绿肥油菜与氮肥配施对谷子生长、氮素利用及土壤肥力的影响

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油菜作为一种新型的绿肥,含有大量的养分,其适应性广,能够有效提高土壤有效养分,进而提高小麦等作物产量,改善品质。但绿肥油菜在谷子上的应用鲜少有相关研究和报道。本试验设计分为宏观和15N微型小区试验,其中宏观大田区根据常规施氮量分别设置CK(不种植绿肥+不施氮肥)、N100(不种植绿肥+常规施氮量)、M(种植绿肥+不施氮肥)、MN100(种植绿肥+常规施氮量)、MN85(种植绿肥+常规施氮量的85%)、MN70(种植绿肥+常规施氮量的70%)、MN55(种植绿肥+常规施氮量的55%)7个绿肥与氮肥配施处理,微型小区试验(15N示踪试验)与宏观大田试验同时进行,设置N100(不种植绿肥+常规施氮量)和MN100(种植绿肥+常规施氮量)2个处理,施用15N标记尿素,采用宏观区同样的田间管理。通过探究氮肥减量配施对谷子产量形成、品质、干物质氮素积累,水分吸收及土壤肥力等方面的影响及机理,以期筛选出适合当地的绿肥油菜与氮肥配施模式。其研究结果如下:(1)施用绿肥油菜能够有效增加土壤含水量,降低土壤容重,进而改善土壤结构,提高土壤持水量;较常规施肥(N100),绿肥油菜与氮肥减量配施可以维持甚至提高土壤肥力,降低土壤PH值;此外由于油菜能够活化土壤中难溶磷,施用绿肥较常规施肥可以显著提高土壤有效磷含量。(2)同等生物量绿肥翻压量下,随氮肥施用量增加,谷子株高、茎粗和地上生物量随之增加;绿肥油菜与减量15%~30%氮肥配施和绿肥油菜配施氮肥较常规施肥能促进谷子苗期的根系发育,提高谷子顶三叶比叶重和叶绿素含量。(3)较常规施肥处理,MN85处理能够促进穗部干物质积累比例增加;而在同等生物量绿肥翻量下,增加氮肥投入量,谷子茎叶干物质输出量、茎叶干物质输出率及表观转换率均呈下降趋势。(4)施用绿肥可以提高谷子穗码数、单位面积穗数和千粒重,进而提高谷子产量;与常规施肥相比,绿肥油菜与减量30%~45%氮肥配施能够保持谷子产量,而绿肥油菜与减量15%氮肥可以提高谷子产量。(5)施用氮肥处理的谷子蛋白质含量均高于不施肥处理,且绿肥油菜与减量30%氮肥处理下,蛋白质含量最高。绿肥油菜与减量0%~45%氮肥配施处理较常规施肥能够显著提高谷子氨基酸总量,其中绿肥油菜与减量15%~45%氮肥配施可以提高赖氨酸含量;施用绿肥能够降低谷子淀粉含量、直链淀粉含量,同时增加胶稠度;施用绿肥较常规施肥能够提高米色的黄值(b*值)。综合得出绿肥油菜与氮肥配施,有利于改善谷子营养品质,以绿肥油菜与减量15%~30%氮肥配施小米品质较好。(6)较常规施肥,单施绿肥和绿肥油菜与减量氮肥配施都能够降低谷子作物耗水量,显著提高水分利用效率,在绿肥油菜与减量氮肥配施的处理中以MN85处理的作物耗水量最少,水分利用效率最高。(7)与常规施肥相比,绿肥油菜与减量30%~45%氮肥配施能够提高氮素干物质生产效率(NDMPE);同等生物量绿肥翻压量下,随施氮量增加,氮收获指数(NHI)呈上升趋势,且高于常规施肥;同时绿肥与氮肥配施提高了氮肥农学效率和氮肥偏生产力,以绿肥油菜与减量30%~45%氮肥配施较高。在施用氮肥的基础上,施用绿肥能够显著提高15N回收利用率,促进谷子对氮肥的吸收,降低氮肥在土壤中的残留。综合考虑以上研究结论,施用绿肥油菜下,减量15%氮肥配施是较好的施肥模式,可以兼顾谷子优质高产和氮素、氮肥利用率的提高,且提高土壤肥力,改善土壤结构,有效降低作物耗水,提高水分利用效率。
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