玉米秸秆还田对紫云英养分积累及土壤性质的影响

冉 斌

兴义市农业农村局，贵州 兴义 562400

0 引言

长期施用化肥易导致耕地板结、酸化，土壤有机质含量减少，土壤养分协调供应能力下降等问题［1-2］。为贯彻落实绿水青山就是金山银山的理念，守好发展和生态两条底线，我国开始在农业生产中实施“化肥使用零增长”“耕地质量提升”和“耕地轮作休耕”等举措。

为有效解决过量使用化肥带来的种种问题，绿肥开发利用技术得到关注。相关研究表明，在冬闲期间种植绿肥，能够有效培肥土壤、改善土壤理化性质［3-5］、提高作物产量［6-8］。豆科绿肥作物具有很强的固氮能力，对氮素的利用效率较高，其在腐解时可以释放大量的氮素，对维持农田生态系统中的氮循环具有重要作用。紫云英一直以来都是我国南方地区普遍种植的豆科绿肥作物，优化紫云英种植模式可以更好地利用紫云英，起到减少化肥投入、提升土壤肥力等作用。紫云英种植技术繁杂，不少农民都是在水稻秸秆还田后种植紫云英。贵州省山区玉米种植面积较大，但秸秆利用率偏低，且目前尚未见玉米秸秆还田后种植紫云英的相关研究报道。因此，笔者以紫云英为研究对象，通过盆栽试验，研究不同玉米秸秆还田量对紫云英养分积累及土壤性质的影响，为优化紫云英绿肥种植技术提供理论依据。

1 试验材料与方法

1.1 试验场地概况

2018年9月至2019年5月，笔者于贵州省农业科学院土壤肥料研究所盆栽试验场地进行试验。该试验场地海拔1 140 m，属亚热带温暖湿润季风气候区，土壤类型为黄壤。该地区土壤基本理化性质如表1所示。

表1 试验场地土壤基本理化性质

1.2 试验材料

紫云英由国家绿肥产业技术体系首席科学家曹卫东提供；过磷酸钙（P2O5含量为12%）、氯化钾（K2O 含量为60%）购于贵州科奥农资销售有限公司；紫云英根瘤菌剂（有效活菌数为2.0 亿/mL）生产厂家为湖南润邦生物工程有限公司。花盆上口径为30.8 cm，高为21 cm，容量为9.5 L。

1.3 试验方法

试验共设4 个处理。CK：冬闲处理，不种紫云英、不施玉米秸秆；RS0：种紫云英，不施玉米秸秆；RS1：种紫云英，每667 m2翻压玉米秸秆200 kg；RS2：种紫云英，每667 m2翻压玉米秸秆400 kg，每个处理重复4 次，共计16 盆。称取玉米秸秆与8 kg 土壤混匀，装盆，每盆装土8 kg，同时每667 m2施磷肥6 kg、钾肥6 kg 作基肥，每盆播种紫云英0.4 g。RS1和RS2处理中，玉米秸秆与土壤混匀后装盆。紫云英根瘤菌剂用量为2.00 mL/盆。紫云英盛花期取样调查。

1.4 测定项目及方法。

1.4.1 紫云英农艺性状的测定。在紫云英盛花期，每盆随机选取3株紫云英，测量其株高、根长、茎直径、鲜草质量、根质量及分枝数，最后取平均值。

1.4.2 紫云英鲜草产量及含水率的测定。在紫云英盛花期，每盆取3 株紫云英，称量其地上部分鲜草产量及地下部分根质量，并按照花盆面积折算为每公顷产量。而后将样品在105 ℃条件下杀青30 min，65 ℃条件下烘至恒重，分别称其地上部分干质量及地下部分干质量，计算含水率。

1.4.3 紫云英养分含量测定。在盛花期测定绿肥鲜草产量同时取样，采用烘干法测定绿肥作物含水量，磨碎后测定氮、磷、钾含量。植株全氮含量采用H2SO4-H2O2联合消煮，蒸馏法测定；全磷含量采用H2SO4-H2O2联合消煮，钼锑抗比色法测定；全钾含量采用H2SO4-H2O2联合消煮，火焰光度法测定。

1.4.4 土壤养分测定。每盆取土壤500 g 备用，测土壤养分。土壤pH值采用电位法测定，水土体积比为1∶1；土壤有机质含量采用重铬酸钾外加热法测定；全氮含量采用半微量凯氏定氮法测定；全磷含量采用氢氧化钠熔融，钼锑抗比色法测定；全钾含量采用碳酸钠熔融，火焰光度法测定；碱解氮含量采用碱解扩散法测定；速效磷含量采用NaHCO3浸提，钼锑抗比色法测定；速效钾含量采用醋酸铵浸提，火焰光度法测定；土壤无机氮（NO3-和NH4+）用0.01 mol/L 的CaCl2溶液浸提，连续流动分析仪（Seal AA3，Norderstedt，Germany）上机测定。

1.5 数据分析

利用Microsoft Excel 2010 软件进行试验数据处理，利用SPSS 17.0软件进行统计分析。

2 试验结果与分析

2.1 玉米秸秆还田对紫云英农艺性状的影响

由表2 可知，在紫云英盛花期，紫云英株高为RS2＞RS1＞RS0，3 个处理间差异不显著。翻压玉米秸秆促进了紫云英的生长，紫玉英株高随着玉米秸秆翻压量的增加而增加。紫云英单株鲜质量为RS2＞RS1＞RS0，翻压玉米秸秆增加了紫云英单株鲜质量，且随着玉米秸秆翻压量的增加而增加；RS1和RS2处理下紫玉英单株鲜质量显著高于RS0处理，RS1和RS2处理之间差异不显著，RS2处理下紫云英单株鲜质量最高（31.30 g）。紫云英单株根质量为RS1＞RS2＞RS0，翻压玉米秸秆增加了紫云英单株根质量；RS1和RS2处理紫云英下单株鲜质量显著高于RS0处理，RS1和RS2处理之间差异不显著。紫云英根长为RS2＞RS0＞RS1，3 个处理之间差异不显著。紫云英茎直径为RS2＞RS1＞RS0，紫云英茎直径随着玉米秸秆翻压量的增加而增加，RS2处理下紫云英茎直径最大（3.36 mm），显著大于RS0处理。紫云英分枝数为RS1＞RS0＝RS2，3个处理之间差异不显著。

表2 玉米秸秆还田对紫云英农艺性状的影响

2.2 玉米秸秆还田对紫云英产量及含水率的影响

由表3 可知，在紫云英盛花期，紫云英总产量、鲜草产量和根质量为RS2＞RS1＞RS0，紫云英产量随着玉米秸秆翻压量的增加而增加。紫云英总产量、鲜草产量和根质量均是RS2处理最高，分别为57.03 t/hm2、53.35 t/hm2和3.68 t/hm2。紫云英地上部分含水率为RS0＞RS1＞RS2，各处理之间差异不显著，紫云英地上部分含水率随着玉米秸秆翻压量的增加而降低。紫云英地下部分含水率为RS2＞RS1＞RS0，各处理之间差异均不显著，紫云英地下部分含水率随着玉米秸秆翻压量的增加而增加，RS2处理最高，为77.37%。

表3 玉米秸秆还田对紫云英产量及含水率的影响

2.3 玉米秸秆还田对紫云英养分积累的影响

由图1可知，紫云英对氮、磷、钾养分的积累量表现为钾积累量＞氮积累量＞磷积累量。与RS0处理相比，RS1处理下紫云英氮积累量略低，但差异不显著；RS2处理增加了紫云英对氮的积累（165.11 kg/hm2），较RS0处理增加21.13%，且显著高于RS0处理。紫云英磷积累量表现为RS2＞RS1＞RS0，紫云英磷积累量随着玉米秸秆翻压量的增加而增加，RS2处理最高（18.37 kg/hm2），显著高于RS0和RS1处理，但RS0和RS1处理之间差异不显著。紫云英钾积累量表现为RS2＞RS0＞RS1，但3 个处理之间差异均不显著。

图1 玉米秸秆还田对紫云英养分积累的影响

2.4 玉米秸秆还田下种植紫云英对土壤pH 值的影响

由图2 可知，不同处理下土壤pH 值为RS0＞RS2＞RS1＞CK，种植紫云英使土壤pH 值升高，RS0处理的土壤pH 值最高（7.71），其次是RS2处理（7.65），两个处理均显著高于CK和RS1处理。

图2 玉米秸秆还田下种植紫云英对土壤pH值的影响

2.5 玉米秸秆还田下种植紫云英对土壤肥力的影响

由表4 可知，玉米秸秆还田下种植紫云英增加了土壤全氮含量，RS0、RS1、RS2处理的土壤全氮含量均显著高于CK，且3个处理的全氮含量均为0.20%，差异不显著。RS0、RS1、RS2处理下土壤速效钾含量相比CK，分别显著增加了128.25%、146.79%、106.92%。随着玉米秸秆还田量的增加，土壤速效钾含量出现先增后减的趋势，RS1处理最大，为269.25 mg/kg。RS0处理的土壤全磷含量略低，RS1、RS2处理的土壤全磷含量与CK 相同，所有处理之间均无显著差异。RS0、RS1、RS2处理的土壤全钾、碱解氮、有效磷含量均显著低于CK，RS0处理均最低。RS0处理土壤有机质含量显著低于CK，RS1与CK 差异不显著，RS2土壤有机质含量最高（46.26 g/kg），较CK增加了15.91%。

表4 玉米秸秆还田下种植紫云英对土壤肥力的影响

3 结论与讨论

通过开展盆栽试验，笔者比较研究了玉米秸秆还田下种植紫云英对紫云英产量及养分积累量的影响。试验结果表明，相对于RS0处理，RS1、RS2处理均增加了紫云英产量，增幅为4.10%～30.74%，其中RS2处理紫玉英增产效果最好，紫云英产量达57.03 t/hm2，显著高于RS0处理。这说明在玉米秸秆还田条件下种植紫云英，能增加紫云英鲜草产量。此次研究与冯静琪等［9］、王飞等［10］研究稻秸还田结果相一致。RS1处理虽然降低了紫云英对氮和钾的积累量，但与RS0处理差异不显著。RS2处理增加了紫云英对氮和钾的积累量，分别比RS0处理增加了21.13%和13.78%，且RS2处理的紫云英中氮积累量显著高于RS0处理。RS1、RS2处理均增加了紫云英对磷的积累量，较RS0处理增加了1.01%～38.63%，RS2处理紫云英对磷的积累量显著高于RS0处理。这说明玉米秸秆还田能有效增加紫云英对氮、磷、钾养分积累量，且紫云英磷积累量随着玉米秸秆还田量的增加而增加。此次研究与冯静琪等［9］研究稻秸还田结果相一致。与CK 相比，RS0、RS1、RS2处理土壤pH 值显著增加，增幅为3.86%～6.20%，RS0处理土壤pH 值最高（7.26）。RS0、RS1、RS2处理土壤全氮和速效钾含量均显著高于CK，土壤全氮含量增加了11.11 个百分点，土壤速效钾含量增加了106.92%～146.79%，且RS1处理土壤速效钾含量最高（269.25 mg/kg）。RS0处理土壤有机质含量显著低于CK，RS1和RS2处理增加了土壤有机质含量，分别比CK 增加了1.90%和15.91%，RS2处理土壤有机质含量最高（46.26 g/kg）。这说明在玉米秸秆还田条件下种植紫云英具有调节土壤pH 值的作用，同时可改善土壤理化性质；种植紫云英会降低土壤有机质含量，当玉米秸秆还田后，土壤有机质含量会增加，并随着玉米秸秆还田量的增加而增加。此次研究与王慧等［11］研究稻秸还田结果相一致。

综上所述，玉米秸秆每667 m2还田400 kg情况下，可促进紫云英产量的提高，增加紫云英对氮、磷、钾积累量，提高了土壤有机质含量。上述研究结果可为后续进一步研究玉米秸秆还田、水稻秸秆还田处理对紫云英产量及养分积累的影响提供理论依据。