不同播种量对66-25箭筈豌豆生物产量及养分吸收的影响

魏全全，芶久兰，张 萌*，陈 龙，秦 松，顾小凤

(1.贵州省土壤肥料研究所，贵州 贵阳 550006；2.农业部 贵州耕地保育与农业环境科学观测实验站，贵州 贵阳 550006)

0 引言

【研究意义】种植和利用绿肥是生态农业的重要组成部分，对我国传统农业的发展意义重大[1]。绿肥作为一种养地作物，还田后富集的碳和矿质养分迅速释放，从而提高作物产量和品质[2-3]、改变土壤理化性质及改善生态环境[4-5]。黄壤是贵州主要农业土壤类型，分别占贵州土壤面积和我国黄壤面积的46.4%和25.3%[6]，其特点为质地粘重、养分含量较低，易发生水土流失，保水保肥能力较差。绿肥种植简单且能培肥地力，2015年农业农村部发布《到2020年化肥使用零增长行动方案》[7]提出“两减一增”，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，应增施绿肥等有机物料以提高养分利用率。因此，明确箭筈豌豆适宜播种量和大力推广绿肥生产及应用对改良黄壤地力、提升肥力具有重要现实意义。【前人研究进展】我国绿肥资源丰富，贵州省喀斯特山区应用品种繁多[8-10]，包括肥田萝卜、菜豆、苕子和箭筈豌豆等。与其他绿肥相比，箭筈豌豆是优良的牧草和豆科绿肥作物，其适应性广、抗寒性强、生育周期短、营养价值高，具有广阔的育种潜力[11-12]。张爱华等[8]对贵州旱地绿肥箭筈豌豆种质资源进行筛选与评价，通过主成分分析法初步筛选出5个适合贵州黄壤的箭筈豌豆品种；张钦等[9-10]对贵州肥田萝卜和菜豆进行资源筛选和评价，分别筛选出适合贵州地区种植的肥田萝卜和菜豆种子资源；芶久兰等[13]研究表明，箭筈豌豆和苕子收割后均适合黄壤还田改土，但苕子不适合留种种植，66-25箭筈豌豆和S79-6箭筈豌豆为适合贵州黄壤区种植还田的绿肥品种，66-25箭筈豌豆和333/A箭筈豌豆为适合贵州黄壤区种植留种的绿肥品种。【研究切入点】前期关于绿肥的研究多集中于对不同绿肥品种的筛选和评价，有关箭筈豌豆适宜播种量的研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】选取贵州豆科绿肥代表性品种66-25箭筈豌豆为试材，研究不同播种量对其生物量、产量和养分吸收的影响，并利用二次曲线函数模型对不同播种量下66-25箭筈豌豆留种产量和最大生物量进行拟合，明确贵州黄壤区种植66-25箭筈豌豆的适宜播种量，为豆科绿肥的推广种植提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2018年11月至2019年5月在贵州省土壤肥料研究所试验基地进行，试验地属亚热带湿润温和型气候，平均气温15.3℃，年平均湿度77%，平均降雨量1 000～1 100 mm；土壤为黄壤，全氮1.11 g/kg，有机质19.89 g/kg，速效磷11.6 g/kg，速效钾118.8 g/kg，pH 6.1。

1.2 试验材料

供试绿肥品种为66-25箭筈豌豆，由贵州省土壤肥料研究所提供；根据以磷增氮的原理，供试肥料为过磷酸钙(含P2O512%)，购自贵州开磷(集团)有限责任公司。

1.3 试验方法

试验采用随机区组排列，设置5个播种量处理：63.0 kg/hm2(T1)、76.5 kg/hm2(T2)、90.0 kg/hm2(T3)、103.5 kg/hm2(T4)和117.0 kg/hm2(T5)，3次重复，小区面积30 m2。箭筈豌豆于2018年11月25日统一播种，播种方式为条播，整个生育期施用过磷酸钙600 kg/hm2。田间管理均采用当地农业技术推广部的推荐技术。

1.3.1 分枝数调查 在箭筈豌豆生长旺盛期，各小区随机选取具有代表性植株10株，调查不同处理箭筈豌豆的分枝数。

1.3.2 生物量测定 分别于箭筈豌豆出苗期、齐苗期、分枝旺长期、现蕾期、初花期、盛花期、结荚期和成熟期，各小区取植株1 m2，风干至恒重，称量干重，折算地上部生物量。

1.3.3 养分测定 取上述各时期代表性植株10株，105℃杀青30 min，于60℃烘干至恒重，浓H2SO4-H2O2消化，采用凯氏定氮法测定全氮，钒钼黄比色法测定全磷，火焰光度计法测定全钾[14]，并折算氮、磷和钾素累积量。

1.3.4 留种产量测定 于收获期分别测定各小区箭筈豌豆剩余部分的留种产量。

1.4 数据统计与分析

采用Excel 2007和SPSS 17.0对试验数据进行统计分析，Origin 8.0进行二次曲线函数拟合与绘图。

2 结果与分析

2.1 不同播种量箭筈豌豆的分枝数

从表1看出，66-25箭筈豌豆的分枝数随着播种量的增加呈降低趋势。其中，分枝数以T1处理最大，为6.8个，较其他处理高0.3～1.3个。T1处理与T3、T4和T5处理差异显著。

2.2 不同播种量箭筈豌豆的留种产量

由表1可知，不同播种量对66-25箭筈豌豆的留种产量影响明显。随播种量增加，66-25箭筈豌豆留种产量呈先增后降趋势，以T4处理最大，达1 283 kg/hm2；T1处理最小，为1 120 kg/hm2。其中，T3、T4处理与T5处理差异不显著，与其他处理差异显著。表明，适当提高播种量可提高66-25箭筈豌豆留种产量，但播种量过大会使其生长密度较大，生长空间变小，从而降低分枝数，导致留种产量降低。

表1 不同播种量箭筈豌豆的分枝数和留种产量

2.3 不同播种量箭筈豌豆的生物量

由图1可知，不同播种量66-25箭筈豌豆的生物量不同。随生育期延长，不同播种量66-25箭筈豌豆的生物量均呈现“S”型曲线增长，依次为T4>T3>T2>T1，且均在播种后162 d达最大。随着播种量增加，T5处理生物量降低，较T4处理低2.22%。

图1 不同播种量箭筈豌豆的生物量

由于不同处理箭筈豌豆的各指标变化规律基本相同，以T3处理为例进行分析。0～101 d(分枝旺长期前)生物量累积较小，仅占整个生育期的12.5%，为其缓慢增长期；102～154 d(分枝旺长期-结荚期)生物量累积80.4%，积累速率高达56.0/[(kg/hm2)·d]，为其快速增长期；155～183 d(结荚期-成熟期)增长趋于平稳，生物量累积7.1%。总体看，66-25箭筈豌豆生物量累积分3个时期，分别为累积缓慢期、累积快速期和累积平稳期。

2.4 不同播种量箭筈豌豆的养分累积

2.4.1 氮 从图2看出，箭筈豌豆氮素的累积量变化趋势与生物量相似，累积量为90.4～99.0 kg/hm2。不同播种量66-25箭筈豌豆的氮素累积随生育期的延长呈“S”型曲线增长，依次为T4>T3>T2>T1，均在162 d达最大。随播种量增加，T5处理氮素累积量降低，较T4处理低2.74%。T3处理66-25箭筈豌豆的氮素累积量分为累积缓慢期、累积快速期和累积平稳期3个时期，分别占总累积量的15.9%、78.9%和5.2%。

图2 不同播种量箭筈豌豆的氮素累积量

2.4.2 磷 从图3看出，箭筈豌豆磷素的累积量变化趋势与生物量相似，累积量为14.5～15.8 kg/hm2。不同播种量66-25箭筈豌豆的磷素累积随生育期的延长呈“S”型曲线增长，表现为T4>T3>T2>T1，均在162 d达最大。随播种量持续增加，T5处理磷素累积量降低，较T4处理低5.26%。T3处理66-25箭筈豌豆的磷素累积量分为累积缓慢期、累积快速期和累积平稳期3个时期，分别占总累积量的15.2%、79.7%和5.1%。

图3 不同播种量箭筈豌豆的磷素累积量

2.4.3 钾 从图4看出，箭筈豌豆钾素的累积量变化趋势与生物量相似，累积量为101.1～111.3 kg/hm2。不同播种量66-25箭筈豌豆的钾素累积随生育期的延长呈“S”型曲线增长，表现为T4>T3>T2>T1，均在162 d达最大。随播种量增加，T5处理钾素累积量降低，较T4处理低2.85%。T3处理66-25箭筈豌豆的钾素累积量分为累积缓慢期、累积快速期和累积平稳期3个时期，分别占总累积量的15.0%、79.4%和5.6%。

图4 不同播种量箭筈豌豆的钾素累积量

2.5 不同播种量箭筈豌豆的产量、生物量及适宜播种量

由图5可知，不同播种量66-25箭筈豌豆的留种产量和最大生物量二次函数模型的决定系数均在0.980以上，拟合程度较好。随播种量的增加，66-25箭筈豌豆的留种产量和最大生物量均呈先增后降趋势。其中，留种产量在播种量为98.9 kg/hm2时出现拐点，表明当66-25箭筈豌豆作留种用途时，其最佳播种量为98.9 kg/hm2；最大生物量的拐点在播种量为100.1 kg/hm2时出现，表明66-25箭筈豌豆作还田用途时，其最佳播种量为100.1 kg/hm2。

图5 不同播种量箭筈豌豆的产量、生物量与播种量的二次函数模型

3 讨论

绿肥种植方便，不仅是一种绿色有机资源，且能有效提高土壤肥料、改善土壤环境，发展绿肥是解决科学养地用地和有机肥源的优良路径[15-16]。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，应用前景广阔[4-5]，同时其种子具有较高的蛋白质含量[17-18]。因此，如何获得优质高产的箭筈豌豆种子尤为关键。研究表明，66-25箭筈豌豆的生物量和留种产量随播种量增大均呈先增后降趋势，在播种量为90.0 kg/hm2和103.5 kg/hm2时达平衡，表明适当提高播种量有利于生物量和留种产量的提高，但播种量过大，会使其生长密度较大，造成生长空间变小，产生空间竞争，降低分枝数和籽粒重，最终导致生物量和留种产量降低；采用二次曲线函数模型拟合发现，适宜留种和还田的播种量分别为98.9 kg/hm2和100.1 kg/hm2，在生产中可根据实际情况进行播种，播种量为98.9～100.1 kg/hm2均可满足要求，但考虑到播种量为90.0 kg/hm2和103.5 kg/hm2的留种产量和最大生物量间差异不显著，因此，推荐以90.0 kg/hm2作为留种和还田的适宜播种量。

黄壤是我国重要的地带性土壤，为西南山区重要的土壤类型之一，具有质地黏重、养分含量低、易发生水土流失和保水保肥能力相对较差等特点，不利于贵州农业的可持续发展。通过绿肥种植和还田方式进行改良，对黄壤地力的提升和性质的改良具有重要意义。研究表明，不同播种量绿肥累积的氮、磷和钾分别可达90.4～99.0 kg/hm2、14.5～15.8 kg/hm2和101.1～111.3 kg/hm2。前期研究表明，绿肥还田后前30 d分别可释放60.6%的氮、59.8%的磷和93.1%的钾，同时还释放部分碳[19]。这不仅能满足作物生长所需养分，达到作物减肥增效的目的，同时能有效改良土壤，响应国家“两减一增”[7]政策，因此，应加大推广绿肥的种植。

4 结论

不同播种量对66-25箭筈豌豆生物产量及养分吸收均有明显影响，随着播种量增加分枝数呈降低趋势，以播种量为63.0 kg/hm2时最大，为6.8个；随生育期延长，生物量和养分累积量均呈“S”型曲线增长，均可分为累积缓慢期、累积快速期和累积平稳期；随播种量增加，留种产量呈先增后降趋势，以播种量为103.5 kg/hm2时最大，达1 283 kg/hm2，播种量为63.0 kg/hm2时最小，为1 120 kg/hm2；采用二次曲线函数模型拟合得出，适宜留种和还田的播种量分别为98.9 kg/hm2和100.1 kg/hm2。综合认为，贵州黄壤区适当提高播种量可提高66-25箭筈豌豆的生物量和留种产量，66-25箭筈豌豆及其相似豆科绿肥留种和还田适宜播种量为90 kg/hm2。