獲期生物量和灌漿期葉面積指 數(shù)的影響

圖1 a顯示，翻壓綠肥顯著提高了收獲期玉米群體的干物質(zhì)積累量9.9%，并且翻壓綠肥處理條件下，群體的干物質(zhì)積累量的變異幅度小于對照。圖1 b顯示，翻壓綠肥顯著提高了灌漿期玉米群體的葉面積指數(shù)15.6%，并且在翻壓綠肥條件下，灌漿期葉面積指數(shù)變異幅度小于對照。由以上數(shù)據(jù)可以看出，翻壓綠肥條件下，灌漿期葉面積指數(shù)和收獲期群體干物質(zhì)積累量明顯提高，并且整齊度有顯著提高。灌漿期葉面積指數(shù)的增大為玉米光合產(chǎn)物的形成提供足夠的光合面積，有利于群體干物質(zhì)的形成，為群體高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

圖1 翻壓綠肥對玉米收獲期干物質(zhì)積累和灌漿期葉面積指數(shù)的影響

2.3 翻壓綠肥對灌漿期葉綠素含量和葉片氮含量 的影響

圖2a上圖顯示，灌漿期穗下葉葉片葉綠素含量明顯低于穗位葉和穗上葉葉片葉綠素含量，穗位葉和穗上葉葉片葉綠素含量無顯著差異，2個處理間的表現(xiàn)趨勢一致。翻壓綠肥對灌漿期不同葉位的葉片葉綠素含量均有顯著的提高作用，穗下葉、穗位葉和穗上葉葉綠素含量分別提高18.3%，10.3%和7.6%。圖2b圖顯示，灌漿期穗下葉葉片氮含量明顯低于穗位葉和穗上葉葉片氮含量，穗位葉和穗上葉葉片氮含量無顯著差異，2個處理間的表現(xiàn)趨勢一致。翻壓綠肥分別提高了灌漿期穗下葉、穗位葉和穗上葉葉片氮含量38.6%，9.9%和5.4%。由以上分析可以看出，翻壓綠肥提高了不同葉位葉片葉綠素含量和葉片氮含量，增強了灌漿期群體的光合性能，利于灌漿期群體干物質(zhì)的積累，為高產(chǎn)的形成提供物質(zhì)條件。

圖2 翻壓綠肥對灌漿期不同葉位的葉綠素含量和葉片氮含量的影響

3 結(jié)論與討論

綠肥翻壓可以顯著提高土壤有機質(zhì)含量、有效磷含量、速效鉀含量、全氮含量、土壤磷酸酶活性，增加土壤含水量，促進玉米生長發(fā)育。部分綠肥處理的玉米農(nóng)藝性狀、生物學(xué)產(chǎn)量與經(jīng)濟產(chǎn)量不如對照，這可能與綠肥的腐解對玉米種子的發(fā)芽及生長有關(guān)。綠肥腐解特征總體上表現(xiàn)為前快后慢。綠肥還田后，所含養(yǎng)分能快速釋放以補足土壤養(yǎng)分庫，供作物生長需要，在玉米播種前綠肥翻埋期其根系活力增強。本研究表明，連續(xù)3年翻壓綠肥提高了灌漿期玉米的光合性能，為生產(chǎn)出更多的光合產(chǎn)物提供了基礎(chǔ)。同時，翻壓綠肥改善了土壤理化性狀，為根系生長發(fā)育提供了良好的土壤環(huán)境，延緩了后期根系的衰老，延長了灌漿期，起到養(yǎng)根護葉的作用，為后期千粒重的提高提供了條件和基礎(chǔ)。綠肥-玉米農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)除了為社會提供農(nóng)產(chǎn)品供給服務(wù)的直接經(jīng)濟效益以外，更多的是提供調(diào)節(jié)氣體、涵養(yǎng)水分、土壤養(yǎng)分累積和保持土壤等生態(tài)效益。本研究認(rèn)為，在天津地區(qū)連續(xù)翻壓綠肥可以顯著提高產(chǎn)量14.8%，翻壓綠肥是天津地區(qū)玉米綠色高產(chǎn)高效生產(chǎn)的有效技術(shù)途徑。