全 文 :犇犗犐:10.11686/犮狔狓犫2015483 犺狋狋狆://犮狔狓犫.犾狕狌.犲犱狌.犮狀
杜青峰,王党军,于翔宇,姚露花,和玉吉,王瑞,马生兰,郭彦军.玉米间作夏季绿肥对当季植物养分吸收和土壤养分有效性的影响.草业学报,
2016,25(3):225233.
DUQingFeng,WANGDangJun,YUXiangYu,YAOLuHua,HEYuJi,WANGRui,MAShengLan,GUOYanJun.Theeffectsofcornand
greenmanureintercroppingonsoilnutrientavailabilityandplantnutrientuptake.ActaPrataculturaeSinica,2016,25(3):225233.
玉米间作夏季绿肥对当季植物养分吸收和
土壤养分有效性的影响
杜青峰1,王党军1,于翔宇1,姚露花1,和玉吉1,王瑞1,马生兰2,郭彦军1
(1.西南大学农学与生物科技学院,重庆400716;2.青海省门源县种子经营管理站,青海 门源810399)
摘要:本试验在重庆冬油菜种植区,于油菜收获后,选择竹豆、田菁和柽麻3种夏季绿肥作物,通过与夏玉米间作,
分析了间作模式下土壤当季速效养分、植物养分吸收性能及地上部生物产量变化情况。结果表明,间作柽麻后玉
米地上部产量显著提高35%,间作田菁后玉米产量显著下降21%,而间作竹豆无显著影响。单作绿肥除田菁地上
部全氮含量显著低于间作田菁外,其余两个品种的全氮、全磷含量与间作绿肥无显著差异;而单作绿肥全钾含量均
显著高于间作绿肥。与单作玉米比较,间作竹豆和田菁时玉米全氮含量、全磷含量显著增加,而间作柽麻时无显著
变化;玉米全钾含量整体呈增加趋势。绿肥周围土壤的硝态氮含量显著高于间作玉米周围土壤。间作玉米周围土
壤硝态氮含量、速效磷含量和速效钾含量呈现出整体高于单作玉米土壤的趋势,且相关分析结果表明土壤硝态氮
含量与植物全氮含量呈显著正相关关系。综合分析认为,柽麻植株有较高的全氮含量和生物产量,且与柽麻间作
的玉米地上部产量也最高,适宜作为玉米夏季间作的豆科绿肥。
关键词:豆科绿肥;玉米;土壤养分;间作;养分吸收
犜犺犲犲犳犳犲犮狋狊狅犳犮狅狉狀犪狀犱犵狉犲犲狀犿犪狀狌狉犲犻狀狋犲狉犮狉狅狆狆犻狀犵狅狀狊狅犻犾狀狌狋狉犻犲狀狋犪狏犪犻犾犪犫犻犾犻狋狔犪狀犱
狆犾犪狀狋狀狌狋狉犻犲狀狋狌狆狋犪犽犲
DUQingFeng1,WANGDangJun1,YUXiangYu1,YAOLuHua1,HEYuJi1,WANGRui1,MASheng
Lan2,GUOYanJun1
1.犆狅犾犾犲犵犲狅犳犃犵狉狅狀狅犿狔犪狀犱犅犻狅狋犲犮犺狀狅犾狅犵狔,犛狅狌狋犺狑犲狊狋犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔,犆犺狅狀犵狇犻狀犵400716,犆犺犻狀犪;2.犙犻狀犵犺犪犻犕犲狀狔狌犪狀犛犲犲犱犕犪狀犪犵犲
犿犲狀狋犛狋犪狋犻狅狀,犕犲狀狔狌犪狀810399,犆犺犻狀犪
犃犫狊狋狉犪犮狋:Intensivecroppingandahighmultiplecroppingindexhavebeenshowntobeimportantforfoodsecu
rityinChina.However,inappropriatecroppingsystemsdecreasessoilqualityandcausesenvironmentalprob
lems.Inthisstudy,threelegumegreenmanures,犆狉狅狋犪犾犪狉犻犪犼狌狀犮犲犪犾,犘犺犪狊犲狅犾狌狊犮犪犾犮犪犾狋狌狊and犛犲狊犫犪狀犻犪犮犪狀狀犪
犫犻狀犪wereintercroppedwithsummercorninawintercanolaproductionareainChongqing,southwesternChi
na.Soilnutrientavailability,plantnutrientcontent,andabovegroundbiomassyieldswereassessed.Cornyield
increased35%whenintercroppedwith犆.犼狌狀犮犲犪犾,reducedby21%whenintercroppedwith犛.犮犪狀狀犪犫犻狀犪,and
wasnotaffectedby犘.犮犪犾犮犪犾狋狌狊.Nodifferencesinplantnitrogenandphosphorusweredetectedapartfrom
第25卷 第3期
Vol.25,No.3
草 业 学 报
ACTAPRATACULTURAESINICA
225-233
2016年3月
收稿日期:20151021;改回日期:20151130
基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划)(2014CB138806)和中央高校基本科研业务费专项(XDJK2014B002)资助。
作者简介:杜青峰(1989),男,山东平原人,在读硕士。Email:1173355689@qq.com
通信作者Correspondingauthor.Email:qhgyj@126.com
犛.犮犪狀狀犪犫犻狀犪whichhadhighernitrogenwhenintercropped.Potassiumcontentswerehigherundermonocul
turecomparedwithintercroppingforalthreeintercropspecies.Comparedwithmonoculturecorn,nitrogen,
phosphorusandpotassiumincreasedincornintercroppedwithgreenmanures.SoilNO3nitrogen,available
phosphorusandavailablepotassiumunderintercroppedcornwerealhigherthanundermonoculturecorn.Cor
relationanalysisindicatedthatnitrogencontentwaspositivelycorrelatedwithsoilNO3levels.Amongthethree
legumegreencrops,犛.犮犪狀狀犪犫犻狀犪hadthelowestplantnitrogencontentandabovegroundyieldwhichnegative
lyinfluencedcornyield;犘.犮犪犾犮犪犾狋狌狊hadhigherabovegroundyieldandhadnoeffectoncornyield,howeverits
longvineshinderedthecornharvest.However,犆.犼狌狀犮犲犪犾hadhighnitrogencontentandhighyield,andin
creasedcornyieldsuggestingthat犆.犼狌狀犮犲犪犾mightbeasuitablelegumegreenmanurecropwithsummercorn.
犓犲狔狑狅狉犱狊:legumegreenmanure;corn;soilnutrients;intercropping;nutrientuptake
我国是一个人多地少的国家,人地矛盾日益突出已成为影响中国粮食安全的重大问题[1]。如何在有限的耕
地面积上提高粮食产量已引起广泛关注。其中提高复种指数被认为是区域粮食增产最简单直接并且行之有效的
方式之一,对保障中国粮食安全发挥着重要作用[2]。对1998年至2012年中国耕地复种指数的分析发现,在全国
尺度上,中国耕地复种指数总体上呈逐年增长的趋势[3]。耕地复种指数在提高粮食产量的同时也加重了土壤的
负荷,不合理的复种模式将影响土壤质量。对复种制农田生态系统的养分循环研究表明,复种制钙(Ca)、镁
(Mg)养分有盈余,铁(Fe)、锰(Mn)、氮(N)、磷(P)、钾(K)养分则表现出亏缺,N 素养分有较大的浪费[4]。在四
川稻田休闲期复种蔬菜后,稻作期土壤N素矿化速率下降,水稻(犗狉狔狕犪狊犪狋犻狏犪)产量降低[5]。在云南滇池地区,
连续集约种植蔬菜,使得58%的N素、72%的P素和20%的K素未被作物吸收而残留在土壤中,农业污染问题
严重[6]。
研究表明,作物休闲期种植绿肥有利于改善土壤质量,提高后茬作物产量[78]。如在南方红壤旱作地区,绿肥
种植和绿肥翻压还田对土壤具有明显养地效果[9]。种植绿肥后,后茬玉米(犣犲犪犿犪狔狊)产量及氮素利用效率均有
所提高[10],并可降低后茬小麦(犜狉犻狋犻犮狌犿犪犲狊狋犻狏狌犿)氮肥施用量[11]。但是,目前绿肥推广主要以冬季绿肥为主,在
南方冬小麦、冬油菜(犅狉犪狊狊犻犮犪犮犪犿狆犲狊狋狉犻狊)种植区,因夏季良好的水热条件,后茬多种植蔬菜、玉米、甘薯(犐狆狅
犿狅犲犪犫犪狋犪狋犪狊)等作物,绿肥种植难以推广。豆科与禾本科作物间作在提高作物群体产量上的研究报道较多,其中
养分吸收量的增加和养分利用效率的提高是其产量优势的生物学基础[1213]。在甘肃河西走廊的一项研究发现,
玉米间作草木樨(犕犲犾犻犾狅狋狌狊狊狌犪狏犲狅犾犲狀狊)、豌豆(犘犻狊狌犿狊犪狋犻狏狌犿)并压青处理具有较好的增产、培肥效果[14]。在巴
西南里奥格兰德的研究表明,玉米间作夏季填闲植物矮木豆(犆犪犼犪狀狌狊犮犪犼犪狀)后,土壤物理结构得到改善[15]。这
些研究主要侧重种植绿肥的后效[16],而就绿肥对间作作物当季生长及养分吸收性能影响方面的报道较少。因
此,本研究在重庆冬油菜种植区,选择竹豆(犘犺犪狊犲狅犾狌狊犮犪犾犮犪犾狋狌狊)、田菁(犛犲狊犫犪狀犻犪犮犪狀狀犪犫犻狀犪)和柽麻(犆狉狅狋犪犾犪狉犻犪
犼狌狀犮犲犪犾)3种夏季绿肥作物,通过与夏玉米间作,研究间作模式下土壤当季速效养分变化情况及植物养分吸收性
能,旨在探讨二者间作时能否促进作物生产的同时又能改善土壤质量,并为高复种指数下的农业生产提供土壤改
良的新途径。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
本试验在重庆市合川区西南大学试验农场进行。该区属亚热带季风气候区,年平均气温18.4℃,年日照时
数1342.6h,年降雨量1552.7mm,平均海拔210m。土壤类型为黄壤,0~20cm土壤有机质、全氮、全磷、全钾
含量分别为20.49g/kg,1.03g/kg,0.79g/kg和15.55g/kg,碱解氮、速效磷、速效钾含量分别为81.52mg/kg,
23.99mg/kg和47.29mg/kg,土壤pH为7.45。
622 ACTAPRATACULTURAESINICA(2016) Vol.25,No.3
1.2 供试作物
玉米品种为京科糯玉米2000;绿肥品种包括:柽麻、竹豆和田菁。
1.3 实验设计
在连续种植冬油菜10年的地块,于2015年4月收获油菜后,除去油菜秸秆及根系,并喷施草甘膦除杂草。
20d后,进行土壤翻耕,并按375kg/hm2 撒施复合肥(N∶P∶K=15∶15∶15)。试验设单作和间作2种种植模
式,单作分别种植玉米、柽麻、竹豆和田菁,而间作模式分别将柽麻、竹豆和田菁与玉米间作。小区面积为20m2
(5m×4m),每个处理3个重复,采用随机区组设计。另设空白对照不进行种植。
柽麻单作播量为45kg/hm2,间作播量为22.5kg/hm2;竹豆单作播量为30kg/hm2,间作播量为15
kg/hm2;田菁单作播量为60kg/hm2,间作播量为30kg/hm2。玉米单作、间作播量相同,为42.9kg/hm2,行距
80cm,株距30cm。各绿肥采用穴播方式,穴距30cm,单作时行距40cm,间作时种植于玉米行间,与玉米行距
离40cm。
出苗后分别于2015年5月和6月人工除杂2次,不采取灌水、施肥、中耕等田间管理措施。8月中旬于玉米
成熟期统一采样分析。
按对角线法于两个穴播植株间采集0~20cm土壤样品,每种植物每小区共采集5个点后混合,即每个单作
小区1个混合土壤,每个间作小区有1个绿肥根系土壤混合样和1个玉米根系土壤混合样。植物地上部采样也
采用对角线法,分别在5个点各选取3窝,齐地面刈割、称重,带回实验室于65℃烘48h至恒重。考虑到边际效
应的存在,距离小区边缘50cm范围内不采样。
1.4 测定指标
土壤养分指标测定均采用常规土壤化学分析法[17]。土壤硝态氮和铵态氮含量分析采用鲜土,前者用酚二磺
酸比色法,后者采用KCl浸提—靛酚蓝比色法;土壤碱解氮含量采用碱解扩散吸收法,土壤速效磷含量经NaH
CO3 浸提后采用钼梯抗比色法;土壤速效钾含量采用火焰光度法。
植物样品经 H2SO4-H2O2 消化后[17],采用半微量凯氏定氮法测定样品中全氮含量;采用钒钼黄比色法测
定全磷含量;采用火焰光度法测定全钾含量。
1.5 数据分析
采用SPSS17.0统计软件,按单因素方差分析方法分析单作与间作植物地上部产量及养分含量差异。采用
双因素方差分析方法,分析绿肥品种与种植模式对土壤速效养分含量的影响。因交互作用的存在,按单因素分析
不同处理土壤速效养分含量的差异。显著水平为犘<0.05(最小显著极差法)。
2 结果与分析
2.1 种植模式对植物生物产量的影响
3种豆科绿肥生长旺盛,田间无病虫害发生。收获时田菁处于始花期,而竹豆和柽麻处于营养生长阶段。单
作绿肥产量均显著高于间作绿肥产量(图1A),其中柽麻间作产量只有单作的42%,而竹豆和田菁分别占单作的
65%和63%。品种之间比较,柽麻和竹豆单作产量超过8450kg/hm2,显著高于田菁(2770kg/hm2)。
不同绿肥对间作玉米地上部产量的影响不尽相同,其中间作柽麻后玉米地上部产量显著提高35%,间作田
菁后玉米产量显著下降21%,而间作竹豆则无显著影响(图1B)。
2.2 种植模式对植物养分含量的影响
对收获的绿肥及玉米进行了地上部植株养分含量分析(图2和图3)。单作绿肥除田菁地上部全氮含量显著
低于间作田菁外,其余两个品种的全氮、全磷含量与间作绿肥无显著差异;而单作绿肥全钾含量均显著高于间作
绿肥。品种间单作养分含量比较,柽麻全氮含量达到33.63g/kg,显著高于竹豆和田菁,其中田菁只有5.81
g/kg;田菁全磷含量达到10.42g/kg,是柽麻和竹豆的3倍左右;竹豆全钾含量达到27.03g/kg,是柽麻和田菁
722第25卷第3期 草业学报2016年
的2倍左右。
玉米间作绿肥显著影响其地上部植株养分含量(图3)。与单作玉米比较,全氮含量间作竹豆玉米显著提高
49.5%,间作田菁玉米显著提高26.6%,而间作柽麻玉米无显著变化。间作玉米全磷含量也表现出间作竹豆和
田菁玉米显著高于单作玉米,而间作柽麻玉米无显著差异的现象。间作绿肥后玉米全钾含量整体呈增加趋势,其
中间作柽麻和竹豆玉米全钾含量显著高于单作玉米。
图1 种植模式对绿肥(犃)和玉米(犅)地上部干重的影响
犉犻犵.1 犜犺犲犲犳犳犲犮狋狊狅犳狆犾犪狀狋犻狀犵狆犪狋狋犲狉狀狅狀犪犫狅狏犲犵狉狅狌狀犱狔犻犲犾犱狅犳犵狉犲犲狀犿犪狀狌狉犲(犃)犪狀犱犮狅狉狀(犅)
数据柱上不同小写字母表示在犘<0.05水平上差异显著;下同。Differentsmallettersabovethedatabarrepresentsignificantdifferencesat犘<
0.05level.Thesamebelow.
图2 种植模式对绿肥地上部养分含量的影响
犉犻犵.2 犜犺犲犲犳犳犲犮狋狊狅犳狆犾犪狀狋犻狀犵狆犪狋狋犲狉狀狅狀犮狅狀狋犲狀狋狊狅犳狆犾犪狀狋狀狌狋狉犻犲狀狋狊犻狀犵狉犲犲狀犿犪狀狌狉犲狊
图3 间作绿肥对玉米植株养分含量的影响
犉犻犵.3 犜犺犲犲犳犳犲犮狋狊狅犳犻狀狋犲狉犮狉狅狆狆犻狀犵犵狉犲犲狀犿犪狀狌狉犲狅狀狋犺犲犮狅狀狋犲狀狋狊狅犳狆犾犪狀狋狀狌狋狉犻犲狀狋狊犻狀犮狅狉狀
A:间作柽麻 With犆.犼狌狀犮犲犪;B:间作竹豆 With犘.犮犪犾犮犪犾狋狌狊;C:间作田菁 With犛.犮犪狀狀犪犫犻狀犪;D:单作Solecropping.
822 ACTAPRATACULTURAESINICA(2016) Vol.25,No.3
2.3 种植模式对土壤速效养分含量的影响
方差分析结果表明,土壤硝态氮含量和速效钾含
量受到绿肥品种及种植模式(单作/间作)的显著影响,
而土壤铵态氮、碱解氮和速效磷含量只受种植模式的
显著影响(表1)。其中土壤硝态氮、铵态氮和碱解氮
含量受到品种和种植模式显著交互作用。
种植绿肥后,不论是单作还是间作,绿肥根系周围
土壤的硝态氮含量显著高于间作玉米根系周围土壤
(图4)。单作和间作绿肥根系周围土壤硝态氮含量无
显著差异。间作玉米根系周围土壤硝态氮含量整体高
于单作玉米土壤,但只有间作竹豆时差异显著。无作
表1 绿肥与玉米间作影响土壤速效养分含量的方差分析
犜犪犫犾犲1 犃狀犪犾狔狊犻狊狅犳狏犪狉犻犪狀犮犲狅犳狋犺犲犲犳犳犲犮狋狊狅犳犵狉犲犲狀犿犪狀狌狉犲犪狀犱
犮狅狉狀犻狀狋犲狉犮狉狅狆狆犻狀犵狅狀狋犺犲犮狅狀狋犲狀狋狊狅犳狊狅犻犾狀狌狋狉犻犲狀狋狊
项目
Item
土壤硝态氮
NO3N
土壤铵态氮
NH4N
AN AP AK
品种Species(S) 0.001 ns ns ns 0.014
模式Pattern(P) 0.000 0.030 0.012 0.000 0.000
S×P 0.000 0.002 0.037 ns ns
AN:土壤碱解氮 Availablenitrogen;AP:土壤速效磷 Available
phosphorus;AK:土壤速效钾 Availablepotassium;ns:不显著 Not
significant.下同。Thesamebelow.
物种植的对照土壤其硝态氮含量显著高于间作或单作玉米根系周围土壤及田菁根系周围土壤,而与单作或间作
柽麻和竹豆根系土壤无显著差异。土壤铵态氮含量除间作竹豆根系土壤显著高于其他绿肥处理外,其他处理间
无显著差异;无作物种植的对照土壤铵态氮含量低于其他处理,但只与间作竹豆的竹豆根系土壤和玉米根系土壤
存在显著差异。除间作竹豆根系土壤碱解氮含量显著低于单作竹豆和间作玉米根系土壤外,其余绿肥间作对土
壤碱解氮无显著影响。单作玉米土壤其碱解氮含量显著低于其他所有处理。
土壤速效磷含量和速效钾含量整体上呈现单作绿肥土壤最低、间作玉米土壤最高的趋势。间作玉米土壤的
速效磷含量和速效钾含量均显著高于单作玉米土壤和对照土壤(间作田菁土壤速效磷差异不显著)。
图4 种植模式对土壤养分含量的影响
犉犻犵.4 犜犺犲犲犳犳犲犮狋狊狅犳狆犾犪狀狋犻狀犵狆犪狋狋犲狉狀狅狀犮狅狀狋犲狀狋狊
狅犳狊狅犻犾狀狌狋狉犻犲狀狋狊
A,D,G:柽麻、竹豆、田菁单作土壤Solecroppingsoilsof犆.犼狌狀犮犲犪犾,
犘.犮犪犾犮犪犾狋狌狊and犛.犮犪狀狀犪犫犻狀犪;B,E,H:柽麻、竹豆、田菁间作土壤In
tercroppingsoilsof犆.犼狌狀犮犲犪犾,犘.犮犪犾犮犪犾狋狌狊and犛.犮犪狀狀犪犫犻狀犪;C,F,I:
与柽麻、竹豆、田菁间作玉米土壤Soilsofcornintercroppedwith犆.
犼狌狀犮犲犪犾,犘.犮犪犾犮犪犾狋狌狊and犛.犮犪狀狀犪犫犻狀犪;J:玉米单作土壤Solecropping
soilofcorn;K:空白对照土壤Soilsfromplotswithnoplants.
922第25卷第3期 草业学报2016年
2.4 植物养分含量与土壤速效养分含量之间的相关
性
相关分析结果表明,土壤硝态氮含量与植物全氮
含量(犘<0.01)和全钾含量(犘<0.05)呈显著正相关
关系,而与全磷含量呈显著负相关关系(犘<0.01)(表
2)。土壤速效磷含量与植物全氮含量(犘<0.01)和全
钾含量(犘>0.05)呈负相关关系,而土壤速效钾含量
与植物全钾含量之间呈显著负相关关系(犘<0.05)。
3 讨论
豆科与禾本科作物间作是农业生产中使用较为广
表2 土壤速效养分与植物养分含量之间的相关性分析
犜犪犫犾犲2 犆狅狉狉犲犾犪狋犻狅狀犪狀犪犾狔狊犻狊犫犲狋狑犲犲狀狋犺犲犮狅狀狋犲狀狋狊狅犳
狊狅犻犾犪狏犪犻犾犪犫犾犲狀狌狋狉犻犲狀狋狊犪狀犱狆犾犪狀狋狀狌狋狉犻犲狀狋狊
项目
Item
土壤硝态氮
NO3N
土壤铵态氮
NH4N
AN AP AK
PN 0.791 -0.047 0.143 -0.372 -0.202
PP -0.489 -0.167 0.077 0.042 -0.055
PK 0.419 -0.421 0.343 -0.337 -0.365
PN:植物全氮Plantnitrogen;PP:植物全磷Plantphosphorus;PK:
植物全钾Plantpotassium;,犘<0.05;,犘<0.01.
泛的种植模式之一[1819]。当两种作物种植在一起时,一般认为豆科作物可以通过根瘤菌的生物固氮作用向禾本
科作物供给氮素,促进其生长[20]。但是二者的促进作用和种间竞争作用总是相伴存在的[21]。本试验中,3种夏
季绿肥单作播量及播种面积是间作的2倍,而它们与玉米间作时,柽麻产量只有单作的42%,而竹豆和田菁间作
产量占单作的60%以上。说明间作后玉米对豆科绿肥本身的生长存在促进或抑制作用,且这种作用可能依赖于
品种本身的生物学特性。玉米属于高秆植物,间作时对其他植物存在遮荫作用,可能影响了柽麻的光合作用[22]。
而竹豆属于蔓生植物,田间生长茂密,间作时竹豆植株间的竞争较单作时小,可能促进了其生长。
植株养分含量是评价绿肥推广价值的重要指标[2324]。本试验中,3种豆科绿肥具有完全不同的植株养分构
成,如柽麻全氮含量最高,田菁全磷含量最高,而竹豆全钾含量最高。今后在改良土壤时,可根据当地土壤养分的
基本情况,选择适宜的绿肥品种[25]。与玉米间作后,除田菁全氮含量显著下降外,其余绿肥全氮、全磷含量较单
作无显著变化,而全钾含量均显著下降。这说明当玉米与这些豆科绿肥共同生长时,豆科绿肥对钾素吸收的竞争
能力可能小于玉米。在一项玉米间作大豆(犌犾狔犮犻狀犲犿犪狓)的研究中,玉米相对大豆有较高的氮、磷、钾营养竞争
能力[26]。棉花(犌狅狊狊狔狆犻狌犿犺犻狉狊狌狋狌犿)和鹰嘴豆(犆犻犮犲狉犪狉犻犲狋犻狀狌犿)间作时,鹰嘴豆收获前棉花对养分的竞争能力
则强于鹰嘴豆,表现为棉花生长处于优势地位,鹰嘴豆处于不利地位[27]。综合分析3种绿肥作物地上部养分积
累量(图2和3产量与养分含量的乘积),间作条件下柽麻和竹豆氮、磷、钾总积累量分别达到296和268kg/
hm2,显著高于田菁的70kg/hm2。从改良土壤的角度分析,柽麻和竹豆好于田菁。
本试验中,与单作玉米相比,间作玉米的全氮、全磷和全钾含量整体呈增加趋势。这说明与豆科绿肥间作促
进了玉米的养分吸收性能。这与多数禾本科和豆科间作试验所获得的研究结果一致[2829]。间作玉米养分含量的
增加得益于间作时土壤有效养分含量的增加[3031]。不论是单作还是间作,绿肥根系周围土壤的硝态氮含量显著
高于间作玉米根系周围土壤。一方面说明豆科绿肥的生物固氮作用提升了土壤氮素营养水平;另一方面,间作时
玉米根系可从绿肥根系周围获得更多的氮素[32]。本试验中,间作玉米根系周围土壤硝态氮含量也表现出整体高
于单作玉米土壤的趋势;且相关分析结果也表明土壤硝态氮含量与植物全氮含量呈显著正相关关系。此外,土壤
速效磷含量和速效钾含量也呈现出间作玉米土壤高于单作玉米土壤的趋势。这一结果与间作玉米较高的植株全
氮、全磷、全钾含量是一致的。土壤速效钾含量与植物全钾含量之间呈负相关关系,这可能与本试验相对较低的
土壤速效钾含量有关。本试验区长期种植冬油菜,基础土壤速效钾含量只有47.29mg/kg,处于较低水平[33]。
尽管间作后植物根系的活化作用提高了土壤速效钾含量[34],间作植物从土壤带走的钾素也显著高于其他处理,
植物仍可能处于一定的钾素胁迫状态。
尽管间作时玉米根系周围土壤速效养分含量和玉米植株养分含量较单作玉米有增加趋势,但玉米地上部生
物产量对间作绿肥的响应不尽相同。如柽麻有促进作用,田菁有抑制作用,而竹豆无影响。这说明豆科绿肥与玉
米间作时,土壤养分供应水平的增加并不一定促进地上部产量的增加。间作作物地上部的竞争作用可能也是影
响作物生长的重要因素之一[35]。有研究表明玉米、花生(犃狉犪犮犺犻狊犺狔狆狅犵犪犲犪)间作可提高玉米光补偿点、光饱和
点、光饱和时的最大净光合速率,表现出明显的间作产量优势[36]。当玉米与绿肥作物间作时,因相互之间的促进
032 ACTAPRATACULTURAESINICA(2016) Vol.25,No.3
或抑制作用与品种有关[37],使得单位土地面积所收获的总生物量(间作绿肥+间作玉米)也存在差异。如玉米与
竹豆或田菁间作时,总生物量显著高于相应单作绿肥或玉米产量,而间作柽麻时总产量与单作绿肥接近。这与绿
肥对玉米地上部产量的作用是不一致的。今后在生产中,如以收获玉米为主要目的,可考虑与柽麻间作;如以收
获营养体为主,可考虑田菁或竹豆。但因田菁总产量较低,没有实际推广价值。
间作时地上部植株从土壤带走的氮、磷、钾总养分显著高于单作玉米土壤,如与柽麻和竹豆间作时高达441
和425kg/hm2,而单作玉米土壤只有79kg/hm2。但从土壤速效钾、速效磷及碱解氮含量分析,各绿肥间作土壤
与单作玉米土壤没有大的差异。在氮素供应方面,这可能归功于豆科绿肥的生物固氮作用[38];在磷和钾素方面,
豆科绿肥的种植可能通过根系分泌物的活化作用,提高了土壤磷素与钾素的转化[3940]。就3种豆科绿肥而言,田
菁植株全氮含量和产量最低,且对间作玉米存在抑制作用,不适宜作为玉米的间作绿肥;竹豆尽管生长茂盛,对间
作玉米产量也无抑制影响,但其藤蔓缠绕玉米植株,不利于玉米采收,不适宜与玉米间作;柽麻植株有较高的全氮
含量和生物产量,且与柽麻间作的玉米地上部产量也最高,适宜作为玉米夏季间作的豆科绿肥。
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