南方桃園不同綠肥的腐解及養(yǎng)分釋放規(guī)律研究

洪莉 陳令會(huì) 曹錦萍

摘要：利用埋袋法模擬研究白三葉、鼠茅草、黑麥草、鴨茅草4種綠肥在果園土壤中的腐解及養(yǎng)分釋放規(guī)律特征，旨在為南方地區(qū)果園生草的草種選擇提供參考。結(jié)果表明，從4種綠肥生長(zhǎng)量來(lái)看，綜合表現(xiàn)為黑麥草>白三葉>鴨茅草≥鼠茅草。隨著翻壓時(shí)間的延長(zhǎng)，4種綠肥腐解釋放規(guī)律基本一致：翻壓后的干質(zhì)量和質(zhì)量累積減少率均呈現(xiàn)先快后慢的趨勢(shì)，且4種綠肥主要在翻壓后20 d內(nèi)腐解較快，隨后腐解速率變慢，翻壓120 d時(shí)，白三葉、鼠茅草、黑麥草和鴨茅草的累積減少率分別為83.17%、67.83%、65.35%、54.07%。4種綠肥的養(yǎng)分釋放速率總體呈先快后慢的趨勢(shì)，養(yǎng)分累積釋放率由快至慢依次為白三葉>鼠茅草>鴨茅草≥黑麥草。其中，白三葉的氮、鉀和有機(jī)碳的釋放量在前20 d就達(dá)到了50%以上。整個(gè)翻壓過(guò)程中，總體上碳氮比、碳磷比和碳鉀比由高到低依次為黑麥草>鴨茅草>鼠茅草>白三葉。

關(guān)鍵詞：南方;桃園;綠肥;腐解特征;養(yǎng)分釋放規(guī)律

中圖分類號(hào)：S142?? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A? 文章編號(hào)：1002-1302（2019）11-0294-04

綠肥是清潔的有機(jī)肥源，翻壓后能為土壤提供大量的碳源和養(yǎng)分[1]，可以改善土壤微生物性狀，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量[2]和速效N、P、K含量[3-5]，提高果園微生物數(shù)量和酶的活性[6-7]，從而改善土壤質(zhì)量[8]。南方地區(qū)桃園由于長(zhǎng)期實(shí)行清耕制，農(nóng)藥化肥泛濫而造成水土流失，土壤肥力下降，環(huán)境污染，桃的果實(shí)和品質(zhì)不高，果園綠肥作為果園無(wú)公害綠色有機(jī)肥料，可以“以園養(yǎng)園，以地養(yǎng)樹(shù)”。桃園綠肥翻壓后進(jìn)入土壤進(jìn)行腐解并通過(guò)礦化釋放營(yíng)養(yǎng)元素，顯著增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，有效降低速效化肥施用量，提高土壤肥力[9]。

迄今國(guó)內(nèi)對(duì)綠肥的研究多集中在綠肥覆蓋或翻壓對(duì)土壤肥力特性影響，雖然也有部分學(xué)者研究了綠肥的腐解及養(yǎng)分釋放特征，其中高桂娟等研究了南方稻田內(nèi)3種綠肥對(duì)酶活性的影響[10-13]，但對(duì)南方桃園綠肥還田后養(yǎng)分腐解和釋放規(guī)律的研究還較少，本試驗(yàn)利用網(wǎng)袋研究白三葉、鼠茅草、黑麥草、鴨茅草等4種綠肥在桃園土壤中的腐解及全氮、全磷、全鉀、有機(jī)碳等釋放規(guī)律，為南方桃園綠肥資源合理利用和土壤改良提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于浙江省臺(tái)州市臨海市小溪桃基地，28°40′～29°04′N，120°49′～121°41′E，土壤質(zhì)地為壤土，年降水量為350～500 mm，亞熱帶季風(fēng)氣候，溫暖濕潤(rùn)、四季分明。全年平均氣溫為17.1 ℃，年積溫為5 370 ℃，無(wú)霜期為241 d，年均蒸發(fā)量為1 231.4 mm，屬于濕潤(rùn)地區(qū)，5—6月為梅雨季節(jié)，7—9月以晴天為主。

1.2 試驗(yàn)方法

2016年10月中旬在桃基地播種白三葉、鼠茅草、黑麥草、鴨茅草，選取2年生錦繡黃桃果園，以每4行（每行16棵桃樹(shù)）為1次重復(fù)，分別種植4種不同綠肥，設(shè)置3個(gè)重復(fù)。鼠茅草用種量為30 kg/hm2，黑麥草為30 kg/hm2，鴨茅草為30 kg/hm2，白三葉（包衣種子）為90 kg/hm2。土壤疏松耙平后，在下雨前將種子均勻撒播（距離樹(shù)干50 cm以內(nèi)不播種）。播種后60、90、120、180 d分別在每個(gè)小區(qū)中隨機(jī)布設(shè)3個(gè)50 cm×50 cm的樣方，采集樣方內(nèi)的所有草樣，再分別從每個(gè)小區(qū)采集的樣品中隨機(jī)取50棵綠肥植株（設(shè)置3次重復(fù)），洗掉泥土并晾曬。待半干時(shí)，將4個(gè)組12個(gè)樣品分別裝入紙袋中，70 ℃下烘干24 h后用精度為0.01 g的電子天平稱質(zhì)量，測(cè)定樣品的地上部和根部的干質(zhì)量。

2017年6下旬在桃基地采集白三葉、鼠茅草、黑麥草、鴨茅草等4種草樣，采集區(qū)共分為4個(gè)小區(qū)。分別在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)布設(shè)5個(gè)50 cm×50 cm的樣方，采集樣方內(nèi)的草作為樣品，洗掉泥土并晾曬。待半干時(shí)，將草剪成5～8 cm長(zhǎng)的片段，充分混勻后裝入紙袋中，70 ℃下烘干24 h。將干燥草樣分裝入網(wǎng)袋中，每袋10 g左右。將裝有草樣的網(wǎng)袋隨機(jī)選擇距離樹(shù)干40～50 cm范圍深埋10 cm，每個(gè)草樣各埋設(shè)20袋。分別于埋袋后20、40、60、90、120 d取樣，每次取4個(gè)重復(fù)，用水沖凈黏附的泥沙，在溫度為70 ℃下烘干，用精度為 0.01 g 的電子天平稱質(zhì)量，測(cè)定樣品的剩余量[14]和有機(jī)碳、全氮、全磷、全鉀的含量。

1.3 數(shù)據(jù)測(cè)定方法

測(cè)定樣品中全碳、全氮、全磷、全鉀的含量，并計(jì)算：質(zhì)量累積腐解率=（10 g-剩余樣品質(zhì)量）/10 g×100%;養(yǎng)分累積釋放率=（試驗(yàn)前樣品養(yǎng)分量-樣品剩余養(yǎng)分量）/試驗(yàn)前樣品養(yǎng)分量×100%。

用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測(cè)定有機(jī)碳含量。對(duì)于全氮、全磷、全鉀含量，使用標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定，濃H2SO4-H2O2聯(lián)合消煮，然后用半微量凱氏定氮法測(cè)定全氮含量，用釩鉬黃比色法測(cè)定全磷含量，用火焰光度計(jì)法測(cè)定全鉀含量[8，15]。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel軟件和Origin 8.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同綠肥的生長(zhǎng)量特征

白三葉、鼠茅草、黑麥草、鴨茅草均于播種后5 d內(nèi)萌芽。播種后60、90、120、180 d，除90 d時(shí)鴨茅草與鼠茅草無(wú)明顯差異，以及60 d時(shí)鼠茅草高于鴨茅草外，各綠肥的地上部干質(zhì)量總體表現(xiàn)從高到低依次為黑麥草>白三葉>鴨茅草≥鼠茅草，黑麥草的地上部干質(zhì)量與地下部干質(zhì)量總體最高（表1）。從綠肥生長(zhǎng)量看出，4種綠肥均能快速萌芽生長(zhǎng)，60 d 內(nèi)黑麥草的生長(zhǎng)量最大，能快速成坪，有利于與雜草競(jìng)爭(zhēng)，預(yù)防雜草;白三葉和鴨茅草生長(zhǎng)量較黑麥草小，在生草前期還需要投入一定的人工去除雜草;鼠茅草葉片細(xì)長(zhǎng)，雖然生長(zhǎng)量較小，但是易倒伏，也有利于防止雜草生長(zhǎng)。

2.2 不同綠肥的腐解特征

4種綠肥埋入土壤中的腐解過(guò)程很相似，腐解主要分為2個(gè)階段，快速腐解階段和緩慢腐解階段。由表2可知，4個(gè)草種的干質(zhì)量下降均表現(xiàn)為先快后慢的趨勢(shì)。前20 d干質(zhì)量下降較快，其中，白三葉的下降最為明顯，前20 d質(zhì)量累積減少率達(dá)60%，而其他3個(gè)品種下降率僅為15%～35%之間。在20～60 d期間，鴨茅草、黑麥草、鼠茅草干質(zhì)量下降集中于該時(shí)期（質(zhì)量累積減少率總體達(dá)到50%左右），且速率基本類似，而白三葉該時(shí)期的干質(zhì)量下降較少（約為20%）;而在 60～120 d 時(shí)，4種綠肥基本均呈一個(gè)緩慢腐解的過(guò)程。

2.3 不同綠肥的養(yǎng)分釋放特征

由圖1可知，從全氮釋放率上來(lái)看，白三葉在前20 d釋放最快，達(dá)到50%，在后期的100 d時(shí)間里全氮釋放率較緩，總量在30%左右。其次是鴨茅草和鼠茅草，在120 d的時(shí)間里整體全氮釋放速率相差不大，是一個(gè)緩慢釋放的過(guò)程，全氮釋放率總量在50%左右。黑麥草全氮釋放率最慢，效果也最差，在120 d的時(shí)間里全氮釋放率只有38.3%;分析4個(gè)草種的全磷釋放率，可以得出在120 d的腐解時(shí)間里白三葉和鼠茅草的全磷釋放率明顯高于鴨茅草和黑麥草。另外分析全鉀釋放率和有機(jī)碳釋放率，可得出類似的結(jié)果，即為白三葉>鼠茅草>鴨茅草≥黑麥草。綜上所述，4種綠肥的腐解和養(yǎng)分釋放速率均總體呈先快后慢的趨勢(shì)。其中，白三葉腐解和養(yǎng)分釋放速率最快，全氮、全鉀和有機(jī)碳的釋放量在前20 d就達(dá)到了50%以上，其他養(yǎng)分在后期緩慢釋放，在120 d各養(yǎng)分釋放量可達(dá)80%以上。鼠茅草釋放速率在整個(gè)腐解過(guò)程中較為平均，在120 d其各養(yǎng)分釋放量也能達(dá)到50%～80%。與白三葉和鼠茅草相比，鴨茅草和黑麥草腐解和養(yǎng)分釋放速率較為緩慢。

2.4 不同綠肥養(yǎng)分比例的變化特征

由圖2可知，從碳氮比上來(lái)看，其中黑麥草和鼠茅草在前60 d內(nèi)基本表現(xiàn)為持續(xù)下降的趨勢(shì)，且碳氮比下降幅度明顯高于白三葉和鴨茅草。而白三葉和鴨茅草在碳氮比上的變化趨勢(shì)基本相同，即在0～60 d內(nèi)呈穩(wěn)步下降趨勢(shì);而在60～120 d內(nèi)基本保持不變，這與黑麥草和鼠茅草表現(xiàn)類似。從碳磷比上來(lái)看，黑麥草在翻壓的120 d內(nèi)，表現(xiàn)為緩慢下降的趨勢(shì)，總體比值下降37.8。而鴨茅草的碳磷比在120 d內(nèi)則是在58～82的范圍內(nèi)波動(dòng)，沒(méi)有明顯的趨勢(shì)。而白三葉和鼠茅草是在0～20 d內(nèi)呈下降趨勢(shì)，比值分別下降14.98、7.62，然后在20～90 d內(nèi)是一個(gè)緩慢上升的階段，它們的碳磷比分別上升31.59、7.34，后續(xù)的1個(gè)月內(nèi)雖然略有下降，但是下降趨勢(shì)不明顯;另外，黑麥草和鴨茅草在碳鉀比上的變化趨勢(shì)與碳磷比的變化趨勢(shì)類似。在整個(gè)翻壓過(guò)程中，除了碳氮比在0～20 d內(nèi)有所不同外，碳氮比、碳磷比和碳鉀比的變化趨勢(shì)基本為黑麥草>鴨茅草>鼠茅草>白三葉。

3 結(jié)論與討論

結(jié)果表明，4種綠肥在南方桃園均能夠有效成坪，其中黑麥草能夠快速成坪，白三葉和鴨茅草次之，鼠茅草生長(zhǎng)量最少。另外，4種綠肥翻壓后的干質(zhì)量和質(zhì)量累積減少率均呈先快后慢的特點(diǎn)，主要是腐解前期綠肥中的可溶性有機(jī)物（如多糖、氨基酸、有機(jī)酸）以及無(wú)機(jī)養(yǎng)分較多，為微生物提供了大量的能源和養(yǎng)分，微生物數(shù)量增加，腐解速度快，隨著翻壓時(shí)間的延長(zhǎng)，殘留物中主要成分是難分解的纖維素、木質(zhì)素等有機(jī)物，綠肥的腐解隨之減緩，這與趙娜等研究綠肥的腐解情況[16-20]類似。其中，白三葉主要在翻壓后的20 d內(nèi)腐解較快（質(zhì)量累積減少率達(dá)60%），而其他3種綠肥的主要腐解時(shí)間段則主要集中在0～60 d內(nèi)（質(zhì)量累積減少率達(dá)50%左右），白三葉為豆科類多年生草本，而黑麥草、鴨茅草和鼠茅草這一類禾本科多年生草本，其莖葉中的纖維素、木質(zhì)素等有機(jī)物含量要高于白三葉，因此，在前期白三葉的腐解速度要高于其他3種綠肥，其本身所含的可溶性有機(jī)物能夠快速還田。4種綠肥腐解過(guò)程中各種養(yǎng)分的釋放快慢不同，表現(xiàn)為鉀>磷>氮，這與李逢雨等的研究結(jié)果[21]一致。同時(shí)，4種綠肥在養(yǎng)分釋放速率上存在一定的差異，總體表現(xiàn)為白三葉>鼠茅草>鴨茅草≥黑麥草。各養(yǎng)分的釋放速率與其存在形態(tài)關(guān)系密切，鉀以離子態(tài)存在，易溶于水，釋放最快，氮、磷以難分解的有機(jī)態(tài)為主，物理作用下不容易分解，釋放較慢。通過(guò)對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，質(zhì)量累積減少率與碳、氮、磷、鉀累積釋放率的變化均達(dá)到極顯著相關(guān)，白三葉在腐解率和養(yǎng)分釋放率上均表現(xiàn)為最快，黑麥草則為最慢。綜上所述，根據(jù)4種綠肥在南方地區(qū)的生長(zhǎng)和腐解情況，再結(jié)合南方地區(qū)春夏以高溫多雨為主，雜草生長(zhǎng)旺盛，秋冬季雨量偏少，雜草生長(zhǎng)勢(shì)較弱的現(xiàn)狀，建議若在春季播種綠肥，可選擇黑麥草進(jìn)行播種，它可以快速成坪，達(dá)到壓制其他雜草的目的，但也因?yàn)槠渖L(zhǎng)量過(guò)大，對(duì)土壤的肥力有一定的消耗，并且割青后有機(jī)質(zhì)還田較慢，因此最好在晚熟桃桃園進(jìn)行黑麥草播種，并且在果實(shí)生長(zhǎng)期提前割青，這樣可以達(dá)到充分利用腐解養(yǎng)分的目的。若在秋季10月上中旬播種綠肥，則可選擇白三葉進(jìn)行播種，前期需要對(duì)果園進(jìn)行雜草清除，這樣有利于白三葉對(duì)其他雜草在生長(zhǎng)勢(shì)上建立優(yōu)勢(shì)，從而達(dá)到清除雜草的作用，并且白三葉生長(zhǎng)勢(shì)中庸，基本跟桃樹(shù)不形成爭(zhēng)水爭(zhēng)肥現(xiàn)象，割青后腐解和養(yǎng)分釋放速率較快，能夠快速補(bǔ)充土壤中的有機(jī)質(zhì)含量，因此其在南方桃園的應(yīng)用前景非常廣闊。

綠肥在土壤中的腐解與綠肥的碳氮比有關(guān)，微生物對(duì)有機(jī)質(zhì)正常分解的碳氮比為25 ∶ 1[22]。碳氮比過(guò)大不利于微生物的分解，且要消耗土壤中的有效態(tài)氮。本研究中除了黑麥草碳氮比較高（45.16）外，其他3種綠肥的碳氮比都較適于腐解。在試驗(yàn)過(guò)程中，碳氮比呈現(xiàn)先快速后穩(wěn)步下降趨勢(shì)，表明前期氮釋放較快，后期較緩。因此，在實(shí)際果園的綠肥翻壓過(guò)程中為保證后期氮的供應(yīng)，應(yīng)在后期進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)充氮肥。本研究未對(duì)4種綠肥在腐解過(guò)程中土壤性質(zhì)尤其是土壤的養(yǎng)分特性進(jìn)行同步研究，因而無(wú)法定量明確綠肥翻壓對(duì)土壤的作用，但施用有機(jī)肥培肥土壤的作用不可置疑。已有的研究表明，翻壓綠肥能增加土壤有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合狀況。因此，必須連續(xù)施用有機(jī)肥或種植翻壓綠肥才能使土壤有機(jī)質(zhì)含量恢復(fù)到原有水平，以實(shí)現(xiàn)土壤的可持續(xù)性發(fā)展。而為了更合理地種植和翻壓綠肥，并將其作為一種措施加以推廣，針對(duì)綠肥翻壓的一些具體技術(shù)（如適宜的翻壓時(shí)期和翻壓量等）尚須進(jìn)一步研究。