中国农业科学 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (8): 1591-1603.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.08.010
李绍兴(), 宋稳锋(
), 魏泽煜, 周玉玲, 宋李霞, 任可, 马群, 王龙昌(
)
收稿日期:
2024-07-09
接受日期:
2024-09-19
出版日期:
2025-04-16
发布日期:
2025-04-21
通信作者:
联系方式:
李绍兴,E-mail:lsxkeenlq@163.com。宋稳锋,E-mail:1373106606@qq.com。李绍兴和宋稳锋为同等贡献作者。
基金资助:
LI ShaoXing(), SONG WenFeng(
), WEI ZeYu, ZHOU YuLing, SONG LiXia, REN Ke, MA Qun, WANG LongChang(
)
Received:
2024-07-09
Accepted:
2024-09-19
Published:
2025-04-16
Online:
2025-04-21
摘要:
【目的】探讨秸秆、绿肥覆盖还田对西南旱地土壤肥力及作物产量的影响,为合理高效、生态健康的保护性耕作措施提供依据。【方法】以西南地区“蚕豆/玉米/甘薯”旱三熟套作模式中的甘薯季为研究对象,设无覆盖(CK)、秸秆覆盖(S)、紫云英覆盖(M)、秸秆+紫云英覆盖(S+M)4个处理,研究其对土壤理化性质、微生物碳源代谢活性以及甘薯干物质积累和产量的影响。【结果】(1)较地表无覆盖(CK),秸秆覆盖(S)和紫云英覆盖(M)对甘薯季土壤理化性质、生物学特性具有一定的改善作用,其中以秸秆与紫云英(S+M)协同覆盖的效果最佳。(2)基于主成分分析的土壤肥力综合评价表明,S和M处理的土壤肥力均高于CK,其中S+M处理在根际与非根际土壤的综合得分均为最高。(3)S+M处理显著提高了甘薯各器官干物质量以及甘薯产量,S+M、S、M处理下甘薯产量相较于CK处理分别提高34.53%、14.60%、11.55%。【结论】在西南“旱三熟”区进行秸秆与紫云英覆盖,能有效改善土壤理化性质及生物学特性,提升土壤肥力,提高甘薯干物质量及产量。
李绍兴, 宋稳锋, 魏泽煜, 周玉玲, 宋李霞, 任可, 马群, 王龙昌. 秸秆与紫云英覆盖对土壤肥力及甘薯产量的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(8): 1591-1603.
LI ShaoXing, SONG WenFeng, WEI ZeYu, ZHOU YuLing, SONG LiXia, REN Ke, MA Qun, WANG LongChang. Effects of Straw and Milk Vetch Mulching on Soil Fertility and Sweet Potato Yield[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2025, 58(8): 1591-1603.
表1
本研究不同覆盖处理及操作方法"
处理Treatment | 操作方法Method of operation |
---|---|
对照CK | 地表无覆盖Uncovered land |
秸秆覆盖S | 当季作物播种或移栽后,将前茬作物秸秆用铡刀切成20 cm左右长度并均匀覆盖在整个小区内,蚕豆、玉米秸秆覆盖量为7 500 kg·hm-2(风干重),甘薯秸秆覆盖量为4 500 kg·hm-2(风干重) After planting or transplantation of crops in the current season, straw of the previous crops were cut into a length of about 20 cm by fodder chopper and evenly covered in the whole plot. The straw cover amount of fava bean and corn were 7 500 kg·hm-2 (air dry weight), and the straw cover amount of sweet potato was 4 500 kg·hm-2 (air dry weight) |
紫云英覆盖M | 在蚕豆生育期内间作紫云英,紫云英于盛花期收获并切碎,在玉米移栽后均匀覆盖在整个小区内,覆盖量为2 500 kg·hm-2(风干重) During the growth period of fava bean, harvest and chop the milk vetch in full-blossom period, evenly covered in the whole plot after corn was transplanted, and the cover amount is 2 500 kg·hm-2 (air dry weight) |
秸秆+紫云英覆盖S+M | 秸秆覆盖量和覆盖方法同S处理,紫云英覆盖量和覆盖方法同M处理 The mulching amount and mulching method of straw and milk vetch are the same as S and M treatment |
表2
甘薯成熟期土壤理化性状"
土区 Soil area | 处理 Treatment | 电导率 Dynamic (μS·cm-1) | 易氧化有机碳 Soil readily oxidizable organic carbon (g·kg-1) | 硝态氮 Nitrate nitrogen (mg·kg-1) | 速效磷 Available phosphorus (mg·kg-1) | 有机碳 Organic carbon (g·kg-1) | 全氮 Total nitrogen (g·kg-1) | 全磷 Total phosphorus (mg·kg-1) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
根际土壤 Rhizosphere | CK | 5.15±0.07a | 1.41±0.0978c | 4.89±0.070b | 23.16±0.679a | 11.055±0.258a | 0.732±0.033b | 0.716±0.022a |
S | 5.54±0.13a | 2.47±0.067a | 6.52±0.217a | 24.07±0.698a | 11.844±0.118a | 0.800±0.0114a | 0.722±0.014a | |
S+M | 5.25±0.13a | 2.28±0.060a | 6.06±0.201ab | 25.37±0.622a | 11.596±0.310a | 0.806±0.010a | 0.714±0.004a | |
M | 5.10±0.24a | 1.93±0.059b | 5.94±0.695ab | 25.10±0.677a | 11.192±0.234a | 0.8273±0.014a | 0.726±0.014a | |
非根际土壤 Non-rhizosphere | CK | 4.23±0.18c | 1.72±0.055b | 3.51±0.327c | 28.85±0.573b | 12.211±0.103c | 0.9227±0.004b | 0.806±0.019b |
S | 5.91±0.05a | 2.41±0.076ab | 6.28±0.476b | 29.88±0.497b | 13.119±0.073b | 1.0607±0.018a | 0.835±0.023ab | |
S+M | 6.12±0.07a | 2.60±0.264a | 8.14±0.413a | 33.55±0.844a | 14.381±0.171a | 1.132±0.039a | 0.852±0.018a | |
M | 5.01±0.08b | 2.03±0.297ab | 5.59±0.412b | 30.76±0.364b | 12.913±0.197b | 0.964±0.005b | 0.837±0.010ab |
表3
甘薯成熟期土壤酶活性"
土区 Soil area | 处理 Treatment | 蔗糖酶 Invertase (mg·kg-1·24h-1) | 脲酶 Urease (mg·kg-1·24h-1) | 酸性磷酸酶 Acid phosphatase (mg·kg-1·24h-1) |
---|---|---|---|---|
根际土壤 Rhizosphere | CK | 5.595±0.097a | 0.292±0.00b | 0.325±0.0036b |
S | 5.442±0.135a | 0.324±0.0020a | 0.374±0.0037a | |
S+M | 5.993±0.180a | 0.322±0.0025a | 0.372±0.0095a | |
M | 5.872±0.443a | 0.322±0.0047a | 0.368±0.0026a | |
非根际土壤 Non-rhizosphere | CK | 7.601±0.117b | 0.327±0.0041c | 0.468±0.0048c |
S | 8.440±0.069a | 0.343±0.0004b | 0.491±0.0053b | |
S+M | 8.403±0.148a | 0.355±0.0028b | 0.521±0.0042a | |
M | 8.186±0.083a | 0.374±0.0062a | 0.503±0.0098ab |
表4
120 h微生物多样性指数"
处理 Treatment | 平均颜色变化率 AWCD | Shannon多样性指数 H | Pielou均匀度指数 J | Simpson优势度指数 D | Mclntosh多样性指数 U |
---|---|---|---|---|---|
CK | 0.9466±0.0544a | 3.3370±0.0287a | 0.9879±0.0016b | 0.9631±0.0012a | 5.6276±0.2352a |
S | 0.9588±0.0578a | 3.3262±0.0295a | 0.9879±0.0030b | 0.9624±0.0016a | 5.7503±0.2344a |
S+M | 0.9918±0.0312a | 3.3531±0.0096a | 0.9993±0.0024a | 0.9638±0.0004a | 5.8477±0.1505a |
M | 0.987±0.01618a | 3.3273±0.0263a | 0.9953±0.0013a | 0.9628±0.0011a | 5.8958±0.0762a |
图3
不同处理土壤微生物对31种碳源利用的聚类热图 A表示糖类碳源,A1—A10分别为D-纤维二糖、α-D-乳糖、β-甲基-D-葡萄糖苷、D-木糖、i-赤藓糖醇、D-甘露醇、N-乙酰-D氨基葡萄糖、1-磷酸葡萄糖、D,L-α-磷酸甘油、D-半乳糖酸γ-内酯;B表示氨基酸类碳源,B1—B6分别为L-精氨酸、L-天门冬酰胺、L-苯丙氨酸、L-丝氨酸、L-苏氨酸、甘氨酰-L-谷氨酸;C表示羧酸类碳源,C1—C7分别为丙酮酸甲酯、D-葡糖胺酸、D-半乳糖醛酸、γ-羟丁酸、衣康酸、α-丁酮酸、D-苹果酸;D表示胺类碳源,D1—D2分别为苯乙胺、腐胺;E表示酚酸类碳源,E1—E2分别为2-羟基苯甲酸、4-羟基苯甲酸;F表示聚合物类碳源,F1—F4分别为吐温40、吐温80、α-环式糊精、肝糖"
表5
不同处理土壤肥力的综合得分"
土区 Soil area | 处理 Treatment | 主成分1 PC1 | 主成分2 PC2 | 总得分 Total score | 排名 Ranking | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
根际 Rhizosphere | CK | -0.438392723 | -0.876785447 | -1.31517817 | 4 | ||||
S | 0.17178853 | 0.34357706 | 0.51536559 | 2 | |||||
S+M | 0.177319573 | 0.354639147 | 0.53195872 | 1 | |||||
M | 0.0892864 | 0.1785728 | 0.2678592 | 3 | |||||
非根际 Non-rhizosphere | CK | -0.507529085 | -1.01505817 | -1.522587255 | 4 | ||||
S | 0.033098995 | 0.06619799 | 0.099296985 | 3 | |||||
S+M | 0.4125221 | 0.8250442 | 1.2375663 | 1 | |||||
M | 0.06190933 | 0.12381866 | 0.18572799 | 2 |
表6
甘薯各器官干物质量"
生育天数 Growth days (d) | 处理 Treatment | 根 Root (g) | 茎 Stem (g) | 叶 Leaf (g) | 叶柄 Petiole (g) | 根冠比 R/T | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
30 | CK | 1.59±0.24ab | 5.03±0.13c | 5.21±0.16c | 3.60±0.16b | 0.11±0.02a | |||||
S | 1.13±0.17b | 5.70±0.25bc | 6.20±0.32bc | 3.88±0.37b | 0.07±0.01b | ||||||
S+M | 2.18±0.24a | 7.40±0.53a | 8.29±0.82a | 5.62±0.59a | 0.10±0.01ab | ||||||
M | 1.56±0.12ab | 6.51±0.56ab | 7.16±0.38ab | 5.26±0.27a | 0.08±0.01ab | ||||||
60 | CK | 27.65±5.84a | 20.12±1.25a | 16.73±1.53b | 12.22±1.36b | 0.56±0.10a | |||||
S | 31.22±5.56a | 23.80±1.37a | 18.11±1.05ab | 13.98±1.33ab | 0.56±0.10a | ||||||
S+M | 37.30±2.05a | 26.90±0.81a | 23.99±1.97a | 18.31±1.62a | 0.54±0.01a | ||||||
M | 40.71±2.86a | 25.34±3.51a | 22.46±2.22ab | 16.43±1.56ab | 0.64±0.04a | ||||||
90 | CK | 104.74±14.45a | 48.46±3.38a | 36.02±3.95a | 22.84±2.33a | 0.97±0.08a | |||||
S | 103.00±13.49a | 54.78±2.22a | 34.33±2.07a | 20.15±0.72a | 0.95±0.14a | ||||||
S+M | 97.81±7.58a | 61.31±5.95a | 40.47±3.35a | 23.11±1.35a | 0.78±0.01a | ||||||
M | 80.05±12.35a | 56.96±5.73a | 37.43±1.93a | 23.07±2.01a | 0.68±0.08a | ||||||
120 | CK | 137.54±14.52a | 69.48±1.89a | 31.86±2.63ab | 23.67±1.40ab | 1.11±0.14a | |||||
S | 172.82±7.40a | 76.55±12.51a | 25.25±3.07b | 19.58±0.78b | 1.48±0.22a | ||||||
S+M | 175.27±10.69a | 76.21±5.08a | 38.29±4.87a | 29.71±3.14a | 1.24±0.16a | ||||||
M | 139.93±18.42a | 63.41±6.70a | 26.86±1.49b | 20.93±1.43b | 1.27±0.16a | ||||||
150 | CK | 180.14±14.31b | 53.25±5.54b | 20.44±1.57c | 16.87±1.09b | 1.83±0.29a | |||||
S | 240.98±17.92ab | 71.47±8.98ab | 30.72±3.71ab | 24.44±2.36ab | 1.94±0.24a | ||||||
S+M | 316.59±44.13a | 84.00±3.69a | 35.75±2.65a | 27.79±2.04a | 2.16±0.34a | ||||||
M | 197.16±6.98b | 57.98±5.91b | 24.63±2.80bc | 18.11±3.33b | 2.01±0.24a |
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