于淑慧，朱國梁，牟小翎，董浩，史桂芳，鄭錚，張衛(wèi)建

（1泰安市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，山東泰安 271000；2中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部作物生理生態(tài)重點實驗室，北京 100081）

0 引言

花生是中國重要的油料作物和經(jīng)濟(jì)作物，山東省花生種植面積大，主要的種植方式是春花生單作栽培模式，即一年只種一茬春花生，花生收獲后，土地裸露在表面，造成冬閑田光熱資源浪費，風(fēng)沙揚塵，土壤養(yǎng)分流失嚴(yán)重，有機質(zhì)含量下降，土壤貧瘠，花生產(chǎn)量難以提升等問題[1-2]。綠肥是一種養(yǎng)分完全的優(yōu)質(zhì)、清潔生物有機肥源，具有減施化肥、培肥地力、改善土壤結(jié)構(gòu)和微生物環(huán)境、提升農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量品質(zhì)的重要作用，也是實現(xiàn)合理用養(yǎng)土地、緩解連作障礙的重要措施[3]。目前，綠肥在培肥地力、改善農(nóng)田生態(tài)環(huán)境、提高作物產(chǎn)量品質(zhì)等方面的作用已經(jīng)得到了廣泛認(rèn)可，綠肥作為實現(xiàn)合理用養(yǎng)土地和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵一環(huán)，作用尤為凸顯[4-7]。王怡針等[8]研究發(fā)現(xiàn)華北地區(qū)種植綠肥二月蘭，還田后可適當(dāng)替代化學(xué)肥料。張碩等[9]研究發(fā)現(xiàn)早稻收獲后，翻耕綠肥可以顯著增加土壤有機質(zhì)、堿解氮和有效磷含量，早稻產(chǎn)量比對照也有顯著的增產(chǎn)。熊靜等[10]發(fā)現(xiàn)在二月蘭春玉米輪作生產(chǎn)體系中，翻壓二月蘭可以增加0～180 cm 土層土壤硝態(tài)氮保蓄量。傳統(tǒng)的春花生單作栽培模式留有大量的冬春裸地和豐富的光熱資源，為種植冬綠肥提供了理想的時間和空間；一般春花生4月播種，9月收獲，冬綠肥9月種植，來年4月收獲翻壓還田，為種植冬綠肥提供了適宜的岔口銜接，有利于冬綠肥的適期翻壓。因此，利用春花生收獲后至春播前的冬春裸地，種植一季冬綠肥作物，建立一種新的花生綠肥輪作栽培模式，既能保證不與主作物爭地，又能實現(xiàn)合理用養(yǎng)土地，具有廣闊的應(yīng)用空間和發(fā)展?jié)摿?。本研究通過2 年的大田試驗，研究了以冬閑田為對照，種植冬小麥、二月蘭和毛葉苕子對土壤理化性質(zhì)和花生養(yǎng)分含量等的影響，旨在為山東地區(qū)冬閑田建立一種合理的輪作方式提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試土壤

試驗于2020—2022年，在泰安市岱岳區(qū)馬莊鎮(zhèn)泰安市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗基地(117°0′27″E，35°59′55″N)進(jìn)行，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫12.8℃，年均降水量687.7 mm。供試土壤為褐土，土壤基礎(chǔ)肥力為：堿解氮80.25 mg/kg，有效磷31.71 mg/kg，速效鉀102.95 mg/kg，有機質(zhì)17.71 g/kg，pH 7.30。

1.2 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)4 個處理，分別為：（1）春花生—冬閑田（2）夏花生—冬小麥（3）春花生—二月蘭（4）春花生—毛葉苕子4種輪作模式，二月蘭和毛葉苕子屬于冬綠肥作物，冬綠肥和冬小麥于每年的10月種植，綠肥在4月中旬盛花期翻壓還田，春花生于每年5 月種植，夏花生6月中旬種植。為便于田間機械化操作，采用大區(qū)試驗，每個大區(qū)長23.0 m，寬15.4 m（7 畦），面積354.2 m2，每處理重復(fù)3次。花生品種為‘山花106’，花生季施肥每公頃總施肥量（根據(jù)當(dāng)?shù)厥┓柿浚杭兊?N)105 kg、磷(P2O5)120 kg、鉀(K2O)112.5 kg（施用復(fù)合肥14-16-15，用量750 kg/hm2）。灌水視春播時土壤墑情，保證玉米和花生出苗。冬季不進(jìn)行額外水肥管理。

1.3 樣品采集與測定

冬綠肥翻壓前選取1 m2樣方，采集地上植株，于105℃下殺青，70℃下烘干至恒定質(zhì)量，測定生物量并粉碎，對其植株進(jìn)行養(yǎng)分含量的測定，綠肥植株烘干磨碎后經(jīng)濃H2SO4消解，采用半微量開氏法測定全氮含量，鉬藍(lán)比色法測定全磷含量，火焰光度計法測定全鉀含量?；ㄉ斋@時，每個處理取4 m2進(jìn)行測產(chǎn)，測定花生莢果產(chǎn)量；同時每個處理取有代表性的5株花生，將花生秧、花生殼和花生籽粒分開，按照冬綠肥養(yǎng)分含量測定的方法測定其中的全氮、全磷、全鉀的含量。

在綠肥翻壓前和花生收獲時，用土鉆取0～60 cm的土樣，每20 cm 一層，測定每層土壤水分和0～20 cm土層pH、有機質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀，土壤酸堿度用pH計測定，有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法，堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散法測定，有效磷含量采用碳酸氫鈉浸提鉬銻抗比色法測定，速效鉀含量采用醋酸銨浸提火焰光度法測定[11]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理采用Excel 軟件處理，統(tǒng)計分析用SPASS軟件進(jìn)行，LSD方法做多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同的輪作方式對綠肥生物量和養(yǎng)分積累量的影響

2年的結(jié)果顯示（表1），二月蘭和毛葉苕子的生物量平均為4848.62 kg/hm2和6335.25 kg/hm2，毛葉苕子生物量比二月蘭高出1486.63 kg/hm2。養(yǎng)分含量中，毛葉苕子氮含量平均比二月蘭高18.09%，鉀含量平均高42.32%，磷含量兩者相差不大。

表1 綠肥作物生物量和養(yǎng)分含量

2.2 不同的輪作方式對花生養(yǎng)分含量和產(chǎn)量的影響

由圖1，2021 年和2022 年不同花生輪作種植方式下的花生籽粒氮磷鉀養(yǎng)分含量均表現(xiàn)為：春花生—二月蘭＞春花生—毛葉苕子＞春花生—冬閑田＞夏花生—冬小麥，其花生秧和殼的養(yǎng)分含量也表現(xiàn)出相似規(guī)律。2021 年，與春花生—冬閑田相比，春花生—二月蘭、春花生—毛葉苕子2 種種植方式中花生粒含氮量分別升高了3.95%、3.02%，鉀含量分別升高了4.05%、2.31%，而夏花生—冬小麥種植方式下花生粒氮、磷和鉀量則分別顯著降低16.05%、6.25%和12.14%。2022年與2021 年表現(xiàn)出相似規(guī)律，與春花生—冬閑田相比，春花生—二月蘭、春花生—毛葉苕子花生粒氮磷鉀含量升高幅度變大，夏花生—冬小麥降低幅度變大。

圖1 不同的輪作方式對花生各部分養(yǎng)分含量的影響

從圖2可以看出，與冬閑田相比，種植綠肥對花生產(chǎn)量影響差異不顯著，種植冬小麥處理花生產(chǎn)量顯著降低。

圖2 2022年不同的輪作方式對花生莢果產(chǎn)量的影響

2.3 不同的輪作方式對土壤相對含水量的影響

由圖3，綠肥翻壓時，4 種花生輪作種植方式中，2年的結(jié)果顯示，在0～60 cm土層中，土壤相對含水量都以春花生—冬閑田最高，其次是春花生—二月蘭、春花生—毛葉苕子，以夏花生—冬小麥最低，春花生—二月蘭、春花生—毛葉苕子2 個處理之間差異不顯著。其中在0～20 cm 土層中，2021 年，與春花生—冬閑田相比，夏花生—冬小麥、春花生—二月蘭、春花生—毛葉苕子分別降低了41.84%、30.51%、34.28%。2022 年與2021年相比，降低幅度變小。

圖3 不同的輪作方式對土壤相對含水量的影響

春花生收獲時，4 種花生輪作種植方式中，在0～60 cm 土層中，土壤相對含水量都以春花生—二月蘭最高，其次是春花生—毛葉苕子、春花生—冬閑田和夏花生—冬小麥，同一種植方式下各土層之間相對含水量相互比較無顯著規(guī)律。其中在0～20 cm 土層中，2021 年，與春花生—冬閑田相比，夏花生—冬小麥土壤相對含水量降低了12.97%，而春花生—二月蘭、春花生—毛葉苕子則分別升高了4.70%、6.14%，在20～40 cm、40～60 cm 土層中也表現(xiàn)出相似的趨勢。2022年與2021年相比，表現(xiàn)出相似規(guī)律。

2.4 不同的輪作方式對土壤養(yǎng)分含量的影響

從表2、3 可以看出，兩年結(jié)果顯示，綠肥收獲時，與春花生—冬閑田相比，種植夏花生—冬小麥、春花生—二月蘭和春花生—毛葉苕子的處理土壤的有機質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量均顯著減少，其中夏花生—冬小麥下降最多?；ㄉ斋@時，與春花生—冬閑田相比，夏花生—冬小麥處理土壤的有機質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量減少，而春花生—二月蘭和春花生—毛葉苕子處理增加；春花生—二月蘭處理有機質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量平均增加了5.71%、8.98%、7.22%和7.72%，差異達(dá)顯著水平；春花生—毛葉苕子處理有機質(zhì)、堿解氮含量平均增加了4.54%、14.91%，差異達(dá)顯著水平，有效磷和速效鉀含量處理效果不顯著。與春花生—二月蘭處理相比，春花生—毛葉苕子處理堿解氮含量顯著增加。

表2 不同的輪作方式對綠肥收獲時表層土壤養(yǎng)分含量的影響

3 討論

利用春花生種植期間的冬春裸地種植冬綠肥不僅可以覆蓋地面，防治風(fēng)沙揚塵，而且能夠改善土壤養(yǎng)分[1]。本研究得出種植的冬綠肥二月蘭和毛葉苕子能很好適應(yīng)該地域的生態(tài)環(huán)境，二月蘭和毛葉苕子的生物量平均為4848.62 kg/hm2和6335.25 kg/hm2，毛葉苕子生物量比二月蘭高出1486.63 kg/hm2。毛葉苕子由于是豆科作物，根部具有較多的根瘤，能將空氣中的無機氮轉(zhuǎn)化成土壤中有機氮，因此含氮量高于二月蘭。本研究也得出毛葉苕子鉀含量高于二月蘭。

多個研究表明，種植翻壓綠肥，可以提高作物養(yǎng)分吸收積累量和養(yǎng)分利用率，并且提高作物的產(chǎn)量[12-13]。向小等[14]研究表明，相同施肥量，小麥和玉米翻壓綠肥的產(chǎn)量和氮磷鉀養(yǎng)分積累量都顯著高于單施化肥，植株氮磷鉀養(yǎng)分積累量表現(xiàn)為隨綠肥翻壓量增加而增加的趨勢。楊璐等[15]研究發(fā)現(xiàn)，種植翻壓二月蘭后，春玉米籽粒和秸稈氮磷鉀養(yǎng)分積累量增加，同時養(yǎng)分利用率大幅度提高。本研究也得出，與冬閑田相比，種植二月蘭和毛葉苕子綠肥，后茬作物花生氮磷鉀養(yǎng)分含量增加，且二月蘭比毛葉苕子增加程度高。但是與冬閑田相比，種植綠肥對花生產(chǎn)量影響差異不顯著。

綠肥翻壓時，在0～60 cm土層中，土壤相對含水量都以春花生—冬閑田最高，其次是春花生—二月蘭、春花生—毛葉苕子，以夏花生—冬小麥最低，可能的原因是在冬閑期種植綠肥作物和冬小麥對土壤水分的吸收量大于蒸騰量，種植的冬小麥由于生物量大，土壤含水量最低。這與在美國的半干旱地區(qū)休閑期種植毛葉苕子消耗的土壤水分高于裸地相一致[16]，但也有研究發(fā)現(xiàn)綠肥作物在生長階段，生物量大、覆蓋性好，可以減少水分的蒸發(fā)，增加水分的入滲率，從而提高土壤的水分含量[17-18]。在花生收獲時，在0～60 cm 土層中，土壤相對含水量都以春花生—二月蘭最高，其次是春花生—毛葉苕子、春花生—冬閑田，以夏花生—冬小麥最低?？赡苁蔷G肥還田后，在花生生長期間，分解產(chǎn)生了大量的腐殖質(zhì)，腐殖質(zhì)是一種有機膠體，含有多糖和胡敏酸等水穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)，從而提高土壤中的水穩(wěn)定性團(tuán)粒的數(shù)量，改善了土壤的蓄水保墑能力[19]。種植夏花生—冬小麥由于在冬閑期間種植冬小麥消耗了大量土壤水分，在花生種植期間又沒有額外補充水分，所以在所有處理中土壤相對含水量最低。此研究結(jié)果和先前的很多報道相一致，例如包興國等[20]在甘肅河西發(fā)現(xiàn)施用適量的磷肥同時翻壓4500 kg/hm2的綠肥，比無綠肥處理的土壤含水量增加了18.2%，比增施化肥處理土壤含水量增加了18.3%。然而也有研究發(fā)現(xiàn)在陜西長武夏閑期種植豆科綠肥，冬小麥撥節(jié)前0～200 cm土壤蓄水量比冬閑田降低了78～93 mm[21]。休閑期種植和翻壓綠肥提高或降低土壤的含水量主要與當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件有關(guān)[22]。

綠肥收獲時，與冬閑田相比，種植冬小麥、二月蘭和毛葉苕子處理土壤的有機質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量均減少，其中冬小麥下降最多?？赡艿脑蚴嵌痉N植綠肥作物和小麥吸收土壤中的速效養(yǎng)分，尤其冬小麥生物量大吸收速效養(yǎng)分多，所以導(dǎo)致土壤中的養(yǎng)分含量下降?；ㄉ斋@時，與冬閑田相比，種植綠肥的土壤有機質(zhì)、堿解氮含量都有不同程度的增加，種植二月蘭的土壤有效磷和速效鉀也顯著增加，這與劉佳[19]、史桂芳等[23]、趙秋等[24]、李正等[25]的研究結(jié)果相一致，可能原因是綠肥翻壓還田后，在保持水土的同時，減少了養(yǎng)分的淋溶流失，使得土壤肥力較未翻壓綠肥有了一定的提升。另外，由于綠肥的翻壓改變了土壤原有的區(qū)域生態(tài)環(huán)境，提高區(qū)域酶活性和微生物豐度及土壤呼吸強度，為土壤肥力的提升提供了生物學(xué)基礎(chǔ)[24,26]。

4 結(jié)論

（1）種植二月蘭和毛葉苕子綠肥作物，可促進(jìn)后茬作物花生氮磷鉀養(yǎng)分增加，且二月蘭比毛葉苕子增加程度高，種植綠肥對花生產(chǎn)量影響差異不顯著。

（2）綠肥翻壓時，土壤相對含水量以春花生—冬閑田最高，其次是春花生—二月蘭、春花生—毛葉苕子，夏花生—冬小麥最低。在花生收獲時，土壤相對含水量以春花生—二月蘭最高，其次是春花生—毛葉苕子、春花生—冬閑田，夏花生—冬小麥最低。

（3）綠肥收獲時，與冬閑田相比，種植冬小麥、二月蘭和毛葉苕子處理土壤的有機質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量均降低，以冬小麥下降最多。花生收獲時，種植綠肥的土壤有機質(zhì)、堿解氮含量都有不同程度的增加，種植二月蘭的土壤有效磷和速效鉀顯著增加4.38%～10.06%和7.16%～8.27%。

因此，利用春花生種植期間的冬春裸地種植冬綠肥，可以促進(jìn)后茬作物氮磷鉀養(yǎng)分增加，提高土壤含水量，改善土壤養(yǎng)分。