不同冬季作物的多熟种植体系对红壤旱地的调节

文/李淑娟 黄国勤 江西农业大学生态科学研究中心

我国东南红壤丘陵区地处热带、亚热带，气候条件优越，光、热、水资源丰富，生长季节长，作物一年可两熟至三熟，农业生产与经济发展潜力巨大，是我国热带、亚热带经济林木、作物及名贵药材等名特优创汇产品的重要基地。虽然光热水资源丰富，但季节分配不均。此外，我国南方红壤旱地普遍存在土壤养分失衡、地力下降、土壤酸化的问题，影响红壤旱地生产力的发挥。

多熟复种轮作这一种植制度不仅可以提高光热水资源利用率，同时可以影响土壤养分、酶活性、微生物群落结构，改善土壤微生态环境，对于解决我国人地矛盾、促进农业的可持续发展、构建良好的农田微生态系统具有十分重要的意义。红壤旱地普遍存在酸、瘦特征，而多熟复种模式能提高土壤pH值，改善土壤肥力。

在多熟种植体系中，对于冬季作物的筛选尤为重要。不同冬季作物的配置下多熟种植体系的土壤酸碱性和养分状况变化规律不同，对于后茬作物的生长以及土壤养分的积累都有一定影响。相较于冬闲，冬季种植作物不仅能提高经济产量和生物量，还能改善土壤肥力，冬种作物田间土壤速效磷含量高于冬闲田。相较于粮食作物，冬季种植紫云英等豆科作物能提高土壤氮素积累量。

通过对配置不同冬季作物以玉米、大豆间作为主的多熟种植体系试验，进行土壤养分和pH值的变化规律分析，“马铃薯－玉米间作大豆”种植体系在改良红壤酸性及肥力方面更有潜力。

三种种植体系试验设计

土壤酸碱度。相较于粮食作物，冬季种植牧草作物，土壤pH值有所下降，与冬季牧草作物根系大量分泌有机酸相关。“紫云英－玉米||大豆”“油菜－玉米||大豆”“马铃薯－玉米||大豆”三种冬季作物下多熟种植体系的pH值有一定差异，但未达到显著水平。冬季种植紫云英的小区土壤pH值也有所下降，冬季种植马铃薯的处理pH值有所上升，但是油菜处理的pH值也有下降趋势，但幅度低于紫云英。两次测定结果均是紫云英处理的土壤pH值最高，冬季作物成熟期高达4.80，春季作物成熟期有所下降，pH值为4.72。冬季作物成熟期土壤pH值最低的是冬种马铃薯（4.56）处理，春季作物成熟期土壤pH值最低的是冬种油菜（4.56）处理。三种处理下，冬季种植紫云英或油菜的农田土壤有酸化趋势，下降幅度分别为1.73%、0.73%，只有冬季种植马铃薯的土壤pH值有上升趋势，其pH值升幅为1.75%。总体来看，冬种马铃薯的多熟种植体系对于改良红壤酸性条件更有潜力。

土壤养分。不同前作能影响整个多熟种植体系的土壤养分状况。相较于禾本科和薯类作物，豆科作物作为前茬作物时，氮素积累量较高。

通过对“紫云英-玉米||大豆”“油菜－玉米||大豆”“马铃薯－玉米||大豆”种植体系的土壤养分进行测定，说明不同冬季作物对多熟种植体系的土壤养分状况的影响，各种植体系的养分含量之间有一定差异，且部分差异已达到显著水平。冬季作物成熟期，冬种紫云英（0.135%）和冬种油菜（0.129%）的全氮含量显著高于冬种马铃薯（0.120%）的处理。春季作物成熟期，冬种紫云英（0.142%）的田间土壤全氮含量显著高于冬季种植马铃薯（0.130%）的试验田，冬种油菜（0.139%）的全氮含量低于紫云英处理但高于马铃薯处理，未达到显著水平。从两次土壤全氮含量测定结果看，三种不同冬季作物处理下的土壤全氮含量均有所上升，升幅分别为4.95%、7.77%、7.81%。冬种马铃薯的多熟种植体系土壤全氮含量上升幅度最大。

冬季作物成熟期，各处理田间有效磷含量有一定差异，但不显著，从高到低依次是冬种紫云英处理（100.6毫克/千克）、冬种油菜处理（101.23毫克/千克）、冬种马铃薯处理（67.44毫克/千克）。春季作物成熟期田间马铃薯处理的有效磷含量为87.44 毫克/千克，显著低于其他两种处理，冬种紫云英（121.52毫克/千克）处理的有效磷含量高于冬种油菜（117.71 毫克/千克）处理，但它们之间的差异并未达到显著水平。两次土壤有效磷含量测定结果表明，三种不同冬季作物处理下的土壤有效磷含量均有所上升，升幅分别为20.80%、16.28%、29.66%。马铃薯处理的多熟种植体系土壤有效磷含量上升幅度最高。

春季“玉米间作大豆”

冬季单作荞麦

玉米间作甘薯

冬季作物成熟期，各处理田间速效钾含量有一定差异，但不显著，从高到低依次是马铃薯处理（186.32毫克/千克）、紫云英处理（183.25 毫克/千克）、油菜处理（164 毫克/千克）。春季作物成熟期马铃薯处理的速效钾含量为204.17 毫克/千克，显著高于冬种紫云英（142.98 毫克/千克）和油菜（148.65毫克/千克）的处理，但冬种紫云英和冬种油菜处理之间的差异不显著。两次土壤速效钾含量测定结果表明，冬种紫云英和油菜处理下的土壤速效钾含量有所下降，降幅分别为21.97%、9.36%。与此同时，冬季种植马铃薯的试验田土壤速效钾含量上升了9.58%。

以上研究表明，以紫云英这一豆科牧草作物作为前茬作物，田间土壤全氮含量显著高于以马铃薯作为前茬作物的处理。作为一种绿肥作物，紫云英的氮素还田量高达83.28千克/公顷，为后茬作物的生长和土壤的氮素积累提供了大量氮源。复种轮作能提高土壤有效磷含量，本研究中三种多熟复种模式下的土壤有效磷含量均有所提高。在水旱轮作系统中，冬种紫云英和冬种油菜的轮作系统有严重缺钾现象，而冬种马铃薯处理则有盈余。同样是以玉米大豆间作为主的多熟种植系统，前茬作物为紫云英或油菜的处理土壤速效钾含量有所下降，而马铃薯处理则有所上升。

配置冬季作物的多熟种植体系能在一定程度上调节红壤旱地的酸碱度和肥力状况。在氮素积累方面，传统的冬种紫云英模式较有优势，但在改善酸性环境、提高有效磷、改善钾元素赤字状况方面，“马铃薯－玉米间作大豆”种植体系更有潜力。