燕麥套作紫花苜蓿對其生長性能和土壤理化性質的影響

焦堂國 楊建紅 鄭宗倩

（蘭州新區現代農業投資集團有限公司，甘肅 蘭州 730020）

0 引言

套作是指通過對各類農作物的合理搭配種植，構成多作物、多層次、多功能的復合群體，以提高作物的光合效率、水肥等資源利用效率［1］。農作物合理套作不僅有助于實現農作物高產，而且有助于增加土壤中氮、磷、鉀等元素的含量，提高農產品質量［2-6］。雍太文等［7］、李小鵬［8］、劉茜等［9］研究表明，套作能明顯提高作物產量和土地利用效率。馮曉敏等［10］研究表明，將豆科作物和燕麥間作能提高燕麥地上部分的相對葉綠素含量、凈光合速率和土地利用率。葉修祺等［11］研究表明，馬鈴薯間作玉米在夏季具有明顯的遮陰效果，能有效降低地表溫度、減少土壤水分蒸發，減輕干旱對馬鈴薯造成的危害?？傊?，合理套種可以有效提高作物光合效率、水肥和土地等資源利用效率等。

苜蓿（Medicago sativaL.）為豆科苜蓿屬多年生草本植物，在幼苗期不耐高溫，且進入秋季后因其秋眠特性使最后一茬產量不高［12］。因此，農戶可利用燕麥（Avena sativaL.）生長周期短且能為苜蓿生長提供遮陰效果的特性［13-14］，在燕麥生長中后期套種紫花苜蓿，以充分利用時間、空間增加飼草產量［5］。但燕麥套作紫花苜蓿的種植模式對兩者生長性能、土壤理化性質等方面的影響尚不清楚。因此，筆者在土壤改良后對燕麥套作紫花苜蓿的種植模式進行研究，比較不同種植模式下燕麥和紫花苜蓿的生長性能、土壤理化性質變化，以期為甘肅省蘭州新區現代牧草休閑示范園項目區選擇合理的套作模式提供理論依據。

1 試驗材料與方法

1.1 研究區概況

蘭州新區位于黃土高原西北部，屬典型的黃土高原丘陵地貌類型，土質多為黃綿土，降雨后雨水不能滲透，土壤不能保墑，植物長勢不佳。

試驗地位于蘭州新區現代牧草休閑示范園項目區（北緯36°24′31″～36°25′47″，東經103°46′31″～103°49′43″），海拔1 874～1 929 m，地處蘭州市、白銀市和蘭州新區三角輻射中心地帶，區位優勢明顯，是蘭州新區的重要組成部分，也是蘭白經濟圈發展中不可替代的關聯帶［15］。項目區年均氣溫6.9 ℃，年降水量300～350 mm，年均蒸發量1 880 mm，年日照時間1 744～2 659 h，日照率60%。項目區土壤貧瘠、鹽堿化程度高，水資源匱乏，植被稀少。

1.2 試驗設計

1.2.1 土壤改良。試驗地受土壤鹽堿化程度高、土壤pH 值高、有機質含量低、土壤肥力差等因素影響，不適宜農作物生長，因此，需要先對土壤進行改良。2019年，在作物播種前對500 m2試驗地用腐熟牛糞、綠肥等改良土壤。先將作物生育期所需的全部磷肥、鉀肥、農家肥和部分氮肥（30%左右）結合整地作為基肥施入；再將剩余氮肥（70%左右，可以用尿素）作為追肥施入，在作物的需肥臨界期、最大效率期追施60%左右，后期追施10%左右［16］。

1.2.2 作物種植。2019—2021年，每年4月10日在改良后的500 m2土地上播種，單播燕麥（莫妮卡）和紫花苜蓿各100 m2，套作地播種燕麥300 m2，設3個重復。按照深耕、打耱、機械播種的順序完成播種。燕麥每667 m2播種量12 kg，紫花苜蓿每667 m2播種量3 kg。在燕麥生長中后期，即燕麥播后第68 天（6月17日）開始套作紫花苜蓿。因紫花苜蓿在幼苗期不耐高溫，可利用燕麥苗為紫花苜蓿幼苗遮陰，以提高紫花苜蓿成活率。套種紫花苜蓿時沿燕麥播種區域條播，條播行距約為20 cm，播深3～5 cm。播種后均需要及時進行除草、施肥、澆水及病蟲害防治，以保障燕麥和紫花苜蓿正常生長。

1.2.3 樣品采集與測定方法。采集改良后的基礎土樣（CK）和套作模式下每年作物收獲后的土樣，每小區按照S形多點取混合耕作層0～20 cm的土樣，將土樣分別風干、研磨后過孔徑0.25 mm 篩，用于測定土壤養分含量。測定項目包括土壤pH 值、鹽分含量、有機質含量、堿解氮含量、有效磷含量、速效鉀含量和土壤容重。土壤pH 值采用酸度計測定，鹽分采用電導率法測定，有機質含量采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定，堿解氮含量采用堿解擴散法測定，速效磷含量采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-比色法測定，速效鉀含量采用NH4H4OAc 浸提-火焰光度法測定［17］，容重采用烘箱法測定。

在紫花苜蓿播種后7 d 左右，分別對單作和套作的紫花苜蓿測定出苗率；在燕麥和紫花苜蓿生長的初、中、后期分別選定30 株測定株高；在生長末期分別對單作和套作的紫花苜蓿、燕麥進行收割，獲得其產量數值。

2 結果與分析

2.1 燕麥套作紫花苜蓿對土壤理化性質的影響

項目區土壤有機質含量少、土壤瘠薄、養分供給能力差，且存在輕度鹽漬化問題，土地生產力低下。經配施農家肥和化肥改良后，項目區土壤適宜作物種植。如圖1所示，在燕麥套作紫花苜蓿模式下，土壤pH 值和容重隨種植年限的增加而減?。煌寥烙袡C質含量呈增加趨勢，從3.64 g/kg 增加至6.85 g/kg；土壤鹽分、堿解氮含量隨種植年限的增加呈先增加后減少趨勢；土壤速效鉀含量隨種植年限的增加呈先減少后增加趨勢；土壤有效磷含量隨種植年限的增加呈波動變化，但變化幅度不大。

圖1 套作模式下土壤理化性質變化

2.2 燕麥套作紫花苜蓿對紫花苜蓿出苗率的影響

如表1所示，2019—2021年紫花苜蓿的出苗率在逐步提高；在單作模式下，紫花苜蓿的出苗率從2019年的40%增長至2021年的70%；在套作模式下，紫花苜蓿的出苗率從2019年的55%增長至2021年的89%。同時，因燕麥套作紫花苜蓿時燕麥為紫花苜蓿的生長提供了遮陰條件，故套作模式下紫花苜蓿的出苗率較單作模式下紫花苜蓿的出苗率高。

表1 2019—2021年紫花苜蓿田間出苗率

2.3 燕麥套作紫花苜蓿對其生長性能的影響

如表2所示，在單作模式下，燕麥和紫花苜蓿的株高從2019年的30.67 cm 和10.58 cm 分別增長至2021年的57.89 cm 和22.99 cm；在套作模式下，燕麥和紫花苜蓿的株高從2019年的40.62 cm 和15.66 cm 分別增長至2021年的70.92 cm 和26.32 cm。套作紫花苜蓿株高較單作紫花苜蓿株高提高了19.81%～32.44%，而套作燕麥株高較單作燕麥株高提高了14.48%～48.02%。

表2 2019—2021年套作與單作模式下燕麥和苜蓿株高

如表3所示，在單作模式下，燕麥和紫花苜蓿的干草產量從2019年的7 317.05 kg/hm2和1 034.66 kg/hm2分別增長至2021年的9 000.28 kg/hm2和1 320.56 kg/hm2；在套作模式下，燕麥和紫花苜蓿的干草產量從2019年的8 564.68 kg/hm2和1 257.93 kg/hm2分別增長至2021年的10 175.64 kg/hm2和1 678.54 kg/hm2。套作模式下紫花苜蓿的產量較單作紫花苜蓿的產量提高了19.61%～27.11%，而套作燕麥的產量較單作燕麥的產量提高了13.06%～17.05%。此試驗結果表明，燕麥套作紫花苜蓿能有效促進植株生長。

表3 2019—2021年套作與單作模式下燕麥和苜蓿產量

3 討論

3.1 燕麥套作紫花苜蓿對土壤理化性質的影響分析

此試驗結果表明，在燕麥套作紫花苜蓿模式下，土壤有機質含量得到有效提升，可能是苜蓿枯枝落葉及根系腐爛分解的結果；土壤pH 值隨燕麥套作紫花苜蓿年限的增加而減小，這與洪德星［18］的研究結果不同，可能是由于苜蓿根系腐爛分解出一些酸性物質，導致土壤pH 值降低，而且降低幅度較?。?9］；土壤容重隨燕麥套作苜蓿年限的增加而減小，這與洪德星［18］研究發現的苜蓿和苜蓿/棉花輪作可以降低土壤容重、增加土壤總孔隙度的結果一致；土壤中的堿解氮含量隨套作年限的增加呈先增加后減少趨勢，可能是因為苜蓿的固氮根瘤菌具有一定的固氮作用，可以提高土壤中的氮含量，而第3年苜蓿生長較為旺盛，所需營養物質較多，因此當年土壤中氮含量會相對減少；土壤中的全鹽量隨套作年限的增加呈先增加后減少趨勢，可能是由于農家肥發酵后自身帶有的鹽分滲入土壤，也可能是發酵肥中的酸性物質分解或轉化了土壤中的礦物質成分，使一些難溶難浸出的物質變成易溶易浸出的物質，從而使土壤中的全鹽量增加，而后期苜蓿生長旺盛，大量的苜?？晌詹糠蛀}分，加之苜蓿種植改善了土壤結構，增強了土壤脫鹽能力，從而后期使土壤中的含鹽量有所減少。因此，采用合理的種植模式可有效改善土壤理化性質，影響作物的產量。

3.2 燕麥套作紫花苜蓿對其生長性能的影響分析

在套作模式下，2019—2021年田間種植苜蓿的成活率逐漸上升，2021年苜蓿出苗率提高至89%。在套作模式下，苜蓿的株高較單作提高了19.81%～32.44%，燕麥則提高了14.48%～48.02%。產草量是衡量牧草品種優劣的重要指標，是株高、分蘗數、生長速度等性狀的綜合體現［20］。在套作模式下，苜蓿的產量較單作提高了19.61%～27.11%，燕麥則提高了13.06%～17.05%。采用合理的間套作模式能滿足多種植物對光照、水分等生長要素的不同需求，提高低營養或低水資源利用環境中的植物產量和生長品質［21］。在該試驗中，燕麥為紫花苜蓿的生長提供了遮陰條件，讓紫花苜蓿在炎熱的環境中安全生長。

4 結論

燕麥、紫花苜蓿套作能有效改良土壤鹽堿地，降低土壤容重，提高土壤養分含量，同時能有效提高田間種植苜蓿的成活率和產量。在蘭州新區應用此套作模式時，應根據土壤養分含量現狀進行土壤改良，進而合理安排作物套種模式，提高作物產量和品質。