玉米秸稈還田對紫云英養分積累及土壤性質的影響

冉 斌

興義市農業農村局，貴州 興義 562400

0 引言

長期施用化肥易導致耕地板結、酸化，土壤有機質含量減少，土壤養分協調供應能力下降等問題［1-2］。為貫徹落實綠水青山就是金山銀山的理念，守好發展和生態兩條底線，我國開始在農業生產中實施“化肥使用零增長”“耕地質量提升”和“耕地輪作休耕”等舉措。

為有效解決過量使用化肥帶來的種種問題，綠肥開發利用技術得到關注。相關研究表明，在冬閑期間種植綠肥，能夠有效培肥土壤、改善土壤理化性質［3-5］、提高作物產量［6-8］。豆科綠肥作物具有很強的固氮能力，對氮素的利用效率較高，其在腐解時可以釋放大量的氮素，對維持農田生態系統中的氮循環具有重要作用。紫云英一直以來都是我國南方地區普遍種植的豆科綠肥作物，優化紫云英種植模式可以更好地利用紫云英，起到減少化肥投入、提升土壤肥力等作用。紫云英種植技術繁雜，不少農民都是在水稻秸稈還田后種植紫云英。貴州省山區玉米種植面積較大，但秸稈利用率偏低，且目前尚未見玉米秸稈還田后種植紫云英的相關研究報道。因此，筆者以紫云英為研究對象，通過盆栽試驗，研究不同玉米秸稈還田量對紫云英養分積累及土壤性質的影響，為優化紫云英綠肥種植技術提供理論依據。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗場地概況

2018年9月至2019年5月，筆者于貴州省農業科學院土壤肥料研究所盆栽試驗場地進行試驗。該試驗場地海拔1 140 m，屬亞熱帶溫暖濕潤季風氣候區，土壤類型為黃壤。該地區土壤基本理化性質如表1所示。

表1 試驗場地土壤基本理化性質

1.2 試驗材料

紫云英由國家綠肥產業技術體系首席科學家曹衛東提供；過磷酸鈣（P2O5含量為12%）、氯化鉀（K2O 含量為60%）購于貴州科奧農資銷售有限公司；紫云英根瘤菌劑（有效活菌數為2.0 億/mL）生產廠家為湖南潤邦生物工程有限公司。花盆上口徑為30.8 cm，高為21 cm，容量為9.5 L。

1.3 試驗方法

試驗共設4 個處理。CK：冬閑處理，不種紫云英、不施玉米秸稈；RS0：種紫云英，不施玉米秸稈；RS1：種紫云英，每667 m2翻壓玉米秸稈200 kg；RS2：種紫云英，每667 m2翻壓玉米秸稈400 kg，每個處理重復4 次，共計16 盆。稱取玉米秸稈與8 kg 土壤混勻，裝盆，每盆裝土8 kg，同時每667 m2施磷肥6 kg、鉀肥6 kg 作基肥，每盆播種紫云英0.4 g。RS1和RS2處理中，玉米秸稈與土壤混勻后裝盆。紫云英根瘤菌劑用量為2.00 mL/盆。紫云英盛花期取樣調查。

1.4 測定項目及方法。

1.4.1 紫云英農藝性狀的測定。在紫云英盛花期，每盆隨機選取3株紫云英，測量其株高、根長、莖直徑、鮮草質量、根質量及分枝數，最后取平均值。

1.4.2 紫云英鮮草產量及含水率的測定。在紫云英盛花期，每盆取3 株紫云英，稱量其地上部分鮮草產量及地下部分根質量，并按照花盆面積折算為每公頃產量。而后將樣品在105 ℃條件下殺青30 min，65 ℃條件下烘至恒重，分別稱其地上部分干質量及地下部分干質量，計算含水率。

1.4.3 紫云英養分含量測定。在盛花期測定綠肥鮮草產量同時取樣，采用烘干法測定綠肥作物含水量，磨碎后測定氮、磷、鉀含量。植株全氮含量采用H2SO4-H2O2聯合消煮，蒸餾法測定；全磷含量采用H2SO4-H2O2聯合消煮，鉬銻抗比色法測定；全鉀含量采用H2SO4-H2O2聯合消煮，火焰光度法測定。

1.4.4 土壤養分測定。每盆取土壤500 g 備用，測土壤養分。土壤pH值采用電位法測定，水土體積比為1∶1；土壤有機質含量采用重鉻酸鉀外加熱法測定；全氮含量采用半微量凱氏定氮法測定；全磷含量采用氫氧化鈉熔融，鉬銻抗比色法測定；全鉀含量采用碳酸鈉熔融，火焰光度法測定；堿解氮含量采用堿解擴散法測定；速效磷含量采用NaHCO3浸提，鉬銻抗比色法測定；速效鉀含量采用醋酸銨浸提，火焰光度法測定；土壤無機氮（NO3-和NH4+）用0.01 mol/L 的CaCl2溶液浸提，連續流動分析儀（Seal AA3，Norderstedt，Germany）上機測定。

1.5 數據分析

利用Microsoft Excel 2010 軟件進行試驗數據處理，利用SPSS 17.0軟件進行統計分析。

2 試驗結果與分析

2.1 玉米秸稈還田對紫云英農藝性狀的影響

由表2 可知，在紫云英盛花期，紫云英株高為RS2＞RS1＞RS0，3 個處理間差異不顯著。翻壓玉米秸稈促進了紫云英的生長，紫玉英株高隨著玉米秸稈翻壓量的增加而增加。紫云英單株鮮質量為RS2＞RS1＞RS0，翻壓玉米秸稈增加了紫云英單株鮮質量，且隨著玉米秸稈翻壓量的增加而增加；RS1和RS2處理下紫玉英單株鮮質量顯著高于RS0處理，RS1和RS2處理之間差異不顯著，RS2處理下紫云英單株鮮質量最高（31.30 g）。紫云英單株根質量為RS1＞RS2＞RS0，翻壓玉米秸稈增加了紫云英單株根質量；RS1和RS2處理紫云英下單株鮮質量顯著高于RS0處理，RS1和RS2處理之間差異不顯著。紫云英根長為RS2＞RS0＞RS1，3 個處理之間差異不顯著。紫云英莖直徑為RS2＞RS1＞RS0，紫云英莖直徑隨著玉米秸稈翻壓量的增加而增加，RS2處理下紫云英莖直徑最大（3.36 mm），顯著大于RS0處理。紫云英分枝數為RS1＞RS0＝RS2，3個處理之間差異不顯著。

表2 玉米秸稈還田對紫云英農藝性狀的影響

2.2 玉米秸稈還田對紫云英產量及含水率的影響

由表3 可知，在紫云英盛花期，紫云英總產量、鮮草產量和根質量為RS2＞RS1＞RS0，紫云英產量隨著玉米秸稈翻壓量的增加而增加。紫云英總產量、鮮草產量和根質量均是RS2處理最高，分別為57.03 t/hm2、53.35 t/hm2和3.68 t/hm2。紫云英地上部分含水率為RS0＞RS1＞RS2，各處理之間差異不顯著，紫云英地上部分含水率隨著玉米秸稈翻壓量的增加而降低。紫云英地下部分含水率為RS2＞RS1＞RS0，各處理之間差異均不顯著，紫云英地下部分含水率隨著玉米秸稈翻壓量的增加而增加，RS2處理最高，為77.37%。

表3 玉米秸稈還田對紫云英產量及含水率的影響

2.3 玉米秸稈還田對紫云英養分積累的影響

由圖1可知，紫云英對氮、磷、鉀養分的積累量表現為鉀積累量＞氮積累量＞磷積累量。與RS0處理相比，RS1處理下紫云英氮積累量略低，但差異不顯著；RS2處理增加了紫云英對氮的積累（165.11 kg/hm2），較RS0處理增加21.13%，且顯著高于RS0處理。紫云英磷積累量表現為RS2＞RS1＞RS0，紫云英磷積累量隨著玉米秸稈翻壓量的增加而增加，RS2處理最高（18.37 kg/hm2），顯著高于RS0和RS1處理，但RS0和RS1處理之間差異不顯著。紫云英鉀積累量表現為RS2＞RS0＞RS1，但3 個處理之間差異均不顯著。

圖1 玉米秸稈還田對紫云英養分積累的影響

2.4 玉米秸稈還田下種植紫云英對土壤pH 值的影響

由圖2 可知，不同處理下土壤pH 值為RS0＞RS2＞RS1＞CK，種植紫云英使土壤pH 值升高，RS0處理的土壤pH 值最高（7.71），其次是RS2處理（7.65），兩個處理均顯著高于CK和RS1處理。

圖2 玉米秸稈還田下種植紫云英對土壤pH值的影響

2.5 玉米秸稈還田下種植紫云英對土壤肥力的影響

由表4 可知，玉米秸稈還田下種植紫云英增加了土壤全氮含量，RS0、RS1、RS2處理的土壤全氮含量均顯著高于CK，且3個處理的全氮含量均為0.20%，差異不顯著。RS0、RS1、RS2處理下土壤速效鉀含量相比CK，分別顯著增加了128.25%、146.79%、106.92%。隨著玉米秸稈還田量的增加，土壤速效鉀含量出現先增后減的趨勢，RS1處理最大，為269.25 mg/kg。RS0處理的土壤全磷含量略低，RS1、RS2處理的土壤全磷含量與CK 相同，所有處理之間均無顯著差異。RS0、RS1、RS2處理的土壤全鉀、堿解氮、有效磷含量均顯著低于CK，RS0處理均最低。RS0處理土壤有機質含量顯著低于CK，RS1與CK 差異不顯著，RS2土壤有機質含量最高（46.26 g/kg），較CK增加了15.91%。

表4 玉米秸稈還田下種植紫云英對土壤肥力的影響

3 結論與討論

通過開展盆栽試驗，筆者比較研究了玉米秸稈還田下種植紫云英對紫云英產量及養分積累量的影響。試驗結果表明，相對于RS0處理，RS1、RS2處理均增加了紫云英產量，增幅為4.10%～30.74%，其中RS2處理紫玉英增產效果最好，紫云英產量達57.03 t/hm2，顯著高于RS0處理。這說明在玉米秸稈還田條件下種植紫云英，能增加紫云英鮮草產量。此次研究與馮靜琪等［9］、王飛等［10］研究稻秸還田結果相一致。RS1處理雖然降低了紫云英對氮和鉀的積累量，但與RS0處理差異不顯著。RS2處理增加了紫云英對氮和鉀的積累量，分別比RS0處理增加了21.13%和13.78%，且RS2處理的紫云英中氮積累量顯著高于RS0處理。RS1、RS2處理均增加了紫云英對磷的積累量，較RS0處理增加了1.01%～38.63%，RS2處理紫云英對磷的積累量顯著高于RS0處理。這說明玉米秸稈還田能有效增加紫云英對氮、磷、鉀養分積累量，且紫云英磷積累量隨著玉米秸稈還田量的增加而增加。此次研究與馮靜琪等［9］研究稻秸還田結果相一致。與CK 相比，RS0、RS1、RS2處理土壤pH 值顯著增加，增幅為3.86%～6.20%，RS0處理土壤pH 值最高（7.26）。RS0、RS1、RS2處理土壤全氮和速效鉀含量均顯著高于CK，土壤全氮含量增加了11.11 個百分點，土壤速效鉀含量增加了106.92%～146.79%，且RS1處理土壤速效鉀含量最高（269.25 mg/kg）。RS0處理土壤有機質含量顯著低于CK，RS1和RS2處理增加了土壤有機質含量，分別比CK 增加了1.90%和15.91%，RS2處理土壤有機質含量最高（46.26 g/kg）。這說明在玉米秸稈還田條件下種植紫云英具有調節土壤pH 值的作用，同時可改善土壤理化性質；種植紫云英會降低土壤有機質含量，當玉米秸稈還田后，土壤有機質含量會增加，并隨著玉米秸稈還田量的增加而增加。此次研究與王慧等［11］研究稻秸還田結果相一致。

綜上所述，玉米秸稈每667 m2還田400 kg情況下，可促進紫云英產量的提高，增加紫云英對氮、磷、鉀積累量，提高了土壤有機質含量。上述研究結果可為后續進一步研究玉米秸稈還田、水稻秸稈還田處理對紫云英產量及養分積累的影響提供理論依據。