燕麥套作紫花苜蓿對(duì)其生長性能和土壤理化性質(zhì)的影響

焦堂國 楊建紅 鄭宗倩

（蘭州新區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)投資集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州 730020）

0 引言

套作是指通過對(duì)各類農(nóng)作物的合理搭配種植，構(gòu)成多作物、多層次、多功能的復(fù)合群體，以提高作物的光合效率、水肥等資源利用效率［1］。農(nóng)作物合理套作不僅有助于實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物高產(chǎn)，而且有助于增加土壤中氮、磷、鉀等元素的含量，提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量［2-6］。雍太文等［7］、李小鵬［8］、劉茜等［9］研究表明，套作能明顯提高作物產(chǎn)量和土地利用效率。馮曉敏等［10］研究表明，將豆科作物和燕麥間作能提高燕麥地上部分的相對(duì)葉綠素含量、凈光合速率和土地利用率。葉修祺等［11］研究表明，馬鈴薯間作玉米在夏季具有明顯的遮陰效果，能有效降低地表溫度、減少土壤水分蒸發(fā)，減輕干旱對(duì)馬鈴薯造成的危害?？傊?，合理套種可以有效提高作物光合效率、水肥和土地等資源利用效率等。

苜蓿（Medicago sativaL.）為豆科苜蓿屬多年生草本植物，在幼苗期不耐高溫，且進(jìn)入秋季后因其秋眠特性使最后一茬產(chǎn)量不高［12］。因此，農(nóng)戶可利用燕麥（Avena sativaL.）生長周期短且能為苜蓿生長提供遮陰效果的特性［13-14］，在燕麥生長中后期套種紫花苜蓿，以充分利用時(shí)間、空間增加飼草產(chǎn)量［5］。但燕麥套作紫花苜蓿的種植模式對(duì)兩者生長性能、土壤理化性質(zhì)等方面的影響尚不清楚。因此，筆者在土壤改良后對(duì)燕麥套作紫花苜蓿的種植模式進(jìn)行研究，比較不同種植模式下燕麥和紫花苜蓿的生長性能、土壤理化性質(zhì)變化，以期為甘肅省蘭州新區(qū)現(xiàn)代牧草休閑示范園項(xiàng)目區(qū)選擇合理的套作模式提供理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

蘭州新區(qū)位于黃土高原西北部，屬典型的黃土高原丘陵地貌類型，土質(zhì)多為黃綿土，降雨后雨水不能滲透，土壤不能保墑，植物長勢(shì)不佳。

試驗(yàn)地位于蘭州新區(qū)現(xiàn)代牧草休閑示范園項(xiàng)目區(qū)（北緯36°24′31″～36°25′47″，東經(jīng)103°46′31″～103°49′43″），海拔1 874～1 929 m，地處蘭州市、白銀市和蘭州新區(qū)三角輻射中心地帶，區(qū)位優(yōu)勢(shì)明顯，是蘭州新區(qū)的重要組成部分，也是蘭白經(jīng)濟(jì)圈發(fā)展中不可替代的關(guān)聯(lián)帶［15］。項(xiàng)目區(qū)年均氣溫6.9 ℃，年降水量300～350 mm，年均蒸發(fā)量1 880 mm，年日照時(shí)間1 744～2 659 h，日照率60%。項(xiàng)目區(qū)土壤貧瘠、鹽堿化程度高，水資源匱乏，植被稀少。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 土壤改良。試驗(yàn)地受土壤鹽堿化程度高、土壤pH 值高、有機(jī)質(zhì)含量低、土壤肥力差等因素影響，不適宜農(nóng)作物生長，因此，需要先對(duì)土壤進(jìn)行改良。2019年，在作物播種前對(duì)500 m2試驗(yàn)地用腐熟牛糞、綠肥等改良土壤。先將作物生育期所需的全部磷肥、鉀肥、農(nóng)家肥和部分氮肥（30%左右）結(jié)合整地作為基肥施入；再將剩余氮肥（70%左右，可以用尿素）作為追肥施入，在作物的需肥臨界期、最大效率期追施60%左右，后期追施10%左右［16］。

1.2.2 作物種植。2019—2021年，每年4月10日在改良后的500 m2土地上播種，單播燕麥（莫妮卡）和紫花苜蓿各100 m2，套作地播種燕麥300 m2，設(shè)3個(gè)重復(fù)。按照深耕、打耱、機(jī)械播種的順序完成播種。燕麥每667 m2播種量12 kg，紫花苜蓿每667 m2播種量3 kg。在燕麥生長中后期，即燕麥播后第68 天（6月17日）開始套作紫花苜蓿。因紫花苜蓿在幼苗期不耐高溫，可利用燕麥苗為紫花苜蓿幼苗遮陰，以提高紫花苜蓿成活率。套種紫花苜蓿時(shí)沿燕麥播種區(qū)域條播，條播行距約為20 cm，播深3～5 cm。播種后均需要及時(shí)進(jìn)行除草、施肥、澆水及病蟲害防治，以保障燕麥和紫花苜蓿正常生長。

1.2.3 樣品采集與測定方法。采集改良后的基礎(chǔ)土樣（CK）和套作模式下每年作物收獲后的土樣，每小區(qū)按照S形多點(diǎn)取混合耕作層0～20 cm的土樣，將土樣分別風(fēng)干、研磨后過孔徑0.25 mm 篩，用于測定土壤養(yǎng)分含量。測定項(xiàng)目包括土壤pH 值、鹽分含量、有機(jī)質(zhì)含量、堿解氮含量、有效磷含量、速效鉀含量和土壤容重。土壤pH 值采用酸度計(jì)測定，鹽分采用電導(dǎo)率法測定，有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定，堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散法測定，速效磷含量采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-比色法測定，速效鉀含量采用NH4H4OAc 浸提-火焰光度法測定［17］，容重采用烘箱法測定。

在紫花苜蓿播種后7 d 左右，分別對(duì)單作和套作的紫花苜蓿測定出苗率；在燕麥和紫花苜蓿生長的初、中、后期分別選定30 株測定株高；在生長末期分別對(duì)單作和套作的紫花苜蓿、燕麥進(jìn)行收割，獲得其產(chǎn)量數(shù)值。

2 結(jié)果與分析

2.1 燕麥套作紫花苜蓿對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

項(xiàng)目區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量少、土壤瘠薄、養(yǎng)分供給能力差，且存在輕度鹽漬化問題，土地生產(chǎn)力低下。經(jīng)配施農(nóng)家肥和化肥改良后，項(xiàng)目區(qū)土壤適宜作物種植。如圖1所示，在燕麥套作紫花苜蓿模式下，土壤pH 值和容重隨種植年限的增加而減??；土壤有機(jī)質(zhì)含量呈增加趨勢(shì)，從3.64 g/kg 增加至6.85 g/kg；土壤鹽分、堿解氮含量隨種植年限的增加呈先增加后減少趨勢(shì)；土壤速效鉀含量隨種植年限的增加呈先減少后增加趨勢(shì)；土壤有效磷含量隨種植年限的增加呈波動(dòng)變化，但變化幅度不大。

圖1 套作模式下土壤理化性質(zhì)變化

2.2 燕麥套作紫花苜蓿對(duì)紫花苜蓿出苗率的影響

如表1所示，2019—2021年紫花苜蓿的出苗率在逐步提高；在單作模式下，紫花苜蓿的出苗率從2019年的40%增長至2021年的70%；在套作模式下，紫花苜蓿的出苗率從2019年的55%增長至2021年的89%。同時(shí)，因燕麥套作紫花苜蓿時(shí)燕麥為紫花苜蓿的生長提供了遮陰條件，故套作模式下紫花苜蓿的出苗率較單作模式下紫花苜蓿的出苗率高。

表1 2019—2021年紫花苜蓿田間出苗率

2.3 燕麥套作紫花苜蓿對(duì)其生長性能的影響

如表2所示，在單作模式下，燕麥和紫花苜蓿的株高從2019年的30.67 cm 和10.58 cm 分別增長至2021年的57.89 cm 和22.99 cm；在套作模式下，燕麥和紫花苜蓿的株高從2019年的40.62 cm 和15.66 cm 分別增長至2021年的70.92 cm 和26.32 cm。套作紫花苜蓿株高較單作紫花苜蓿株高提高了19.81%～32.44%，而套作燕麥株高較單作燕麥株高提高了14.48%～48.02%。

表2 2019—2021年套作與單作模式下燕麥和苜蓿株高

如表3所示，在單作模式下，燕麥和紫花苜蓿的干草產(chǎn)量從2019年的7 317.05 kg/hm2和1 034.66 kg/hm2分別增長至2021年的9 000.28 kg/hm2和1 320.56 kg/hm2；在套作模式下，燕麥和紫花苜蓿的干草產(chǎn)量從2019年的8 564.68 kg/hm2和1 257.93 kg/hm2分別增長至2021年的10 175.64 kg/hm2和1 678.54 kg/hm2。套作模式下紫花苜蓿的產(chǎn)量較單作紫花苜蓿的產(chǎn)量提高了19.61%～27.11%，而套作燕麥的產(chǎn)量較單作燕麥的產(chǎn)量提高了13.06%～17.05%。此試驗(yàn)結(jié)果表明，燕麥套作紫花苜蓿能有效促進(jìn)植株生長。

表3 2019—2021年套作與單作模式下燕麥和苜蓿產(chǎn)量

3 討論

3.1 燕麥套作紫花苜蓿對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響分析

此試驗(yàn)結(jié)果表明，在燕麥套作紫花苜蓿模式下，土壤有機(jī)質(zhì)含量得到有效提升，可能是苜?？葜β淙~及根系腐爛分解的結(jié)果；土壤pH 值隨燕麥套作紫花苜蓿年限的增加而減小，這與洪德星［18］的研究結(jié)果不同，可能是由于苜蓿根系腐爛分解出一些酸性物質(zhì)，導(dǎo)致土壤pH 值降低，而且降低幅度較?。?9］；土壤容重隨燕麥套作苜蓿年限的增加而減小，這與洪德星［18］研究發(fā)現(xiàn)的苜蓿和苜蓿/棉花輪作可以降低土壤容重、增加土壤總孔隙度的結(jié)果一致；土壤中的堿解氮含量隨套作年限的增加呈先增加后減少趨勢(shì)，可能是因?yàn)檐俎５墓痰鼍哂幸欢ǖ墓痰饔?，可以提高土壤中的氮含量，而?年苜蓿生長較為旺盛，所需營養(yǎng)物質(zhì)較多，因此當(dāng)年土壤中氮含量會(huì)相對(duì)減少；土壤中的全鹽量隨套作年限的增加呈先增加后減少趨勢(shì)，可能是由于農(nóng)家肥發(fā)酵后自身帶有的鹽分滲入土壤，也可能是發(fā)酵肥中的酸性物質(zhì)分解或轉(zhuǎn)化了土壤中的礦物質(zhì)成分，使一些難溶難浸出的物質(zhì)變成易溶易浸出的物質(zhì)，從而使土壤中的全鹽量增加，而后期苜蓿生長旺盛，大量的苜?？晌詹糠蛀}分，加之苜蓿種植改善了土壤結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了土壤脫鹽能力，從而后期使土壤中的含鹽量有所減少。因此，采用合理的種植模式可有效改善土壤理化性質(zhì)，影響作物的產(chǎn)量。

3.2 燕麥套作紫花苜蓿對(duì)其生長性能的影響分析

在套作模式下，2019—2021年田間種植苜蓿的成活率逐漸上升，2021年苜蓿出苗率提高至89%。在套作模式下，苜蓿的株高較單作提高了19.81%～32.44%，燕麥則提高了14.48%～48.02%。產(chǎn)草量是衡量牧草品種優(yōu)劣的重要指標(biāo)，是株高、分蘗數(shù)、生長速度等性狀的綜合體現(xiàn)［20］。在套作模式下，苜蓿的產(chǎn)量較單作提高了19.61%～27.11%，燕麥則提高了13.06%～17.05%。采用合理的間套作模式能滿足多種植物對(duì)光照、水分等生長要素的不同需求，提高低營養(yǎng)或低水資源利用環(huán)境中的植物產(chǎn)量和生長品質(zhì)［21］。在該試驗(yàn)中，燕麥為紫花苜蓿的生長提供了遮陰條件，讓紫花苜蓿在炎熱的環(huán)境中安全生長。

4 結(jié)論

燕麥、紫花苜蓿套作能有效改良土壤鹽堿地，降低土壤容重，提高土壤養(yǎng)分含量，同時(shí)能有效提高田間種植苜蓿的成活率和產(chǎn)量。在蘭州新區(qū)應(yīng)用此套作模式時(shí)，應(yīng)根據(jù)土壤養(yǎng)分含量現(xiàn)狀進(jìn)行土壤改良，進(jìn)而合理安排作物套種模式，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)。