土壤質(zhì)地對柱花草生長發(fā)育、生物量及土壤肥力變化的影響①

龍會英，張 德，金 杰

(云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)研究所，云南元謀 651300)

土壤質(zhì)地對柱花草生長發(fā)育、生物量及土壤肥力變化的影響①

龍會英，張 德*，金 杰

(云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)研究所，云南元謀 651300)

采用大田試驗(yàn)的方法，在云南省元謀縣小雷宰流域內(nèi)壤土、砂壤土和重壤土 3 種質(zhì)地土壤上，以熱研5號柱花草為材料，研究土壤質(zhì)地對柱花草生長發(fā)育、生物量及土壤有機(jī)質(zhì)、有機(jī)碳、全氮和全磷的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：3種土壤質(zhì)地上種植柱花草，柱花草地上部和地下部生長量和生物量表現(xiàn)幼苗期增加緩慢，而分枝期后增加快的趨勢。壤土耕性好，兼有砂土和重壤土的優(yōu)點(diǎn)，有利柱花草地上部分的生長發(fā)育，柱花草地上部生長量、生物量及改善土壤肥力方面顯著高于重壤土。砂壤土有利于柱花草根系向深層土壤生長，柱花草地下部生長量、生物量及根瘤顯著高于種植在重壤土。在3種土壤質(zhì)地種植柱花草后，土壤有機(jī)質(zhì)、有機(jī)碳、全氮和全磷均有上升趨勢。綜合而言，通氣性和保肥保水能力居中的壤土更適合柱花草的生長發(fā)育及干物質(zhì)的積累。

土壤質(zhì)地；柱花草；生長發(fā)育；生物量；土壤肥力

土壤是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)[1]，土壤質(zhì)地反映土壤顆粒和機(jī)械組成[2]，影響著土壤與作物之間的營養(yǎng)、水、氣的交換[3]，作物根系的生長發(fā)育和作物產(chǎn)量[4-5]。柱花草(Stylosanthes guianensis)是熱帶、亞熱帶地區(qū)豆科牧草，適宜在我國南方熱帶地區(qū)種植，適應(yīng)性強(qiáng)、產(chǎn)量高[6-7]、品質(zhì)好，根系發(fā)達(dá)并具大量根瘤菌，有固氮改土培肥的作用，種植柱花草后每年可固氮225 ～ 300 kg/hm2[8]。有研究表明，格拉姆柱花草在重黏土和低濕砂灘上生長較差[9]，土壤質(zhì)地是影響柱花草生長的主要因子之一[10]。Masoni等[11]研究表明，黏壤土上小麥的產(chǎn)量、干物質(zhì)積累、氮和磷吸收量等都顯著高于砂壤土。干熱河谷土壤類型以燥紅土為主，土壤質(zhì)地有粉砂壤土、壤土、粉砂黏壤、粉砂黏土、壤黏土、黏土、肥力低[12]。不同土壤質(zhì)地對柱花草生長發(fā)育、干物質(zhì)積累及土壤肥力的影響研究較少。為此，本研究通過田間試驗(yàn)，探討適合柱花草生長和產(chǎn)量提高的土壤質(zhì)地類型。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地位于云南省元謀縣黃瓜園鎮(zhèn)小雷宰流域，25°50′42″N，101°49′19″E，海拔1 073 m，屬典型金沙江干熱河谷氣候，年均氣溫22 ℃，日照時數(shù)2 670.4 h，最熱月(6月)28.5 ℃，最冷月(12月)15.9 ℃，≥10 ℃ 年均積溫8 552.7 ℃；降雨量645 mm，集中5—10月，占全年94.6%，干燥度4。種植柱花草前土壤理化學(xué)性質(zhì)見表1。

表1 不同土壤質(zhì)地種植柱花草前土壤理化性質(zhì)(0 ～ 30 cm)

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

采用田間試驗(yàn)法，于2013年柱花草生長季，選擇壤土(Rt)、砂壤土(Srt)和重壤土(Zrt)3種土壤質(zhì)地進(jìn)行，以熱研5號柱花草為試驗(yàn)材料，小區(qū)面積5 m×4 m = 20 m2，株行距為50 cm × 100 cm，3個重復(fù)，完全隨機(jī)區(qū)組排列，統(tǒng)一實(shí)行育苗移栽，選擇大小基本一致植株，于7月15日栽植，不施底肥和追肥，所有管理措施均按統(tǒng)一的大田管理方式進(jìn)行[12]，及時清除雜草，旱季每月灌溉1次。

1.3 測定項(xiàng)目和方法

1.3.1 柱花草生長發(fā)育測定 在不同生育期，每小區(qū)選3株柱花草整株挖出，觀測不同土壤質(zhì)地下柱花草絕對株高和根系長作為生長發(fā)育指標(biāo)。于2013年11月15日觀測柱花草絕對株高、根系長，計算根冠比，作為生長量指標(biāo)。

1.3.2 柱花草生物量測定 于2013年11月15日測定根系產(chǎn)量。水平方向離柱花草植株約50 cm，垂直方向離地面約60 cm，挖開形成一個土柱，順著柱花草側(cè)根和主根取根，將整株柱花草根系洗出，擦干根系表面水后，稱重測定整株柱花草(包含活根與死根量)鮮生物量，自然風(fēng)干后稱重測定柱花草整個植株干生物量[13]和根系根瘤量。

1.3.3 柱花草樣地土壤營養(yǎng)成份測定 于2013年7月15日在不同土壤質(zhì)地各小區(qū)選5個點(diǎn)取0 ～ 30 cm土樣混合為一個樣，作為種植柱花草時土壤樣品。于2014年3月15日，在各小區(qū)選5個點(diǎn)取0 ～ 30 cm土樣混合為一個樣，測定種植柱花草后土壤營養(yǎng)成份，重鉻酸鉀容量法測定土壤有機(jī)質(zhì)和土壤有機(jī)碳，凱氏蒸餾法測定土壤全氮，氫氧化鈉熔融法測定土壤全磷[14]。

1.4 數(shù)據(jù)來源和處理

氣象要素由元謀縣氣象局提供，有關(guān)數(shù)據(jù)處理采用Microsoft Excel 2013和SPSS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤質(zhì)地對柱花草生長量的影響

有研究表明：砂壤土土壤質(zhì)地適中，通透性好，保水保溫性能都較好，土壤疏松，有利根系向深層土壤生長[9-10,15]。本試驗(yàn)中，由表2和圖1可以看出，不同土壤質(zhì)地對柱花草生長量有顯著差異。不同土壤質(zhì)地條件下，柱花草地上部和地下部生長表現(xiàn)為從幼苗期到現(xiàn)蕾期生長緩慢，后期迅速增長。地上部生長量表現(xiàn)為壤土株高分別比砂土和重壤土高12.00 cm和40.75 cm，砂壤土根系分別比壤土和重壤土長7.00 cm和39.00 cm，表明種植在砂壤土質(zhì)地的柱花草地下部生長量比種植在壤土及重壤土樣地的生長量高，砂壤土更有利根系向深層土壤生長，與賈立華等[16]和高傳奇等[17]研究一致。

表2 不同土壤質(zhì)地柱花草生長量比較

2.2 土壤質(zhì)地對柱花草生物量的影響

由表3 和圖2 可以看出，3 種質(zhì)地的土壤柱花草地上部和地下部生物量均表現(xiàn)為隨著生育進(jìn)程呈幼苗期增加緩慢后期快的變化趨勢。盛花期不同質(zhì)地土壤中柱花草的生物量存在顯著差異，壤土地上部干生物量分別比砂壤土和重壤土高30和2 360 kg/hm2，干鮮比以壤土＞重壤土＞砂壤土。砂壤土根系生物量分別比壤土和重壤土高34和130 kg/hm2，根瘤量分別比壤土和黏土的高2.78×104和4.75×104粒/hm2，根冠比以壤土＞重壤土＞砂壤土。

圖1 不同土壤質(zhì)地柱花草地上部和地下部生長動態(tài)

表3 不同土壤質(zhì)地柱花草生物量比較

圖2 不同土壤質(zhì)地中柱花草地上部和地下部生物量動態(tài)

2.3 不同土壤質(zhì)地種植柱花草土壤肥力的變化

由表4可見，3種土壤質(zhì)地種植柱花草后土壤有機(jī)質(zhì)、有機(jī)碳、全氮和全磷均有增加趨勢。種植柱花草后壤土有機(jī)質(zhì)和有機(jī)碳變化幅度分別比砂壤土和重壤土高108.70% 和88.65%，全氮比砂壤土高11.39%。重壤土全磷分別比砂壤土和壤土高4.75%和1.74%。

表4 不同土壤質(zhì)地種植柱花草前后土壤肥力變化幅度(%)

3 結(jié)論

3種質(zhì)地土壤柱花草生物量均隨著生育進(jìn)程呈現(xiàn)先緩慢后期快升高的變化趨勢，在分枝期后變化較快。柱花草地上部和地下部生長量和干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為壤土最大，砂壤土次之，重壤土最小。砂壤土有利根系向深層土壤生長，與賈立華等[16]和高傳奇等[17]研究一致。在3種土壤質(zhì)地種植柱花草后，由于柱花草生物固氮、枯枝落葉的腐爛與分解，種植柱花草后土壤的有機(jī)質(zhì)、有機(jī)碳、全氮和全磷均有上升趨勢。

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Effects of Soil Textures on Growth, Biomass of Stylosanthes Guianensis and Fertility of Soils

LONG Huiying, ZHANG De*, JIN Jie
(Institute of Tropical Eco-agricultural Sciences, Yunnan Academy of Agriculture Sciences, Yuanmou, Yunnan 651300, China)

Field experiment was conducted in Xiaoleizai Watershed to study the effects of three different soil textures(loam, sandy loam and heavy loam) on the growth and biomass of S.guianensis cv. Reyan 5 and the fertility of soils (organic matter, organic carbon, total nitrogen and phosphorus). The results showed that the growth and biomass of aboveground and underground of S.guianensis changed slowly at seedling stage but fast at branch stage in all three soils. Loam soil performed best,the growth and biomass of aboveground part of S.guianensis and improvement of loam soil fertility were higher significantly than those of heavy loam soil. The roots of S.guianensis grew deeper in sandy soil, the growth, biomass and nodule amount of underground part of S.guianensis were higher significantly than those of clay soil. Except at seedling stage, aboveground growth and biomass of S.guianensis were higher in loam soil than sandy loam and heavy loam soils, underground growth and biomass of S.guianensis in sandy loam soil were higher than loam and heavy loam soils. Organic matter, organic carbon and total nitrogen changed greatest in loam soil, followed by heavy loam and sandy loam soils, while total phosphorus changed greatest in sandy loam and heavy loam soils, followed by loam soil. The above results suggested that loam soil, with medium levels of aeration and water and fertilizer conservation compared with sandy loam soil and heavy loam soil, is most suitable for the growth and dry matter accumulation of S.guianensis.

Soil texture; S.guianensis; Growth; Biomass; Soil fertility

S572

A

10.13758/j.cnki.tr.2017.05.028

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41361099)和云南省技術(shù)創(chuàng)新人才培養(yǎng)(2011CI066)依托項(xiàng)目(RQS 2006-1，RQS 2008-1)資助。

* 通訊作者(ynzhangde2004@sina.com)

龍會英(1965—)，女，云南蒙自人，研究員，主要從事熱區(qū)農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究。E-mail： ynhuiyingl2003@sina.com