綠肥牧草對(duì)濱海鹽漬土的改良作用研究進(jìn)展

朱小梅， 董 靜， 丁海榮， 劉 沖， 邢錦城， 趙寶泉， 劉興華， 王茂文， 洪立洲

( 江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇鹽城 224002)

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綠肥牧草對(duì)濱海鹽漬土的改良作用研究進(jìn)展

朱小梅， 董 靜， 丁海榮， 劉 沖， 邢錦城， 趙寶泉， 劉興華， 王茂文， 洪立洲*

( 江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇鹽城 224002)

種植綠肥來(lái)改良土壤和培肥地力是我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上傳統(tǒng)的養(yǎng)地措施之一。綠肥作為一種完全型肥料，在增加土壤有機(jī)質(zhì)和礦質(zhì)養(yǎng)分、促進(jìn)土壤微生物的均衡發(fā)展和增強(qiáng)土壤酶活性方面具有顯著效果。綜述了具有一定耐鹽性的綠肥牧草對(duì)濱海鹽漬土壤鹽分、pH、孔隙度、有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分含量、根際微生物和酶活性等生理生化指標(biāo)的影響，并提出了進(jìn)一步研究方向。

綠肥牧草；鹽漬土；改良作用

綠肥廣義上是指所有能直接翻耕到土壤或經(jīng)堆漚后再施入土壤作肥料用的栽培或綠色植物體。由于其具有提供養(yǎng)分、培肥土壤和增加產(chǎn)量等積極作用，因而綠肥始終是我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一種重要的肥源[1]。濱海鹽漬化土壤在世界上分布廣泛，在我國(guó)也有很大的面積。為了開(kāi)發(fā)利用鹽漬化的土地資源，目前濱海重鹽土主要采取“圍堤蓄淡養(yǎng)魚(yú)”的模式進(jìn)行利用，而在中度鹽漬土上主要靠種植耐鹽植物及具有一定耐鹽性的豆科和禾本科綠肥牧草進(jìn)行鹽土改良。在濱海鹽漬土上種植耐鹽綠肥牧草，特別是田菁、沙打旺、紫花苜蓿等豆科綠肥牧草，在類(lèi)似條件下其生物量和養(yǎng)分累積量顯著高于其他綠肥品種，它們不僅可以富集深層鹽漬土壤中的養(yǎng)分，而且還可以通過(guò)根瘤菌固定空氣中的氮素，對(duì)鹽土肥力提升貢獻(xiàn)顯著[2]。我國(guó)綠肥資源豐富且分布廣泛，許多綠肥品種也是很好的牧草資源，可以作為綠肥和牧草共同利用，發(fā)展前景廣闊，其應(yīng)用和研究也受到很大的關(guān)注。

1 種植綠肥牧草對(duì)濱海鹽漬土pH與鹽分含量的影響

土壤pH是影響土壤肥力的重要因素之一，對(duì)土壤養(yǎng)分存在的形態(tài)和有效性、土壤微生物活動(dòng)及對(duì)作物本身生長(zhǎng)發(fā)育都有著密切的關(guān)系。土壤水溶性鹽是鹽堿土的重要屬性之一，也是限制植物生長(zhǎng)的障礙因素[3-4]。研究表明，在北方泥質(zhì)海岸鹽堿地種植田菁、苜蓿一個(gè)生長(zhǎng)季后可以降低土壤全鹽量和pH，其中田菁處理的全鹽量較未種植牧草的CK處理降低了0.3 g/kg，pH降低了0.24；苜蓿處理的全鹽量和pH則分別降低了0.2 g/kg和0.09[5]。元炳成研究表明種植紫花苜蓿4年后，土壤電導(dǎo)率比荒灘地下降5.96 mS/cm，pH下降0.25[6]。也有研究表明，種植綠肥牧草能夠抑制土壤鹽分累積，但同時(shí)也提高了土壤pH，其pH比對(duì)照高0.12～0.40，這與前者種植綠肥牧草后土壤pH下降的結(jié)論相悖[7]。

綠肥牧草對(duì)鹽漬土的脫鹽作用因土層深度而不同。董曉霞等在含鹽量0.3%～0.5%濱海鹽漬地種植紫花苜蓿的研究中發(fā)現(xiàn)，0～40 cm土層的鹽分變化最為活躍，脫鹽強(qiáng)烈，而底層的變化微弱，土壤鹽分分布由表聚柱狀型轉(zhuǎn)為底積型[8]。在江蘇沿海灘涂種植紫花苜蓿和牛尾草后的土層脫鹽作用增強(qiáng)， 0～60 cm土層平均含氯鹽由種前的1.70 g/kg，逐年下降到種后第4年的0.375 g/kg[9]。對(duì)田菁改良濱海鹽漬土的研究也證明了這一點(diǎn)，在濱海鹽漬土種植田菁后植物蒸騰取代了地面蒸發(fā)，避免了地面蒸發(fā)造成的地表積鹽，種植田菁2年后土壤表層、中層和深層的脫鹽率分別是6.09%、6.95%和4.26%[10]。但是，在江蘇濱海墾區(qū)種植紫花苜蓿、紅三葉、牛尾草、意大利黑麥草等4年后與種草前相比，0～5、5～20、20～40、40～60 cm 土層鹽分分別下降0.02～0.22%、0.24%～0.33%、0.04%～0.17%和0.07%～0.21%，表明其脫鹽作用最強(qiáng)烈的應(yīng)是0～20 cm土層，這與董曉霞等的研究結(jié)論稍有出入[11]。

綠肥牧草對(duì)濱海鹽漬土的脫鹽作用因品種而異。田菁對(duì)鹽土的改良效果好于蘆葦和鹽蒿等作物[12]。幾種綠肥牧草對(duì)鹽漬土的脫鹽作用比較結(jié)果表明，10月0～20 cm土層脫鹽效果順序?yàn)樘镙?蘇丹草>苜蓿，0～80 cm土層整體各處理的脫鹽順序?yàn)樘镙?苜蓿>蘇丹草[7]。

2 種植綠肥牧草對(duì)濱海鹽漬土物理性狀的影響

綠肥牧草根系發(fā)達(dá)，隨著種植年限的增長(zhǎng)，其在土壤中殘根積貯量越多，且80%左右分布在0～20 cm 土層，加上每年有一定量的枯葉落在地上，經(jīng)腐爛分解后能促進(jìn)土壤耕層團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的構(gòu)成和鞏固，使土壤容重減輕，孔隙度增加，透水性增大，熟土層增厚，從而促進(jìn)了自然降水的淋鹽作用。為了探討江蘇濱海鹽土改良的最佳途徑，1990～1993年陳玉華和周春霖等在江蘇竹港墾區(qū)進(jìn)行了種植綠肥牧草改良鹽漬土的相關(guān)研究，結(jié)果表明種植綠肥牧草后土壤相關(guān)物理性狀得到顯著改善，種草第4年表層土(0～5 cm)土壤容重下降0.13～0.25 g/cm3，孔隙率增加5%～8%，耕作層增厚5～7 cm，大于0.25 mm團(tuán)聚體增加10%～20%[11]。黑麥草和苕子混播后0～15 cm耕作層中，種植前大于0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)為15.57%，種植1年后增加到23.08%，種植2年后為35.52%；在土壤中起良好作用的0.5～5.0 mm團(tuán)粒的破碎率較低。種植3年后0～10 mm耕層土壤容重從種前的1.30 g/cm3降低到1.18 g/cm3，總孔隙度也由種前的50.95%增加到55.47%[9]。田菁生長(zhǎng)期和壓青后，土壤非毛管孔度和滲透系數(shù)均能增大，土壤導(dǎo)水率和蒸發(fā)量則減小。1 m土層積鹽率與壓青量、土壤非毛管孔度和滲透系數(shù)均呈負(fù)相關(guān)[13]。

3 種植綠肥牧草對(duì)濱海鹽漬土基本肥力要素的影響

3.1 對(duì)鹽漬土有機(jī)質(zhì)含量的影響 土壤有機(jī)質(zhì)是反映土壤肥力高低的重要指標(biāo)之一。許多關(guān)于濱海鹽漬土改良的研究表明種植綠肥牧草對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)影響較大。在蘇北濱海鹽漬土上種植綠肥，其翻壓量與提高土壤有機(jī)質(zhì)含量呈正比，一般翻壓1 000 kg豆科綠肥鮮草，土壤有機(jī)質(zhì)含量增加0.02%～0.04%[9]。在含鹽量0.3%～0.5%的濱海鹽漬土上種植紫花苜蓿7年后，0～20 cm土層有機(jī)質(zhì)含量增加2.36 g/kg，比空白地提高28.43%[8]。種植田菁2年后濱海鹽漬土有機(jī)質(zhì)增加30.3%[10]。種植黃花草木樨后，1年生黃花草木樨地和2年生黃花草術(shù)樨地土壤有機(jī)質(zhì)增長(zhǎng)幅度分別為85.13%和14.3%[14]。

豆科綠肥與禾本科綠肥牧草混播更有利于增加土壤有機(jī)質(zhì)含量。禾本科黑麥草與豆科綠肥苕子或箭舌豌豆混播后，耕埋后土壤有機(jī)質(zhì)含量分別為1.29%和1.36%，而單播黑麥草處理為1.27%，單播苕子處理為1.25%[9]。種植紫花苜蓿、牛尾草或紫花苜蓿與牛尾草混播4年后，土壤有機(jī)質(zhì)含量分別增加0.29%，0.40%和0.38%[15]。紫花苜蓿與牛尾草或雞尾草混播利用2年后, 土壤有機(jī)質(zhì)由種草前的1.07% (耕作層0～20 cm)分別提高到1.21% 和1.20%[8]。

3.2 對(duì)鹽漬土氮磷鉀養(yǎng)分含量的影響 綠肥牧草可以提高濱海鹽漬土全氮與速效氮含量，特別是豆科綠肥，其根部著生大量根瘤，能夠有效固定空氣中的氮素。研究表明，田菁營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期田菁每天平均可固氮1 140 g/hm2，若在苗齡100 d翻理，可固氮114.0 kg/hm2, 折合硫酸銨543.0 kg/hm2[16]。在濱海鹽漬土上種植田菁2年后土壤全氮增加34.6%[10]。種植紫花苜蓿4年后，0～20 cm土層土壤堿解氮增加17.37 mg/kg[6]。全氮含量增加0.04%[11]。種植7年后，土壤全氮含量增加0.231 g/kg，比空白地提高了42.54%[8]。田菁和苜蓿種植1年后0～50 cm層次土壤全氮、堿解氮含量與未種植牧草處理相比分別增加32.1%～35.8%和21.4%～29.8%，且效果以田菁好于苜蓿[5]。研究表明，種植黃花草木樨1年或2年的鹽漬土，土壤全氮含量在0～20 cm土層顯著升高，隨著土層深度增加，全氮含量降低。1年生黃花草木樨地全氮含量在0～10、10～20、20～40、40～60 cm土層分別增加1.82、2.7、1.85和0.45 g/kg，而2年生的增加量則分別為1.36、1.40、0.97、0.36 g/kg[14]。

綠肥牧草對(duì)鹽漬土壤磷鉀全量與速效含量的影響不一。研究表明，在濱海鹽漬土上種植田菁2年后土壤速效磷和速效鉀分別增加33.3%和12.8%[10]。種植紫花苜蓿4年后，土壤速效磷含量增加2.87 mg/kg，速效鉀含量增加44.9 mg/kg[6]。江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所的研究表明，豆科牧草與禾本科牧草混播可以顯著提高土壤速效磷含量，黑麥草與箭筈豌豆或苕子混播使土壤速效磷含量比單播黑麥草處理增加7.52～28.60 mg/kg[9]。田菁、苜蓿種植1年后0～50 cm層次土壤全磷含量與未種植牧草處理相比分別增加10.0%和12.5%，效果以田菁好于苜蓿[5]。李月芬等研究表明種植黃花草木樨1年或2年使濱海鹽漬土全磷含量增加0.06～0.08 g/kg，而速效磷含量在種植1年后增加3.65 mg/kg，種植2年后卻降低3.92 mg/kg，原因可能是2年生黃花草木樨較1年生黃花草木樨生長(zhǎng)迅速，枝繁葉茂，對(duì)土壤速效磷的索取大于積累，從而使土壤中速效磷含量大大降低。1年生和2年生黃花草木樨地土壤平均速效鉀含量增加104.3～74.7 mg/kg，而全鉀含量比空白地降低27%左右[14]。

4 種植綠肥牧草對(duì)濱海鹽漬土壤酶活性及微生物含量的影響

大量研究表明，綠肥可以增加土壤中微生物含量及土壤酶活性，但目前有關(guān)種植綠肥對(duì)濱海鹽漬土中微生物及酶活性影響的研究報(bào)道較少。江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所從20世紀(jì)60年代就在這方面開(kāi)展了一系列研究，結(jié)果表明豆科綠肥紫花苜蓿和禾本科牛尾草單播草地土壤中微生物總數(shù)比不種草區(qū)分別增長(zhǎng)3倍和5倍，豆禾混播草地土壤微生物總數(shù)比對(duì)照區(qū)增長(zhǎng)12倍以上，微生物的充分繁育導(dǎo)致土壤中酶活性顯著提高。這與趙可夫等種植耐鹽植物后土壤微生物的數(shù)量都有增大的趨勢(shì)的研究結(jié)論相一致[17]。

5 展望

目前，綠肥對(duì)土壤的改良作用已經(jīng)進(jìn)行了大量研究，但主要集中在綠肥對(duì)棉田、果園及植煙區(qū)等已進(jìn)行正常作物生產(chǎn)的土壤有機(jī)質(zhì)、礦質(zhì)養(yǎng)分及土壤微生物、土壤酶活性等土壤理化性狀和生態(tài)環(huán)境指標(biāo)的影響方面[18-20]。針對(duì)綠肥對(duì)一些特殊類(lèi)型土壤如鹽漬土的改良利用還缺乏全面和系統(tǒng)研究，且近年來(lái)對(duì)鹽漬土改良有明顯作用的綠肥或牧草品種的選育也相對(duì)進(jìn)入了一個(gè)懈怠階段。因此，今后如何從綠肥品種的篩選及高效栽培技術(shù)的集成方向加強(qiáng)綠肥牧草在濱海鹽漬土改良方面的研究，對(duì)于更好地利用我國(guó)廣袤的灘涂鹽漬土資源具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

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Research Progress on Improving Effect in Coastal Saline Soil of Green Manure Forage Grass

ZHU Xiao-mei, DONG Jing, DING Hai-rong, HONG Li-zhou*et al

(Institute of Agriculture Sciences in the Coastal Area of Jiangsu, Yancheng, Jiangsu 224002)

Improving soil, culturing fertility by planting green manure was always one of the traditional measures of agriculture production in China. Used as fertilizer with complete type, green manure showed significant effect on increasing the organic matters and nutrients content of soil, promoting the balanced development of soil microorganism and enhancing soil enzyme activities. This paper reviewed the effects of green manure forage grass with some salt tolerance on physiological and biochemical indexes of coastal saline soil such as soil salinity, pH value, porosity, organic matter, nutrients content, rhizosphere microorganisms, enzyme activities, and proposed further research direction about it.

Green manure forage grass; Coastal saline soil; Improving effect

江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新項(xiàng)目(CX(14)2046)。

朱小梅(1982- )，女，江蘇鹽城人，助理研究員，碩士，從事植物營(yíng)養(yǎng)與鹽土改良利用研究。*通訊作者，研究員，從事土壤肥料與農(nóng)業(yè)工程研究。

2015-04-21

S 156.4

A

0517-6611(2015)17-150-02