渭北旱塬毛叶苕子不同翻压量下养分变化特征

马 欣，段志龙，王晨光，李 静，朱 琳，杨 洁

(1.延安市农业科学研究所，陕西延安 716000；2. 陕西省农业技术推广中心，陕西西安 710003；3. 延安市农业技术推广站，陕西延安 716000)

毛叶苕子() 为豆科巢菜属一年生或越年生草本植物，根系发达，根上具有大量粉红色根瘤， 固氮能力强，是优质绿肥作物。它能充分利用冬闲时期的水、光、热和土地资源，翻压还田后不仅为后茬作物提供养分，起到化肥减施的效果，还能改善土壤理化性状，提高作物产量，改善生态环境。段志龙等通过监测发现毛叶苕子枯死时覆盖地表厚度4～7 cm，表层含水量12.3%，减少了水分蒸发，增加了土壤生物蚯蚓的数量，覆盖层保水保墒为主作物的生长发育提供养分和水分。

绿肥翻压后其腐解规律和养分释放特征因地域、作物种类、土壤类型的不同存在明显差异，李帅等研究发现不同土壤类型翻压冬牧70均表现为前期腐解速度较快，40 d后降低；薄晶晶等研究发现绿肥腐解速率呈“快速上升-缓慢增加-中低速增长”的倒“S”型，长武怀豆的腐解速率、累积腐解率高于黑麦草，其氮释放也相对较快。毛叶苕子在不同土壤类型下其腐解特征及养分释放规律亦有所不同，张成兰等在豫南稻田不同施肥条件下毛叶苕子腐解及养分释放特征的研究表明，不同施肥处理下毛叶苕子养分释放率表现为钾>磷>碳>氮，翻压148 d 氮、磷、钾的累积释放率分别为78.2%～81.2%、89.8%～91.4%、96.3%～97.0%。刘佳等在红壤旱地的研究表明，毛叶苕子腐解过程为前期迅速、后期缓慢，碳、氮、磷、钾均在翻压后的前20 d大量释放，且增加翻压量会对养分的释放率和释放速率产生影响。因此采用尼龙网袋法研究毛叶苕子干物质养分释放特征，可明确绿肥翻压对土壤养分的贡献，为合理确定绿肥翻压量和化肥配施量提供理论依据。

1 材料与方法

试验于2020年9—12月在陕西省延安市洛川县凤栖镇西井村(109°26′25″E，35°46′19″N)进行，该地区位于渭北黄土高原沟壑区，海拔1 180 m，暖温带半湿润大陆性季风气候，年平均气温为9.2 ℃，昼夜温差15.7 ℃，无霜期167 d，日照时数2 552 h，年均降水量622 mm。土壤类型为黑垆土，有机质含量10.65 g/kg，全氮含量0.49 g/kg，全磷含量0.54 g/kg，全钾含量30.22 g/kg。

试验设3个不同翻压量处理：①180 g/袋(T,低翻压量，相当于30 000 kg/hm)；②270 g/袋(T,中翻压量，相当于45 000 kg/hm)；③315 g/袋(T，高翻压量，相当于52 500 kg/hm)。于2020年9月将盛花期毛叶苕子植株剪成3～4 cm的小段，分装于20 cm×30 cm的尼龙网袋内，翻埋于空白果树行间，深度15～20 cm。毛叶苕子品种为蒙苕1号，采用随机区组排列，3次重复。装袋时毛叶苕子鲜体的含水量为76.36%，养分状况：N 23.37 g/kg,P 2.76 g/kg,K 24.42 g/kg。

于翻压后3、10、17、27、37、47、61、75 d进行埋袋样品取样，取样后去除表面泥土及杂物，将网袋中毛叶苕子残留样品于80 ℃烘箱中烘干称量，计算其植株含水量；粉碎后测定N、P、K养分含量。植株样品经HSO-HO消煮后，全氮用凯氏定氮法测定，全磷用钒钼黄比色法测定，全钾用火焰光度法测定。

采用Excel 2016进行数据整理和制作图表，SPSS 22.0统计分析软件进行显著性和相关性分析。计算公式:

质量减少量(g)=-+1

养分累积释放量(g)=×-×

式中，为毛叶苕子初始养分含量，为毛叶苕子时刻养分含量；为毛叶苕子初始干物质质量，为毛叶苕子时刻干物质质量。

2 结果与分析

毛叶苕子翻压后干物质含水量的动态变化见图1。从图1可以看出，随着时间推移不同翻压量毛叶苕子的干物质含水量均呈降低趋势，47 d后T、T含水量略有上升，至试验结束时各处理干物质的最终含水量依次为55.13%、56.68%和52.74%。 在翻压37 d时，T干物质含水量显著高于T、T(<0.05)，高出9.88%、10.11%；翻压47 d时，T、T干物质含水量显著高于T(<0.05)，高出21.40%、27.29%。

注:不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05) Note:Different lowercase letters indicated significant difference between different treatments (P<0.05)图1 毛叶苕子干物质含水量的动态变化Fig.1 Dynamic changes of dry matter moisture content in Vicia villosa

毛叶苕子翻压后干物质质量变化见图2。由图2可知，随着时间推移不同翻压量毛叶苕子的干物质质量减少量与含水量变化趋势类似，均呈逐渐降低趋势，翻压47 d时T、T处理干物质质量减少量略有上升，61 d时干物质质量减少量呈降低趋势，至试验结束各处理干物质质量减少量趋于一致，含量为6.01～6.65 g。在翻压3、10 d时，T、T干物质质量减少量显著高于T(<0.05)，高出41.59%、71.37%和56.03%、49.38%；翻压61 d时，各处理干物质质量减少量差异显著(<0.05)，T干物质质量减小量显著高于T、T处理599.46%、92.83%，T干物质质量减小量显著高于T处理262.73%。

注:不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05) Note:Different lowercase letters indicated significant difference between different treatments (P<0.05)图2 毛叶苕子干物质质量变化特征Fig.2 Characteristics of dry matter quality of Vicia villosa

随着时间推移不同翻压量毛叶苕子的氮养分累积释放量均呈逐渐增加趋势(图3)，纵观翻压后各时期氮养分变化特征，整体表现为T>T>T，至试验结束时各处理氮养分累积释放量依次为2.83、4.36和5.23 g。在翻压10、17、27、37 d时，T、T氮养分累积释放量显著高于T(<0.05)；翻压47、61、75 d时，各处理氮养分累积释放量差异显著(<0.05)。

注:不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05) Note:Different lowercase letters indicated significant difference between different treatments (P<0.05)图3 毛叶苕子氮养分变化特征Fig 3 The characteristics of nitrogen nutrient in Vicia villosa

随着时间推移不同翻压量毛叶苕子的磷养分累积释放量与氮养分累积释放量变化趋势类似，均呈逐渐增加趋势(图4)，纵观翻压后各时期磷养分变化特征，整体表现为T>T>T。至试验结束时各处理磷养分累积释放量依次为0.37、0.52和0.64 g，此时T磷养分累积释放量显著高于T、T处理72.83%、23.52%，T处理显著高于T处理39.92%。在翻压3、10、17、27、37、47 d时，T、T磷养分累积释放量显著高于T(<0.05)。

注:不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05) Note:Different lowercase letters indicated significant difference between different treatments (P<0.05)图4 毛叶苕子磷养分变化特征Fig.4 The characteristics of phosphorus nutrient in Vicia villosa

随着时间推移不同翻压量毛叶苕子的钾养分累积释放量与氮、磷养分累积释放量变化趋势类似，均呈逐渐增加趋势(图5)；纵观翻压后各时期钾养分变化特征，整体表现为T>T>T，翻压17、27、37 d时T钾养分累积释放量略高于T，但未表现出显著差异。至试验结束时各处理钾养分累积释放量依次为3.96、5.38和6.66 g，此时T钾养分累积释放量显著高于T、T处理68.17%、23.65%，T显著高于T处理36.01%。在翻压3、10、47 d时，T、T钾养分累积释放量显著高于T(<0.05)；在翻压27、37 d时，T钾养分累积释放量显著高于T(<0.05)；翻压61 d时，各处理钾养分累积释放量差异显著(<0.05)。

对毛叶苕子植株含水量、干物质质量减少量与养分累积释放量进行Pearson相关性分析(表1)，结果表明，植株含水量与干物质质量减少量呈极显著正相关关系(<0.01)，与氮、磷、钾养分累积释放量呈极显著负相关关系(<0.01)；干物质质量减少量与氮、钾养分累积释放量呈极显著负相关关系(<0.01)，与磷养分累积释放量呈显著负相关关系(<0.05)；氮、磷、钾养分累积释放量间呈极显著正相关关系(<0.01)。

注:不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05) Note:Different lowercase letters indicated significant difference between different treatments (P<0.05)图5 毛叶苕子钾养分变化特征Fig.5 The characteristics of potassium nutrient in Vicia villosa

表1 不同翻压量下毛叶苕子养分释放量间的相关性Table 1 The correlation between nutrient release of different Vicia villosa green manure applications

3 讨论与结论

绿肥作物翻压还田后，受不同土壤环境以及气候条件等的影响，腐解速率不同，但其腐解过程一般包括快速腐解期和缓慢腐解期。该研究发现，随着时间推移不同翻压量毛叶苕子的干物质质量减少量与含水量变化趋势类似，呈逐渐降低趋势，但前期(0～17 d)降低速度迅速，至试验结束时各处理干物质质量减少量趋于一致，含量为6.01～6.65 g，这与薄晶晶等和刘佳等研究结果相似。主要是由于翻压初期毛叶苕子植株水分含量高，水溶性有机物多糖、氨基酸、有机酸等有机物质被微生物利用，加速了腐解进程；同时腐解前期植株秸秆中微生物偏嗜性高的可溶性糖类、蛋白质和(半)纤维素等物质会快速分解。随翻压时间的延长，植株秸秆中易分解有机物质逐渐减少，含水量逐渐降低，腐解随之缓慢。

不同养分的释放率与其在植物体内的存在形态和分布位置有关，该研究中随着时间推移不同翻压量毛叶苕子氮、磷、钾养分累积释放量呈逐渐增加趋势。至试验结束时各处理氮养分累积释放量依次为2.83、4.36和5.23 g，磷养分累积释放量依次为0.37、0.52和0.64 g， 钾养分累积释放量依次为3.96、5.38和6.66 g，养分释放量表现为钾>磷>氮，这是由于钾在植株体内以离子形式存在, 易溶于水而容易被释放出来；氮、磷元素以难分解的有机态为主, 释放需要微生物分解，且释放过程较慢。相关性分析发现，毛叶苕子质量减少量与氮、钾养分累积释放量呈极显著相关，与磷养分累积释放量呈显著相关，高翻压量下毛叶苕子养分释放量高于低翻压量。