綠肥還土對(duì)紅壤有機(jī)碳組分的影響

王義祥 王峰 葉菁 林怡 翁伯琦

摘 要：采用盆栽試驗(yàn)研究不同綠肥施用量對(duì)種植果樹(shù)紅壤有機(jī)碳組分的影響。結(jié)果表明：施用綠肥處理土壤中總有機(jī)碳、輕組有機(jī)碳、可溶性有機(jī)碳和微生物生物量碳含量分別比不施肥處理提高了35.75%～154.69%、161.04%～289.99%、87.06%～255.39%、96.36%～175.87%，與單施化肥處理相比分別提高了21.97%～128.83%、63.41%～144.14%、31.97%～150.72%、47.02%～105.56%;且土壤中輕組有機(jī)碳、可溶性有機(jī)碳和微生物生物量碳的增幅顯著高于土壤總有機(jī)碳，說(shuō)明綠肥還土有利于土壤有機(jī)碳活性組分積累。

關(guān)鍵詞：綠肥;果園;土壤;有機(jī)碳;組分

中圖分類(lèi)號(hào)：S141 ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? 文章編號(hào)：0253-2301（2019）11-012

DOI： 10.13651/j.cnki.fjnykj.2019.11.012

Effects of Resoiling with Green Manure on Organic Carbon Components in Red Soil

WANG Yixiang， WANG Feng， YE Jing， LIN Yi， WENG Boqi

Abstract： A pot experiment was conducted to study the effects of different green fertilizer dosage on organic carbon components in red soil planted with fruit trees. The results showed that the contents of total organic carbon， light fraction organic carbon， dissolved organic carbon and ?microbial biomass carbon in the soil treated with green manure respectively increased by 35.75%-154.69%， 161.04%-289.99%，

87.06%-255.39%， 96.36%-175.87% compared with the treatment without fertilizer， and respectively increased by 21.97%-128.83%， 63.41%-144.14%， 31.97%-150.72%， 47.02%-105.56%， compared with the treatment with singal application of chemical fertilizer. Moreover， the growth rate of ight fraction organic carbon， dissolved organic carbon and ?microbial biomass carbon in soil was significantly higher than that of total organic carbon in soil， indicating that resoiling with green fertilizer was beneficial to the accumulation of active components of soil organic carbon.

Key words： Green manure; Orchard; Soil; Organic carbon; Component

土壤有機(jī)碳是衡量土壤質(zhì)量與健康情況的重要指標(biāo)，而施肥作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的農(nóng)業(yè)活動(dòng)對(duì)土壤有機(jī)碳的影響深刻，一方面影響土壤碳源的供應(yīng)量，另一方面影響土壤微生物活性和促進(jìn)土壤有機(jī)碳循環(huán)。近年來(lái)，有關(guān)施肥包括秸稈還田對(duì)土壤有機(jī)碳庫(kù)及組分影響的研究也有許多報(bào)道[1-3]。綠肥作為一種養(yǎng)分比較完全的生物肥料，直接翻壓回田可向土壤中輸入外源有機(jī)物料，提高土壤有機(jī)質(zhì)，增加土壤速效養(yǎng)分含量，同時(shí)可降低土壤容重，增加孔隙度和水穩(wěn)性結(jié)構(gòu)體[4-5]，其也是當(dāng)前山地果園開(kāi)發(fā)中易于獲取有機(jī)肥源，其合理應(yīng)用是增加果園土壤有機(jī)質(zhì)的有效途徑之一。但有關(guān)綠肥還土對(duì)果園土壤有機(jī)碳組分的研究還很缺乏。本試驗(yàn)研究了不同綠肥用量對(duì)土壤不同有機(jī)碳組分的影響，旨在為綠肥在果園土壤培肥改良和固碳增匯技術(shù)研究提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試土壤為紅壤，其基礎(chǔ)理化性質(zhì)為土壤有機(jī)碳含量4.85g·kg-1，全氮0.78g·kg-1，全磷1.01g·kg-1，全鉀17.33g·kg-1。供試綠肥為圓葉決明Chamaecrista routundifolia，植物樣粉碎過(guò)2 mm篩，其有機(jī)碳含量為425.59g·kg-1，全氮10.1g·kg-1，全磷4.4g·kg-1，全鉀16.32g·kg-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

盆栽試驗(yàn)共設(shè)計(jì)6個(gè)處理，分別為不施肥（CK）、100%化學(xué)氮肥（C0）、75%化學(xué)氮肥+25%綠肥（C1）、50%化學(xué)氮肥+50%綠肥（C2）、25%化學(xué)氮肥+75%綠肥（C3）和100%綠肥（C4）;各處理以等氮量計(jì)算，即各處理中化學(xué)氮肥+綠肥中總氮量相等，即各處理純氮用量均為0.15g·kg-1風(fēng)干土，所用的化學(xué)氮肥為硝酸銨，每個(gè)處理重復(fù)3盆。具體方法如下：稱(chēng)取35kg風(fēng)干土（去除其中大的沙石），與硝酸銨、磷酸二氫鉀（6.56g·盆-1）、硫酸鉀（5.84g·盆-1）和相應(yīng)量的綠肥充分混勻后裝于50cm（直徑）×40cm（高度）的塑料花盆中，然后每盆種植2年生柑橘苗（Jianyang Tangelo callus）1株。試驗(yàn)過(guò)程中控制土壤的相對(duì)含水量為60%左右，其他管理同常規(guī)方法。

1.3 土壤取樣與測(cè)定方法

利用環(huán)狀土壤取樣器采集土壤樣品。每個(gè)盆栽按照“三角形”點(diǎn)樣模式采集3個(gè)土壤樣品，充分混合，風(fēng)干后過(guò)60目篩用于土壤有機(jī)碳組分分析。土壤輕組有機(jī)碳測(cè)定采用密度為1.7 g·cm-3的NaI溶液進(jìn)行分組，土壤可溶性有機(jī)碳采用水浸提法，土壤微生物生物量碳測(cè)定采用氯仿熏蒸K2SO4浸提法[6];土壤有機(jī)碳含量測(cè)定采用重鉻酸鉀外加熱法[7]。

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

利用Microsoft Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，DPS7.05統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 綠肥還土對(duì)土壤總有機(jī)碳含量的影響

由圖1可知，土壤總有機(jī)碳含量隨綠肥施用量的增加而增加。與CK和C0處理相比，C1、C2、C3和C4處理土壤總有機(jī)碳含量均有不同程度的提高，其中C2、C3和C4處理與CK和C0處理間差異均達(dá)到顯著水平，以C4處理增幅最大（128.83%～154.69%），但C1處理與CK和C0處理間差異不顯著，這可能是由于輸入的少量綠肥基本以礦化形式被消耗。C0處理比CK處理土壤總有機(jī)碳含量提高11.30%，但兩者間的差異不顯著（P>0.05），但C0處理土壤總有機(jī)碳含量相對(duì)增加可能是由于化肥的施入加速了果樹(shù)根系的周轉(zhuǎn)所導(dǎo)致。

2.2 綠肥還土對(duì)土壤輕組有機(jī)碳含量的影響

由圖2可知，土壤輕組有機(jī)碳含量隨綠肥施用量的增加而增加，這與土壤總有機(jī)碳含量的變化趨勢(shì)相一致。C2、C3和C4處理土壤輕組有機(jī)碳含量分別比CK和C0處理提高219.48%和100.00%、281.82%和139.02%、289.99%和144.14%，且與CK、C0處理間的差異達(dá)顯著水平（P<0.05），但C2、C3和C4處理間差異不顯著（P>0.05）。與CK和C0處理相比，C1處理土壤輕組有機(jī)碳含量增加了161.04%和63.41%，但C1處理與C0處理間差異不顯著，與CK處理間差異顯著（P<0.05）。

2.3 綠肥還土對(duì)土壤可溶性有機(jī)碳含量的影響

由圖3可知，土壤中可溶性有機(jī)碳含量隨綠肥施用量的增加而增加，其變化趨勢(shì)與土壤總有機(jī)碳含量和土壤輕組有機(jī)碳含量的變化趨勢(shì)相一致。C2、C3和C4處理土壤可溶性有機(jī)碳含量分別比CK和C0處理提高188.11%和103.26%、201.84%和112.94%、255.39%和150.72%，且與CK和C0處理間差異達(dá)到顯著水平（P<0.05），但C2、C3和C4處理間差異不顯著（P>0.05）。與CK和C0處理相比，C1處理土壤輕組有機(jī)碳含量分別增加87.06%和31.97%，但C1處理與C0處理間差異不顯著（P>0.05），與CK處理間差異顯著（P<0.05）。

2.4 綠肥還土對(duì)土壤微生物量碳含量的影響

由圖4可知，土壤微生物生物量碳隨著綠肥施用量的增加而增加。與CK處理相比，不同施肥處理的增幅為33.56%～175.87%，低于土壤輕組有機(jī)碳和可溶性有機(jī)碳的增幅，其與土壤總有機(jī)碳含量的變化幅度更為接近。由圖4還可看出，土壤微生物生物量碳含量以C4處理最高，分別是CK、C0、C1、C2和C3處理的2.76倍、2.07倍、1.40倍、1.39倍和1.20倍，其與CK、C0、C1、C2處理間差異達(dá)到顯著性水平（P<0.05），但與C3處理間的差異不顯著（P>0.05）。

3 結(jié)論與討論

施肥管理是保障果樹(shù)健康生長(zhǎng)，提高果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)的重要措施，同時(shí)也是影響土壤物理?xiàng)l件、養(yǎng)分有效性、碳庫(kù)儲(chǔ)量和穩(wěn)定性的重要因素。本研究結(jié)果表明，綠肥施用有利于提高土壤有機(jī)碳含量，且隨著綠肥施用量增加而增加。土壤活性有機(jī)碳是受外界條件影響強(qiáng)烈、不穩(wěn)定、易分解礦化，是土壤中對(duì)植物和微生物活性較高的一部分碳素，雖然其在土壤有機(jī)碳庫(kù)中所占比例很小，但對(duì)土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化有重要影響，而且對(duì)耕作、施肥、秸稈還田等反應(yīng)迅速[8]。蘭延等[9]研究發(fā)現(xiàn)，紫云英-稻-稻→油菜/花生-稻、油菜/花生-稻→馬鈴薯/玉米+大豆-稻、馬鈴薯/玉米+大豆-稻→蔬菜/花生+玉米-稻、蔬菜/花生+玉米-稻→紫云英-稻-稻等綠肥輪作處理土壤活性有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)比冬閑-稻-稻→冬閑-稻-稻模式提高16.67%～29.03%，且綠肥輪作處理土壤活性有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化幅度高于總有機(jī)碳，表明活性有機(jī)碳對(duì)綠肥輪作較為敏感，可用來(lái)指示土壤質(zhì)量的變化。本研究結(jié)果表明，土壤可溶性有機(jī)碳和微生物量碳含量均隨綠肥施用量的增加而增加，且顯著高于單施化肥和不施肥處理，說(shuō)明綠肥輸入土壤后在微生物的作用下逐漸被分解，分解過(guò)程中釋放出大量活性組分，增加了土壤中可溶性有機(jī)碳的含量;隨著土壤中活性有機(jī)碳組分的增加，為土壤微生物生命活動(dòng)提供了豐富的能量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，土壤微生物得以迅速繁殖，進(jìn)而增加了土壤微生物生物量。

輕組有機(jī)碳是土壤中易分解碳庫(kù)，一般大部分聚集在土壤的表層，對(duì)施肥的響應(yīng)非常敏感，可作為評(píng)價(jià)施肥、耕作等對(duì)土壤有機(jī)碳庫(kù)影響的一個(gè)快速而有效的重要指標(biāo)[10-11]。許多研究認(rèn)為，施肥一般有利于土壤中輕組有機(jī)碳的積累。Gregorich等[12]的研究結(jié)果表明，施肥土壤中70%的活性有機(jī)碳來(lái)源于輕組部分;而不施肥處理僅有40%的活性有機(jī)碳來(lái)源于輕組。本研究結(jié)果表明，施用綠肥的土壤中輕組有機(jī)碳占總有機(jī)碳的比例為27.84%～34.96%，高于單施化肥和不施肥處理，這主要是由于輕組有機(jī)碳主要來(lái)源于綠肥的分解和土壤腐殖質(zhì)的降解，綠肥施用增加了外源有機(jī)物料的輸入，在微生物作用下使更多的有機(jī)碳進(jìn)入到土壤輕組部分，這與以往的研究結(jié)果相一致[13]。單施化肥處理土壤輕組有機(jī)碳含量比不施肥處理增加了59.74%，說(shuō)明單施化肥由于維持著較高的生物產(chǎn)量，較多死亡根系的還田有利于提高輕組有機(jī)碳含量，但這一積累過(guò)程較為緩慢。

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（責(zé)任編輯：陳文靜）

收稿日期：2019-10-24

作者簡(jiǎn)介：王義祥，男，1978年生，研究員，主要從事恢復(fù)生態(tài)與生態(tài)農(nóng)業(yè)方面的研究。

基金項(xiàng)目：福建省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2017J01072）;福建省科技計(jì)劃項(xiàng)目——省屬公益類(lèi)科研院所基本科研專(zhuān)項(xiàng)（2018R1016-3、2017R1016-1）。