唐紅琴 李忠義 曾成城 董文斌 韋彩會(huì) 蒙炎成 何鐵光

摘要：研究不同種類(lèi)綠肥還田后對(duì)柑橘園土壤養(yǎng)分的影響，為綠肥的合理利用和柑橘的養(yǎng)分管理提供理論依據(jù)。在柑橘園行間設(shè)置拉巴豆、紫云英、光葉苕子、紫花苜蓿、黑麥草5種綠肥還田及不還田的對(duì)照處理，各綠肥設(shè)置AR1（22 500 kg/hm2）和AR2（45 000 kg/hm2）2個(gè)還田量，于還田后20、40、60、80、100 d采取土樣進(jìn)行分析。同一時(shí)間段，綠肥還田處理下土壤堿解氮、有效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)含量均高于對(duì)照，0～20 d為土壤養(yǎng)分快速提升期，20～100 d為土壤養(yǎng)分緩慢提升期。同一時(shí)間段，還田量AR2的土壤堿解氮、有效磷、有機(jī)質(zhì)含量均高于AR1，而pH值低于AR1。還田100 d后，綠肥還田量為22 500 kg/hm2時(shí)，5種綠肥對(duì)土壤堿解氮、有效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量的提升分別達(dá)到42.11%～55.71%、23.71%～50.51%、104.03%～378.93%、4.64%～26.25%;綠肥還田量為45 000 kg/hm2時(shí)，5種綠肥對(duì)土壤堿解氮、有效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量的提升分別達(dá)到51.84%～72.58%、47.94%～114.95%、221.63%～392.88%、9.25%～37.32%。結(jié)合土壤養(yǎng)分含量及pH值的改善效果，推薦22 500 kg/hm2的綠肥還田量，在該還田量下，對(duì)土壤堿解氮、有效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量的提升貢獻(xiàn)最大的分別為光葉苕子、紫云英、光葉苕子和紫云英，分別較對(duì)照高55.71%、50.51%、378.93%、26.25% 。在具體的應(yīng)用上，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐母鳁l件及施肥需求，選擇合理的綠肥以培肥地力。

關(guān)鍵詞：綠肥;還田量;土壤養(yǎng)分;pH值;腐解時(shí)間

中圖分類(lèi)號(hào)： S666.06 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-1302（2021）16-0214-06

廣西壯族自治區(qū)柑橘種植面積已超過(guò) 40萬(wàn)hm2，在種植過(guò)程中存在盲目施肥的現(xiàn)象[1]。化肥的過(guò)量施用不僅不會(huì)使農(nóng)作物增產(chǎn)增收，還會(huì)導(dǎo)致土壤綜合肥力下降[2]、地下水硝酸鹽污染、地表水富營(yíng)養(yǎng)化等[3]。目前，廣西柑橘肥料利用率低，生產(chǎn)成本居高不下，且果品質(zhì)量欠佳，制約了柑橘產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。綠肥是我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的精華，作為最清潔的有機(jī)肥源，在提高土壤肥力、防止水土流失、改善作物品質(zhì)等方面起著重要作用[4]。目前，我國(guó)積極推進(jìn)質(zhì)量興農(nóng)、綠色興農(nóng)戰(zhàn)略，果園種植與利用綠肥，有利于促進(jìn)耕地保持持續(xù)、健康的生產(chǎn)能力，契合我國(guó)農(nóng)村增綠的戰(zhàn)略構(gòu)想[5]。

果樹(shù)行間空地種植綠肥，形成“土壤-果樹(shù)+綠肥-大氣”水熱交換模式，以截獲更多光能，增加碳同化，促進(jìn)果樹(shù)的物質(zhì)積累，提高果品品質(zhì)。例如，溫明霞等研究發(fā)現(xiàn)椪柑園種植夏季綠肥（飯豆、豇豆、大豆、綠豆）能改善土壤肥力，降低土壤溫度，保持土壤水分[6];郭昌勛等在柑橘園多年種植冬季綠肥（三葉草）的研究結(jié)果表明，間作綠肥可增強(qiáng)果園土壤肥力，改善果實(shí)品質(zhì)[7]。此外，柑橘園間作綠肥在提高土壤有機(jī)碳含量、改善土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性[8]，增加土壤微生物數(shù)量、提高土壤酶活性[9]，降低養(yǎng)分徑流、防控面源污染等方面起著重要作用[10-11]。截至當(dāng)前，關(guān)于果園間作綠肥的研究多為多年的累積效應(yīng)，而綠肥翻壓后的養(yǎng)分釋放特性更能反映出其當(dāng)季的肥效。隨著國(guó)家綠肥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系的全面實(shí)施，廣西柑橘園的綠肥種植面積不斷擴(kuò)大，但目前仍存在不同綠肥品種還田對(duì)土壤培肥效果不明晰等問(wèn)題。鑒于上述背景，本研究分析比較廣西柑橘園常見(jiàn)綠肥（拉巴豆、紫花苜蓿、紫云英、光葉苕子）還田后柑橘園土壤的養(yǎng)分動(dòng)態(tài)變化特征，以期為篩選適宜的綠肥品種、綠肥的合理利用和柑橘的養(yǎng)分管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2018年在廣西壯族自治區(qū)南寧市義平水果種植專業(yè)合作社柑橘基地（23°1′N(xiāo)，108°5′E）進(jìn)行，該地屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫為21.6 ℃，海拔為255 m。柑橘品種為沃柑，多年生豆科綠肥有拉巴豆（DL）、紫花苜蓿（MS）;冬季豆科綠肥有紫云英（AS）、光葉苕子（VR）;冬季禾本科綠肥有黑麥草（LM）。綠肥種質(zhì)資源來(lái)源于廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，供試綠肥養(yǎng)分含量見(jiàn)表1。試驗(yàn)地土壤類(lèi)型為紅壤，基本理化性質(zhì)：堿解氮含量為86.3 mg/kg，有效磷含量為7.5 mg/kg，速效鉀含量為96 mg/kg，有機(jī)質(zhì)含量為18.67 g/kg，pH值為5.7。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以柑橘行間為試驗(yàn)地，柑橘于2018年種植。各試驗(yàn)小區(qū)間距2 m，小區(qū)面積1 m2。設(shè)置拉巴豆、紫云英、光葉苕子、紫花苜蓿、黑麥草等5種綠肥還田及不還田的對(duì)照處理（CK），各綠肥設(shè)置AR1（22 500 kg/hm2）和AR2（45 000 kg/hm2）2個(gè)鮮草還田量，共11個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次。綠肥還田采用異地還田的方式，將刈割好的綠肥地上部稱質(zhì)量并切成2～3 cm的小段后，均勻地翻壓還田，還田深度為20 cm。

1.3 土壤樣品采集與指標(biāo)測(cè)定

綠肥還田時(shí)間為2018年3月20日，分別在還田后0、20、40、60、80、100 d按照5點(diǎn)取樣法采集 0～20 cm 土樣。采用堿解-擴(kuò)散法測(cè)定堿解氮含量，鉬銻抗比色法測(cè)定有效磷含量，速效鉀含量采用原子吸收光譜儀進(jìn)行測(cè)定，pH值采用電位計(jì)法（土 ∶ 水=1 g ∶ 2.5 mL）測(cè)定，有機(jī)質(zhì)含量用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理和分析

利用Excel和SPSS 22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和顯著性分析，采用Origin 8.5繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 綠肥還田后土壤堿解氮含量的動(dòng)態(tài)變化特征

根據(jù)綠肥品種、腐解時(shí)間以及還田量，分析其對(duì)土壤養(yǎng)分的影響。結(jié)果（表2）表明，綠肥品種、腐解時(shí)間、綠肥品種與腐解時(shí)間交互作用、腐解時(shí)間與還田量交互作用對(duì)土壤堿解氮的影響均達(dá)到極顯著水平（P<0.01）。由圖1可知，同一時(shí)間段，綠肥還田處理下土壤堿解氮含量均高于對(duì)照。0～100 d 對(duì)照組土壤堿解氮含量變化不大;0～20 d綠肥處理組的土壤堿解氮含量迅速上升，在還田量為AR1和AR2的情況下，堿解氮含量較對(duì)照組分別增加43.13%～58.95%、50.86%～69.31%。20～100 d，隨還田時(shí)間的延長(zhǎng)，綠肥處理組的土壤堿解氮含量大體呈穩(wěn)中有升的趨勢(shì)，增長(zhǎng)趨勢(shì)較0～20 d緩慢，說(shuō)明前20 d為綠肥的快速腐解期，從而快速提升土壤的堿解氮含量。同一綠肥品種在不同還田量的情況下，在各時(shí)間段，AR2的土壤堿解氮含量高于AR1。

試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，與對(duì)照相比，還田量為AR1下，拉巴豆、紫云英、光葉苕子、紫花苜蓿和黑麥草處理土壤堿解氮含量分別增加54.50%、42.11%、55.71%、46.98%、55.06%，光葉苕子對(duì)土壤堿解氮貢獻(xiàn)最大，但光葉苕子、拉巴豆及黑麥草對(duì)土壤堿解氮貢獻(xiàn)差異不明顯。還田量為AR2下，拉巴豆、紫云英、光葉苕子、紫花苜蓿和黑麥草處理后土壤堿解氮含量比對(duì)照分別高65.65%、60.43%、69.05%、72.58%、51.84%，紫花苜蓿還田對(duì)土壤堿解氮的提升貢獻(xiàn)最大。

2.2 綠肥還田后土壤有效磷含量的動(dòng)態(tài)變化特征

由表2可知，綠肥品種、腐解時(shí)間、還田量對(duì)土壤有效磷的影響均達(dá)到極顯著水平（P<0.01），而各處理間的交互作用對(duì)有效磷含量的影響不顯著（P>0.05）。由圖2可知，同一時(shí)間段，綠肥還田處理下土壤有效磷的含量均高于對(duì)照。0～100 d，對(duì)照組土壤有效磷的含量變化不大;0～20 d，綠肥處理組的土壤有效磷含量迅速上升，在還田量為AR1和AR2的情況下，有效磷含量較對(duì)照分別增加15.13%～76.22%、17.30%～90.27%。其中，紫云英還田處理下土壤有效磷含量較對(duì)照分別增加76.22%、90.27%。在還田量為AR1的情況下，各綠肥處理組的土壤有效磷含量在60 d時(shí)不再升高;在還田量為AR2的情況下，隨還田腐解時(shí)間的延長(zhǎng)，土壤有效磷含量整體呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)。同一綠肥品種在不同還田量的情況下，在各時(shí)間段，AR2的土壤有效磷含量高于AR1。

腐解100 d后，與對(duì)照相比，還田量為AR1的情況下，拉巴豆、紫云英、光葉苕子、紫花苜蓿和黑麥草土壤有效磷含量分別提高了31.96%、50.51%、50.00%、38.66%、23.71%。還田量為AR2的條件下，拉巴豆、紫云英、光葉苕子、紫花苜蓿和黑麥草土壤有效磷含量較對(duì)照分別增加47.94%、114.95%、72.16%、55.15%、48.45%。由此可知，紫云英還田對(duì)土壤有效磷的提升貢獻(xiàn)最大。

2.3 綠肥還田后土壤速效鉀含量的動(dòng)態(tài)變化特征

由表2可知，綠肥品種、腐解時(shí)間、還田量、綠肥品種與腐解時(shí)間的交互作用、綠肥品種與還田量的交互作用、腐解時(shí)間與還田量的交互作用以及三者交互作用對(duì)土壤速效鉀含量的影響均達(dá)到極顯著水平（P<0.01）。由圖3可知，同一時(shí)間段，綠肥還田處理下土壤速效鉀含量均高于對(duì)照。0～100 d，對(duì)照組土壤速效鉀含量變化不大;0～20 d，綠肥處理組的土壤速效鉀含量迅速上升，在還田量為AR1和AR2的情況下，綠肥還田處理下土壤速效鉀含量較對(duì)照分別高出102.52%～388.34%和172.41%～426.58%。在20～100 d，除AR1的紫云英及AR2的光葉苕子處理外，各綠肥處理速效鉀含量在還田后40 d仍呈上升趨勢(shì)，隨后逐漸趨于平穩(wěn)，或者下降，表明前0～20 d為綠肥的快速腐解期，可快速提升土壤的速效鉀含量。

還田100 d后，與對(duì)照相比，還田量為AR1的情況下，拉巴豆、紫云英、光葉苕子、紫花苜蓿和黑麥草處理土壤速效鉀含量分別高出對(duì)照317.67%、104.03%、378.93%、166.67%、231.82%;還田量為AR2的情況下，拉巴豆、紫云英、光葉苕子、紫花苜蓿和黑麥草土壤速效鉀含量較對(duì)照增加307.46%、250.03%、392.88%、221.63%、239.80%。可見(jiàn)，光葉苕子還田對(duì)土壤速效鉀含量的提升貢獻(xiàn)最大。

2.4 綠肥還田后土壤有機(jī)質(zhì)含量的動(dòng)態(tài)變化特征

由表2可知，綠肥品種、腐解時(shí)間、綠肥品種與腐解時(shí)間交互作用對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響均達(dá)到極顯著水平（P<0.01）;還田量對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量有顯著影響（P<0.05）。由圖4可知，同一時(shí)間段，綠肥還田處理下土壤有機(jī)質(zhì)含量均高于對(duì)照。0～100 d，對(duì)照組土壤有機(jī)質(zhì)含量變化不大;0～20 d，綠肥處理組的土壤有機(jī)質(zhì)含量迅速上升;20～100 d，AR1和AR2處理下，各綠肥還田后土壤有機(jī)質(zhì)含量呈或增或降的趨勢(shì)。

還田100 d后，與對(duì)照相比，還田量為AR1的情況下，拉巴豆、紫云英、光葉苕子、紫花苜蓿和黑麥草處理土壤有機(jī)質(zhì)含量分別較CK提高4.64%、26.25%、25.95%、17.48%、18.57%。還田量為AR2的情況下，拉巴豆、紫云英、光葉苕子、紫花苜蓿和黑麥草處理較對(duì)照土壤有機(jī)質(zhì)含量分別增加13.93%、37.32%、22.93%、9.25%、35.54%。由此可知，在2種還田量下，紫云英提升土壤有機(jī)質(zhì)含量效果最佳。

2.5 綠肥還田后土壤pH值的動(dòng)態(tài)變化特征

由表2可知，綠肥品種、還田量極顯著影響土壤pH值（P<0.01），腐解時(shí)間顯著影響土壤pH值（P<0.05），而各處理的交互作用對(duì)土壤pH值的影響均未達(dá)到顯著水平（P>0.05）。在還田量為AR2的情況下，綠肥品種、腐解時(shí)間及二者的交互作用對(duì)土壤pH值的影響均未達(dá)到顯著水平（P>0.05）。由圖5可知，還田后的20 d，除AR2還田量的黑麥草處理外，土壤pH值均高于對(duì)照組，20～100 d呈現(xiàn)出或增或降的動(dòng)態(tài)變化。整體來(lái)看，還田量為AR2的情況下，土壤pH值低于還田量為AR1的土壤pH值;且AR2處理中，40～100 d時(shí)，僅40 d的拉巴豆和100 d的紫花苜蓿處理下的土壤pH值高于對(duì)照，其他各處理低于對(duì)照。

3 結(jié)論與討論

土壤養(yǎng)分是物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的主要驅(qū)動(dòng)力，對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的分解，腐殖質(zhì)的形成，以及養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化循環(huán)具有重要作用[12-13]。綠肥翻壓還田后可將自身養(yǎng)分轉(zhuǎn)移到土壤中，其腐解過(guò)程中可產(chǎn)生大量可溶性有機(jī)物，從而調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分平衡，增加土壤中、微量養(yǎng)分[14-16]。綠肥作物翻壓還田后，受不同土壤環(huán)境和氣候條件等影響，腐解速率一般表現(xiàn)為前期腐解快，后期腐解慢。崔志強(qiáng)等研究了不同果園綠肥的腐解與養(yǎng)分釋放特征，結(jié)果表明，夏季翻壓時(shí)，綠肥腐解呈先快后慢的特點(diǎn)，冬季翻壓則呈“慢-快-慢”的“S”形規(guī)律[17]。本研究中，各綠肥還田后，前期土壤養(yǎng)分增長(zhǎng)快，在還田后 20 d 時(shí)，土壤養(yǎng)分含量均高于對(duì)照組;腐解后期，秸稈中易分解的有機(jī)物逐漸減少，剩余部分主要為難分解的有機(jī)物質(zhì)，導(dǎo)致微生物活性降低，同時(shí)由于柑橘根系吸收、雨水沖刷徑流等因素，后期隨腐解時(shí)間的延長(zhǎng)，養(yǎng)分的上升趨勢(shì)趨于平緩，個(gè)別處理呈下降趨勢(shì)。

綠肥翻壓后，植株養(yǎng)分礦化速率不同，一般表現(xiàn)為鉀的釋放速率最大，其次是磷、氮。這與養(yǎng)分在植株中存在的形態(tài)有關(guān)。例如，鉀元素主要以離子形態(tài)存在于細(xì)胞或植物組織內(nèi)，易被水浸提釋放，而磷、氮以難分解的有機(jī)態(tài)為主，物理作用下分解釋放較慢[18]。本研究結(jié)果表明，綠肥還田后土壤速效鉀含量增加最快，尤其是還田后20 d，AR1和AR2 2組處理下土壤速效鉀含量較對(duì)照分別增加了102.52%～388.34%、172.41%～426.58%。各綠肥處理組土壤的堿解氮、有效磷、速效鉀以及有機(jī)質(zhì)含量均高于對(duì)照，對(duì)柑橘土壤起到了較好的培肥效果。

pH值是土壤的一項(xiàng)基本性狀指標(biāo)，直接影響著土壤中各種元素的存在形式及有效性[19]。土壤pH值的變化與土壤酸緩沖能力、有機(jī)質(zhì)含量和初始值相關(guān)[20-21]。Xu等研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)植物物料與土壤混合培養(yǎng)后，有機(jī)氮先發(fā)生礦化作用生成銨態(tài)氮，隨后銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化成硝態(tài)氮，在這一過(guò)程中1 mol/L的銨態(tài)氮經(jīng)硝化作用釋放2 mol/L的H+，導(dǎo)致土壤酸化[22]。本研究結(jié)果表明，還田后20 d，除AR2還田量的黑麥草處理外，土壤pH值均高于對(duì)照組，而 20～100 d呈現(xiàn)出或增或降的動(dòng)態(tài)變化，說(shuō)明綠肥還田對(duì)改善土壤酸化是一個(gè)短期效應(yīng);而整體來(lái)看，還田量為AR2的情況下，土壤pH值低于還田量為AR1的土壤pH值，說(shuō)明綠肥對(duì)土壤酸化的改良并非隨綠肥翻壓量的提高而增加。因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，綠肥還田應(yīng)根據(jù)該地土壤狀況，配施石灰，以改善土壤酸化問(wèn)題。

適宜的綠肥還田量，是綠肥生產(chǎn)利用的關(guān)鍵，而加大翻壓量并不能實(shí)現(xiàn)為后茬作物提供持續(xù)養(yǎng)分供應(yīng)的目的。在實(shí)際生產(chǎn)中，盲目增加翻壓量可能會(huì)導(dǎo)致養(yǎng)分未被充分利用而損失，此外，過(guò)量翻壓還會(huì)造成局部厭氧環(huán)境，易通過(guò)反硝化作用造成氣態(tài)氮的損失[18，23]。一般情況下，拉巴豆、紫云英、光葉苕子、黑麥草的鮮草產(chǎn)量即可達(dá)到AR1的翻壓量（22 500 kg/hm2），而AR2（45 000 kg/hm2）的鮮草產(chǎn)量需結(jié)合異地刈割來(lái)完成，增加了勞動(dòng)成本，且綠肥翻壓時(shí)期恰逢南方多雨季節(jié)，過(guò)量翻壓有造成部分氮素淋失污染地下水的風(fēng)險(xiǎn)。本研究中，綠肥還田量為AR1的情況下，光葉苕子、紫云英、光葉苕子、紫云英還田分別對(duì)土壤堿解氮、有效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)含量的提升貢獻(xiàn)最大，較對(duì)照分別高出55.71%、50.51%、378.93%、26.25%。結(jié)合土壤pH值的改善效果，推薦22 500 kg/hm2的綠肥還田量，該還田量情況下土壤養(yǎng)分含量亦能得到較高水平的提升。

本試驗(yàn)中，同一時(shí)間段，綠肥還田處理下土壤堿解氮、有效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)含量均高于對(duì)照，0～20 d為土壤養(yǎng)分快速提升期，20～100 d為土壤養(yǎng)分緩慢提升期。還田量為AR2情況下，土壤堿解氮、有效磷、有機(jī)質(zhì)含量均高于AR1的還田量，而pH值低于AR1的還田量。結(jié)合土壤養(yǎng)分含量及pH值的改善效果，推薦22 500 kg/hm2的綠肥還田量，在該還田量下，對(duì)土壤堿解氮、有效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量的提升貢獻(xiàn)最大的分別為拉巴豆、紫云英、光葉苕子和紫云英，分別較對(duì)照高55.71%、50.51%、378.93%、26.25%。在具體的應(yīng)用上，應(yīng)充分結(jié)合當(dāng)?shù)氐母鳁l件、柑橘的生長(zhǎng)特性與施肥需求，選擇合理的綠肥以培肥地力。

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