浩立军 罗康宁 张文伟 李利利

（1.庆阳市农业科学研究院 甘肃庆阳 745000；2.平凉市农业科学院 甘肃平凉 744000）

绿肥属于清洁有机肥源， 还田后可提高土壤中氮、磷、钾素含量，同时显著提高土壤中水溶性有机碳和微生物碳氮含量，对土壤起到良好的培肥作用[1]。种植绿肥是改良土壤的重要途径。 一方面可迅速增进土壤速效养分[2]、提高土壤有机质含量[3]、降低土壤容重[4]。 另一方面，绿肥根系分泌的有机酸可将不易被作物利用的养分转化为有效养分[5]，进而促进后茬作物对土壤中养分的吸收利用。 绿肥在耕地质量提升、增加粮食和经济作物产量、促进农牧结合、合理利用土地资源等方面具有重要作用。种植绿肥，尤其是油菜可以增强后茬作物生物病虫害防御能力[6]、显著增加后茬冬小麦单株分蘖数和单位面积穗数[7]，并通过形成生物空隙改善土壤结构及相应有机组分的分布格局。 冬、夏绿肥的种植和后茬作物的利用研究逐渐成为近年来的一个热点。 夏休闲期复种绿肥有益于西北旱地小麦抗旱增产[7]。 因此，绿肥作物与粮食作物轮作倒茬、 间作可以促进粮食作物的绿色可持续发展，实现粮油兼丰[8]。 本试验所在的陇东黄土旱塬区，小麦收获后休闲期降雨量多且集中，可以合理利用休闲期水、热、土资源，提高土地利用效率。 但由于该区连续多年施用化肥、有机肥投入少，造成土壤结构破坏，板结严重，为了保障陇东旱塬地区旱地土地持续生产力， 明确种植绿肥作物对土壤的培肥效果， 笔者通过在夏闲期开展不同绿肥品种的筛选和还田对后茬冬小麦生长的影响研究， 旨在筛选出适宜陇东地区夏播的绿肥品种， 为粮田土壤减肥提质、增产增效提供支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验点设在甘肃省宁县和盛镇湫包头村（35°25′07″N、107°47′36″E），海拔 1 233 m，土层深厚，光照充足，气候温和，属干旱半干旱气候。年均气温7～10℃，年日照时数 2 250～2 600 h，无霜期 140～180 d，年均降水480～660 mm。 土壤为黑垆土，质地均匀，通气性好。 前茬作物为冬小麦，土壤肥力中上等，结构良好。

1.2 试验设计

试验一始于2018年7月上旬，收集和引进夏绿肥品种7个，分别为饲油2号、陇黄3号、毛苕子、紫云英、草木犀、紫花槐、田箐。 采用田间随机区组排列，3 次重复，小区面积5 m×10 m，在前作冬小麦收获后，采用免耕直播方式种植绿肥。种植时不施肥，行距固定为20 cm。 饲油2号播量为 1 kg/亩， 陇黄3号播量为15 kg/亩，紫云英播量为2 kg/亩，毛苕子、田菁、草木犀和紫花槐播量均为3 kg/亩。

试验二始于2019年7月上旬，对上一年初步筛选出的绿肥品种饲油2号、 陇黄3号开展进一步大田试验种植。 前作小麦收获后，采用机械旋耕整地，不施肥。试验设CK（不种植绿肥）、处理1（饲油2号）和处理2（陇黄3号）共3个处理，各处理小区面积均大于8 亩。2019年7月4日用精量播种机播种，调节播种机播量， 将饲油2号和陇黄3号播种量分别控制在 0.4 kg/亩和 15.0 kg/亩，播种深度 4～5 cm，行距20 cm。

于9月20日采用秸秆粉碎还田机将绿肥粉碎于地表，然后深耕翻压。 基肥采用施肥旋耕一体机施入，按磷酸二铵（养分含量≥64%）、尿素（N 含量46%）、农业用硫酸钾（K2O 含量 51%）比例为 3∶1∶1 混合施入。CK 施肥量为45 kg/亩， 处理1 和处理2 施肥量均为CK 的 80%，即 36 kg/亩。冬小麦于 2019年9月26日采用机械播种，品种为铜麦6号，播量为12 kg/亩,行距20 cm。 2020年3月16日，返青期所有处理采用机械追施尿素，亩施肥量10 kg。

1.3 样品采集与测定方法

试验一测定不同绿肥作物生育期及粉碎翻耕前地上生物量，生物量鲜重采用全区收获计产，计算折合地上生物量鲜重。

试验二记载绿肥生育期及粉碎翻压前的农艺性状。 于2019年9月16日测定地上植株生物量鲜重及植株混合样目标性状。 每个混合样按照“S”采样法采集20 株作为分析样。 测定植株水分及碳、氮、磷、钾养分含量，并计算生物量干重及养分累积量。 测定绿肥翻压后种植的冬小麦农艺性状及产量指标。 产量测定于2020年6月28日在不同处理各选取3个样点，每个样点收获小麦50 m2，折合计产。

指标测定法： 水分采用烘干法测定； 全碳采用TOC 干烧法测定；全氮、全磷和全钾采用H2SO4-H2O2消解，分别用流动分析仪、钼锑抗比色和火焰分光光度法测定。

养分累积量=干物质量×养分含量。

2 结果与分析

2.1 夏绿肥品种筛选

前作小麦收获后， 绿肥播种时间均为7月15日，受干旱天气影响，播种时间较小麦收获时间延迟10 d。试验结果（表1）表明，饲油2号、毛苕子和田菁出苗时间较早，出苗时间为5 d，草木犀出苗时间较晚，出苗时间为8 d。 7种绿肥作物在9月16日采样测产，生长天数介于53~56 d。 翻耕时地上生物量鲜重较高的分别为饲油2号、陇黄3号、草木犀，折合地上生物 量 鲜 重 分 别 为 19 362.0 kg/hm2、14 140.7 kg/hm2、12 880.6 kg/hm2。 通过夏播绿肥生育期和生物量测定，综合考虑种子成本、植株含水量、根系固氮及田间长势等因素， 初步筛选出在出苗后60 d 左右地上生物量较大， 适合粉碎翻耕还田的饲油2号、 陇黄3号，可作为夏季绿肥培肥土壤的优选资源。

表1 不同绿肥作物生长时间及地上生物量

2.2 优选夏绿肥生育期及生物量

受不同绿肥作物地上植株含水量的影响， 翻压时地上生物量鲜重和干重差异大（表2）。 结果表明，饲油 2号于 7月9日出苗，7月25日进入 5 叶期，8月4日进入 10 叶期，9月10日现蕾期，至 9月20日粉碎翻压时进入初花期，出苗至初花期在70 d 左右。株高为96.6 cm，密度为121 万株/hm2。粉碎翻压时折合地上生物量鲜重为29 644.3 kg/hm2， 折合干重为2 573.1 kg/hm2。陇黄 3号于 7月11日出苗，8月3日为旺苗期，8月20日为花芽分化期，9月11日进入结荚期，至9月20日生育天数为68 d。 粉碎翻压时株高67.6 cm，密度为135 万株/hm2，折合地上生物量鲜重为14 000.7 kg/hm2，折合干重为3 827.8 kg/hm2。

表2 优选绿肥作物农艺性状及地上生物量

2.3 不同绿肥还田时养分含量及累积量

从表3 可以看出， 不同绿肥品种养分含量显著不同， 因生物干重不同， 影响到养分累积量显著不同。 陇黄3号地上植株总碳含量高于饲油2号，氮含量与饲油2号差异不明显。 陇黄3号碳含量较饲油2号高 3.55 g/kg，氮含量高 1.77 g/kg。 陇黄 3号地上植株全磷和全钾含量较低，与饲油2号相比，分别低1.32 g/kg 和 22.81 g/kg， 幅 度 分 别 为 33.67% 和53.75%。 结果表明，陇黄3号地上植株总碳、氮含量高于饲油2号，而磷、钾含量极显著低于饲油2号。

表3 不同绿肥品种地上植株养分含量（单位：g/kg）

由表4 可知，陇黄3号至结荚期地上植株总碳、全氮累积量分别为161.01 kg/hm2和124.86 kg/hm2，分别极显著高于饲油2号61.91 kg/hm2和45.99 kg/hm2，幅度分别达到62.47%和58.31%。饲油2号与陇黄3号地上植株全磷累积量差异不明显，在9.79~9.94 kg/hm2。饲油2号全钾累积量显著高于陇黄3号30.67 kg/hm2，幅度达40.82%。 从养分累积量上看，麦后复种绿肥，因品种、生物量和养分含量不同，地上植株对碳、氮、磷和钾养分累积量差异较大。

表4 不同绿肥品种地上植株养分累积量（单位：kg/hm2）

2.4 绿肥还田对后茬冬小麦生长及产量的影响

不同绿肥粉碎翻压还田后种植冬小麦， 对后茬冬小麦农艺性状和产量影响不同（表5）。 2个绿肥品种粉碎翻压还田对后茬铜麦6号株高、 穗长、 穗粒数、 有效穗数和千粒重较无绿肥还田对照均显著增加， 分别增加了 1.4～2.2 cm、1.6 cm、0.1~1.7 粒、1.2 万~2.5 万穗/亩和 0.7～1.4 g。 在绿肥还田，化肥减施 20%的情况下， 饲油2号和陇黄3号粉碎还田处理后茬冬小麦产量均较对照显著增产。 饲油2号还田处理铜麦6号产量最高，产量为7 254.78 kg/hm2，较对照显著增产8.13%。陇黄3号还田处理铜麦麦6号产量为7 092.47 kg/hm2，较对照增产5.71%。 不同绿肥还田处理下小麦的综合农艺性状表现优良， 小麦显著增产。

表5 不同夏绿肥还田后茬冬小麦生长及产量性状

3 讨论与结论

绿肥的栽培条件、地域差异、取样时间和绿肥品种的不同，绿肥的生育期、生物产量及体内的 N、P、K含量也有很大的变化[9]，因此对土壤肥力的影响也截然不同。 本研究结果表明，7种参试绿肥品种中饲油2号、毛苕子和田菁出苗早、草木犀出苗相对较晚，至冬小麦播种前约有60 d 的生长期。 综合考虑成本及经济效益， 饲油2号和陇黄3号田间长势好、 地上植株生物产量高， 适宜在陇东夏闲期复种绿肥。 经过进一步试验， 饲油2号和陇黄3号在粉碎还田时因植株特性不同， 表现出株高和生长密度不同， 进而影响地上植株生物量鲜重和干重差异较大。 粉碎翻压时折合地上生物量鲜重分别为29 644.3 kg/hm2和14 000.7 kg/hm2， 折合干重分别为2 573.1 kg/hm2和3 827.8 kg/hm2。

绿肥品种对养分吸收积累不同， 是造成生物量显著差异的主要因素。 赵秋[10]等研究认为，品种是影响绿肥碳、氮含量和蓄积量的重要因素，养分蓄积量反映了绿肥对土壤养分吸收并积累的数量。 在陇东旱塬区复种模式下种植绿肥后， 陇黄3号地上植株全碳含量及累积量、 全氮含量及氮素累积量均显著高于饲油2号，而全磷含量、全钾含量及钾素累积量显著低于饲油2号，磷素累积量差异不明显。

种植绿肥对土壤有机氮矿化、作物氮素吸收、土壤残留氮素等具有重要影响。 绿肥翻压还田能够改善土壤理化性状，增加土壤有机质和有效养分含量，利于作物根系对土壤养分的吸收[11]。养分吸收是作物高产和品质改善的重要基础[12]。 本研究表明，饲油2号和陇黄3号粉碎翻压还田后，后茬小麦株高、穗长、穗粒数、有效穗数、千粒重等均有不同程度改善，进而影响小麦产量显著高于未种植绿肥的对照。 饲油2号和陇黄 3号还田处理铜麦 6号产量分别为7 254.78 kg/hm2和 7 092.47 kg/hm2，较对照分别增产8.13%和5.71%。初步研究结果表明，在陇东旱塬区夏闲期种植饲油2号和陇黄3号，均可不同程度的增加植株体内养分累积量， 在化学肥料作为基肥施用量投入减少20%的情况下， 绿肥还田可有效增加后茬冬小麦产量，是适宜该区域种植的夏绿肥品种，对后续农业生产减肥增效及可持续发展具有重要意义。