毛茛残茬耕作对亚热带土壤无机氮分布及玉米生长的影响

摘要

保护性耕作在作物生产和杂草控制管理的许多优点。毛苕子通过翻耕绿肥覆盖作物氮残留和免耕的做法可能会增加无机-N水平土壤，促进农业可持续发展。在此之前玉米种植，毛苕子是在盆103天增长后切割。六个处理的土壤中用于免耕处理（SRN，RN，和CN）以及用于耕作处理制备（SRT，RT和CT），其中的土壤是由枝条和毛苕子残基，仅根残基的根处理，并没有应用毛苕子作为对照，分别。玉米种子（玉米L.）播种和生长播种56天后。免耕玉米的茎叶和根部生物量分别比翻耕高。此外，在这两个SRN和SRT玉米地上生物量较其他处理高。The root biomass of corn was higher in upper layers (0–5 cm depth) and deeper layers (>10 cm depth) than in middle layers (5–10 cm depth) of soils. In the upper layer, the NH₄-9和23dat时免耕的N含量均高于免耕。新罕布什尔州₄-免耕土壤中、深层氮含量均低于CT处理。拒绝₃在中间和深层免耕-N含量比CT的在23和65 DAT更低。与毛苕子同时添加免耕和耕作处理玉米的氮吸收比对照高。

一。介绍

近年来，有越来越多在​​热带和亚热带地区支付给耕作操作作物生产的重视。耕作系统被分成两种类型的保护性耕作和常规耕作，其中保护性耕作包括免耕这在作物生产系统有许多优点[1]和杂草控制管理[2]。相反，传统的耕作可能导致其每年溶解并用径流沉积物输送从农业用地吨营养素[3]. 土壤有机质的高分解率与耕作加速的退化过程有关，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比温带地区快五倍[4]。

毛紫云英是亚热带地区冬季首选的豆科覆盖作物，用于抑制农田杂草[五，6]. 此外，与之前报道的休耕土壤相比，杂草抑制率为63%[6]. 可能是因为比赛不激烈[7]和allelophatic化合物〔8，9]. 生物固氮减少了后续作物的氮肥施用[10-12]。此外，N供给由枝条和毛苕子的根通过耕作和免耕系统可以增加在土壤无机-N电平，并有助于可持续农业更好的农艺实践。包括毛苕子作为到覆盖作物玉米和高粱生产系统的优点是有据可查的日本[的亚热带和温带地区6，13]。然而，铵-N的在土壤中的深度的分布和硝酸盐氮和枝条和玉米的根的生长的影响还不太清楚。

这项研究的目的是观察生物量和施加绿肥后续玉米生长毛苕子的茎叶和根部的养分积累。另一种尝试是确定毛苕子加入后不同土层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条。土壤性质

初始红壤pH值和电导率分别为5.0和9.8×10^-3S m^-1，分别是。总碳、总氮、碳氮比、无机氮和磷酸盐吸收系数为1.3 g kg^-1，0。3 g kg^-1，五。1，3。1 mg kg^-1，和4。1 g kg^-1， 分别。

2.2条。实验装置

0.02 m的土壤²在这项研究中使用的花盆以前是由毛紫菜栽培的(毛苕子罗斯的简历。Mameko，金子Syubyo）。此外，在一些花盆土壤是没有毛苕子作为对照治疗的培养。在栽培盆，毛苕子的一拍部分切断在土壤表面并除去从所述盆，而毛苕子的根部部分仍留在土壤中。All shoots of hairy vetch were sampled, cut in 2-3 cm length, and used as organic input materials for corn cultivation. Prior to planting corn, the fertilizers with a rate of 1.0 g N, 0.5 g P₂Ø_5，和0.5 g K₂ö用制备如下6个处理一起施加。十四克干燥切割枝条和肥料的施加和与含土根（SRT）耕种，并且另一个置于含土根作为覆盖物或免耕（SRN）的表面上。含根土壤也加入耕作（RT）肥料和无耕作（RN）。同样，如果没有毛苕子除了壶是通过耕作（CT）和免耕（CN）作为对照处理。有两个锅条件。一种植玉米盆植物生长测量和另一个是没有玉米用于确定土壤的化学性质。土壤耕种了3月10日。玉米的3粒种子（玉米L.）在4月7日每盆播种。芽和玉米的根收获6月2日（在56天播种后）。Soils were sampled at three soil depths (0–5 cm, 5–10 cm, and more than 10 cm) and three times on 19 March (9 days after tillage/DAT), 2 April (23 DAT), and 12 May (65 DAT). The measurements were performed with three replications.

2.3。植物和土壤分析

将茎和根样品在70℃下干燥72 h，称重，并在化学分析之前粉状。总C和N浓度由CHN编码器（JM10，G-Science，Lab.Co.，Ltd.，Japan）测定。用量热法测定灰分在450℃干燥1h，溶于1 ： 30（v/v）稀硝酸中后的总磷浓度[14]。凯氏定氮降解后;使用原子吸收分光光度计（AAS）（日本株式会社热，东京，日本SOLAAR 969）测定K，Ca和所有样品的镁的浓度。The soils were air-dried and passed through a 2 mm sieve. The soil pH and EC were measured in water at 1 : 2.5 and 1 : 5 (w/v), respectively. The total C and N concentrations were determined using a CHN coder (JM10; G-Science Laboratory Company, Tokyo, Japan). The inorganic nitrogen was determined by steam distillation after extraction with 2 mol L^-1 氯化钾([15]). 钙结合磷酸盐，可用磷₂Ø_五，was determined by calorimetric methods after extraction with 0.025 L L^-1的乙酸。磷酸吸收系数通过用磷酸氢铵吸收后的量热方法测定。可交换的阳离子是由AAS与乙酸铵萃取后测定。

2.4条。统计分析

这些数据是三次重复与平均值的标准误差的平均值。数据的平均值，通过用完全随机化的设计的方差分析（ANOVA）的单向分析比较。采用Fisher保护最小显著差异（LSD）测试的平均值比较，进行评价 。采用SPSS 14.0for windows软件包进行统计分析。

3.结果

3.1。从毛苕子营养

毛紫云英茎、根残留量14.0和10.0 gDW盆栽试验^-1，分别是。毛紫云英的总生物量添加量为24 g DW-pot^-1这可以通过分解释放它们提供一些营养物质。（毫克锅总生物量加入毛苕子的可能与养分输入相关联^-1）of 955.0 N, 77.6 P, and 147.6 K (Table1). 此外，玉米生长所需的养分不仅来源于毛紫云英的分解，还来源于同时施用的肥料。它们在营养生长期间被玉米吸收。

3.2条。铵态氮和硝态氮分布

铵态氮₄-N） 免耕和耕作处理的土壤上部（0-5 cm深度）、中部（5-10 cm深度）和深层（大于10 cm深度）的含量在玉米生长期下降（图图1（a）-图1（c））。In the upper layer (0–5 cm depth) of the soils, the NH₄-免耕处理后9天和23天的氮含量均高于耕作处理。新罕布什尔州₄-耕层上部土壤中的氮含量随耕作方式的增加而增加，随耕作方式的增加而增加。在土壤的中深层，NH₄在9 DAT土壤的-N含量为免耕比用于耕作低。硝酸盐-N（NO₃-N）在土壤免耕和耕作处理期间玉米的生长期增加的所有层（图1（d）-图1（f））。该NO₃在9 DAT土壤的所有层-N内容显示在耕作的（CT）的控制的类似的内容和更高，但它对于免耕比耕作在23 DAT和65 DAT更低。该NO₃在显示了土壤的上层-N含量为耕作的枝条和根的添加比为根加法和耕作的控制下。

3.3。株高和笋玉米的根生物量

在玉米的生长期间，N是从氮肥和毛苕子残余物在免耕和耕作供给。期间下SRN和RN处理14至56 DAT玉米植株高度必须比在免耕CN治疗下高且比在耕作系统SRT，RT和CT处理更高（图的倾向2）。另外，在免耕毛苕子残基的存在期间比在耕作42-56 DAT显示从第一生长期和更光绿叶玉米的较宽茎直径。CN下玉米的株高表明随着加入毛苕子的在耕作相似水平并趋于比CT更高。然而，随着毛苕子免耕和耕作处理的玉米的植物高度比在控制相对较高。

免耕玉米的枝条和根生物量高于耕作更高（图3和4). 此外，SRN处理下玉米地上部生物量往往高于RN处理。同样，免耕条件下，施氮量高于施氮量。同时，SRT处理的玉米地上部生物量低于SRN和RN处理。此外，CN处理的玉米地上部生物量相对高于CT处理的玉米地上部生物量。三种土壤深度玉米根系生物量与地上部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。

四。讨论

在本次盆栽试验中，红色土壤下生长的毛紫云英在二月开花，与先前的研究相似[五，16]但是与该数据进行比较之前的报道在温带地区[13]. 毛紫云英茎、根生物量干重高于毛紫云英[13]。通过芽60和根部100毛苕子的生物量的增加百分数，以它们的初始生物质相比，分别输入作为绿肥入土壤免耕和耕作连同次级施肥玉米的营养生长。氮从肥料和盖作物成为一个综合有机-N和无机-N管理系统的组合可以实现每个源的玉米产量的正面效益[17]毛菜渣和氮肥在土壤中的回收率分别为55%和27%。肥料可满足作物的主要营养需要，覆盖作物残体可为维持土壤氮素资源提供更多的氮素。

在免耕和耕作的芽和根的生物量的附加影响在土壤剖面中的铵态氮和硝态氮含量。土壤的铵含量下降，在免耕和耕作9期间转化成硝态氮含量至65 DAT。这大概是因为这是更高的，而不是固定的矿化。高矿化发生在耕作，而不是免耕。耕作影响覆盖作物残余物的矿化和土壤氮水平[18]。

在免耕条件下，铵态氮的含量在上层高度集中，而在9dat时则相反。这可能是由于免耕条件下铵态氮含量的不同分布，即毛茸茸的紫云英渣和氮肥在免耕条件下最初是放在上层的，而不是放在耕作条件下。此外，耕作覆盖作物残体降解后矿化氮的释放取决于残体的数量、组织氮浓度或C/N比[11]。通常，在免耕土壤层的硝态氮含量期间9至65 DAT比在耕作低。它可以指示在免耕的硝态氮含量的释放比在耕作慢。此外，氮损失在耕作体系中的42-48％的范围内，通过沥滤和反硝化[变化17]。

玉米高度高度受芽和毛苕子除了免耕而不是在耕作的根源。在14至42 DAT相关的土壤的硝态氮含量的期间23至65 DAT增加玉米高度增加。类似地，芽和玉米根的生物量干重为在免耕比耕作更高。这是与以前的研究，报告称，毛苕子的存在比耕作和自然休耕[免耕栽培时，玉米生长较高一致6]。

5个。结论

免耕，玉米的枝条和根的生长是为枝条和根加入除了没有毛苕子和耕作处理的显著更高。尽管这是较慢的分解和养分缓慢释放到土壤比耕作，高NH免耕的毛苕渣₄-N和NO₃-与免耕相比，淋洗和反硝化作用可能更快地降低耕作的氮含量。因此，与免耕相比，耕作过程中高硝态氮的释放可能会渗入土壤，造成更严重的问题。进一步的田间试验是评价毛茛和免耕对土壤氮素有效性和玉米产量的影响。

数据可用性

用来支持这项研究的结果的数据是可用的，请相应的作者。

利益冲突

作者声明他们没有利益冲突。

致谢

这项研究是在鹿儿岛大学与教育，文化，体育，科学与技术部（文），日本支持的研究的一部分。作者感谢他们的同事从土壤科学与植物营养，琉球大学，谁提供的见解和专业知识，极大地协助研究的实验室。

工具书类

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