文： 回溯档案

编辑：回溯档案

在西非几内亚大草原的大部分地区，由于作物种植之间的休耕期缩短以及有机投入和化肥的施用率低，作物产量停滞不前或下降，玉米、小米和高粱双色等主粮的频繁种植加剧了土壤肥力差和病虫害和杂草压力增加的问题。

而在几内亚大草原强化以谷物为基础的系统中，如果将豆类纳入以谷物为基础的轮作，以及适当使用养分投入，是不是恢复和维持土壤肥力和生产力的关键。

实验地点

在尼日利亚几内亚大草原的两个环境中，同时进行了玉米N反应试验和豆类-玉米轮作试验，在N响应试验中，玉米每年在接受尿素氮的两个地点以0、30、60、90或120公斤氮公顷的速度生长，?1.轮换试验与N反应试验相邻。

将2年自然休耕-玉米轮作与不同豆科植物类型（绿肥、牧草、DP和谷物豆类）轮作的玉米进行比较，其中一个地点位于尼日利亚西南部伊巴丹国际热带农业研究所（IITA）的校园内，位于衍生的热带草原地带。

该地点的双峰降雨模式在1290月和210月达到高峰，长期年平均降雨量为270毫米，生长期为1988-1989天，在生长期之外，它只是偶尔下雨。

在试验之前，该地点在1995年至1997年期间种植谷物，并在10年至24年期间处于自然休耕状态，另一个地点位于尼日利亚扎里亚艾哈迈杜贝洛大学农业研究所的实验性Shika农场，位于几内亚北部大草原生态区。

该地点具有单峰降雨分布，年平均降雨量为150毫米，生长季节为1988-1985天，生长季节以外的降雨很少，土壤类型为Haplic Lixisol，试验场从1995年到1997年种植谷物，没有或很少添加化肥和有机投入，从<>年到<>年处于自然休耕状态。

在试验建立之前，两个地点的休耕植被都被砍伐和烧毁，然后，试验地点被盘耙两次，并用拖拉机脊。所有后续管理操作都是手动完成的，两个地点每天都有降雨量。

反应试验

在种植之前，杂草和残留的生物质在犁地（伊巴丹）或起垄（扎里亚）期间被切割并融入土壤中，玉米品种是TZL Comp.4（伊巴丹）和TZL Comp.1（Zaria）。

两者都是开放授粉、长效品种，推荐用于各自的当地生物物理环境，按照惯例，玉米在扎里亚的山脊上种植，在伊巴丹整地后在平地上种植，种植以0.75米的行距进行，行内距离为0.25米（约53，333株公顷）根据天气条件，确切的种植和收获日期因年份和地点而异。

玉米林分的间隙填充在种植后10天进行;在播种后的第二周和第五周进行锄头除草（WAP），除尿素氮外，所有肥料均在整地前播种，尿素氮在第一次除草后为50%，第二次除草后为50%，在收获期间，所有地上玉米部分都从地块中移走。

产量从四个中心行确定，每行长5米，在地块两端丢弃0.5米，从收获的植物中取出玉米棒并去壳，并测量秸秆、空纺锤和谷物的总鲜重，从具有代表性的谷物、秸秆和空纺锤体的子样品中测定干物质含量。

称量，在60°C的强制空气烘箱中干燥72小时，然后重新称重。秸秆和空纺锤体的组合干物质在下文中称为“玉米秸秆”。

轮作试验：布局、处理和农艺实践

轮换试验的实验布局是RCBD，采用分割地设计，每个位点有四个重复，主样地处理（9×6米）为2年轮作，天然休耕、绿肥豆类、饲料豆类、长效DP豆类和短效谷物豆类与玉米轮作，豆科植物物种和变种是根据先前进行的筛选试验选择的。

作为绿肥豆科植物，葛根生长在伊巴丹，埃斯奇诺梅内生长在扎里亚，作为饲料豆类，圭亚那禾本科在这两个地方都有种植，作为DP豆类，选择长效大豆品种（TGx-1864，约120天），而谷物豆类处理包括短时豇豆的连续双季（变种IT-90K-284-2，约60天），然后是短效大豆（TGx-1485-1 D，约85天），均在单季生长。

自然休耕在玉米收获后建立起来，直到大约18个月后随后的玉米种植才受到干扰，绿肥豆科植物和圭亚那葡萄球菌在玉米种植后8周中继到玉米中，玉米收获后，年轻的豆科植物忍受旱季，并在下一个雨季继续生长。

绿肥豆类一直留在田间，直到为随后的玉米种植进行土地准备工作。圭亚那的叶子在雨季结束时收获，DP大豆和谷物豆类在1999年，2001年和2003年的雨季种植，并在完全成熟时收获，谷物大豆在谷物豇豆收获后直接种植。

在玉米种植年份轮作试验中的田间管理与N-响应试验相似，使用相同的品种、作物管理以及种植和收获日期，然而尿素氮的施用量是不同的。

1998年，即成立年份，玉米种植不施氮，从2000年开始，主地块被分为两个子样地（4.5×6米），分别接受或不接受尿素氮，2000年，尿素氮在0或30 kg N ha的子样地中施用?1;在2002年和2004年，在子样地中应用的比率增加到60公斤N ha，?1增强氮处理效果，P和K的施用率和方法与N-response试验相似。

轮作试验：收获程序

轮作试验中玉米粒和秸秆的产量在成熟时在每个子样地的成熟时以与N响应试验类似的方式确定，时测量了天然休耕、绿肥豆科植物和圭亚那葡萄球菌的地上生物量生产。

在两个1 m中测量生物量产量2每个子图中的样方，称量总新鲜生物质，并从在60°C强制空气烘箱中干燥72 h的子样品中测定干物质含量，剩余的天然休耕和绿肥豆科植物的新鲜生物量被送回地块。

在作物成熟时评估DP大豆和谷物豆类的谷物和叶子产量，从四个5 m长的中心行测量每个子样地的总新鲜谷物和叶子产量，在行的两端丢弃0.5 m。

从具有代表性的子样品中测定干物质含量，在准备玉米种植土地之前，以两个1米为单位测量了地上总生物量2每个子图中的样方，并从子样品中确定干重，在玉米种植前的旱季结束时监测天然休耕植被的物种组成。

轮作试验：叶子和粪便处理

每天清洁猪栏，将剩菜与粪便和尿液混合，粪便在屋顶下的袋子中储存2-3个月，直到下一个种植季节开始，然后将粪肥施用于相应的地块，其数量对应于每个地块中产生的叶子生物量，在伊巴丹，粪便撒在地表上，并在耕作过程中掺入土壤中。

在扎里亚，粪便被施用于旧山脊的犁沟中，并在建造新山脊时加入。在其他处理（休耕、绿肥和谷物豆类）中，收获后所有叶子都留在田间，在玉米种植前，在犁地或起垄过程中将植物生物质掺入土壤中，为了便于其合并，植物生物量有时被部分燃烧，主要是为了减少自然休耕植被的生物量。

轮作试验：植物和土壤分析

使用热酸消化测定植物样品中的总N和P浓度，然后进行比色分析，使用相同的分析方法在生产粪便的季节测量用作牛饲料的叶子中的N和P浓度以及田间施用粪便的N和P浓度。

在这两个地点评估了初始土壤条件（深度0-15.1998米），2005年，在开始种植作业之前，使用直径为0.0毫米的土壤螺旋钻在轮作试验中采集了土壤样品（深度12-0.12米和0.24-22.5米）。

在每个子图中，将12个样本合并为一个复合样本进行分析，酸碱度（H2O，1：1土壤与H2IITA的分析服务实验室，有机C（Walkley-Black方法），总N（宏观凯氏定氮法），Bray-I有效P和可交换K，钙（Ca）和镁（Mg）。

数据处理

使用混合模型程序逐年统计分析玉米和豆类产量、植物氮和磷浓度和含量以及土壤参数，由于不同地点的生物物理条件和品种不同，因此分别分析了每个地点的结果，在N-response试验中，N应用被视为固定效应，并重复为随机效应。

使用重复测量程序分析N反应试验的长期趋势，在旋转试验中，混合模型的固定效应为N个应用嵌套在旋转中，重复为随机效应，由于轮作试验中的处理代表不同的豆科作物和休耕，因此在与豆类和休耕相关的参数中仅对N水平之间的差异进行了统计测试。

这些是微不足道的，因此，豆科植物和休耕数据表示为两个N水平的平均值，同样，土壤特性分析显示氮施用量之间没有差异，因此表示为两种氮水平的平均值，在P<0.05的置信水平下，处理之间的差异被认为是显着的。

均值的变异性以均值的标准误差 （SE） 给出，将2005年样品的土壤养分和碳浓度转换为土壤质量基础，土壤参考质量为2200 t ha?1，代表约0.16 m厚的土壤层，玉米和豆类谷物产量转化为12%的水分。

结论

豆科技术和休耕在提高土壤肥力和提高谷物产量方面的有效性的排名，如我们的假设中所述 - 绿肥豆科植物>饲料豆类>DP豆科植物>谷物豆科植物>自然休耕 - 或多或少反映了旱季开始时留在田间的豆科植物和休耕植被的植物N含量的顺序加上作为肥料施用的氮。

轮作对玉米生产的影响不能简单地根据其地上氮含量来解释，需要更好地了解豆类的地下氮贡献以及残留物和粪肥施用后的土壤氮动态，以充分掌握这些轮作对谷物氮供应的影响。

还应更加努力地确定解释轮作产量差异的其他因素，特别是氮以外的养分的动态和豆科植物的其他轮作效应，例如对病虫害的影响。

参考文献

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