張祥明，左 慶，郭熙盛，武 際，李勝群

(1．安徽省農(nóng)業(yè)科學院土壤肥料研究所，安徽合肥230031;2．安徽省鳳臺縣水稻原種場，安徽鳳臺246100)

綠肥在我國有著悠久的歷史，其栽培面積、分布區(qū)域都堪稱世界之最，曾對我國農(nóng)業(yè)做出巨大貢獻［1］。然而，在過去較長的一段時間內(nèi)，綠肥研究大大萎縮，綠肥播種面積迅速滑坡。許多研究表明，綠肥能夠改善土壤團粒結(jié)構(gòu)和土壤通透性，有效降低土壤容重，增加土壤滲透系數(shù)和總孔隙率，增加土壤中各項養(yǎng)分含量［2-5］。但是，發(fā)展綠肥存在著與糧食爭地、直接經(jīng)濟效益低、費工費時等一系列問題而直接影響綠肥恢復和發(fā)展［6-7］。苕子為豆科(Laguminosae)野豌豆屬(Vicia)一年生或越年生蔓生草本，是一種重要的綠肥和飼草作物［1］。由于化肥的大量使用以及人們對有機肥料的忽視，近年來人們重新恢復了對綠肥的種植。苕子作為沿淮地區(qū)重要的優(yōu)良綠肥也引起人們的關(guān)注。砂姜黑土區(qū)水旱輪作區(qū)冬季有一定量的冬閑田［8］。冬閑田免耕栽培綠肥，既可充分利用農(nóng)田資源，提高單位面積的復種指數(shù)，又可減少勞力和物力的投入，提高經(jīng)濟效益。這是恢復和發(fā)展綠肥的重要措施。目前，不同氮磷鉀用量、不同品種等對綠肥養(yǎng)分吸收規(guī)律有大量的研究［9-11］，但是對綠肥不同耕作措施差異性的研究較少。針對在淮北砂姜黑土區(qū)綠肥恢復和發(fā)展中存在的問題，通過田間試驗，筆者研究了免耕和翻耕不同耕作方式對苕子生長、養(yǎng)分吸收特性和土壤理化性狀的影響，旨在為苕子簡化栽培技術(shù)提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1．1 試驗區(qū)基本概況 試驗在安徽省鳳臺縣小麥原種場試驗地進行。該區(qū)域位于 N 32°47′21″，E 116°34′51″，地處淮河中游、淮北平原南緣，地勢平坦，屬北亞熱帶季風氣候，年均降雨量800～1 000 mm，無霜期216 d，年平均氣溫15．1℃，溫、光、熱資源豐富，適宜大多數(shù)農(nóng)作物的生長。小麥-水稻輪作為該區(qū)的主要輪作制。

1．2 供試材料 供試土壤為普通砂姜黑土，成土母質(zhì)為黃土性古河流沉積物，其基本理化性質(zhì)為:pH 6．84，有機質(zhì)含量26．83 g/kg，全氮含量 1．963 g/kg，速效磷含量 19．10 mg/kg，速效鉀含量168．3 mg/kg。供試毛葉苕子品種為75-121，種子由甘肅省農(nóng)業(yè)科學院土壤肥料與節(jié)水農(nóng)業(yè)研究所提供。

1．3 試驗設(shè)計 采用田間定位試驗的方法，在2012～2014年連續(xù)2個輪作周期進行試驗，采用苕子-水稻輪作種植方式。該試驗設(shè)2個處理:處理①免耕(VRNT)，在苕子水稻輪作周期中，苕子和水稻均為免耕，苕子在開花結(jié)莢期割刈作綠肥，灌水浸泡，板田移栽水稻;處理②翻耕(VRCT)，在肥稻輪作周期中，苕子和水稻均為翻耕，苕子在開花結(jié)莢期割刈翻耕壓青作綠肥，耕深約15 cm，灌水漚田、耙田且平整后移栽水稻。水稻季肥料用量為純 N 210 kg/hm2、P2O575 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2，其中氮肥分別作基肥、分蘗肥和穗肥3次施用，施用比例為4∶3∶3;全部磷鉀肥作基肥施用。苕子不施肥。肥料種類有尿素、過磷酸鈣、氯化鉀。小區(qū)面積20 m2，重復4次，隨機區(qū)組排列。苕子播量均為37．5 g/hm2，其中第1個輪作周期為在2012年10月21日播種，2013年5月25日盛花期割刈;第2個輪作周期為在2013年10月25日播種，在2014年5月29日盛花期割刈。

1．4 樣品采集及測定方法 所有處理在返青期和現(xiàn)蕾期取樣面積為900 cm2(30 cm×30 cm)，每個小區(qū)取2個樣點。在開花期全部割刈，分別計小區(qū)鮮草重。各期分別取樣后稱鮮草量，在105℃烘箱內(nèi)殺青30 min，并且在60℃條件下烘干，稱重，粉碎過0．5 mm篩，保存。植物樣品采用H2SO4-HCIO4法消化，并且利用半微量開氏法測定植物中全氮含量，采用鉬銻抗比色法測定全磷含量，采用火焰光度法測定全鉀含量。

1．5 數(shù)據(jù)分析 試驗數(shù)據(jù)用Excel軟件處理作圖，用DPS軟件進行差異性分析(P＜0．05)。

2 結(jié)果與分析

2．1 不同耕作方式下苕子鮮草產(chǎn)量動態(tài)變化 由圖1、2可知，苕子地上部生長在返青期前極為緩慢，到返青期干物質(zhì)才迅速積累，且均有地上部生物量隨生長進程呈現(xiàn)迅速增加的趨勢。2012～2013年，在播種后120 d(返青期)，免耕和翻耕處理苕子鮮草產(chǎn)量分別為427和439 kg/hm2，翻耕處理比免耕處理增加2．99%;2013～2014年，免耕和翻耕處理鮮草產(chǎn)量分別為388和407 kg/hm2，翻耕處理比免耕處理增加4．89%。在播種后180 d(現(xiàn)蕾期)、216 d(花期、結(jié)莢期)干物質(zhì)迅速積累，其中2012～2013年翻耕處理地上部干物質(zhì)積累量與免耕處理間差異達到0．05顯著水平，翻耕處理比免耕處理鮮草產(chǎn)量分別增加8．58%和6．14%，而2013～2014年鮮草產(chǎn)量間差異不顯著，翻耕處理鮮草產(chǎn)量分別比免耕處理增加3．27%和2．86%。翻耕處理返青期、現(xiàn)蕾期和開花結(jié)莢期2年平均鮮草產(chǎn)量分別比免耕處理增產(chǎn)3．89%、5．34%和4．23%，差異不顯著。

2．2 不同耕作方式下苕子地上部養(yǎng)分含量動態(tài)變化

2．2．1 不同耕作方式下苕子地上部全氮含量動態(tài)變化。砂姜黑土不同耕作方式對苕子全氮含量有一定的影響。苕子返青期后翻耕和免耕處理全氮含量在不同年份有不同的表現(xiàn)。從表1可以看出，不同耕作方式苕子地上部全氮含量返青期后隨生長進程變化呈下降的趨勢，不同年份不同處理全氮含量有一定的影響，但差異不顯著。除2013～2014年返青期、現(xiàn)蕾期免耕比翻耕高外，其余的翻耕處理都比免耕高。2012～2013年全氮含量為 23．9 ～35．5 mg/kg，平均為 29．7 mg/kg;2013～2014年全氮含量為22．29～31．82 mg/kg，平均為26．8 mg/kg，與2012～2013年相比有所降低。這與不同年份降雨量、氣溫有一定的相關(guān)性。2012～2013年返青期、現(xiàn)蕾期、開花結(jié)莢期翻耕分別比免耕處理提高0．57%、2．33%和1．33%;2013～2014年返青期和現(xiàn)蕾期卻有所降低，翻耕處理分別比免耕處理提高0．85%和1．10%，開花結(jié)莢期提高3．59%。

2．2．2 不同耕作方式下苕子地上部全磷含量動態(tài)變化。從表1可以看出，不同耕作方式對苕子全磷含量有一定影響。苕子返青期后翻耕和免耕處理全磷含量在不同年份表現(xiàn)出的趨勢基本相同。2012～2013年苕子地上部全磷含量為2．10 ～2．83 mg/kg，平均為2．67 mg/kg;2013 ～2014 年全磷含量為2．34 ～3．2 mg/kg，平均為2．36 mg/kg，與2012 ～2013 年相比有所降低。2012～2013年返青期、現(xiàn)蕾期、開花結(jié)莢期翻耕處理分別比免耕處理提高3．12%、6．24%和5．11%，而2013 ～2014 年分別為1．80%、7．92%和3．82%。全磷含量呈由低到高再降低的過程，以現(xiàn)蕾期含量達到最高，2年分別為3．01 ～3．20 和2．62 ～2．83 mg/kg，在進入生殖生長期后全磷含量下降。

2．2．3 不同耕作方式下苕子全鉀含量動態(tài)變化。從表1可以看出，不同耕作方式對苕子全鉀含量與全磷含量的影響相似。砂姜黑土苕子返青期后翻耕和免耕處理全鉀含量在不同年份表現(xiàn)出的趨勢基本相同，都在播種后180 d呈迅速上升趨勢，并且在播種后180 d(現(xiàn)蕾期)達到最大，進入生殖生長期后地上部全鉀含量下降，2年分別為12．5～15．8和11．07～14．08 mg/kg。相對于免耕，翻耕處理不同生育期全鉀含量均有所提高，2012～2013年返青期、現(xiàn)蕾期、開花結(jié)莢期翻耕處理分別比免耕處理提高3．12%、6．24%和5．11%，而2013～2014年分別為1．80%、7．92%和3．82%。這是由地上部迅速生長所致。

表1 苕子地上部養(yǎng)分含量動態(tài)變化mg/kg

2．3 不同耕作方式下苕子地上部養(yǎng)分累積量動態(tài)變化

2．3．1 不同耕作方式下苕子地上部氮養(yǎng)分累積量動態(tài)變化。砂姜黑土不同耕作方式對苕子氮養(yǎng)分累積量有一定影響。從表2可以看出，苕子對氮養(yǎng)分的積累與鮮草產(chǎn)量呈相似的規(guī)律，在返青期前氮累積量少，到返青期迅速積累。各處理累積量均有隨生長進程呈迅速增加的趨勢，返青期后翻耕和免耕處理氮累積量在不同年份呈現(xiàn)相似的趨勢。苕子返青期翻耕處理氮的累積量比免耕處理略有增加，2年分別增加累積0．3和0．4 kg/hm2，差異不顯著;現(xiàn)蕾期翻耕處理氮累積比免耕處理明顯提高，2年分別增加11．1和13．7 kg/hm2，2013～2014年氮累積量間差異達到0．05顯著水平。收刈時(開花結(jié)莢期)雖地上部氮養(yǎng)分含量與現(xiàn)蕾期有所降低，但是由于在整個生長進程中鮮草產(chǎn)量達到量大值，所以苕子在開花結(jié)莢期對氮養(yǎng)分的積累量處于最大時期，翻耕處理氮累積比免耕處理在0．05水平顯著提高，2年分別為22．1和 20．6 kg/hm2。

2．3．2 不同耕作方式下苕子地上部磷鉀養(yǎng)分累積量動態(tài)變化。從表2可以看出，苕子對磷素養(yǎng)分的積累與氮養(yǎng)分的累積量呈相似的規(guī)律。苕子返青期免耕處理與翻耕處理磷的累積量間差異較小。不同生育期磷的累積量翻耕處理比免耕處理均有增加，返青期翻耕處理比免耕處理2年均增加累積0．1 kg/hm2，差異不顯著;現(xiàn)蕾期翻耕處理磷累積比免耕處理明顯提高，2年分別增加為2．4和3．1 kg/hm2，2013～2014年氮累積量間差異達到0．05顯著水平。在開花結(jié)莢期對氮養(yǎng)分的積累量處于最大時期，翻耕處理氮累積比免耕處理在0．05 水平顯著提高，2 年分別為3．0 和2．1 kg/hm2。

砂姜黑土不同耕作方式對苕子鉀素養(yǎng)分累積量與氮磷的累積不同。翻耕處理苕子不同生育期鉀的累積量比免耕處理雖有所增加，但各期翻耕處理與免耕處理氮的累積量間差異不顯著，返青期翻耕處理比免耕處理2年均增加累積0．2 kg/hm2;現(xiàn)蕾期翻耕處理比免耕處理氮累積明顯提高，2年分別增加10．5和5．7 kg/hm2;開花結(jié)莢期對氮養(yǎng)分的積累量處于最大時期，翻耕處理比免耕處理氮累積顯著提高，2年分別為 13．7 和 4．2 kg/hm2。

表2 苕子地上部養(yǎng)分累積量動態(tài)變化kg/hm2

2．4 不同耕作方式下種植苕子對土壤理化性狀的影響 從表3可以看出，栽培苕子壓青與免耕相比，2013年和2014年收獲(割刈)后翻耕后耕作層土壤pH分別提高了0．12～0．23和0．19～0．26個單位，可知耕作方式和苕子對土壤 pH的影響不顯著。這可能與試驗年限較短有關(guān)。

栽培苕子壓青翻耕后砂姜黑土有機質(zhì)含量和全氮含量均有不同程度的提高，其中全氮含量提高較大，2012～2013和2013～2014年有機質(zhì)翻耕處理比免耕處理分別提高0．15%和1．28%，全氮含量分別提高7．85%和10．39%，其中2013～2014年全氮含量間差異達0．05顯著水平。同樣，翻耕土壤有效磷和速效鉀都有明顯的提高，與2012～2013年有效磷、速效鉀含量間差異則較小，2012～2013年土壤有效磷和速效鉀翻耕處理分別比免耕提高4．77%和2．02%，而2013～2014年苕子作綠肥水稻翻耕處理全氮含量達到0．05顯著水平，翻耕處理分別比免耕處理提高5．48%和9．17%。

與免耕相比，翻耕處理土壤容重表現(xiàn)出下降趨勢，而免耕處理土壤容重表現(xiàn)出上升趨勢，但各處理間不存在差異。苕子收刈后翻耕比免耕處理2012～2013年和2013～2014年土壤容重分別下降0．024和0．017 g/cm3，分別降低 1．80% 和1．27%。

表3 不同耕作方式種植苕子對土壤理化性狀的影響

3 結(jié)論與討論

3．1 不同耕作方式對苕子鮮草產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收量的影響 多數(shù)研究表明，不同耕作方式免耕和翻耕對作物產(chǎn)量影響的研究結(jié)果不盡一致，有增產(chǎn)的［12-13］，也有減產(chǎn)的［12，14-15］。研究還表明，在免耕措施下改變土壤通氣、透水性能，調(diào)控土壤物理、化學和生物性狀，延遲或縮短作物生長期，促進或抑制作物對養(yǎng)分的吸收，進而影響作物產(chǎn)量［13］。雖然以苕子鮮草壓青為綠肥，但其苕子的生長和干物質(zhì)累積的過程有相似之處。該研究表明，在砂姜黑土水旱輪作的冬閑田免耕種植苕子能獲得較高的鮮草。與翻耕相比，其生長特性、養(yǎng)分積累規(guī)律基本相似，免耕對苕子的鮮草產(chǎn)量略有減產(chǎn)，但各時期差異不顯著，開花結(jié)莢期僅比翻耕減產(chǎn)4．23%。這與毛苕子對土壤要求不嚴以及砂姜黑土特性有關(guān)［1］。與翻耕相比，苕子鮮草產(chǎn)量和氮、磷、鉀吸收量明顯下降，而且隨著耕作年限的延長，這種下降趨勢有越來越明顯的趨勢。免耕對鮮草產(chǎn)量、養(yǎng)分累積吸收量雖有一定的影響，但可減少一定的勞力投入，對綠肥的推廣與應用起到積極的推動作用。

3．2 不同耕作方式栽培苕子對土壤理化性狀的影響 綠肥翻壓試驗結(jié)果表明，綠肥翻壓后土壤有機質(zhì)和全氮、有效磷和速效鉀含量提高［16］。研究中，第1個輪作周期處理有效磷、速效鉀含量間差異較小，而第2個輪作周期苕子作綠肥水稻翻耕土壤全氮含量顯著提高?？梢?，栽培苕子及苕子免耕作綠肥能有效提高土壤肥力。以往報道指出，土壤有機質(zhì)含量與全氮含量在土壤中的消長常常是一致的，兩者間存在顯著正相關(guān)［17］。苕子是營養(yǎng)比較齊全的有機肥料，含有豐富的有機物質(zhì)，對提高土壤養(yǎng)分含量具有重要作用［1］。長期施用綠肥且配合施用適量化肥是提高土壤養(yǎng)分的重要措施。研究中，翻耕結(jié)合綠肥施用處理中土壤養(yǎng)分含量要高于小麥-水稻輪作處理，對提高免翻耕處理土壤養(yǎng)分的效果較明顯。因此，研究中對土壤理化性狀的影響存在一定的年際間差異。苕子在開花結(jié)莢期割刈翻耕作綠肥，第2個輪作周期土壤有機質(zhì)和全氮、有效磷和速效鉀含量均有明顯提高，翻耕土壤耕層有機質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀等含量均較免耕高，翻耕處理對提高土壤養(yǎng)分的效果較明顯。

豆科作物在提高土壤養(yǎng)分含量的同時，使土壤容重下降，孔隙度和水穩(wěn)性結(jié)構(gòu)體增加，土壤肥力提高，還能減少土壤侵蝕，保持土壤質(zhì)量。這對退化土地的改良具有很好的效果。大量研究表明，種植綠肥作物后，土壤變得疏松，土壤通透性和有效水含量增加，土壤物理性狀得到有效改良［1，4］。研究表明，連年翻耕能夠降低0～20 cm耕層土壤容重。綠肥施用也能顯著增加土壤孔隙，提高大孔隙占總孔隙的比例，改善作物根際透氣性，降低容重［4，11］。研究中，土壤容重各處理間及不同年份間差異均較小，未達顯著差異;深翻、水稻壓青作綠肥施用2013～2014年苕子割刈后有一定的降低容重效果，但差異不顯著。這與試驗年限較短有關(guān)，有待今后進一步的試驗。

綠肥是一種優(yōu)質(zhì)的有機肥料。綠肥與化肥配施有利于水稻生長、產(chǎn)量增加，并且在減少30%化肥用量的條件下，直播早稻15 000 kg/hm2紫云英鮮草時產(chǎn)量最高，比單施化肥提高4．4%［18］。由此可知，綠肥的壓青量并不是越多越好，砂姜黑土免耕栽培苕子的鮮草產(chǎn)量能夠滿足綠肥與化肥配施的要求。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，利用糧田種植綠肥壓青還田來實現(xiàn)有機無機相結(jié)合的路子已不太現(xiàn)實，因此，在砂姜黑土水旱輪作區(qū)，利用冬閑田免耕種植苕子，既可提高耕地的利用效率，減少勞力的投入，又可實行養(yǎng)地和用地，實現(xiàn)農(nóng)牧結(jié)合。免耕栽培苕子模式適合砂姜黑土稻區(qū)冬閑田，值得大力推廣。

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