王 玥，杜廣祖，黃 鈺，楊金睿，趙慧婷，陳 斌，肖關(guān)麗*

(1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院，云南 昆明 650201; 2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護學(xué)院，云南 昆明 650201)

【研究意義】玉米是全球也是中國第一大作物，在確保國家糧食安全中占有重要地位[1]。中國作為世界上最大的玉米消費國和生產(chǎn)國，玉米種植面積約占耕地總面積的1/5，總產(chǎn)量占1/4以上[2]。肥料是玉米生長和高產(chǎn)的基礎(chǔ)，研究如何合理施肥對玉米生產(chǎn)至關(guān)重要。從綠色革命開始，無機肥被廣泛使用[3]，化肥的不合理施用導(dǎo)致嚴重的水土污染問題。為實施化肥農(nóng)藥零增長，利用有機氮肥替代50 %化肥可顯著提高玉米的產(chǎn)量及生物量，其增產(chǎn)能力不輸于全施無機肥[4]。因此，肥料供應(yīng)源從無機轉(zhuǎn)到有機將成為肥料發(fā)展的必然趨勢[5]。綠肥是有機肥料中重要的組成部分，同時也是改善土壤肥力、農(nóng)田生態(tài)環(huán)境及化肥污染的重要措施?！厩叭搜芯窟M展】近年來，隨著綠色發(fā)展上升到國家戰(zhàn)略地位，綠肥作為新型生態(tài)肥料被深入研究，農(nóng)戶也逐步采用[6]。李尚軍等研究表明，冬種綠肥翻壓后種植春玉米，既可減少化肥使用量，降低耕作經(jīng)濟成本，還可增加土壤養(yǎng)分，降低土壤板結(jié)，改善土壤理化性狀，提高耕地生產(chǎn)力[7]。呂漢強等研究表明，冬種綠肥翻壓還田可顯著提高玉米的產(chǎn)量和干物質(zhì)積累[8]。謝樹果等研究認為，翻壓綠肥并少量減施化肥可提高氮素的利用率，促進玉米增產(chǎn)，比單施化肥增產(chǎn)13.7 %～17.3 %[9]。玉米是云南省的主要糧食作物之一，也是省內(nèi)種植面積最大的糧食作物[10]，昆明地區(qū)是云南省重要的玉米生產(chǎn)區(qū)域之一[11]，但在玉米生產(chǎn)過程中存在施肥量大和病蟲害發(fā)生危害嚴重等問題，嚴重影響了玉米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?！颈狙芯壳腥朦c】目前關(guān)于綠肥在玉米生產(chǎn)中的作用及意義的研究雖有不少報道，但是各地因氣候環(huán)境、玉米品種及玉米的種植方式的不同，不同種類的綠肥對不同區(qū)域的適應(yīng)性和培肥效果也有所差異。為此，選用5種綠肥冬種，研究其還田后對春玉米生長及產(chǎn)量的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以期為昆明地區(qū)冬閑田綠肥種植的合理選擇及玉米生產(chǎn)減施化肥提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

2018-2020年在尋甸縣云南農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)教育科研基地，海拔1864 m，地理坐標為東經(jīng)25°16′41″北緯103°16′41″。種植方式為玉米1年1熟制，試驗地土壤為酸性紅壤土。

1.2 試驗設(shè)計

綠肥作物為黑麥草(Loliumperenne)、箭筈豌豆(Astragalussinicus)、光葉苕子(Viciasativa)、肥田蘿卜(Raphanussativus)、毛葉苕子(Viciavillosa)。綠肥種子均由江西省農(nóng)業(yè)科院土壤肥料與資源環(huán)境研究所統(tǒng)一提供。

試驗設(shè)8個處理：處理T1，箭筈豌豆→玉米，箭筈豌豆播種量為60 kg·hm-2；處理T2，光葉苕子→玉米，光葉苕子播種量為60 kg·hm-2；處理T3，肥田蘿卜→玉米，肥田蘿卜播種量為11.25 kg·hm-2；處理T4，毛葉苕子→玉米，毛葉苕子播種量為60 kg·hm-2；處理T5，黑麥草→玉米，黑麥草播種量為22.5 kg·hm-2；處理T6，光葉苕子×肥田蘿卜→玉米，光葉苕子和肥田蘿卜播種量分別為45和6 kg·hm-2；處理T7，光葉苕子×肥田蘿卜×黑麥草→玉米，光葉苕子、肥田蘿卜和黑麥草的播種量分別為45和6 kg·hm-2；處理T8(CK)，冬閑-玉米。每處理3次重復(fù)，小區(qū)面積50 m2，隨機區(qū)組排列。

1.3 試驗方法

玉米品種為宣宏18，種植密度47 619 株·hm-2，株行距為0.35 m×0.6 m。玉米施肥量為過磷酸鈣179.9 kg·hm-2，硫酸鉀599.7 kg·hm-2。磷肥、鉀肥、均作為基肥一次施入，氮肥使用尿素(總氮≥46.4 %)，分別在大喇叭口期和抽雄期施入，每次施用量239.9 kg·hm-2。

農(nóng)藝性狀的測定：分別在玉米拔節(jié)期、大喇叭口期、抽雄期和成熟期，每小區(qū)選取長勢均勻的玉米植株5株，測定株高、莖粗、單株葉面積(采用長寬系數(shù)法測定：全展開葉系數(shù)為0.75，非全展開葉系數(shù)為0.5)和生物量。

產(chǎn)量測定：成熟期對各小區(qū)玉米進行采收，收獲中間2行，自然風(fēng)干，含水率按14 %進行折算，計算產(chǎn)量。

室內(nèi)考種：每個小區(qū)選均勻的玉米10穗進行考種，室內(nèi)風(fēng)干后測量穗長、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、禿尖長、穗粒數(shù)及百粒重。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

利用Microsoft Excel 2010軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和圖表制作，試驗數(shù)據(jù)取3次重復(fù)的平均值，采用Duncan新復(fù)極差法進行統(tǒng)計分析。所有數(shù)據(jù)分析均在DPS 7.05系統(tǒng)中進行。

2 結(jié)果與分析

2.1 冬種綠肥還田對春玉米農(nóng)藝性狀的影響

2.1.1 冬種綠肥對春玉米株高的影響 由圖1可知，冬種綠肥后換茬玉米，各處理玉米株高在各生育時期均高于處理T8(CK)。玉米拔節(jié)期，玉米株高各綠肥處理為(57.93±7.24)～(78.10±2.59)cm，其中，處理T1最高，處理T4最低。處理T1～T7分別較處理T8(CK)高出67.60 %、63.38 %、46.78 %、24.32 %、46.07 %、47.93 %和37.34 %，除了處理T4以外，各處理株高與處理T8(CK)均差異顯著(F=5.75，P<0.05)。大喇叭口期，玉米株高各綠肥處理為(104.90±1.55)～(173.10±8.61)cm，處理T1～T6較處理T8(CK)高17.35 %、65.01 %、53.45 %、29.01 %、18.33 %、57.04 %，其中處理T2、處理T3、處理T4和處理T6的株高顯著高于處理T8(CK)(F=18.30，P<0.05)。玉米抽雄期，玉米株高各綠肥處理為(161.13±13.00)～(203.43±2.77) cm，處理T1～T7分別較處理T8(CK)高出22.56 %、19.80 %、22.81 %、13.41 %、23.50 %、26.67 %和0.33 %，除處理T7以外，各處理顯著高于處理T8(CK)(F=9.22，P<0.05)。玉米成熟期，玉米株高各綠肥處理為(211.50±13.52)～(246.20±4.28)cm，處理T1～T7玉米株高分別較處理T8(CK)高出16.23 %、21.94 %、21.58 %、19.47 %、20.27 %、27.01 %和4.74 %，除處理T7以外，各處理株高和處理T8(CK)有顯著差異(F=4.87，P<0.05)。

綜合以上結(jié)果，冬種綠肥能有效促進春玉米的生長，提高株高。玉米拔節(jié)期，處理T1玉米株高增幅最大；大喇叭口期，處理T2 玉米株高增幅最大；抽雄期和成熟期，處理T6玉米株高增幅最大。

“‘海寧網(wǎng)’是肯定要搞起來的，我找了老板（報社社長）和徐老大（宣傳部長），想把‘市長信箱’拉給我們，有了這把尚方寶劍，‘海寧網(wǎng)’影響就大了。紀委、檢察院能請人去‘喝茶’，說不定海寧網(wǎng)今后也能請人來‘喝茶’”?！?/p>

2.1.2 冬種綠肥對春玉米莖粗的影響 由圖2可知，冬種不同種類綠肥的春玉米莖粗隨著生育期的推進而增加，大喇叭口期和抽雄期達到最大值，抽雄期后降低。同一時期各綠肥處理莖粗亦有差異。拔節(jié)期，各綠肥處理的玉米莖粗分別高出處理T8(CK)45.34 %、54.19 %、45.94 %、29.74 %、35.42 %、50.50 %和42.59 %，具體呈現(xiàn)為處理T2>處理T3>處理T1>處理T7>處理T6>處理T5>處理T4。大喇叭口期和成熟期處理T6的玉米莖粗最大，分別為(32.97±3.2)和(27.54±3.62)mm，高于處理T8(CK)34.51 %和27.35 %。其中，大喇叭口期的處理T6玉米莖粗與處理T8(CK)有顯著差異(F=8.08，P<0.05)。抽雄期，各綠肥處理莖粗分別低于處理T8(CK)9.45 %、7.66 %、3.06 %、4.25 %、6.52 %、7.35 %和1.14 %，但與處理T8(CK)無顯著差異(F=1.06，P>0.05)。

綜上所述，在春玉米整個生育時期莖粗表現(xiàn)為處理T6最粗，處理T1玉米莖稈直徑最小。綠肥還田后種植玉米的玉米莖粗在拔節(jié)期至大喇叭口期變化較大，在大喇叭期后趨于平穩(wěn)。

2.1.3 冬種綠肥對春玉米單株葉面積的影響 由圖3可知，綠肥還田后種植春玉米，玉米葉面積隨著生育期推進呈先增加后減小的趨勢。各生育時期，綠肥處理玉米葉面積較處理T8(CK)均有不同程度增加，玉米拔節(jié)期，各綠肥處理較處理T8(CK)高出46.95 %～141.56 %，其中處理T1、處理T2和處理T6分別高出CK 438.48、436.89和452.42 cm2，且與處理T8(CK)有顯著差異(F=3.40，P<0.05)。大喇叭口期各綠肥處理較處理T8(CK)高出1.53 %～181.11 %，其中處理T2、處理T3和處理T6的單株葉面積分別高于處理T8(CK)2408.55、2865.93和2820.66 cm2，且與處理T8(CK)有顯著差異(F=3.40，P<0.05)。抽雄期各綠肥處理較處理T8(CK)高出3.57 %～34.51 %，其中處理T2和處理T5分別比處理T8(CK)高1343.84和1333.64 cm2，與處理T8(CK)存在顯著差異(F=2.26，P<0.05)。抽雄期后所有處理單株葉面積開始降低，玉米成熟期，處理T2單株葉面積較處理T8(CK)增幅最大，達(4985.77±1015.73)cm2，顯著高于處理T8(CK，F(xiàn)=2.34，P<0.05)。

綜合以上結(jié)果，冬種綠肥可維持玉米生育期后期的葉面積。在整個生育時期，處理T2、處理T3和處理T6玉米單株葉面積增幅最大。

2.1.4 冬種綠肥對春玉米干物質(zhì)積累量的影響 由圖4可知，冬種不同種類綠肥，玉米干物質(zhì)積累量不同。拔節(jié)期，各綠肥處理玉米干物質(zhì)積累量為(21.60±12.87)～(39.26±17.49)g·m-2，處理T2玉米干物質(zhì)積累量最高，處理T4最低。各綠肥處理玉米干物質(zhì)積累量分別較處理T8(CK)高出249.54 %、279.88 %、187.31 %、108.98 %、165.02 %、152.17 %和159.60 %，處理T1和處理T2玉米干物質(zhì)積累量顯著高于處理T8(CK)(F=3.40，P<0.05)。大喇叭口期，各綠肥處理玉米干物質(zhì)積累量為(123.17±10.47)～(385.58±104.95)g·m-2，各綠肥處理玉米干物質(zhì)積累量分別較處理T8(CK)高20.07 %、178.08 %、229.22 %、68.99 %、28.33 %、245.70 %和10.43 %。其中處理T2、處理T3和處理T6的干物質(zhì)積累量顯著高于處理T8(CK，F(xiàn)=10.23，P<0.05)。玉米抽雄期，各綠肥處理玉米干物質(zhì)積累量為(369.82±40.13)～(440.02±39.27)g·m-2，各綠肥處理玉米干物質(zhì)積累量分別較處理T8(CK)高出21.90 %、14.86 %、21.14 %、15.90 %、14.34 %、36.04 %和15.53 %。玉米成熟期，各綠肥處理玉米干物質(zhì)積累量為(1115.07±63.31)～(1491.65±473.33)g·m-2，各綠肥處理玉米干物質(zhì)積累分別較處理T8(CK)高出40.55 %、86.06 %、43.99 %、75.50 %、48.73 %、74.41 %和39.09 %，其中處理T2的干物質(zhì)積累量最大，但與處理T8(CK)無顯著差異(F=0.94，P>0.05)。

綜合以上結(jié)果，冬種綠肥可以有效地促進春玉米干物質(zhì)的積累。玉米拔節(jié)期和成熟期，處理T2玉米干物質(zhì)積累量增幅最大；大喇叭口期和抽雄期，處理T6玉米干物質(zhì)積累量增幅最大。在整個生育時期，處理T2和處理T6玉米地上部干物質(zhì)積累最高。

2.2 冬種綠肥對玉米產(chǎn)量的影響

2.2.1 冬種綠肥對玉米穗部性狀的影響 由表1可知，不同種類綠肥還田處理可增加春玉米穗長，尤其是處理T3、處理T4、處理T6的穗長較處理T8(CK)顯著增加。此外，綠肥換茬玉米可增加玉米穗粗和行粒數(shù)，且除處理T7以外，各綠肥換茬春玉米處理的穗粗與處理T8(CK)有顯著差異(F=3.15，P<0.05)。處理T3、處理T6行粒數(shù)分別高于處理T8(CK)12.00 和11.67粒，且顯著差異(F=3.56，P<0.05)。除了處理T1以外，各綠肥換茬玉米的禿尖長均低于處理T8(CK)，其中處理T5的禿尖長最短，為(2.57±0.60)cm但與處理T8(CK)差異均不顯著(F=1.71，P>0.05)。各綠肥處理的玉米百粒重較處理T8(CK)高4.39～6.68 g，與處理T8(CK)差異顯著(F=3.42，P<0.05)；穗粒數(shù)較處理T8(CK)多54～213粒，處理T1和處理T6與處理T8(CK)差異顯著。

表1 綠肥還田對春玉米穗部性狀的影響

表2 不同種類綠肥還田對玉米產(chǎn)量的影響

綜上，不同種類綠肥換茬玉米可改善春玉米果穗形態(tài)，從而影響玉米產(chǎn)量，處理T3的穗長、行粒數(shù)和穗粗增加最大；處理T5的穗粗增幅最大；處理T5禿尖長降低最??；處理T6的百粒重和穗粒數(shù)增加率最高。

2.2.2 冬種綠肥對玉米產(chǎn)量的影響 由表2可知，從各綠肥換茬春玉米后玉米的產(chǎn)量可以看出，各綠肥處理較處理T8(CK)玉米產(chǎn)量分別增加(1010.37±339.15)～(1489.59±219.40)kg·hm-2，各綠肥處理小區(qū)產(chǎn)量均較處理T8(CK)顯著增加(F=12.10，P<0.05)。各綠肥處理增產(chǎn)效果呈現(xiàn)為處理T2>處理T6>處理T4>處理T3>處理T1>處理T5>處理T7。其中處理T2玉米產(chǎn)量最高，實際產(chǎn)量達(9873.21±151.95)kg·hm-2，顯著高于處理T8(CK)，增幅17.77 %，增產(chǎn)(1489.59±219.40)kg·hm-2，處理T7產(chǎn)量最低，但仍高于處理T8(CK)12.05 %，增產(chǎn)(1010.37±339.15)kg·hm-2。

綜上所述，冬季種植不同種類的綠肥對玉米增產(chǎn)效果顯著，其中處理T2對玉米的增產(chǎn)效果最為明顯。

3 討 論

3.1 綠肥還田對玉米農(nóng)藝性狀的影響

冬季種植綠肥翻壓后種植春玉米，玉米各生育時期株高均較冬閑田(CK)顯著增加，莖粗有增加，但與冬閑田(CK)無顯著差異，寧曉光等也有相一致結(jié)果[3]。玉米葉面積大小在一定程度上是決定干物質(zhì)生產(chǎn)的重要因素，綠肥還田后玉米生育中后期的單株葉面積高于冬閑田(CK)，前茬為光葉苕子(T2)和肥田蘿卜混播光葉苕子(T6)的玉米單株葉面積在成熟期時可維持在4855.93～4985 cm2。與此同時，抽雄期過后春玉米地上部生物量的積累量增加迅速， Feng等[12]研究也有相同結(jié)果，究其原因是綠肥還田降低了玉米生育后期葉綠素含量的分解速度，延緩了葉片的枯黃衰老，保障了玉米中后期光合面積和有機物的積累[8]。

不同種類的綠肥還田后對玉米生長的影響不同，毛葉苕子、光葉苕子對玉米農(nóng)藝性狀的促進作用強于肥田蘿卜和黑麥草，究其原因是豆科綠肥根系上獨特的根瘤菌可將空氣中的氮素固定轉(zhuǎn)化為有機氮化物，從而對玉米的促進效果更明顯。光葉苕子和肥田蘿卜混播(T6)可顯著改善春玉米各生育時期農(nóng)藝性狀，豆科綠肥與十字花科綠肥混作，根系分布于不同土層，促進土壤疏松，土壤養(yǎng)分豐富，改良了土壤理化性狀，葉樂士的研究也有一致結(jié)果[13]。但黑麥草、光葉苕子和肥田蘿卜3種綠肥混播還田(T7)對玉米農(nóng)藝性狀的促進效果不及其它處理明顯，可能是黑麥草地上部分的生物量較大，前期生長過程中消耗土壤中較多的速效養(yǎng)分，再加上其纖維含量高，還田后腐爛分解速度較慢，導(dǎo)致后茬玉米的養(yǎng)分供應(yīng)不足，影響了玉米生長和產(chǎn)量，李利利研究也有相同結(jié)果[14]。

3.2 冬作綠肥還田對玉米產(chǎn)量及穗部性狀的影響

綠肥換茬春玉米可以在時間和空間上充分有效利用光、熱水及土壤等自然資源。冬種不同種類的綠肥翻壓后可提高春玉米產(chǎn)量，光葉苕子(T2)、肥田蘿卜×光葉苕子(T6)以及毛葉苕子(T4)還田處理的玉米產(chǎn)量較冬閑-玉米(CK)顯著增加，增幅分別達17.77 %、16.58 %和16.25 %，楊春霞等研究也有相同結(jié)果[15]。這與綠肥在被翻壓后被分解腐熟過程中會產(chǎn)生大量的氮素和鉀素和少部分磷素有關(guān)，在此過程中培肥了土壤，提高了土壤酶活性，并促進了玉米根系呼吸和地上部的生長[16]，從而有利于玉米產(chǎn)量的提高。本研究表明，光葉苕子(T2)還田后春玉米的增產(chǎn)效果最為顯著，該處理玉米整個生育期的單株葉面積與地上部干物質(zhì)積累量均高于其他綠肥還田處理，說明選擇合適種類的綠肥能更為有效地延長春玉米的葉面積和葉片的光合持續(xù)時間，保障春玉米生育后期的光合作用，促進干物質(zhì)積累，從而直接影響其產(chǎn)量，朱軍報道也有類似結(jié)果[17]。

綠肥換茬后，對玉米穗長、穗粗、行粒數(shù)、百粒重、穗粒數(shù)等穗部性狀均有促進作用，且玉米禿尖長降低，結(jié)實率提高，呂漢強等[8]的研究也有相同結(jié)果。不同研究報道表明，綠肥影響玉米產(chǎn)量的主導(dǎo)因素存在差異，梁秀蘭等[18]認為綠肥主要是通過增加玉米的穗長和行粒數(shù)來增加玉米產(chǎn)量，葛發(fā)琴[19]研究發(fā)現(xiàn)綠肥處理種植的玉米穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重的增加是其單產(chǎn)高于對照的主要因素。不同種類的綠肥對后茬春玉米的穗部性狀影響效果不同，前茬為肥田蘿卜、毛葉苕子及肥田蘿卜和光葉苕子混播的處理對玉米穗長的促進效果最明顯；而冬種黑麥草抑制春玉米禿尖長增長；肥田蘿卜、肥田蘿卜混播光葉苕子則有利于玉米的行粒數(shù)和穗粒數(shù)的增加。

3.3 冬種綠肥還田的田間生態(tài)效應(yīng)及研究展望

土壤微生物活性是植物吸收土壤有效養(yǎng)分的重要因素，其對植物的生長以及生產(chǎn)力有顯著影響[20]。綠肥還田對田間土壤微生物群落具有明顯的促進作用，趙蕊等[21]認為綠肥翻壓后可改善土壤理化性質(zhì)，促進土壤微生物的大量繁殖。此外，微生物還在土壤有機碳轉(zhuǎn)化中發(fā)揮重要的作用，而翻壓綠肥并與化肥配施不僅可以顯著增加放線菌和真菌的數(shù)量，還可提高有機碳轉(zhuǎn)化效率[22]。王飛等[23]研究也發(fā)現(xiàn)綠肥翻壓為土壤提供了大量碳源和氮源，使土壤細菌Shannon指數(shù)與Simpson指數(shù)明顯提高，同時還使植煙土壤細菌結(jié)構(gòu)得到了改善。綠肥是許多作物病蟲害適宜的替代寄主或棲息場所，綠肥可部分代替糧食作物成為害蟲的食物地和繁殖地，從而使主栽作物上蟲害的種群數(shù)量發(fā)生變化。例如：黏蟲和斜紋夜蛾是綠肥與糧食作物共有的多食性害蟲，綠肥種植為其提供了食物和避難所，糧食作物上的黏蟲和斜紋夜蛾相應(yīng)數(shù)量下降。對此，可利用害蟲趨向于在綠肥上繁殖、棲息和取食，轉(zhuǎn)移害蟲的取食對象，進而采取食物引誘劑防控技術(shù)，影響其種群分布，減輕其對主栽作物的危害。也可使用綠肥揮發(fā)物引誘、干擾害蟲行為，把綠肥作為誘集帶或開發(fā)相應(yīng)的驅(qū)避劑等[24]。

4 結(jié) 論

冬種綠肥還田對春玉米整個生長生育期株高、莖粗、葉面積、穗長、穗粗、行粒數(shù)、百粒重和穗粒數(shù)等農(nóng)藝性狀均有促進作用，對玉米禿尖長有抑制作用。其中，對玉米株高、單株葉面積和地上部干物質(zhì)影響最大。光葉苕子、毛葉苕子及光葉苕子混播肥田蘿卜對玉米產(chǎn)量和生長的促進效果最好，可為昆明玉米生產(chǎn)區(qū)綠肥種類選用提供參考。