黄芪残茬耕作对亚热带土壤无机氮分布和玉米生长的影响

摘要

保护耕作在作物生产和杂草控制管理中具有许多优势。毛茸茸的腐败作为绿色粪便覆盖作物，通过耕作和无耕作措施可能会增加土壤中无机-N水平，并为可持续农业做出贡献。在玉米栽培之前，在盆中生长103天后切割毛茸茸的vetch。为无耕作处理（SrN，RN和CN）制备六种处理的土壤，以及耕种处理（SRT，RT，CT），其中土壤通过毛紫外残留物的芽和根部处理，只有根残留物，以及没有将毛茸茸的衰变作为控制的应用。玉米种子（Zea Mays.L.）在播种后播种并生长56天。在无耕作下的玉米芽和根生物量高于耕作。此外，SRN和SRT中玉米的芽生物量高于其他治疗。玉米的根生物质在上层（0-5cm深度）和更深层（> 10cm深度）的下层（0-5cm深度）高于中间层（5-10cm深度）。在上层，nh₄免耕处理-N含量在9日龄和23日龄均高于免耕处理。北半球₄免耕土壤中层和深层-N含量均低于CT处理。无_3.免耕处理中深层-N含量在23和65 DAT时均低于CT处理。免耕和免耕加毛苕子处理玉米氮素吸收量均高于对照。

1.介绍

近年来，在热带、亚热带地区，耕作作业越来越受到人们的重视。耕作系统分为保护性耕作和常规耕作两种类型，保护性耕作包括免耕，免耕在作物生产系统中有许多优势[1]和杂草控制管理[2］.相比之下，传统耕作每年可能会产生大量的营养物质，这些营养物质会随着农田的径流沉积物溶解和运输[3.］.土壤有机质的高分解率与耕作加速的土壤退化过程有关，这是一个非常令人不安的问题。热带地区的土壤有机质分解速度是温带地区的5倍[4］.

毛野豌豆作为亚热带地区首选的冬季豆类覆盖作物，以抑制农田杂草，已有充分的文献[5，6］.此外，与以前报道的休闲土壤相比，杂草抑制率为63 [6］.这可能是由于竞争激烈所致[7]和化感素化合物[8，9］.生物固氮减少了后续作物施氮量[10- - - - - -12］.此外，耕作和免耕方式下毛苕子的茎根供氮可提高土壤无机氮水平，促进可持续农业的发展。在日本的亚热带和温带地区，将毛野豌豆作为覆盖作物纳入玉米和高粱生产系统的优势已被充分证明[6，13];铵态氮和硝态氮在土壤深处的分布及其对玉米茎、根生长的影响尚不清楚。

本研究的目的是观察毛茸茸的野豌豆茎和根的生物量和养分积累，作为绿肥施用于后续玉米的生长。另一项尝试是测定不同土壤深度加毛野豌豆后的铵态氮和硝态氮水平及其对玉米生长的影响。

2.材料和方法

２.１.土壤特性

初始红壤pH值为5.0，电导率为9.8 × 10^-3S m^-1,分别。全C、全N、C/N、无机N、磷酸盐吸收系数均为1.3 g kg^-1，0.3g kg^-1， 5.1, 3.1 mg kg^-1， 4.1克/公斤^-1,分别。

２.２.实验装置

土壤在0.02米内²在这项研究中使用的花盆以前是由毛野豌豆(维亚维亚villosa.罗斯简历。Mameko，Kaneko Syubyo）。此外，在某些盆中的土壤在没有毛发浸渍作为对照处理的情况下。在栽培盆中，在土壤表面切割毛茸茸虫的射击部分并从盆中取出，而毛茸茸的蒸煮根部仍然存在于土壤中。所有毛茸茸的虫蛀的射击都被取样，切成2-3厘米的长度，用作玉米栽培的有机输入材料。在种植玉米之前，肥料的速率为1.0g n，0.5g p₂O_5，0.5 g K₂o与如下制备六种治疗方法一起应用。用含土壤的根（SRT）施加14克干燥的切割芽和肥料，并将其它作为覆盖物或无耕作（SRN）放在含土壤的根表面上。含有根部的土壤也加入肥料（RT）和没有耕作（RN）。类似地，通过耕作（CT）和No-Tillage（CN）作为对照治疗没有毛状钙的罐。有两个盆地条件。一种是植物生长测量的玉米盆，另一个没有玉米，用于确定土壤化学性质。3月10日耕种土壤。三种玉米种子（Zea Mays.4月7日在每个花盆中播种。玉米在6月2日(播种后56天)采收茎、根。分别于3月19日(耕作后9天/日)、4月2日(23天/日)和5月12日(65天/日)在3个土壤深度(0-5 cm、5-10 cm和10 cm以上)取样3次。测量进行了三次重复。

2.3。植物与土壤分析

茎和根样品在70°C下干燥72小时，称重，并在化学分析前粉状。总C和N浓度由CHN编码器(JM10, G-Science, Lab)测定。有限公司、日本)。将灰分在450℃干燥1h，溶于1:30 (v/v)稀硝酸中，用量热法测定总磷浓度[14］.采用原子吸收分光光度计(AAS)测定所有样品的K、Ca和Mg浓度(Solaar 969;Japan Thermo Corp.，东京，日本)后凯氏定氮降解。土壤风干后通过2mm筛。土壤pH值和EC值分别在1:2.5和1:5 (w/v)的水环境中测定。总C和N浓度测定采用CHN编码器(JM10;日本东京G-Science实验室公司)。用2mol L萃取后，用水蒸气蒸馏法测定无机氮^-1氯化钾([15])。钙结合磷酸盐，可用磷₂O₅，经0.025 L L萃取后，用量热法测定^-1醋酸。用磷酸氢铵吸收后，用量热法测定磷酸盐吸收系数。用乙酸铵萃取后，用原子吸收光谱法测定交换阳离子。

２.４.统计分析

数据是三个重复的平均值，平均值的标准误差。数据的平均值通过单因素方差分析(ANOVA)与完全随机设计进行比较。平均比较采用Fisher 's最小显著性差异(LSD)检验．使用spss14.0 for windows软件包进行统计。

结果

3．1.来自毛野豌豆的营养

试验结果表明，在DW盆栽中施用野豌豆茎、根残量分别为14.0 g和10.0 g^-1,分别。野豌豆总生物量添加量为24 g^-1这可以通过分解通过释放它们来提供一些营养素。毛茸茸的vetch的总生物质添加可能与营养输入（mg pot^-1）955.0 n，77.6 p和147.6 k（表1）.此外，用于玉米生长的营养物质不仅来自于毛茸茸的野豌豆的分解，还来自于同时施用的肥料。它们在玉米的营养生长过程中被吸收。


	营养(mg锅^-1）
	拍摄高压	根高压	肥料

氮(N)	591.4	363.6	1000.0
磷（P）	45.5	32.1.	109.1
钾（k）	105.4	42.2	207.5

３．２．氨氮和硝态氮的分布

ammonium-N (NH₄免耕和免耕处理土壤表层(0-5 cm深度)、中层(5-10 cm深度)和深层(>10 cm深度)-N含量在玉米生长期间均有所降低(图5)1(一)- - - - - -1（c））.在土壤上层(0-5 cm深度)，NH₄免耕处理9 d和23 d -N含量均高于免耕处理。北半球₄耕作对土壤表层-N含量的影响表现为地上部和根系添加量高于根系添加量和耕作控制量。在土壤的中部和深层，NH₄9 DAT时免耕土壤-N含量低于耕作土壤。Nitrate-N(不_3.-N）在玉米生长期间，在不耕作和耕作治疗的所有层中增加（图1（d）- - - - - -1 (f)）.无_3.9 DAT时各土层-N含量与对照(CT)相似且较高，23和65 DAT时均低于对照。无_3.在土壤表层-N含量上，耕作增加根量和根系增加量均低于根系增加量和耕作控制量。

(一)

(b)

(c)

（d）

（e）

（F）

３．３．玉米株高和茎、根生物量

在玉米生长期间，氮素主要由免耕和免耕两种施肥方式下的氮肥和毛芪渣提供。免耕条件下，秸秆还田处理和秸秆还田处理14 ~ 56 DAT玉米株高有高于CN处理的趋势，耕作制度下秸秆还田处理、秸秆还田处理和秸秆还田处理的株高有高于CN处理的趋势(图4)2）.此外，免耕条件下野豌豆残留的存在表明42-56日龄玉米的茎粗比免耕条件下更宽，叶片更淡绿色。CN处理下玉米株高与耕作时添加毛苕子处理相似，且有高于CT处理的趋势。免耕和免耕条件下毛苕子处理玉米株高相对高于对照。

在耕作下的玉米芽和根生物量高于耕作（图3.和4）.而且，单根氮处理玉米的地上部生物量有高于单根氮处理的趋势。同样，免耕条件下，RN比CN高。同时，SRT处理下玉米的地上部生物量低于SRN和RN处理。此外，CN处理下玉米的地上部生物量相对高于CT处理。3种土壤深度下玉米根系生物量与地上生物量的变化规律相似。根系生物量在上层和深层的分布高于中层。

4.讨论

在本盆栽实验中，红壤下生长的毛野豌豆在2月开花，与之前的研究相似[5，16，但比温带地区报告的数据更早[13］.野豌豆枝条和根的生物量干重均高于野豌豆[13］.与初始生物质相比，射击60和根部100的毛茸茸的蒸发生物量增加的百分比被称为绿色粪便到无耕作和耕作下的土壤，以及玉米营养生长的二次肥料应用。来自肥料的N来自肥料和覆盖作物到集成的有机-N和无机-N管理系统中可以实现玉米生产中每个来源的积极效益[17];毛野豌豆残体对土壤氮的恢复率为55，氮肥对土壤氮的恢复率为27。该肥料可以满足作物和覆盖作物残茬的主要营养需求，为维持土壤氮资源贡献更多的氮。

免耕和免耕的地上部和根系的额外生物量影响了土壤剖面中铵态氮和硝态氮的含量。免耕和免耕9 ~ 65 DAT期间，土壤铵态氮含量下降，转化为硝态氮。这可能是由于矿化作用比固定作用高。高矿化发生在耕作期，而非免耕期。耕作对覆盖作物残茬矿化及土壤氮水平的影响[18］.

免耕处理表层铵态氮含量较免耕处理高。这可能是由于免耕与免耕相比，毛野豌豆残渣和氮肥最初放置在上层，铵态氮含量分布不同造成的。此外，耕作覆盖作物秸秆降解后矿化氮的释放取决于秸秆数量、组织氮浓度或碳氮比[11］.一般9 ~ 65日，免耕处理土壤硝态氮含量低于耕作处理。这可能说明免耕条件下硝态氮的释放慢于耕作条件下。此外，通过淋滤和反硝化，耕作系统的N损失范围在42-48%之间[17］.

免耕条件下添加毛苕子对玉米植株高度的影响大于耕作条件下添加毛苕子对玉米植株高度的影响。14 ~ 42日龄玉米株高的增加与23 ~ 65日龄土壤硝态氮含量的增加有关。同样，免耕玉米地上部和根系的生物量干重均高于免耕玉米。这与之前的研究一致，该研究报道，在有毛野豌豆存在的情况下，免耕比耕作和自然休耕玉米的生长要高[6］.

5.结论

在无耕作下，玉米的芽和根部生长显着高于芽和根源，而不是因为没有毛茸茸的腐蚀和耕作处理。即使没有耕作的毛茸茸的瓦ch残留物被分解较慢并且缓慢地释放到耕作中的营养比耕作，高NH₄- n,没有_3.-N含量因淋滤和反硝化作用而损失比免耕快。因此，与免耕相比，耕作时的高硝态氮释放可能会渗入土壤，造成更严重的问题。此外，还需要进一步的田间研究来评价加毛苕子和免耕对土壤氮素有效性和玉米产量的影响。

数据可用性

用于支持本研究发现的数据可由通讯作者要求提供。

的利益冲突

作者声明他们没有利益冲突。

致谢

该研究是鹿儿岛大学研究的一部分，通过教育，文化，体育，科学技术部（Monbukagakusho），日本的支持。作者感谢他们的同事来自Ryukyus大学土壤科学和植物营养实验室，他提供了极大地协助研究的洞察力和专业知识。

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应用与环境土壤科学

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