第29卷第6期 2011年11月 干旱地区农业研究 Itural Research in the Arid Areas Vo】.29 No.6 NOV.2011 绿肥与化肥配施对小麦产量和土壤肥力的影响 张久东1,2,包兴国2,胡志桥 ,王 婷2,曹卫东 , 车宗贤 ,杨文玉2,李全福2,王 健 (1.西北农林科技大学资源与环境学院,陕西杨凌712100;2.甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所 甘肃兰州730030;3.中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,北京’100081) 摘 要:在甘肃河西绿洲灌区,通过田间试验研究在施氮总量不变的条件下,由绿肥代替相同含氮量的化肥 对小麦产量、经济性状、土壤肥力和土壤微生物数量的影响。结果表明,第一年随着绿肥量的增加,小麦产量具有 下降趋势,但绿肥收获后各处理的土壤肥力却得到显著增加;第二年随着绿肥量的增加小麦产量依次增加,以70% 化肥N+30%绿肥N处理产量最高,为8 562 kg/hm2,较农民习惯施肥处理增产24.7%。绿肥氮代替化学氮在30% ~45%时具有增产效果,并能改善土壤理化性质,培肥地力,促进微生物活动,具有良好的生态效益和社会效益。 关键词:绿肥;复种;土壤肥力;小麦产量;河西走廊 中图分类号:S142 .1 文献标识码:A 文章编号:1000.7601(2011)06.0125.05 绿肥是我国传统农业的精华。绿肥作物栽培利 用历史悠久,曾对我国农业生产起到举足轻重的作 用_1 J。施用绿肥可以明显地提高土壤中氮素的含 量,因为绿肥比较鲜嫩,翻压后腐解矿化快,能迅速 1材料与方法 1.1试验区概况 试验于2009年3月到2010年10月在甘肃省农 业科学院武威绿洲农业试验站进行。试验区海拔 及时地释放出养分供农作物吸收利用。绿肥在提高 土壤有机质含量的同时,可增加土壤碱解氮、速效磷 和速效钾含量_2 J,也可以使土壤容重下降、孑L隙度和 水稳性结构体增加L3 J,绿肥在提高土壤肥力的同时, 还能减少、阻止土壤侵蚀,保持土壤质量,对退化地 的改良具有很好的效果 J。 毛叶苕子(Vicia Villosa Roth.)属巢菜属,一年生 或越年生豆科草本植物。箭等豌豆(Vacia Sativa 1 504 m,年平均气温7.7℃,≥IO ̄C有效积温 3 016℃,年日照时数2 800~3 300 h,无霜期150 d, 平均降雨量222 mill,蒸发量2 021 mm,为温带 性干旱气候,属石羊河流域井水灌区。土壤为灌漠 土,土层较深。播前0 20 cm耕层土壤理化性质 为:土壤有机质19.1 g/kg,碱解氮74.3 mg/kg,速效 磷(P2O5)9.9 mg/kg,速效钾(K20)169.7 mg/kg,pH 值8.3I。 1.2试验设计 L.),又名大巢菜、野豌豆、救荒野豌豆等,一年生或 越年生豆科草本植物,是巢菜属中主要的栽培品种, 根系发达,主根肥大,入土不深,根上具有大量粉红 色根瘤,喜排水良好的壤土及砂壤土_5'6j。 近年来,由于生产中只注重无机肥料的施用,造 试验设6个处理,不同处理施肥量见表1。处 理2是农民习惯施肥模式,化肥用量分别为纯N 225 kg/hm ,其中80%做底肥,20%苗期追肥;P205 150 kg/hm2(底肥);绿肥为盛花期收割的毛叶苕子与箭 管豌豆风干后的混合物,含全N 35 g/kg,全P 8.2 成耕地土壤理化性状变差,肥力下降,病害加重,严 重影响到作物产量和品质的提高,不利于农村经济 的可持续发展_7 J。小麦复播绿肥可以减少长期连作 带来的弊端,改善土壤环境,也是一种在时间和空间 g/kg,全K 33 g/kg。供试品种小麦为“武春3号”,毛 叶苕子为“土库曼毛叶苕子”,箭管豌豆为“陇箭1 号”。播种量分别为小麦450 kg/hm2,毛叶苕子3O kg/hm2箭笤豌豆60 kg/hm2。小麦行距15 cm,人工 ,上充分提高土地资源利用率、提高复种指数、培肥地 力、保护生态环境的有效措施_8 。试验探索绿肥 与化肥配施对小麦产量和土壤养分的影响,为甘肃 开沟播种。复种绿肥的处理在浇麦黄水前撒播毛叶 苕子和箭等豌豆。重复3次,共18个小区,随机区 组排列。小区之问筑50 cm×30 cm的地埂,小区面 省河西地区小麦合理施肥提供理论依据,从而带动 绿肥种植,促进农村经济发展,改善当地生态环境。 收稿日期:2011-05.19 基金项目:公益性行业(农业)科研专项经费项目“绿肥作物生产与利用技术集成研究及示范”(201103005—04) 作者简介:张久东(1979一),男,甘肃静宁人,在读硕士,助理研究员,主要从事土壤肥料研究。E-mail:365122769@qq.com。 *通讯作者:王健,男,陕西商州人,副教授,主要从事土壤侵蚀与流域管理方面的研究。 126 干旱地区农业研究 第29卷 1.3样品采集与测定方法 土样采集:采集播种前基础土样和小麦收获后 土样,每区按照s形随机取混合耕作层0—20 cm土 2结果与分析 2.1 绿肥与化肥氮配施对小麦产量的影响 样,风干、研磨过0.25 mm筛,用于土壤养分含量的 测定。测定项目包括土壤有机质、碱解氮、速效磷、 速效钾。有机质含量测定采用重铬酸钾-夕 加热法; 碱解氮含量采用碱解扩散法;速效磷含量采用0.5 从表2可以看出,2009年和2010年小麦产量结 果存在较大差异,2009年不同施肥处理之间产量差 异不明显,具有随着绿肥施用量增加而降低的趋势, 出现以上结果是由于2009年是第一年试验,翻压的 mol/L NaHCO 浸提比色法;速效钾含量采用 NHdH4OAc浸提火焰光度法。土壤微生物测定土样 于9月27日取绿肥盛花期0~20 cm的新鲜土壤。 采用稀释平板计数法测定微生物数量_l卜B],再将 新鲜土样中土壤含水量扣除,以干土作为微生物数 量测定的计算单位。 绿肥在小麦生育期没有完全腐解,N、P、K等没有被 小麦充分吸收利用,从而导致施用绿肥较多的处理 小麦营养元素缺乏而出现减产,这与收获后土壤养 分N、P、K等大幅度提升相对应。2010年产量结果 表明,随着绿肥施肥量的增加小麦产量依次增加,较 农民习惯施肥处理差异达显著水平,以70%化肥N +30%绿肥N处理产量最大,为8 562 kg/hm2,较农 产量:小麦成熟后对各小区进行单打单收,分区 考种计产。 民习惯施肥处理增产24.7%。在施入绿肥1 942 kg/hm2代替30%的化学N素的同时,也施人可观的 数据处理:采用Excel 2003和DPS 9.50数据分 析软件中的LSD法进行数据分析和差异显著性检 验。 P和K,以上推论表明以绿肥代替部分化学肥料具 有较大的增产潜力。 表2绿肥与化肥氮配施对小麦产量的影响 Table 2 Effect of combined aplication of green manure and chemical fertilizer on wheat yield 注:不同小写字母表示差异5%显著水平,下同。本文以FFP为对照计算增产量和增产率,以便利于指导农业生产。 Note:Different small letters indicate significant difference at 5%leve1.and they arc the same in the follows.In this paper,FFP is used as the control in the calculation of yield increase and increase rate in order to help guide agricultural production. 第6期 张久东等:绿肥与化肥配施对小麦产量和土壤肥力的影响 127 2.2绿肥与化肥氮配施对小麦产量性状的影响 均高于FFP,但差异不显著,绿肥N占总施N量超过 通过对各小区取样2O株进行考种,不同施肥处 30%的处理其株高、穗长和籽粒数相对较高,与小麦 理间连续两年小麦经济性状结果如表3所示。2009 产量结果基本一致,可说明相同量绿肥N代替化学 年小麦的株高、穗长和千粒重差异并不显著。2010 N能影响小麦的经济性状,从而影响产量。 年施用绿肥的处理在株高、穗长和千粒重等指标上 表3绿肥与化肥氮配施对小麦产量性状的影响 Table 3 Effect of combined aplication of green manure and chemical fertilizer on chief characteristics of wheat 2.3绿肥与化肥配施对小麦根层(0~20 cm)土壤 化肥N+60%绿肥N处理,为83.2 mg/kg,这与施用 养分的影响 绿肥量较高,绿肥在小麦生长期内不能完全腐解利 由土壤养分结果(表4)可以看出,不同处理土 用的高残留有关;55%化肥N+45%绿肥N处理速 壤有机质含量2010年均高于2009年,绿肥代替化 效磷含量最高为39.2 mg/kg,速效磷随着施 N量的 学氮肥的各个处理碱解氮、速效磷和速效钾均高于 降低而降低,当N、P、K值在适宜条件时,增施绿肥 对照处理,且随着绿肥施用量的增加而增加。各处 能促进作物对K和P的吸收利用;可见绿肥代替部 理碱解氮含量差异并不显著,其最大值出现在40% 分化肥具有较好的增肥效果。 表4绿肥与化肥配施对耕层(0~20 cm)土壤养分的影响 Table 4 Effect of combined aplication of green manure and chemical fertilizer on soil fertility(0—20 cm) 2.4绿肥与化肥配施对小麦收获后0~20 cm土壤 中,或是固定于自身体内,推动整个生物地球化学循 微生物数量的影响 环的运行,维系植物生长对养分的需求。从(表5) 土壤微生物通过分解作用,将动植物和自身的 2010年绿肥盛花期土壤微生物数量可以看出,不同 残体以及根际分泌物等有机C、N矿化释放到土壤 处理对土壤中微生物数量影响达到显著水平,绿肥 l28 干旱地区农业研究 第29卷 代替部分化学氮肥的处理土壤细菌数量较常规施肥 均有增加,随着绿肥量增加和化学氮肥量降低细菌 数量呈现先增加后减小趋势,由此可见,绿肥代替适 量化学氮肥能够促进细菌的活动,其中绿肥代替 30%化学氮肥处理达到最大值,为5.2×107(U/g); 真菌数量随着绿肥量的增加呈现先降低后增大趋 势;放线菌占微生物数量比例较小,将不再做探讨。 表5 绿肥与化肥配施对土壤微生物数量的影响(2010年) Table 5 Effect of combined aplication of green manure and chemical fertilizer on quantity of soil microorganism at 2010 3.结论与讨论 本研究通过连续两年绿肥代替部分化学氮肥结 合麦后复种毛叶苕子和箭等豌豆,得出以绿肥代替 [J].河北农业科学,2005,9(2):6o一62. [2]俞益武,徐秋芳.天然林改为经济林后土壤微生物量的变化 [J].水土保持学报,2003,17(5):113. ’ [3]厨开芳,何炎.豆科冬绿肥翻压对土壤肥力和杂交玉米产量 及品质的影响[J].贵州农业科学,2003,31(增刊):42—45. [4]刘爱琴,马祥庆,何智英.炼山间种绿肥对杉木林退化地的改良 效果[J].浙江林学院学报,1999,16(4):369—374. 部分化学氮肥第一年随着绿肥施用量的增加小麦产 量降低,这与翻压的绿肥在小麦生育期没有完全腐 解,N、P、K等没有被小麦充分吸收利用,从而导致 [5] 苏加楷,张文淑.优良牧草及栽培技术[M].北京:金盾出版社, 2001:I73—176. 施用绿肥量较大的处理小麦营养元素缺乏有关。第 二年小麦产量随着绿肥施用量的增加依次增加,以 4O%化肥N+60%绿肥N处理产量最大,为8 414 [6]钱晓刚.绿肥的种植与利用[M].贵州:贵州科技出版社,1999: 24—26. [7] 徐祥玉,王海明,袁家富.不同绿肥对土壤肥力质量及其烟叶产 质量的影响[J].中国农学通报,2009,25(13):58—61. [8]刘国顺,罗贞保,王岩,等.绿肥翻压对烟田土壤理化性状及 kg/hm2,较农民习惯施肥处理增产24.0%,表明以绿 肥代替化学肥料具有较大的增产潜力,但具体施用 多少绿肥使增产量达到最大还待进一步研究。 随着绿肥量增加,土壤微生物数量也相应增加, 施用绿肥能够促进土壤微生物活动,进而提升土壤 肥力。在有外加N肥的情况下对微生物的影响与 土壤微生物量的影响[J].水土保持学报,2006,(2):95—98. [9]陈玉鲜.绿肥在土壤中转化的研究[J].土壤肥料,2006,(8): 70—75. [10] 梁永成,包兴国.小麦玉米带田麦带内套种绿肥试验[J].甘肃 农业科技,1996,(7):33—34. 碳源有关,施用有机肥不但增加了土壤养分,同时也 为微生物提供充足的C源,使土壤微生物显著高于 单施化肥的处理_l ,同时微生物数量与土壤有机质 呈密切的正相关关系_1 , j。绿肥代替化肥在提供 氮素的同时带量的有机质,为微生物的生命活 动提供充足的碳源,促进了微生物的活动,加速土壤 有机质的腐解矿化,从而提升土壤肥力,增加粮食产 量 [11]鲍士旦.土壤农化分析[M].北京:中国农业出版社,2005:30— 107. [12]吴金水.土壤微生物生物量测定方法及其应用[M].北京:中 国农业出版社,2006:3—4. [13]鲁如坤.土壤农业化学分析方法[M].北京:中国农业出版社, 2000:228—238. [14]胡田田,石峥,汤代良.长期施肥对石灰性土壤生物及养分 因子的影响后效[J].干旱地区农业研究,2000,18(1):28—32. 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The influence of diferent fertilizering measures on soil fertility and nutrient uptaking of rice plant in alkaline soil CHEN Shu-juan,HE Wen—shou ,WANG Xiao-jun,DING Jian-peng (College foAgriculture,Ningxia University,Yinchuan,Ningxia 750021,Chian) Abstract:In order to find out the influence of NPK nutrient uptakeing of rice plant in salinity—alkalinity stress con- dition,different fertilizing measures were studied on the Qianjin farm in Ningxia.The results showed that soil pH value and totla salt content reduced at different degree regardless of cultivated land or wasteland after harvest.Soil alkali-hydro nitrogen content after harvest increased by 67.2%and 24.5%respectively.rapidly—available phosphorus reduced by 3.6%and 52.3%,and rapidly・available potassium content reduced by 5.2%and 15.8%.In different fertilizing mea— SUreS,rice stems,leaf total nitrogen content showed a rising trend first,and then a declining one,while total phosphorus was all in a declining trend.The total potassium content showed first rising gently and then declining. Keywords:fertilizing measure;soil fertility;nutrient uptaking