郇恒福等

摘 要 大戟科植物是熱帶、亞熱帶地區(qū)重要的綠肥資源。為了解中國(guó)大戟科綠肥的培肥效果，通過(guò)田間試驗(yàn)，探討施用45份分別采自海南、廣西、廣東、福建、云南等地的野生大戟科綠肥后其酸性土壤有機(jī)質(zhì)含量隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化。結(jié)果表明：施用綠肥后，不同綠肥對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響不同，并且不同綠肥對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響效果隨著施用時(shí)間的變化不斷變化；雖然不同大戟科綠肥對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量影響的效果不一，但在施用1年內(nèi)均能顯著增加土壤有機(jī)質(zhì)的含量，在施用1個(gè)月后效果最好，但隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，土壤有機(jī)質(zhì)含量不斷降低。

關(guān)鍵詞 大戟科綠肥；有機(jī)質(zhì)含量；酸性土壤

中圖分類號(hào) S142.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

Dynamics of Different Wild Euphorbiaceae Green Manures

on the Acid Soil Organic Matter Content

HUAN Hengfu1，ZHOU Jiannan1，2，3， GAO Ling1，LIU Guodao1*，HUANG Dongfen1*

1 Tropical Crops Genetic Resources Institute，Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences/Key Laboratory of

Crop Gene Resources and Germplasm Enhancement in Southern China，Ministry of Agriculture/Key Laboratory

of Conservation and Utilization of Cassava Genetic Resources，Ministry of Agriculture，Danzhou，Hainan 571737，China

2 College of Agronomy，Hainan University，Danzhou，Hainan 571737，China

3 Rubber Research Institute，Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences，Danzhou，Hainan 571737，China

Abstract Euphorbiaceae plants were an important resource of green manures（GM） in the tropics and subtropics. 45 wild accession plants in Euphobiaceae，collected in various localities from Hainan，Guangdong， Guangxi，Yunnan provinces，were used to research their dynamic effect on the acid soil organic matter content with the time of application. The results indicated that after the application of the Euphorbiaceae GM， their effect on the soil organic matter was different， and the effect was different with the changes of the application time. The soil organic matter content increased significantly after one year application of the Euphorbiaceae GM，and the best effect appeared in the period of one-month application，while the effect was weaker and weaker with the prolongation of the application time since then.

Key words Euphorbiaceae green manures；Organic matter content；Acid soil.

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2014.04.012

中國(guó)南方熱區(qū)的土壤多為紅壤、磚紅壤等酸性土壤，這些土壤普遍存在低pH、低磷、鋁毒等制約作物生長(zhǎng)的障礙因子。此外，這些地區(qū)山區(qū)、丘陵較多，交通不便，難以發(fā)展畜牧業(yè)，缺少制造有機(jī)肥的家畜糞便等廢棄物材料，再加上山區(qū)的運(yùn)輸成本較高，特別是部分山區(qū)沒(méi)有交通條件，造成這些地區(qū)的熱帶果園、經(jīng)濟(jì)林中經(jīng)常完全依賴于化學(xué)肥料，少施乃至不施有機(jī)肥的現(xiàn)象普遍存在。長(zhǎng)期以來(lái)，這些地區(qū)的土壤肥力不斷下降，生態(tài)環(huán)境也不斷惡化，造成農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量與品質(zhì)不斷下降。而目前多數(shù)的研究[1-9]表明，施用綠肥或者其它有機(jī)材料可有效增加土壤的有機(jī)質(zhì)含量、礦質(zhì)養(yǎng)分含量，有效提升土壤的理化與生物學(xué)特性，從而起到培肥與改善土壤肥力的效果。因此，施用綠肥等有機(jī)肥是解決這一問(wèn)題的有效農(nóng)藝措施。然而目前的研究多集中在傳統(tǒng)常用的綠肥如黑麥草、紫云英、毛葉苕子、三葉草、豌豆等，缺少新綠肥肥源供肥特性與培肥規(guī)律的研究，難以滿足不同栽培種植條件下多種農(nóng)業(yè)發(fā)展模式對(duì)新綠肥科學(xué)施用的需求。大戟科植物被廣泛種植于中國(guó)熱帶與亞熱帶地區(qū)。已有的研究[10]表明大戟科植物是一種優(yōu)質(zhì)的綠肥，基于此，本研究通過(guò)田間試驗(yàn)探討了施用不同種質(zhì)的野生大戟科綠肥對(duì)酸性土壤有機(jī)質(zhì)含量的動(dòng)態(tài)影響，為科學(xué)施用大戟科綠肥提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試綠肥材料 大戟科綠肥采自海南、廣西、廣東、福建、云南、貴州等熱帶地區(qū)共45份（表1）。將所采集的綠肥（喬木與灌木采枝葉、草本采地上部整株）鮮樣殺青后烘干，用植物樣品粉碎機(jī)粉碎后過(guò)1 mm的篩，再將樣品置于密封袋內(nèi)保存?zhèn)溆谩?/p>

1.1.2 土壤樣品 取中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所牧草基地試驗(yàn)地的耕層土壤（0～15 cm），經(jīng)風(fēng)干后過(guò)2 mm篩，備用。試驗(yàn)土壤為磚紅壤，土壤pH4.2、有機(jī)質(zhì)含量1.53%、全氮0.068%、堿解氮54.74 mg/kg、有效磷14.55 mg/kg、速效鉀2.60 mg/kg。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)基地位于海南省儋州市中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所內(nèi)，北緯19°30′，東經(jīng)109°30′，平均海拔149 m，屬熱帶季風(fēng)氣候類型，夏秋季節(jié)高溫多雨，冬春季節(jié)低溫干旱，干濕季節(jié)明顯。

本試驗(yàn)采用文啟孝等[11]的尼龍?zhí)状椒ㄟM(jìn)行，以不施綠肥作對(duì)照，施用45種不同的大戟科綠肥，每個(gè)處理裝18袋，每袋裝干土100 g，綠肥材料4 g。裝袋前將干土與綠肥混合均勻，密封，將尼龍網(wǎng)袋埋入表土層深約15 cm處，隨機(jī)分布，分別在埋田后的第1、2、4、6、8、12個(gè)月時(shí)取樣，每次取3袋研究土壤有機(jī)質(zhì)含量的動(dòng)態(tài)變化。尼龍網(wǎng)袋的孔徑為0.132 mm，規(guī)格10 cm×13.5 cm，該規(guī)格的尼龍網(wǎng)袋既能透水透氣，又可阻止作物根系侵入袋內(nèi)，使研究結(jié)果免受干擾。

1.2.2 樣品分析與測(cè)定 土壤有機(jī)質(zhì)的測(cè)定采用重鉻酸鉀容量法——外加熱法測(cè)定[12]，土壤理化性質(zhì)其它的相關(guān)指標(biāo)采用魯如坤[13]的方法進(jìn)行分析測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

用MS-Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算和處理，以SAS 8.2統(tǒng)計(jì)軟件中的方差分析程序?qū)μ幚砗蟮臄?shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用Sigmaplot10.0軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同綠肥對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量變化的影響

表2為施用不同種質(zhì)大戟科綠肥后1、2、4個(gè)月內(nèi)土壤有機(jī)質(zhì)含量的變化及其統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果。從表中可以看出，施用不同種質(zhì)大戟科綠肥1個(gè)月后，各施肥處理土壤有機(jī)質(zhì)含量為2.20%～4.33%，平均含量為2.94%。其中白背葉（編號(hào)為42）的有機(jī)質(zhì)含量最低，僅為2.20%，施用黑面神的處理（編號(hào)22）有機(jī)質(zhì)含量最高，為4.33%，二者之間差異顯著（p<0.05），其余各處理均顯著（p<0.05）高于對(duì)照，增加幅度為0.69～2.33倍，平均增加1.26倍，說(shuō)明施用大戟科綠肥后1個(gè)月即可顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)的含量。結(jié)果還表明，施用編號(hào)為22的黑面神后其有機(jī)質(zhì)含量不僅顯著高于對(duì)照，還明顯高于其它所有處理。施用編號(hào)為23的黑面神效果也較好，其有機(jī)質(zhì)含量顯著高于除編號(hào)為22的黑面神外的所有處理。

施用2個(gè)月后，各處理土壤中有機(jī)質(zhì)含量為2.11%～4.20%，平均為2.86%，其含量變化與1個(gè)月后的變化規(guī)律大不一致，含量最高的為水楊柳（編號(hào)13）以及算盤子（編號(hào)10），分別為4.20%、4.02%，二者的有機(jī)質(zhì)含量均顯著高于對(duì)照及其它所有處理。說(shuō)明在所有綠肥種質(zhì)中，水楊柳與算盤子在施用2個(gè)月后效果最好，能明顯提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，并明顯好于施用其它種質(zhì)的處理。除此之外，施用山麻桿（編號(hào)16）的處理效果也較好，其有機(jī)質(zhì)含量顯著高于除了施用水楊柳與算盤子的處理之外的其它所有處理。所有處理的有機(jī)質(zhì)含量均顯著高于對(duì)照，這說(shuō)明，施用不同種質(zhì)的綠肥2個(gè)月后均可明顯增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，其增加幅度為0.28～1.54倍，平均為0.73倍。

施用4個(gè)月后，各處理土壤中有機(jī)質(zhì)含量為1.85%～3.72%，平均含量為2.53%，略低于施用后1、2個(gè)月，并且各處理含量的變化規(guī)律與前面2個(gè)月大不相同。各處理中，施用銀柴（編號(hào)6）的土壤有機(jī)質(zhì)含量最高，顯著高于對(duì)照以及其它各處理。說(shuō)明在施用各個(gè)種質(zhì)綠肥4個(gè)月后，銀柴增加土壤有機(jī)質(zhì)含量的效果最為明顯，且效果明顯好于其它綠肥種質(zhì)。施用蓖麻（編號(hào)為38）的處理效果最差，與對(duì)照之間沒(méi)有顯著差異（p>0.05）。

表3為施用不同種質(zhì)大戟科綠肥6、8、12個(gè)月后土壤有機(jī)質(zhì)含量的變化及其統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果。結(jié)果表明，施用編號(hào)為23的黑面神種質(zhì)6個(gè)月后土壤有機(jī)質(zhì)含量最高，并顯著高于對(duì)照。施用白楸（編號(hào)40）、中平樹(shù)（編號(hào)5）以及紅背山麻桿（編號(hào)21）的效果也較好，與含量最高的23號(hào)黑面神之間不存在顯著差異。施用蓖麻（編號(hào)34）后各處理中有機(jī)質(zhì)含量最低，雖然略高于對(duì)照，但與對(duì)照之間沒(méi)有顯著差異，說(shuō)明該處理不能明顯提高土壤有機(jī)質(zhì)含量。此外，除了含量最低的處理（蓖麻，編號(hào)34）外，其它所有種質(zhì)處理中的土壤有機(jī)質(zhì)含量均顯著高于對(duì)照，說(shuō)明在施用6個(gè)月后這些處理依然能夠有效增加土壤有機(jī)質(zhì)含量。與對(duì)照相比，施用這些綠肥種質(zhì)后，土壤有機(jī)質(zhì)含量提高了0.22～1.04倍。

表3的結(jié)果還表明，施用黑面神（編號(hào)23）8個(gè)月后其土壤有機(jī)質(zhì)含量最高，并且顯著高于對(duì)照以及其它所有處理，說(shuō)明施用黑面神（編號(hào)23）的處理此時(shí)依然能夠明顯提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，并且其效果還明顯好于施用其它綠肥種質(zhì)處理。施用蓖麻（編號(hào)31、35）的處理土壤有機(jī)質(zhì)含量最低，僅為1.69%、1.76%，略高于對(duì)照（含量為1.66%），二者之間差異不顯著。說(shuō)明在施用8個(gè)月后，這2個(gè)處理已不能有效增加土壤有機(jī)質(zhì)含量。除這2個(gè)處理外，其它處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量均顯著高于對(duì)照，比對(duì)照高出約0.16～1.14倍，平均為0.44倍。

施用12個(gè)月后，施用白背葉（編號(hào)為43）與黑面神（編號(hào)為23）種質(zhì)的土壤有機(jī)質(zhì)含量較高，分別為3.22%與3.01%，二者之間沒(méi)有顯著差異，但都顯著高于對(duì)照。施用白背葉（編號(hào)43）處理的有機(jī)質(zhì)含量還顯著高于除了黑面神（編號(hào)23）之外的所有處理。說(shuō)明施用12個(gè)月后，施用白背葉（編號(hào)為43）的處理還能有效增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，并且其效果好于其他絕大多數(shù)處理。施用蓖麻（編號(hào)32、35）的處理中土壤有機(jī)質(zhì)含量較低，分別為1.67%、1.57%，略高于對(duì)照，但沒(méi)有顯著差異；而其它處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量均顯著高于對(duì)照，較對(duì)照高0.18～1.16倍，平均高0.49倍。說(shuō)明絕大多數(shù)綠肥種質(zhì)在施用1年后依然能夠明顯提高土壤有機(jī)質(zhì)含量。

2.2 施用綠肥種質(zhì)后土壤有機(jī)質(zhì)含量的動(dòng)態(tài)變化

圖1為施用各綠肥種質(zhì)后所有處理土壤有機(jī)質(zhì)凈增加量的平均值隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化。該圖表明，施用綠肥后土壤有機(jī)質(zhì)含量在1個(gè)月內(nèi)先是迅速上升，增加了96.59%，但1個(gè)月后土壤有機(jī)質(zhì)含量卻不斷下降。在1～4個(gè)月內(nèi)，土壤有機(jī)質(zhì)含量下降速度比較快，下降了13.49%；隨后，土壤有機(jī)質(zhì)含量不斷下降，但均顯著（p<0.05）高于對(duì)照。在施用綠肥12個(gè)月后，土壤有機(jī)質(zhì)含量仍高于（p<0.05）對(duì)照47.08%。

3 討論與結(jié)論

中國(guó)熱區(qū)的酸性土壤普遍存在土壤有機(jī)質(zhì)與礦質(zhì)含量缺乏、土壤酸度過(guò)高、鋁毒等問(wèn)題。大量研究結(jié)果[14-35]表明施用綠肥等有機(jī)肥可有效增加酸性土壤的有機(jī)質(zhì)與礦質(zhì)養(yǎng)分含量，并能有效降低土壤的酸度與鋁毒，還能有效改善土壤的生物學(xué)與物理學(xué)性能，培肥效果明顯。因此，施用綠肥是解決熱區(qū)與亞熱帶地區(qū)酸性土壤一系列問(wèn)題的有效途徑。土壤有機(jī)質(zhì)是土壤的重要組成部分，其含量是衡量土壤肥力水平的重要指標(biāo)，也是土壤改良與培肥研究中重要的研究?jī)?nèi)容。本研究的結(jié)果表明，絕大多數(shù)的大戟科綠肥施用均可對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量產(chǎn)生顯著的提升作用，只有極少數(shù)的大戟科綠肥在施用4個(gè)月后對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的提升效果不再顯著，但并沒(méi)有降低土壤的有機(jī)質(zhì)含量。這與施用其它有機(jī)肥的研究結(jié)果是一致的。Xavier等[15]的研究表明，施用豆科綠肥可有效增加土壤的碳儲(chǔ)存。施用城市生物廢棄物可使SOC增加492 g C/m2，而施用糞肥僅增加316 g C/m2。該結(jié)果表明，即使施用含有等量有機(jī)碳的不同有機(jī)物，對(duì)土壤有機(jī)碳的影響也不同，但均能增加土壤的有機(jī)質(zhì)含量。而本研究的結(jié)果也表明，施用同量的有機(jī)肥對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響也不一樣。這些結(jié)果說(shuō)明不同的有機(jī)肥或者同一類但不同來(lái)源的有機(jī)肥在施用后對(duì)土壤中有機(jī)質(zhì)含量的影響都存在一定的差異。此外，本研究的結(jié)果還表明，施用綠肥后，土壤有機(jī)質(zhì)含量先是快速下降，但在施用4個(gè)月后，土壤有機(jī)質(zhì)含量雖然也有所下降但降幅減小。這與倪進(jìn)治等[36]施用稻草秸稈和豬糞對(duì)水溶性土壤有機(jī)質(zhì)影響的研究結(jié)果類似。

綜上，施用大戟科綠肥可有效增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，有著良好的培肥地力效果，但其效果隨種質(zhì)與施用時(shí)間的不同而異。施用1個(gè)月后，各種質(zhì)對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的增加效果最好，隨著施用時(shí)間的延長(zhǎng)，效果不斷減弱，其中在施用1～4個(gè)月的時(shí)間里，有機(jī)質(zhì)含量下降幅度較大；在施用4個(gè)月后，土壤有機(jī)質(zhì)含量下降幅度減小。

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[33]張如蓮，李 艷，劉國(guó)道，等. 豆科綠肥對(duì)磚紅壤交換性鹽基組成的動(dòng)態(tài)影響[J]. 熱帶作物學(xué)， 2011， 32（7）： 1 282-1 286.

[34] 郇恒福， 劉國(guó)道， Suzane B， 等.施用不同土壤改良劑對(duì)磚紅壤酸度的影響[J]. 熱帶作物學(xué)報(bào)， 2009， 30（8）： 1 099-1 104.

[35] 郇恒福， 劉國(guó)道， Michael W， 等. 施用不同土壤改良劑對(duì)磚紅壤交換性能影響的初步研究[J]. 熱帶作物學(xué)報(bào)， 2009， 30（11）： 1 595-1 601.

[36] 倪進(jìn)治， 徐建民， 謝正苗， 等. 不同有機(jī)肥料對(duì)土壤生物活性有機(jī)質(zhì)組分的動(dòng)態(tài)影響[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)， 2001， 7（4）： 374-378.