楊學(xué)珍 張世新 李利利

摘要：探討夏綠肥還田與氮肥配施對(duì)冬小麥產(chǎn)量和土壤水分利用特征的影響，為旱地麥田休閑期綠肥種植及合理施氮提供理論支撐。本研究于2018—2019年和2019—2020年在平?jīng)鍪修r(nóng)業(yè)科學(xué)院高平試驗(yàn)站開(kāi)展裂區(qū)試驗(yàn)，以“普冰151”為對(duì)象，主區(qū)為麥后夏休閑（W-A）、麥后復(fù)種麥黑豆［Glycinemax （L.） Merr，W-B］、麥后復(fù)種毛葉苕（Vicia villosa Roth，W-C） 和麥后復(fù)種箭筈豌豆（Vicia sativa L.，W-D）4種綠肥還田種植模式；副區(qū)設(shè)置3個(gè)氮肥用量（0、140、280 kg/hm2），分析了不同種類(lèi)的綠肥還田與氮肥配施對(duì)后茬冬小麥產(chǎn)量與土壤水分利用產(chǎn)生的影響。結(jié)果表明，2個(gè)試驗(yàn)?zāi)甓葍?nèi)，在W-C-N1處理?xiàng)l件下，冬小麥?zhǔn)斋@后的土壤含水量提升幅度最大；種綠肥可顯著提高冬小麥干物質(zhì)量和產(chǎn)量，在綠肥復(fù)種模式中，施氮140 kg/hm2（N1）處理的干物質(zhì)量和籽粒產(chǎn)量與施氮280 kg/hm2（N2）處理差異性不顯著，以W-C-N1處理提高幅度最大，較W-A-N0處理干物質(zhì)量平均增加18.18%，平均增產(chǎn)25.53%。綠肥刈割期在綠肥還田結(jié)合施氮140 kg/hm2處理的條件下得到了明顯的提高；作物全生育期的耗水量在復(fù)種綠肥結(jié)合施氮140 kg/hm2處理的條件下得到有效降低，其中W-C-N1處理?xiàng)l件下作物耗水量的降低幅度最大，較W-A-N0處理分別降低6～10、11～33、21～39 mm；復(fù)種豆科綠肥，尤其W-C處理，能夠有效提高冬小麥水分利用率（WUE），比W-A處理WUE平均高26.26%；N1與N2 相比，W-A處理WUE降低2.16%～2.47%，W-B、W-C和W-D處理WUE分別提高6.82%～10.87%、6.28%～6.69%、2.01%～9.44%，以 W-C-N1處理WUE最大，較W-A-N0處理高 30.69%～38.50%。因此，從滿(mǎn)足冬小麥獲得高產(chǎn)和保證水分高效利用的雙重角度考慮，W-C-N1 處理可顯著促進(jìn)冬小麥干物質(zhì)的積累和產(chǎn)量的形成，并且能創(chuàng)造適宜的水分環(huán)境，是隴東黃土旱塬冬麥區(qū)較好的種植模式。

關(guān)鍵詞：綠肥復(fù)種；施氮量；冬小麥；產(chǎn)量；水分利用效率

中圖分類(lèi)號(hào)：S512.1+10.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2023）08-0232-08

基金項(xiàng)目：甘肅省自然科學(xué)基金（編號(hào)：20JR10RA277）；甘肅省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（編號(hào)：18YF1GA065）。

作者簡(jiǎn)介：楊學(xué)珍（1973—），女，甘肅靈臺(tái)縣人，高級(jí)農(nóng)藝師，從事農(nóng)作物栽培與育種研究。E-mail：yangxuezhen8266@163.com。

綠肥作為重要的有機(jī)肥源，在農(nóng)業(yè)健康綠色可持續(xù)發(fā)展中潛力極大［1］。研究表明，豆科綠肥具有固碳減氮、增強(qiáng)旱作農(nóng)田蓄水保墑能力的效果，其翻壓還田后可改善土壤理化性質(zhì)和微生物酶活性，提高土壤養(yǎng)分含量，降低病蟲(chóng)害的發(fā)生［2-5］。據(jù)估算，我國(guó)每年施入農(nóng)田的化肥用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了土地承載能力，已嚴(yán)重影響農(nóng)田生態(tài)環(huán)境［6］。黃土旱塬區(qū)是典型的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，通過(guò)構(gòu)建區(qū)域作物環(huán)保、綠色、高產(chǎn)的生產(chǎn)模式迫在眉睫，對(duì)于提升農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量、旱地土壤水分貯蓄與高效利用，實(shí)現(xiàn)蓄水節(jié)肥增收具有重要參考價(jià)值。

冬小麥作為黃土旱塬上最主要的糧食類(lèi)作物，其穩(wěn)產(chǎn)保供對(duì)該地區(qū)的民生保障具有重要意義。因?yàn)榈视昧康暮侠硇詻Q定其產(chǎn)量，因此，氮肥實(shí)施與冬小麥產(chǎn)量之間的關(guān)系研究對(duì)于指導(dǎo)冬小麥種植、提高產(chǎn)量具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。呂漢強(qiáng)等在甘肅河西綠洲灌區(qū)麥后復(fù)種綠肥，發(fā)現(xiàn)全量混勻翻壓或綠肥覆蓋麥田可提高土壤含氮量，同時(shí)有利于玉米高效吸收利用氮素［7］。趙娜等研究表明，有機(jī)化肥和無(wú)機(jī)施肥相結(jié)合的方式，可以有效降低氮肥的施用量［4］。張松茂等研究表明，施氮180 kg/hm2 配合綠肥還田3 000 kg/hm2的措施，可以有效提高河西灌區(qū)小麥產(chǎn)量，同時(shí)減少成本消耗［8］。李含婷等對(duì)河西干旱的綠洲灌區(qū)如何提高玉米產(chǎn)量進(jìn)行了相關(guān)研究，證明了在玉米間作套種綠肥可有效維持玉米產(chǎn)量，同時(shí)提高土壤水分供給能力［9］。其中，玉米間作套種的箭筈豌豆減量25%，是最有效的保產(chǎn)措施。王國(guó)璀等研究表明，在綠洲灌區(qū)提高春小麥產(chǎn)量與氮肥利用率的有效措施為：綠肥還田 30 000 kg/hm2 結(jié)合施氮180 kg/hm2［10］。茍志文等進(jìn)行甘肅綠洲灌區(qū)提高小麥產(chǎn)量的相關(guān)研究，結(jié)果表明小麥種植后繼續(xù)復(fù)種豆類(lèi)綠肥的方式，對(duì)小麥的生產(chǎn)速率有促進(jìn)作用［11］。其中，可在復(fù)種綠肥后減少氮肥15%，是提高小麥生長(zhǎng)速率與產(chǎn)量的最佳措施。李可懿等在分析黃土高原旱地種植時(shí)發(fā)現(xiàn)，小麥與綠肥輪作后施氮108 kg/hm2時(shí)，可以有效提高小麥生物量和產(chǎn)量［12］?？梢?jiàn)，在綠洲灌區(qū)，構(gòu)建與實(shí)施綠肥配施化肥作物高效養(yǎng)分的種植管理制度可以為該地區(qū)糧食穩(wěn)產(chǎn)保供提供保障。黃土旱塬冬麥區(qū)普遍存在化肥過(guò)量施用和土壤肥力不足的雙重現(xiàn)象，因不同農(nóng)業(yè)生態(tài)氣候條件和土壤類(lèi)型存在顯著差異，而有關(guān)定位試驗(yàn)下豆科綠肥還田與氮肥配施對(duì)冬小麥產(chǎn)量和水分利用特征影響的報(bào)道相對(duì)較少。為此，本研究通過(guò)2年定位試驗(yàn)，研究不同豆科綠肥（麥黑豆、毛苕子、箭筈豌豆）還田下與氮肥配施對(duì)冬小麥產(chǎn)量及土壤水分的影響，以期為黃土旱塬區(qū)豆科綠肥翻壓還田后科學(xué)施用氮肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2018年7月至2020年7月在甘肅省平?jīng)鍪袥艽h高平鎮(zhèn)（平?jīng)鍪修r(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)站）開(kāi)展，土壤類(lèi)型為黑壚土。采用冬小麥→夏綠肥—冬小麥的輪作方式，前茬小麥?zhǔn)斋@后，夏季休閑期復(fù)種不同綠肥，小麥播前1周翻壓于土壤中，再種植冬小麥。試驗(yàn)地初始土壤理化性質(zhì)詳見(jiàn)表1，月平均溫度及降水量見(jiàn)圖1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，主處理為4個(gè)夏綠肥品種，分別為無(wú)綠肥（W-A）、麥黑豆（Glycinemax）、毛苕子（Vicia villosa，W-C）和箭筈豌豆（Vicia sativa，W-D）；副處理為不同氮肥用量，分別為 0 kg/hm2（N0）、140 kg/hm2（N1）和 280 kg/hm2（N2）3個(gè)施氮量，共12個(gè)處理，具體為：（1）無(wú)綠肥+不施氮（W-A-N0）；（2）無(wú)綠肥+施氮 140 kg/hm2（W-A-N1）；（3）無(wú)綠肥+施氮 280 kg/hm2（W-A-N2）；（4）麥黑豆+不施氮（W-B-N0）；（5）麥黑豆+施氮140 kg/hm2（W-B-N1）；（6）麥黑豆+施氮280 kg/hm2（W-B-N2）；（7）毛苕子+不施氮（W-C-N0）；（8）毛苕子+施氮140 kg/hm2（W-C-N1）；（9）毛苕子+施氮280 kg/hm2（W-C-N2）；（10）箭筈豌豆+不施氮（W-D-N0）；（11）箭筈豌豆+施氮140 kg/hm2（W-D-N1）；（12）箭筈豌豆+施氮280 kg/hm2（W-D-N2）。主處理面積約為138 m2（長(zhǎng) 14.5 m×寬9.5 m），副處理面積約為43 m2（長(zhǎng) 4.5 m×9.5 m）。

每季小麥?zhǔn)斋@后7月上旬搶墑播種綠肥，至9月上旬翻壓；冬小麥播種時(shí)間為9月底至10月上旬，收獲期為翌年7月上旬。麥黑豆、毛苕子和箭筈豌豆播種量均為120 kg/hm2，種植行距為20 cm。綠肥還田時(shí)用鍘草機(jī)鍘碎至3 cm左右小段后，用小型旋耕機(jī)均勻混合翻壓至20 cm左右。實(shí)施的氮肥與磷肥為尿素和16%過(guò)磷酸鈣，磷肥用量（P2O5）120 kg/hm2，冬小麥播前所有肥料作為基肥全部施入。小麥播種按行稱(chēng)質(zhì)量，每行36 g，行距20 cm，供試品種為普冰151，人工開(kāi)溝播種。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 冬小麥地上部干物質(zhì)量

在冬小麥拔節(jié)期、灌漿期和成熟期，每試驗(yàn)小區(qū)隨機(jī)選取10株小麥帶回實(shí)驗(yàn)室，分離成莖、葉、穗3部分，然后裝在牛皮紙袋中，依次進(jìn)行殺青、烘干至恒質(zhì)量、測(cè)定各器官干物質(zhì)量，然后折算為單位面積干物質(zhì)量。

1.3.2 土壤水分

在夏綠肥播種前、綠肥刈割期和冬小麥?zhǔn)斋@后，每小區(qū)除過(guò)邊際效應(yīng)隨機(jī)選取3個(gè)樣點(diǎn)，利用土鉆提取0～100 cm土壤，然后以20 cm為隔斷對(duì)土壤進(jìn)行分層取樣，將樣本分別裝在容器中，利用烘干法對(duì)各層樣本的含水量進(jìn)行測(cè)定，一般對(duì)同一個(gè)樣本測(cè)定3次，并選取平均值作為最終的土壤含水量。而對(duì)土壤容重的測(cè)定一般選擇環(huán)刀法，由于選取的試驗(yàn)地為旱地，且地下水埋藏較深，其他試驗(yàn)地特征因素均忽略不計(jì)。土壤含水量、作物生育期耗水量以及水分利用效率等相關(guān)指標(biāo)計(jì)算方法參照Wang等提出的計(jì)算方法［13］。

1.3.3 產(chǎn)量

在小麥成熟期，取3 m×1m的樣方面積，統(tǒng)計(jì)單位面積成穗數(shù)，并通過(guò)隨機(jī)原則，選擇30株小麥樣本，對(duì)其穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量等數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，其中小麥的籽粒產(chǎn)量按照14%含水量測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

借助Office軟件對(duì)收集的數(shù)據(jù)整理并作圖，并采用SPSS 23.0進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 綠肥還田模式與氮肥配施對(duì)冬小麥產(chǎn)量及構(gòu)成因子的影響

2.2.1 冬小麥產(chǎn)量

由表2可知，2個(gè)試驗(yàn)?zāi)攴輰?duì)冬小麥產(chǎn)量無(wú)顯著影響，豆科綠肥還田模式與配施氮肥分別顯著提高冬小麥產(chǎn)量，但二者交互作用對(duì)產(chǎn)量沒(méi)有明顯影響。與麥后休閑期（W-A）相比，麥后復(fù)種綠肥麥黑豆（W-B）、復(fù)種綠肥毛苕子（W-C）和復(fù)種綠肥箭筈豌豆（W-D）分別平均增產(chǎn)9.87%、13.23%、9.16%，其不同種植模式還田效果對(duì)產(chǎn)量的影響從大到小依次為W-C>W-B>W-D>W-A。施氮肥可顯著提高冬小麥產(chǎn)量，與不施氮肥（N0）相比，施氮處理N1和N2的小麥產(chǎn)量分別平均增加12.33%和 10.42%，其中，2018—2019年施氮量增加至140 kg/hm2時(shí)，產(chǎn)量不再隨氮肥用量的投入而明顯增加，N1和N2處理之間大多無(wú)顯著性差異，以N1處理的產(chǎn)量最高，2019—2020年度也表現(xiàn)出類(lèi)似的趨勢(shì)?？傮w來(lái)看，W-C-N1處理在產(chǎn)量方面的效果最為突出，較 W-A-N0處理平均增產(chǎn)25.54%。

2.2.2 產(chǎn)量構(gòu)成三因子

通過(guò)豆類(lèi)作物綠肥還田的方式，種植區(qū)域內(nèi)小麥單位面積穗數(shù)和千粒質(zhì)量等數(shù)據(jù)會(huì)有明顯變化，但小麥單位面積穗粒數(shù)并沒(méi)有產(chǎn)生顯著變化；施氮量可顯著促進(jìn)產(chǎn)量構(gòu)成三因素；豆科綠肥還田模式+配比施用氮肥的種植模式，對(duì)小麥千粒質(zhì)量指標(biāo)有明顯的影響，但小麥穗數(shù)和穗粒數(shù)在此模式下并沒(méi)有發(fā)生顯著變化（表2）。與W-A相比，W-B、W-C和W-D處理的單位面積穗數(shù)分別增加5.54%、10.92%、6.20%，千粒質(zhì)量分別提高5.63%、9.78%、8.81%。施氮可顯著促進(jìn)產(chǎn)量三因素，總體來(lái)看，2年試驗(yàn)N1、N2處理較N0處理穗數(shù)分別提高了13.64%、11.84%，穗粒數(shù)分別增加了27.99%、17.54%，千粒質(zhì)量分別增加了28.21%、23.52%，而不同種植模式下N1和N2處理之間的穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量無(wú)顯著差異。結(jié)合綠肥還田模式和施氮量來(lái)看，W-C-N1處理可顯著提高小麥穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量，從而促進(jìn)產(chǎn)量的形成。

2.2 綠肥還田模式與氮肥配施對(duì)冬小麥干物質(zhì)積累的影響

由表3可見(jiàn)，2個(gè)試驗(yàn)?zāi)攴輰?duì)冬小麥干物質(zhì)量無(wú)顯著影響，麥后復(fù)種不同豆科綠肥較休閑期能顯著提高小麥關(guān)鍵生育時(shí)期干物質(zhì)量，施氮顯著促進(jìn)小麥干物質(zhì)的積累。與麥后休閑期（W-A）模式相比，麥后復(fù)種綠肥麥黑豆（W-B）、復(fù)種綠肥毛苕子（W-C）和復(fù)種綠肥箭筈豌豆（W-D）的平均干物質(zhì)量在成熟期分別提高7.63%、9.72%、7.91%，其不同種植模式還田效果對(duì)干物質(zhì)積累的影響從大到小依次為W-C>W-D>W-B>W-A處理。 施氮肥可顯著提高冬小麥干物質(zhì)量，與不施氮肥（N0）相比，施氮處理N1和N2的小麥干物質(zhì)量分別增加10.03%、9.25%，其中，2018—2019年施氮量增加至140 kg/hm2時(shí)，干物質(zhì)量不再隨氮肥用量的投入而明顯增加，并表現(xiàn)出N1和N2處理之間無(wú)顯著性差異，以N1處理的干物質(zhì)量最高，2019—2020 年度也表現(xiàn)出類(lèi)似的趨勢(shì)。在小麥成熟期，W-C-N1處理干物質(zhì)積累量較其他處理高，其提高幅度在0.74%～18.18%之間。通過(guò)顯著性分析發(fā)現(xiàn)，綠肥品種還田模式與施氮量交互作用對(duì)小麥灌漿前干物質(zhì)量無(wú)顯著影響，但顯著影響灌漿后干物質(zhì)量，特別是成熟期干物質(zhì)量。

2.3 綠肥還田模式與氮肥配施對(duì)農(nóng)田耗水特征的影響

2.3.1 土壤含水量

由圖2、圖3可知，在綠肥刈割期，與麥后休閑期（W-A）模式相比，麥后復(fù)種綠肥麥黑豆（W-B）、復(fù)種綠肥毛苕子（W-C）和復(fù)種綠肥箭筈豌豆（W-D）的平均土壤含水量分別提高3.16%、9.88%、7.09%，不同種植模式還田效果對(duì)土壤含水量影響從大到小依次為W-C>W-D>W-B>W-A。施氮肥可顯著提高冬小麥干物質(zhì)量，與N0相比，N1和N2處理可顯著提高土壤含水量，但N1與N2處理無(wú)明顯差異，以N1處理較高。在W-A、W-B、W-C和 W-D這3種復(fù)種綠肥模式下，N1處理較N0處理分別提高24.03%、25.49%、25.07%。可見(jiàn)，復(fù)種翻壓豆科綠肥條件下配施氮肥140 kg/hm2可顯著提高土壤水分含量，以W-C-N1提高幅度較大，提高幅度在2.62%～36.15%之間。

在冬小麥?zhǔn)斋@期，W-B、W-C和W-D處理的平均土壤含水量較W-A處理分別提高39.42%、42.41%、37.43%，W-B處理在2個(gè)試驗(yàn)?zāi)甓葍?nèi)一直保持較高的土壤含水量。通過(guò)N1處理的方式，土壤中的含水量明顯增加，而選擇W-A、W-B、W-C和 W-D模式時(shí)，土壤中的含水量分別較N0提高了22.46%、25.03%、28.08%和27.70%。而通過(guò)麥后復(fù)種綠肥和N1處理相結(jié)合的方式對(duì)土壤進(jìn)行處理，土壤中的含水量也會(huì)得到大幅度提升，其中W-C-N1模式下土壤含水量提升較高，較其他處理高2.36%～83.49%。因此，可以得出，麥后復(fù)種綠肥毛苕子和配比施用氮肥（140 kg/hm2）相結(jié)合的種植模式，可使土壤擁有較高的持水量，為冬小麥生長(zhǎng)創(chuàng)造適宜的土壤水分環(huán)境。

2.3.2 階段耗水量和耗水總量

由表3可知，綠肥復(fù)種期至刈割期，在N1水平下，麥后復(fù)種綠肥麥黑豆（W-B）、復(fù)種綠肥毛苕子（W-C）和復(fù)種綠肥箭筈豌豆（W-D）的耗水量較麥后休閑期（W-A）分別降低5.19%～7.59%、12.59%～19.62%、2.96%～6.96%，W-C較W-B、W-D分別降低7.81%～13.01%、9.92%～13.61%；N2水平下，W-B、W-C和W-D處理的耗水量較W-A處理分別降低1.42%～4.35%、9.22%～14.29%、2.13%～4.35%。與N2處理相比，N1處理耗水量降低3～11 mm，其中在W-A、W-B、W-C和 W-D 模式下耗水量分別降低1.86%～4.26%、5.19%～7.91%、7.81%～7.97%、4.55%～5.07%，以 W-C-N1 降幅最大。

綠肥刈割至小麥?zhǔn)斋@期，N1水平下，W-B、W-C和W-D處理的耗水量較W-A處理分別降低3.88%～10.79%、8.36%～15.45%、2.04%～7.16%，W-C較W-B、W-D分別降低4.66%～5.23%、1.29%～1.37%。N2水平下，W-B、W-C和W-D處理的耗水量較W-A處理分別降低0.87%～7.87%、9.25%～14.33%、2.31%～8.99%。與N2處理相比，N1處理耗水量降低7～27 mm，其中在W-A、 W-B、W-C和W-D模式下耗水量分別降低3.18%～3.65%、6.12%～6.71%、2.23%～4.92%和 3.70%～7.99%，以 W-C-N1降幅最大。

綠肥播種至小麥?zhǔn)斋@期，N1水平下，W-B、W-C和W-D處理的耗水量較W-A處理分別降低5.07%～9.21%、11.97%～14.64%、2.30%～7.09%。W-C處理較W-B和W-D處理分別降低5.99%～7.26%、5.24%～12.63%。N2水平下，W-B、W-C和W-D處理的耗水量較W-A處理分別降低1.97%～6.04%、10.85%～12.88%、3.96%～7.04%。與 N2 相比，N1 耗水量降低14～34 mm，其中在W-A、 W-B、W-C和W-D模式下耗水量分別降低2.76%～3.82%、5.84%～7.07%、3.98%～5.77%和1.08%～6.91%，以 W-C-N1降幅最大?？傮w而言，復(fù)種綠肥條件下N1處理均可降低作物耗水量，以冬小麥復(fù)種毛苕子配施氮肥140 kg/hm2效果最為顯著。

2.4 綠肥還田模式與氮肥配施對(duì)水分利用效率的影響

由圖4可見(jiàn)，綠肥復(fù)種模式與氮肥配施二者交互作用對(duì)冬小麥水分利用效率（WUE）產(chǎn)生顯著的影響。2個(gè)試驗(yàn)?zāi)攴?，在N1處理下，W-B、W-C和W-D處理的 WUE 較W-A處理分別提高 16.06%～23.10%、32.15%～32.96%、10.56%～22.23%，W-C較W-B和W-D處理分別提高 8.01%～13.86%、8.11%～20.26%；在N2處理下，W-B、W-C和W-D處理的 WUE 較W-A處理分別提高9.86%～20.25%、25.72%～34.99%、12.93%～17.40%，W-C較W-B和W-D處理分別提高12.25%～14.44%、11.32%～14.98%。N1與N2 相比，W-A處理WUE降低2.16%～2.47%，W-B、W-C和W-D處理WUE分別提高6.82%～10.87%、6.28%～6.69%、2.01%～9.44%，以 W-C-N1處理WUE最大。可見(jiàn)，復(fù)種豆科綠肥可明顯提高冬小麥WUE，進(jìn)一步配施 140 kg/hm2 的氮肥對(duì)WUE的提升更具優(yōu)勢(shì)。以復(fù)種毛苕子配施氮肥140 kg/hm2的效果最好。

3 討論與結(jié)論

適宜的氮肥用量投入以及優(yōu)化培肥措施可顯著促進(jìn)作物提質(zhì)增產(chǎn)［14-16］。本研究結(jié)果表明，與麥后不復(fù)種綠肥模式相比，麥后復(fù)種豆科綠肥能夠使冬小麥中的干物質(zhì)量得到充分積累，且冬小麥中的干物質(zhì)量會(huì)隨土壤中氮肥量的增加而增加，但并非無(wú)界限，以施氮140 kg/hm2下的干物質(zhì)量在成熟期達(dá)到最高（表3），表明麥后復(fù)種綠肥并合理配施氮肥能顯著提高冬小麥干物質(zhì)量，造成這種現(xiàn)象的原因可能是：第一，綠肥作物可以有效增加土壤中氮元素的儲(chǔ)存量，提高作物對(duì)土壤中氮素的吸收效率，而僅依靠基施化學(xué)氮肥的方式，只能在小麥生長(zhǎng)前期提供短期的氮素供應(yīng)，在小麥后期生長(zhǎng)成熟階段，土壤中存在的氮素明顯供應(yīng)不足［17-18］；第二，合理施氮肥能促進(jìn)小麥根系生長(zhǎng)及活力，延長(zhǎng)葉片光合作用時(shí)間和功能期，提高光合效率，進(jìn)而促進(jìn)地上部光合作用增加和光合同化產(chǎn)物的產(chǎn)生［19-20］。因此，通過(guò)綠肥翻壓還田的方式，豆科綠肥還田可以充分供應(yīng)作物所需要的土壤養(yǎng)分，若外界氮肥適量施用，加上作物綠肥提供的氮素供應(yīng)，則冬小麥干物質(zhì)量能夠得到充分的累積，優(yōu)化了各階段干物質(zhì)積累的比例，為獲得高產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。從產(chǎn)量方面來(lái)看，麥后復(fù)種豆科綠肥較休閑期增產(chǎn)9.16%～13.23%，其中，麥后復(fù)種毛苕子配施140 kg/hm2氮肥較其他種植模式增產(chǎn)效果顯著，造成這一差異的原因是：一方面，豆科作物具有很強(qiáng)的固氮作用，可使土壤有效氮含量顯著提高［4，21］；另一方面，豆科綠肥可激活土壤有效酶含量及酶活性［22-23］，對(duì)土壤生物活性和有機(jī)物質(zhì)間互轉(zhuǎn)均有積極的促進(jìn)作用，有效改善了土壤肥力［24］。因此，有機(jī)綠肥和無(wú)機(jī)氮合理配施，對(duì)冬小麥養(yǎng)分產(chǎn)生錯(cuò)期供應(yīng)，小麥對(duì)養(yǎng)分需求和土壤內(nèi)部養(yǎng)分的供給相互對(duì)應(yīng)，形成了一種有機(jī)的互補(bǔ)關(guān)系，一定程度上促進(jìn)了小麥產(chǎn)量的提升［25］。適宜的綠肥品種還田和適量的化肥氮肥配施可顯著提高冬小麥產(chǎn)量，而施氮量高于 140 kg/hm2，過(guò)量施加氮肥用量籽粒產(chǎn)量反而降低，這一研究結(jié)果與前人的研究結(jié)論［12］基本一致，主要是因?yàn)椋寥乐械睾窟m度的情況下，若繼續(xù)施用含氮素的肥料，會(huì)導(dǎo)致作物本身氮素交換頻繁，部分營(yíng)養(yǎng)器官的物質(zhì)轉(zhuǎn)換量降低，破壞作物灌漿，嚴(yán)重影響籽粒產(chǎn)量［26］。本研究通過(guò)作物還田施肥和化學(xué)氮肥混合配置的方式，研究旱農(nóng)作物的種植技術(shù)，得出復(fù)種毛苕子和140 kg/hm2的施氮密度可以使種植區(qū)域的冬小麥有較高的產(chǎn)量。

合理種植綠肥可增強(qiáng)田間土壤蓄水保墑能力，從而影響土壤內(nèi)水分的存在環(huán)境，并為地上栽培作物提供更好地水吸收條件，最終可以提高作物的生產(chǎn)能力，同時(shí)保障了水分的循環(huán)生產(chǎn)效率［27-28］。本研究結(jié)果表明，麥后復(fù)種豆科綠肥較休閑期可使土壤含水量顯著提高，且相比于其他復(fù)種模式，麥后復(fù)種毛苕子時(shí)土壤中的含水量較高。主要是由于用作綠肥的作物在刈割之前，通常情況下，作物密集的枝條會(huì)覆蓋地表，此時(shí)土壤中生物量高，可以明顯減少土壤中水分的散失，加強(qiáng)外界水分的滲透率，因此，土壤中的水含量相對(duì)較高［29］；而當(dāng)作物綠肥刈割之后，土壤孔隙度、持水量等指標(biāo)都得到大幅提升，并且一定程度降低了土壤容重，從而提高了土壤的含水量，同時(shí)使作物耗水減少［30］；刈割之后，通過(guò)綠肥還田的方式，進(jìn)一步降低了土壤中水分的流失，提高了土壤的含水量和外部滲透率，可以為冬小麥生長(zhǎng)供給充足的水分，有效解決了冬小麥需水量大的問(wèn)題［29-30］。對(duì)休閑期而言，這可能是由于不種植任何作物造成地面沒(méi)有任何遮擋，增加了休閑期的無(wú)效蒸發(fā)耗水；后來(lái)，通過(guò)種植后茬小麥，裸露的土壤被枝葉緊緊覆蓋，土壤的水分散發(fā)減少，以地面作物葉片的水分散失為主要方式。鄭雪嬌等學(xué)者的研究結(jié)果表明，隨施氮量增加，不同作物在每個(gè)生長(zhǎng)期的耗水量也在逐漸提高［31］，特別是在干旱的種植區(qū)域，過(guò)度施肥將會(huì)引起土壤中水量的快速消耗［32］。本研究在小麥后種植豆類(lèi)植物的方式，能夠有效提高土壤的持水量，降低水分散發(fā)，在此基礎(chǔ)上，若種植區(qū)域內(nèi)繼續(xù)施用氮肥 140 kg/hm2，則可以更好地實(shí)現(xiàn)復(fù)種綠肥下的水分吸收。總體而言，小麥復(fù)種綠肥毛苕子結(jié)合 140 kg/hm2 氮肥可使土壤含水量明顯改善，降低系統(tǒng)耗水，促進(jìn)小麥水分利用效率提高。

本研究中，在黃土旱塬區(qū)優(yōu)先選擇復(fù)種的綠肥品種為毛苕子，相比其他2種綠肥作物可在一定程度上促進(jìn)干物質(zhì)量積累，增加產(chǎn)量，具有較適宜的土壤水分環(huán)境，顯著提高水分利用效率。當(dāng)然，不同綠肥品種因地上、地下部生物量的不同，根系在土壤存在的位置分布、厚度和腐蝕分解的程度也存在一定差異［33-34］，本研究只是針對(duì)產(chǎn)量和土壤水分特征方面進(jìn)行了研究，而對(duì)于綠肥品種作物的生理生化及生物學(xué)分子機(jī)制還需進(jìn)一步研究以解釋其機(jī)理。

黃土旱塬區(qū)2年定位試驗(yàn)顯示，綠肥還田配施氮肥可顯著提高小麥關(guān)鍵時(shí)期干物質(zhì)積累量，從而推動(dòng)小麥高產(chǎn)量形成。綠肥還田模式的冬小麥產(chǎn)量較休閑期增加21%～23%，當(dāng)施氮量超過(guò) 140 kg/hm2 時(shí)，小麥產(chǎn)量在施氮處理間無(wú)顯著差異。與夏季休閑期相比，麥后復(fù)種豆科綠肥可顯著提高土壤水分含量，降低作物生育期耗水量；麥后復(fù)種豆科綠肥毛苕子和配比化學(xué)氮肥140 kg/hm2的情形下，土壤耗水量相對(duì)較少，若施用較高氮肥，則夏休閑種植小麥耗水量將降低80.9～92.7 mm。豆科綠肥復(fù)種還田的栽培模式，對(duì)于冬小麥產(chǎn)量的提升有促進(jìn)作用，但在該模式下配比施用氮量140 kg/hm2，對(duì)冬小麥的產(chǎn)量變化將無(wú)明顯作用，并且可顯著提高水分利用效率。因此，在資源性缺水的黃土旱塬區(qū)，復(fù)種綠肥毛苕子結(jié)合施氮肥140 kg/hm2可使冬小麥獲得高產(chǎn)，也可保證水分高效利用。

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