绿肥还田条件下化肥减施对土壤性状及花生产量的影响

来源:用户上传      作者:史桂芳 董浩 朱国梁 于淑慧 牟小翎 谭德水

　　 摘要：在花生-二月兰复种连作条件下，研究二月兰翻压还田基础上减施化肥对土壤性状及花生产量的影响。结果表明：与习惯施肥相比，二月兰翻压还田基础上减施10%～30%的化肥，土壤有机质含量提高14.6%～18.5%，碱解氮含量增加3.3%～6.1%，速效磷含量增加2.6%～4.8%，速效钾含量增加7.1%～8.8%，土壤容重降幅为8.2%～12.2%。与习惯施肥相比，二月兰翻压还田基础上减施10%～20%的化肥可明显提高花生叶片叶绿素含量，改善花生的农艺性状，增加花生产量，增幅为3.1%～7.2%。可见二月兰翻压还田能显著改善土壤理化性状，起到减肥增效的作用。
　　关键词：花生;二月兰;化肥减施;土壤性状;产量
　　中图分类号：S565.206.2  文献标识号：A  文章编号：1001-4942（2020）11-0065-05
　　Effects of Reducing Chemical Fertilizer Application on Soil
　　Properties and Peanut Yield under Conditions of
　　Returning Green Manure into Field
　　Shi Guifang1， Dong Hao1， Zhu Guoliang1， Yu Shuhui1， Mu Xiaoling1， Tan Deshui2
　　（1.Taian Academy of Agricultural Sciences，Taian 271000，China;
　　2.Institute of Agricultural Resources and Environment， Shandong Academy of Agricultural Sciences/
　　Key Laboratory of Wastes Matrix Utilization， Ministry of Agriculture and Rural Affairs，Jinan 250100，China）
　　Abstract Under the conditions of continuous cropping of peanut and Orychophragmus violaceus， the effects of reducing chemical fertilizer application were studied on soil properties and peanut yield on the basis of returning Orychophragmus violaceus into field. The results showed that compared with conventional fertilization， reducing 10%～30% chemical fertilizer on the basis of returning Orychophragmus violaceus into field could increase the soil organic matter content by 14.6%～18.5%， the alkali-hydrolysis nitrogen content by 3.3%～6.1%， the content of available phosphorus by 2.6%～4.8% and the content of available potassium by 7.1%～8.8%， and decrease the soil bulk density by 8.2%～12.2%. Compared with conventional fertilization， reducing 10%～20% of chemical fertilizer on the basis of returning Orychophragmus violaceus into field could significantly increase the chlorophyll content of leaves，improve the agronomic characteristics and increase the yield of peanut by 3.1%～7.2%. It could be seen that the soil physical and chemical properties were significantly improved by returning Orychophragmus violaceus into soil， which played roles on reducing chemical fertilizers and increasing efficiency.
　　Keywords Peanut;Orychophragmus violaceus;Reducing chemical fertilizer application;Soil properties;Yield
　　綠肥是一种养分完全的优质、清洁有机肥源，具有改善土壤理化性状、优化土壤微生态环境、增加土壤生物活性、提升农产品产量和品质的作用[1-3]。20世纪80年代以来，随着化肥、农药的过度施用，土壤结构受到破坏，土壤有机质含量减少，农业面源污染等环境问题不断显现[4，5]，为了提高作物品质和实现土壤资源的持续利用，绿肥作为一种生态友好型肥料逐渐被人们重视。
　　我国传统花生单季栽培模式留有大量冬春裸地，为种植冬绿肥提供了时间和空间。利用花生田冬春裸地种植冬绿肥作物，建立一种新的春花生-冬绿肥复种连作栽培模式，即能保证不与主作物争地，又实现了土地的用养结合、培肥改土和化肥减施增效，减少了因耕地裸露而引起的表土流失、土壤侵蚀、扬尘等生态环境问题[6]和花生重茬病虫害，提升了花生种植效益，实现花生绿色、优质、安全生产，具有长期和显著的社会、经济、生态效益。目前，人们对于绿肥的研究多停留在绿肥品种、种植模式及种植绿肥对土壤生态环境的影响等方面，而对于绿肥的化肥替代作用研究的不够深入[7]。本研究探讨了花生-二月兰复种连作条件下，二月兰翻压还田基础上减施化肥对土壤性状及花生产量的影响，以期为花生高效种植提供技术支撑。 　　1 材料与方法
　　1.1 供试材料与试验设计
　　试验于2017—2019年在泰安市邱家店镇（北纬36°20′，东经117°08′）进行。花生品种为鲁花12。供试土壤为棕壤土。土壤耕层基础理化性状见表1。
　　 试验设置6个处理：（1）CK：不施肥;（2）FP：习惯施肥，复合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）50 kg（每666.7m2，下同）;（3）FP+OE：复合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）50 kg+二月兰翻压还田;[JP5]（4）90% FP+OE：复合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）45 kg+二月兰翻压还田;（5）80% FP+OE：复合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）40 kg+二月兰翻压还田;（6）70% FP+OE：复合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）35 kg+二月兰翻压还田。试验小区长10.0 m，宽4.2 m，面积42.0 m2。随机区组设计，每处理重复3次。花生收获后播种二月兰，播种量为1.5 kg（每666.7m2，下同），花生播种前15 d将二月兰翻压还田（还田量平均约为1 500 kg）。
　　1.2 测定项目及方法
　　于花生不同生育期（苗期、开花下针期、结荚期和成熟期）用便携式叶绿素仪（SPAD-502）测定叶片叶绿素含量，每个处理随机取20片新展开功能叶。于花生收获时，每个小区选取10株有代表性的花生植株测定主茎高、主根长、侧枝长和分枝数，考察单株饱果数、百果重，计算出仁率。最后分小区单收单晒，风干后计产。
　　花生收获后取0～20 cm土样测定理化性状。采用环刀法测定土壤容重;有机质含量采用重铬酸钾外加热法测定;碱解氮采用碱解扩散法测定;速效磷采用钼锑抗比色法测定;速效钾采用火焰光度计法测定。
　　1.3 数据处理与分析
　　采用Microsoft Excel 2007软件进行数据处理;应用SPSS 17.0软件进行数据分析， LSD法进行差异显著性检验。
　　2 结果与分析
　　2.1 不同处理对土壤理化性状的影响
　　如表2所示，二月兰翻压还田处理土壤有机质含量较CK和FP处理均显著提高，增幅分别为13.0%～16.8%和14.6%～18.5%。二月兰还田处理土壤碱解氮含量较FP处理增幅为3.3%～6.1%，其中90% FP+OE处理与FP处理差异显著。二月兰还田处理土壤速效磷含量较FP处理增幅为2.6%～4.8%，差异不显著。二月兰还田处理土壤速效钾含量较FP处理增幅为7.1%～8.8%，差异显著。二月兰还田处理土壤容重较FP处理降低0.12 g/cm3～0.18 g/cm3，降幅为8.2%～12.2%，差异显著。以上结果表明，二月兰翻压还田能显著改善土壤理化性状。
　　2.2 不同处理对花生叶绿素含量的影响
　　由表3可以看出，在整个花生生育期，叶绿素含量整体呈先升高后降低的趋势。苗期和开花下针期花生叶片叶绿素含量随时间推移呈上升趋势，并且二月兰翻压还田处理在减施化肥10%～30%的情况下叶绿素含量均高于FP处理。结荚期花生叶片叶绿素含量开始下降。成熟期叶绿素含量下降速度加快，FP+OE、90% FP+OE、80% FP+OE处理的叶绿素含量仍高于FP处理，70% FP+OE处理叶绿素含量略有降低。
　　2.3 不同处理对花生植株性状的影响
　　在成熟期对各处理花生主茎高、主根长等农艺性状进行调查，结果见表4。在减施化肥10%～20%情况下仍能提高花生主茎高、侧枝长和主根长，增加分枝数。与FP处理相比，翻压还田处理主茎高增加1.8～2.7 cm，主根长增加0.5～2.2 cm，侧枝长增加2.1～3.6 cm，分枝数增加0.5～1.3个。
　　2.4 不同处理对花生产量构成因素的影响
　　由表5可以看出，与FP处理相比，除70% FP+OE处理外，二月兰翻压还田其他处理的单株饱果数、百果重较FP处理均有所提高，其中FP+OE、90% FP+OE处理与FP处理差异显著;出仁率也有所提高，但差异不显著。 FP+OE处理产量最高，比FP处理增产7.6%，差异显著;90% FP+OE处理较FP+OE处理产量略低，比FP处理增产7.2%，差异显著;80% FP+OE處理比FP处理增产3.1%，差异不显著;70% FP+OE处理产量比FP处理略有降低，降幅为4.4%，差异不显著。由此可见，在二月兰翻压还田的基础上，减施10%～20%的化肥仍能获得较高的产量。
　　3 讨论与结论
　　绿肥是我国传统农业的精华，在我国数千年的农业生产中起到了举足轻重的作用[2]。绿肥翻压还田能够改善土壤理化性状，增加土壤有机质和有效养分含量，利于作物根系对土壤养分的吸收[8-12]。本研究结果表明，二月兰翻压还田可降低土壤容重，提高土壤有机质含量和速效养分含量。
　　耕地土壤中氮、磷、钾含量的高低直接反映耕地供肥能力，是耕地基础地力高低的重要评价指标[13，14]。有研究发现，绿肥经过翻压或沤制施入土壤作为肥料供其他作物生长发育，实现了绿肥自身物质与能量的循环和利用[15]。土壤有机质是衡量耕地质量好坏的重要依据之一[16，17]，在提供作物生长所需的养分、改善土壤结构、增加土壤保水保肥及缓冲性能等方面发挥着重要作用。本研究表明二月兰翻压还田后，土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾都有不同程度的增加，与王瑞宝[18]、黄国斌等[19]的研究结果一致。
　　土壤容重是衡量土壤肥力的一个重要指标，直接反映耕地质地现状。绿肥还田在一定程度上可以降低土壤容重，增加土壤孔隙度和土壤含水量，改善土壤通透性等物理性状。连泽晨[20]通过在冬闲田上种植紫云英发现，与冬闲处理相比，冬种紫云英对水稻产量、养分吸收及土壤肥力均有显著影响，可以降低土壤 0～30 cm土层容重，为水稻生长提供了有利环境。向小[21]研究发现在相同化肥施用量条件下，不同绿肥作物翻压还田对土壤理化性状有显著影响，翻压绿肥处理的土壤容重降低了0.05～0.09 g/cm3。本研究中二月兰还田处理土壤容重较常规施肥处理降低0.12～0.18 g/cm3，与前人得出的结论一致。容重的降低，为作物根系生长提供了有利条件，为高产奠定了基础。 　　叶绿素是植物进行光合作用的重要色素分子，直接参与作物光合作用中光能的吸收、传递和转化，其含量多少在一定程度上反映了光合作用水平，叶绿素含量的高低直接影响叶片光合作用能力的强弱[22，23]。本研究中，苗期和开花下针期二月兰翻压还田基础上减施10%～30%化肥处理的叶绿素含量均高于常规施肥处理;减施10%～20%化肥处理在成熟期的叶绿素含量仍高于常规施肥处理。说明二月兰翻压还田可以增加花生叶绿素含量，从而延缓花生生育后期叶片的衰老，有利于光合作用和干物质的积累，为最终高产提供了保障。
　　绿肥具有提供养分、合理用地养地、部分替代化肥等方面的作用。绿肥翻压后，土壤理化性状得到改善，从而为作物获得高产奠定了重要基础。沈世胜[24]研究发现在紫云英还田基础上减施20%化肥，后季早中稻仍可增产6.4%。裴润根[25]研究表明绿肥还田1 500 kg（666.7m2）并减少30.0%的化肥用量，可达到产量和经济效益的持平;减少20.0%的化肥用量可实现产量和经济效益的递增，增幅分别为8.6%和7.4%;减少10.0%的化肥用量，可实现产量和经济效益的更大递增，增幅分别为12.5%和10.6%。本研究在二月兰翻压还田条件下施用80%～90%的化肥，与普通施肥相比较产量可提高3.1%～7.2%。以上结果说明发展绿肥是一项可以实现化肥减量施用的有效技术措施，符合我国农业可持续发展的要求，具有广阔的应用前景。
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