周 影，王 琳，魏啟舜，管永祥，陳 震，郭成寶，趙荷娟*

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晚播對紫云英生長、養(yǎng)分積累和根際微生物的影響①

周 影1，王 琳1，魏啟舜1，管永祥2，陳 震2，郭成寶1，趙荷娟1*

(1江蘇丘陵地區(qū)南京農(nóng)業(yè)科學研究所，南京 210046；2江蘇省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，南京 210036)

大田條件下，依據(jù)水稻收獲時間設置3個晚播播期(10月30日、11月10日和11月20日)。對不同播期處理下紫云英生長狀況、鮮草產(chǎn)量、養(yǎng)分積累量以及根際微生物等影響進行研究。結(jié)果表明，播期顯著影響紫云英的生長及物質(zhì)養(yǎng)分積累。隨著播期的推遲，紫云英的株高、密度、單株復葉數(shù)、單株鮮重、單株干重均呈下降趨勢。鮮草產(chǎn)量隨播期推遲顯著降低，10月30日播種的鮮草產(chǎn)量最高，達19 006.35 kg/hm2。不同播期植株地上部C、N、P、K含量差異不顯著，積累量則隨播期的推遲而顯著降低。播期顯著影響紫云英根際土壤微生物量，根際土壤中的細菌、真菌、放線菌數(shù)量均隨播期的推遲而顯著減少。本試驗條件下，11月10日以后播種的紫云英鮮草產(chǎn)量、養(yǎng)分積累量等指標均顯著低于10月30日播種的處理。晚播紫云英播期控制在11月之前可獲得較高的產(chǎn)草量和養(yǎng)分積累，取得較好的還田效果。

紫云英；播期；產(chǎn)量；養(yǎng)分積累量；根際微生物

隨著育種技術(shù)和作物栽培技術(shù)的不斷發(fā)展，中國糧食產(chǎn)量逐年增加。然而，在最大限度挖掘土地資源潛力，過量使用農(nóng)藥、化肥，糧食產(chǎn)量不斷突破的同時，也使中國耕地資源環(huán)境面臨著眾多問題與挑戰(zhàn)?？茖W推進耕地輪作休耕制度，提升耕地綜合生產(chǎn)能力，是探索藏糧于地、藏糧于技的具體實現(xiàn)途徑，對推動中國農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展和保障國家糧食安全具有重要戰(zhàn)略意義[1]。近年來，江蘇省因地制宜，在全省多地部署實施輪作休耕制度。水稻-綠肥輪作作為傳統(tǒng)輪作模式，在充分利用冬季水、熱及土地等資源，促進土壤養(yǎng)分循環(huán)與轉(zhuǎn)化，改善生態(tài)環(huán)境、節(jié)能減排等方面起著積極作用[2]。而紫云英作為主要的稻田豆科綠肥作物[3]，具有固氮能力強、生長發(fā)育快、能顯著改善土壤和促進植物生長發(fā)育等特點，被大量地應用于研究和實際應用中[4-7]。作為綠肥種植的紫云英，其播期主要受水稻收獲時間的影響。近年來，隨著江蘇水稻主導品種布局調(diào)整、優(yōu)良食味晚粳水稻品種的選育[8]以及農(nóng)業(yè)氣候資源總體變化等[9]因素的影響，使得晚稻及遲熟品種種植面積不斷擴大，水稻收獲期推遲。從而致使輪作紫云英的播期隨之延后，對紫云英的生長及養(yǎng)分積累等產(chǎn)生影響。

本試驗以江蘇中部地區(qū)綠肥-水稻輪作方式為對象，選取了主栽綠肥作物紫云英為試驗品種進行研究。前人對紫云英的研究主要圍繞播期對其生長及物質(zhì)養(yǎng)分積累的影響，而對紫云英根際微生物的影響鮮見報道。同時，研究的播期多集中在8—10月份，而對更遲播期的影響研究較少。本試驗依據(jù)水稻收獲時間設置了3個晚播播期，研究了不同播期對輪作綠肥作物紫云英生長狀況、鮮草產(chǎn)量、養(yǎng)分積累情況以及根際微生物等的影響，以期為江蘇地區(qū)水稻種植制度下晚播紫云英播期的選擇及增產(chǎn)栽培要點等提供一些指導意見。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2017—2018年在江蘇省句容市茅山風景區(qū)墓東村潘莊實施，前茬水稻品種為南粳5055。田間試驗條件下，根據(jù)水稻收獲時間，設播期3個：10月30日、11月10日、11月20日；紫云英播種量為75 kg/hm2。每小區(qū)面積為20 m2，小區(qū)采用隨機區(qū)組排列，每處理3次重復。N、P2O5、K2O 用量均為45 kg/hm2，追施。紫云英生長期間根據(jù)氣候情況和土壤水分狀況進行排灌管理。

1.2 測定項目及方法

1.2.1 植株生長狀況 于盛花期取樣調(diào)查紫云英生長狀況。每小區(qū)按S型曲線隨機取10株調(diào)查各生長指標；每小區(qū)隨機取20 cm × 20 cm的樣方各1個調(diào)查株數(shù)；各處理隨機取3個1 m2的樣方稱鮮重。

1.2.2 養(yǎng)分含量 植株全碳含量采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定；樣品經(jīng)H2SO4-H2O2消煮，微量凱氏定氮法測定氮含量；鉬銻抗比色法測定磷含量，火焰光度計法測定鉀含量。養(yǎng)分積累量 = 干物質(zhì)量 × 養(yǎng)分含量。

1.2.3 土壤微生物分析 采用稀釋平板計數(shù)法進行，細菌采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、真菌采用馬丁氏培養(yǎng)基、放線菌采用改良高氏一號培養(yǎng)基進行培養(yǎng)[10]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

運用Excel和SPSS軟件進行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 播期對紫云英植株生長狀況的影響

對盛花期各處理植株的株高、根長、單株復葉數(shù)等指標進行分析，結(jié)果顯示(表1)，播期對紫云英的生長狀況有一定的影響。不同播期下植株的根長無明顯差異。而株高、單株復葉數(shù)、單株鮮重和單株干重均隨播期的推遲而呈遞減趨勢，10月30日播種的最高，11月20日的最低。10月30日播種的紫云英單株復葉數(shù)、單株鮮重和單株干重均顯著高于11月份播種的2個處理。11月份播種的處理間各生長指標差異不顯著。

表1 播期對紫云英植株生長狀況的影響

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標準差，同列數(shù)據(jù)小寫字母不同表示處理間差異達到<0.05 顯著水平。

2.2 播期對紫云英株數(shù)和鮮草產(chǎn)量的影響

不同播期對紫云英單位面積株數(shù)和鮮草產(chǎn)量產(chǎn)生影響。試驗結(jié)果顯示(圖1)，隨著播期的推遲，每公頃株數(shù)呈下降趨勢。10月30日播種的最多，達513.77萬株/hm2，11月20日最少，兩者間相差274.91萬株/hm2，差異達顯著水平。而10月30日和11月10播種的處理間株數(shù)差異不顯著

對紫云英鮮草產(chǎn)量的影響結(jié)果表明，播期顯著影響紫云英的鮮草產(chǎn)量。10月30日播種的處理鮮草產(chǎn)量顯著高于11月份播種的2個處理，分別高出115% 和279%，處理間差異達顯著水平，特別是10月30日與11月20日播種的處理間產(chǎn)量差異達極顯著水平。

2.3 播期對紫云英養(yǎng)分積累的影響

本試驗條件下，不同播期的紫云英地上部C和N、P、K含量均無顯著差異，各處理間數(shù)值變幅較小。各養(yǎng)分積累量則隨播期的推遲而顯著降低，且與紫云英的干物質(zhì)量呈正相關關系。其中，植株地上部C的積累量范圍在488.53 ~ 1 933.61 kg/hm2之間，10月30日播種的最高，11月20日的最低。N、P、K積累量范圍分別為27.3 ~ 102.08、2.63 ~ 10.07、5.70~ 25.39 kg/hm2，均隨播期推遲而顯著降低。不同處理各養(yǎng)分積累量差異達極顯著水平。

(圖柱上方小寫字母不同表示處理間差異達到P<0.05 顯著水平，大寫字母不同表示差異達到P<0.01 顯著水平，下圖同)

表2 播期對紫云英地上部養(yǎng)分含量及積累量的影響

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標準差，同列數(shù)據(jù)小寫字母不同表示處理間差異達到<0.05 顯著水平，大寫字母不同表示差異達到<0.01顯著水平，下同。

2.4 播期對紫云英根際微生物的影響

表3不同播期對紫云英根際土壤微生物量的影響結(jié)果顯示，播期顯著影響紫云英根際微生物數(shù)量，根際土壤中細菌、真菌和放線菌量均隨播期推遲而顯著減少。10月30日播種的處理3種菌的數(shù)量均顯著多于11月份播種的2個處理，單位重量土壤中細菌、真菌和放線菌數(shù)量分別多出65.3%、95.2% 和50.5% 以上，差異達顯著或極顯著水平。11月份播種的2個處理間差異不顯著。

表3 播期對紫云英根際土壤微生物量的影響

3 討論

3.1 播期對紫云英生長及鮮草產(chǎn)量的影響

播種期是影響作物產(chǎn)量的最主要因素之一。播期不同，各生育期所處的氣候條件各不相同，而氣候條件中的光、溫度、水和空氣等環(huán)境因子對作物的生長發(fā)育、作物產(chǎn)量和質(zhì)量的形成在各階段所起的作用各不相同[11]。播期作為種植技術(shù)的一個重要方面，顯著影響作物出苗速率[12]、生長指標[13]、養(yǎng)分積累、產(chǎn)量和品質(zhì)等各個方面[14-15]。適時播種可滿足作物對光、熱、水等環(huán)境條件的需求，從而改善植株經(jīng)濟性狀并獲得高產(chǎn)。

本試驗中，除了紫云英的根長差異不顯著外，單株復葉數(shù)，單株鮮、干重均隨播期的推遲而降低。10月30日播種的處理顯著高于11月份播種的2個處理。這是由于隨著播期的推遲，氣溫降低，紫云英苗期易受低溫影響而產(chǎn)生凍害，直接影響紫云英植株的生長。而早播的紫云英可以獲得更多的積溫和光照時間，積累更多干物質(zhì)。適期早播有利于獲得較高干物質(zhì)積累量。

本試驗播期下的單位面積株數(shù)和鮮草產(chǎn)量都顯著高于潘福霞等[16]試驗的相同或相近播期下的值，這除了有地域、氣候、品種等的影響外，更主要的原因應該是播種量的差異。本試驗的紫云英播種量為75 kg/hm2，而潘福霞的為37.5 kg/hm2，是其兩倍。因此，適當增加播種量可一定程度上彌補播期推遲帶來的產(chǎn)量影響。

3.2 播期對紫云英養(yǎng)分積累的影響

以翻壓還田為目的的綠肥作物，獲得較高的養(yǎng)分積累量是栽培的關鍵。本試驗中，不同播期處理下紫云英植株C和N、P、K的積累量差距較大，且與紫云英的干物質(zhì)量呈正相關關系。11月份播種的處理紫云英植株C和N、P、K的積累量均顯著低于10月30日播種的處理。說明10月份以后播種紫云英顯著影響植株養(yǎng)分的積累。

紫云英植株中的絕大部分C、N和少量的S是從大氣中獲得的[17]。紫云英除了可以固定CO2釋放O2，還提高了對SO2、N2O和粉塵等主要空氣污染物的凈化功能[18]。本試驗中，10月30日播種的處理植株C積累量為1 933.61 kg/hm2、N積累量為102.08 kg/hm2，顯著高于11月份播種的。翻壓后可歸還土壤的C、N量更大，對土壤有機質(zhì)的積累和減少N肥的施用具有積極作用，具備更好的生態(tài)效應。

3.3 不同播期對紫云英根際微生物的影響

作物根際土壤微生物是土壤生態(tài)系統(tǒng)中最活躍的組分，是土壤生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量流動的主要參與者，擔負著土壤中C、N、P和S循環(huán)的“推進器”和土壤養(yǎng)分植物有效性的“轉(zhuǎn)換器”等多方面功能[19]；也是土壤重金屬生物有效性的重要影響因素之一[20]。土壤中細菌數(shù)量的增加有利于土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化，能為植物的生長提供良好的環(huán)境。真菌擁有強大的酶系統(tǒng)，直接參與纖維素、木質(zhì)素等植物殘體和土壤有機質(zhì)的分解。絲狀真菌數(shù)量的多少可反映土壤肥力及通氣狀況[21]，而土壤中放線菌數(shù)量的增加不僅能促進土壤有機質(zhì)轉(zhuǎn)化，還能產(chǎn)生抗生素，對植物的土傳病原菌起到一定的拮抗作用[22]。研究表明，種植翻壓綠肥能夠通過改變土壤環(huán)境和為微生物生長繁殖提供碳源及氮源而影響土壤微生物的活性，并且能夠改變微生物的群落組成和功能，增加土壤微生物多樣性，影響微生物與土壤環(huán)境間的相互作用[23-26]。本試驗條件下，播期顯著影響紫云英根際土壤中的微生物數(shù)量，10月30日播種的處理根際土壤中細菌、真菌和放線菌均顯著多于11月份播種的處理。11月10日和11月20日播種的處理間差異不顯著。說明適期早播有助于改善紫云英根際環(huán)境，增加根際微生物的數(shù)量，提高微生物的多樣性和微生物種群的總體活性[27]。

綜上，本試驗條件下，播種期顯著影響晚播紫云英的生長狀況、產(chǎn)草量、養(yǎng)分積累量及根際微生物量。10月30日播種的處理各指標均優(yōu)于11月份播種的處理。因此，遲播紫云英的播期選擇應盡量在11月份之前完成。生產(chǎn)實際中，可根據(jù)水稻收獲時間提前20 d左右完成套播播種，取得更好的還田肥田效果，達到“以小肥換大肥”的目的。

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Effects of Late Sowing on Growth, Nutrient Accumulation and Rhizosphere Microorganism ofL.

ZHOU Ying1, WANG Lin1, WEI Qishun1, GUAN Yongxiang2, CHEN Zhen2, GUO Chengbao1, ZHAO Hejuan1*

(1 Nanjing Institute of Agricultural Sciences in Jiangsu Hilly Area, Nanjing 210046, China; 2 Agricultural Technology Extension Station of Jiangsu Province, Nanjing 210036, China)

A field experiment was carried out to study the influence of different late sowing dates on growth, fresh yield, nutrient accumulation and rhizosphere microorganism ofL. Three sowing dates (Oct. 30th, Nov. 10th, and Nov. 20th) were designed according to the harvest time of rice. The results showed that late sowing date significantly influenced the growth and nutrition accumulation of astragalus, as the sowing date postponed, plant height and density, number of compound leaves per plant, fresh or dry weight per plant all decreased, fresh yield decreased significantly, highest (19 006.35 kg/hm2) on the late sowing date of Oct. 30th. No difference was found among C, N, P and K contents in the above-ground parts of astragalus on different late sowing dates, but the nutrient accumulation decreased significantly as the sowing date postponed. Late sowing date also had significant effects on population of soil rhizosphere microbes, the numbers of bacteria, fugus and actinomycetes decreased as the sowing date postponed. Fresh yield and nutrient accumulation of astragalus were lower on sowing date of Nov. 11ththan that of Oct. 30th. Under the conditions of this experiment, the sowing date of astragalus should be controlled before November for higher biomass and nutrient accumulation and better effect of returning to field.

L.; Sowing date; Yield; Nutrient accumulation; Rhizosphere microorganism

江蘇省農(nóng)業(yè)三新工程項目(SXGC〔2017〕228)資助。

通訊作者(zhuzhao603@163.com)

周影(1983—)，女，江蘇銅山人，碩士，助理研究員，主要從事農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用、土肥等方面研究。E-mail: JJDD010@126.com

S-3

A

10.13758/j.cnki.tr.2019.01.007