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作物杂志,2025, 第4期: 188–196 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2025.04.024

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

绿肥还田和减量施氮对甘肃河西灌区土壤质量及燕麦产量和品质的影响

周琦1,2(), 张靖1,2, 王振龙1,2, 施志国1,2, 邓超超1,2, 常浩1, 柳洋1,2, 周彦芳1,2()   

  1. 1甘肃省农业工程技术研究院，730000，甘肃兰州
    2甘肃省武威市农田土壤改良与耕地保育技术创新中心，733006，甘肃武威
  • 收稿日期:2025-02-25 修回日期:2025-04-19 出版日期:2025-08-15 发布日期:2025-08-12
  • 通讯作者: 周彦芳，主要从事作物高效栽培与地力提升方面的研究，E-mail：151245056@qq.com
  • 作者简介:周琦，主要从事作物高效栽培与地力提升方面的研究，E-mail：1610821576@qq.com
  • 基金资助:
    甘肃省青年科技基金计划(23JRRH0018);甘肃省民生科技专项―科技特派员（基地）专项(23CXNH0019);甘肃省技术创新引导计划(24CXTA003)

Effects of Green Manure Incorporation and Nitrogen Fertilizer Reduction on Soil Quality, Oat Yield and Quality in Hexi Irrigation District of Gansu Province

Zhou Qi1,2(), Zhang Jing1,2, Wang Zhenlong1,2, Shi Zhiguo1,2, Deng Chaochao1,2, Chang Hao1, Liu Yang1,2, Zhou Yanfang1,2()   

  1. 1Gansu Academy of Agri-Engineering Technology, Lanzhou 730000, Gansu, China
    2Wuwei Farmland Soil Improvement and Farmland Conservation Technology Innovation Center, Wuwei 733006, Gansu, China
  • Received:2025-02-25 Revised:2025-04-19 Online:2025-08-15 Published:2025-08-12

RichHTML

1

PDF (PC)

2

摘要： 为探究河西灌区绿肥还田模式下饲用燕麦的适宜氮肥减施量，采用田间定位试验，设置6个施肥处理（CK：100%氮肥；GFN90、GFN80、GFN70、GFN60、GFN50处理分别为绿肥+90%、80%、70%、60%、50%氮肥），分析不同处理对土壤质量以及饲用燕麦光合特性、农艺性状、产量和品质的影响。结果表明：绿肥还田和减量施氮处理能不同程度提高土壤有机质和速效养分含量，降低土壤容重，0~40 cm土层土壤有机质、速效钾、有效磷含量较CK处理增幅分别达22.57%~33.98%、16.02%~19.91%、3.15%~29.19%；整个生育期燕麦叶绿素相对含量（SPAD）在开花期达到最大值，GFN90处理显著高于其他处理，增幅达3.08%~13.78%；燕麦叶片光合参数净光合速率、气孔导度和蒸腾速率随氮肥用量的递减整体呈逐渐降低的趋势，GFN90处理高于其他处理；GFN90和GFN80处理下饲用燕麦农艺性状（株高、茎粗、叶面积）及产量均较高，GFN90处理旗叶叶面积、产量较CK处理分别显著提高13.85%和4.40%；绿肥还田和减量施氮可有效提高燕麦品质，其中GFN90、GFN80、GFN70处理下粗蛋白含量分别较CK提高17.87%、18.52%和14.22%，酸性洗涤纤维分别较CK降低7.08%、8.43%和6.17%。综上，绿肥还田结合减量施氮10%~20%组合可有效提升土壤质量、饲用燕麦产量和品质，改善其光合特性和农艺性状。

关键词: 饲用燕麦, 绿肥还田, 氮肥减施, 土壤质量, 光合特性, 产量和品质

Abstract:

To explore the appropriate amount of nitrogen fertilizer reduction for forage oats under the mode of green manure incorporation in the Hexi irrigation district, a fixed-location field experiment was carried out. Six fertilization treatments were set up (CK: 100% nitrogen fertilizer; GFN90, GFN80, GFN70, GFN60, GFN50: green manure + 90%, 80%, 70%, 60%, 50% nitrogen fertilizer), and the effects of different treatments on the soil quality, photosynthetic characteristics, agronomic traits, yield and quality of forage oats were analyzed. The results showed that the treatments of green manure incorporation and nitrogen fertilizer reduction had varying degrees of improvement on soil organic matter and available nutrients, while also decreasing soil bulk density. The contents of soil organic matter, available potassium, and available phosphorus in the 0-40 cm soil layer increased by 22.57%-33.98%, 16.02%-19.91% and 3.15%-29.19% respectively compared with the CK treatment. The relative chlorophyll content (SPAD) of oats reached the maximum value during the flowering stage throughout the growth period, and the GFN90 treatment was significantly higher than other treatments, with an increase of 3.08%-13.78%. The photosynthetic parameters of oat leaves, including the net photosynthetic rate, stomatal conductance and transpiration rate, generally showed a gradually decreasing trend with the decrease of nitrogen fertilizer application amount, and the GFN90 treatment was higher than other treatments. Under the GFN90 and GFN80 treatments, the agronomic traits (plant height, stem diameter, leaf area) and yield of forage oats were relatively high. The flag leaf area and yield of the GFN90 treatment were significantly increased by 13.85% and 4.40% respectively compared with the CK treatment. The return of green manure to field and the reduction of nitrogen application effectively improve the quality of oats. Among them, the crude protein contents of the GFN90, GFN80 and GFN70 treatments were increased by 17.87%, 18.52% and 14.22% respectively compared with the CK treatment, and the acid detergent fiber contents were decreased by 7.08%, 8.43% and 6.17% respectively compared with the CK treatment. In conclusion, the combination of green manure return to field and a 10%-20% reduction in nitrogen fertilizer application can effectively improve the soil quality, yield and quality of forage oats, and improve the photosynthetic characteristics and agronomic traits.

Key words: Forage oats, Green manure incorporation, Nitrogen fertilizer reduction, Soil quality, Photosynthetic characteristics, Yield and quality

表1

不同处理施肥量

代码Code 处理Treatment N P K
CK 休闲+100%氮肥 150 90 90
GFN90 绿肥+90%氮肥 135 90 90
GFN80 绿肥+80%氮肥 120 90 90
GFN70 绿肥+70%氮肥 105 90 90
GFN60 绿肥+60%氮肥 90 90 90
GFN50 绿肥+50%氮肥 75 90 90

表2

不同处理对土壤养分指标的影响

土层深度
Soil layer
(cm)		 处理
Treatment		 有机质
Organic matter
(g/kg)		 全氮
Total nitrogen
(g/kg)		 碱解氮
Available nitrogen
(mg/kg)		 速效钾
Available potassium
(mg/kg)		 有效磷
Available
phosphorus (mg/kg)		 容重
Bulk density
(g/cm3)
0~20 CK 14.42±0.12c 0.98±0.01c 63.33±1.45d 127.00±2.31c 40.26±0.40e 1.25±0.01a
GFN90 19.61±0.12a 1.14±0.02a 93.90±1.39a 153.00±1.15b 55.99±0.42a 1.16±0.01bc
GFN80 19.56±0.12a 1.05±0.01b 81.07±1.16b 162.33±2.03a 51.54±0.41b 1.14±0.01cd
GFN70 18.47±0.14b 0.95±0.01c 72.47±1.28c 154.33±1.45b 47.16±0.64c 1.17±0.01b
GFN60 18.85±0.16b 0.84±0.02d 75.00±1.08c 152.67±0.88b 51.43±0.63b 1.12±0.01d
GFN50 18.50±0.18b 0.75±0.01e 74.40±0.93c 155.33±0.88b 45.49±0.41d 1.15±0.01bc
20~40 CK 10.29±0.12d 0.52±0.01c 49.20±1.04c 104.00±1.53d 23.18±0.25c 1.33±0.02a
GFN90 12.52±0.08b 0.69±0.02b 55.57±1.43b 121.00±1.53a 25.96±0.18a 1.31±0.01a
GFN80 13.56±0.18a 0.76±0.02a 61.73±0.98a 110.33±1.45c 19.51±0.27d 1.30±0.01a
GFN70 12.25±0.17b 0.68±0.02b 51.00±1.06c 122.67±1.45a 18.29±0.26e 1.30±0.02a
GFN60 12.41±0.15b 0.79±0.02a 55.67±1.11b 115.33±1.20b 24.28±0.61b 1.31±0.01a
GFN50 11.78±0.12c 0.67±0.02b 50.90±1.61c 116.33±1.45b 20.34±0.34d 1.31±0.01a
0~40（平均）
0-40 (average)		 CK 12.36±0.09e 0.75±0.01c 56.27±1.25e 115.50±1.89c 31.72±0.10e 1.29±0.01a
GFN90 16.07±0.05b 0.91±0.02a 74.73±0.96a 137.00±0.50ab 40.98±0.21a 1.24±0.01b
GFN80 16.56±0.15a 0.91±0.02a 71.40±1.07b 136.33±0.33ab 35.53±0.30c 1.22±0.01b
GFN70 15.36±0.02cd 0.82±0.02b 61.73±0.32d 138.50±1.26a 32.72±0.28de 1.24±0.00b
GFN60 15.63±0.02c 0.82±0.02b 65.33±1.09c 134.00±0.76b 37.86±0.62b 1.22±0.01b
GFN50 15.15±0.12d 0.71±0.01c 62.65±0.38cd 135.83±0.60ab 32.92±0.33d 1.23±0.00b

图1

不同处理对燕麦各生育期SPAD值的影响 不同小写字母表示处理间在P < 0.05水平差异显著，下同。

图2

不同处理对燕麦生育期平均SPAD值的影响

表3

不同处理对燕麦光合特性的影响

处理
Treatment		 Pn
[μmol/(m2?s)]		 Gs
[mmol/(m2?s)]		 Ci
[μmol/mol]		 Tr
[mmol/(m2?s)]
CK 9.76±0.06a 0.57±0.02b 404.69±4.33c 3.04±0.03a
GFN90 10.06±0.12a 0.65±0.02a 336.48±3.18e 3.05±0.05a
GFN80 9.74±0.10a 0.53±0.02bc 370.28±3.12d 2.77±0.05b
GFN70 8.80±0.17b 0.49±0.02c 398.05±5.55c 2.45±0.06c
GFN60 8.25±0.07c 0.47±0.03c 426.46±2.99b 2.22±0.07d
GFN50 6.91±0.12d 0.38±0.02d 462.17±3.79a 1.88±0.04e

表4

不同处理对燕麦农艺性状及产量的影响

处理
Treatment		 株高
Plant height (cm)		 茎粗
Stem diameter (mm)		 叶面积
Leaf area (cm2)		 产量
Yield (kg/hm2)
CK 135.30±2.86a 7.58±0.19b 35.32±0.53c 12 210.78±159.68b
GFN90 138.17±1.28a 8.25±0.16a 40.21±0.64a 12 747.55±237.59a
GFN80 134.03±1.79a 7.91±0.18ab 37.43±0.42b 12 406.65±165.29ab
GFN70 132.53±1.27ab 7.57±0.09b 33.69±0.24d 11 581.48±99.59c
GFN60 126.87±2.00bc 7.42±0.15b 30.38±0.47e 11 435.62±159.68c
GFN50 123.17±1.43c 6.05±0.25c 26.50±0.59f 10 727.15±52.05d

表5

不同处理对燕麦品质的影响

处理Treatment 粗蛋白CP 粗脂肪EE 淀粉Starch 酸性洗涤纤维ADF 中性洗涤纤维NDF 木质素Lignin
CK 10.69±0.18b 3.33±0.06ab 3.42±0.10a 33.21±0.17a 51.83±0.26c 3.23±0.07a
GFN90 12.60±0.52a 3.47±0.14ab 3.37±0.11a 30.86±0.10cd 51.64±0.10cd 1.68±0.10c
GFN80 12.67±0.18a 3.62±0.03a 3.35±0.10a 30.41±0.10d 51.22±0.11d 1.22±0.07d
GFN70 12.21±0.09a 3.47±0.10ab 3.08±0.05a 31.16±0.22c 54.26±0.12a 1.72±0.10c
GFN60 10.12±0.08b 3.16±0.20b 3.20±0.09a 32.47±0.15b 52.58±0.15b 2.47±0.10b
GFN50 10.37±0.14b 3.12±0.06b 2.43±0.18b 33.52±0.10a 54.65±0.20a 2.28±0.06b

表6

土壤肥力与燕麦生长、光合特性及产量的相关性分析

指标
Index		 TN AN AK AP BD PH SD LA Pn Gs Ci Tr SPAD Y CP EE ST ADF NDF LI
OM 0.638** 0.825** 0.909** 0.604** -0.853** -0.059 0.176 0.137 -0.056 -0.043 -0.310 -0.232 -0.052 0.070 0.487* 0.227 -0.110 -0.670** -0.030 -0.875**
TN 0.792** 0.422 0.678** -0.388 0.550* 0.718** 0.752** 0.662** 0.606** -0.830** 0.487* 0.598** 0.703** 0.757** 0.548* 0.555* -0.892** -0.612** -0.692**
AN 0.644** 0.835** -0.579* 0.256 0.448 0.510* 0.326 0.404 -0.641** 0.203 0.404 0.511* 0.627** 0.263 0.185 -0.710** -0.426 -0.743**
AK 0.434 -0.829** -0.244 -0.006 -0.062 -0.289 -0.226 -0.130 -0.418 -0.260 -0.163 0.412 0.133 -0.316 -0.523* 0.326 -0.818**
AP -0.426 0.242 0.476* 0.464 0.312 0.475* -0.579* 0.236 0.347 0.454 0.300 0.090 0.347 -0.479* -0.457 -0.389
BD 0.298 -0.011 0.159 0.272 0.295 0.045 0.451 0.286 0.181 -0.206 -0.106 0.237 0.407 -0.136 0.678**
PH 0.720** 0.853** 0.873** 0.800** -0.818** 0.849** 0.829** 0.782** 0.546* 0.439 0.677** -0.525* -0.616** -0.155
SD 0.873** 0.883** 0.779** -0.868** 0.800** 0.771** 0.813** 0.594** 0.576* 0.773** -0.702** -0.687** -0.314
LA 0.943** 0.884** -0.963** 0.904** 0.923** 0.925** 0.718** 0.589* 0.788** -0.728** -0.750** -0.359
Pn 0.874** -0.882** 0.940** 0.928** 0.919** 0.618** 0.573* 0.823** -0.618** -0.817** -0.174
Gs -0.862** 0.869** 0.882** 0.938** 0.547* 0.302 0.708** -0.478* -0.684** -0.076
Ci -0.818** -0.875** -0.894** -0.785** -0.601** -0.709** 0.794** 0.683** 0.495*
Tr 0.934** 0.877** 0.514* 0.563* 0.774** -0.423 -0.762** -0.033
SPAD 0.855** 0.511* 0.418 0.590** -0.460 -0.803** -0.215
Y 0.680** 0.438 0.733** -0.600** -0.793** -0.228
CP 0.694** 0.302 -0.856** -0.337 -0.764**
EE 0.384 -0.621** -0.393 -0.560*
ST -0.469* -0.771** -0.002
ADF 0.439 0.834**
NDF 0.087
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