播量对麦后复种油菜生物产量及耕层土壤养分的影响

2017-04-13杨文元李腾飞赵记军郭天文张东伟董青松

西北农业学报 2017年4期

杨文元，李腾飞，董博，赵记军，郭天文，张东伟，董青松，曾骏

(1.古浪县农业技术推广中心，甘肃武威 733100；2. 巴中市水利基本建设工程质量监督站，四川巴中 636600；3.甘肃省农业科学院旱地农业研究所/甘肃省旱作区水资源高效利用重点实验室，兰州 730070；4.甘肃省智慧农业工程技术研究中心，兰州 730070；5.甘肃省农业生态环境保护管理站，兰州 730000)

杨文元1，李腾飞2，董博3,4，赵记军5，郭天文3，张东伟3，董青松4，曾骏3

为明确西北地区播量对麦后复种油菜地耕层土壤养分变化的影响，在甘肃省古浪县进行小区试验，研究不同播量(7.5、11.25、15.0、18.75和22.5 kg/hm2)对油菜生物产量和耕层土壤养分的影响，提出适宜的播种量。结果表明：油菜生物产量随着播种量的增加先增加后降低，在播种量15.0 kg/hm2时达最大；麦后复种油菜可提高土壤有机质质量分数，增强土壤速效磷的解吸，根系分泌的有机酸类物质可降低土壤pH；麦后复种油菜显著降低土壤速效钾质量分数，应注意补施钾肥。

麦后复种；生物产量；养分；油菜

河西走廊地区光、热资源丰富，8-10月降雨较多，但该区域种植制度一季有余两季不足，春小麦收获后多数土地闲置，未充分利用光、热资源，土地利用效率不高。充分利用麦收至冬前2～3个月的农田空闲，种植可收获鲜草的专用饲料油菜可提高资源利用率，是为发展畜牧业提供鲜饲草的一项新技术。复种油菜较麦后复种苜蓿、箭舌豌豆等饲料作物，每公顷种子可节约成本300～450元，饲料产量高出其近1倍，而且饲用油菜的牲畜适口性较好，营养价值较高[1-3]。复种饲料油菜既能充分利用麦收后的光、热、水、土资源，又能保护耕地与生态环境、提高土壤肥力，解决冬春饲料不足，促进农业种植结构调整和农民增收，具有良好的经济、社会和生态效益，是西北地区农业生产可持续发展的有效措施之一，具有良好的发展前景。目前，对复种饲料油菜的研究多集中在不同播期[4]、播种量[5-6]以及油菜饲料营养价值[7]方面，关于复种饲料油菜对土壤理化性质、土壤微生态效应及土壤培肥效应等方面的研究报道较少。本试验研究麦后复种饲料油菜对土壤耕层养分变化，以期探明麦后复种饲料油菜对提高土壤肥力的作用，为麦后复种饲料油菜种植提供理论基础和技术支撑，对于推动西部地区农业结构优化和畜牧业持续发展，具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验地设在甘肃省古浪县海子滩镇张家沙河村，海拔1 760 m，年均降水量360 mm左右， 8-10月降水量占全年降水量的50%，年均气温6.8 ℃，≥10 ℃积温2 686.3 ℃，年日照时数约为2 800 h，无霜期160 d左右，土质为沙壤土，地势平坦，地力均匀。

1.2 试验设计

试验区设麦后休闲为对照(CK)、油菜播种量7.5 kg/hm2(T1)、油菜播种量11.25 kg/hm2(T2)、油菜播种量15.0 kg/hm2(T3)、油菜播种量18.75 kg/hm2(T4)和油菜播种量22.5 kg/hm2(T5)共6个处理。试验小区面积为20 m2，每个处理重复3次，随机排列。上茬作物为春小麦。表1为麦收后土壤基础地力。

表1 供试土壤基础性状Table 1 Basic properties of soils in experiment

供试油菜为‘饲油1号’，由甘肃省农业技术推广总站选育。播前各处理每公顷施优质农家肥30 000 kg、尿素150 kg、磷酸二铵150 kg，生育期内灌水3次，二水时每公顷追施尿素150 kg，其他管理与大田相同。试验于2010-08-02播种，8月11日出苗，10月25日刈割收获。

1.3 供试土壤

待油菜收获后，采取CK、T1、T2、T3、T4和T5这6个小区的耕层土壤(采样深度为0 ～ 20 cm)。每小区内按“S”形采集样品，混匀后，用“四分法”取约2.5 kg土壤带回室内，风干，磨细后过筛、备用。

1.4 测定项目及方法

生物量按照小区全收获的方法，根据小区面积折算各处理产量，pH采用电位测定[8]，有机质、有机碳采用重铬酸钾容量法-外热法[8]，碱解氮采用扩散皿法[8]，速效磷采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法[8]，速效钾采用NH4OAc浸提火焰光度法[8]，易氧化有机碳(SOOC)参照徐建民等[9]改进法，难氧化有机碳(SOC)=有机碳质量分数(TOC)-易氧化有机碳质量分数(SOOC)，氧化稳定系数(Kos)=难氧化有机碳质量分数/易氧化有机碳质量分数[9]。

1.5 数据处理

采用SPSS 17.0进行数据单因素方差分析及相关分析，不同处理之间采用LSD法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同播种量对油菜生物产量的影响

油菜收获后，全区收获，称量计产，并折算产量。由图1可知，T2、T3、T4处理生物产量差异不显著， T3处理生物产量最高(84 163.05 kg/hm2)；T2、T3处理油菜生物产量均显著高于T5、T1处理；T4处理产量高于T5处理，但差异不显著。

图1表明，随着播种量的提高，油菜生物产量呈现先增后降的趋势，可能随着播种密度的增加，油菜群体间对光热资源及土壤养分进行竞争，引起油菜个体差异较大，影响物质合成，不利于单位面积产量的增加。T3处理生物产量较T1、T2、T4、T5处理分别提高11.32%、1.20%、1.77%和4.33%，因此，古浪县麦后复种饲用油菜播种量为11.25～18.75 kg/hm2，可达到最优的饲草生物量。

不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)。

Different lowercase letters show significant difference(P<0.05).

图1 不同处理油菜的生物产量
Fig.1 Biological yield of rapeseed under different treatments

2.2 不同播种量对耕层土壤养分的影响

不同农作制度对耕层土壤pH、有机质、氮、磷、钾等理化性质影响较大。由表2可知，油菜收获后CK处理与试验前基础地力相比，土壤pH、有机质及速效钾质量分数均未发生较大变化，由于CK处理中施入肥料，土壤碱解氮、速效磷质量分数有所增加，且均达到显著差异水平。

麦后复种油菜各处理间土壤pH均有所降低，但未达到显著差异，与CK相比，T2、T3和T4处理土壤pH显著低于CK，这主要是由于复种油菜后，其根系分泌物中存在含有H+和大量的低分子量有机酸类物质引起根际土壤pH的降低。复种油菜后土壤有机质质量分数较CK处理有较大幅度提高，各复种油菜处理有机质质量分数均显著高于CK处理，其中T3处理较CK增加2.43 g/kg；随播种量的升高，土壤有机质质量分数变化趋势与生物产量变化趋势相同，复种油菜后根系分泌物和土壤酶等对土壤中有机物料进行分解所致。麦后复种油菜后，耕层土壤碱解氮和速效钾质量分数与对照相比均有一定程度的下降，各复种处理中碱解氮、速效钾质量分数变化不明显，但均显著低于CK处理。复种油菜T1、T2、T4和T5处理土壤中速效磷质量分数均显著高于CK处理，T3处理较CK处理土壤速效磷质量分数提高3.59%，但未达到显著差异；复种油菜各处理中，T1、T5处理土壤速效磷质量分数显著高于T3处理。表明麦后复种油菜对土壤磷素的需求较低，而且有利于土壤磷素的解吸，提高土壤速效磷利用率。除T1处理外，各复种油菜处理土壤速效钾质量分数皆显著低于CK处理，麦后复种油菜对土壤速效钾是一种消耗关系，种植过程中应注意补施钾肥。

表2 复种油菜对耕层土壤理化性质的影响Table 2 Effect of multiple cropping rape on physical and chemical properties of soil layer

注:同列数值后的不同小字母表示不同处理间在0.05水平差异显著，表3同。

Note: Values followed by different lowercase letters in the same column means significant difference under different treatments at 0.05 level,the same as in table 3.

2.3 不同播种量对耕层土壤有机质组成的影响

复种对土壤有机质质量分数的影响差异主要由于土壤中残留的根茬和植株花叶的脱落。研究表明：油菜根茬在土壤中的残留可达525 kg/hm2。土壤有机质是量化土壤质量最重要的指标。土壤有机质质量分数的高低对土壤肥力具有重要作用，不稳定组分(如易氧化有机碳等)对种植制度的反应更为敏感，可作为土壤有机碳和土壤质量变化响应的指标。有机碳的稳定性不同对土壤养分的释放和团聚体的稳定性有着重要影响。

由表3可以看出，麦后复种油菜较CK处理可显著提高土壤有机碳、易氧化有机碳质量分数，但不同播量条件下土壤有机碳、易氧化有机碳质量分数的变化不显著，变化趋势同有机质质量分数的变化。麦后油菜复种可提高易氧化有机碳在有机碳中的比例，T3处理较CK处理提高7.15%。T2、T3和T4处理有机碳氧化稳定系数显著低于CK处理，表明麦后复种油菜降低了土壤有机碳氧化稳定性，稳定性有机碳质量分数相对减少，利于土壤养分的释放，提高土壤肥力。

表3 麦后复种油菜对土壤有机碳及其组成的影响Table 3 Effect of multiple rape farming-layer soil on soil organic carbon composition

3 讨论

河西地区麦后复种油菜，有效解决了“种一季时间有余，种二季时又不足”的困境。麦后复种饲料油菜充分利用了麦收后的光、热、水、土资源条件，延长土地覆盖时间，降低土壤水分蒸发，同时增加土壤有机质，改善土壤结构，地下残茬腐烂后提高了土壤肥力，有利于下茬作物增产，实现种、养结合[1]。

油菜根系分泌物[10-11]利于土壤磷素的解吸，提高土壤速效磷利用率；油菜根系分泌物中存在含有H+和大量的低分子量有机酸类物质可引起根际土壤pH的降低[12-13]。本试验表明，麦后复种油菜可提高土壤有机质、降低土壤pH和提高土壤速效磷质量分数，这与其他研究者的结果一致[10,12]。麦后复种油菜对土壤速效钾是一种消耗关系，麦后复种油菜显著降低了土壤速效钾质量分数，有必要对钾肥用量进行进一步研究。

土壤有机碳质量分数及组分分析可表征土壤培肥前期的效应[14-17]，麦后复种油菜作为西北地区促进农业结构调整的一项措施，不仅在生态环境保护和农民增收方面发挥了重要作用，对麦后复种油菜的土壤微生态效应及根际活性变化方面的研究有待进一步加强。

4 结论

适宜的播种量不仅可提高作物生物产量，改善土壤肥力，还可兼顾作物对光热资源的充分利用。本试验条件下，古浪县麦后复种油菜的最佳播量为11.25～18.75 kg/hm2；麦后复种油菜可降低土壤pH，提高土壤有机质、速效磷质量分数，降低土壤有机碳氧化稳定系数，提高土壤肥力。

Reference：

[1] 傅廷栋,涂金星,张毅,等.在我国西北部地区麦后复种饲料油菜的研究与利用[J].中国西部科技,2004,3(6):4-7.

FU T D,TU J X ,ZHANG Y,etal.Research and utilization of wheat stubble multiple cropping rape in Northwest China [J].ScienceandTechnologyofWestChina,2004,3(6):4-7(in Chinese).

[2] 金光忠,周顺成.麦后复种饲用油菜的种植利用及效益分析[J].畜牧与饲料科学,2008(6):65-66.

JIN G ZH,ZHOU SH CH.Analysis of use and benefits of wheat stubble multiple cropping rape [J].AnimalHusbandryandFeedScience,2008(6):65-66(in Chinese).

[3] 华和春.甘肃引黄灌区发展麦后复种饲用油菜的优势与建议[J].种子科技,2009,27(12):13-15.

HUA H CH.Development of wheat in the irrigation area of Gansu province were revaccination after feeding with the advantage of rapeseed and the suggestion [J].SeedScience&Technology,2009,27(12):13-15(in Chinese).

[4] 杨文元.古浪县小麦收后复种饲用油菜播期试验初报[J].甘肃农业科技,2008(8):22-23.

YANG W Y.Report on the sowing date of wheat stubble multiple cropping rapes in Gulang county [J].GansuAgriculturalScienceandTechnology,2008(8):22-23(in Chinese).

[5] 刘袆鸿.甘肃省麦后复种饲用油菜密度试验初报[J].农业科技与信息,2006(6):9.

LIU Y H.Report on density of wheat stubble multiple cropping rapes in Gansu province [J].InformationofAgriculturalScienceandTechnology,2006(6):9(in Chinese).

[6] 杨瑞吉.麦茬复种饲料油菜的播种量对其生长性状的影响[J].中国油料作物学报,2007,29(4):479-482.

YANG R J.Effect of planting density on growth properties of rapeseed in wheat/silage rape multiple cropping[J].ChineseJournalofOilCropSciences,2007,29(4):479-482(in Chinese with English abstract).

[7] 杨祁峰,滕怀远,牛菊兰,等.饲用双低油菜华协1号营养成分含量及营养价值研究[J].草业学报,2003,12(2):87-92.

YANG Q F,TENG H Y,NIU J L,etal.Studies on nutrient content dynamics and nutritive value of Huaxie 1 forage rape[J].ActaPrataculturaseSinica,2003,12(2):87-92(in Chinese with English abstract).

[8] 鲁如坤.土壤农业化学分析方法[M].北京:中国农业科技出版社,2000.

LU R K.Soil Agricultural Chemical Analysis Method [M].Beijing:China’s Agricultural Science and Technology Press,2000 (in Chinese).

[9] 徐建民,袁可能.我国地带性土壤中有机质氧化稳定性研究[J].土壤通报,1995,26 (1): 1-3.

XU J M,YUAN K N.The zonal soil organic matter oxidation stability research in our country [J].ChineseJournalofSoilScience,1995,26 (1): 1-3 (in Chinese).

[10] 杨瑞吉.油菜根系分泌物对不同作物幼苗生长的化感效应[J].生态环境,2006,15(5):1062-1066.

YANG R J.Allelopathic effects of rape root exudates on growth of seedlings of different crops [J].EcologyandEnvironment,2006,15(5):1062-1066(in Chinese with English abstract).

[11] 陈龙池,廖利平,汪思龙,等.根系分泌物生态学研究[J].生态学杂志,2002,21(6):57-62.

CHEN L CH,LIAO L P,WANG S L,etal.A review for research of root exudates ecology [J].ChineseJournalofEcology,2002,21(6):57-62 (in Chinese with English abstract).

[12] 宋小林,刘强,宋海星,等.密度和施肥量对油菜植株碳氮代谢主要产物及籽粒产量的影响[J].西北农业学报,2011,20(1):82-85.

SONG X L,LIU Q,SONG H X,etal.Effects of planting densities and fertilizer levels on yield and the main product of carbon and nitrogen metabolism in rapeseed [J].ActaAgriculturaeBoreali-occidentalisSinica,2011,20(1):82-85(in Chinese with English abstract).

[13] 叶剑,孙万仓,武军艳,等.群体密度对冬油菜产量和经济性状的影响[J].西北农业学报,2008,17(3):171-175.

YE J,SUN W C,WU J Y,etal.Effects of population density on yield and economic characteristics of winter rapeseed in northwest drought and cold region [J].ActaAgriculturaeBoreali-occidentalisSinica,2008,17(3):171-175(in Chinese with English abstract).

[14] JANZEN H H,CAMPBELL C A,BRANDT S A,etal.Light-fraction organic matter in soils from long-term crop rotations[J].SoilScienceSocietyofAmericaJournal,1992,56(6):1799-1806.

[15] XUE D,YAO H Y,HUANG C Y.Microbial biomass,N mineralization and nitrification,enzyme activities,and microbial community diversity in tea orchard soils [J].PlantandSoil,2006,288(1/2): 319-331.

[16] WENDLING B,JUCKSQH I,MENDONCA E S,etal.Organic-matter pools of soil under pines and annual cultures[J].CommunicationsinSoilScienceandPlantAnalysis,2010,41(14):1707-1722.

[17] CHAN K Y,HEENAN D P,OATES A.Soil carbon fractions and relationship to soil quality under different tillage and stubble management[J].SoilandTillageResearch,2002,63(3/4):133-139.

(责任编辑：史亚歌 Responsible editor:SHI Yage)

Effects of Seeding Rate on Rapeseed Biological Yield and Soil Nutrient in Wheat Stubble Multiple Cropping Rape

YANG Wenyuan1，LI Tengfei2，DONG Bo3,4，ZHAO Jijun5，GUO Tianwen3， ZHANG Dongwei3，DONG Qingsong4and ZENG Jun4

(1. Gulang Centre for Agricultural Technology Extension，Wuwei Gansu 733100，China；2. Bazhong Quality Supervision Station for Capital Construction of Water-conservancy,Bazhong Sichuan 636600，China；3.Dryland Agriculture Institute,Gansu Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of High Efficiency Water Utilization in Dry Farming Region,Lanzhou 730070，China; 4.Gansu Engineering Research Center for Smart Agriculture(GERCSA),Lanzhou 730070,China;5.Gansu Agriculture Environment Protection Station，Lanzhou 730000，China)

In order to clarify effect of seeding rate on soil nutrient change of soil nutrient under wheat stubble multiple cropping rape in northwest region,a plot expriment was conducted to examine effects of yield and soil environment of pH ,organic matter,available N,available P,available K in Gulang country. Six treatments(CK，T1,T2,T3,T4,T5) were designed with seeding rate of 7.5 kg/hm2,11.25 kg/hm2,15.0 kg/hm2,18.75 kg/hm2and 22.5 kg/hm2. The results showed that the yield of rape was highest at 15.0 kg/hm2.The rape yield increased with increase of seeding rate. Wheat stubble multiple cropping rape could improve the content of soil organic matter,increase soil available P desorption,root secretion of organic acids material could reduce the soil pH; wheat stubble multiple cropping rape significantly reduced the soil available potassium mass fraction,we should pay attention to complement potassium application .

Wheat stubble multiple cropping rape; Biological yield; Soil nutrient

YANG Wenyuan,male,senior agronomist. Research area: agricultural technology extension.E-mail:hdnyyjs@163.com

日期：2017-03-30

2016-01-13

2016-03-17

国家科技支撑计划(2012BAD05B03)；农业部行业专项计划(201503120)。

杨文元，男，高级农艺师，主要从事农业技术推广工作。E-mail：hdnyyjs@163.com

S153.6

1004-1389(2017)04-0583-05

网络出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20170330.1509.026.html

Received 2016-01-13 Returned 2016-03-17

Foundation item The National Science and Technology Support Plan (No. 2012BAD05B03); Special Program of Ministry of Agriculture(No.201503120).