南方桃園不同綠肥的腐解及養分釋放規律研究

洪莉 陳令會 曹錦萍

摘要：利用埋袋法模擬研究白三葉、鼠茅草、黑麥草、鴨茅草4種綠肥在果園土壤中的腐解及養分釋放規律特征，旨在為南方地區果園生草的草種選擇提供參考。結果表明，從4種綠肥生長量來看，綜合表現為黑麥草>白三葉>鴨茅草≥鼠茅草。隨著翻壓時間的延長，4種綠肥腐解釋放規律基本一致：翻壓后的干質量和質量累積減少率均呈現先快后慢的趨勢，且4種綠肥主要在翻壓后20 d內腐解較快，隨后腐解速率變慢，翻壓120 d時，白三葉、鼠茅草、黑麥草和鴨茅草的累積減少率分別為83.17%、67.83%、65.35%、54.07%。4種綠肥的養分釋放速率總體呈先快后慢的趨勢，養分累積釋放率由快至慢依次為白三葉>鼠茅草>鴨茅草≥黑麥草。其中，白三葉的氮、鉀和有機碳的釋放量在前20 d就達到了50%以上。整個翻壓過程中，總體上碳氮比、碳磷比和碳鉀比由高到低依次為黑麥草>鴨茅草>鼠茅草>白三葉。

關鍵詞：南方;桃園;綠肥;腐解特征;養分釋放規律

中圖分類號：S142?? 文獻標志碼： A? 文章編號：1002-1302（2019）11-0294-04

綠肥是清潔的有機肥源，翻壓后能為土壤提供大量的碳源和養分[1]，可以改善土壤微生物性狀，增加土壤有機質含量[2]和速效N、P、K含量[3-5]，提高果園微生物數量和酶的活性[6-7]，從而改善土壤質量[8]。南方地區桃園由于長期實行清耕制，農藥化肥泛濫而造成水土流失，土壤肥力下降，環境污染，桃的果實和品質不高，果園綠肥作為果園無公害綠色有機肥料，可以“以園養園，以地養樹”。桃園綠肥翻壓后進入土壤進行腐解并通過礦化釋放營養元素，顯著增加土壤有機質含量，有效降低速效化肥施用量，提高土壤肥力[9]。

迄今國內對綠肥的研究多集中在綠肥覆蓋或翻壓對土壤肥力特性影響，雖然也有部分學者研究了綠肥的腐解及養分釋放特征，其中高桂娟等研究了南方稻田內3種綠肥對酶活性的影響[10-13]，但對南方桃園綠肥還田后養分腐解和釋放規律的研究還較少，本試驗利用網袋研究白三葉、鼠茅草、黑麥草、鴨茅草等4種綠肥在桃園土壤中的腐解及全氮、全磷、全鉀、有機碳等釋放規律，為南方桃園綠肥資源合理利用和土壤改良提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地點位于浙江省臺州市臨海市小溪桃基地，28°40′～29°04′N，120°49′～121°41′E，土壤質地為壤土，年降水量為350～500 mm，亞熱帶季風氣候，溫暖濕潤、四季分明。全年平均氣溫為17.1 ℃，年積溫為5 370 ℃，無霜期為241 d，年均蒸發量為1 231.4 mm，屬于濕潤地區，5—6月為梅雨季節，7—9月以晴天為主。

1.2 試驗方法

2016年10月中旬在桃基地播種白三葉、鼠茅草、黑麥草、鴨茅草，選取2年生錦繡黃桃果園，以每4行（每行16棵桃樹）為1次重復，分別種植4種不同綠肥，設置3個重復。鼠茅草用種量為30 kg/hm2，黑麥草為30 kg/hm2，鴨茅草為30 kg/hm2，白三葉（包衣種子）為90 kg/hm2。土壤疏松耙平后，在下雨前將種子均勻撒播（距離樹干50 cm以內不播種）。播種后60、90、120、180 d分別在每個小區中隨機布設3個50 cm×50 cm的樣方，采集樣方內的所有草樣，再分別從每個小區采集的樣品中隨機取50棵綠肥植株（設置3次重復），洗掉泥土并晾曬。待半干時，將4個組12個樣品分別裝入紙袋中，70 ℃下烘干24 h后用精度為0.01 g的電子天平稱質量，測定樣品的地上部和根部的干質量。

2017年6下旬在桃基地采集白三葉、鼠茅草、黑麥草、鴨茅草等4種草樣，采集區共分為4個小區。分別在每個小區隨機布設5個50 cm×50 cm的樣方，采集樣方內的草作為樣品，洗掉泥土并晾曬。待半干時，將草剪成5～8 cm長的片段，充分混勻后裝入紙袋中，70 ℃下烘干24 h。將干燥草樣分裝入網袋中，每袋10 g左右。將裝有草樣的網袋隨機選擇距離樹干40～50 cm范圍深埋10 cm，每個草樣各埋設20袋。分別于埋袋后20、40、60、90、120 d取樣，每次取4個重復，用水沖凈黏附的泥沙，在溫度為70 ℃下烘干，用精度為 0.01 g 的電子天平稱質量，測定樣品的剩余量[14]和有機碳、全氮、全磷、全鉀的含量。

1.3 數據測定方法

測定樣品中全碳、全氮、全磷、全鉀的含量，并計算：質量累積腐解率=（10 g-剩余樣品質量）/10 g×100%;養分累積釋放率=（試驗前樣品養分量-樣品剩余養分量）/試驗前樣品養分量×100%。

用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定有機碳含量。對于全氮、全磷、全鉀含量，使用標準方法測定，濃H2SO4-H2O2聯合消煮，然后用半微量凱氏定氮法測定全氮含量，用釩鉬黃比色法測定全磷含量，用火焰光度計法測定全鉀含量[8，15]。

1.4 統計分析

采用Excel軟件和Origin 8.0軟件進行數據處理和作圖。

2 結果與分析

2.1 不同綠肥的生長量特征

白三葉、鼠茅草、黑麥草、鴨茅草均于播種后5 d內萌芽。播種后60、90、120、180 d，除90 d時鴨茅草與鼠茅草無明顯差異，以及60 d時鼠茅草高于鴨茅草外，各綠肥的地上部干質量總體表現從高到低依次為黑麥草>白三葉>鴨茅草≥鼠茅草，黑麥草的地上部干質量與地下部干質量總體最高（表1）。從綠肥生長量看出，4種綠肥均能快速萌芽生長，60 d 內黑麥草的生長量最大，能快速成坪，有利于與雜草競爭，預防雜草;白三葉和鴨茅草生長量較黑麥草小，在生草前期還需要投入一定的人工去除雜草;鼠茅草葉片細長，雖然生長量較小，但是易倒伏，也有利于防止雜草生長。

2.2 不同綠肥的腐解特征

4種綠肥埋入土壤中的腐解過程很相似，腐解主要分為2個階段，快速腐解階段和緩慢腐解階段。由表2可知，4個草種的干質量下降均表現為先快后慢的趨勢。前20 d干質量下降較快，其中，白三葉的下降最為明顯，前20 d質量累積減少率達60%，而其他3個品種下降率僅為15%～35%之間。在20～60 d期間，鴨茅草、黑麥草、鼠茅草干質量下降集中于該時期（質量累積減少率總體達到50%左右），且速率基本類似，而白三葉該時期的干質量下降較少（約為20%）;而在 60～120 d 時，4種綠肥基本均呈一個緩慢腐解的過程。

2.3 不同綠肥的養分釋放特征

由圖1可知，從全氮釋放率上來看，白三葉在前20 d釋放最快，達到50%，在后期的100 d時間里全氮釋放率較緩，總量在30%左右。其次是鴨茅草和鼠茅草，在120 d的時間里整體全氮釋放速率相差不大，是一個緩慢釋放的過程，全氮釋放率總量在50%左右。黑麥草全氮釋放率最慢，效果也最差，在120 d的時間里全氮釋放率只有38.3%;分析4個草種的全磷釋放率，可以得出在120 d的腐解時間里白三葉和鼠茅草的全磷釋放率明顯高于鴨茅草和黑麥草。另外分析全鉀釋放率和有機碳釋放率，可得出類似的結果，即為白三葉>鼠茅草>鴨茅草≥黑麥草。綜上所述，4種綠肥的腐解和養分釋放速率均總體呈先快后慢的趨勢。其中，白三葉腐解和養分釋放速率最快，全氮、全鉀和有機碳的釋放量在前20 d就達到了50%以上，其他養分在后期緩慢釋放，在120 d各養分釋放量可達80%以上。鼠茅草釋放速率在整個腐解過程中較為平均，在120 d其各養分釋放量也能達到50%～80%。與白三葉和鼠茅草相比，鴨茅草和黑麥草腐解和養分釋放速率較為緩慢。

2.4 不同綠肥養分比例的變化特征

由圖2可知，從碳氮比上來看，其中黑麥草和鼠茅草在前60 d內基本表現為持續下降的趨勢，且碳氮比下降幅度明顯高于白三葉和鴨茅草。而白三葉和鴨茅草在碳氮比上的變化趨勢基本相同，即在0～60 d內呈穩步下降趨勢;而在60～120 d內基本保持不變，這與黑麥草和鼠茅草表現類似。從碳磷比上來看，黑麥草在翻壓的120 d內，表現為緩慢下降的趨勢，總體比值下降37.8。而鴨茅草的碳磷比在120 d內則是在58～82的范圍內波動，沒有明顯的趨勢。而白三葉和鼠茅草是在0～20 d內呈下降趨勢，比值分別下降14.98、7.62，然后在20～90 d內是一個緩慢上升的階段，它們的碳磷比分別上升31.59、7.34，后續的1個月內雖然略有下降，但是下降趨勢不明顯;另外，黑麥草和鴨茅草在碳鉀比上的變化趨勢與碳磷比的變化趨勢類似。在整個翻壓過程中，除了碳氮比在0～20 d內有所不同外，碳氮比、碳磷比和碳鉀比的變化趨勢基本為黑麥草>鴨茅草>鼠茅草>白三葉。

3 結論與討論

結果表明，4種綠肥在南方桃園均能夠有效成坪，其中黑麥草能夠快速成坪，白三葉和鴨茅草次之，鼠茅草生長量最少。另外，4種綠肥翻壓后的干質量和質量累積減少率均呈先快后慢的特點，主要是腐解前期綠肥中的可溶性有機物（如多糖、氨基酸、有機酸）以及無機養分較多，為微生物提供了大量的能源和養分，微生物數量增加，腐解速度快，隨著翻壓時間的延長，殘留物中主要成分是難分解的纖維素、木質素等有機物，綠肥的腐解隨之減緩，這與趙娜等研究綠肥的腐解情況[16-20]類似。其中，白三葉主要在翻壓后的20 d內腐解較快（質量累積減少率達60%），而其他3種綠肥的主要腐解時間段則主要集中在0～60 d內（質量累積減少率達50%左右），白三葉為豆科類多年生草本，而黑麥草、鴨茅草和鼠茅草這一類禾本科多年生草本，其莖葉中的纖維素、木質素等有機物含量要高于白三葉，因此，在前期白三葉的腐解速度要高于其他3種綠肥，其本身所含的可溶性有機物能夠快速還田。4種綠肥腐解過程中各種養分的釋放快慢不同，表現為鉀>磷>氮，這與李逢雨等的研究結果[21]一致。同時，4種綠肥在養分釋放速率上存在一定的差異，總體表現為白三葉>鼠茅草>鴨茅草≥黑麥草。各養分的釋放速率與其存在形態關系密切，鉀以離子態存在，易溶于水，釋放最快，氮、磷以難分解的有機態為主，物理作用下不容易分解，釋放較慢。通過對比研究發現，質量累積減少率與碳、氮、磷、鉀累積釋放率的變化均達到極顯著相關，白三葉在腐解率和養分釋放率上均表現為最快，黑麥草則為最慢。綜上所述，根據4種綠肥在南方地區的生長和腐解情況，再結合南方地區春夏以高溫多雨為主，雜草生長旺盛，秋冬季雨量偏少，雜草生長勢較弱的現狀，建議若在春季播種綠肥，可選擇黑麥草進行播種，它可以快速成坪，達到壓制其他雜草的目的，但也因為其生長量過大，對土壤的肥力有一定的消耗，并且割青后有機質還田較慢，因此最好在晚熟桃桃園進行黑麥草播種，并且在果實生長期提前割青，這樣可以達到充分利用腐解養分的目的。若在秋季10月上中旬播種綠肥，則可選擇白三葉進行播種，前期需要對果園進行雜草清除，這樣有利于白三葉對其他雜草在生長勢上建立優勢，從而達到清除雜草的作用，并且白三葉生長勢中庸，基本跟桃樹不形成爭水爭肥現象，割青后腐解和養分釋放速率較快，能夠快速補充土壤中的有機質含量，因此其在南方桃園的應用前景非常廣闊。

綠肥在土壤中的腐解與綠肥的碳氮比有關，微生物對有機質正常分解的碳氮比為25 ∶ 1[22]。碳氮比過大不利于微生物的分解，且要消耗土壤中的有效態氮。本研究中除了黑麥草碳氮比較高（45.16）外，其他3種綠肥的碳氮比都較適于腐解。在試驗過程中，碳氮比呈現先快速后穩步下降趨勢，表明前期氮釋放較快，后期較緩。因此，在實際果園的綠肥翻壓過程中為保證后期氮的供應，應在后期進行適當補充氮肥。本研究未對4種綠肥在腐解過程中土壤性質尤其是土壤的養分特性進行同步研究，因而無法定量明確綠肥翻壓對土壤的作用，但施用有機肥培肥土壤的作用不可置疑。已有的研究表明，翻壓綠肥能增加土壤有機無機復合狀況。因此，必須連續施用有機肥或種植翻壓綠肥才能使土壤有機質含量恢復到原有水平，以實現土壤的可持續性發展。而為了更合理地種植和翻壓綠肥，并將其作為一種措施加以推廣，針對綠肥翻壓的一些具體技術（如適宜的翻壓時期和翻壓量等）尚須進一步研究。