玉米秸稈還田對(duì)紫云英養(yǎng)分積累及土壤性質(zhì)的影響

冉 斌

興義市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，貴州 興義 562400

0 引言

長(zhǎng)期施用化肥易導(dǎo)致耕地板結(jié)、酸化，土壤有機(jī)質(zhì)含量減少，土壤養(yǎng)分協(xié)調(diào)供應(yīng)能力下降等問(wèn)題［1-2］。為貫徹落實(shí)綠水青山就是金山銀山的理念，守好發(fā)展和生態(tài)兩條底線，我國(guó)開(kāi)始在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中實(shí)施“化肥使用零增長(zhǎng)”“耕地質(zhì)量提升”和“耕地輪作休耕”等舉措。

為有效解決過(guò)量使用化肥帶來(lái)的種種問(wèn)題，綠肥開(kāi)發(fā)利用技術(shù)得到關(guān)注。相關(guān)研究表明，在冬閑期間種植綠肥，能夠有效培肥土壤、改善土壤理化性質(zhì)［3-5］、提高作物產(chǎn)量［6-8］。豆科綠肥作物具有很強(qiáng)的固氮能力，對(duì)氮素的利用效率較高，其在腐解時(shí)可以釋放大量的氮素，對(duì)維持農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的氮循環(huán)具有重要作用。紫云英一直以來(lái)都是我國(guó)南方地區(qū)普遍種植的豆科綠肥作物，優(yōu)化紫云英種植模式可以更好地利用紫云英，起到減少化肥投入、提升土壤肥力等作用。紫云英種植技術(shù)繁雜，不少農(nóng)民都是在水稻秸稈還田后種植紫云英。貴州省山區(qū)玉米種植面積較大，但秸稈利用率偏低，且目前尚未見(jiàn)玉米秸稈還田后種植紫云英的相關(guān)研究報(bào)道。因此，筆者以紫云英為研究對(duì)象，通過(guò)盆栽試驗(yàn)，研究不同玉米秸稈還田量對(duì)紫云英養(yǎng)分積累及土壤性質(zhì)的影響，為優(yōu)化紫云英綠肥種植技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)場(chǎng)地概況

2018年9月至2019年5月，筆者于貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所盆栽試驗(yàn)場(chǎng)地進(jìn)行試驗(yàn)。該試驗(yàn)場(chǎng)地海拔1 140 m，屬亞熱帶溫暖濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，土壤類型為黃壤。該地區(qū)土壤基本理化性質(zhì)如表1所示。

表1 試驗(yàn)場(chǎng)地土壤基本理化性質(zhì)

1.2 試驗(yàn)材料

紫云英由國(guó)家綠肥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席科學(xué)家曹衛(wèi)東提供；過(guò)磷酸鈣（P2O5含量為12%）、氯化鉀（K2O 含量為60%）購(gòu)于貴州科奧農(nóng)資銷售有限公司；紫云英根瘤菌劑（有效活菌數(shù)為2.0 億/mL）生產(chǎn)廠家為湖南潤(rùn)邦生物工程有限公司?；ㄅ枭峡趶綖?0.8 cm，高為21 cm，容量為9.5 L。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)共設(shè)4 個(gè)處理。CK：冬閑處理，不種紫云英、不施玉米秸稈；RS0：種紫云英，不施玉米秸稈；RS1：種紫云英，每667 m2翻壓玉米秸稈200 kg；RS2：種紫云英，每667 m2翻壓玉米秸稈400 kg，每個(gè)處理重復(fù)4 次，共計(jì)16 盆。稱取玉米秸稈與8 kg 土壤混勻，裝盆，每盆裝土8 kg，同時(shí)每667 m2施磷肥6 kg、鉀肥6 kg 作基肥，每盆播種紫云英0.4 g。RS1和RS2處理中，玉米秸稈與土壤混勻后裝盆。紫云英根瘤菌劑用量為2.00 mL/盆。紫云英盛花期取樣調(diào)查。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法。

1.4.1 紫云英農(nóng)藝性狀的測(cè)定。在紫云英盛花期，每盆隨機(jī)選取3株紫云英，測(cè)量其株高、根長(zhǎng)、莖直徑、鮮草質(zhì)量、根質(zhì)量及分枝數(shù)，最后取平均值。

1.4.2 紫云英鮮草產(chǎn)量及含水率的測(cè)定。在紫云英盛花期，每盆取3 株紫云英，稱量其地上部分鮮草產(chǎn)量及地下部分根質(zhì)量，并按照花盆面積折算為每公頃產(chǎn)量。而后將樣品在105 ℃條件下殺青30 min，65 ℃條件下烘至恒重，分別稱其地上部分干質(zhì)量及地下部分干質(zhì)量，計(jì)算含水率。

1.4.3 紫云英養(yǎng)分含量測(cè)定。在盛花期測(cè)定綠肥鮮草產(chǎn)量同時(shí)取樣，采用烘干法測(cè)定綠肥作物含水量，磨碎后測(cè)定氮、磷、鉀含量。植株全氮含量采用H2SO4-H2O2聯(lián)合消煮，蒸餾法測(cè)定；全磷含量采用H2SO4-H2O2聯(lián)合消煮，鉬銻抗比色法測(cè)定；全鉀含量采用H2SO4-H2O2聯(lián)合消煮，火焰光度法測(cè)定。

1.4.4 土壤養(yǎng)分測(cè)定。每盆取土壤500 g 備用，測(cè)土壤養(yǎng)分。土壤pH值采用電位法測(cè)定，水土體積比為1∶1；土壤有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定；全氮含量采用半微量凱氏定氮法測(cè)定；全磷含量采用氫氧化鈉熔融，鉬銻抗比色法測(cè)定；全鉀含量采用碳酸鈉熔融，火焰光度法測(cè)定；堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定；速效磷含量采用NaHCO3浸提，鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀含量采用醋酸銨浸提，火焰光度法測(cè)定；土壤無(wú)機(jī)氮（NO3-和NH4+）用0.01 mol/L 的CaCl2溶液浸提，連續(xù)流動(dòng)分析儀（Seal AA3，Norderstedt，Germany）上機(jī)測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)分析

利用Microsoft Excel 2010 軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，利用SPSS 17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 玉米秸稈還田對(duì)紫云英農(nóng)藝性狀的影響

由表2 可知，在紫云英盛花期，紫云英株高為RS2＞RS1＞RS0，3 個(gè)處理間差異不顯著。翻壓玉米秸稈促進(jìn)了紫云英的生長(zhǎng)，紫玉英株高隨著玉米秸稈翻壓量的增加而增加。紫云英單株鮮質(zhì)量為RS2＞RS1＞RS0，翻壓玉米秸稈增加了紫云英單株鮮質(zhì)量，且隨著玉米秸稈翻壓量的增加而增加；RS1和RS2處理下紫玉英單株鮮質(zhì)量顯著高于RS0處理，RS1和RS2處理之間差異不顯著，RS2處理下紫云英單株鮮質(zhì)量最高（31.30 g）。紫云英單株根質(zhì)量為RS1＞RS2＞RS0，翻壓玉米秸稈增加了紫云英單株根質(zhì)量；RS1和RS2處理紫云英下單株鮮質(zhì)量顯著高于RS0處理，RS1和RS2處理之間差異不顯著。紫云英根長(zhǎng)為RS2＞RS0＞RS1，3 個(gè)處理之間差異不顯著。紫云英莖直徑為RS2＞RS1＞RS0，紫云英莖直徑隨著玉米秸稈翻壓量的增加而增加，RS2處理下紫云英莖直徑最大（3.36 mm），顯著大于RS0處理。紫云英分枝數(shù)為RS1＞RS0＝RS2，3個(gè)處理之間差異不顯著。

表2 玉米秸稈還田對(duì)紫云英農(nóng)藝性狀的影響

2.2 玉米秸稈還田對(duì)紫云英產(chǎn)量及含水率的影響

由表3 可知，在紫云英盛花期，紫云英總產(chǎn)量、鮮草產(chǎn)量和根質(zhì)量為RS2＞RS1＞RS0，紫云英產(chǎn)量隨著玉米秸稈翻壓量的增加而增加。紫云英總產(chǎn)量、鮮草產(chǎn)量和根質(zhì)量均是RS2處理最高，分別為57.03 t/hm2、53.35 t/hm2和3.68 t/hm2。紫云英地上部分含水率為RS0＞RS1＞RS2，各處理之間差異不顯著，紫云英地上部分含水率隨著玉米秸稈翻壓量的增加而降低。紫云英地下部分含水率為RS2＞RS1＞RS0，各處理之間差異均不顯著，紫云英地下部分含水率隨著玉米秸稈翻壓量的增加而增加，RS2處理最高，為77.37%。

表3 玉米秸稈還田對(duì)紫云英產(chǎn)量及含水率的影響

2.3 玉米秸稈還田對(duì)紫云英養(yǎng)分積累的影響

由圖1可知，紫云英對(duì)氮、磷、鉀養(yǎng)分的積累量表現(xiàn)為鉀積累量＞氮積累量＞磷積累量。與RS0處理相比，RS1處理下紫云英氮積累量略低，但差異不顯著；RS2處理增加了紫云英對(duì)氮的積累（165.11 kg/hm2），較RS0處理增加21.13%，且顯著高于RS0處理。紫云英磷積累量表現(xiàn)為RS2＞RS1＞RS0，紫云英磷積累量隨著玉米秸稈翻壓量的增加而增加，RS2處理最高（18.37 kg/hm2），顯著高于RS0和RS1處理，但RS0和RS1處理之間差異不顯著。紫云英鉀積累量表現(xiàn)為RS2＞RS0＞RS1，但3 個(gè)處理之間差異均不顯著。

圖1 玉米秸稈還田對(duì)紫云英養(yǎng)分積累的影響

2.4 玉米秸稈還田下種植紫云英對(duì)土壤pH 值的影響

由圖2 可知，不同處理下土壤pH 值為RS0＞RS2＞RS1＞CK，種植紫云英使土壤pH 值升高，RS0處理的土壤pH 值最高（7.71），其次是RS2處理（7.65），兩個(gè)處理均顯著高于CK和RS1處理。

圖2 玉米秸稈還田下種植紫云英對(duì)土壤pH值的影響

2.5 玉米秸稈還田下種植紫云英對(duì)土壤肥力的影響

由表4 可知，玉米秸稈還田下種植紫云英增加了土壤全氮含量，RS0、RS1、RS2處理的土壤全氮含量均顯著高于CK，且3個(gè)處理的全氮含量均為0.20%，差異不顯著。RS0、RS1、RS2處理下土壤速效鉀含量相比CK，分別顯著增加了128.25%、146.79%、106.92%。隨著玉米秸稈還田量的增加，土壤速效鉀含量出現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，RS1處理最大，為269.25 mg/kg。RS0處理的土壤全磷含量略低，RS1、RS2處理的土壤全磷含量與CK 相同，所有處理之間均無(wú)顯著差異。RS0、RS1、RS2處理的土壤全鉀、堿解氮、有效磷含量均顯著低于CK，RS0處理均最低。RS0處理土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著低于CK，RS1與CK 差異不顯著，RS2土壤有機(jī)質(zhì)含量最高（46.26 g/kg），較CK增加了15.91%。

表4 玉米秸稈還田下種植紫云英對(duì)土壤肥力的影響

3 結(jié)論與討論

通過(guò)開(kāi)展盆栽試驗(yàn)，筆者比較研究了玉米秸稈還田下種植紫云英對(duì)紫云英產(chǎn)量及養(yǎng)分積累量的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，相對(duì)于RS0處理，RS1、RS2處理均增加了紫云英產(chǎn)量，增幅為4.10%～30.74%，其中RS2處理紫玉英增產(chǎn)效果最好，紫云英產(chǎn)量達(dá)57.03 t/hm2，顯著高于RS0處理。這說(shuō)明在玉米秸稈還田條件下種植紫云英，能增加紫云英鮮草產(chǎn)量。此次研究與馮靜琪等［9］、王飛等［10］研究稻秸還田結(jié)果相一致。RS1處理雖然降低了紫云英對(duì)氮和鉀的積累量，但與RS0處理差異不顯著。RS2處理增加了紫云英對(duì)氮和鉀的積累量，分別比RS0處理增加了21.13%和13.78%，且RS2處理的紫云英中氮積累量顯著高于RS0處理。RS1、RS2處理均增加了紫云英對(duì)磷的積累量，較RS0處理增加了1.01%～38.63%，RS2處理紫云英對(duì)磷的積累量顯著高于RS0處理。這說(shuō)明玉米秸稈還田能有效增加紫云英對(duì)氮、磷、鉀養(yǎng)分積累量，且紫云英磷積累量隨著玉米秸稈還田量的增加而增加。此次研究與馮靜琪等［9］研究稻秸還田結(jié)果相一致。與CK 相比，RS0、RS1、RS2處理土壤pH 值顯著增加，增幅為3.86%～6.20%，RS0處理土壤pH 值最高（7.26）。RS0、RS1、RS2處理土壤全氮和速效鉀含量均顯著高于CK，土壤全氮含量增加了11.11 個(gè)百分點(diǎn)，土壤速效鉀含量增加了106.92%～146.79%，且RS1處理土壤速效鉀含量最高（269.25 mg/kg）。RS0處理土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著低于CK，RS1和RS2處理增加了土壤有機(jī)質(zhì)含量，分別比CK 增加了1.90%和15.91%，RS2處理土壤有機(jī)質(zhì)含量最高（46.26 g/kg）。這說(shuō)明在玉米秸稈還田條件下種植紫云英具有調(diào)節(jié)土壤pH 值的作用，同時(shí)可改善土壤理化性質(zhì)；種植紫云英會(huì)降低土壤有機(jī)質(zhì)含量，當(dāng)玉米秸稈還田后，土壤有機(jī)質(zhì)含量會(huì)增加，并隨著玉米秸稈還田量的增加而增加。此次研究與王慧等［11］研究稻秸還田結(jié)果相一致。

綜上所述，玉米秸稈每667 m2還田400 kg情況下，可促進(jìn)紫云英產(chǎn)量的提高，增加紫云英對(duì)氮、磷、鉀積累量，提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量。上述研究結(jié)果可為后續(xù)進(jìn)一步研究玉米秸稈還田、水稻秸稈還田處理對(duì)紫云英產(chǎn)量及養(yǎng)分積累的影響提供理論依據(jù)。