翻壓油菜綠肥對枸杞產量和土壤養分含量的影響

張樹杰，陳 燦，張紅升，魏 鵬，安 磊

(寧夏職業技術學院，寧夏廣播電視大學，寧夏 銀川 750002)

枸杞(LyciumbararumL.)是茄科枸杞屬多年生落葉灌木，其果實是我國傳統名貴中藥材和滋補食品，在增強免疫、抗衰老、抗腫瘤、抗氧化等多方面具有重要的藥理作用。枸杞又是中國西北地區重要的經濟作物之一，對寧夏特色農業產業起著重要的支撐作用[1-2]。雖然枸杞耐鹽堿、耐瘠薄，但卻屬于喜肥作物，在一定的施肥量范圍內，產量隨施肥量的增加而增加[3-4]。但由于缺乏配方施肥技術和施肥標準，枸杞的施肥管理基本停留在以經驗為主階段，盲目施肥、隨意施肥，注重化肥、輕視有機肥的現象普遍存在[4-5]。大量的研究發現，長期單一施用化肥，不僅會引起枸杞植株提早發黃、干枯、早衰、采果期縮短和產量、品質的下降，還會造成緊實板結、鹽漬化嚴重、理化性質惡化等土壤問題[4-7]。而配施有機肥料，不僅可以提高枸杞產量，還利于土壤肥力的維持[7-9]。

種植綠肥不僅可以提高土壤有機質含量，促進植物生長和產量提高，還可以改良土壤結構，促進土壤團粒結構形成，從而增加土壤疏松性，改善土壤通氣、透水性；油菜莖枝直立生長，株體高大，光合和生長效率相對較高，不僅鮮草產量高，而且其體內富含的含硫化合物在降解過程中能夠產生硫甙類物質，對土壤起到顯著的熏蒸作用。大量研究表明，硫甙能夠有效地抑制雜草及病蟲害，可以作為綠色有機殺蟲劑和除草劑，以替代有害的合成農藥[10-13]。因此，油菜作為綠肥的應用研究逐漸成為近年來的一個熱點。本文通過田間試驗，研究種植和翻壓油菜對枸杞產量及土壤養分含量的影響，旨在為枸杞科學管理提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地選定在寧夏職業技術學院現代農業實訓中心園內，地處北緯38°25′、東經106°10′，位于銀川平原中部、賀蘭山東麓洪積扇下緣腹部沙地，平均海拔1 115 m。該區屬于典型的暖溫帶大陸性季風氣候區，四季分明，晝夜溫差大，春遲夏短、秋早冬長，年均日照時數2 800 h，年均氣溫8.5℃，年均降水量180 mm。試驗地地勢平坦、土層深厚，土質為沙性壤土，微堿性，耕性良好，特別適宜于枸杞生長(表1)。

1.2 試驗材料

供試枸杞品種為寧杞5號，株行距1 m×3 m，樹齡2 a，平均樹高1.1 m，平均地徑2.5 cm，樹勢中庸。供試氮、磷、鉀肥分別為尿素(N≥46%)、過磷酸鈣(P2O5≥12%)和硫酸鉀(K2O≥24%)；供試有機肥為“順寶”純雞糞發酵固體有機肥，由寧夏順寶現代農業有限公司生產(寧夏青銅峽市)；供試油菜為甘藍型油菜“甘油雜1號”，種子由天水市農科所提供。

表1 試驗地土壤基本理化性質

1.3 試驗設計

本研究分別設置單施化肥對照(CK)、配施有機肥(T1)和翻壓油菜(T2)等3個處理，每個處理3次重復，小區面積10 m×20 m(共6行，每行10株，共60株)，隨機排列，各小區四周均留保護行2行。試驗開始前，每個小區選定3株地徑2.5 cm左右、生長勢一致的枸杞樹作為土樣采樣株進行標記。施肥量：CK為常規施肥量，即尿素200 g·株-1，過磷酸鈣400 g·株-1，硫酸鉀300 g·株-1；T1處理化肥施入量為CK的50%，即尿素100 g·株-1，過磷酸鈣200 g·株-1，硫酸鉀150 g·株-1，配施有機肥5 kg·株-1(“順寶”純雞糞發酵固體有機肥，有機質含量≥46%，N+P2O5+K2O含量≥6%)；T2處理化肥施入量同T1處理，不施有機肥。施肥時間：CK分3次施肥，第一次在3月25日，施肥量為全年施肥量的50%；第二次在6月15日，施肥量為全年施肥量的30%，第三次在8月10日，施肥量為全年施肥量的20%(氮磷鉀肥均按照此比例分3次施用)；T1和T2處理均為一次性施肥，時間在3月25日。施肥方法：采用穴施法，在樹冠外緣垂直投影處(距樹干基部30～40 cm)沿對角線開挖4個15～20 cm深的施肥穴，將稱量好的肥料分每株4份放入穴中，覆土灌水。田間管理：CK和T1處理采用清耕管理，及時進行松土除草，保持小區內無雜草；T2處理3月25日在枸杞行間播種油菜，每米3行，4月上旬油菜出苗后定苗，密度保持在40～50株·m-2，待大部分油菜進入盛花期進行翻壓(8月10日)，油菜鮮草產量20 000 kg·hm-2，翻壓量2 kg·m-2。翻壓方法：采用“億陽”YY-130秸稈收割粉碎機(山東省曲阜市億陽農業機械廠生產)分小區將油菜收割、粉碎，并均勻覆蓋地面后旋耕翻壓；留茬高度5 cm左右，切草長度2～10 cm(長度2～5 cm占50%以上)，絲條狀；翻耕深度15 cm以上。

1.4 采樣及分析方法

1.4.1 產量測定 在果實成熟期，每10 d采收1次，采后立即稱鮮果質量，烘干稱重后保存，計算含水率，并于10月份統計各小區夏果、秋果及全年干果產量。

1.4.2 土樣采集 夏果采收6次，分別是6月25日、7月5日、7月15日、7月25日、8月3日和8月13日。秋果采收4次，分別是9月1日、9月11日、9月21日和10月1日。分別在3月25日、8月30日夏果采收結束后和10月10日秋果采收后用取土鉆采集土樣，取土深度25 cm(取土鉆采樣直徑7 cm，采樣長度25 cm)。采樣方法：以采樣株樹干為中心，沿對角線四角等距離(距樹干基部15 cm)取土樣4份，在采樣株與右側相鄰枸杞樹株距正中間取土樣1份，將5份土樣混合均勻，風干待測[3]。測定方法：土壤有機質含量用重鉻酸鉀外加熱法測定；堿解氮用1 mol·L-1NaOH水解，擴散法測定；速效磷用0.5 mol·L-1NaHCO3浸提，鉬銻抗比色法測定；速效鉀用1 mol·L-1NH3OAc浸提，火焰光度計測定[2]。

1.5 數據處理

所有數據均為3個重復平均值±標準誤，SPSS 22.0軟件進行單因素方差統計分析，Duncan法檢驗，差異顯著性定義為P<0.05和P<0.01，Excel 13制作相應圖表。

2 結果與分析

2.1 各處理枸杞干果產量

試驗結果顯示，無論是配施有機肥處理(T1)，還是翻壓油菜處理(T2)均對寧杞5號枸杞干果產量有顯著影響，但兩個處理對夏果和秋果產量的影響規律卻不完全一致(圖1)。與單施化肥對照CK處理相比，T1和T2處理分別使枸杞干果年產量顯著增加(F=12.427，P=0.007)24.1%和19.1%。從枸杞夏果產量來看，T1處理較CK顯著增加(F=10.568，P=0.011)19.8%，而T2處理較CK降低1.4%；從枸杞秋果產量來看，T1和T2處理分別較CK顯著增加(F=12.626，P=0.007)33.5%和63.5%。

注：1.誤差線表示各處理標準差(n=3)；2.不同大寫、小寫字母分別表示處理間在0.01和0.05水平差異顯著，Duncan檢驗。下同。Note:1. Error bars represent standard error (n=3); 2. Different capital letter or lowercase letter denote statistically difference between treatment groups according to Duncan’s test (P<0.01 or P<0.05), respectively. the same below.圖1 寧杞5號枸杞干果產量Fig.1 Dried fruit yields of Ningqi No. 5 wolfberry

2.2 各處理枸杞地土壤有機質含量

從圖2可以看出，T1和T2處理均對枸杞地土壤有機質含量有顯著影響。與CK相比，第二次采樣時T1和T2處理分別使枸杞地土壤有機質含量顯著增加(F=20.287，P=0.002)26.1%和16.4%；第三次采樣時T1和T2處理分別使枸杞地土壤有機質含量顯著增加(F=114.636，P=0.000)12.8%和60.2%。從時間進程來看，CK枸杞地土壤有機質含量隨時間呈下降趨勢，但未達到顯著性差異(F=0.674，P=0.544)，第二次和第三次采樣時分別比第一次采樣時降低了0.5%和3.5%；T1處理枸杞地土壤有機質含量隨時間則表現為顯著的先升高后降低趨勢(F=12.940，P=0.007)，第二次和第三次采樣時分別比第一次采樣時升高了25.4%和9.0%；T2處理枸杞地土壤有機質含量隨時間則表現為先緩慢升高、后快速升高趨勢(F=111.409，P=0.000)，第二次和第三次采樣時分別比第一次采樣時升高了15.8%和54.7%(圖2)。

2.3 各處理枸杞地土壤堿解氮含量

不同處理之間枸杞地土壤堿解氮含量在不同采樣時期存在顯著差異(圖3)。與CK相比，第二次采樣時T1和T2處理分別使枸杞地土壤堿解氮含量顯著增加(F=30.422，P=0.001)27.9%和11.1%；第三次采樣時T1和T2處理分別使枸杞地土壤堿解氮含量顯著增加(F=25.416，P=0.001)13.2%和23.1%。從時間進程來看，CK枸杞地土壤堿解氮含量隨時間呈顯著下降趨勢(F=3.374，P=0.104)，第二次和第三次采樣時分別比第一次采樣時降低6.4%和6.5%；T1處理枸杞地土壤堿解氮含量隨時間表現為顯著的先升高后降低趨勢(F=23.473，P=0.001)，第二次和第三次采樣時分別比第一次采樣時升高了19.7%和5.9%；T2處理枸杞地土壤堿解氮含量隨時間表現出顯著升高趨勢(F=23.357，P=0.001)，第二次和第三次采樣時分別比第一次采樣時升高了4.0%和15.1%。

圖2 不同采樣時間枸杞試驗地土壤有機質含量Fig.2 The organic matter content during the differentsampling periods of wolfberry

圖3 不同采樣時間枸杞試驗地土壤堿解氮含量Fig.3 The alkali hydrolysable soil nitrogen content during thedifferent sampling periods of wolfberry

2.4 各處理枸杞地土壤速效磷含量

試驗結果顯示，無論是配施有機肥還是翻壓油菜均對枸杞地土壤速效磷含量有顯著影響(圖4)。與CK相比，第二次采樣時T1和T2處理分別使枸杞地土壤速效磷含量顯著增加(F=79.35，P=0.000)44.7%和6.8%；第三次采樣時T1和T2處理分別使枸杞地土壤速效磷含量顯著升高(F=65.197，P=0.000)36.0%和28.5%。從時間進程來看，CK枸杞地土壤速效磷含量隨時間呈顯著下降趨勢(F=10.905，P=0.010)，第二次和第三次采樣時分別比第一次采樣時降低了1.3%和8.4%；T1處理隨時間表現為顯著的先升高后降低趨勢(F=51.292，P=0.000)，第二次和第三次采樣時分別比第一次采樣時升高了42.9%和24.5%；T2處理隨時間則表現為顯著的增長趨勢(F=18.943，P=0.003)，第二次和第三次采樣時分別比第一次采樣時增長了5.5%和17.6%。

2.5 各處理枸杞地土壤速效鉀含量

與CK相比，第二次采樣時T1和T2處理分別使枸杞地土壤速效鉀含量顯著升高(F=20.562，P=0.002)45.6%和22.5%，第三次采樣時T1和T2處理分別使枸杞地土壤速效鉀含量顯著升高(F=65.647，P=0.000)28.2%和57.9%。從時間進程來看，CK枸杞地土壤速效鉀含量隨時間呈顯著下降趨勢(F=9.730，P=0.013)，第二次和第三次采樣時分別比第一次采樣時下降了5.8%和13.5%；T1處理枸杞地土壤速效鉀含量隨時間表現為顯著的先升高后降低趨勢(F=15.360，P=0.004)，第二次和第三次采樣時分別比第一次升高了37.2%和10.9%；T2處理枸杞地土壤速效鉀含量隨時間表現出顯著升高趨勢(F=36.371，P=0.000)，第二次和第三次采樣時分別比第一次采樣時升高了15.4%和36.6%。

圖4 不同采樣時間枸杞試驗地土壤速效磷含量Fig.4 The available soil phosphorus content during thedifferent sampling periods of wolfberry

圖5 不同采樣時間枸杞試驗地土壤速效鉀含量Fig.5 Available soil potassium content during thedifferent sampling periods of wolfberry

3 討 論

研究結果顯示，在化肥施用量減半條件下，配施有機肥處理(T1)使2 a生寧杞5號枸杞干果年產量較常規施肥量單施化肥對照(CK)顯著增加24.1%(圖1)，這個結果與前人許多類似研究結果一致。王三英等[1]研究發現，不同的配方施肥處理均可使寧杞1號枸杞鮮果產量較對照顯著增加，增加值最大可達80.83%。鮑瑞等[8]研究發現，配施牛糞等有機肥可顯著提高寧杞1號枸杞干果產量，特別是配施精品有機肥較對照增加69.1%。周倩倩等[9]研究發現，配施沼液可以使4 a生寧杞1號枸杞干果產量顯著增加，在沼液施用量10 kg·株-1時，單株干果產量較對照增加34.07%。這些研究結果說明，適宜的施肥量與合理的肥料配比可以顯著提高枸杞產量，特別是配施有機肥料，不僅可以提高枸杞產量，還利于土壤肥力的維持[1-5,8-9]。而長期單施化肥，不僅會引起枸杞產量和品質的下降，還會造成緊實板結、鹽漬化嚴重、理化性質惡化等土壤問題[4-7]。此外，在本試驗中，種植和翻壓油菜處理(T2)與配施有機肥處理(T1)有相同的增產效果，在化肥施用量減半條件下，T2處理仍使枸杞干果產量較對照顯著增加19.1%(圖1)。這個研究結果與油菜作為綠肥顯著增加玉米產量22.39%[14]、水稻產量5.70%～14.55%[11]、烤煙產量24.7%[13]等農作物的研究結果一致。

李惠霞等[15]研究發現，施用不同有機物料或有機物料配施化肥能夠顯著提高土壤有機質、堿解氮、有效磷含量，促進枸杞當季新枝萌發、葉片形成、枝條生長和干物質的形成。本研究結果也表明，配施有機肥(T1)處理顯著提高了枸杞地土壤有機質、堿解氮、速效磷和速效鉀的含量，進而顯著提高枸杞產量(圖1～圖5)。許多研究發現，翻壓油菜能夠提高土壤有機質、全氮和全磷含量，改善土壤物理結構，增加土壤脲酶和酸性磷酸酶活性，從而提高了供試作物的產量[11-12,16-17]。例如，王丹英等[11]研究發現，翻壓油菜能夠提高土壤有機質、全氮和全磷含量，增加了土壤脲酶和酸性磷酸酶活性，從而提高了供試水稻的產量。李紅燕等[16]研究發現，無論是麥后種植還是麥田套種油菜均可以顯著提高土壤養分含量，與夏季裸露對照相比，麥后播種油菜分別使土壤有機質、速效磷和速效鉀含量分別顯著增長12.4%、39.7%和13.7%；麥田套種油菜分別使土壤有機質、速效磷和速效鉀含量分別顯著升高11.7%、25.4%和19.0%。本試驗也得出相同的研究結果，行間種植和翻壓油菜顯著提高了枸杞地土壤有機質、堿解氮、速效磷和速效鉀含量，進而顯著提高了枸杞干果年產量，而且在提高土壤養分含量方面，翻壓油菜的效果較配施有機肥更顯著(圖1～圖5)。這些研究結果表明，枸杞行間套種和翻壓油菜不僅可以增加枸杞干果產量，還可以減少化肥的投入，提高枸杞地土壤養分含量。

但在本試驗中，土壤有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀含量，都在處理當年就較CK顯著增加，特別是土壤有機質含量增加了60.2%(圖2～圖5)，這與前人的研究結果并不完全一致。如劉曉霞等[17]研究發現，綠肥連續還田2 a對土壤養分含量的影響不大，但連續還田3～4 a，土壤有機質、全氮和有效磷含量顯著升高。何亮珍等[12]研究發現，種植冬油菜可以顯著提高土壤全氮和礦化氮、全磷和有效磷含量，但對土壤有機質含量無顯著影響。這些差異可能與目標作物、試驗地土壤及氣候條件、油菜翻壓時間及方法等因素的不同有關。油菜生物量在盛花期最大，鮮草產量可達30 000～45 000 kg·hm-2，此時翻壓對作物產量、土壤養分含量影響最為顯著，而且此時油菜秸稈碳氮比接近25∶1，最利于微生物對有機物的分解與轉化[10-11,18-19]。此外，有機物的物理狀態也是影響其分解轉化的關鍵因素，通過粉碎還田，可以破碎秸稈體表抗微生物物質的保護作用，增加秸稈與微生物的接觸面積，從而加快其分解轉化的速度。王丹英等[11]研究發現，油菜盛花期還田，可以使水稻田有機質含量增加4.52 g·kg-1，達到60.79 g·kg-1；而在本試驗中土壤有機質含量僅增加了3.20 g·kg-1，達到9.13 g·kg-1(圖2)，這可能是由于土壤質地及含水量、土壤微生物群落結構及活性不同，進而引起油菜秸稈降解速度不一致有關。