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绿肥还田对春大豆和春玉米农艺性状及产量的影响

2024-01-08 57 上传者：管理员

摘要：为了充分发挥绿肥的养分效能，本试验采用完全随机区组设计，设置前茬为冬闲田块、绿肥毛叶苕子、绿肥毛叶苕子+冬油菜3个处理，研究不同绿肥还田处理对下茬作物玉米和大豆农艺性状及产量的影响。结果表明，毛叶苕子+冬油菜绿肥处理对大豆主茎节数的影响差异显著，对玉米百粒重的影响差异显著。相同年份不同绿肥还田处理对大豆产量的影响差异不显著，不同年份相同绿肥还田处理对大豆产量的影响差异显著。相同年份不同绿肥还田处理及不同年份相同绿肥还田处理对玉米产量的影响差异显著。

关键词：
农艺性状
春大豆
春玉米
绿肥
绿肥还田
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随着世界人口的快速增长，粮食从生产到供应面临着巨大的压力。土地是农业生产的基础，如何在有限的土地上提高粮食作物产量是农业发展面临的重要课题[1,2]。由于粮食需求增加的压力，土地连耕连作得不到休整，土地的过度使用导致农用田土壤水土流失，肥力退化，土壤中有害元素的积累对农田作物产生了危害。种植过程中过度使用化肥和农药对土壤质量产生了不可逆转的改变[3]。研究出先进的农业生产管理技术，增加粮食产量，保证农田的可持续利用是现代乃至未来农业发展面临的最紧迫的问题之一。

绿肥是我国农业生产上重要的有机肥来源之一。绿肥还田不仅可以改善土壤结构，增加土壤有机质含量和其他养分，还可减少化肥施用量，改善土壤生物多样性和酶活性，加速土壤养分转化[4]；绿肥还田能够抑制杂草生长和病害发生，从而减少农药施用量，还可以改善下茬作物生长环境及供给下茬作物养分[5,6]。大量研究表明，绿肥还田在不同地区农业生产上有积极作用[7]。黄淮海地区是我国粮食主产区之一，在粮食生产安全中发挥着重要作用，安徽省又是玉米和大豆的主产省，常年种植玉米逾100万hm2，种植大豆逾66.67万hm2，居全国第2位。其中，又以皖北地区的宿州市、阜阳市为集中生产优势高蛋白大豆的主产区，在粮食生产安全中发挥着重要作用。宿州地区一般采用一年两熟的种植体系。与其他作物相比，大豆中含氮量是小麦的2倍以上，是水稻的4倍以上。这是由于大豆根部生长的根瘤可固定空气中游离态的氮元素以满足大豆生长发育所需，大豆生长发育所需的氮素2/3来自根瘤菌固氮，余下1/3的氮素从土壤中吸收。十字花科植物作为绿肥可以有效减少硝酸盐的浸出，而豆类植物作为绿肥翻入土壤后释放大量的矿物氮（N），供下茬作物吸收利用。

1、材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于宿州市农业科学院东区试验基地，地势平坦。供试地块土质为砂姜黑土，肥力分布均匀，年降水量800～900 mm，年平均气温14.4℃，≥10℃有效积温3 369.6℃，年日照时数2 300 h左右，无霜期210 d左右[8]。前茬作物是小麦。

1.2 试验材料

供试绿肥为毛叶苕子、冬油菜，供试玉米品种为郑单958，供试大豆品种为郑1307。

1.3 试验设计

试验设置3个处理，分别为前茬为冬闲田（CK）、绿肥毛叶苕子、绿肥毛叶苕子+冬油菜。随机区组排列，4次重复，共12个小区，小区面积28.8 m2。

1.4 试验实施

试验时间为2018—2021年，2018年收获小麦后休耕一个播期，之后每年11月播种绿肥，绿肥毛叶苕子处理毛叶苕子播量112.5 kg/hm2，绿肥毛叶苕子+油菜处理播量为毛叶苕子48.75 kg/hm2、油菜11.25 kg/hm2。翌年5月中下旬收割绿肥，测定绿肥地上部生物产量，切碎成长度为2～3 cm小段，翻压土壤中，下茬播种春大豆和春玉米。试验期间不进行任何施肥处理。每年大豆、玉米收获期进行农艺性状记载及测产，本文仅对2019—2021年3年记载的大豆和玉米相关数据进行分析。

1.5 数据分析

试验数据采用Excel 2007和DPS 7.05进行统计分析。

2、结果与分析

2.1 对下茬作物大豆农艺性状的影响

由图1可知，与冬闲田（CK）相比，相同年份不同绿肥还田处理对大豆株高、底荚高度、有效分枝和单株粒数的影响差异不显著。随着年份的增加，相同处理的大豆株高、有效分枝和单株粒数有明显变化，呈下降趋势。与冬闲田（CK）相比，2019年和2020年不同绿肥还田处理对大豆主茎节数的影响差异不显著，2021年毛叶苕子+冬油菜还田处理对大豆主茎节数的影响差异显著；与冬闲田（CK）相比，2019年毛叶苕子还田处理与毛叶苕子+冬油菜还田处理对大豆有效荚数的影响差异不显著，2020年毛叶苕子+冬油菜还田处理对大豆有效荚数的影响差异显著，2021年不同绿肥还田处理对大豆有效荚数的影响差异不显著；2020年毛叶苕子还田处理与毛叶苕子+冬油菜还田处理间大豆百粒重差异显著，2019年和2020年不同绿肥还田处理大豆百粒重与冬闲田（CK）间差异不显著。由此表明，在不施基肥、不追肥的情况下，不同绿肥还田处理会对大豆的部分农艺性状产生影响。

2.2 对下茬作物玉米农艺性状的影响

由图2可知，与冬闲田（CK）相比，相同年份不同绿肥还田处理对玉米的穗长、穗粗、穗粒数、穗行数和行粒数的影响差异不显著。由图2(f）可知，2019年毛叶苕子+冬油菜还田处理玉米的百粒重与冬闲田（CK）差异显著，2020年各处理间百粒重差异不显著，2021年不同绿肥还田处理玉米的百粒重与冬闲田（CK）差异显著。由此说明，在不施基肥、不追肥的情况下，不同绿肥还田处理会对玉米的部分农艺性状产生影响。

2.3 对下茬作物大豆和玉米产量的影响

由图3可知，相同年份不同绿肥还田处理对大豆产量的影响差异不显著；随着年份的增加，相同绿肥还田处理对大豆产量的影响差异显著。2020年和2021年不同绿肥还田处理玉米产量与冬闲田（CK）差异显著；随着年份的增加，冬闲田（CK）玉米产量年份间差异显著，2个绿肥还田处理2021年玉米产量与2019年、2020年差异显著。由此说明，前茬不论是冬闲田，还是绿肥还田处理的田块，不施基肥、不追肥依然会导致土壤肥力不足，使大豆和玉米产量下降。

2.4 大豆主要农艺性状与产量的相关性分析

选用2021年不同绿肥还田处理产量无差异性的大豆农艺性状与大豆产量进行相关性分析。由表1可知，大豆产量与底荚高度成显著负相关关系，相关系数为-0.545。株高、有效分枝和有效荚数与百粒重成显著正相关关系，相关系数分别为0.633、0.648和0.564，而百粒重是品种特性，与产量相关性不显著。由此说明，大豆产量受多个农艺性状影响，将大豆产量与大豆的多个农艺性状进行综合比较，在一定程度上是比较客观的。

图1 不同处理对大豆农艺性状的影响

图2 不同处理对玉米农艺性状的影响

图3 不同处理对大豆和玉米产量的影响

表1 大豆农艺性状与产量的相关性分析

2.5 玉米主要农艺性状与产量相关性分析

选用2019年不同绿肥还田处理产量无差异性的玉米农艺性状与玉米产量进行相关性分析。由表2可知，玉米产量与穗长和百粒重分别成显著和极显著正相关关系，相关系数分别为0.588和0.931。穗行数与穗粒数成极显著正相关关系，相关系数为0.885；穗行数与百粒重成显著负相关关系，相关系数为-0.625。由此可见，穗长和百粒重可影响玉米产量，这与孟静娇等[9]的研究结果相吻合。

3、结论与讨论

皖北地区作为农业生产大省，长期大量施用化肥，导致作物品质和产量下降，并引发土壤有机质含量降低，水土流失严重。为保障未来土地的可持续利用，应改善土壤结构、合理施用化肥。绿肥作为一种清洁养分资源，能有效改善土壤环境，进而提高农作物的品质和产量[10,11,12,13]。本研究中，2021年2个绿肥还田处理的玉米百粒重和产量均较冬闲田高，说明即使在不施肥的情况下，连年进行绿肥还田也可对玉米起到增产作用。

表2 玉米农艺性状与产量的相关性分析

综合来看，在田块不施肥的条件下，大豆和玉米的多个农艺性状及产量受不同绿肥还田处理影响，后续数据分析也表明了各性状对产量的影响。绿肥还田虽然可以减少化肥施用量和避免过量施用化肥造成的土壤和水体污染问题，但只进行绿肥还田而不适量施用化肥，会影响下茬作物的生长发育。下一步应将绿肥还田和施肥量相结合，探究在减施化肥的情况下进行绿肥还田，达到作物品质和产量均提升的目的。

参考文献:

[8]姜磊,王路路,沈维良,等.宿州地区周年肥料运筹对复播大豆农艺性状和产量的影响[J].大豆科学,2020,39(6):919-925.

[9]孟静娇,张树明,刘婷婷,等.玉米杂交种主要农艺性状与产量的灰色关联度分析[J].农业科技通讯,2021(4):128-129.

基金资助:国家大豆产业技术体系专项(CRAS-004-CES23);

文章来源:姜雪冰,姜磊,王路路等.绿肥还田对春大豆和春玉米农艺性状及产量的影响[J].现代农业科技,2024(01):18-22.