燕麦套作紫花苜蓿对其生长性能和土壤理化性质的影响

2022-02-10焦堂国杨建红郑宗倩

乡村科技 2022年22期

焦堂国杨建红郑宗倩

（兰州新区现代农业投资集团有限公司，甘肃兰州 730020）

0 引言

套作是指通过对各类农作物的合理搭配种植，构成多作物、多层次、多功能的复合群体，以提高作物的光合效率、水肥等资源利用效率［1］。农作物合理套作不仅有助于实现农作物高产，而且有助于增加土壤中氮、磷、钾等元素的含量，提高农产品质量［2-6］。雍太文等［7］、李小鹏［8］、刘茜等［9］研究表明，套作能明显提高作物产量和土地利用效率。冯晓敏等［10］研究表明，将豆科作物和燕麦间作能提高燕麦地上部分的相对叶绿素含量、净光合速率和土地利用率。叶修祺等［11］研究表明，马铃薯间作玉米在夏季具有明显的遮阴效果，能有效降低地表温度、减少土壤水分蒸发，减轻干旱对马铃薯造成的危害。总之，合理套种可以有效提高作物光合效率、水肥和土地等资源利用效率等。

苜蓿（Medicago sativaL.）为豆科苜蓿属多年生草本植物，在幼苗期不耐高温，且进入秋季后因其秋眠特性使最后一茬产量不高［12］。因此，农户可利用燕麦（Avena sativaL.）生长周期短且能为苜蓿生长提供遮阴效果的特性［13-14］，在燕麦生长中后期套种紫花苜蓿，以充分利用时间、空间增加饲草产量［5］。但燕麦套作紫花苜蓿的种植模式对两者生长性能、土壤理化性质等方面的影响尚不清楚。因此，笔者在土壤改良后对燕麦套作紫花苜蓿的种植模式进行研究，比较不同种植模式下燕麦和紫花苜蓿的生长性能、土壤理化性质变化，以期为甘肃省兰州新区现代牧草休闲示范园项目区选择合理的套作模式提供理论依据。

1 试验材料与方法

1.1 研究区概况

兰州新区位于黄土高原西北部，属典型的黄土高原丘陵地貌类型，土质多为黄绵土，降雨后雨水不能渗透，土壤不能保墒，植物长势不佳。

试验地位于兰州新区现代牧草休闲示范园项目区（北纬36°24′31″～36°25′47″，东经103°46′31″～103°49′43″），海拔1 874～1 929 m，地处兰州市、白银市和兰州新区三角辐射中心地带，区位优势明显，是兰州新区的重要组成部分，也是兰白经济圈发展中不可替代的关联带［15］。项目区年均气温6.9 ℃，年降水量300～350 mm，年均蒸发量1 880 mm，年日照时间1 744～2 659 h，日照率60%。项目区土壤贫瘠、盐碱化程度高，水资源匮乏，植被稀少。

1.2 试验设计

1.2.1 土壤改良。试验地受土壤盐碱化程度高、土壤pH 值高、有机质含量低、土壤肥力差等因素影响，不适宜农作物生长，因此，需要先对土壤进行改良。2019年，在作物播种前对500 m2试验地用腐熟牛粪、绿肥等改良土壤。先将作物生育期所需的全部磷肥、钾肥、农家肥和部分氮肥（30%左右）结合整地作为基肥施入；再将剩余氮肥（70%左右，可以用尿素）作为追肥施入，在作物的需肥临界期、最大效率期追施60%左右，后期追施10%左右［16］。

1.2.2 作物种植。2019—2021年，每年4月10日在改良后的500 m2土地上播种，单播燕麦（莫妮卡）和紫花苜蓿各100 m2，套作地播种燕麦300 m2，设3个重复。按照深耕、打耱、机械播种的顺序完成播种。燕麦每667 m2播种量12 kg，紫花苜蓿每667 m2播种量3 kg。在燕麦生长中后期，即燕麦播后第68 天（6月17日）开始套作紫花苜蓿。因紫花苜蓿在幼苗期不耐高温，可利用燕麦苗为紫花苜蓿幼苗遮阴，以提高紫花苜蓿成活率。套种紫花苜蓿时沿燕麦播种区域条播，条播行距约为20 cm，播深3～5 cm。播种后均需要及时进行除草、施肥、浇水及病虫害防治，以保障燕麦和紫花苜蓿正常生长。

1.2.3 样品采集与测定方法。采集改良后的基础土样（CK）和套作模式下每年作物收获后的土样，每小区按照S形多点取混合耕作层0～20 cm的土样，将土样分别风干、研磨后过孔径0.25 mm 筛，用于测定土壤养分含量。测定项目包括土壤pH 值、盐分含量、有机质含量、碱解氮含量、有效磷含量、速效钾含量和土壤容重。土壤pH 值采用酸度计测定，盐分采用电导率法测定，有机质含量采用重铬酸钾容量法-外加热法测定，碱解氮含量采用碱解扩散法测定，速效磷含量采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-比色法测定，速效钾含量采用NH4H4OAc 浸提-火焰光度法测定［17］，容重采用烘箱法测定。

在紫花苜蓿播种后7 d 左右，分别对单作和套作的紫花苜蓿测定出苗率；在燕麦和紫花苜蓿生长的初、中、后期分别选定30 株测定株高；在生长末期分别对单作和套作的紫花苜蓿、燕麦进行收割，获得其产量数值。

2 结果与分析

2.1 燕麦套作紫花苜蓿对土壤理化性质的影响

项目区土壤有机质含量少、土壤瘠薄、养分供给能力差，且存在轻度盐渍化问题，土地生产力低下。经配施农家肥和化肥改良后，项目区土壤适宜作物种植。如图1所示，在燕麦套作紫花苜蓿模式下，土壤pH 值和容重随种植年限的增加而减小；土壤有机质含量呈增加趋势，从3.64 g/kg 增加至6.85 g/kg；土壤盐分、碱解氮含量随种植年限的增加呈先增加后减少趋势；土壤速效钾含量随种植年限的增加呈先减少后增加趋势；土壤有效磷含量随种植年限的增加呈波动变化，但变化幅度不大。

图1 套作模式下土壤理化性质变化

2.2 燕麦套作紫花苜蓿对紫花苜蓿出苗率的影响

如表1所示，2019—2021年紫花苜蓿的出苗率在逐步提高；在单作模式下，紫花苜蓿的出苗率从2019年的40%增长至2021年的70%；在套作模式下，紫花苜蓿的出苗率从2019年的55%增长至2021年的89%。同时，因燕麦套作紫花苜蓿时燕麦为紫花苜蓿的生长提供了遮阴条件，故套作模式下紫花苜蓿的出苗率较单作模式下紫花苜蓿的出苗率高。

表1 2019—2021年紫花苜蓿田间出苗率

2.3 燕麦套作紫花苜蓿对其生长性能的影响

如表2所示，在单作模式下，燕麦和紫花苜蓿的株高从2019年的30.67 cm 和10.58 cm 分别增长至2021年的57.89 cm 和22.99 cm；在套作模式下，燕麦和紫花苜蓿的株高从2019年的40.62 cm 和15.66 cm 分别增长至2021年的70.92 cm 和26.32 cm。套作紫花苜蓿株高较单作紫花苜蓿株高提高了19.81%～32.44%，而套作燕麦株高较单作燕麦株高提高了14.48%～48.02%。

表2 2019—2021年套作与单作模式下燕麦和苜蓿株高

如表3所示，在单作模式下，燕麦和紫花苜蓿的干草产量从2019年的7 317.05 kg/hm2和1 034.66 kg/hm2分别增长至2021年的9 000.28 kg/hm2和1 320.56 kg/hm2；在套作模式下，燕麦和紫花苜蓿的干草产量从2019年的8 564.68 kg/hm2和1 257.93 kg/hm2分别增长至2021年的10 175.64 kg/hm2和1 678.54 kg/hm2。套作模式下紫花苜蓿的产量较单作紫花苜蓿的产量提高了19.61%～27.11%，而套作燕麦的产量较单作燕麦的产量提高了13.06%～17.05%。此试验结果表明，燕麦套作紫花苜蓿能有效促进植株生长。

表3 2019—2021年套作与单作模式下燕麦和苜蓿产量

3 讨论

3.1 燕麦套作紫花苜蓿对土壤理化性质的影响分析

此试验结果表明，在燕麦套作紫花苜蓿模式下，土壤有机质含量得到有效提升，可能是苜蓿枯枝落叶及根系腐烂分解的结果；土壤pH 值随燕麦套作紫花苜蓿年限的增加而减小，这与洪德星［18］的研究结果不同，可能是由于苜蓿根系腐烂分解出一些酸性物质，导致土壤pH 值降低，而且降低幅度较小［19］；土壤容重随燕麦套作苜蓿年限的增加而减小，这与洪德星［18］研究发现的苜蓿和苜蓿/棉花轮作可以降低土壤容重、增加土壤总孔隙度的结果一致；土壤中的碱解氮含量随套作年限的增加呈先增加后减少趋势，可能是因为苜蓿的固氮根瘤菌具有一定的固氮作用，可以提高土壤中的氮含量，而第3年苜蓿生长较为旺盛，所需营养物质较多，因此当年土壤中氮含量会相对减少；土壤中的全盐量随套作年限的增加呈先增加后减少趋势，可能是由于农家肥发酵后自身带有的盐分渗入土壤，也可能是发酵肥中的酸性物质分解或转化了土壤中的矿物质成分，使一些难溶难浸出的物质变成易溶易浸出的物质，从而使土壤中的全盐量增加，而后期苜蓿生长旺盛，大量的苜蓿可吸收部分盐分，加之苜蓿种植改善了土壤结构，增强了土壤脱盐能力，从而后期使土壤中的含盐量有所减少。因此，采用合理的种植模式可有效改善土壤理化性质，影响作物的产量。

3.2 燕麦套作紫花苜蓿对其生长性能的影响分析

在套作模式下，2019—2021年田间种植苜蓿的成活率逐渐上升，2021年苜蓿出苗率提高至89%。在套作模式下，苜蓿的株高较单作提高了19.81%～32.44%，燕麦则提高了14.48%～48.02%。产草量是衡量牧草品种优劣的重要指标，是株高、分蘖数、生长速度等性状的综合体现［20］。在套作模式下，苜蓿的产量较单作提高了19.61%～27.11%，燕麦则提高了13.06%～17.05%。采用合理的间套作模式能满足多种植物对光照、水分等生长要素的不同需求，提高低营养或低水资源利用环境中的植物产量和生长品质［21］。在该试验中，燕麦为紫花苜蓿的生长提供了遮阴条件，让紫花苜蓿在炎热的环境中安全生长。