不同種類綠肥翻壓對植煙土壤理化性狀的影響

鄧小華，石 楠，周米良，田 峰，陳前鋒，趙炯平，江智敏，菅攀鋒，覃 勇

1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，長沙市芙蓉區(qū)農(nóng)大路1號 410128

2.湖南省煙草公司湘西自治州公司，湖南省吉首市人民南路 416000

3.浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，杭州市建國南路 310009

湘西自治州地處云貴高原向東部平原過渡區(qū)域的武陵山區(qū)，生態(tài)條件優(yōu)越，水熱資源豐富，是我國優(yōu)質(zhì)煙葉的重要產(chǎn)區(qū)之一［1-4］。由于植煙年限較長和化肥的長期施用，植煙土壤質(zhì)量衰退已成為湘西煙葉產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要障礙因素之一。充分利用冬季光熱資源和空閑茬口種植綠肥、翻壓還田，不僅在綠肥生產(chǎn)的當(dāng)季可以增加地面覆蓋，起到保持水土、增加生物固氮量［5·］、活化和富集土壤養(yǎng)分［6］、增加土壤微生物活性［7-10］作用，而且在翻壓還田后還能提高土壤有機(jī)質(zhì)、降低土壤容重，為后季作物提供速效養(yǎng)分［10-11］，對提高和恢復(fù)土壤肥力具有重要作用。近年來已有不少學(xué)者在利用種植綠肥提升和改良土壤肥力方面做了大量研究，主要集中在綠肥翻壓量［12-13］以及綠肥對土壤肥力［10-11］、土壤微生物［7-10］、土壤酶［14］和煙葉品質(zhì)［15-16］的影響等方面，而對不同種類綠肥的應(yīng)用研究則相對較薄弱。因此，進(jìn)行了不同種類綠肥翻壓對植煙土壤理化性狀影響的試驗(yàn)，旨在探究綠肥翻壓對植煙土壤的改良功效，為植煙土壤質(zhì)量的維持和進(jìn)一步提高湘西煙葉品質(zhì)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2011—2013年在湖南省鳳凰縣千工坪鄉(xiāng)巖板井村（海拔452 m，經(jīng)度E109.30°，緯度N28.01°）進(jìn)行。供試土壤為石灰?guī)r母質(zhì)發(fā)育的旱地貧瘠土壤，烤煙生產(chǎn)主要依靠自然降水和土壤自身蓄水。種植制度為一年一熟（烤煙）。試驗(yàn)選用光葉紫花苕、箭舌豌豆、紫云英、黑麥草、冬牧70、滿園花6 個綠肥品種。按1 個品種1 個處理，共設(shè)置6 個處理，每處理重復(fù)3 次，隨機(jī)區(qū)組排列。小區(qū)面積為39 m2。

采用定位試驗(yàn)。每年10月份烤煙收獲后拔除煙桿和雜草，地塊翻耕后用條播方式播種綠肥。光葉紫花苕、箭舌豌豆、紫云英、黑麥草、冬牧70、滿園花的播種量均為7.50 g/m2。每年4月中旬（烤煙移栽前20 d左右）將綠肥收割并翻埋入土壤中，然后整地起壟。3年綠肥平均翻壓量:光葉紫花苕為33 570 kg/hm2、箭舌豌豆為30 368 kg/hm2、紫云英為20 930 kg/hm2、冬牧70為23 211 kg/hm2、黑麥草為20 480 kg/hm2和滿園花為22 500 kg/hm2。

烤煙種植品種為K326，于每年的5 月上旬移栽。施肥量:三餅（菜籽餅、芝麻餅、豆粕餅）合一型煙草活性有機(jī)無機(jī)專用基肥750 kg/hm2、專用追肥300 kg/hm2、提苗肥75 kg/hm2和硫酸鉀375 kg/hm2。其他田間管理措施按照湘西州烤煙標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)技術(shù)方案執(zhí)行。

1.2 測定項(xiàng)目與方法

每處理于試驗(yàn)前（2010年10 月）和2013年的10 月烤煙拔稈后，分小區(qū)用環(huán)刀進(jìn)行原位土壤取樣，測定土壤容重。同時(shí)，隨機(jī)采集煙壟上兩株煙正中位置0～20 cm 深的土樣5 個，混勻后用于測定土壤養(yǎng)分。采用常規(guī)分析方法測定土壤pH、有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷和速效鉀含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）［17］。

1.3 統(tǒng)計(jì)方法

采用Microsoft Excel 2003 和SPSS 17.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析。對不同綠肥品種翻壓后的植煙土壤理化性狀指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，并采用Duncan法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種類綠肥翻壓對植煙土壤理化性質(zhì)的影響

從表1可以看出，不同種類綠肥翻壓還田3年后，土壤容重降低幅度為0.02～0.27 g/cm3，較翻壓前下降了1.71%～23.87%。綠肥品種間差異達(dá)顯著水平，冬牧70和黑麥草處理后土壤容重顯著低于紫云英、滿園花、箭舌豌豆、光葉紫花苕的處理；以禾本科綠肥翻壓處理降低土壤容重效果較好。與李正等［18］的試驗(yàn)黑麥草翻壓30 d后土壤容重降低了0.064 g/cm3的結(jié)果一致。說明翻壓綠肥，尤其是禾本科綠肥能降低土壤容重。

表1 不同綠肥品種翻壓對植煙土壤性質(zhì)的影響Tab.1 The effects of different green manure crops ploughing back on tobacco-planting soil properties

不同綠肥品種翻壓還田3年后，土壤pH 變化規(guī)律不明顯。光葉紫花苕、箭舌豌豆、黑麥草翻壓還田后的土壤pH 下降，冬牧70、紫云英翻壓還田后的土壤pH 升高，滿園花翻壓還田后的土壤pH沒有變化，這與李宏圖等［19］的研究結(jié)果基本一致。綠肥翻壓還田后在分解過程中產(chǎn)生較多的小分子有機(jī)酸，土壤pH 的變化與土壤對酸的緩沖能力和土壤有機(jī)質(zhì)有關(guān)。本試驗(yàn)中，綠肥翻壓后土壤pH整體變化不大，這可能與不同綠肥品種的干物質(zhì)組成有關(guān)；而且煙葉收獲后，土壤中綠肥降解轉(zhuǎn)化高峰期已過，因而土壤pH由于平衡而趨于穩(wěn)定?？傮w上來看，土壤pH 略有下降，生產(chǎn)中翻壓綠肥最好根據(jù)土壤狀況配施適量石灰，以防土壤酸化。

不同綠肥翻壓還田后，土壤有機(jī)質(zhì)提高幅度為0.90～2.03 g/kg，較翻壓前提高了3.73%～8.76%。不同綠肥品種間無顯著差異，但以禾本科綠肥翻壓還田后提高土壤有機(jī)質(zhì)效果相對較好。上述結(jié)果與李正［18］、李宏圖［19］等的研究結(jié)果基本一致?？緹煼N植適宜于中等肥力的土壤，但當(dāng)植煙土壤有機(jī)質(zhì)過低時(shí)，則煙株生長不良、煙葉發(fā)育不全，煙葉可用性降低。翻壓適量的綠肥可以維持和更新土壤有機(jī)質(zhì)，土壤有機(jī)質(zhì)的增加使土壤結(jié)構(gòu)得到了改善，為煙株生長發(fā)育創(chuàng)造了良好的環(huán)境條件，有利于煙葉品質(zhì)的提高。

2.2 不同種類綠肥翻壓對植煙土壤氮含量的影響

從表2可以看出，不同綠肥翻壓還田后，土壤全氮含量提高幅度為0.02～0.05 g/kg，較翻壓前提高了1.40%～3.50%。以光葉紫花苕和箭舌豌豆還田后提高土壤全氮含量效果相對較好，但品種間土壤全氮含量無顯著差異。除滿園花外，綠肥翻壓還田能顯著提高土壤堿解氮含量，其提高幅度為1.83～28.83 mg/kg，較翻壓前提高了1.50%～23.70%；品種間土壤堿解氮含量存在顯著差異，豆科和禾本科綠肥翻壓還田后提高土壤堿解氮含量的效果較好。上述結(jié)果與陳曉波［10］、徐祥玉［15］、李正［18］等的研究結(jié)果一致。綠肥翻壓可提高土壤氮含量，特別是豆科綠肥，由于根瘤菌能夠固氮，其體內(nèi)含氮量較高，翻壓后對提高土壤氮含量效果更好?？緹煂Φ獦O其敏感，施氮量少，煙葉產(chǎn)量低，品質(zhì)差；但施氮量多時(shí)，煙葉品質(zhì)下降且可用性差。綠肥翻壓還田具有較好的培肥地力效果，必然會影響土壤氮的供給狀況。因此，在生產(chǎn)實(shí)際中，綠肥翻壓還田后烤煙氮素化肥施用量應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，以防止后期氮素供應(yīng)過多，導(dǎo)致上部煙葉煙堿含量偏高。

表2 不同綠肥品種翻壓對植煙土壤氮含量的影響Tab.2 The effects of different green manure crops ploughing back on N contents in tobacco-planting soil

2.3 不同種類綠肥翻壓對植煙土壤磷含量的影響

從表3可以看出，不同綠肥翻壓還田后，土壤全磷含量顯著提高，其提高幅度為0.15～0.20 g/kg，較翻壓前提高了31.37%～38.24%；以豆科綠肥光葉紫花苕和紫云英效果相對較好。綠肥翻壓還田后土壤速效磷含量有極顯著提高，其提高幅度為51.98～64.78 mg/kg，較翻壓前提高了660.98%～833.72%；以豆科綠肥翻壓還田后提高土壤速效磷含量效果較好。這與陳曉波［10］、徐祥玉［15］、李正［18］等的研究結(jié)果一致。綠肥翻壓還田可以直接提供磷素，還能解除土壤對磷素的固定作用，通過還原、酸溶和絡(luò)合溶解以及促進(jìn)解磷微生物增殖等方式活化土壤中難以利用的磷素。特別是豆科綠肥根系發(fā)達(dá)，根系分泌的酸和酶較多，根際土壤中解磷微生物豐富，吸磷能力強(qiáng)，分解難溶性磷的能力也強(qiáng)。在湘西煙區(qū)土壤速效磷含量不高的狀況下，種植綠肥并翻壓還田是緩解土壤磷肥供應(yīng)不足的有效途徑之一。

表3 不同綠肥品種翻壓對植煙土壤磷含量的影響Tab.3 The effects of different green manure crops ploughing back on P contents in tobacco-planting soil

2.4 不同種類綠肥翻壓對植煙土壤鉀含量的影響

從表4可以看出，不同綠肥翻壓還田后，土壤全鉀含量提高，其提高幅度為0.37～1.54 g/kg，較翻壓前提高了1.24%～5.15%；以豆科綠肥紫云英和箭舌豌豆效果相對較好，十字花科滿園花相對較差，但品種間無顯著差異。綠肥翻壓還田后的土壤速效鉀含量極顯著提高，其提高幅度為134.33～313.50 mg/kg，較翻壓前提高了335.83%～783.75%；以豆科綠肥翻壓還田后提高土壤速效鉀含量效果較好，紫云英提高土壤速效鉀含量效果極顯著高于其他綠肥品種。上述結(jié)果與陳曉波［10］、徐祥玉［15］、李正［18］等的研究結(jié)果一致。綠肥尤其是豆科綠肥具有強(qiáng)大的根系，對土壤潛在的鉀素具有較強(qiáng)活化和吸收能力。一是發(fā)達(dá)的根系和主根入土深，能吸收深層土壤中的鉀素，待綠肥翻壓還田后在耕作層內(nèi)富集；二是綠肥具有較大的活性根表面積，對K+的親和力較強(qiáng)，土壤中各種形態(tài)鉀之間的平衡不斷被打破，使土壤中的礦物鉀轉(zhuǎn)變?yōu)橛行р?，從而提高土壤中的速效鉀含量?/p>

表4 不同綠肥品種翻壓對植煙土壤鉀含量的影響Tab.4 The effects of different green manure crops ploughing back on K contents in tobacco-planting soil

3 結(jié)論

綠肥翻壓3年后土壤理化特性研究結(jié)果表明，綠肥翻壓能降低植煙土壤容重1.71%～23.87%，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量3.73%～8.76%，提高土壤全氮含量1.40%～3.50%和堿解氮含量1.50%～23.70%，提高土壤全磷含量31.37%～38.24%和速效磷含量660.98%～833.72%，提高土壤全鉀含量1.24%～5.15% 和速效鉀含量335.83%～783.75%；多年綠肥翻壓后土壤pH整體變化不大。不同綠肥品種中以禾本科綠肥降低土壤容重和提高土壤有機(jī)質(zhì)含量的效果最為明顯，以豆科綠肥提高土壤氮、磷、鉀含量的效果較好。綠肥翻壓還田對土壤肥力的影響過程復(fù)雜，是土壤—微生物—綠肥—?dú)夂蚬餐饔玫慕Y(jié)果。在湘西煙區(qū)冬季較干旱的情況下，應(yīng)提早播種，加強(qiáng)田間管理，提高綠肥生物量。連年翻壓綠肥對改善土壤理化性狀、維護(hù)和提高土地生產(chǎn)力具有重要意義，應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化綠肥翻壓還田后的烤煙氮肥管理，提高綠肥翻壓的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益。

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