栽培模式及施肥对玉米和大豆根际土壤磷素有效性的影响

栽培模式及施肥对玉米和大豆根际土壤磷素有效性的影响

房贤盛

山东省莱阳市山前店镇农技站 山东莱阳 265210

摘 要：玉米/大豆套作模式是近年来我国旱地栽培发展起来的一种新型高效多熟种植模式，能有效实现土地用养结合与养分互补，是以生物多样性为基础的生态农业。

关键词：玉米；大豆；根际；土壤磷素有效性

磷是植物生长发育的重要营养素，但土壤有效磷的缺乏是制约作物生产的主要因素之一。而间套作是我国传统精耕细作农业的重要组成部分，对农业的可持续发展具有重要作用。基于此，本文分析了不同栽培方式和施肥水平下玉米/大豆套作根际土壤无机磷形态的转化机理。

一、玉米/大豆套种作用

1、增产优势与潜力。光能利用率的高低，决定产量的高低。作物群体光能利用率不仅与叶面积大小，叶片中叶绿素含量有关，也与群体植株总数、叶片角度、面积质数、种植方式有着密切关系。大豆/玉米两种作物种植在同一面积上，高矮形成了通风透气的走廊。通过走廊，不仅增加了二氧化碳的供应，光线还能直射在高棵作物的下部，同时因矮作物的反向，增强了田间漫射光。此外，作物进行光合作用所需要的光多是长波光，早晚的光比中午的光长波光多，而主体栽培增强的光照比早晚的光照多，不仅光照强，而且光照质量好。由此创造了增产的先决条件，提高了光能利用率。

2、营造优越的适应大豆生长的田间小气候。玉米植株比大豆植株高，玉米形成了大豆田间的防风带，降低了水分蒸发，空气湿度大，光照辐射力强，使大豆在生长过程中光能利用率提高，光合作用好，营造了适应大豆生长的田间小气候，玉米叶片一致，方向一致，不影响大豆光合作用。

二、材料与方法

1、材料。玉米品种为‘连胜216’，大豆品种为‘齐黄36’，土壤质地为中壤土。

2、设计。采用双因素随机区组设计：因素一为栽培模式，包括玉米/大豆套作(M/S)、玉米单作(MM)和大豆单作(SS)；因素二为施肥水平，包括CK(不施肥)、NK(氮钾肥)、NPK(氮磷钾肥)模式。共9个处理，每个处理重复9次。

此外，本试验采用破坏性取样，每次处理挑选长势较一致的三次重复取植物样和土样。土样风干、研磨过筛后备用。植株冲洗干净且擦干，装入纸袋，在105℃下杀青30min，再将温度降至75℃烘干至恒重，称重后粉碎测定。

3、测定项目及方法。植株样品磷含量采用H₂SO₄-H₂O₂消化-钼锑抗比色法测定，将不同部位干物质量与磷浓度之积的总和计算植株磷累积量；土壤全磷含量用HC10₄-H₂SO₄消化-钼锑抗比色法测定；速效磷用0.5mo1·L^-1碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定；土壤无机磷分级采用中性和酸性土壤无机磷分级方法。

三、结果

1、栽培方式和施肥对玉米、大豆套作成熟期秸秆和籽粒产量的影响。套作玉米秸秆产量与未经施肥处理的单作玉米相比无显著差异，但在NK和NPK施肥水平下，套作玉米秸秆产量明显高于单作；在相同栽培模式下，施氮、磷显著提高了玉米秸秆的产量。在相同施肥水平下，套作玉米单株籽粒产量明显高于单作玉米；施磷显著提高了单作玉米的籽粒产量，而套作模式NPK与NK处理的玉米籽粒产量差异不明显。除NPK施肥处理的秸秆产量外，套作大豆的秸秆产量和籽粒产量显著高于单作大豆；套作模式下，不施肥处理大豆秸秆产量高于施肥处理，缺失磷肥处理的大豆籽粒产量低于CK和NPK处理；单作条件下，施肥与否对大豆秸秆和籽粒产量影响不大。

2、栽培模式和施肥对套作玉米和大豆根际土与非根际土速效磷含量的影响。CK、NK处理下套作玉米成熟期根际土壤速效磷含量高于非根际土壤；与CK及NK处理相比，施磷处理提高了套作和单作系统玉米根际与非根际土壤速效磷含量，然而NPK处理下栽培模式对根际及非根际土壤速效磷的影响不显著。

玉米成熟期，大豆处于始花期，套作和单作大豆在相同施肥模式下均表现出根际土壤速效磷含量高于非根际土壤；大豆成熟期，套作大豆在3种施肥模式下表现出根际土壤速效磷含量高于非根际土壤，而单作大豆除CK处理的根际土速效磷含量高于非根际土外，其余施肥处理差异不显著。

3、栽培模式和施肥对套作玉米和大豆根际土与非根际土无机磷组分的影响。套作玉米在3种施肥处理下根际土壤A1-P含量低于非根际土壤，单作玉米在NK和NP K处理下根际土壤A1-P含量低于非根际土壤；在CK、NK、NPK施肥处理下，玉米/大豆套作可通过作物的根系交互作用促进玉米根系活化吸收土壤中的A1-P。除套作玉米CK处理外，其余处理的根际土Fe-P含量低于非根际土。另外，NPK全量施肥促进了套作玉米根系对土壤中Fe-P的吸收利用。

3个施肥处理中，仅CK处理的玉米根际与非根际土壤O-P含量差异显著，说明不施肥情况下玉米根系对O-P有一定的活化作用。3种施肥方式及2种栽培模式下玉米根际土Ca-P含量均低于非根际土，其中套作玉米NPK处理根际与非根际土壤Ca-P含量差异显著，单作玉米则在NK处理下Ca-P含量差异显著。

四、结论

1、栽培模式及施肥对作物产量及吸磷置的影响。间套种植能充分利用土地资源，与单作相比有明显的产量优势，尤其是豆科与禾本科构成的间套作体系，可提高作物的籽粒产量和植株地上部生物量。本研究试验表明，同一施肥水平的套作玉米籽粒产量高于单作玉米；同一栽培模式不同施肥处理相比，NPK处理比NK处理提高了单作玉米籽粒产量，而对套作玉米籽粒影响不大。说明玉米/大豆套作种植有利于玉米产量的提高，其原因是玉米/大豆套作系统中大豆生物量远低于玉米，因此套作玉米竞争吸收了部分大豆播种时所施用的肥料及土壤中原有的养分，尤其是磷素养分。除NPK处理的秸秆产量外，套作大豆的秸秆和籽粒产量在同一施肥水平均显著高于单作。

2、栽培模式及施肥对作物根际与非根际土壤速效磷含量的影响。磷素在土壤中主要靠扩散作用移动且速度慢，同时因植物的吸收，易造成根际土壤磷素亏缺。在不施磷肥条件下，作物的生长降低了根际土壤速效磷。不同作物因其根系生长造成的微环境不同，对土壤磷素的利用能力也不同。本研究发现，CK和NK施肥模式下，套作玉米成熟期根际土壤Olsen-P含量高于非根际土壤；大豆始花期和成熟期，3种施肥处理下套作大豆根际土壤速效磷含量均高于非根际土壤。另外，不施磷肥处理下套作玉米根际土壤速效磷含量高于单作玉米。套作大豆始花期NPK处理根际土壤速效磷含量高于单作大豆，套作大豆成熟期NK、NPK处理根际土壤速效磷含量高于单作。

3、栽培模式及施肥对作物根际与非根际土壤无机磷组分动态变化的影响。土壤有效磷是指能被植物吸收利用的土壤磷，主要包括土壤溶液中的磷酸盐，以及能向土壤溶液中释放磷酸根离子的各种有机和无机磷。而磷在土壤中易发生化学变化，易与土壤中的金属离子形成难溶性磷酸盐。

本研究采用无机磷分级体系，将土壤中的磷素分为A1-P、Fe-P、O-P和Ca-P。结果表明，套作玉米根际土壤A1-P含量均低于非根际土壤，且低于单作玉米根际土壤A1-P含量。而套作玉米根际土壤Fe-P含量在NK和NPK施肥模式低于非根际，且套作玉米特别在NPK处理下根际土和非根际土Fe-P含量低于单作玉米，说明全量施肥能促进套作玉米对Fe-P的吸收。除CK处理玉米根际土壤0-P含量显著低于非根际土外，其余施肥处理下玉米根际土与非根际土O-P含量差异不显著。此外，套作玉米根际土Ca-P含量在NPK处理下低于非根际土，单作玉米根际土Ca-P含量在NK处理下低于非根际土。上述结果表明，套作大豆根系分泌的有机酸增加了难溶态磷的活性，使土壤中A1-P、Fe-P通过离子交换反应增加土壤磷的释放，促进玉米对根际土壤A1-P、Fe-P的吸收，且土壤磷含量均低于单作。

O-P由于被氧化铁胶膜所包蔽，其活性较低，在低磷胁迫时可将少量0-P转化为能被玉米吸收利用的磷。而Ca-P主要是以Ca₁₀为主，其化学活性较低，无论间作单作其含量均较为稳定。

参考文献：

[1]王小春.玉米/大豆和玉米/甘薯模式下玉米磷素吸收特征及种间相互作用[J].作物学报，2013，3(1O):1891-1898.

[2]张辉.施磷对玉米吸磷量、产量和土壤磷含量的影响及其相关性[J].中国生态农业学报，2013，21(07):801-809.