麦茬高度对绿肥生长和养分吸收的影响

谢 帅，宋明丹，韩 梅，李正鹏

(青海大学农林科学院，青海 西宁 810016)

青海河湟农业区属于高寒干旱气候，光、热、水资源丰富，农作物种植具有一季有余、两季不足的特点[1]。该地区主栽作物是小麦，从每年8月份左右收获后到入冬前，麦田会有2～3个月的休闲期，此时正值雨热同季，为了更好地利用光、水、土等资源，一般会在小麦灌浆期复种绿肥。绿肥是一种营养成分较高的清洁肥料、有效的土壤改良剂，其中豆科绿肥在土壤中发挥着重要的生物固氮作用，被广泛应用在北方麦后复种的农业模式中[2]。毛叶苕子(ViciavillosaRoth)和箭筈豌豆(ViciasativaL.)是青海河湟农业区麦后复种的主要绿肥。复种绿肥不仅有效利用了该地区的农业资源，还可以通过地表覆盖绿肥，削弱太阳对地表的辐射量，起到对农田土壤蓄水保墒的作用[3-4]；同时，还能有效减少冬季青海地区风沙对土壤的侵蚀，第2年翻压绿肥入土后，伴随其腐解和养分释放，可有效改善土壤理化性状，促进有机物质的转化，提高土地生产力，保护农田生态环境[5]。

前人对绿肥的研究主要集中在种质资源的筛选、合理的种植模式、还田后养分的释放，以及土壤的培肥作用和对下茬作物生长的影响[6-8]，但对绿肥的生长及对土壤养分的吸收、固定研究较少。近几年在西北地区兴起的麦后留茬套种模式，即麦秆留茬套种绿肥，第2年将绿肥和麦秆翻压入土，实现对土壤养分的归还，符合当今保护性耕作措施的要求[9]。其中，绿肥的产量和养分的固定量决定了土壤养分的归还量。有研究发现，在南方稻区稻草高留茬(30 cm)会增加当季紫云英的产草量和植株含氮量[10]，但也有研究表明，随着留茬高度的增加，遮光效应越明显，会导致后茬作物茎干变细，叶片变小、变细，降低干物质的累积[11]。可见，不同留茬高度会影响下茬作物的生长发育。目前，在西北干旱半干旱地区，关于麦后不同留茬高度对绿肥生长情况和养分吸收影响的研究鲜少。鉴于此，本文通过3年的田间小区试验，分析麦秆不同高度留茬复种不同绿肥对绿肥生长和养分吸收情况的影响，旨在为合理利用麦秆和绿肥资源提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验开展于青海大学农林科学试验地(36°56′N，101°45′E)，海拔2 290 m。年均气温为5.9 ℃，年均降水量、蒸发量分别为367.5 mm、1 729.8 mm，年均日照时数、日照率分别为2 748 h、62.8%，光合辐射总量为612.5 J/cm2。土壤为栗钙土，土壤有机碳24.59 g/kg、全氮1.47 g/kg、全磷3.09 g/kg、全钾23.2 g/kg、碱解氮120.17 mg/kg、速效磷41.67 mg/kg、速效钾228.67 mg/kg，pH为8.33。

1.2 试验设计

2018—2020年期间，每年7—10月份进行麦后复种绿肥试验，在小麦灌浆期将绿肥撒播套种于行距为30 cm的麦田内，绿肥播种量为15 kg/hm2。试验设3个麦茬高度水平：0 cm留茬(H0)、20 cm留茬(H1)、40 cm留茬(H2)；2个绿肥品种水平：箭筈豌豆(J)、毛叶苕子(M)，共6个处理，分别为JH0、JH1、JH2、MH0、MH1、MH2，各处理设3次重复。小区面积3 m×5 m，共18个小区，完全随机组合。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 植株重量 在绿肥盛花期调查其生长情况，每个小区通过“S”形取样法，采集10株绿肥，在实验室内称量鲜重并分离各器官，在105 ℃杀青30 min后，75 ℃烘干至恒重，称其干重，计算含水量、茎叶比、根冠比。各处理随机选取1 m2的样方测定其鲜草产量及干草产量。

1.3.2 绿肥养分 将不同绿肥器官粉碎过0.25 mm筛，称取0.20 g放入消煮管中，通过H2SO4-H2O2法消解后用流动分析仪测绿肥含氮量和含磷量[12]，用火焰光度计测绿肥含钾量[13]。

植株吸氮量[14](kg/hm2)=绿肥产量×绿肥含氮量

植株吸磷量、吸钾量计算方法同上。

1.4 数据分析

采用Excel 2019进行数据整理；利用SPSS 20.0对数据进行统计分析，Duncan多重比较法进行显著性检验;用Origin 2018软件作图。

2 结果与分析

2.1 不同留茬高度对绿肥物质积累的影响

由表1可知，两种绿肥的地上鲜重在相同留茬高度下无显著性差异。同一绿肥品种地上鲜重，随留茬高度的升高表现出下降的趋势。箭筈豌豆地上鲜重表现为JH0>JH1>JH2，留茬处理JH1、JH2相较不留茬处理JH0，地上鲜重分别降低了21.19%、23.22%；毛叶苕子地上鲜重表现出和箭筈豌豆相同的趋势(MH0>MH1>MH2)，留茬处理MH1、MH2地上鲜重显著低于不留茬处理MH0，分别低27.75%、41.46%，留茬处理MH1和MH2间无显著性差异。

表1 绿肥收获期物质积累

留茬会降低绿肥的地上干重。箭筈豌豆地上干重表现为JH0>JH2>JH1，留茬处理JH1、JH2显著低于不留茬处理JH0，分别低20.68%、20.65%；毛叶苕子地上干重表现为MH0>MH1>MH2，留茬处理MH1、MH2显著低于不留茬处理MH0，分别低26.35%、35.51%。

在留茬20 cm和40 cm时，两种绿肥的地下干重无显著性差异。箭筈豌豆的地下干重随留茬高度的升高而增加，表现为JH0MH2>MH1，留茬处理MH1、MH2显著低于不留茬处理MH0，分别低36.54%、30.21%。

留茬对两种绿肥总干重的影响不同，箭筈豌豆的总干重表现为JH0>JH2>JH1，留茬处理JH1、JH2显著低于不留茬处理JH0，分别低18.95%、18.17%；毛叶苕子的总干重随留茬高度的升高表现出下降的趋势(MH0>MH1>MH2)，留茬处理MH1、MH2显著低于不留茬处理MH0，分别低27.09%、36.02%。

留茬对两种绿肥的根冠比影响不同，箭筈豌豆的根冠比随留茬高度的升高而升高，表现为JH0MH1)。

2.2 不同留茬高度对绿肥养分吸收量的影响

由图1可知，两种绿肥在相同留茬高度下，对氮、磷养分吸收量无显著性差异。相同绿肥品种对氮、磷、钾养分吸收量，留茬处理相较于不留茬处理有下降的趋势。箭筈豌豆对氮的吸收量表现为JH0>JH2>JH1，留茬处理JH1和JH2对氮的吸收量无显著性差异，但均显著低于不留茬处理JH0，分别降低了26.91%、23.52%；毛叶苕子对氮的吸收量表现为MH0>MH1>MH2，留茬处理MH1、MH2对氮的吸收量显著低于不留茬处理MH0，分别低31.38%、41.26%。箭筈豌豆对磷的吸收量表现为JH0>JH1>JH2，留茬处理JH1和JH2对磷的吸收量无显著性差异，但均显著低于不留茬处理JH0，分别降低了26.14%、39.21%；毛叶苕子对磷的吸收量表现为MH0>MH2>MH1，留茬处理MH1、MH2显著低于不留茬处理MH0，分别低35.66%、26.13%。箭筈豌豆对钾的吸收量表现为JH0>JH1>JH2，留茬处理JH1和JH2间无显著性差异，但均显著低于不留茬处理JH0，分别降低了25.35%、33.07%；毛叶苕子对钾的吸收量表现为MH0>MH1>MH2，留茬处理MH2对钾的吸收量显著低于不留茬处理MH0，降低了18.88%。可见留茬处理下，不同绿肥品种对氮、磷、钾养分吸收量都有下降的趋势。

图中不同小写字母表示不同处理间的差异显著(P<0.05)，下同。

2.3 不同留茬高度对绿肥养分含量的影响

由图2可知，不同绿肥品种在相同留茬高度下，对植株氮、磷、钾养分含量存在显著性差异。毛叶苕子的氮含量显著高于箭筈豌豆，高14.44%。相同绿肥品种的氮含量，随留茬高度的升高而降低，磷、钾含量在不同绿肥品种中呈现出不同的变化趋势。箭筈豌豆的氮含量，不留茬处理JH0显著高于留茬处理JH1、JH2，分别高8.58%、43.92%；毛叶苕子的氮含量，不留茬处理MH0显著高于留茬处理MH1、MH2，分别高7.42%、9.95%。箭筈豌豆的磷含量在不同留茬处理间表现为JH0>JH1>JH2，不留茬处理JH0的磷含量显著高于留茬处理JH1、JH2，分别高8.57%、31.03%；毛叶苕子的磷含量在不同留茬处理间表现为MH2>MH0>MH1，留茬处理MH2显著高于不留茬处理MH0和留茬处理MH1，分别高13.64%、38.89%。箭筈豌豆的钾含量在不同留茬处理间表现为JH0>JH1>JH2，不留茬处理JH0的钾含量显著高于留茬处理JH1、JH2，分别高6.81%、18.73%；毛叶苕子的钾含量在不同留茬处理间表现为MH1>MH2>MH0，留茬处理MH1显著高于不留茬处理MH0和留茬处理MH2，分别高6.95%、6.13%。说明留茬会降低毛叶苕子和箭筈豌豆体内氮养分含量。

图2 不同处理下绿肥养分含量

3 讨论与结论

绿肥作为清洁的有机肥源，翻压入土后会释放养分，在培肥地力和替代化肥方面具有重要作用，而决定养分释放量的关键因素是绿肥的产量和养分含量。本研究发现麦秆留茬20、40 cm相较于不留茬处理，不同绿肥品种的地上鲜重和总干重均显著降低，箭筈豌豆地上鲜重和总干重分别降低了21.19%、23.22%和18.95%、18.17%；毛叶苕子地上鲜重和总干重分别降低了27.75%、41.46%和27.09%、36.02%，这与前人[15-17]的研究结果相似。原因可能是留茬减少了土壤的裸露面积，麦茬的遮阴作用降低了土壤温度和冠层辐射，影响作物形态，使作物茎干变细，叶片变长变窄，不利于绿肥早期的生长，导致绿肥减产[18-19]；虽然在绿肥生长后期，高留茬对绿肥柔软匍匐茎生长有一定的支撑作用，避免了倒伏、霉变、腐烂等状况，增加了绿肥对光能的捕获，增强光合作用，有利于干物质的积累，但在本研究中表现出的遮阴作用对绿肥地上生物量的影响大于后者。

因为绿肥的主要作用是养分还田，所以获得较高的养分吸收量是栽培的关键。周影等[20]研究发现紫云英养分吸收量随稻茬高度升高而显著增加。本研究结果与其相反，不同绿肥品种随麦秆留茬高度的升高，对氮、磷、钾养分吸收量均表现出下降的趋势。留茬20 cm相较于不留茬处理，毛叶苕子养分吸收量分别降低了31.38%(N)、35.66%(P)、1.28%(K)，箭筈豌豆养分吸收量分别降低了26.91%(N)、26.14%(P)、25.35%(K)；留茬40 cm相较于不留茬处理，毛叶苕子养分吸收量分别降低了41.26%(N)、26.13%(P)、18.88%(K)，箭筈豌豆养分吸收量分别降低了23.52%(N)、39.21%(P)、33.07%(K)。原因可能是留茬降低了绿肥的光照环境，在弱光的生长环境下，蒸腾作用减弱，根系吸收水分和养分的能力减弱，同时，绿肥的光合色素含量和光合酶活性下降，影响其物质迁移和能量转换的能力[21-22]。

综上所述，在西北高寒、旱区，留茬会降低箭筈豌豆和毛叶苕子的总干重、氮吸收量及养分含量。其中，不留茬复种箭筈豌豆，产量最高，养分吸收最优。建议在青海河湟农业区麦后复种绿肥时采用不留茬复种箭筈豌豆。