





中国农业科学 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (22): 4718-4731.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.22.012
张明龙1(
), 柴强1, 韩梅2, 樊志龙1, 殷文1, 范虹1, 何蔚1, 孙亚丽1, 胡发龙1(
), 谈燕3(
)
收稿日期:2025-01-03
接受日期:2025-03-27
出版日期:2025-11-16
发布日期:2025-11-21
通信作者:
联系方式:
张明龙,E-mail:19994353877@163.com。
基金资助:
ZHANG MingLong1(
), CHAI Qiang1, HAN Mei2, FAN ZhiLong1, YIN Wen1, FAN Hong1, HE Wei1, SUN YaLi1, HU FaLong1(
), TAN Yan3(
)
Received:2025-01-03
Accepted:2025-03-27
Published:2025-11-16
Online:2025-11-21
摘要:
【目的】筛选适宜的绿肥配置模式,以减少小麦施氮量,为青海高原土壤质量提升和小麦增产稳产提供理论依据和技术支撑。【方法】2022—2023年在青海大学农林科学院试验基地进行裂区试验,主区设置为施氮水平,即225 kg·N·hm-2(N2,习惯施氮)、158 kg·N·hm-2(N1,习惯施氮减量30%);副区为4种绿肥配置模式,即箭筈豌豆单作(CV)、箭筈豌豆与青稞混作(CV×CH)、箭筈豌豆与毛叶苕子混作(CV×HV)、箭筈豌豆与油菜混作(CV×RS)。【结果】箭筈豌豆混作青稞土壤容重和pH较箭筈豌豆单作分别降低8.6%—10.5%和3.3%—3.4%,较箭筈豌豆混作毛叶苕子分别降低3.3%—5.8%和1.6%—1.9%,较箭筈豌豆混作油菜分别降低4.9%—7.5%和2.3%—2.4%。箭筈豌豆混作青稞土壤有机质、全氮、全磷、全钾、硝态氮、铵态氮、速效磷和速效钾含量较箭筈豌豆单作分别提高20.0%—22.3%、8.3%—9.7%、11.2%—15.6%、14.6%—16.4%、14.8%—20.1%、16.8%—18.9%、16.4%—19.4%和23.8%—24.6%,较箭筈豌豆混作毛叶苕子分别提高12.6%—13.8%、3.9%—4.2%、3.1%—4.9%、4.8%—5.5%、7.5%—8.2%、8.2%—8.7%、6.1%—7.7%和6.9%—10.7%,较箭筈豌豆混作油菜分别提高26.7%—35.4%、14.3%—14.4%、7.0%—8.2%、7.9%—9.8%、23.5%—28.0%、23.5%—25.3%、11.5%—12.3%和16.5%—19.6%。减氮30%处理土壤蔗糖酶和过氧化氢酶活性较习惯施氮分别提高3.2%—4.1%和4.5%—4.9%。此外,箭筈豌豆混作青稞土壤蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶较箭筈豌豆单作分别提高20.1%—24.7%、10.5%—14.4%、12.2%—16.9%和12.2%—12.6%,较箭筈豌豆混作毛叶苕子分别提高12.0%—12.5%、4.2%—5.2%、6.4%—7.6%和4.7%—6.2%,较箭筈豌豆混作油菜分别提高28.1%—33.6%、15.2%—19.1%、18.7%—24.2%和5.7%—5.8%。减氮30%处理土壤质量指数较传统施氮提高17.1%,箭筈豌豆混作青稞和箭筈豌豆混作毛叶苕子土壤质量指数较箭筈豌豆单作分别提高142.3%和76.6%。在氮肥减施30%条件下,箭筈豌豆混作青稞的小麦籽粒产量与传统施氮差异不显著,但较箭筈豌豆单作和箭筈豌豆混作毛叶苕子分别提高10.4%—12.5%和4.8%—5.9%。Mantel检验表明,土壤质量指数和小麦产量与土壤有机质、全量养分、速效养分及酶活性呈显著正相关关系,与土壤容重、pH呈显著负相关关系。此外,随机森林模型预测发现,有机质、全氮、铵态氮、硝态氮、蔗糖酶、脲酶等指标是影响小麦产量的关键因子。【结论】减氮30%结合箭筈豌豆混作青稞可改善土壤理化性质、提升土壤酶活性、提高土壤质量和小麦产量,可作为青海高原地区适宜的生产模式。
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表1
不同处理对土壤速效养分的影响"
| 年份 Year | 施氮水平 N application level | 绿肥配置模式 Green manure cropping pattern | 硝态氮 NO3--N (mg∙kg-1) | 铵态氮 NH4+-N (mg∙kg-1) | 速效磷 Available P (mg∙kg-1) | 速效钾 Available K (mg∙kg-1) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 2022 | N2 | CV | 17.9d | 8.2e | 9.4cd | 173.5d |
| CV×CH | 20.2b | 9.8b | 10.8a | 214.1a | ||
| CV×HV | 18.8c | 9.2c | 10.2ab | 194.5b | ||
| CV×RS | 16.0f | 7.8f | 9.7bcd | 175.9d | ||
| N1 | CV | 17.9d | 8.6d | 9.6d | 170.1d | |
| CV×CH | 21.0a | 10.3a | 11.2a | 214.1a | ||
| CV×HV | 19.2c | 9.2c | 10.5abc | 192.2bc | ||
| CV×RS | 17.3e | 8.2e | 10.1bcd | 182.0cd | ||
| 2023 | N2 | CV | 18.5e | 8.8d | 10.3c | 186.0c |
| CV×CH | 22.5b | 10.5a | 12.0a | 231.2a | ||
| CV×HV | 21.2c | 9.6b | 11.2b | 216.6b | ||
| CV×RS | 17.8f | 8.3f | 10.9b | 197.6c | ||
| N1 | CV | 19.4d | 9.1c | 10.0c | 186.9c | |
| CV×CH | 23.2a | 10.5a | 12.1a | 230.6a | ||
| CV×HV | 21.3c | 9.7b | 11.2b | 215.4b | ||
| CV×RS | 17.9f | 8.7e | 10.6bc | 198.5c | ||
| 显著性(P值)Significance (P value) | ||||||
| 施氮水平N application level (N) | 0.061 | 0.052 | 0.265 | 0.977 | ||
| 种植模式 Cropping pattern (C) | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.001 | ||
| 施氮水平×种植模式 N×C | 0.018 | 0.000 | 0.821 | 0.801 | ||
表2
不同处理对土壤酶活性的影响"
| 年份 Year | 施氮水平 N application level | 绿肥配置模式 Green manure cropping pattern | 蔗糖酶 Sucrase (mg∙g-1∙d-1) | 脲酶 Urease (μg∙g-1∙d-1) | 过氧化氢酶 Catalase (μmol∙g-1∙h-1) | 碱性磷酸酶 Alkaline phosphatase (nmol∙g-1∙h-1) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 2022 | N2 | CV | 12.2d | 376.8d | 1789.4bcd | 181.0d |
| CV×CH | 14.9a | 425.1b | 2105.2a | 201.0ab | ||
| CV×HV | 13.2bc | 408.8c | 1914.7b | 192.4bcd | ||
| CV×RS | 11.3e | 355.0f | 1685.7d | 192.3bcd | ||
| N1 | CV | 12.6cd | 376.2d | 1869.2bc | 183.8cd | |
| CV×CH | 15.1a | 436.5a | 2172.2a | 208.6a | ||
| CV×HV | 13.5b | 410.1c | 2059.8a | 193.2bcd | ||
| CV×RS | 12.1de | 368.6e | 1759.4cd | 195.1bc | ||
| 2023 | N2 | CV | 13.4de | 410.9de | 1963.6bc | 191.7c |
| CV×CH | 16.6a | 447.6b | 2141.9ab | 215.9a | ||
| CV×HV | 14.8bc | 430.9c | 2026.1bc | 207.0a | ||
| CV×RS | 12.5e | 391.2f | 1850.3c | 203.8bcd | ||
| N1 | CV | 13.8cd | 418.7cd | 1999.6bc | 192.4bc | |
| CV×CH | 17.5a | 469.8a | 2303.1a | 216.7a | ||
| CV×HV | 15.4b | 449.5b | 2151.5ab | 206.4ab | ||
| CV×RS | 12.9de | 405.0e | 1892.2c | 204.9bcd | ||
| 显著性(P值)Significance (P value) | ||||||
| 施氮水平N application level (N) | 0.035 | 0.051 | 0.026 | 0.560 | ||
| 种植模式 Cropping pattern (C) | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.001 | ||
| 施氮水平×种植模式 N×C | 0.509 | 0.042 | 0.728 | 0.926 | ||
图7
Mantel检验、随机森林模型预测 (a):Mantel检验Mantel test;(b):随机森林模型预测Random forest model prediction;SOM:有机质Soil organic matter;TN:全氮Total nitrogen;TP:全磷Total phosphorus;TK:全钾Total potassium;NO3--N:硝态氮Nitrate nitrogen;NH4+-N:铵态氮Ammonium nitrogen;AP:速效磷Available phosphorus;BD:容重Bulk density;AK:速效钾Available potassium;SUC:蔗糖酶Sucrase;CAT:过氧化氢酶Catalase;URE:脲酶Urease;ALP:碱性磷酸酶Alkaline phosphatase;pH:酸碱度 Potential of hydrogen;*: P<0.05;**: P<0.01;***: P<0.001"
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