復(fù)種綠肥補(bǔ)償減量施氮導(dǎo)致的小麥光合效能和產(chǎn)量損失

殷 芳，何小七，樊志龍，胡發(fā)龍，范 虹，殷 文，柴 強(qiáng)

（省部共建干旱生境作物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 / 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，甘肅蘭州 730070）

氮肥是作物穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的必需生產(chǎn)資料，但過高的氮肥投入會(huì)導(dǎo)致農(nóng)田溫室氣體排放增加[1]，土壤氮素供應(yīng)和養(yǎng)分轉(zhuǎn)化能力下降，以及地下水污染等[2–3]生態(tài)問題，如何在保障糧食安全前提下減少化學(xué)氮肥投入是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)面臨的重大課題。研究表明，采用有機(jī)肥[4]、綠肥[5]、覆膜[6]、秸稈還田[7]、機(jī)械化施肥[8]等技術(shù)，可以在減量施氮條件下保持作物高產(chǎn)。其中，綠肥作為一種清潔的生物肥源，腐化分解后能夠提高土壤肥力[9]，改善土壤物理性狀[10]，提高土壤供水能力[11]，還可有效提高作物籽粒產(chǎn)量和氮素利用率[12]，是補(bǔ)償化學(xué)氮肥減施造成產(chǎn)量負(fù)效應(yīng)的重要途徑。不同綠肥對土壤和主栽作物的效應(yīng)不同，豆科綠肥因其自身特有的固氮作用效果優(yōu)于其它綠肥[5,12]，翻壓還田后可增加土壤中的有效氮，具有更高補(bǔ)償?shù)男?yīng)；肥用油菜根系分泌的有機(jī)酸可活化土壤中的養(yǎng)分，有效提高作物的養(yǎng)分利用率[13]。生產(chǎn)實(shí)踐中，豆科綠肥與十字花科綠肥混播可增加氮源，提高主栽作物的養(yǎng)分利用率[14]，與禾本科綠肥混播可增加生物量，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量并改善土壤物理特性[15]。不難發(fā)現(xiàn)，有關(guān)綠肥研究對土壤理化性質(zhì)和提高作物養(yǎng)分利用效率等問題關(guān)注較深，但不同綠肥種植方式在補(bǔ)償減量施氮負(fù)效應(yīng)方面的研究明顯不足，使得生產(chǎn)實(shí)踐中缺乏高效利用綠肥的理論依據(jù)。

小麥作為我國最重要的糧食作物之一，依賴大量施氮追求高產(chǎn)的現(xiàn)象普遍存在[16]，減氮高產(chǎn)研究尤為迫切。鑒于作物產(chǎn)量與收獲指數(shù)[17]、葉面積指數(shù)[18]、光合勢[19]等產(chǎn)量性能指標(biāo)密切相關(guān)，開展不同綠肥種植方式與減量施氮對小麥產(chǎn)量性能指標(biāo)的影響研究，可為構(gòu)建綠肥結(jié)合減量施氮小麥高效種植技術(shù)提供重要理論依據(jù)。因此，本研究采用麥后復(fù)種箭筈豌豆混播毛葉苕子、復(fù)種箭筈豌豆和復(fù)種油菜等種植方式，重點(diǎn)探討不同綠肥復(fù)種方式對減氮小麥產(chǎn)量的補(bǔ)償效應(yīng)，并揭示綠肥補(bǔ)償化學(xué)氮肥的產(chǎn)量性能機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

本試驗(yàn)在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)武威黃羊鎮(zhèn)“綠洲農(nóng)業(yè)科研教學(xué)基地”進(jìn)行。該站位于甘肅河西走廊東端，屬溫帶干旱區(qū)大陸性氣候，多年太陽輻射總量6000 MJ/m2，日照時(shí)數(shù)2945 h，平均氣溫7.2℃，是典型的一季有余、兩季不足生產(chǎn)區(qū)，適于復(fù)種綠肥。小麥?zhǔn)窃搮^(qū)的主栽作物之一，多連作。試驗(yàn)地土壤質(zhì)地為砂壤土，類型為厚層灌漠土。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

定位試驗(yàn)始于2018年，分析數(shù)據(jù)來自2020和2021年。小麥播種日期分別為2020和2021年3月中旬，收獲日期為當(dāng)年7月中下旬。小麥?zhǔn)斋@后播種綠肥，播種時(shí)間為每年7月底，翻壓日期為當(dāng)年10月底。供試小麥品種為永良4號(hào)，毛葉苕子 (Vicia villosaRoth) 品種為土庫曼毛葉苕子，箭筈豌豆(Vicia sativaL.) 品種為蘭箭 2 號(hào)，油菜 (Brassica campestrisL.)品種為青雜 5 號(hào)。

試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)為小麥?zhǔn)斋@后復(fù)種不同綠肥，包括：箭筈豌豆和毛葉苕子按5∶1面積混播 (HCV)、箭筈豌豆 (CV)、油菜 (R)、無綠肥復(fù)種(F) 4個(gè)模式；裂區(qū)為3個(gè)施氮量，傳統(tǒng)施氮量的100% (N180 kg/hm2，N180)、80% (N144)、60% (N108)，共12個(gè)處理，每處理3次重復(fù)。化學(xué)氮肥80%作為小麥基肥，20%作為綠肥基肥，磷肥 (P2O5) 施用量為90 kg/hm2，作為小麥基肥一次施用。

小麥?zhǔn)崭詈髾C(jī)播綠肥，油菜、箭筈豌豆和毛葉苕子盛花期用秸稈還田機(jī)粉碎翻壓還田 (表1)。小麥播種量為450 kg/hm2；箭筈豌豆混播毛葉苕子中箭筈豌豆、毛葉苕子播種量分別為125、25 kg/hm2；單作箭筈豌豆播種量為150 kg/hm2；單作油菜播種量為 7.5 kg/hm2。

表1 不同處理綠肥產(chǎn)量及其有機(jī)氮量 (kg/hm2, FW)Table 1 Green manure crop yield and organic nitrogen content in different treatments

春小麥在苗期、孕穗期、灌漿期分別灌水750、900、750 m3/hm2，復(fù)種綠肥在苗期、現(xiàn)蕾期分別灌水 700、900 m3/hm2，冬儲(chǔ)灌 1200 m3/hm2。

1.3 測定指標(biāo)和計(jì)算方法

1.3.1 籽粒產(chǎn)量、生物產(chǎn)量與收獲指數(shù) 小麥成熟期每個(gè)小區(qū)單獨(dú)收割測產(chǎn)，測產(chǎn)區(qū)域面積為2m2(2 m×1 m)，風(fēng)干后計(jì)算單位面積生物產(chǎn)量，脫粒后按14.0%含水量折合成單位面積籽粒產(chǎn)量。

收獲指數(shù) (%)=籽粒產(chǎn)量/生物產(chǎn)量×100

1.3.2 群體生長速率、葉面積指數(shù)、光合勢與凈同化率 自出苗后20天開始取樣，每15天在各小區(qū)內(nèi)取長勢均勻、具代表性的小麥20株，測量每株各葉片的長 (ai) 和最大葉寬 (bi) 并記錄，稱其鮮重后，將所有樣品于105℃殺青30 min，再80℃下烘干至恒重，測定干重。

群體生長速率根據(jù)以下公式[20]求得：

式中，W1、W2為兩次取樣時(shí)的干重，t1、t2為兩次取樣的日期，t2?t1為兩次取樣的間隔天數(shù)。

葉面積指數(shù)根據(jù)以下公式[21]求得：

式中，P為種植密度，a、b為葉片長和寬，i為第i個(gè)葉片。

光合勢根據(jù)以下公式求得：

式中，LAIi為第i個(gè)生長階段，D為第i個(gè)生長階段所持續(xù)的時(shí)間。

凈同化率由以下公式[22]求得：

式中，L1、L2為兩次取樣時(shí)的葉面積指數(shù)，W1、W2為兩次取樣時(shí)的干重，t1、t2為兩次取樣的日期，t2?t1為兩次取樣的間隔天數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

本試驗(yàn)使用Office 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和作圖，用SPSS 26.0進(jìn)行數(shù)據(jù)的方差分析和顯著性檢驗(yàn)(Duncan 法，P=0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 復(fù)種綠肥對減氮后小麥產(chǎn)量的補(bǔ)償效應(yīng)

減量施氮顯著降低了小麥的籽粒產(chǎn)量，復(fù)種綠肥能夠補(bǔ)償減氮導(dǎo)致的減產(chǎn) (表2)。相比于FN180，在兩個(gè)試驗(yàn)?zāi)甓龋現(xiàn)N108和FN144使小麥籽粒產(chǎn)量分別降低了24.2%～28.5%和9.3%～9.5%。與FN180相比，2020和2021年HCVN144的小麥籽粒產(chǎn)量分別提高了13.7%和36.1%，CVN144的籽粒產(chǎn)量分別提高了9.4%和28.4%，2020年RN144的籽粒產(chǎn)量較FN180顯著降低了5.0%，2021年與FN180無顯著差異。可見，復(fù)種箭筈豌豆混播毛葉苕子、復(fù)種箭筈豌豆可以補(bǔ)償兩個(gè)試驗(yàn)?zāi)甓葴p氮20%導(dǎo)致的減產(chǎn)，并提高了籽粒產(chǎn)量，復(fù)種油菜能補(bǔ)償2021年減氮20%造成的產(chǎn)量負(fù)效應(yīng)。與FN180相比，2020年HCVN108與CVN108的小麥籽粒產(chǎn)量分別降低了5.6%與15.2%，2021年與FN180無顯著差異；2020和2021年度，RN108的小麥籽粒產(chǎn)量分別降低了18.4%和18.5%?？梢?，箭筈豌豆混播毛葉苕子、復(fù)種箭筈豌豆還可補(bǔ)償減氮40%導(dǎo)致的減產(chǎn)。

表2 復(fù)種不同綠肥品種及不同施氮水平下小麥的籽粒產(chǎn)量、生物產(chǎn)量和收獲指數(shù)Table 2 Grain yield, biological yield, and harvest index of wheat under different green manure crops and nitrogen application rates

與FN180處理相比，2020和2021年度FN108處理使小麥生物產(chǎn)量分別降低了13.4%和7.6%。2021年HCVN144和CVN144處理小麥生物產(chǎn)量較FN180處理分別提高了25.9%和21.8%，在2020年與FN180處理無顯著差異。2020年度HCVN108與FN180處理無顯著差異，CVN108和RN108處理比FN180處理分別降低了7.9%和12.9%；2021年度HCVN108和CVN108處理與FN180處理均無顯著差異。這說明復(fù)種箭筈豌豆混播毛葉苕子、復(fù)種箭筈豌豆對減氮降低的生物產(chǎn)量有一定補(bǔ)償作用。

與FN180相比，F(xiàn)N108處理的收獲指數(shù)在2020和2021年分別降低了17.4%和11.3%；與FN180相比，HCVN144和CVN144處理的收獲指數(shù)在2021年分別提高了16.9%和14.0%，但在2020年無顯著提高，兩年間RN144與FN180均無顯著差異。兩年間HCVN108和CVN108處理收獲指數(shù)與FN180無顯著差異，RN108在2021年收獲指數(shù)較FN180處理降低了6.9%，這說明麥后復(fù)種箭筈豌豆混播毛葉苕子或復(fù)種箭筈豌豆，能夠補(bǔ)償減氮20%和40%所導(dǎo)致的籽粒產(chǎn)量損失的原因之一是提高了收獲指數(shù)。

2.2 復(fù)種不同綠肥和不同施氮水平對小麥光合源的影響

減量施氮顯著降低了小麥葉面積指數(shù) (LAI)，復(fù)種綠肥能夠顯著提高小麥LAI (圖1)。與FN180相比，2020和2021年度FN108處理小麥全生育期LAI分別降低了5.7%和29.9%，F(xiàn)N144處理小麥LAI在2021年孕穗期—灌漿期降低了7.1%～22.4%，但2020年降低不顯著。與FN180處理相比，2020和2021年度HCVN144處理小麥LAI在拔節(jié)期分別提高了9.9%和9.2%，2021年開花期—灌漿期提高了17.7%～31.1%；2021年，CVN144處理苗期—灌漿期小麥LAI提高了10.5%～25.3%，孕穗期無顯著差異；RN144處理開花期小麥LAI提高了7.3%，2020年差異不顯著；兩個(gè)試驗(yàn)?zāi)甓龋琀CVN108、CVN108和RN108處理小麥全生育期LAI無顯著差異。這說明減量施氮會(huì)顯著降低小麥LAI，在減氮20%下，復(fù)種箭筈豌豆混播毛葉苕子、復(fù)種箭筈豌豆可提高小麥苗期—拔節(jié)期和開花期—灌漿期LAI，抵消減氮對LAI的不利影響。

圖1 復(fù)種不同品種綠肥和不同施氮量下的小麥葉面積指數(shù)動(dòng)態(tài)Fig.1 The dynamics of leaf area index of wheat under different green manure crops and nitrogen application rates

減量施氮會(huì)降低小麥的光合勢，復(fù)種綠肥可以顯著提高光合勢 (圖2)。與FN180處理相比，2020和2021年FN108處理使小麥光合勢分別降低了8.7%和10.6%，F(xiàn)N144處理在2021年降低了5.7%，2020年差異不顯著。與FN180處理相比，HCVN144處理的小麥光合勢在兩年間分別提高了8.4%和9.1%，CVN144處理分別提高了5.1%和7.3%，RN144與FN180處理無顯著差異。與FN180處理相比，HCVN108、CVN108處理的小麥光合勢在兩年間均無顯著差異，RN108處理使小麥光合勢在2021年降低了4.9%。這說明麥后復(fù)種箭筈豌豆混播毛葉苕子和復(fù)種箭筈豌豆可以補(bǔ)償減氮20%帶來的小麥光合勢損失，為獲得更高的籽粒產(chǎn)量奠定了基礎(chǔ)。

圖2 復(fù)種不同品種綠肥和不同施氮量下的小麥總光合勢Fig.2 Total leaf area duration (LAD) of wheat under different green manure crops and nitrogen application rates

2.3 復(fù)種不同品種綠肥和不同施氮水平對小麥光合產(chǎn)物及積累特性的影響

2.3.1 復(fù)種不同品種綠肥和不同施氮水平對小麥群體生長速率動(dòng)態(tài)的影響 減量施氮顯著降低小麥的群體生長速率，復(fù)種綠肥可以提高小麥的群體生長速率 (圖3)。在2020和2021年，與FN180處理相比，F(xiàn)N108處理顯著降低了小麥苗期—拔節(jié)期和孕穗期—灌漿期的群體生長速率，分別降低為8.7%～20.3%和14.2%～25.0%，F(xiàn)N144處理在孕穗期—開花期降低了5.3%～17.4%。與FN180相比，HCVN144、CVN144處理兩年間小麥群體生長速率在開花期—成熟期分別提高了33.3%～133.0%、55.4%～76.7%，RN144處理只在2020年開花期—成熟期提高了22.0%～91.5%，復(fù)種箭筈豌豆混播毛葉苕子在減氮20%下提升效果優(yōu)于復(fù)種箭筈豌豆和復(fù)種油菜。相比于FN180，兩個(gè)試驗(yàn)?zāi)甓菻CVN108和CVN108處理小麥苗期—拔節(jié)期的群體生長速率分別降低了12.6%～16.9%和16.8%～21.7%，其余時(shí)期無顯著差異，RN108處理在2021年苗期—拔節(jié)期和孕穗期—開花期分別降低了23.5%和15.0%，2020年無顯著差異。復(fù)種箭筈豌豆混播毛葉苕子、復(fù)種箭筈豌豆和復(fù)種油菜降低了苗期—拔節(jié)期的群體生長速率，提高了開花期—成熟期的群體生長速率，提高了產(chǎn)量形成時(shí)期的干物質(zhì)積累量，且復(fù)種箭筈豌豆混播毛葉苕子提升效果較好，利于獲得較高的籽粒產(chǎn)量。

圖3 復(fù)種不同品種綠肥和不同施氮量下的群體生長速率動(dòng)態(tài)Fig.3 Crop growth rate dynamics under different green manure crops and nitrogen application rates

2.3.2 復(fù)種不同品種綠肥和不同施氮水平對小麥凈同化率動(dòng)態(tài)的影響 減量施氮顯著降低了小麥苗期—拔節(jié)期的凈同化率，復(fù)種綠肥可顯著提高小麥開花期—灌漿期的凈同化率 (圖4)。與FN180處理相比，2021年FN108和FN144處理小麥苗期—拔節(jié)期的凈同化率分別降低了14.4%和11.1%，但在2020年與FN180處理無顯著差異。與FN180處理相比，兩個(gè)試驗(yàn)?zāi)甓菻CVN144和CVN144處理苗期—拔節(jié)期小麥凈同化率分別降低10.7%～16.2%和10.7%～12.0%，而開花期—灌漿期分別提高了21.2%～25.1%和22.5%～31.2%，RN144處理的小麥在全生育期與FN180處理無顯著差異。相比于FN180，兩個(gè)試驗(yàn)?zāi)甓龋琀CVN108處理小麥苗期—拔節(jié)期的凈同化率降低了11.9%～21.8%，CVN108和RN108處理在2021年分別降低了23.6%和20.4%。這說明復(fù)種箭筈豌豆混播毛葉苕子和復(fù)種箭筈豌豆降低了小麥生育前期的凈同化率，提高了開花期—灌漿期的凈同化率，增加了產(chǎn)量形成關(guān)鍵時(shí)期光合產(chǎn)物的積累速率，是獲得高產(chǎn)的基礎(chǔ)之一。

圖4 復(fù)種不同品種綠肥和不同施氮量下的凈同化率動(dòng)態(tài)Fig.4 Net assimilation rate dynamics under different green manure crops and nitrogen application rates

2.4 復(fù)種不同品種綠肥和不同施氮水平下小麥的籽粒產(chǎn)量與產(chǎn)量性能指標(biāo)的相關(guān)性分析

從表3可以看出，收獲指數(shù)、平均葉面積指數(shù)、總光合勢以及平均群體生長速率與小麥籽粒產(chǎn)量呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)，平均凈同化率在2021年表現(xiàn)為極顯著正相關(guān)，但2020年無顯著相關(guān)性。這說明復(fù)種綠肥可以通過提高小麥?zhǔn)斋@指數(shù)、葉面積指數(shù)和光合勢，來提高小麥的光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)化能力以及光合源而提高籽粒產(chǎn)量，也可以通過優(yōu)化施氮量提高小麥干物質(zhì)積累速率，從而提高籽粒產(chǎn)量。進(jìn)一步說明了復(fù)種綠肥對減氮小麥的補(bǔ)償效應(yīng)，是通過提高小麥的收獲指數(shù)、葉面積指數(shù)、光合勢、群體生長速率以及凈同化率而實(shí)現(xiàn)。

表3 小麥籽粒產(chǎn)量與光合性能指標(biāo)的相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis between grain yield and photosynthesis indexes of wheat

3 討論

3.1 復(fù)種綠肥對減氮后小麥產(chǎn)量的補(bǔ)償效應(yīng)

減量施用化學(xué)氮肥的情況下，需要通過其他措施替代來達(dá)到穩(wěn)定產(chǎn)量的作用。豆科綠肥通過自身固氮將大氣中的氮吸收轉(zhuǎn)化為可利用的氮，翻壓在土壤中通過礦化作用將這部分氮素積累在淺土層，為小麥生長提供氮源[12]。因此，通過復(fù)種綠肥補(bǔ)充部分氮源，補(bǔ)償減氮導(dǎo)致減產(chǎn)的措施是可行的。本研究結(jié)果表明，與單作小麥傳統(tǒng)施氮180 kg/hm2相比，減氮40%下，復(fù)種箭筈豌豆混播毛葉苕子、復(fù)種箭筈豌豆對減氮小麥的產(chǎn)量有補(bǔ)償作用，并且替代部分化學(xué)氮肥的潛力隨年限逐漸體現(xiàn)，而復(fù)種油菜對減氮小麥的補(bǔ)償不足導(dǎo)致減產(chǎn)。減氮20%下，復(fù)種箭筈豌豆混播毛葉苕子、復(fù)種箭筈豌豆以及油菜均對減氮小麥產(chǎn)量有補(bǔ)償作用，復(fù)種箭筈豌豆混播毛葉苕子、復(fù)種箭筈豌豆的小麥籽粒產(chǎn)量分別提高了13.7%～36.1%、9.4%～28.4%。由此可見，豆科綠肥所產(chǎn)生的補(bǔ)償效應(yīng)高于油菜，這主要是因?yàn)槎箍婆c十字花科綠肥的養(yǎng)分差異[13]。茍志文等[5]研究表明，麥后復(fù)種毛葉苕子施氮量為180 kg/hm2減氮15%時(shí)，籽粒產(chǎn)量和氮肥替代潛力最大，但低于本研究箭筈豌豆混播毛葉苕子可替代氮肥的40%，這可能是因?yàn)榧Q豌豆的固氮能力高于毛葉苕子[12]。張久東等[23]研究表明，箭筈豌豆混播毛葉苕子和70%的無機(jī)氮肥混施相比于傳統(tǒng)施氮可增產(chǎn)22.9%，這與本研究的結(jié)果一致，因此，兩種豆科綠肥混播產(chǎn)生的補(bǔ)償效應(yīng)高于單作豆科綠肥。

綠肥作為一種清潔的生物氮源，連續(xù)翻壓后可為小麥生長提供持續(xù)穩(wěn)定的氮素來源，還可以改善土壤的物理結(jié)構(gòu)和微生物特性，利于小麥根系的生長與養(yǎng)分的吸收[10,13]，是小麥獲得高產(chǎn)的重要途徑。本研究中復(fù)種箭筈豌豆混播毛葉苕子、復(fù)種箭筈豌豆和復(fù)種油菜3種綠肥處理，對減氮小麥籽粒產(chǎn)量產(chǎn)生了不同的補(bǔ)償效應(yīng)，這主要是因?yàn)椋?(1)豆科綠肥因其特有的固氮能力而具有較高的氮素含量，翻壓后的腐解過程中氮的釋放速率較高[12–13]；油菜植株中碳氮比較高，氮素含量較低，氮的釋放量也較低，對減量施氮小麥的氮素供應(yīng)是一定的，當(dāng)減氮量較大時(shí)，油菜供應(yīng)的氮素就不能滿足小麥需求導(dǎo)致減產(chǎn)[13–14]。(2)復(fù)種豆科綠肥可以提高小麥的氮素吸收量，以及開花期和成熟期葉片、莖稈中的氮素向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)量[12,24]，提高氮素在小麥穗部的分配，顯著提高小麥的籽粒產(chǎn)量和氮素利用率。本研究復(fù)種綠肥年限較短，混播豆科綠肥對減氮小麥的最大補(bǔ)償效應(yīng)以及產(chǎn)量可能還有一定的提升潛力，因而還需通過長期的定位試驗(yàn)以及更深入的研究，以得到更為精確的結(jié)果。

3.2 復(fù)種綠肥對減氮小麥產(chǎn)量性能指標(biāo)的影響

葉面積指數(shù)(LAI)的大小和持續(xù)時(shí)間反映了作物光合能力的強(qiáng)弱，直接決定作物生產(chǎn)力的高低[25]，在生長早期盡快達(dá)到適宜的LAI和生長后期延緩LAI的降低速率，有利于光合產(chǎn)物積累。減量施氮會(huì)導(dǎo)致小麥?zhǔn)斋@指數(shù)、葉面積指數(shù)和光合勢降低，這主要是因?yàn)榈厥侵参锶~片葉綠素的重要組成部分[26]，減量施氮會(huì)造成小麥葉片葉綠素含量減少，從而降低葉面積指數(shù)和光合勢，影響葉片的光合能力，減少光合產(chǎn)物向穗部的轉(zhuǎn)運(yùn)量[24]，使得籽粒灌漿不充分。在小麥灌漿時(shí)受到干旱、高溫脅迫降低了穗粒數(shù)和千粒重，導(dǎo)致籽粒產(chǎn)量顯著降低[27–28]。不復(fù)種綠肥時(shí)只有單一的化學(xué)氮肥投入，這就會(huì)造成小麥前期吸收氮素的速率過快，使得后期氮素供應(yīng)不足，造成群體葉片早衰，凈光合能力下降，光合產(chǎn)物減少[29]。

本研究中，復(fù)種綠肥補(bǔ)充了部分土壤氮源，提高了小麥因減氮降低的收獲指數(shù)、光合源以及群體物質(zhì)生產(chǎn)能力。這是因?yàn)榫G肥翻壓后，可以提高土壤有機(jī)質(zhì)及氮素含量，因此提高了小麥葉片中的葉綠素含量[30]，增加群體葉面積和光合勢，提高光合能力，在產(chǎn)量形成關(guān)鍵時(shí)期還可提高小麥根系吸收養(yǎng)分的效率，促進(jìn)產(chǎn)量的形成[31]。除此之外，綠肥翻壓后還可增加土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體，提高土壤持水能力，改善土壤質(zhì)量[9–11]，為小麥前期營養(yǎng)生長以及后期籽粒灌漿提供有利的條件，因而獲得較高的籽粒產(chǎn)量。復(fù)種綠肥先降低了小麥苗期—拔節(jié)期的群體生長速率和凈同化率，提高了開花期—灌漿期的群體生長速率和凈同化率，這就使得小麥前期消耗的養(yǎng)分較少，為后期灌漿獲得較高產(chǎn)量奠定了基礎(chǔ)。本研究中復(fù)種箭筈豌豆混播毛葉苕子和復(fù)種箭筈豌豆對小麥葉面積和光合勢的提升作用高于復(fù)種油菜，這可能是因?yàn)榧Q豌豆混播毛葉苕子和箭筈豌豆均為豆科綠肥處理，其固氮能力和還田時(shí)的氮素含量，以及腐解后在土壤中釋放養(yǎng)分的速率高于油菜[12–13]，因而能更好地持續(xù)供應(yīng)小麥生長過程中所需的氮素。箭筈豌豆混播毛葉苕子配合減量施氮20%的效果最佳，可能是因?yàn)榛觳ザ箍凭G肥的植株含氮量較高，與減量20%的化學(xué)氮肥配施后緩慢腐解釋放養(yǎng)分，能夠穩(wěn)定供應(yīng)小麥全生育期的氮素需求[23–24]，不會(huì)造成小麥生育前期氮素吸收量過高而后期氮素供應(yīng)不足等問題，從而獲得高產(chǎn)。本研究兩個(gè)試驗(yàn)?zāi)甓刃←湹氖斋@指數(shù)、平均葉面積指數(shù)、總光合勢、平均群體生長速率，以及2021年的凈同化率與籽粒產(chǎn)量均呈顯著的正相關(guān)。因此復(fù)種綠肥通過提高小麥的收獲指數(shù)、葉面積指數(shù)、光合勢以及生長后期的群體生長速率和凈同化率，補(bǔ)償了減氮產(chǎn)生的產(chǎn)量負(fù)效應(yīng)。

4 結(jié)論

麥后復(fù)種箭筈豌豆混播毛葉苕子或者復(fù)種箭筈豌豆，可以增加小麥生育前期和后期的葉面積指數(shù)以及總光合勢，提高開花期—灌漿期的群體生長速率和凈同化率，提高小麥的收獲指數(shù)，補(bǔ)償減氮20%、40%造成的減產(chǎn)。復(fù)種油菜對減氮導(dǎo)致的小麥葉面積指數(shù)和光合勢降低的補(bǔ)償作用較弱。