摘要
本研究以豆科绿肥毛叶苕子(ViciavillosaL.)腐解为切入点，采用15N同位素示踪技术，结合减施化肥长期定位实验，以明确长期种植毛叶苕子对青海高原冷凉地区土壤肥力、后茬作物小麦产量的影响，明晰不同来源氮素在小麦体内的累积与分配情况，挖掘绿肥在青海高原地区农业生产中的重要作用，确定种植翻压毛叶苕子与土壤氮库、氮素的吸收利用之间的联系，揭示毛叶苕子培肥增效和改善土壤生态环境的作用机制，以优化农业生态系统中资源的分配机制与利用策略。 （1）在田间利用尼龙网袋法，研究毛叶苕子腐解特性和氮磷钾等养分释放规律。结果表明，绿肥在翻压后50d内腐解速度较快，腐解率达38%，腐解后期速度缓慢，在取样结束后，干物质累积腐解率为86.39%。整个腐解过程中氮磷钾养分释放速率表现为氮＞钾＞磷，氮和钾的养分释放趋势存在一致性，在52d内快速释放，养分释放率分别为56.54%、74.27%，后期释放速率缓慢，在腐解结束时，其养分累积腐解率达91.31%、99.04%；磷的释放速率缓慢，且波动性较大，在腐解周期内含量呈上升趋势，取样结束后，累积腐解率为75.71%。绿肥毛叶苕子的干物质累积腐解率、养分累积释放率与腐解时间的关系可通过线性函数和对数函数拟合。通过本试验，预测复种绿肥可为后茬作物地块提供N172.80kg.hm-2、P2O510.93kg.hm-2、K2O139.63kg.hm-2。 （2）在土壤-植物系统中，化肥来源氮素表现为：植物吸收利用＞土壤残留＞损失，绿肥氮素则表现为：土壤残留＞损失＞植物吸收利用。小麦对化肥氮素的吸收大于绿肥氮素，小麦对化肥来源氮素的吸收介于46.00~54.08%之间，对绿肥来源氮素的吸收介于20.71~28.21%之间，化肥配施绿肥能分别提高小麦对两种来源氮素的吸收。绿肥氮素在土壤中的残留（38.47~58.22%）大于化肥氮素（31.44~40.69%）；绿肥氮素损失（21.07~33.31%）较化肥氮素损失（5.22~22.56%）大。在小麦成熟期，两种来源氮素在各个器官中的分配比例均表现为：籽粒＞颖壳＞叶＞茎＞根，对促进氮素在籽粒中的累积作用达显著水平（P＜0.05），增幅达10.14~59.77%。绿肥配施化肥能显著提高小麦不同生育期各个器官干物质累积量8.70~51.9%，还能促进小麦生殖器官中氮素的累积量。 （3）以青春38号小麦和土库曼毛苕为供试材料，在绿肥定量翻压情况下减施不同比例的化肥，分析小麦不同生育期不同器官养分积累量与分配比例及肥料利用率等指标的变化。结果表明：施N157.50kg.hm-2、P2O578.75kg.hm-2配合翻压绿肥处理能显著提高各生育期小麦的干物质积累量和养分累积量；并促进养分向生殖器官转移和积累，氮磷钾的转运效率分别为0.91、0.92、0.71；同时，可提高小麦植株体内养分的吸收利用效率，氮和磷的吸收利用效率分别达0.48和0.11。因此，绿肥毛叶苕子翻压量为30000kg.hm-2，施N量为157.50kg.hm-2、P2O5为78.75kg.hm-2时有利于提高青海高原地区春小麦干物质积累及养分的吸收利用效率，并在此条件下能获得统一于环境、经济和生态效益的产量，比常规施肥和对照分别高3.95%和43.40%。 综上，在小麦-绿肥毛叶苕子种植体系中，翻压绿肥替代30%的化肥，即绿肥翻压量为30000kg.hm-2，施N量为157.5kg.hm-2，P2O5量为78.75kg.hm-2时小麦产量最高、植株对养分吸收利用效率较高，该条件下能优化氮素在各个器官中的分配比例，能征调养分向生殖器官转移，有利于协调土壤与植物之间的源库关系，同时，绿肥毛叶苕子翻压后在土壤系统中腐解，可向后茬作物地块提供N量172.80kg.hm-2、P2O510.93kg.hm-2、K2O139.63kg.hm-2。此外，小麦对肥料来源氮素的吸收介于46.00~54.08%之间，小麦植株对绿肥来源氮素的吸收介于20.71~28.21%，理论上，小麦吸收的化肥氮素为72.45~85.18kg.hm-2，有35.79~48.75kg.hm-2的绿肥氮素供小麦吸收利用；在生产中，作物在生育期内所需的部分养分可由绿肥毛叶苕子腐解后释放的养分提供，由此，土壤养分库的再循环能减少下季作物对肥料的需求量，能有效的发挥绿肥毛叶苕子减肥增效和培肥土壤的功能。
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