胡鐵成，李紅燕，曹群虎，魚昌為，曹衛(wèi)東，高亞軍，4

(1 西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2 陜西省長(zhǎng)武縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，陜西 長(zhǎng)武 713600；3 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京 100081；4 農(nóng)業(yè)部西北植物營(yíng)養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 楊凌 712100)

旱地不同綠肥品種及種植密度的肥飼效應(yīng)研究

胡鐵成1，李紅燕1，曹群虎2，魚昌為2，曹衛(wèi)東3，高亞軍1，4

(1 西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2 陜西省長(zhǎng)武縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，陜西 長(zhǎng)武 713600；3 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京 100081；4 農(nóng)業(yè)部西北植物營(yíng)養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 楊凌 712100)

【目的】 研究不同綠肥品種及其種植密度對(duì)綠肥鮮產(chǎn)量、飼用價(jià)值和土壤水分、養(yǎng)分含量的影響，為黃土高原旱地綠肥作物的高效種植及利用提供科學(xué)依據(jù)?！痉椒ā?采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，以5種綠肥(長(zhǎng)武懷豆、綠豆、大豆、毛葉苕子和油菜)為主處理，4種綠肥種植密度(用播量控制，分別為當(dāng)?shù)赝扑]播量的75%，100%，125%和150%)為副處理進(jìn)行試驗(yàn)，于綠肥盛花期收獲、計(jì)產(chǎn)，采集部分植物樣品測(cè)定相關(guān)養(yǎng)分含量，然后翻壓還田。綠肥翻壓前采集土壤樣品測(cè)定水分含量及速效養(yǎng)分含量。【結(jié)果】 夏季種植綠豆、長(zhǎng)武懷豆、毛葉苕子，推薦播量150%的處理綠肥生物量最高，大豆推薦播量125%處理的生物量也高于100%處理，油菜在推薦播量的75%時(shí)生物量最高。綠豆處理的粗蛋白、粗脂肪、無(wú)氮浸出物產(chǎn)量較高，粗纖維含量較低；油菜和長(zhǎng)武懷豆的飼用價(jià)值也較高。綠豆、長(zhǎng)武懷豆和油菜生物量較高，翻壓時(shí)還田的養(yǎng)分量也較高。種植油菜和長(zhǎng)武懷豆的處理翻壓前土壤貯水量較低，種植毛葉苕子的土壤水分含量與休閑處理相當(dāng)。種植長(zhǎng)武懷豆、綠豆、大豆和毛葉苕子等豆科綠肥顯著增加了土壤的硝態(tài)氮含量，而種植油菜顯著降低了土壤硝態(tài)氮含量。與休閑處理相比，不同綠肥品種均顯著增加了土壤速效磷含量，其中油菜處理增幅最大，而長(zhǎng)武懷豆處理增幅最小。種植長(zhǎng)武懷豆、大豆、毛葉苕子和油菜顯著降低了土壤速效鉀含量。綠肥種植密度對(duì)土壤水分、硝態(tài)氮、有效磷含量均沒有顯著影響?！窘Y(jié)論】 可以通過(guò)適當(dāng)提高豆科綠肥播量、適當(dāng)降低油菜播量來(lái)提高夏季綠肥生物量；不論用作飼料還是翻壓還田，綠豆是最佳的夏綠肥品種，油菜和長(zhǎng)武懷豆也有較好的效果。

綠肥種類；綠肥種植密度；飼用價(jià)值；土壤性質(zhì)

綠肥是直接或異地翻壓或者經(jīng)堆漚后施用到土壤中作肥料的全部或部分綠色體的統(tǒng)稱[1]。綠肥具有改善土壤生態(tài)系統(tǒng)，防治水土流失，防控水體富營(yíng)養(yǎng)化，節(jié)能減排等生態(tài)效益，在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中具有重要意義[2]。另外，有研究[3]表明，綠肥地上部分富含蛋白質(zhì)、維生素和礦物質(zhì)等，通過(guò)過(guò)腹還田，既擴(kuò)大了飼料的來(lái)源，又提高了地力，使農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)保持良性循環(huán)。但是隨著20世紀(jì)80年代后化肥工業(yè)的迅猛發(fā)展，綠肥生產(chǎn)日益減少，瀕臨消失[4]。農(nóng)民基本完全用化學(xué)肥料來(lái)補(bǔ)充作物所需要的養(yǎng)分，忽視了綠肥具有改善人類生存的生態(tài)環(huán)境的功能，導(dǎo)致很多生態(tài)環(huán)境問題日益突出。

渭北旱塬盛行以夏季休閑為主要特征的種植制度，夏閑地面積約51.1萬(wàn)hm2，占現(xiàn)有耕地的52.8%，夏閑期長(zhǎng)達(dá)70～100 d，此期光照強(qiáng)烈、雨熱同期[5]。如按照農(nóng)民傳統(tǒng)習(xí)慣讓此期土壤休閑，不僅光熱資源白白浪費(fèi)， 而且大量水分由裸土表面蒸發(fā)損失[6]， 降雨利用效率降低[7-8]。在渭北旱塬地區(qū)，已有很多研究[9-14]嘗試依靠種植綠肥來(lái)減少夏閑期的不利影響，但均存在綠肥種植密度不確定的問題。另外，種植綠肥時(shí)會(huì)出現(xiàn)土壤貯水減少、表土干燥化的現(xiàn)象，開始種植綠肥的幾年這種現(xiàn)象尤為普遍，在干旱年份這將不利于后茬作物(特別是冬小麥)的生長(zhǎng)，限制了綠肥的效益，這也是綠肥作物推廣示范中所面臨的一項(xiàng)技術(shù)難題。為此，本試驗(yàn)對(duì)渭北旱塬常用綠肥的最佳種植密度進(jìn)行了研究，并探討了它們所具有的飼料、肥料價(jià)值及其收獲后對(duì)土壤屬性的影響，旨在為渭北旱塬地區(qū)培肥土壤、防止水土流失、促進(jìn)農(nóng)牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展及提高當(dāng)?shù)剞r(nóng)民經(jīng)濟(jì)純收益提供理論支持和技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于黃土高原中南部的陜西省長(zhǎng)武縣丁家鎮(zhèn)十里鋪 (107°45′44″E，35°13′14″N)，海拔1 220 m，屬西北內(nèi)陸暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全部依賴天然降水，雨熱同季，四季冷暖干濕分明，年均氣溫9.1 ℃，無(wú)霜期171 d。試驗(yàn)地?zé)崃控S富，年平均日照時(shí)間 2 226.5 h，積溫2 994 ℃，多年平均降水584 mm，且季節(jié)性分布不均，多集中于夏秋季節(jié)。試驗(yàn)地土壤為黃蓋粘黑壚土，母質(zhì)為中壤質(zhì)馬蘭黃土，土層深厚，全剖面土質(zhì)均勻疏松，通透性好，土壤有機(jī)質(zhì)含量12.0 g/kg，全氮含量0.79 g/kg，全磷含量0.44 g/kg，礦質(zhì)氮含量13.74 mg/kg，速效磷含量8.78 mg/kg，速效鉀含量 163.95 mg/kg，pH為7.80。研究區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要依賴作物生育期的天然降水和前期土壤蓄水，屬于典型的旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，典型的種植制度為一年一熟。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)綠肥品種和種植密度2個(gè)因素，綠肥品種有長(zhǎng)武懷豆(大豆當(dāng)?shù)仄贩N)、綠豆(中綠2號(hào))、大豆(中黃13)、毛葉苕子和油菜(秦油2號(hào))5種夏綠肥，以裸地休閑處理為對(duì)照；種植密度用播量控制，設(shè)當(dāng)?shù)赝扑]播量(綠豆、長(zhǎng)武懷豆、大豆、毛葉苕子、油菜分別為112.5，150，225，150 和15 kg/hm2)的75%，100%，125%和150%共4個(gè)水平。試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)為綠肥品種，副區(qū)為種植密度，重復(fù)4次。副區(qū)面積為3 m×5 m。于2012-07-02用旋耕機(jī)翻地后撒播綠肥，07-16查綠肥基本苗，09-02(盛花期)收獲綠肥。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

于綠肥盛花期全區(qū)收獲地上部分，稱鮮質(zhì)量。同時(shí)，在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取10株，用鐵鍬挖出植株，將地上部分與地下部分分開，地上部分現(xiàn)場(chǎng)稱鮮質(zhì)量；地下部分帶回實(shí)驗(yàn)室，用清水沖洗干凈，晾干后立即稱鮮質(zhì)量，計(jì)算根冠鮮質(zhì)量比，通過(guò)10株樣品的根冠鮮質(zhì)量比和全區(qū)地上部鮮質(zhì)量，計(jì)算出全區(qū)地下部分鮮質(zhì)量。同時(shí)，采集各小區(qū)0～200 cm土壤樣品，20 cm為一層。

植物樣品在115 ℃殺青30 min，并于65 ℃烘至恒質(zhì)量，計(jì)算含水量；植物烘干樣經(jīng)粉碎混勻后，用H2SO4-H2O2濕法消解，分別用連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定全氮含量，結(jié)合綠肥生物量計(jì)算得出粗蛋白產(chǎn)量；比色法測(cè)定全磷含量；火焰光度法測(cè)全鉀含量；重鉻酸鉀容量法測(cè)全碳含量；高溫灼燒法[15]測(cè)粗灰分含量；用索氏抽提法測(cè)定粗脂肪含量，結(jié)合綠肥生物量計(jì)算得出粗脂肪產(chǎn)量；酸堿分解法[16]測(cè)粗纖維含量，結(jié)合綠肥生物量計(jì)算得出無(wú)氮浸出物產(chǎn)量。

土壤樣品用烘干法測(cè)定水分含量；并用土壤水分含量結(jié)合對(duì)應(yīng)土層體積質(zhì)量計(jì)算土壤儲(chǔ)水量；用 1 mol/L 氯化鉀浸提，連續(xù)流動(dòng)分析儀法測(cè)硝態(tài)氮含量；用 0.5 mol/L的碳酸氫鈉浸提，比色法測(cè)有效磷含量；用火焰光度法測(cè)速效鉀含量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用 Excel 和 DPS軟件處理，并進(jìn)行方差分析及多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 品種及種植密度對(duì)綠肥生物量的影響

不同綠肥處理的基本苗、出苗率和鮮草產(chǎn)量見表1。由表1可以看出，同種綠肥基本苗隨著種植密度的增大而增加，大豆100%，125%和150%播量間基本苗沒有顯著差異，但均顯著高于75%播量；油菜、長(zhǎng)武懷豆、綠豆均表現(xiàn)為100%播量與125%播量間基本苗沒有顯著差異，其他各播量處理間差異均達(dá)到顯著水平；毛葉苕子各播量處理間基本苗差異顯著。5種供試作物基本苗平均值表現(xiàn)為：油菜>綠豆>長(zhǎng)武懷豆>毛葉苕子>大豆，除了毛葉苕子與大豆基本苗平均值差異不顯著外，其他處理間的差異均達(dá)到顯著水平。

同種綠肥不同播種密度出苗率無(wú)顯著差異，說(shuō)明在本試驗(yàn)條件下種植密度對(duì)綠肥的出苗率沒有影響。5種供試作物之間，長(zhǎng)武懷豆和綠豆的平均出苗率顯著高于大豆和毛葉苕子，油菜和大豆的平均出苗率顯著高于毛葉苕子。產(chǎn)生上述結(jié)果的原因可能是由于長(zhǎng)武懷豆為當(dāng)?shù)仄贩N，而綠豆的適應(yīng)性比較強(qiáng)，毛葉苕子種子播種前放置過(guò)久的緣故。

5種綠肥在整體出苗率不高的情況下，長(zhǎng)武懷豆、綠豆和毛葉苕子的地上部鮮草產(chǎn)量均隨著種植密度的增加而增加，且均以150%播量的綠肥鮮草產(chǎn)量顯著高于當(dāng)?shù)赝扑]播量，分別提高了52%，25%和87%，表明長(zhǎng)武懷豆、綠豆和毛葉苕子的播量及產(chǎn)量還有增加的潛力。油菜的地上部分鮮草產(chǎn)量隨著種植密度增加而減少，75%播量處理的鮮草產(chǎn)量顯著高于當(dāng)?shù)赝扑]播量，提高了24%，表明油菜的種植密度還可以適當(dāng)?shù)慕档?。大?25%播量處理的鮮草產(chǎn)量達(dá)到最高，顯著高于當(dāng)?shù)赝扑]播量140%，說(shuō)明125%播量是種植大豆的最佳播量。5種供試作物之間，綠豆的平均鮮草產(chǎn)量顯著高于其他品種，大豆和毛葉苕子最低，顯著低于其他品種。從平均鮮草產(chǎn)量來(lái)看，綠豆是該地區(qū)夏季綠肥品種的最佳選擇。

2.2 不同綠肥品種的飼用價(jià)值

將綠肥地上部刈割后飼喂家畜，家畜糞肥還田是綠肥的另一種利用方式。此時(shí)，綠肥的飼用價(jià)值將是評(píng)價(jià)其效益的一個(gè)重要指標(biāo)。粗蛋白是反映綠肥作物營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo)。由表2可見，5種綠肥地上部粗蛋白產(chǎn)量的大小順序與鮮草產(chǎn)量變化一致，表現(xiàn)為：綠豆>長(zhǎng)武懷豆>油菜>毛葉苕子>大豆。長(zhǎng)武懷豆和油菜的產(chǎn)量無(wú)顯著差異，但長(zhǎng)武懷豆的粗蛋白產(chǎn)量高于油菜，這與豆科作物的固氮作用有關(guān)。

表1 不同綠肥處理的基本苗、出苗率和鮮草產(chǎn)量Table 1 Seedlings number,emergence rate and biomass of each treatment

注：計(jì)產(chǎn)時(shí)期為綠肥盛花期；同一綠肥品種不同種植密度間相比，數(shù)據(jù)后標(biāo)不同小寫字母表示在5%水平下差異顯著，不同綠肥品種的平均值相比，數(shù)據(jù)后標(biāo)不同大寫字母表示在5%水平下差異顯著，表6同；種植密度用播量占當(dāng)?shù)赝扑]播量的百分比表示，表4～6同。

Note:Shoot biomass data were obtained at flowering stage.Lowercase letters indicate significant difference among different seed quantities for each variety atP<0.05.Uppercase letters indicate significant difference among different varieties atP<0.05.The same for Table 6.Growth density is presented by the percentage of seeding rate in recommended seeding rate in local region.The same for table 4-6.

脂肪是含能量最高的營(yíng)養(yǎng)素，生理?xiàng)l件下脂類含能量是蛋白質(zhì)和碳水化合物的 2.4 倍左右。本研究結(jié)果表明，5種綠肥地上部粗脂肪產(chǎn)量表現(xiàn)為：油菜>綠豆>長(zhǎng)武懷豆>毛葉苕子>大豆。另外，脂肪含量高的綠肥其適口性也好，因此油菜的熱效應(yīng)和適口性均最好，可用作補(bǔ)充脂肪的高能綠肥飼喂家畜，以提高其生產(chǎn)效率。

綠肥中無(wú)氮浸出物的主要成分是碳水化合物。5種綠肥無(wú)氮浸出物產(chǎn)量的高低順序與綠肥鮮草產(chǎn)量一致，表現(xiàn)為：綠豆>油菜>長(zhǎng)武懷豆>毛葉苕子>大豆，綠肥品種間差異達(dá)到顯著水平。5種綠肥無(wú)氮浸出物的產(chǎn)量高于粗脂肪和粗蛋白產(chǎn)量，為家畜糞肥的主要來(lái)源之一。

飼草的粗纖維含量越低，飼用價(jià)值越高。本研究表明，5種綠肥粗纖維含量表現(xiàn)為：大豆>毛葉苕子>長(zhǎng)武懷豆>綠豆>油菜，大豆的粗纖維含量顯著高于油菜，說(shuō)明油菜的口感更好，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更高。

表2 不同綠肥品種的飼用指標(biāo)含量Table 2 Forage values of different green manure varieties

注：同列數(shù)據(jù)后標(biāo)不同小寫字母表示在5%水平下差異顯著。

Note:Lowercase letters in each column indicate significant difference atP<0.05.

2.3 不同綠肥品種的肥料價(jià)值

綠肥地上部分如果直接還田，則其供應(yīng)各種養(yǎng)分的數(shù)量高低就成為重要的肥料價(jià)值評(píng)價(jià)指標(biāo)。由表3可見，5種綠肥地上部分氮產(chǎn)量表現(xiàn)為：綠豆>長(zhǎng)武懷豆>油菜>毛葉苕子>大豆；地上部分磷產(chǎn)量表現(xiàn)為：綠豆>油菜>長(zhǎng)武懷豆>毛葉苕子>大豆，各處理間差異均達(dá)到顯著水平；地上部分鉀產(chǎn)量表現(xiàn)為：油菜>綠豆>長(zhǎng)武懷豆>毛葉苕子>大豆。十字花科作物油菜表現(xiàn)出磷鉀產(chǎn)量大的優(yōu)勢(shì)，在產(chǎn)量和長(zhǎng)武懷豆無(wú)顯著差異的情況下，油菜地上部分磷和鉀產(chǎn)量均顯著高于長(zhǎng)武懷豆；油菜的產(chǎn)量顯著低于綠豆，但兩者的鉀產(chǎn)量相當(dāng)。其他豆科綠肥的養(yǎng)分產(chǎn)出量、地上部分碳產(chǎn)出量基本與綠肥產(chǎn)量的變化趨勢(shì)一致。在綠肥地上部分被收獲后，根系殘留在土壤里也是一個(gè)可觀的養(yǎng)分來(lái)源。

5種綠肥的地下部分鮮質(zhì)量與地上部分產(chǎn)量變化趨勢(shì)相似，但油菜與綠豆間沒有顯著差異，這可能是油菜擁有更大的根冠比所導(dǎo)致的。地下部油菜氮還田量與長(zhǎng)武懷豆和綠豆間無(wú)顯著性差異，但均顯著高于毛葉苕子和大豆。地下部分磷鉀還田量表現(xiàn)比較一致，其中油菜顯著高于豆科綠肥。

表3 不同綠肥品種的養(yǎng)分還田量Table 3 Nutrients outputs of different green manure varieties kg/hm2

注：同一部位同列數(shù)據(jù)后標(biāo)不同小寫字母表示在5%水平下差異顯著。

Note:Different lowercase letters in each column indicate significant difference atP<0.05.

2.4 綠肥品種及種植密度對(duì)土壤水分的影響

不同綠肥品種和種植密度對(duì)0～200 cm土層土壤儲(chǔ)水量和水分含量的影響結(jié)果分別如表4和圖1所示。

表4 不同綠肥品種和種植密度處理收獲后0～200 cm土壤儲(chǔ)水量Table 4 Water storages in 0-200 cm soil after harvesting of green manure for different treatments kg/hm2

注：不同小寫字母表示不同種植密度處理間在5%水平下差異顯著，不同大寫字母表示不同品種處理間在5%水平下差異顯著。表5同。

Note:Different lowercase letters indicate significant difference among different seed quantities atP<0.05.Different uppercase letters indicate significant difference among different varieties atP<0.05.The same for Table 5.

圖1 不同綠肥品種收獲后0～200 cm土壤剖面水分含量Fig.1 Soil moisture contents in 0-200 cm profile of different green manure treatments

由表4可以看出，由于種植綠肥需要大量耗水，因此各綠肥品種處理對(duì)土壤水分狀況產(chǎn)生了不同的影響，但同一綠肥品種條件下，不同種植密度處理綠肥收獲后0～200 cm土壤儲(chǔ)水量并無(wú)顯著差異。種植毛葉苕子處理與休閑處理0～200 cm土壤平均儲(chǔ)水量在綠肥收獲后沒有顯著差異，但均顯著高于其他處理(表4)，差異主要表現(xiàn)在60～160 cm土層，而各處理的表層和深層土壤含水量則無(wú)明顯差異(圖1)。休閑處理的土壤含水量較高是因?yàn)槠錄]有植物的蒸騰耗水，毛葉苕子處理土壤含水量較高一方面與其較低的生物量有關(guān)，另一方面可能與其在生長(zhǎng)后期匍匐特性有關(guān)，植株平鋪在土壤上，起到了一定的保水效果。大豆的生物量也較低，所以大豆處理的儲(chǔ)水量略高于其他3種綠肥(表4)，表現(xiàn)在40～140 cm土層含水量較高(圖1)。

2.5 綠肥品種及種植密度對(duì)土壤硝態(tài)氮、有效磷和速效鉀的影響

表5結(jié)果表明，綠肥種植密度對(duì)0～100 cm土壤硝態(tài)氮累積量沒有顯著的影響；種植綠肥后顯著影響了0～100 cm土壤硝態(tài)氮累積量?？傮w來(lái)看，豆科綠肥處理0～100 cm土壤硝態(tài)氮累積量既高于休閑處理也顯著高于油菜處理。

與豆科綠肥相比，油菜處理土壤硝態(tài)氮含量在0～100 cm 整個(gè)剖面均較低；休閑處理土壤硝態(tài)氮含量除了在20～40 cm深度土層略高外，在其他深度土層均低于豆科綠肥；與其他豆科綠肥相比，大豆處理表層土壤硝態(tài)氮含量較低，但40～80 cm深度土壤硝態(tài)氮含量則高于其他處理(圖2)。從圖2可以看出，綠肥翻壓前土壤剖面的硝態(tài)氮主要分布于40 cm以上土層，40 cm以下土壤硝態(tài)氮含量較低，同時(shí)其含量隨深度增加無(wú)明顯變化。

圖2 不同綠肥品種收獲后0～100 cm土壤剖面硝態(tài)氮含量Fig.2 Soil nitrate contents in 0-100 cm profile after harvesting of green manure for different treatments

表5 不同綠肥品種收獲后0～100 cm土壤硝態(tài)氮累積量
Table 5 Soil nitrates accumulated in 0-100 cm profile after harvesting of green manure for different treatments kg/hm2

播量水平Seedingrate休閑Fallow油菜Rape長(zhǎng)武懷豆Huaibean大豆Soybean綠豆Mungbean毛葉苕子Hairyvetch75%32.54a63.05a60.33a44.66a51.68a100%43.75a51.03a56.60a59.93a64.68a125%41.40a58.08a61.37a55.37a62.76a150%42.70a67.72a74.21a71.24a67.39a平均值A(chǔ)verage50.76B40.10C59.97A63.13A57.80AB61.63A

由表6可以看出，綠肥處理土壤表層的有效磷含量均顯著高于休閑處理，表明夏季種植綠肥能夠活化土壤中的無(wú)機(jī)磷，其中油菜處理的有效磷含量最高，較休閑處理增加40%，較綠豆、大豆、毛葉苕子和長(zhǎng)武懷豆處理分別增加25%，21%，14%和12%；同一綠肥不同種植密度處理之間的土壤有效磷含量沒有顯著差異。

表6 不同綠肥品種和種植密度處理收獲后0～20 cm土壤有效磷和速效鉀含量Table 6 Soil available phosphorus and available potassium contents for different treatments mg/kg

與有效磷含量不同，油菜、長(zhǎng)武懷豆、大豆和毛葉苕子處理土壤表層的速效鉀含量顯著低于休閑處理，綠豆處理土壤速效鉀含量也有低于休閑處理的趨勢(shì)，而各綠肥處理之間土壤速效鉀含量沒有顯著差異。隨著種植密度的增加，油菜和大豆處理的土壤速效鉀含量呈降低趨勢(shì)，而長(zhǎng)武懷豆、綠豆和毛葉苕子處理的土壤速效鉀含量呈升高趨勢(shì)。

3 結(jié)論與討論

在貴州旱地綠肥品種研究中發(fā)現(xiàn)，箭筈豌豆(蘇箭三號(hào))、光葉苕子等豆科綠肥在增大播量的情況下均能增大產(chǎn)量[17]。在本研究條件下，夏季種植綠豆、長(zhǎng)武懷豆、毛葉苕子，當(dāng)?shù)赝扑]播量150%處理的生物量最高，大豆播量125%處理的生物量也高于播量100%處理，表明可以通過(guò)適當(dāng)增加播量來(lái)提高豆科作物地上部分的產(chǎn)量。油菜在當(dāng)?shù)赝扑]播量的75%時(shí)生物量最高，表明目前的油菜播量應(yīng)適當(dāng)降低。在河西地區(qū)的試驗(yàn)結(jié)果也表明，油菜播量在11.25～15 kg/hm2間比較適合，不宜過(guò)高[18]。

綠肥直接翻壓還田時(shí)經(jīng)濟(jì)效益不高，因此不利于該項(xiàng)技術(shù)的推廣和應(yīng)用，探討其綜合利用的可能途徑十分必要[19]。本研究以各種綠肥處理產(chǎn)出的粗蛋白、粗脂肪、無(wú)氮浸出物總量和粗纖維含量為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)綠肥的飼料價(jià)值做了分析，結(jié)果表明綠豆的地上部分飼料價(jià)值產(chǎn)出量最高，為當(dāng)?shù)刈罴堰x擇。但以高能量、口感好為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，油菜也是當(dāng)?shù)刈钸m合做飼草的綠肥之一。從綠肥生物量和養(yǎng)分還田量來(lái)看，綠豆顯著高于長(zhǎng)武懷豆，這與本項(xiàng)目組前期在同一地區(qū)不同田塊田間試驗(yàn)的結(jié)果[10-11]有出入，其原因有待進(jìn)一步研究。

種植油菜和長(zhǎng)武懷豆的處理由于生物量較高，消耗了較多的土壤水分，因此綠肥收獲后土壤貯水量較低，這也是在干旱地區(qū)種植綠肥產(chǎn)生的主要問題[13，20]。種植毛葉苕子時(shí)土壤水分含量與休閑處理相當(dāng)，這一方面與其較低的生物量有關(guān)，另一方面可能與其在生長(zhǎng)后期的匍匐特性有關(guān)，其植株平鋪在土壤上，起到了一定的保水效果。毛葉苕子的鮮質(zhì)量高于大豆處理，翻壓前其土壤水分含量也顯著高于大豆處理，因此可以推斷，如果毛葉苕子生物量能更高一點(diǎn)，那么它與其他豆科綠肥相比，造成的土壤水分虧缺將不是太明顯，因而更有利于后茬小麥在干旱年份的穩(wěn)產(chǎn)。

大量文獻(xiàn)報(bào)道，種植并翻壓綠肥能增加土壤養(yǎng)分含量[21-26]。本研究發(fā)現(xiàn)，種植長(zhǎng)武懷豆、綠豆、大豆和毛葉苕子等豆科綠肥顯著增加了土壤的硝態(tài)氮含量，而種植油菜顯著降低了土壤硝態(tài)氮含量。與休閑處理相比，不同綠肥品種均顯著增加了土壤有效磷含量，原因可能為本地區(qū)有效磷含量較低，低磷脅迫能顯著增強(qiáng)作物根系分泌物[27-29]對(duì)難溶性磷的活化效果。另外，油菜[30]和豆科作物[31-32]的根系都具有較強(qiáng)的活化難溶性磷的能力。本研究中油菜的增磷效果最佳，處理增幅最大，而長(zhǎng)武懷豆處理效果最差，增幅最小。這說(shuō)明了十字花科作物根系活化難溶性磷的能力要優(yōu)于豆科作物。但綠肥降低了土壤速效鉀含量，原因可能是種植的綠肥作物對(duì)鉀的需求比較大，作物從土壤中吸收鉀素導(dǎo)致土壤速效鉀含量降低；另一方面，本地區(qū)土壤速效鉀含量充足，無(wú)法刺激作物根系分泌有機(jī)酸活化緩效鉀以補(bǔ)充速效鉀庫(kù)[33]。綠肥不同種植密度處理對(duì)土壤水分、硝態(tài)氮、有效磷含量的影響均沒有達(dá)到顯著水平，但不同種植密度可以通過(guò)影響地上部分鮮草產(chǎn)量進(jìn)而間接影響土壤速效鉀含量，綠肥地上部分鮮草產(chǎn)量越高，土壤速效鉀含量越高，這可能與各重復(fù)間變異較大有關(guān)。

[1] 馬衛(wèi)萍，蘇寶新，李志杰，等.黃淮海地區(qū)綠肥種質(zhì)資源的篩選與評(píng)價(jià) [J].華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2010，25(8):75-79.

Ma W P，Su B X，Li Z J，et al.Collection and evaluation of green manure germplasm resources for Huang-Huai-Hai area in China [J].Acta Agriculture Boreali Sinica，2010，25(8):75-79.(in Chinese)

[2] 李子雙，廉曉娟，王 薇，等.我國(guó)綠肥的研究進(jìn)展 [J].草業(yè)科學(xué)，2013，30(7):1135-1140.

Li Z S，Lian X J，Wang W，et al.The research progress of green manure in China [J].Pratacul Tural Science，2013，30(7):1135-1140.(in Chinese)

[3] 毛文喜.貴州綠肥飼料資源的開發(fā)利用 [J].農(nóng)村經(jīng)濟(jì)與技術(shù),1996(9):34.

Mao W X.The development and utilization of green manure forage resources in Guizhou [J].The Rural Economy and Technology,1996(9):34.(in Chinese)

[4] 曹衛(wèi)東，黃鴻翔.關(guān)于我國(guó)恢復(fù)和發(fā)展綠肥若干問題的思考 [J].中國(guó)土壤與肥料，2009(4):1-3.

Cao W D，Huang H X.Several problems about the recovery and development of our country green manure [J].Soil and Fertilizer in China，2009(4):1-3.(in Chinese)

[5] 李 軍，王立祥.渭北旱塬夏閑地開發(fā)利用研究 [J].西北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1994，22(2):99-102.

Li J，Wang L X.The exploitation and utilization of summer fallow lands on Weibei Yain fed highland [J].Acta Univ Agric Boreati-occidentalis，1994，22(2):99-102.(in Chinese)

[6] Li S X，Wang Z H，Gao Y J.Effect of plastic sheet mulch，wheat straw mulch，and maize growth on water loss by evaporation in dry land areas of China [J].Agricultural Water Management,2013，116:39-49.

[7] Gao C Y，Zhang X H.Practical significance of multiple cropping in the Loess Plateau regions of China [C]//黃土高原農(nóng)業(yè)系統(tǒng)國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議論文集.蘭州：甘肅科技出版社，1992:198-204.

Gao C Y，Zhang X H.Practical significance of multiple cropping in the Loess Plateau regions of China [C]//Proceeding of International Conference on Agricultural System on Loess Plateall.Lanzhou:Gansu Science & Technology Press，1992:198-204.

[8] Zhu Z X，Stewart B A，F(xiàn)u X J.Double cropping wheat and corn in a sub-humid region of China [J].Field Crops Res，1994，36: 175-183.

[9] 李富翠，趙護(hù)兵，王朝輝，等.旱地夏閑期秸稈覆蓋和種植綠肥對(duì)冬小麥水分利用及養(yǎng)分吸收的影響 [J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2012，30(1):119-125.

Li F C，Zhao H B，Wang Z H，et al.Effects of straw mulching and planting green manure on water use and nutrients uptake of winter wheat on dry land [J].Agricultural Research in the Arid Areas，2012，30(1):119-125.(in Chinese)

[10] 趙 娜，趙護(hù)兵，曹群虎，等.渭北旱區(qū)夏閑期豆科綠肥對(duì)土壤肥力性狀的影響 [J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2011，29(2):124-128.

Zhao N，Zhao H B，Cao Q H，et al.Effect of green manure on soil fertility properties in summer fallow period in Weibei dry land [J].Agricultural Research in the Arid Areas，2011，29(2):124-128.(in Chinese)

[11] 張達(dá)斌，李 婧，姚鵬偉，等.夏閑期連續(xù)兩年種植并翻壓豆科綠肥對(duì)旱地冬小麥生長(zhǎng)和養(yǎng)分吸收的影響 [J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2012，21(1):59-65.

Zhang D B，Li J，Yao P W，et al.Effects of two years incorporation of leguminous green manure during summer fallow period on winter wheat growth and nutrients uptake in dry land [J].Acta Agriculturae Boreali-occidentalis Sinica，2012，21(1):59-65.(in Chinese)

[12] 李 婧，張達(dá)斌，王 崢，等.施肥和綠肥翻壓方式對(duì)旱地冬小麥生長(zhǎng)及土壤水分利用的影響 [J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2012，30(3):136-142.

Li J，Zhang D B，Wang Z，et al.Effect of fertilizer and green manure incorporation methods on the growth and water use efficiency of winter wheat [J].Agricultural Research in the Arid Areas，2012，30(3):136-142.(in Chinese)

[13] 張達(dá)斌，姚鵬偉，李 婧，等.豆科綠肥及施氮量對(duì)旱地麥田土壤主要肥力性狀的影響 [J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2013，33(7):2272-2281.

Zhang D B，Yao P W，Li J，et al.Effect of two years incorporation of leguminous green manure on soil properties of a wheat field in dry land conditions [J].Acta Ecologica Sinica，2013，33(7):2272-2281.(in Chinese)

[14] 李可懿，王朝輝，趙護(hù)兵，等.黃土高原旱地小麥與豆科綠肥輪作及施氮對(duì)小麥產(chǎn)量和籽粒養(yǎng)分的影響 [J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2011，29(2):110-116.

Li K Y，Wang Z H，Zhao H B，et al.Effect of rotation with legumes and N fertilization on yield and grain nutrient contents of wheat in dry land of the Loess Plateau [J].Agricultural Research in the Arid Areas，2011，29(2):110-116.(in Chinese)

[15] 鮑士旦.土壤農(nóng)化分析 [M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2005.

Bao S D.Soil agricultural chemistry analysis [M].Beijing:China Agriculture Press，2005.(in Chinese)

[16] 郝再彬.植物生理實(shí)驗(yàn) [M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2004.

Hao Z B.Plant physiology experiment [M].Harbin:Harbin Industrial University Press，2004.(in Chinese)

[17] 左明玉.旱地綠肥品比及播量試驗(yàn) [J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2004，32(4):63.

Zuo M Y.Comparison test of green manure varieties for upland field and its seeding norm [J].Guizhou Agricultural Sciences，2004，32(4):63.(in Chinese)

[18] 郭從陽(yáng)，王天河，楊文元，等.河西地區(qū)麥后復(fù)種飼用(綠肥)油菜栽培技術(shù)及效益分析 [J].草業(yè)科學(xué)，2008，25(3):90-92.

Guo C Y，Wang T H，Yang W Y，et al.Growing technology and profit analyzation of grazing (or green manure)Brassicanapusgrown after harvesting wheat in Hexi Corridor [J].Pratacul Tural Science，2008，25(3):90-92.(in Chinese)

[19] 王建紅，張 賢，曹 凱，等.幾種經(jīng)濟(jì)綠肥菜用營(yíng)養(yǎng)價(jià)值初探 [J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011(5):1001-1005.

Wang J H，Zhang X，Cao K，et al.Several economic green manure in nutritional value [J].Zhejiang Agricultural Science， 2011(5):1001-1005.(in Chinese)

[20] Brett L A,Joseph L P,Jed T W,et al.Long-term lentil green-manure replacement for fallow in the semiarid northern great plains [J].Agronomy Journal，2011,103:1292-1298.

[21] 姜培坤，徐秋芳，周國(guó)模，等.種植綠肥對(duì)板栗林土壤養(yǎng)分和生物學(xué)性質(zhì)的影響 [J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，29(3):120-123.

Jiang P K，Xu Q F，Zhou G M，et al.Effect of green manure on soil nutrients and bio-properties ofCastancamollissimablume plantations [J].Journal of Beijing Forestry University，2007，29(3):120-123.(in Chinese)

[22] 黃平娜，秦道珠，龍懷玉，等.綠肥還田對(duì)煙田土壤培肥和烤煙產(chǎn)量品質(zhì)的作用 [J].土壤通報(bào)，2010，41(2):379-382.

Huang P N，Qin D Z，Long H Y，et al.Effect of green manure return to field on soil fertility of tobacco field and the yield and quality of tobacco [J].Chinese Journal of Soil Science，2010，41(2):379-382.(in Chinese)

[23] 王飛軍，莊亞其，毛穎盈，等.綠肥還田量對(duì)水稻產(chǎn)量及土壤肥力的影響 [J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2012(3):314-315.

Wang F J，Zhuang Y Q，Mao Y Y，et al.Returning green manure quantity effects on rice yield and soil fertility [J].Zhejiang Agricultural Science，2012(3):314-315.(in Chinese)

[24] 葉協(xié)鋒，楊 超，李 正，等.綠肥對(duì)植煙土壤酶活性及土壤肥力的影響 [J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2013，19(2):445-454.

Ye X F，Yang C，Li Z，et al.Effects of green manure in corporation on soil enzyme activities and fertility in tobacco-planting soils [J].Plant Nutrition and Fertilizer Science，2013，19(2):445-454.(in Chinese)

[25] 劉 國(guó)，王樹林，沙富云，等.長(zhǎng)期綠肥還田對(duì)烤煙產(chǎn)質(zhì)量及土壤改良的影響 [J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2013，29(4):173-177.

Liu G，Wang S L，Sha F Y，et al.Effects of long-term green manure return to field on the yield，quality of flue-cured tobacco and soil improvement [J].Chinese Agricultural Science Bulletin，2013，29(4):173-177.(in Chinese)

[26] 高菊生，徐明崗，董春華，等.長(zhǎng)期稻-稻-綠肥輪作對(duì)水稻產(chǎn)量及土壤肥力的影響 [J].作物學(xué)報(bào)，2013，39(2):343-349.

Gao J S，Xu M G，Dong C H，et al.Effects of long-term rice-rice-green manure cropping rotation on rice yield and soil fertility [J].Acta Agronomica Sinica，2013，39(2):343-349.(in Chinese)

[27] 蘭忠明，林新堅(jiān)，張偉光，等.缺磷對(duì)紫云英根系分泌物產(chǎn)生及難溶性磷活化的影響 [J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，45(8):1521-1531.

Lan Z M，Lin X J，Zhang W G，et al.Effect of P deficiency on the emergence ofAstragalusL.root exudates and mobilization of sparingly soluble phosphorus [J].Scientia Agricultural Sinica，2012，45(8):1521-1531.(in Chinese)

[28] 趙 明，沈 宏，嚴(yán)小龍，等.不同菜豆基因型根系對(duì)難溶性磷的活化吸收 [J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2002，8(4):435-440.

Zhao M，Shen H，Yan X L，et al.Mobilization and uptake of insoluble phosphorus by different common bean genotypes [J].Plant Nutrition and Fertilizer Science，2002，8(4)：435-440.(in Chinese)

[29] 王文華，周鑫斌，周永祥，等.不同磷效率油菜根際土壤磷活化機(jī)理研究 [J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2011，17(6):1379-1387.

Wang W H，Zhou X B，Zhou Y X，et al.The mechanism of rhizosphere phosphorus activation of two rape genotypes (BrassianapusL.) with different P efficiencies [J].Plant Nutrition and Fertilizer Science，2011，17(6):1379-1387.(in Chinese)

[30] 曹一平，崔健宇.石灰性土攘中油菜根際磷的化學(xué)動(dòng)態(tài)及生物有效性 [J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，1994(1):49-54.

Cao Y P，Cui J Y.Phosphorus dynamic and biological availability in rhizosphere of rape seedlings grown on calcareous soil [J].Plant Nutrition and Fertilizer Science，1994(1):49-54.(in Chinese)

[31] 焦如珍，彭玉紅.海南島熱帶木本豆科植物根瘤菌的溶磷作用 [J].林業(yè)科學(xué)，2010，46(10):1-5.

Jiao R Z，Peng Y H.Phosphate solubilization by rhizobia isolated from woody legume plants in Hainan Island [J].Scientia Silvae Sincae， 2010，46(10):1-5.(in Chinese)

[32] 沈 宏，菊井森士，松本英明，等.大豆根分泌物活化難溶性鋁磷的研究 [J].水土保持學(xué)報(bào)，2005，19(1):68-70.

Shen H，Ju J S S，Song B Y M，et al.Mobilization of insoluble aluminum bound phosphate by soybean [J].Journal of Soil and Water Conservation，2005，19(1):68-70.(in Chinese)

[33] 薛 剛.煙草根系分泌的有機(jī)酸品種間差異及對(duì)根系土壤鉀形態(tài)的影響 [D].鄭州：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012:34-41.

Xue G.Difference between varieties of tobacco root secretion of organic acids and the influence of soil potassium forms of root [D].Zhengzhou:Henan Agricultural University，2012:34-41.(in Chinese)

Effects of green manure variety and growth density on forage value and soil fertility in dry land

HU Tie-cheng1，LI Hong-yan1，CAO Qun-hu2，YU Chang-wei2，CAO Wei-dong3，GAO Ya-jun1， 4

(1CollegeofNaturalResourcesandEnvironment，NorthwestA&FUniversity，Yangling，Shaanxi712100，China;2ShaanxiChangwuDistrictAgro-technologyExtensionCenter，Changwu，Shaanxi713600，China;3InstituteofAgriculturalResourcesandRegionalPlanning，ChineseAcademyofAgriculturalSciences，Beijing100081,China;4KeyLaboratoryofPlantNutritionandtheAgri-environmentinNorthwestChina，MinistryofAgriculture，Yangling，Shaanxi712100，China)

【Objective】 Through field experiment,this study investigated the effects of green manure variety and plant density on biomass,feeding value,contents of soil water and soil nutrients to improve farming and utilization of green manure crops in dry land of the Loess Plateau.【Method】 The experiment was laid out in a split-plot design with four replicates.The five main plot treatments were Huai bean,mung bean,soybean,hairy vetch and rapeseed and the four sub-plot treatments were 75%,100%,125%,and 150% of recommended seeding rate as growth density.All the green manure crops were harvested at the full flowering stage.Green manure biomasses of shoot and root were obtained.Nutrients contents of part plants were measured.Then,green manure was returned into soil by rotary tillage,before which soil samples were collected to measure contents of water and available nutrients.【Result】 The biomasses of mung bean,Huai bean and hairy vetch were the highest when 150% of seeding rate was applied.The biomass of soybean was higher at seeding rates of 125% and 150% than that of 100%.The biomass of rapeseed was the highest when 75% of seeding rate was applied.Mung bean treatments had higher crude protein,crude fat,and nitrogen free extract and lower crude fiber yield compared with other varieties.Rapeseed and Huai bean treatments also had higher forage values.Mung bean,Huai bean and rapeseed treatments had higher biomasses compared with other varieties and had more nutrients returned to soil as fertilizer.Soil water storage of rapeseed and Huai bean treatments before green manure returning was less than fallow while Hairy vetch treatments had similar value as fallow.Huai bean,mung bean,soybean and Hairy vetch treatments significantly increased soil nitrate concentration while rapeseed decreased it.Compared with fallow,all green manure treatments significantly increased soil available phosphorus content with the maximum in rapeseed and the least in Huai bean.All green manure treatments significantly decreased soil available potassium content.Planting density had no significant effects on contents of soil water,nitrate and available phosphorus.【Conclusion】 The biomass of green manure could be increased by applying higher seeding rate for leguminous green manure and lower seeding rate for rapeseed.Mung bean,rapeseed and Huai bean are good varieties for green manure production.

green manure variety;green manure planting density;forage value;soil property

2013-11-26

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201103005)；教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃項(xiàng)目(NCET-08-0465)；國(guó)家小麥現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)；國(guó)家農(nóng)作物種質(zhì)資源平臺(tái)項(xiàng)目；農(nóng)業(yè)科研杰出人才及其創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目

胡鐵成(1987-)，男(滿族)，遼寧朝陽(yáng)人，碩士，主要從事植物營(yíng)養(yǎng)與環(huán)境研究。E-mail:116031811@qq.com

高亞軍(1968-)，男，陜西岐山人，教授，博士，博士生導(dǎo)師，主要從事植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究。 E-mail：yajungao@nwsuaf.edu.cn

時(shí)間:2015-03-12 14:17

10.13207/j.cnki.jnwafu.2015.04.033

S142+.1

A

1671-9387(2015)04-0044-09

網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20150312.1417.033.html