不同綠肥復種及還田期對拉薩河谷農田土壤理化性狀的影響

邊巴卓瑪 宋國英 卓瑪 邊珍 阿瓊

摘要 為明確不同生長周期各綠肥品種還田后土壤養分效果差異，通過田間試驗，設置不同還田期，測定不同豆科綠肥還田后不同時期土壤有機質、全氮、速效磷、速效鉀含量的變化。結果表明，雪莎（H）、箭筈豌豆（J）、中青1號（Z）3種綠肥植物還田均能改善土壤肥力。其中，箭筈豌豆、復種60 d處理還田效果最明顯。其N、P、K養分還田量最高，翻壓還田后能有效地降低土壤容重;較對照處理，土壤有機質、全氮、速效磷含量分別增加了1.22 g/kg 、0.05 g/kg 、110.51 mg/kg。

關鍵詞 綠肥還田;土壤;理化性狀;拉薩

中圖分類號 S 513文獻標識碼 A文章編號 0517-6611（2022）04-0153-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.04.040

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Effect of Different Multiple Planting of Green Manure and Returning Times on Soil Fertility in Farmland of Lhasa River Valley

Bianbadrolma， SONG Guo-ying， Drolma et al

（Agricultural Resource and Enviroument Research Institute of Tibet Academy of Agricultural and Animal Husbandry Sciences，Lhasa， Tibet850032）

Abstract In order to clarify the different effects of green manure varieties returning to the field after different growth cycles on soil nutrients， field experiments were conducted to determine the variation of soil organic matter， total nitrogen， available phosphorus and available potassium contents at different periods after returning to the field of green manure varieties.The results showed that the returning of three green manure varieties，fenugreek（H），common vetch（J） and Zhongqing No.1 （Z） could improve soil fertility. The treatment of common vetch（J） variety after two months of multiple planting was the most obvious effect. It could supply more N， P， K nutrients to the soil， and could effectively reduce the soil bulk density. In addition， compared with the control treatment （fallow）， the contents of organic matter， total nitrogen and available phosphorus in soil were increased by 1.22 g/kg， 0.05 g/kg and 110.51 mg/kg.

Key words Returning green manure;Soil;Physical and chemical properties;Lhasa

基金項目 西藏自治區自然科學基金項目（XZ2019ZRG-88（Z））。

作者簡介 邊巴卓瑪（1981—），女，西藏昌都人，副研究員，碩士，從事耕作栽培及旱作農業方面的研究。*通信作者，副研究員，碩士，從事環境科學與監測研究。

收稿日期 2021-05-07

西藏主要農區分布在干旱河谷地帶，為一年一熟制，夏季休閑期大部分農田習慣不種植作物，由于長期缺乏植被覆蓋，休養期間，地表多年裸露在外，地表水分蒸發量大，土壤水分損失嚴重，進而增加了農田土壤退化的危險。再加之，耕地多數土層薄，砂礫成分多，保水和保肥性能差，使得耕種土壤養分有機質含量下降[1-2]，氮素偏低，缺乏磷素，鉀素和微量元素比較豐富[3]。為了能很好地利用夏閑期降水和光溫資源，又能培肥地力為后茬農作物提供所需養分。金濤等[4]研究提出結合當地7—9月正值雨熱同季，氣候溫和、水源充足等特點，在冬小麥播種之前能提前翻壓，搶先種植短期綠肥作物，利用短暫的空余生長季節，解決下季作物的肥料。劉翠花[5]在藏東南搶閑田種植綠肥作物發現，種植一季早熟飼草，可以有效地提高土壤肥力，增加土壤中有機質含量0.15百分點。

豆科綠肥作為一種富含養分的、清潔的、與作物輪作的優質生物肥源[6]，其莖葉茂盛，能很好地覆蓋地面。近年來，越來越多的學者開始關注綠肥壓青在改善土壤性狀、培肥地力等方面的效應研究。高玲等[7]研究認為在秋冬兩季種植綠肥，土壤全年為作物覆蓋，氮的淋失可大大降低;李宏圖等[8]認為綠肥對土壤有機質的積累較有利，在旱地土壤種植綠肥后翻壓還田，可以提高土壤有機碳和營養物質的投入，增強土壤的養分有效性，增加土壤有機質含量，提高幅度為 3.2%～9.5%。

目前，有關高海拔地區復種綠肥的研究較少，筆者以拉薩河谷地區為研究區域，結合拉薩河谷農區資源環境和作物種植特點，對多個不同豆科綠肥品種種植翻壓還田，探討當地土壤狀況和氣候、雨水條件下，對照夏季休閑處理，研究復種綠肥對土壤肥力的增效作用;通過分析比對不同生長周期綠肥翻壓還田后，揭示不同綠肥還田處理對土壤有機質、全氮、 速效磷、速效鉀等含量的影響，明確不同生長周期綠肥還田效果差異，以期為當地豆科綠肥合理使用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在西藏自治區農牧科學院四號試驗地進行，地理坐標為91°2′31″E、91°2′31″N，海拔約為3 662 m。該地區年平均溫度為7.4 ℃，年平均降雨量200～510 mm，集中在6—9月，無霜期100～120 d，全年日照時數3 000 h，屬高原溫帶半干旱季風氣候。按“S”法10點采集供試耕層土壤，土壤質地為砂壤，基本養分狀況為平均有機質10.94 g/kg、全氮 1.6 g/kg、全磷1.13 g/kg、全鉀4.88 g/kg、有效氮 0.15 g/kg、速效鉀 65.95 mg/kg、速效磷233.53 mg/kg、pH 8.18。

1.2 試驗方法

田間試驗排列采取裂區設計，以豆科綠肥為主區，共設4個處理，處理①休閑對照，處理②種植雪莎（H），處理③種植箭筈豌豆（J），處理④種植中青1號豌豆（Z）。不同還田期為副區，根據綠肥生長周期設置2次還田期，8月30日還田（綠肥復種30 d）、9月30日還田（綠肥復種60 d），副區面積為4 m×5 m=20 m2，重復3次。

綠肥復種試驗為第一年，2019年7月底收獲完冬青稞并立即播種綠肥，并于8月底和9月底2次綠肥收獲后切碎翻壓于土壤中，翻壓深度15～20 cm，并于10月1日、10月15日繼續播種冬青稞。

1.3 土樣采集與指標測定

土壤樣品采集和理化性狀測定：分別在冬季作物收獲后及綠肥翻壓還田后的10、20、30 d 3個時間節點期，采用對角線法，用土鉆采集0～20 cm土層樣品，每個小區重復3次，測定土壤物理、化學性狀指標包括土壤容重、有機質、全氮、速效磷、速效鉀等。

鮮（干）草產量測定：在小區長勢均勻處，每個小區隨機選取3個點，每個點取1 m2，稱其重量即為鮮草重量;另隨機稱取鮮樣混合樣50 g，100～105 ℃殺青30 min，65 ℃ 烘干后稱干重，用于測定綠肥養分（包括N、P、K）。

1.4 數據分析

采用Excel 2007軟件對試驗數據進行處理及作圖，采用SPSS 21.0軟件進行方差分析，差異顯著性檢驗采用LSD法。

2 結果與分析

2.1 不同豆科綠肥品種生物量及養分還田量比較

從表1可以看出，不同綠肥品種在復種期限內，其獲得的鮮、干草產量差異明顯。從還田量上看，復種30 d（鮮重F=15.428，P=0.004<0.01;干重F=9.644，P=0.013<0.05）差異顯著。箭筈豌豆（J）品種處理鮮重最高，為4 487.66 kg/hm2;其次為雪莎（H）品種3 555.40 kg/hm2;中青1號（Z）品種出苗不齊、產量最低，為1 602.63 kg/hm2;復種60 d（鮮重F=18.705，P=0.003<0.01;干重F=6.463，P=0.032<0.05）差異顯著。箭筈豌豆（J）品種鮮重最高，為22 500.13 kg/hm2;其次為雪莎（H）品種9 106.95 kg/hm2;中青1號（Z）品種鮮重最低，為5 524.04 kg/hm2;同時，N、P、K營養元素的還田量存在差異。不同復種期內，箭筈豌豆（J）品種N、P、K還田量顯著高于其他2個品種。

從各綠肥品種的田間表現來看，箭筈豌豆（J）、雪莎（H）品種的抗逆性強，具有較強的抗旱、抗寒能力，群體長勢良好，生物產量較高;而中青1號（Z）品種出苗不齊、抗逆性較差，群體長勢較弱，生物產量低。綜上分析，綠肥生長期，箭筈豌豆（J）生物量累積總量高于其他品種，其N、P、K養分還田量均最高。

2.2 不同綠肥處理對土壤容重的影響

土壤容重是指田間自然壘結狀態下單位容積土體（包括土粒和孔隙）的質量或重量，是土壤質量評價的重要物理指標，可以一定程度上反映土壤質量。不同綠肥還田后土壤容重的平均值見表2。從表2可以看出，各綠肥還田處理對土壤容重影響不大，差異不顯著。

由圖1可知，不同翻壓期，相同品種間土壤容重降低幅度不同。翻壓10～20 d，復種60 d處理，不同綠肥處理的土壤容重呈快速下降趨勢，翻壓20～30 d變化不明顯;翻壓30 d時，與對照處理相比，H、J、Z處理分別降低了0.03、0.04、0.08 g/cm3。復種30 d，翻壓10～30 d箭筈豌豆（J）和中青1號（Z）的土壤容重呈緩慢下降趨勢，其相應的土壤容重變化為0.02、0.04 g/cm3;翻壓30 d時，與對照處理相比，J、Z處理分別增加了0.05、0.06 g/cm3。可見，對于3種綠肥品種而言，以種植中青1號（Z）、復種60 d降低最明顯。

2.3 不同綠肥處理對土壤肥力的影響

2.3.1 土壤有機質（SOM）含量。由表3可知，不同綠肥品種還田可有效地提高土壤有機質含量，品種間差異不顯著。與休閑對照相比，翻壓10 d后，復種60 d不同綠肥處理土壤有機質含量達到最高值，箭筈豌豆（J）、中青1號（Z）品種處理土壤有機質含量分別增加了1.76和0.58 g/kg;翻壓20 d，雪莎（H）、箭筈豌豆（J）品種處理有機質含量分別增加0.14和1.27 g/kg;翻壓30 d，雪莎（H）、箭筈豌豆（J）、中青1號（Z）品種處理均可有效增加土壤有機質0.46、1.22、0.29 g/kg。

由圖2可知，不同收獲期的豆科綠肥翻壓效果差異較明顯，不同翻壓期對土壤中有機質含量的影響表現出相似趨勢。翻壓10～30 d，復種60 d翻壓還田效果優于復種30 d，土壤有機質含量明顯增加。翻壓10 d，雪莎（H）、箭筈豌豆（J）、中青1號（Z）3種豆科綠肥復種60 d翻壓還田比復種30 d翻壓還田土壤有機質分別增加8.42、8.90、6.51 g/kg;翻壓20 d，3種豆科綠肥復種60 d翻壓還田比復種30 d翻壓還田土壤有機質分別增加了3.35、5.30、1.12 g/kg;翻壓30 d，3種豆科綠肥翻壓還田后土壤有機質含量分別增加5.05、4.42、6.39 g/kg;可見，復種60 d的箭筈豌豆（J）處理效果優于其他處理。

2.3.2 土壤全氮含量。由表3可知，不同綠肥品種還田可有效地提高土壤全氮含量，品種間差異不顯著。與休閑對照相比，翻壓10～30 d，復種30 d，箭筈豌豆（J）、中青1號（Z）豆科綠肥翻壓還田后土壤中全氮含量分別增加0.04、0.13 g/kg;0.13、0.04 g/kg;0.05、0.07 g/kg。

由圖3可知，不同收獲期的豆科綠肥翻壓效果差異顯著，不同翻壓期對土壤中全氮含量的影響表現出相似趨勢。翻壓10～30 d，復種60 d翻壓還田效果優于復種30 d，土壤全氮含量明顯增加。翻壓10 d，雪莎（H）、箭筈豌豆（J）、中青1號（Z）3種豆科綠肥復種60 d翻壓還田比復種30 d翻壓還田土壤全氮含量分別增加0.17、0.57、0.52 g/kg;翻壓20 d，3種豆科綠肥復種60 d翻壓還田比復種30 d翻壓還田土壤全氮分別增加0.32、0.38、0.43 g/kg;翻壓30 d，3種豆科綠肥復種60 d翻壓還田比復種30 d翻壓還田土壤全氮含量分別增加0.56、0.44、0.31 g/kg。由此可見，復種60 d的雪莎（H）處理效果優于其他處理。

2.3.3 土壤速效磷含量。

由表3可知，不同品種綠肥還田可有效地提高土壤速效磷含量，品種間差異顯著。翻壓10 d后，復種30 d綠肥還田雪莎（H）與休閑對照差異顯著，箭筈豌豆（J）、中青1號（Z）品種處理與對照差異不顯著，且均可以不同程度地增加土壤中的速效磷含量，分別提高55.07、36.43、28.34 mg/kg;復種60 d綠肥還田雪莎（H）、箭筈豌豆（J）、中青1號（Z）3種豆科綠肥品種均與對照差異顯著，土壤速效磷含量下降，較對照分別減少224.70、350.34、349.20 mg/kg;翻壓20 d后，復種30 d的綠肥還田雪莎（H）、箭筈豌豆（J）、中青1號（Z）3種豆科綠肥品種均與對照差異顯著，土壤速效磷含量下降，較對照分別減少97.05、120.01、81.49 mg/kg;復種60 d，3種豆科綠肥品種與對照差異不顯著，雪莎（H）、中青1號（Z）品種處理較對照速效磷含量略有上升，為40.53、32.26 mg/kg;翻壓30 d后，復種30 d雪莎（H）、箭筈豌豆（J）品種處理較對照速效磷含量增加，為14.06、54.63 mg/kg;復種60 d雪莎（H）、箭筈豌豆（J）、中青1號（Z）3種豆科綠肥均可以有效增加土壤中的速效磷含量，分別為112.28、110.51、17.23 mg/kg。

由圖4可知，不同收獲期的豆科綠肥翻壓效果差異較顯著，不同翻壓期對土壤中速效磷含量的影響趨勢表現不一致。翻壓10～20 d，復種60 d翻壓還田效果較優于復種30 d，土壤速效磷含量明顯增加，箭筈豌豆（J）、豌豆（Z）、雪莎（H）3種豆科品種分別為48.79、58.02、155.79 mg/kg;202.16、199.21、223.04 mg/kg;翻壓30 d后，復種30 d翻壓還田效果優于復種60 d，箭筈豌豆（J）、中青1號（Z）、雪莎（H）3種豆科品種處理土壤速效磷含量分別減少156.48、59.69、114.14 mg/kg。

由此可見，隨著翻壓時間的延長，3種豆科綠肥品種對土壤有效磷增加效應更為顯著。其中，復種60 d種植箭筈豌豆（J）處理效果優于其他處理。

2.3.4 土壤速效鉀含量。

由表3可知，不同品種綠肥還田均可有效地降低土壤中的速效鉀含量，品種間無顯著差異。與休閑對照相比，翻壓10～30 d，復種30 d綠肥還田均使土壤速效鉀含量降低，其中雪莎（H）、箭筈豌豆（J）、中青1號（Z）3種豆科品種速效鉀含量分別減少5.89、0.37、1.38 mg/kg;2.92、0.27、9.67 mg/kg;8.53、11.60、6.15 mg/kg。

由圖5可以看出，不同收獲期的豆科綠肥翻壓效果差異較顯著，不同翻壓期對土壤中的速效鉀含量的影響表現出相似趨勢。翻壓10～30 d，復種30 d翻壓還田效果較優于復種60 d，土壤速效鉀含量明顯增加。翻壓10 d，雪莎（H）、箭筈豌豆（J）、中青1號（Z）3種豆科綠肥復種60 d翻壓還田比復種30 d翻壓還田土壤速效鉀含量分別增加4.44、4.28、6.38 mg/kg;翻壓20 d，3種豆科綠肥復種60 d翻壓還田比復種30 d翻壓還田土壤速效鉀含量分別增加8.13、16.41、8.46 mg/kg;翻壓30 d，3種豆科綠肥復種60 d翻壓還田比復種30 d 翻壓還田土壤速效鉀含量分別增加13.09、16.84、19.87 mg/kg。

3 討論

3.1 不同綠肥處理對土壤物理性質的影響

土壤容重是土壤質量評價的重要物理指標，可以一定程度上反映出土壤質量。研究表明，種植綠肥會在一定程度上改善土壤物理性狀。馬履一等[9]研究發現，隨著土壤容重的升高，土壤變得緊密嚴實，土壤孔隙減小，土壤團粒結構消失，從而影響土壤理化性質。一般而言土壤越疏松，容重越小，土壤越緊實，容重越大，黏質土壤容重為1.0～1.5 g/cm3，砂質土壤為1.2～1.8 g/cm3。綠肥翻壓后在腐解過程中，與土壤形成有機無機復合膠體，明顯改善土壤團粒結構和土壤通透性，有效地降低土壤容重[10-11]。該試驗中，翻壓期內，翻壓綠肥處理土壤容重呈降低趨勢，2次翻壓期不同綠肥處理還田效果差異較明顯，復種60 d效果較優于復種30 d。翻壓30 d時，雪莎（H）、箭筈豌豆（J）、中青1號（Z）3種豆科綠肥的土壤容重較對照處理分別降低0.03、0.04、0.08 g/cm3，其中以品種中青1號、復種60 d效果較為明顯。

3.2 不同綠肥處理對土壤肥力的影響

研究表明，長期種植綠肥并翻壓還田能有效提高土壤有機質和氮、磷、鉀等養分的含量，有效提高土壤肥力 [12-17]。李銀平等[18]研究表明，翻壓綠肥提高了土壤的速效磷、速效鉀含量，速效氮和土壤有機質也有不同程度的提高。高菊生等[19]在湘南紅壤稻田進行了長期定位試驗，以油菜、紫云英和黑麥草作為綠肥，在稻田種植并翻壓綠肥處理后，土壤有機質年增長量為 0.26～0.31 g/kg，土壤全氮年增長率為0.085%～0.132%，其中以豆科綠肥增幅最大。

（1）對土壤有機質、全氮含量的影響。

土壤有機質是土壤中各元素尤其是氮、磷的重要來源，是表征土壤肥力的一個重要指標。豆科綠肥在生長過程中，可以與土壤中根瘤菌形成共生關系，固定空氣中的氮素，在一定程度上提高土壤中的氮素含量。研究指出豆科綠肥的根瘤固氮量占總氮的39%～49%，在貧瘠的土壤上固氮高達80%以上[20]。該試驗中，翻壓綠肥處理土壤有機質含量、全氮含量均高于對照，綠肥翻壓生物量越高其返還到土壤中的有機質、全氮含量也相對越高。該試驗結果表明，復種60 d的綠肥效果較優于復種30 d，翻壓還田至30 d，不同綠肥處理均可有效增加土壤有機質含量，其中，箭筈豌豆（J）還田效果較明顯，有機質含量、全氮含量較對照分別增加1.22、0.05 g/kg。

（2）對土壤速效磷含量的影響。

綠肥具有發達的根系，種植綠肥能夠吸收利用難溶性磷素，富集于耕地表層的有效磷數量[21-22]供農作物吸收利用。線琳等[23]通過埋袋試驗研究了豆科綠肥腐解后的土壤有效磷含量顯著高于不施用綠肥土壤，且在不同時間提高程度不同。該試驗中，翻壓豆科綠肥處理可以有效地提高土壤中的速效磷含量，與上述研究結果較為一致，此外隨著翻壓時間的持續，速效磷含量與對照具有顯著差異。該試驗結果表明，復種60 d不同綠肥處理均可不同程度地增加土壤速效磷含量，其中，雪莎（H）還田效果最好，其次為箭筈豌豆（J），較對照處理分別增加了112.28、110.51 mg/kg。

（3）對土壤速效鉀含量的影響。

鉀是植物必需的營養元素之一。周曉芬等[24]研究發現，連續施用綠肥可明顯提高土壤速效鉀和緩效鉀含量，這是因為綠肥本身含有豐富的鉀素，腐解后，大部分重新以有效形態存在于耕作層，供其他作物吸收利用[25]。該試驗中，翻壓綠肥處理土壤速效鉀含量均低于對照，0～20 cm土層土壤速效鉀含量在綠肥種植后有不同程度的降低，對照處理的鉀素含量較高，這可能是綠肥生長過程中因土壤水分及地溫偏低等原因對速效鉀的吸收減少，土壤中殘留的速效鉀較高，再加之因土壤水分及地溫偏低等原因鮮體綠肥養分不能有效得到分解與釋放，進而導致冬播作物農田的速效鉀含量降低。

4 結論

研究表明，不同生態環境土壤溫度、水分條件、pH、土壤質地、施肥條件以及土壤微生物等因素差異較明顯，因此不同地域綠肥翻壓還田后其腐解效果亦不相同。該試驗結果表明，種植綠肥對土壤養分含量的影響在不同時期表現不同。不同綠肥處理不同程度地改善了土壤中有機質、全氮、速效磷養分含量。通過對3種豆科品種比對發現，品種箭筈豌豆（J）綜合表現較好;通過不同收獲期不同豆科綠肥還田效果比較顯示，復種60 d還田表現效果更突出。同樣，從該試驗結果可以看出，翻壓綠肥短期內對土壤有機質、改良土壤、提高肥力并不顯著，需要長期的定位和研究分析，確定其變化規律，因此，該研究結果還有待在長期定位試驗進一步驗證。

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