适应贵州黄壤生长的高氮绿肥品种筛选

(贵州省农业科学院土壤肥料研究所/农业部贵州耕地保育与农业环境科学观测实验站， 贵阳 550006)

绿肥作物是指可以利用其生长过程中所产生的全部或部分鲜体，直接或间接翻压到土壤中作肥料，起到部分替代化肥、改良土壤的作用；或者是通过它们与主作物的间套轮作，起到促进主作物生长、改善土壤性状等作用[1]，在我国传统农业中具有重要的发展意义。在生态农业中，绿肥是重要的组成部分，不仅对养分矿物有富集作用，能够给土壤增加大量新鲜有机物质和多种有效矿质养分，提高农作物的产量和品质[2-3]，又能改善土壤的物理状况，同时还能改善生态环境[4-5]。相比于传统的粪便有机肥，绿肥具有便于运输、生长迅速、适应性强、就地种植和施用等优势[6]。黄壤作为贵州省喀斯特山区主要的农业土壤类型，面积分别占贵州土壤面积和我国黄壤面积的46.40%和25.3%[7]，贵州喀斯特山区黄壤质地黏重，比水容量小，养分含量低，酸性较强，易发生水土流失，保水保肥能力相对较差，因此，如何改良黄壤地力，提高黄壤的肥力水平尤为重要。我国绿肥资源丰富，贵州省喀斯特山区应用品种繁多[8-10]，但还田效果参差不齐。选择高氮绿肥品种还田，不仅可以改良土壤，同时可进一步降低农田氮肥施用量，更好的满足国家化肥减施的战略需求。本研究选取7种代表性绿肥品种，通过探讨不同绿肥品种在贵州黄壤上生长、氮养分累积及留种情况，明确适宜贵州黄壤种植的绿肥品种，为贵州黄壤区高氮绿肥的推广种植提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验于2017年11月至2018年5月在贵州省农业科学院试验基地进行。该地区属亚热带湿润温和型气候，试验期间平均气温15.3 ℃，年平均湿度77%，平均降雨量为94.1 mm。试验田块土壤为贵州典型黄壤，基本理化性状为：pH=6.0，全氮1.08 g·kg-1，有机质22.08 g·kg-1，速效磷12.8 mg·kg-1，速效钾122.1 mg·kg-1。

1.2 试验材料与设计

供试绿肥品种共7种，分别为苏箭3号箭筈豌豆、苏箭4号箭筈豌豆、6625号箭筈豌豆、S 79-6号箭筈豌豆、333/A号箭筈豌豆、中箭120号箭筈豌豆和中苕10号苕子；根据以磷增氮的原理，供试肥料为过磷酸钙(含P2O512%)。

试验共设置7个处理，即7个绿肥品种；小区面积30 m2(6 m×5 m)，3次重复，随机区组排列；整个生育期内施用过磷酸钙600 kg·hm-2。绿肥于2017年11月23日统一播种，播种量为每小区225 g(即75 kg·hm-2)，播种方式为条播，各处理按照其生育期择期取样和收获。

表1 不同绿肥品种的生育期

品种 时期(月-日)播种期出苗期齐苗期分枝旺长期现蕾期初花期盛花期结荚期成熟期生育期/d苏箭3号11-2312-1211-1903-0203-2504-0104-0604-1105-19177苏箭4号11-2312-1211-1903-0203-2404-0104-0604-1105-191776625箭碗11-2312-1311-2003-0503-2604-0204-1104-1605-19177S79-6箭碗11-2312-1311-2003-0504-0104-1104-1504-1605-29187333/A箭碗11-2312-1111-1803-0504-0104-1004-1504-1906-15204中箭120号11-2312-1311-2203-0403-2304-0104-1104-1605-15173中苕10号11-2312-1111-2303-0504-1104-1904-2505-0507-05217

其他田间生产管理均采用当地农业技术推广部门的推荐技术。

1.3 测定与调查项目

生育时期及分枝数的调查：根据不同绿肥品种的生长，记录生育时期并在生长旺盛期(2018年3月19日)调查不同绿肥品种的分枝数等生长指标。

鲜草和干草的测定：于鲜草生物量最大期(2018年4月20日)，取有各品种绿肥植株10 m2，风干至恒重，记录干重，依次折算地上部生物量。

氮素累积量的测定：于鲜草生物量最大期，取有各绿肥品种植株，105 ℃下杀青30 min，60 ℃烘箱烘至恒重，浓H2SO4-H2O2消化，稀释，利用AA 3流动注射分析仪进行测定[11]。

留种产量的测定：于不同绿肥的收获期，分别测定留种产量。

1.4 数据处理与分析

数据处理与分析采用Microsoft Excel 2003软件及SPSS 17.0软件，LSD法检验p<0.05水平上的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 不同绿肥品种生育期及分枝数的调查

不同生育期不同品种绿肥长势见图1。由表1可知，不同绿肥品种的生育期不同，苕子品种生育期长于箭筈豌豆品种。中箭120号箭筈豌豆的生育期最短，为173 d，低于其他箭筈豌豆和苕子品种4～44 d，属早熟品种；333/A箭筈豌豆品种生育期为204 d，长于其他绿肥品种，属于晚熟品种。中苕10号苕子的生育期为217 d，显著长于箭筈豌豆品种，属于晚熟品种。

表2结果表明，不同品种绿肥分枝数不同，箭筈豌豆品种多于苕子品种。苏箭3号箭筈豌豆绿肥品种分枝数最多，为6.5个，多于其他处理0.6～2.1个，其中以中苕10号绿肥分枝数最少，为4.4个。

表2 不同绿肥品种的分枝数

品种 分枝数/个苏箭3号箭筈豌豆6.5a苏箭4号箭筈豌豆4.8c6625号箭筈豌豆5.9abS79-6号箭筈豌豆4.8c333/A号箭筈豌豆5.4b中箭120号箭筈豌豆4.8c中苕10号苕子4.4d

注：表中不同小写字母表示达到5%上的差异显著水平。下同。

2.2 不同绿肥品种鲜草及干草的产量

由表3可知，不同绿肥品种鲜草和干草产量差异较大。鲜草产量以6625号箭筈豌豆为最高，达到24 927 kg·hm-2，高于其他处理52～5 120 kg·hm-2，除与苏箭3号箭筈豌豆和S 79-6号箭筈豌豆差异不显著外，显著高于苏箭4号箭筈豌豆、333/A箭筈豌豆、中箭120号箭筈豌豆和中苕10苕子，其中中箭120号箭筈豌豆鲜草产量最低，为1 9807 kg·hm-2，显著低于其他绿肥品种。干草产量方面，6625号箭筈豌豆干草产量为3 630 kg·hm-2，高于其他处理39～741 kg·hm-2，除与苏箭3号箭筈豌豆和苏箭4号号箭筈豌豆差异不显著外，显著高于其他绿肥品种，其中中箭120号箭筈豌豆干草产量最低，为2 889 kg·hm-2。

表3 不同绿肥品种的鲜草和干草产量

品种 鲜草产量/(kg·hm-2)干草产量/(kg·hm-2)苏箭3号箭筈豌豆24875a3547ab苏箭4号箭筈豌豆22497b3591ab6625号箭筈豌豆24927a3630aS79-6号箭筈豌豆23462ab3480b333/A号箭筈豌豆22307b3368bc中箭120号箭筈豌豆19807d2889d中苕10号苕子20159c3034c

图1不同绿肥品种生长图

2.3 不同绿肥品种的氮素累积量

测定不同绿肥的氮素含量，并折算氮素累积量(表4)。结果表明，不同绿肥品种的氮含量在1.605%～1.817%之间，差异不显著，其中中苕10号氮含量为1.817%，高于其他绿肥品种。氮素累积量以6625号箭筈豌豆最大，为61.90 kg·hm-2，除与S 79-6号箭筈豌豆、苏箭3号箭筈豌豆和333/A号箭筈豌豆差异不显著外，显著高于其他绿肥品种4.25～9.91 kg·hm-2，其中中箭120号箭筈豌豆氮素累积量最少，为51.99 kg·hm-2。

2.4 不同绿肥品种的留种量

由表5可知，豆科净作条件下，不同品种留种量不同。6625号箭筈豌豆留种产量为1 254 kg·hm-2，高于其他品种1～740 kg·hm-2，除与333/A号箭筈豌豆差异不显著外，显著高于其他绿肥品种，中箭120号箭筈豌豆留种产量为701 kg·hm-2，显著低于其他箭筈豌豆品种。中苕10号苕子留种产量为514 kg·hm-2，显著低于箭筈豌豆品种187～740 kg·hm-2。试验结果表明，在贵州黄壤区，6625号箭筈豌豆和333/A箭筈豌豆适宜留种种植，而苕子不适宜留种种植，只适合还田改土。

表4 不同绿肥品种的氮素含量及氮素累积量

品种 氮素含量/%氮素累积量/(kg·hm-2)苏箭3号箭筈豌豆1.70260.38ab苏箭4号箭筈豌豆1.60557.65b6625号箭筈豌豆1.70561.90aS79-6号箭筈豌豆1.77661.79a333/A号箭筈豌豆1.78360.04ab中箭120号箭筈豌豆1.80051.99c中苕10号苕子1.81755.13c

表5 不同绿肥品种的留种产量

品种 留种产量/(kg·hm-2)苏箭3号箭筈豌豆911c苏箭4号箭筈豌豆1065b6625号箭筈豌豆1254aS79-6号箭筈豌豆753d333/A号箭筈豌豆1253a中箭120号箭筈豌豆701d中苕10号苕子514e

3 结论与讨论

绿肥作为一种易分解的有机肥，含有多种大量和中微量元素、有益微生物和各种活性酶可供作物吸收[12-13]，施用后能改善土壤肥力、增强微生物活性等，是一项显著的农田管理措施[14]。而选择合适的绿肥品种，在农业生产中起到决定性作用，适宜绿肥品种的选择需要从绿肥的生物产量(鲜草量和干草量)以及养分累积量等多方面考虑。豆科绿肥通过根瘤固定空气中的氮素，在同等条件下生产更多的生物量和养分，其肥料价值更高[15]，作为优良的豆科绿肥作物，箭筈豌豆具有生育期短、适应性广、抗寒性强和营养价值高等优点，具有广阔的应用前景[16-17]，同时其种子具有较高的蛋白质含量[18-19]，因此如何获得高产优质种子尤为关键。本试验结果表明，箭筈豌豆和苕子均可获得较高的鲜草、干草和氮素累积量，均可以作为还田使用；作为固氮绿肥，箭筈豌豆能较好的累积氮素，除中箭120号箭筈豌豆品种效果稍差外，其他箭筈豌豆品种固氮效果均好于苕子品种，其中6625号箭筈豌豆和S 79-6号箭筈豌豆干草产量和氮素累积量优于其他箭筈豌豆品种，分别为3 630 kg·hm-2、61.90 kg·hm-2和3 480 kg·hm-2和61.79 kg·hm-2，固氮效果明显。从留种产量看，中苕10号留种量显著低于箭筈豌豆品种，且其生育期较箭筈豌豆更长，说明苕子不适宜留种种植，只适合还田改土。

黄壤作为贵州省面积最大的土壤类型，其具有质地黏重，养分含量低，酸性较强，易发生水土流失，保水保肥能力相对较差等特点，不利于贵州农业长久良性可持续发展。通过绿肥改良的方式，不仅能够提高土壤孔隙度结构和水分传导孔隙度，达到改良土壤物理性质的效果，还能增加土壤蓄水能力。同时，绿肥含有大量的N、P和K等养分元素，能在改良土壤物理性质的情况下，同时提供作物生长所需养分，达到作物减肥增效的目的。2015年农业部发布的《到2020年化肥使用零增长行动方案》[20]提出化肥“零增长”下的养分高效利用的发展目标，减少化肥施用量，提高肥料利用率，因此在以后的研究中应重视肥料减施方面的研究，在国家两减的背景下，如何做到减肥高效成为现代农业的发展目标，单纯的施用化肥很难提高肥料利用率，在施用化肥的情况下，应当增施绿肥等有机物料以提高养分利用率，因此，应大力推广绿肥的生产应用。

结合鲜草与干草产量、氮素累积量及留种产量，箭筈豌豆和苕子均适合收割后还田改土，但苕子不适合留种，推荐6625号箭筈豌豆和S 79-6箭筈豌豆为贵州黄壤区种植还田的绿肥品种，6625号箭筈豌豆和333/A号箭筈豌豆为贵州黄壤区种植还田的留种绿肥品种。