綠肥與秸稈配合還田對江蘇丘陵地區不同類型土壤肥力的短期影響

蔣婧　肖旭　景金泉　黃瑩

摘要：為探討綠肥與秸稈配合還田對土壤改良培肥的效果，以稻麥輪作為對照，通過連續3a的定位試驗，研究了綠肥與秸稈配合還田對土壤肥力的影響。結果表明，通過連續3a的稻麥輪作與稻肥還田，不同類型土壤肥力對綠肥與秸稈配合還田的響應程度不同。綜合來看，綠肥與秸稈配合還田有利于提高丘陵地區土壤pH和土壤有機質，但對土壤肥力的提升程度還受到不同土壤類型的影響。

關鍵詞：秸稈還田;綠肥;稻田;土壤肥力

中圖分類號：S-3

文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200215001

收稿日期：2020-01-08

基金項目：國家自然科學基金（項目編號：31600431）;常州工程職業技術學院高層次人才科研啟動項目（項目編號：11130900117009）

作者簡介：蔣婧（1986-），博士，助理研究員。研究方向：生態系統養分循環;

通訊作者肖旭，副研究員。

“水稻加綠肥”耕地輪作休耕模式是實現稻田土壤資源持續利用的重要途徑，也是農業種植業結構調整的重要方向。據不完全統計，我國南方稻區約有冬閑田2000萬hm2屬豆科黃芪屬越年生草本植物，是我國南方稻田的主要綠肥作物。

本研究于2013—2016年在江蘇省南京市3個主要稻區開展綠肥、秸稈及其配合還田試驗，研究了紫云英與秸稈配合還田條件下土壤改良培肥效果，以期探索不同地力水平下不同稻田綠肥、秸稈應用模式，為水稻種植及綠肥推廣提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗區位于江蘇省南京市，該地區屬北亞熱帶濕潤氣候區，四季分明，日照充足，雨量充沛，年平均降水量1094mm，年平均溫度15.4℃。選擇3個不同土種的試驗點：高淳區漆橋鎮和平村（N 31°22′25.2″，E 119°00′51.1″），土種：板漿白土;江寧區湖熟鎮尚橋社區石橋口村（N 31°48′11.63″，E 118°56′12.69″），土種：河淤土;浦口區湯泉農場馬北片（N 32°5′36.18″，E 118°27′49.65″），土種：馬肝土。試驗點0～20cm耕層土壤基本理化性狀如表1所示。

1.2 試驗方法

本試驗設2個處理，處理1：稻-麥輪作;處理2：稻-肥輪作。所有試驗處理在水稻種植之前（每年6月初）進行1次翻耕，淹水后將稻草或綠肥混勻、翻壓入土至少14d后種植水稻，翻壓深度為10～15cm。

2015年浦口區湯泉農場、高淳區漆橋鎮、江寧區湖熟鎮紫云英鮮草產量分別為25050kg/hm2、21750kg/hm2、19155kg/hm2，紫云英養分含量如表2所示。稻田其它管理措施同當地常規大田生產一致。

1.3 樣品采集

2016年10月，水稻收割后，根據隨機、等量和多點的采樣原則，每塊田按照S型布點選擇5～10個非根際土采樣點，用土鉆取0～20cm耕層土壤，將土壤均勻混合。土壤去除植物根系、石子等雜物，過2mm土篩，于冰箱4℃保存。

1.4 統計方法

數據采用IBMSPSS20.0進行方差分析，對有顯著差異的處理采用Duncan`s進行多重比較，采用SigmaPlot12.5制圖。

2 結果與分析

2.1 對pH和土壤有機質含量的影響

土壤pH值影響土壤中養分存在的狀態、轉化及其有效性，是土壤質量的重要指標。作物生長也有其比較適宜的pH值范圍，如果超出這一范圍，作物生長將會受到一定影響。稻肥輪作對pH值有一定的提升作用，隨著稻肥輪作模式實施時間的增加（2～3a），稻肥輪作模式下水稻田土壤pH值比稻麥輪作模式略高，板漿白土、馬肝土、河淤土分別提高了0.2%、0.95%、9.7%，且稻麥與稻肥輪作模式下3個土種之間pH值差異顯著（馬肝土>河淤土>板漿白土，圖1a，P<0.001）。

土壤有機質含量的高低常用于表征土壤肥力水平。與稻麥輪作相比，稻肥輪作后板漿白土、馬肝土、河淤土的土壤有機質含量相對提高了50.7%、37.3%、46.3%。與pH一樣，無論稻麥或稻肥輪作模式，3種土壤之間有機質含量差異均顯著（馬肝土>河淤土>板漿白土，圖1b，P<0.001）。

2.2 對土壤氮含量的影響

土壤全氮含量與有機質含量均是土壤肥力的重要指標之一，土壤中的全氮含量代表著土壤氮素的總貯量和供氮潛力。稻肥輪作下板漿白土、馬肝土與河淤土較稻麥輪作土壤全氮含量分別增長-20.5%、37.3%、-5.9%。稻麥與稻肥輪作模式下3種土壤之間全氮含量差異顯著（馬肝土>河淤土>板漿白土，圖2a，P<0.001）。

土壤全氮包括有機態氮與無機態氮2大類，無機態氮主要是銨態氮（NH4+-N）和硝態氮（NH3--N），容易被作物直接吸收利用。與稻麥輪作相比，稻肥輪作下板漿白土、馬肝土、河淤土的土壤銨態氮分別提高了233.3%、-50.0%、240%（圖2b），硝態氮分別降低了-29.5%、-20.4%、3.2%（圖2c）。稻麥輪作下馬肝土銨態氮含量顯著高于板漿白土、河淤土，稻肥輪作下河淤土銨態氮含量顯著高于板漿白土、馬肝土（圖2b，P<0.001）。

2.3 對土壤全磷和有效磷含量的影響

土壤全磷量即磷的總貯量，土壤中磷素大部分以遲效性狀態存在，因此土壤全磷含量并不能作為土壤磷素供應的指標。與稻麥輪作相比，稻肥輪作下板漿白土、馬肝土、河淤土的土壤全磷分別提高了-22.2%、8.8%、-0.8%（圖3a）。稻麥與稻肥輪作下3種土壤之間全磷含量差異顯著（稻麥輪作：板漿白土>河淤土>馬肝土;稻肥輪作：馬肝土>河淤土>板漿白土。P<0.001）。

有效磷是土壤中可被植物吸收利用的磷的總稱，是土壤磷素養分供應水平高低的指標，土壤磷素含量高低在一定程度反映了土壤中磷素的貯量和供應能力。稻肥輪作下板漿白土、馬肝土、河淤土的土壤有效磷含量較稻麥輪作分別增長9.1%、-10.6%、-12%（圖3b）。稻麥輪作下3種土壤之間有效磷含量差異顯著（河淤土>馬肝土>板漿白土，P<0.001），稻肥輪作下河淤土有效磷含量顯著高于板漿白土、馬肝土（P<0.05）。

2.4 對土壤全鉀和速效鉀含量的影響

鉀是植物生長的3大要素之一，全鉀量是土壤供鉀潛力的指標，也反映土壤的風化程度。稻肥輪作下板漿白土、馬肝土、河淤土的土壤全鉀含量較稻麥輪作分別增長7.1%、4.4%、-3.9%（圖4a）。稻麥與稻肥輪作下3種土壤之間全鉀含量差異顯著（馬肝土>板漿白土>河淤土，P<0.001）。

速效鉀反映了土壤對植物的即時供鉀水平。與稻麥輪作相比，稻肥輪作下板漿白土、馬肝土、河淤土的土壤速效鉀含量分別提高了-1.1%、-41.9%、-3.7%（圖4b）。稻麥與稻肥輪作下3種土壤之間速效鉀含量差異顯著（馬肝土>板漿白土>河淤土，P<0.001）。

3 討論

本研究結果表明，與稻麥輪作相比，水稻秸稈還田與紫云英綠肥還田后丘陵地區土壤pH均有所提高。秸稈含有作物生長發育所必需的氮、磷、鉀等營養元素，能有效增加土壤中有機質含量，改善土壤肥力狀況。

秸稈還田不僅影響土壤肥力，對土壤物理結構也有一定的影響。本研究進一步發現，與稻麥輪作相比，秸稈與綠肥還田降低了板漿白土、河淤土的土壤容重，馬肝土的土壤容重有所提高。這可能是因為隨著土壤有機物的分解進程土壤容重的大小受到季節、氣候和田間水分狀況變化等多方面因素的影響而存在波動。

綜上，秸稈還田是提升土壤肥力、改善土壤理化性狀的有效措施，且秸稈還田實施年限越久，對土壤肥力的提升效果可能越明顯。但是對于不同的土壤類型，由于土壤本身理化性質與所在環境條件不同，導致對秸稈與綠肥還田的響應程度會不一致，因此為更好地反映秸稈管理措施對土壤物理屬性的影響，還有待于更長年限的觀測研究。

參考文獻

[1] 連澤晨.綠肥和秸稈還田對水稻產量、養分吸收及土壤肥力的影響[D].湖北：華中農業大學，2016.

[2] 劉曉霞，陶云彬，章日亮，吳東濤，王軍君，陳一定.秸稈還田對作物產量和土壤肥力的短期效應[J].浙江農業科學，2017（03）：508-510，513.

[3] 劉威.冬種綠肥和稻草還田對水稻生長、土壤性質及周年溫室氣體排放影響的研究[D].湖北：華中農業大學，2015.

[4] 吳子劍.旅游活動對城市森林公園生態環境的影響[D].湖南：中南林業科技大學，2012.

（責任編輯 木易）