毛叶苕子繁种田根茬还田供氮能力的研究

薛志强，郝保平，曹建琴，张延芳，张海峰，张 鑫，曹卫东，郑普山

（1.山西省农业科学院右玉农业试验站，山西右玉037200；2.山西省农业科学院农业环境与资源研究所，山西太原030031；3.山西省农业科学院，山西太原030031；4.万荣县果业发展中心，山西万荣044200；5.中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京100081）

毛叶苕子繁种田根茬还田供氮能力的研究

薛志强1，郝保平2，曹建琴3，张延芳3，张海峰3，张 鑫4，曹卫东5，郑普山2

（1.山西省农业科学院右玉农业试验站，山西右玉037200；2.山西省农业科学院农业环境与资源研究所，山西太原030031；3.山西省农业科学院，山西太原030031；4.万荣县果业发展中心，山西万荣044200；5.中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京100081）

为明确毛叶苕子（Vicia villosa Roth.）繁种田根茬还田提供土壤氮的能力，以无根茬田为对照，以坝莜1号燕麦为供试作物，比较了毛叶苕子繁种前后0～20 cm土壤养分状况，在山西省右玉县开展了毛叶苕子茬口不同施氮量农田试验研究。结果表明，毛叶苕子繁种后，0～20 cm土壤有机质、全氮、碱解氮分别比繁种前提高了0.09，0.002 g/kg和3.6 mg/kg；无根茬田施用100%N与毛叶苕子茬口施用90%N的燕麦产量无差异，毛叶苕子繁种田根茬还田的供氮能力相当于6.90 kg/hm2的化肥氮；毛叶苕子茬口不同施氮量比无根茬施用100%N的氮肥偏生产力提高了1.95～6.67 kg/kg。研究结果可为开展晋西北丘陵区毛叶苕子繁种、提高后作杂粮产量提供理论依据。

毛叶苕子；绿肥；燕麦产量；根茬还田；氮肥偏生产力

绿肥是我国农业的精华，种植绿肥具有提供养分、合理用地养地、部分替代化肥、提供饲草来源、保障粮食安全等作用[1-2]。毛叶苕子适应性强，在我国多数地区均可种植，是优良的牧草兼绿肥作物。晋北丘陵区气候凉爽，光照充足，非常适合毛叶苕子种子繁育。繁育毛叶苕子种子，既增加了农户经济收入，又充分利用了坡梁地、减缓了坡梁地的水土流失，还能为家庭养殖提供优质饲草。自20世纪60年代以来，有关种植和翻压绿肥对培肥土壤[3-9]、提高粮食与经济作物产量[10-12]及改善生态环境[13]的研究结果已有大量报道，但毛叶苕子种子繁育田根茬还田后提供给土壤N、培肥土壤的研究鲜有报道。

本试验在晋西北毛叶苕子繁种田茬口，通过不同施氮量试验进行了毛叶苕子繁种田根茬还田后供氮能力研究，以期为晋西北地区进行毛叶苕子繁种、培肥土壤和提高后作杂粮产量提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验地位于黄土高原北部的山西省右玉县李达窑村，属于典型的雨养农业区。试验地海拔1 620 m，属温带半干旱大陆性季风气候，年平均气温3.7℃，无霜期105 d；多年平均降雨量430 mm，且季节性分布不均，多集中于夏秋季节；雨热同季。供试土壤为草原风沙土，质地为壤质砂土。0～20 cm土壤基本理化性质为：pH值8.41，有机质含量5.53 g/kg，全氮0.030 g/kg，碱解氮41.7 mg/kg，有效磷2.74 mg/kg，速效钾95.3 mg/kg。

1.2 试验材料

2014年繁育毛叶苕子（土库曼苕子）种子，2015年在毛叶苕子茬口，以坝莜1号燕麦为供试作物进行不同施氮量试验。

1.3 试验设计

试验设8个处理：（1）无根茬无氮肥（对照）；（2）无根茬＋100%N；（3）根茬＋100%N；（4）根茬＋90%N；（5）根茬＋80%N；（6）根茬＋70%N；（7）根茬＋60%N；（8）根茬无氮肥。小区面积为4 m×3 m，重复3次。100%化肥施用量（参考当地农户种植燕麦的常规施肥量）为69.0 kgN/hm2＋45.0 kgP2O5/hm2（N肥为尿素，含N46.0%；磷肥为普过磷酸钙，含P2O512.0%），各小区于5月19日采用类似当地的施肥与播种方式，人工开沟施肥和条播燕麦，燕麦播种量为150 kg/hm2。其中，“无根茬”为上一年繁育毛叶苕子种子时，在同一块地留出一块空地并休闲1 a，其田间管理措施与毛叶苕子繁种区一致。

1.4 测定项目及方法

2014年繁育毛叶苕子前后，分别采集0～20cm土样，分析基础养分；2015年秋季将试验地各小区燕麦全部收获，风干脱粒后称量籽粒。

土壤pH值用pH计测定（蒸馏水浸提，水土比为2.5∶1.0）；有机质含量用重铬酸钾容量法测定；全氮含量用半微量凯氏定氮法测定；碱解氮含量用碱解扩散法测定；速效磷含量用0.5 mol/L的碳酸氢钠浸提，钼锑抗比色法测定；速效钾含量用1 mol/L醋酸铵浸提，火焰光度计测定[14]；燕麦籽粒全氮用凯氏定氮法测定。

1.5 数据处理

用Microsoft Excel 2003和SAS统计软件进行统计分析，各处理间的差异显著性采用Fisher's LSD检验（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 繁育毛叶苕子对土壤养分状况的影响

由表1可知，繁育毛叶苕子种子后，0～20 cm土壤有机质、全氮和碱解氮分别比繁种前提升了0.09，0.002 g/kg和3.6 mg/kg；有效磷和速效钾因种子产出分别降低了0.08，5.9 mg/kg；土壤氮素含量比繁种前有小幅提高。

表1 毛叶苕子种子繁育前后0～20 cm土壤理化性质的比较

2.2 毛叶苕子茬口不同施氮处理对燕麦籽粒产量的影响

图1显示，不同施氮处理的燕麦产量随着化肥氮施用量的增加而提高，以根茬＋100%N的燕麦产量最高；根茬＋70%N、根茬＋80%N、根茬＋90%N、根茬＋100%N和无根茬＋100%N这5个处理的燕麦产量均与对照、根茬的燕麦产量之间差异显著,其中，根茬＋90%N的燕麦产量与无根茬＋100%N的燕麦产量无差异，说明毛叶苕子根茬还田后提供给土壤的氮相当于无根茬施入土壤化肥氮的10%，即每公顷毛叶苕子根茬还田后提供给土壤的氮相当于6.90 kgN/hm2的化肥氮。

2.3 不同处理氮肥偏生产力的比较

肥料偏生产力（PFP）是指施用某一特定肥料下的作物产量与施肥量的比值，它是反映当地土壤基础养分水平和化肥施用量综合效应的重要指标。从表2可以看出，毛叶苕子茬口施用不同量N的氮肥偏生产力比无根茬施用100%N的氮肥偏生产力提高了1.95～6.67 kg/kg。其中，毛叶苕子茬口施用90%N的氮肥偏生产力比无根茬＋100%N的氮肥偏生产力提高3.37 kg/kg，说明毛叶苕子根茬还田提供了氮素，培肥了土壤，促进了燕麦生长，从而提高了化肥氮的偏生产力。

表2 毛叶苕子茬口施用不同N与无根茬施用100%N的氮肥偏生产力比较 kg/kg

3 讨论与结论

氮素是作物生长最基本、需求量最大的营养元素，而土壤有机质、全氮和碱解氮是土壤肥力状况的重要指标，能直接反映土壤近期内氮素的供应情况。本研究结果表明，毛叶苕子种子繁育后，0～20cm土壤有机质、全氮和碱解氮比非毛叶苕子种子繁育田分别提高了0.09，0.002 g/kg和3.6 mg/kg，毛叶苕子茬口不施氮肥的燕麦产量比对照（无根茬无氮肥）提高了190.1 kg/hm2，说明毛叶苕子根茬还田对土壤有培肥效果。本研究表明，毛叶苕子茬口施用90%N与无根茬施用100%N的燕麦产量之间无差异，说明每公顷毛叶苕子繁种田根茬还田提供给土壤的氮相当于6.90 kg/hm2的化肥氮；毛叶苕子茬口不同施氮量的氮肥偏生产力比无根茬施用100%N的氮肥偏生产力提高了1.95～6.67 kg/kg，说明毛叶苕子繁种田根茬还田具有供氮能力，提高了化肥氮的偏生产力。

在我国的种植业中，中低产田、冬闲田普遍存在，大量宜草土地没有利用，土壤退化、水土流失严重；农作物种植过程中的肥料施用不合理，造成养分大量流失，成为水体的重要污染源。解决这些问题的一个非常适用、简便的方法，就是种植利用绿肥作物[7，13]。王允青等[15]研究结果表明，稻田单施紫云英45 t/hm2及紫云英和化肥配施，均能促进土壤有机质转化和紫云英自身养分的腐解释放，增加土壤全氮和碱解氮含量，提高水稻产量；赵娜[16]、王建红等[17]和刘春增等[18]对稻田施用紫云英提高土壤有机质和土壤肥力的研究也有相似的结果；陈晓波等[19]研究了翻压紫花苕与麦茬翻压后均能不同程度地提高土壤酶活性、土壤有机质、碱解N及速效磷的含量，促进烟叶产量的提高；张久东等[20]、赵娜等[21]分别研究了绿肥与氮肥配施对提高小麦产量，提高土壤有机质、全氮和速效钾含量的影响。多项研究表明，无论水地或旱田，种植及翻压绿肥均能培肥地力，改善土壤理化性状。本研究也得出了相类似的结果。但区别在于以上研究均为绿肥翻压还田，而本研究仅限于绿肥毛叶苕子根茬还田。

本研究结果表明，在晋西北丘陵山区毛叶苕子繁育田根茬还田后，可提高耕层土壤的有机质、全氮及碱解氮含量，培肥土壤，毛叶苕子根茬还田提供给土壤6.90 kg/hm2的化肥氮，并提高毛叶苕子茬口化肥氮的偏生产力，为晋西北开展毛叶苕子繁种、提高后作杂粮产量提供理论依据。但本研究只对晋西北毛叶苕子种子繁育田根茬还田培肥土壤、提高燕麦产量的影响进行了初步探讨，而在毛叶苕子繁种田轮作马铃薯、荞麦、糜子等杂粮作物，并使其增产、提质、增效等方面还有待进一步研究。

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Study on the Capability ofVicia villosaRoth.Stubble in Multiplication Field Providing Nitrogen

XUE Zhiqiang1，HAOBaoping2，CAOJianqin3，ZHANGYanfang3，ZHANGHaifeng3，ZHANGXin4，CAOWeidong5，ZHENGPushan2
（1.Youyu Agricultural Experiment Station，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Youyu 037200，China；2.Institute ofAgricultural Resources and Environment，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Taiyuan 030031，China；3.Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Taiyuan 030031，China；4.The Development Center ofFruit Production ofWanrongCounty，Shanxi Province，Wanrong044200，China；5.Institute ofAgricultural Resources and Regional Planning，Chinese AcademyofAgricultural Sciences，Beijing100081,China；）

Todeterminate the number ofhairyvetch（Vicia villosa Roth.）stubble providing nitrogen for multiplication soil,different doses ofnitrogen application for Vicia villosa Roth.stubble field experiment were carried out in Youyu,Shanxi province.Soil nutrients in 0-20 cm of Vicia villosa Roth.multiplication field,naked oats yield and nitrogen partial factor productivity were analyzed.The results showed that Vicia villosa Roth.multiplication increased soil organic matter,total nitrogen,alkali solution nitrogen by 0.09,0.002 g/kg and 3.6 mg/kg.Compared to the control（no stubble with no nitrogen）,Vicia villosa Roth.stubble in field with no nitrogen increased yields ofnaked oats 190.1 kg/hm2and applying70%-90%dose ofnitrogen significantlyincreased the yield ofnaked oats.The yields from Vicia villosa Roth.stubble with applying 90%N were not significantly greater than those from the no stubble with applying 100%N.The number of per hectare Vicia villosa Roth.stubble providing nitrogen for soil was equivalent to 6.9 kg chemical N.Compared with no stubble with applying100%N,nitrogen partial factor productivity of Vicia villosa Roth.stubble in field with different dose ofN increased 1.95-6.67 kg/kg.In a word,Vicia villosa Roth.stubble in multiplication field has an effect on improvingsoil fertilityand crop production, Vicia villosa Roth.seeds multiplication can be involved in green manure-coarse cereals rotation system in northwestern hilly-gully region in Shanxi.

Vicia villosa Roth.;green manure;the yield ofnaked oats;stubble in field;nitrogen partial productivity

S142＋.1

：A

：1002-2481（2017）01-0075-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.01.20

2016-07-14

国家公益性行业（农业）科研专项(201103005)

薛志强（1973-），男，山西右玉人，副研究员，主要从事杂粮栽培及绿肥示范推广工作。郑普山为通信作者。