土 壤(Soils), 2020, 52(6): 1222–1229
DOI: 10.2020.06.017
赵彩衣, 王媛媛, 殷小冬, 等. 水肥调控对二月兰和后茬花生养分累积及土壤肥力的影响. 土壤, 2020, 52(6): 1222–1229. 水肥调控对二月兰和后茬花生养分累积及土壤肥力的影响①
赵彩衣1，王媛媛1，殷小冬1，董青君1，朱国梁2，刘满强1，李辉信1，胡锋1，焦加国1* (1南京农业大学资源与环境科学学院，南京 210095；2泰安市农业科学研究院，山东泰安 271000)
摘要：田间试验条件下，研究不同水肥处理对二月兰生长及其翻压后后茬花生产量和养分累积的变化。结果表明，灌溉和施肥可显著促进二月兰生长。在绿肥季，不论施肥与否，灌溉处理均可显著提高二月兰的生物量和氮、磷、钾养分含量，NPW(绿肥季施氮磷肥和灌溉)和CKW处理(绿肥季不施肥，只进行灌溉处理)的二月兰生物量和氮、磷、钾养分含量分别比相应的未灌溉处理提高了66.47%、63.97%，76.95%、32.36%，88.31%、9.80% 和21.71%、15.56%。二月兰翻压的养分还田量为91.04 ~ 260.23 kg/hm2，约占花生季化肥总养分的27.59% ~ 78.86%。与CF(冬闲处理)相比，不同施肥和灌溉处理的绿肥翻压均促进了花生产量和养分累积，及土壤养分含量的提高，其中以EN(周年等氮，主作物减氮)处理 的提升效果最明显。周年等养分条件下，花生季35.00% 氮肥和/或42.86% 磷肥前移至绿肥季，可明显促进绿肥养分还田量的增加，后茬花生产量不同程度增加(增幅22.82% ~ 41.18%)。综上，在适量灌溉和施肥条件下，二月兰生物量明显增加，进而促进后茬花生产量增加及养分累积。研究结果可为我国绿肥农田应用及化肥减施提供数据支撑和实践依据。
关键词：二月兰；土壤肥力；花生产量；养分累积
中图分类号：S553+9 文献标志码：A
Effects of Irrigation and Fertilization Regulation on Nutrient Accumulation of Orychophragmus violaceus and Succeeding Peanut and Soil Fertility
ZHAO Caiyi1, WANG Yuanyuan1, YIN Xiaodong1, DONG Qingjun1, ZHU Guoliang2, LIU Manqiang1, LI Huixin1, HU Feng1, JIAO Jiaguo1*
(1 College of Resources and Environmental Sciences, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China; 2 Taian Academy of Agriculture Sciences, Taian, Shandong 271000, China)
Abstract:The effects of irrigation and fertilization regulation on the growth and nutrient accumulation of Orychophragmus violaceus(L.)Schulz and succeeding peanut as well as on soil fertilirty were studi
ed. The results showed that both irrigation and fertilization significantly promoted the growth of Orychophragmus violaceus. In green manure season, irrigation significantly increased the biomass, N, P and K contents of Orychophragmus violaceus with or without fertilization. Compared with the treatments without irrigation, NPW treatment (green manure growing season with N, P fertilizer and irrigation) and CKW treatment (green manure growing season with irrigation but without fertilization) increased the biomass, root activity, and contents of N, P and K of Orychophragmus violaceus by 66.47% and 63.97%, 76.95% and 32.36%, 88.31% and 9.80%, 21.71% and 15.56%, respectively. The nutrients returned to field from the turned down Orychophragmus violaceus was 91.04–260.23 kg/hm2, accounting for 27.59% – 78.86% of the total nutrients of the applied chemical fertilizers in peanut season. Compared with CF treatment (winter idle), the treatments of green manure growing with fertilization and irrigation promoted the yield and nutrient accumulation of succeeding peanuts, and also increased soil nutrients, among which the effect of EN treatment (same annual nitrogen nutrient condition,main crop nitrogen reduction fertilizer) was most obvious. Under same annual nutrient condition, 35.00% of nitrogen and/or 42.86% of phosphorus fertilization in peanut season transferred forward to the green manure season significantly increased the nutrients returned to field from the turned down green manure and increased peanut yield by 22.82% – 41.18%. In summary, appropriate irrigation and fertilization can significantly increase the biomass of Orychophragmus
bootstrap方法①基金项目：国家绿肥产业技术体系项目(CARS-22-G-10)资助。
* 通讯作者(*******************)
作者简介：赵彩衣(1994—)，女，河南平顶山人，硕士研究生，主要从事绿肥的应用研究。E-mail:*******************
第6期赵彩衣等：水肥调控对二月兰和后茬花生养分累积及土壤肥力的影响 1223
violaceus, thus can increase the yield and nutrient accumulation of succeeding peanut. The above results can provide data support
for the application of green manure and fertilizer reduction in China.
Key words:Orychophragmus violaceus; Soil fertility; Peanut yield; Nutrient accumulation
近年来，我国的化肥施用量高速增长，在促进粮食稳产的同时，也造成耕地质量和肥料利用率下降、农业生态环境退化等问题[1]。为了确保粮食优质稳产，响应习近平主席“绿水青山就是金山银山”的号召，2016年，农业农村部提出在部分地区探索实行耕地轮作休耕制度试点方案。种植绿肥作为一种传统的休耕措施，在充分利用冬闲耕地、培肥地力、保持水土的同时，还可以提高肥料利用率、农作物
产量和品质，改善生态环境[2-4]。但由于绿肥没有明显的直接经济效益，导致绿肥的水肥管理几乎完全被忽略，大部分的旱地绿肥的种植方式粗放，主要依赖于传统经验。旱地绿肥养分和水分需求规律不清，不仅影响到对主茬作物土壤养分供应和作物需肥格局的协同，从而影响施肥措施的制定，而且长期以往也会影响绿肥的功能潜力、农户种植的积极性及旱地可持续农业的发展。
二月兰(Orychophragmus violaceus (L.) O. E. Schulz)为十字花科，诸葛菜属一年或二年生草本植物，适应性强，耐寒耐旱能力较强，在偏碱性的土壤上也能良好生长[5]。二月兰作为华东华北地区的传统绿肥，种植翻压可以解决目前农业生产过程中存在的水资源匮乏、“两季不足，一季有余”及冬闲土地不断增加等粮食生产问题。已有的研究表明[6-9]，二月兰翻压还田还可以提高土壤肥力，促进土壤微生物的活动；化肥绿肥配施均能显著提高后茬作物产量，增加地上部总养分量和不同器官养分的累积量；在化肥减施的条件下，降低土壤养分残留率，提高肥料利用率。
本试验以山东棕壤为研究对象，基于周年养分等量原则，研究水肥调控措施对绿肥二月兰生长及其翻压后对主作物花生产量和养分累积的影响，以探究适应于旱地绿肥与主作物生产的肥水管理模式，为当地的农业生产实践提供技术指导。
1 材料与方法
1.1 试验地概况和供试材料深二度烧伤>泉港峰尾
试验在山东省泰安市农业科学研究院实验基地开展(117°0′27″E, 35°59′55″N)，位于泰安市岱岳区，属暖温带大陆性季风气候，年平均气温12.8 ℃，年均降水量687.7 mm。土壤类型为棕壤褐土，pH 7.19，有机质25.77 g/kg，全氮1.40 g/kg，速效氮54.32 mg/kg，全磷0.74 g/kg，有效磷17.24 mg/kg，速效钾149.18 mg/kg。
供试花生：山花106。
供试肥料：尿素(CON2H4)、粉状过磷酸钙(CaP2H4O8，P2O5含量为16%)和硫酸钾(K2O含量为50%)。
1.2 试验设计
试验于2017年10月布置，设置不同灌溉和施肥处理，共10个处理(表1)，种植制度为二月兰和花生轮作。采用大区实验，每个大区规格为23 m ×15 m，面积约345 m2。作物花期自然授粉，灌溉处理包括二月兰越冬水和返青水两次浇水，越冬水在2017年12月7日进行，用水量750 m3/hm2，返青水在2018年4月2日(绿肥返青)浇水，用量450 m3/hm2。绿肥季和花生季肥料都作为基肥一次性施入，不进行追肥，具体施肥量如表1。
1.3 样品采集与测定
于2018年4月29日(二月兰盛花期)和2018年9月26日(花生成熟期)分别进行土壤样品和植株样品的采集。采用多点混合采样方法采集耕层土壤(0 ~ 20 cm)，每个土壤样品取5 ~ 6钻，约1 kg。土壤样品在室内自然风干，部分过0.25 mm筛，用于速效养分和土壤呼吸强度的测定，其余部分过0.149 mm筛，用于土壤有机质、全氮、全磷的测定。土壤pH采用无CO2水浸提，pH计测定；土壤有机质采用外加热重铬酸钾容量法测定；土壤全氮采用凯氏定氮法测定；土壤全磷采用HClO4-H2SO4消煮，钼锑抗比法测定；土壤铵态氮、硝态氮均采用2 mol/L KCl浸提，连续流动分析仪测定；土壤有效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提，钼锑抗比法测定；土壤速效钾采用NH4OAc 浸提，火焰光度法测定[10]。
土壤基础呼吸(BR)测定：称取相当于10.0 g干土的新鲜土壤到100 ml盐水瓶中，黑暗室温条件培育24 h后通风4 h。密封后黑暗条件下，培养24 h。用10 ml注射器采集10 ml气体，采用气相谱(AGILENT，USA)测定CO2浓度。
下颌角肥大矫正术二月兰植株样品：采用样方法，每个大区随机取3个样方(1 m×1m)，测定其地上部生物量，然后推算至整个大区；从中取0.5 ~ 1.0 kg植株样品，进行
1224 土 壤 第52卷
杀青(105 ℃下烘0.5 h ，70 ℃ 烘至恒重)处理后，按常规方法测定其全氮、全磷、全钾的含量。
花生植株样品：采用样方法，每个大区随机取3
垄，每垄取2 m 长的规格，称量花生秸秆和果实重量；每个样方选取2 ~ 3 kg 花生果实，确定壳和籽粒比例，按常规方法测定其全氮、全磷、全钾的含量。
表1 不同灌溉和施肥处理与两季作物施肥量
Table 1 Different irrigation and fertilization treatments and fertilization amounts of two season crops
绿肥季施肥量(kg/hm 2)
主作物季施肥量(kg/hm 2)
处理
施肥设置
bl系统np加敏感度N P 2O 5 N
P 2O 5 K 2O
CF 冬闲
0 0 120 105 105 CK 对照，绿肥季无任何水肥调控
0 0 120 105 105 N 绿肥季单施氮肥 42 0 120 105 105 EN 周年等氮(主作物减氮) 42 0 78 105 105 P 绿肥季单施磷肥 0 45 120 105 105 EP 周年等磷(主作物减磷) 0 45 120 60 105 NP 绿肥季氮肥和磷肥都施用 42 45 120 105 105 ENP 周年等氮磷(主作物减氮磷) 42 45 78 60 105 CKW 绿肥季不施肥，进行灌溉处理 0 0 120 105 105 NPW
绿肥季施氮磷肥和灌溉处理
42 45 120 105 105
1.4 参数计算及数据处理
二月兰氮、磷、钾养分累积量(kg/hm 2)= 二月兰氮、磷、钾养分含量×二月兰生物量。
花生各部分氮、磷、钾养分累积量(kg/hm 2)= 花生各部分氮、磷、钾养分含量×花生各部分生物量。
采用Excel 2010软件对数据进行统计分析和制图。采用单因素(One-way ANOV A)和Duncan 法进行方差分析和多重比较(α=0.05)，用Pearson 法进行相关分析。图表中数据为平均值±标准误。
2 结果与分析
2.1 不同水肥处理对二月兰生长及养分累积的影响
2.1.1 不同水肥处理对二月兰地上部生物量的影响 灌溉可显著促进二月兰地上部生物量的累积，其中以NPW 处理的效果最为显著(图1)。灌溉条件下，无论施肥与否，二月兰的地上部生物量均显著增加。NPW 和CKW 处理的生物量分别较NP(绿肥季氮肥和磷肥都施用)和CK 处理(对照，绿肥季无任何水肥调控)提高了66.47% 和6
3.97%。不同施肥处理中，以施
用磷肥处理的二月兰生物量最大，较不施肥处理提高了21.32% ~ 33.09%，表明施加磷肥对二月兰的生长提升效果较氮肥处理更佳，但未达到显著水平。 2.1.2 不同水肥处理对二月兰养分含量及养分累积的影响 由表2可知，灌溉处理可显著提高二月兰地上部的氮、磷、钾养分含量，其中NPW 和CKW 处理的氮、磷、钾含量分别较NP 和CK 处理提高了
76.95%、32.36%，88.31%、9.80% 和21.71%、15.56%；而施肥对二月兰养分含量的影响不显著。
(图中小写字母不同表示处理间差异达P <0.05显著水平，下同)
图1 不同水肥处理对二月兰生物量的影响(鲜重)
Fig. 1 Biomass of Orychophragmus violaceus (fresh weight) under
different irrigation and fertilization treatments
由于灌溉处理对二月兰生物量和养分含量的双重促进作用，CKW 处理的养分累积较CK 处理均显著增加，氮、磷、钾养分累积量增幅分别为16.36%、18.46% 和23.31%。不同水肥处理下的二月兰氮、磷、钾养分还田量，分别相当于花生季化肥施用量的24.88% ~ 100.08%、4.57% ~ 15.68%、51.78% ~ 117.79%，其中氮和钾的养分还田量要远高于磷养分还田量。
2.2 二月兰翻压对花生产量及养分累积的影响 2.2.1 二月兰翻压对花生地上部生物量和产量的影响 由图2、图3可知，不同水肥处理下的二月兰翻
第6期 赵彩衣等：水肥调控对二月兰和后茬花生养分累积及土壤肥力的影响 1225
压后，花生地上部生物量和产量均有不同程度的增加，其中NPW 处理的花生秸秆生物量以及N 和EN 处理的产量提升效果更显著。在灌溉条件下，NPW 处理的花生秸秆生物量较NP 提高了25.35%，产量降幅为4.95%；
CKW 处理的花生秸秆生物量较CK 处理提高了17.47%，产量增幅为15.53%；在施肥条件下，与CK 处理相比，花生产量(除P 处理)显著提高，增幅在21.88% ~ 41.18%，但花生秸秆生物量无显著增加。
表2 不同水肥处理对二月兰养分含量和养分累积的影响
Table 2 Nutrient contents and accumulation of Orychophragmus violaceus under different irrigation and fertilization treatments 养分含量(g/kg)
养分累积(kg/hm 2)
处理
与众不同的麻雀N P K N P K
CK 19.78 ± 0.92 bc 2.55 ± 0.09 c 23.63 ± 1.51 bc 45.15 ± 6.86 cde 5.89 ± 1.54 c 54.36 ± 11.86 c N 13.40 ± 0.72 d 1.90 ± 0.04 ef 21.88 ± 0.31 cd 36.28 ± 5.42 de 5.10 ± 0.56 c 59.18 ± 5.41 c EN 11.23 ± 0.18 e 1.80 ± 0.07 f 21.20 ± 0.31 d 29.86 ± 3.72 e 4.80 ± 0.73 c 56.37 ± 6.54 c P 17.90 ± 0.86 c 2.20 ± 0.04 d 21.00 ± 0.41 d 51.05 ± 16.63 cde 6.22 ± 1.44 c 58.96 ± 13.20 c EP 19.20 ± 0.73 bc 2.73 ± 0.03 bc 25.33 ± 0.22 b 55.56 ± 9.19 cd 7.84 ± 0.79 bc 73.00 ± 8.02 bc NP 15.08 ± 0.94 d 1.93 ± 0.09 ef 22.45 ± 0.10 cd 43.78 ± 6.08 cde 5.54 ± 0.59 c 65.34 ± 6.68 c ENP 21.03 ±
0.49 b
2.00 ± 0.04 e 22.68 ± 0.86 cd 66.07 ± 8.03 c 6.33 ± 0.47 c 71.35 ± 10.04 c CKW 26.18 ± 0.26 a 2.80 ± 0.06 b 27.30 ± 0.58 a 92.66 ± 7.72 b 9.78 ± 1.07 b 96.37 ± 5.33 b NPW
26.68 ± 0.66 a
3.63 ± 0.09 a
27.33 ± 0.03 a
120.09 ± 14.12 a
16.46 ± 2.80 a
123.68 ± 17.85 a
注：表中同列小写字母不同表示处理间差异达P <0.05显著水平，下同。
图2 不同水肥处理二月兰翻压后对花生地上部生物量(干
重)的影响
Fig. 2 Above-ground biomass of peanuts (dry weight) after Orychophragmus violaceus turned down under different irrigation
and fertilization treatments
花生季部分肥料前移至绿肥季后，绿肥生物量显著增加，其翻压后花生产量不同程度提高，增幅为22.82% ~ 41.18%；较相应的全量化肥处理相比，EN(周年等氮，主作物减氮)、EP 处理(周年等磷，主作物减磷)的花生产量显著增加，增幅为11.51% ~ 15.83%；而ENP 处理(周年等氮磷，主作物减氮磷)的花生产量降低了6.51%
，但无显著差异。 2.2.2 二月兰翻压对花生各部分养分含量及养分累积的影响 在花生季，不同水肥处理条件下的二月兰翻压均不同程度提升了花生的各部分养分含量，但提升效果不显著(表3)。相对于NP 处理，NPW 处理花生叶的氮含量，仁的钾含量和根的氮、钾含量均显
图 3 不同水肥处理二月兰翻压后对花生产量(干重)
的影响
Fig. 3 Peanut yields (dry weight) after Orychophragmus violaceus turneddownunder different irrigation and fertilization
treatments
著增加，而其他器官的养分含量则有不同程度的降低，但未达到显著差异水平。二月兰施肥处理中，周年等养分处理对玉米各器官的养分含量作用效果不同，但与相应的全量化肥处理相比未达显著作用。
由图4可知，与CF(冬闲)处理相比，绿肥翻压处理的花生植株的养分累积量均不同程度增加，增幅为40.42% ~ 96.79%，其中NP 和NPW 处理增幅最高，分别为96.58% 和96.79%。不同施肥条件下，二月兰灌溉处理对花生季养分累积的作用效果有所差异，相对于NP 处理，NPW 处理的花生氮累积量增加了9.72 kg/hm 2，
磷、钾累积量降低了5.28 kg/hm 2和3.81 kg/hm 2；而CKW 处理花生的氮、磷、钾累积量较CK 处理分别提高了66.93、4.86和38.02 kg/hm 2。
1226 土壤第52卷
表 3 不同水肥处理二月兰翻压后对花生各部分养分含量的影响(g/kg)
Table 3 Nutrient contents in different peanut organs after Orychophragmus violaceus turned down under different irrigation and fertilization
treatments
叶壳
处理
N P K N P K CF 14.97 ± 0.15 b 1.33 ± 0.09 cd 13.80 ± 0.29 e 10.00 ± 0.46 ab 0.60 ± 0.06 ab 5.33 ± 0.27 ab
CK 14.00 ± 0.93 b 1.33 ± 0.07 cd 18.60 ± 0.26 bc 11.13 ± 1.45 ab 0.77 ± 0.13 ab 6.30 ± 0.60 ab
N 14.60 ± 0.25 b 1.30 ± 0.10 d 16.20 ± 0.76 cde 12.37 ± 0.49 a 0.70 ± 0.01 ab 5.60 ± 0.17 ab
EN 15.27 ± 0.52 b 1.27 ± 0.03 d 14.57 ± 0.44 de 9.50 ± 0.95 ab 0.60 ± 0.06 ab 5.57 ± 0.52 ab
P 15.30 ± 0.96 b 1.47 ± 0.09 bcd 14.80 ± 2.00 de 10.37 ± 1.87 ab 0.77 ± 0.17 ab 4.93 ± 0.30 b
EP 15.93 ± 0.09 ab 1.97 ± 0.20 a 17.30 ± 0.78 bcd 9.57 ± 0.75 ab 0.53 ± 0.03 ab 6.07 ± 0.20 ab
NP 14.57 ± 0.49 b 1.70 ± 0.23 abc 25.93 ± 0.78 a 10.53 ± 0.47 ab 0.67 ± 0.09 ab 6.87 ± 0.52 ab
ENP 14.23 ± 0.09 b 1.80 ± 0.06 ab 20.67 ± 0.95 b 8.90 ± 0.4 b 0.70 ± 0.12 ab 4.33 ± 2.24 b
CKW 14.73 ± 0.68 b 1.10 ± 0.01 d 20.57 ± 0.65 b 9.50 ± 0.23 ab 0.50 ± 0.01 b 4.93 ± 0.44 b
NPW 17.43 ± 0.72 a 1.33 ± 0.09 cd 18.67 ± 1.85 bc 12.40 ± 0.58 a 0.80 ± 0.01 a 7.80 ± 0.64 a
仁根
处理
N P K N P K CF 29.33 ± 0.32 b 3.43 ± 0.03 b 8.47 ± 0.85 ab 10.23 ± 0.03 ab 0.87 ± 0.13 ab 10.70 ± 0.35 b
CK 32.67 ± 0.38 ab 3.80 ± 0.06 ab 8.63 ± 0.13 ab 10.97 ± 0.64 ab 0.93 ± 0.09 ab 11.90 ± 0.29 b
N 31.10 ± 0.78 ab 3.47 ± 0.19 b 9.03 ± 0.22 ab 11.30 ± 0.87 ab 0.73 ± 0.27 b 14.37 ± 0.03 ab
EN 30.63 ± 0.50 ab 3.50 ± 0.17 ab 9.07 ± 0.20 ab 10.67 ± 0.50 ab 0.97 ± 0.09 ab 11.10 ± 0.35 b
P 33.30 ± 1.70 a 3.80 ± 0.21 ab 8.40 ± 0.21 ab 10.30 ± 0.85 ab 1.07 ± 0.13 ab 11.30 ± 0.75 b
EP 32.80 ± 1.99 ab 3.70 ± 0.15 ab 8.97 ± 0.28 ab 9.37 ± 0.58 b 1.30 ± 0.38 ab 14.20 ± 0.51 ab
NP 33.80 ± 0.21 a 3.90 ± 0.06 ab 9.13 ± 0.15 ab 9.47 ± 0.26 b 1.13 ± 0.33 ab 10.73 ± 5.42 b
ENP 31.00 ± 0.52 ab 2.60 ± 0.17 c 5.87 ± 2.94 b 11.53 ± 1.26 ab 1.43 ± 0.03 a 19.57 ± 0.90 a
CKW 32.53 ± 0.84 ab 3.67 ± 0.15 ab 9.33 ± 0.12 ab 10.53 ± 0.09 ab 0.83 ± 0.03 ab 15.50 ± 1.25 ab
NPW 33.57 ± 1.41 a 3.97 ± 0.12 a 10.07 ± 1.22 a 12.70 ± 1.21 a 1.23 ± 0.09 ab 16.37 ± 1.41 ab
图 4 不同水肥处理二月兰翻压后氮(A)、磷(B)、钾(C)养分在花生不同器官中的累积Fig.4 Accumulation of nitrogen (A), phosphorus (B) and potassium (C) in different peanut organs after Orychophragmus violaceus
turned down under different irrigation and fertilization treatments
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