強化還原處理對熱帶地區土壤碳氮含量及團聚體的影響

曹明　柯用春　楊小鋒

摘要 為快速培肥熱帶地區土壤地力，設計4個處理：對照、淹水處理、淹水+覆膜處理、淹水+覆膜+紫花苜蓿處理（強化還原處理），研究淹水或添加有機物料對土壤碳氮含量及團聚體的影響。結果表明，旱地淹水可改善土壤物理性質，其中強化還原處理對改善土壤結構效果最為顯著，強化還原處理顯著提高土壤全氮、全碳含量，提高了土壤肥力。綜合可知，淹水+覆膜+紫花苜蓿處理（強化還原處理）是改善土壤質量的有效方法。

關鍵詞 強化還原處理；有機物料；土壤碳氮含量；團聚體；熱帶地區

中圖分類號 S158 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）16-0161-02

海南南部地處熱帶，氣候常暖無冬，一年四季都可進行農業生產，農業復種指數較高，常常種植2茬，甚至3茬，種植時期達6個月以上。在實際耕作中，農民重化肥，輕有機肥，因而造成土壤有機質含量下降，團聚體穩定性降低，土壤質量惡化，嚴重影響了冬季瓜菜種植的可持續發展。

土壤肥力的高低與土壤有機質含量有密切的關系。施用有機肥、實施秸稈還田是提高土壤有機質的重要措施[1]。洪春來等[2]研究發現秸稈全量還田2年后，土壤有機質均有不同程度的增加。劉撰治等[3]、李煥珍等[4]研究發現玉米秸稈直接還田使土壤容重下降、孔隙度增加，增加土壤的通透性，改善了土壤的物理狀況。魏廷舉等[5]通過試驗發現，秸稈還田3年，耕層容重降低，非毛管孔隙增加，>2 mm粒徑的團粒增加，從而增強了土壤的通透性，提高了地溫，增強了有益生物活性等。Recous等[6]、Mary等[7]等研究表明，通過在土壤中添加新鮮有機物料（不淹水）改變土壤氧化還原條件，可以在一定程度上殺滅土壤中的致病微生物，改良土壤。季立聲等[8]研究表明，秸稈直接還田后土壤中酶的數量明顯增多，活性明顯增強。曾廣驥[9]研究發現，秸稈還田后0～20 cm耕層細菌數和真菌數均較對照顯著增加。葛 瀅等[10]研究表明，添加苜蓿和稻草有機物料（淹水）后，土壤中的Eh比對照組的下降更快、降幅更大，還原狀態更明顯。

在實際農業生產中，農民常采用夏季種水稻或短時間淹水的方法改良土壤，前者費時、費工且大幅度降低經濟收入，后者使土壤得不到根本修復。本試驗重點探索大田不同淹水處理條件下添加有機物料對熱帶地區土壤物理、化學性質的影響，以期為熱帶地區土壤快速培肥地力提供科學的理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗概況

試驗于海南省三亞市吉陽鎮新村田洋進行，試驗地種植西瓜5年以上，西瓜枯萎病發病率高達70%以上。供試有機物料為紫花苜蓿。

1.2 試驗處理

試驗設置4個處理：分別為空白對照（不進行任何處理）（CK）、淹水處理（處理1）、淹水+覆膜處理（處理2）、淹水+覆膜+7 500 kg/hm2紫花苜蓿處理（稱為強化還原處理，處理3）。紫花苜蓿與0～20 cm土層混合均勻。3次重復，小區面積約為36.7 m2，處理周期為20 d。

1.3 土壤樣品分析

土壤排水、自然落干后采集0～20 cm層土樣，每個試驗區隨機5點采樣，混合后作為1個土壤樣品，每個處理重復3 次。樣品放在實驗室陰干，用于測定土壤全碳、全氮。土壤全碳和全氮測定采用Vario EL III型元素分析儀測定。

1.4 數據處理

試驗數據利用SPSS 17.0軟件和Excel 2012進行統計分析和作圖，用Duncan氏新復極差法檢驗差異顯著性，P<0.05為差異顯著。

2 結果與分析

2.1 強化還原對土壤全氮、全碳含量的影響

由圖1可知，處理3土壤全氮含量為1.29g/kg，顯著高于其他處理（P<0.05），比CK高27.81%。而處理1、2土壤全氮含量與CK無顯著差異。由此表明，在本試驗條件下，相對于CK，淹水處理（處理1）和淹水+覆膜處理（處理2）對土壤中全氮含量的影響不大，不能提高土壤肥力。而經過強化還原處理（淹水+覆膜+7 500 kg/hm2紫花苜蓿處理）后，土壤全氮含量明顯提高，表明添加紫花苜蓿能提高土壤肥力具有相當重要的作用。

土壤有機質含量是衡量土壤肥力的一個重要指標。由圖2可知，處理3土壤全碳含量為12.34 g/kg，顯著高于其他處理（P<0.05），比CK土壤全碳含量高2.96 g/kg，增幅達31.55%。而處理1、2土壤全碳含量與CK無顯著差異。由此表明，相對于CK，淹水處理（處理1）和淹水+覆膜處理（處理2）對土壤中全碳含量的影響不顯著。因此，只進行淹水和覆膜處理不能提高土壤有機質含量。而強化還原處理在土壤中添加了7 500 kg/hm2紫花苜蓿作為有機物料來源，有機物料分解后提高了土壤全碳含量，表明添加有機物質對增加土壤有機質含量效果顯著。

2.2 強化還原對土壤團聚體的影響

由圖3可知，與CK相比，處理3土壤中粒徑>5 mm的大團粒結構比例顯著下降（P <0.01），粒徑<2mm的團粒結構比例顯著增加（P<0.01），粒徑為2～5 mm等級的團粒結構比例無顯著變化。處理1、2土壤中降低了粒徑>5 mm的大團粒結構比例，增加粒徑<2 mm的團粒結構比例，但變化幅度小于處理3。由此表明，旱地淹水可改善土壤結構，淹水加有機物料處理對改善土壤結構效果最為顯著。

2.3 強化還原對土壤微團聚體的影響

由圖4可知，各處理的土壤微團聚體組分結構相似，均表現為粒徑0.25～2.00 mm組分所占比例最大，粒徑 0.053～0.250 mm次之，而粒徑<0.053 mm組分與粒徑>2 mm組分所占比例相當。不同處理對土壤微團聚體同一組分比例影響不顯著。由此表明，經過淹水處理（處理1）、淹水+覆膜處理（處理2）或淹水+覆膜+7 500 kg/hm2紫花苜蓿處理（處理3）均不能改變土壤中微團聚體組分比例情況。endprint

3 結論與討論

試驗結果表明，淹水處理和淹水+覆膜處理對土壤中全氮、全碳含量的影響不大，不能提高土壤肥力。而經過強化還原處理（淹水+覆膜+7 500 kg/hm2紫花苜蓿）后，土壤的全氮、全碳含量明顯提高，表明添加有機物質對改善土壤肥力和增加土壤有機質含量的效果顯著。旱地淹水處理可改善土壤物理結構，強化還原處理（淹水+覆膜+7 500 kg/hm2紫花苜蓿）對改善土壤結構的效果最為顯著。但淹水處理、淹水+覆膜處理、淹水+覆膜+7 500 kg/hm2紫花苜蓿處理均不能改變土壤中微團聚體組分比例情況。綜上可知，強化還原處理（淹水+覆膜+7 500 kg/hm2紫花苜蓿）是改善土壤質量的有效方法，可用于熱帶地區問題土壤的快速改良。

4 參考文獻

[1] 楊玉愛.我國有機肥料研究及展望[J].土壤學報，1996，33（4）：414-422.

[2] 洪春來，魏幼璋，黃錦法，等.秸稈全量直接還田對土壤肥力及農田生態環境的影響研究[J].浙江大學學報（農業與生命科學版），2003，29（6）：627-633.

[3] 劉撰治，高旺盛，朱文珊.秸稈還田的機理與技術模式[M].北京：中國農業出版社，2000：49-51.

[4] 李煥珍，張忠涂，楊偉奇，等.玉米秸稈直接還田培肥效果的研究[J].土壤通報，1996，27（5）：213-215.

[5] 魏廷舉，程樂圃，朱麗娜.秸稈還田的經濟效益分析及其措施[J].農機化研究，1990（2）：48-52.

[6] RECOUS S，AITA C，Mary B. In situ changes in gross Ntransformations in bare soil after addition of straw [J].Soil Biology and Biochemistry，1998，31（1）：119-133.

[7] MARY B，RECOUS S，DARWIS D，et al.Interactions between decompos-ition of plant residues and nitrogen cycling in soil[J].Plant and Soil，1996，181（1）：71-82.

[8] 季立聲，賈君永，張圣武.桔稈直接還田的土壤生物學效應[J].山東農業大學學報，1992，23（4）：375-379.

[9] 曾廣驥.有機物料對提高土壤肥力的效應分析[J].黑龍江農業科學，1988（3）：35-39.

[10] 葛瀅，黃丹丹，周權鎖.添加有機物料對淹水土壤Cd活性的影響機制[J].中國環境科學2009，29（10）：1093-1099.endprint