红壤生地种植不同品种绿肥的产量和养分累积差异

引用本文

童文彬, 王建红, 张海燕, 曹凯, 陈胜浩, 张贤, 叶静, 邹平, 徐静. 红壤生地种植不同品种绿肥的产量和养分累积差异[J]. 浙江农业科学, 2019,60(8):1329-1331 复制到剪切板

doi: 10.16178/j.issn.0528-9017.20190817
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红壤生地种植不同品种绿肥的产量和养分累积差异

童文彬¹, 王建红^2,^*, 张海燕³, 曹凯², 陈胜浩¹, 张贤², 叶静², 邹平², 徐静²

1.衢州市衢江区土壤肥料技术推广站,浙江衢州 324022

2.浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所,浙江杭州 310021

3.衢州市衢江区农业信息与教育培训中心,浙江衢州 324022

通信作者：王建红(1971—),男,浙江淳安人,研究员,从事绿肥与土壤改良技术研究工作,E-mail:jianhong1203@sina.com。

作者简介:童文彬(1966—),男,浙江龙游人,高级农艺师,本科,从事土壤肥料技术推广工作,E-mail: zjqztwb@163.com。

基金项目:

国家绿肥产业技术体系项目(CARS-22)

摘要

进行不同品种绿肥在红壤水田生地的产量和养分累积差异的试验。结果表明,在红壤生地施肥可以显著提高不同品种绿肥产量和养分累积量;在现有施肥条件下,紫云英+黑麦草混播处理在鲜草产量、干物质总产量和氮磷钾素养分总累积量分别达到92 505、26 835和1 099.6 kg·hm^-2,均高于黑麦草、紫云英、油菜单播处理,是熟化红壤生地土壤首选的绿肥种植模式。

关键词: 红壤; 生地; 绿肥; 产量; 养分累积

中图分类号:S142 文献标志码:A 文章编号:0528-9017(2019)08-1329-03

浙江省耕地资源紧张, 耕地后备资源开发强度大^{[1, 2]}。随着城镇化的进展, 浙江省每年有大量耕地转化为建设用地。为了保持耕地“ 占补平衡” , 保障全省农业生产能力和粮食安全, 浙江省每年通过土地整理、复垦、滩涂围垦等方式产生大量新垦耕地。据统计, 2017年浙江省新增耕地1.07万hm²。衢州市衢江区地处金衢盆地, 耕地开垦条件较为优越, 近年来每年新垦耕地的面积均在1 000 hm²以上, 大量新垦耕地的表层耕作土以红壤生土为主, 土壤肥力低, 属于典型的生地, 限制了耕地的农业生产能力。

加快新垦耕地生土熟化是提高新垦耕地农业生产能力的必由之路, 但生土自然熟化时间长, 效率低^{[3, 4]}。施有机肥、秸秆还田和种植绿肥还田是加快生地土壤熟化的重要措施^{[5, 6, 7, 8, 9]}, 但有机肥数量有限, 且大量施用存在土壤二次污染风险, 而生地的作物产量低, 秸秆量少, 单一依靠秸秆还田不能满足生地快速熟化的需求。绿肥对土壤培肥和促进作物增产的效果已有大量研究^{[10, 11, 12, 13, 14, 15, 16]}, 但在新垦红壤生地种植绿肥并获得生物高产后还田培肥生土的技术鲜有报道。作者通过选取不同种类的绿肥和采用不同的施肥、栽培管理措施, 以期获得绿肥鲜草高产, 然后将绿肥还田培肥红壤生土, 为新垦红壤生地绿肥快速熟化技术提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2017年9月至2018年5月在衢州市衢江区全旺镇马蹊村红壤水田生地绿肥熟化试验基地进行, 地理坐标119° 03'26.6″E, 28° 56'05.5″N, 海拔90.5 m, 属北亚热带季风气候, 温和湿润, 四季分明, 年平均气温15.516.0 ℃, 平均降雨日142155 d, 无霜期224246 d。试验基地处于浙江省典型的红壤分布区, 属白垩系红色砂岩沉积相, 原为红色砂岩为主的低丘山地, 2017年8月新垦造为水田, 水田表层耕作土壤全部由未经培肥熟化的红壤生土组成。试验前测得耕层土壤(020 cm)基础肥力pH值7.37, 有机质2.51 g· kg^-1, 全氮0.21 g· kg^-1, 全磷0.40 g· kg^-1, 全钾9.41 g· kg^-1, 碱解氮21.1 mg· kg^-1, 有效磷2.05 mg· kg^-1, 速效钾231 mg· kg^-1。

参试的绿肥紫云英品种为宁波大桥种, 黑麦草品种为美国引进的一年生黑麦草海湾, 油菜品种为浙油50。氮肥用尿素(N含量46%), 磷肥用过磷酸钙(P₂O₅含量12%), 钾肥用氯化钾(K₂O含量63%)。

1.2 处理设计

试验选用耕层土壤均匀一致的田块进行, 共设5个处理:T1处理, 施肥, 氮肥减半, 播种紫云英45 kg· hm^-2; T2处理, 施肥, 播种黑麦草45 kg· hm^-2; T3处理, 施肥, 紫云英30 kg· hm^-2+黑麦草22.5 kg· hm^-2混播; T4处理, 施肥, 氮肥减半, 播种油菜13.5 kg· hm^-2; 以不施肥, 播种黑麦草45 kg· hm^-2为对照(CK)。施肥处理施氮肥300 kg· hm^-2, 磷肥120 kg· hm^-2, 钾肥90 kg· hm^-2, 腐植酸有机肥45 t· hm^-2; 氮肥减半处理施氮肥150 kg· hm^-2, 其他肥料相同。小区面积20 m², 随机区组排列, 重复3次。氮肥分2次施用, 1次基施, 1次追施, 各占50%, 磷肥、钾肥和腐植酸有机肥均一次基施。做基肥在绿肥种植前均匀撒施小区地表并翻耕拌匀。各品种绿肥于2017年10月12日播种, 播种方式均采用撒播, 并浅覆土, 5月7日收获绿肥还田。

1.3 取样和测定方法

供试样品的采集。试验前随机取020 cm耕层土样1 000 g用于测定土壤基础肥力。绿肥收获时, 先收割各小区地上部分绿肥鲜草并测定鲜草产量, 同时取500 g鲜草样品供测定鲜草干物质含量和氮、磷、钾养分元素含量。鲜草收获后, 各小区随机选取20 cm× 20 cm田块, 将田泥和根系一并挖出, 装于网兜内, 用水洗去泥土, 测定根系鲜重。将绿肥鲜草和根系送于试验室, 先用105 ℃杀青, 然后60 ℃烘干, 测定绿肥地上部干草和地下部根系干物质含量。然后, 将烘干得到的样品统一送专业检测机构测定干物质氮、磷、钾养分元素含量。

土壤和植物样品统一送杭州格临检测股份有限公司检测。土壤pH值依据NY/T 1121.2— 2006《土壤pH的测定》; 土壤有机质依据NY/T 1121.6— 2006《土壤有机质的测定》; 土壤全氮依据HJ 717— 2014《凯氏法》; 土壤全磷依据NY/T 88— 1988《土壤全磷测定方法》; 土壤全钾依据NY/T 87— 1988《土壤全钾测定方法》; 土壤碱解氮依据LY/T 1228— 2015《森林土壤氮的测定》; 土壤有效磷依据NY/T 1121.2— 2014《土壤有效磷的测定》; 土壤速效钾依据NY/T 889— 2004《土壤速效钾和缓效钾含量的测定》; 植株全氮、全磷、全钾依据NY/T 2017— 2011《植物中氮、磷、钾的测定》。

试验数据采用Excel和DPS 9.0进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 绿肥的产量

由表1可知, 鲜草产量以T3处理(施肥的紫云英+黑麦草混播)最高, 达92 505 kg· hm^-2, 对照(不施肥黑麦草)最低, 仅为7 455 kg· hm^-2, 各施肥处理鲜草产量表现为T3> T2> T1> T4, T3处理的鲜草产量分别是T2、T1、T4处理的1.17、2.87和4.02倍。绿肥干物质总产量仍以T3处理最高, 但干物质总产量表现为T3> T2> T4> T1, T3处理的干物质总产量分别是T2、T4、T1处理的1.12、3.36和4.62倍, 不同处理间产量差异显著。试验发现, 在红壤生地种植绿肥, 不施肥处理的鲜草产量和干物质总产量均显著低于各施肥处理。

表1 不同处理绿肥的产量表现

2.2 绿肥的氮、磷、钾养分元素

由表2可知, 氮素养分累积量以T3处理最高, 分别是T2、T1、T4处理和对照的1.12、2.84、4.09和18.2倍; 磷素养分累积量以T3处理最高, 分别是T2、T1、T4处理和对照的1.12、3.50、3.66和27.9倍; 钾素养分累积量仍以T3处理最高, 分别是T2、T1、T4处理和对照的1.14、3.27、3.08和14.5倍; T3处理的氮磷钾素养分总累积量达到1 099.6 kg· hm^-2, 分别是T2、T1、T4处理和对照的1.12、3.11、3.41和16.1倍。紫云英+黑麦草混播比黑麦草或紫云英单播处理显著提高了绿肥对氮磷钾养分的总累积量。

表2 不同处理绿肥的氮磷钾养分元素累积情况

3 小结与讨论

通过种植绿肥熟化红壤生地土壤, 有机肥和化肥配施可以显著提高绿肥鲜草和干物质总产量, 在现有施肥条件下, 绿肥鲜草产量和干物质总产量均以紫云英+黑麦草混播处理最高, 其次是黑麦草单播处理。紫云英单播处理鲜草产量高于油菜, 但干物质总产量低于油菜。

在绿肥的氮、磷、钾养分元素累积方面, 在施肥条件下, 氮素累积量以紫云英+黑麦草处理最高, 油菜处理最低; 磷素累积量紫云英+黑麦草处理与黑麦草单播处理无显著差异, 但是显著高于紫云英和油菜处理, 紫云英和油菜处理间则无显著差异; 钾素累积量仍以紫云英+黑麦草处理最高, 且显著高于黑麦草、紫云英、油菜处理, 而紫云英与油菜处理差异不显著; 紫云英+黑麦草处理的氮磷钾素养分总累积量最高。

红壤生地土壤基础肥力差, 绿肥产量低, 研究提高红壤生地绿肥产量, 并通过绿肥将无机养分转化为有机养分然后还田的技术是提高红壤生地土壤肥力的关键。利用绿肥熟化红壤生地, 选择适宜的绿肥品种和合理的施肥方法是提高绿肥产量和氮磷钾养分累积量的重要手段, 在现有施肥条件下, 紫云英、黑麦草混播在鲜草产量、干物质总产量和氮磷钾素养分总累积量方面均高于黑麦草、紫云英、油菜单播, 是熟化红壤生地土壤首选的绿肥种植模式。但其对熟化红壤生地土壤的效果有待进一步研究。

参考文献:

文献选项

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吴厚纯, 王成军, 费喜敏. 浙江省耕地数量变化的因素分解分析[J]. 浙江农林大学学报, 2015, 32(6): 933-939.

In order to identify the causes of changing situation of farmland and the cause of land shortage in the process of economic development, and find effective solutions to the loss of farmland, the research used Logarithmic Mean Divisia Index （LMDI） method to analyze the socio-economic data and land use data of Zhejiang Province between 1995 and 2013. A factor analysis model was built to analyze the index factors including the land use structure, the land use intensity, per capita GDP and population. The results indicated that, by the end of 2013, the cumulative effect of the land use structure and the land use intensity was negative; the cumulative effect of per capita GDP and population factors was positive. Judging by the yearly effect, land use intensity was the biggest factor of reducing farmland; the per capita GDP had strong inhibitory effect on farmland reduction. The paper put forward rigid land policy to reasonably improve the pattern of economic development and the utilization efficiency of land resources in Zhejiang Province, and provide feasible urbanization plans and policy implications for farmland change in Zhejiang Province.［Ch, 1 fig. 3 tab. 15 ref.］

1. School of Economics and Management, Zhejiang A ＆ F University, Lin’an 311300, Zhejiang, China; 2. Center for Zhejiang Farmers’ Development, Zhejiang A & F University, Lin’an 311300, Zhejiang, China

为了分析在经济发展过程中耕地变化的原因，寻找耕地流失的根源，从而寻求有效的减缓耕地流失的途径，基于对数平均权重的迪氏分解（Logarithmic Mean Divisia Index，LMDI）方法，利用1995－2013年浙江省的社会经济数据和土地利用数据，构建相应分析因素模型，对土地利用结构，土地利用强度，人均国内生产总值（GDP）和人口等指标因素进行分析。结果表明：截至2013年浙江省土地利用结构和土地利用强度因素的累积效应为负值，人均国内生产总值和人口因素的累积效应为正值。从逐年效应来看，土地利用强度是耕地减少的最大因素，人均国内生产总值对耕地减少具有较强的抑制作用，进而提出制定严格土地政策，合理改善浙江省经济发展方式，提高土地资源利用效率，在科学的土地利用规划指导下推进城市化的可行选择，为浙江省耕地变化工作提供政策启示。图1表3参15

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于寒青, 徐明岗, 吕家珑, 等. 长期施肥下红壤地区土壤熟化肥力评价[J]. 应用生态学报, 2010, 21(7): 1772-1778.

Based on the long-term (1982-2007) field experiment of “anthropogenic mellowing of raw soil” at the Qiyang red soil experimental station under Chinese Academy of Agricultural Sciences, and by using numerical theory, this paper studied the variations of the fertility level of granite red soil, quaternary red soil, and purple sandy shale soil under six fertilization patterns. The fertilization patterns included non-fertilization (CK), straw-returning without fertilizers (CKR), chemical fertilization (NPK), NPK plus straw-return (NPKR), rice straw application (M), and M plus straw-return (MR). The soil integrated fertility index (IFI) was significantly positively correlated with relative crop yield, and could better indicate soil fertility level. The IFI values of the three soils all were in the order of NPK, NPKR > M, MR > CK, CKR, with the highest value in treatment NPKR (0.77, 0.71, and 0.71 for granite red soil, quaternary red soil, and purple sandy shale soil, respectively). Comparing with that in the treatments of no straw-return, the IFI value in the treatments of straw return was increased by 6.72%-18.83%. A turning point of the IFI for all the three soils was observed at about 7 years of anthropogenic mellowing, and the annual increasing rate of the IFI was in the sequence of purple sandy shale soil (0.016 a -1 ) > quaternary red clay soil (0.011 a -1 ) > granite red soil (0.006 a -1 ). It was suggested that a combined application of organic and chemical fertilizers and/or straw return could be an effective and fast measure to enhance the soil fertility level in red soil region.

1 Ministry of Agriculture Key Laboratory of Crop Nutrition and Fertilization, Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China; 2 Northwest Agricultural and Forestry University, Yangling 712100, Shaanxi, China

以湖南祁阳中国农业科学院红壤实验站的“生土熟化”长期定位试验(1982—2007年)为基础，运用数值化理论综合评价分析了红壤地区3种母质土壤(花岗岩母质土壤、第四纪红壤、紫色砂页岩土壤)在6种熟化措施(不施肥，CK；不施肥+秸秆还田，CKR；施氮磷钾化肥，NPK；施氮磷钾化肥+秸秆还田，NPKR；施有机物稻草，M；施有机物稻草+秸秆还田，MR)下土壤肥力的变化特征.结果表明：综合肥力指数(IFI)与作物相对产量显著相关，能较好地反映土壤肥力状况.3种土壤IFI均表现为 NPK, NPKR > M, MR > CK, CKR，且均以NPKR处理最高，分别达到了0.77（花岗岩母质土壤）、0.71（第四纪红壤）和0.71（紫色砂页岩土壤），秸秆还田比秸秆不还田处理提高了6.72%～18.83%.3种母质土壤IFI均在熟化7年左右出现一个拐点；IFI的年增加速率表现为：紫色砂页岩土壤(0.016 a -1 )＞第四纪红壤(0.011 a - 1 )＞花岗岩母质土壤(0.006 a -1 ).有机无机肥配施和秸秆还田是快速提高南方红壤地区土壤肥力的重要措施.

... 加快新垦耕地生土熟化是提高新垦耕地农业生产能力的必由之路,但生土自然熟化时间长,效率低^[3,4] ...

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于寒青, 孙楠, 吕家珑, 等. 红壤地区三种母质土壤熟化过程中有机质的变化特征[J]. 植物营养与肥料学报, 2010, 16(1): 92-98.

Soil organic matter changes in the 0-20 cm soil layer of Granite red soil, Quaternary red clay soil and Purple sandy shale soil were studied by using a long-term field experiment from 1982 to 2007 at Qiyang long-term raw soils anthropogenic mellowing field experiment site. There were 6 fertilizer treatments in the experiment. Results indicated that there are not any significant increases of soil organic matter contents in the no-fertilizer treatments, and there are slow increases of soil organic matter in the no-fertilization-straw returned treatments and annual increasing rates of the three soils are were 0.32, 0.20 and 0.17 g/kg, respectively. There are significant increases of soil organic matter contents in the chemical fertilization treatments, chemical fertilization-straw returned treatments, dry rice straw treatments and dry rice straw-straw returned treatments, especially in the chemical-straw returned treatment, and the annual increasing rates of the three soil are 0.48, 0.39 and 0.35 g/kg in the dry rice straw-straw returned treatments. In general, the increasing rate of Granite red soil is higher than that of Quaternary red clay soil and Purple sandy shale soil, respectively. This result suggests that the combined application of organic and chemical fertilizers, and straw returned is an effective measure of increasing soil organic matter.

1 Northwest Agricultural and Forestry University, Yangling, Shaanxi 712100, China; 2 Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Crop Nutrition and Fertilization, Ministry of Agriculture of China, Beijing 100081, China

在湖南祁阳进行了25年的生土熟化长期定位试验，研究花岗岩、第四纪红土和紫色砂页岩三种典型母质土壤在6种熟化方式下耕层（0—20 cm）土壤有机质演变特征。结果表明，不施肥处理土壤有机质含量25年没有显著变化；不施肥秸秆还田能够缓慢增加土壤有机质含量，三种母质（花岗岩、第四纪红土和紫色砂页岩）土壤的有机质含量年平均增加量分别为0.32、0.20和0.17 g/kg；施氮、磷、钾肥及施氮、磷、钾肥并秸秆还田，施有机物稻草及施有机物稻草并秸秆还田，三种母质土壤有机质含量均显著增加，其中以施氮、磷、钾肥并秸秆还田处理增加最大，年平均增加量分别为0.48、0.39和0.35 g/kg，25年后土壤有机质含量分别增加了5.6、2.8和3.1倍。根据土壤有机物的投入量、分解状况及作物生长等综合分析得出，花岗岩母质土壤有机质含量的增加速率大于紫色砂页岩土壤和第四纪红土土壤；有机无机肥配施和秸秆还田是快速提高南方红壤地区不同母质土壤有机质含量的重要措施。

... 加快新垦耕地生土熟化是提高新垦耕地农业生产能力的必由之路,但生土自然熟化时间长,效率低^[3,4] ...

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... 施有机肥、秸秆还田和种植绿肥还田是加快生地土壤熟化的重要措施^[5,6,7,8,9],但有机肥数量有限,且大量施用存在土壤二次污染风险,而生地的作物产量低,秸秆量少,单一依靠秸秆还田不能满足生地快速熟化的需求 ...

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... 绿肥对土壤培肥和促进作物增产的效果已有大量研究^{[10,11,12,13,14,15,16]},但在新垦红壤生地种植绿肥并获得生物高产后还田培肥生土的技术鲜有报道 ...

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线琳, 刘国道, 郇恒福, 等. 施用豆科绿肥对砖红壤有效磷含量的影响[J]. 草业科学, 2011, 28(10): 1781-1786.

Low available phosphorus in soil is one of the major limiting factors for crop production in the subtropical and tropical regions. A field experiment was conducted to determine the temporal changes of the phosphorus content in latosol soil when 14 tropical legumes were applied into soil in this study. The results of this study showed that the available phosphorus content of soil treated legumes green manures was higher than that of control, indicating that application of green manures to soil increased the available P content in soil to some extent, in which Magnolia lotungensis showed the highest effectiveness and increased available phosphorus content of soil by 339%. 14 tropical legumes showed a different effect on the available phosphorus content of soil as application time increased, but they shared a similar trend. This study suggested that the best time for application of leguminous green manure to latosol was the first month.

土壤缺磷是热带和亚热带地区作物生产的主要限制因子之一。本研究分析了14份热带、亚热带豆科绿肥施入土壤后对砖红壤有效磷含量影响的时间动态变化。结果表明，施用绿肥后不同时段能不同程度地提高土壤有效磷的含量，且施用绿肥后的土壤有效磷含量显著高于不施用绿肥土壤，其中木蓝（Magnolia lotungensis）对砖红壤有效磷含量增量变幅高达339%。此外，施用不同的绿肥对土壤有效磷含量的影响不同，但对土壤有效磷含量影响的基本规律一致。施用绿肥时砖红壤有效磷含量提高较大的最佳埋田时间为1个月。

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