綠肥還土對紅壤有機碳組分的影響

王義祥 王峰 葉菁 林怡 翁伯琦

摘 要：采用盆栽試驗研究不同綠肥施用量對種植果樹紅壤有機碳組分的影響。結果表明：施用綠肥處理土壤中總有機碳、輕組有機碳、可溶性有機碳和微生物生物量碳含量分別比不施肥處理提高了35.75%～154.69%、161.04%～289.99%、87.06%～255.39%、96.36%～175.87%，與單施化肥處理相比分別提高了21.97%～128.83%、63.41%～144.14%、31.97%～150.72%、47.02%～105.56%;且土壤中輕組有機碳、可溶性有機碳和微生物生物量碳的增幅顯著高于土壤總有機碳，說明綠肥還土有利于土壤有機碳活性組分積累。

關鍵詞：綠肥;果園;土壤;有機碳;組分

中圖分類號：S141 ? 文獻標志碼：A ? 文章編號：0253-2301（2019）11-012

DOI： 10.13651/j.cnki.fjnykj.2019.11.012

Effects of Resoiling with Green Manure on Organic Carbon Components in Red Soil

WANG Yixiang， WANG Feng， YE Jing， LIN Yi， WENG Boqi

Abstract： A pot experiment was conducted to study the effects of different green fertilizer dosage on organic carbon components in red soil planted with fruit trees. The results showed that the contents of total organic carbon， light fraction organic carbon， dissolved organic carbon and ?microbial biomass carbon in the soil treated with green manure respectively increased by 35.75%-154.69%， 161.04%-289.99%，

87.06%-255.39%， 96.36%-175.87% compared with the treatment without fertilizer， and respectively increased by 21.97%-128.83%， 63.41%-144.14%， 31.97%-150.72%， 47.02%-105.56%， compared with the treatment with singal application of chemical fertilizer. Moreover， the growth rate of ight fraction organic carbon， dissolved organic carbon and ?microbial biomass carbon in soil was significantly higher than that of total organic carbon in soil， indicating that resoiling with green fertilizer was beneficial to the accumulation of active components of soil organic carbon.

Key words： Green manure; Orchard; Soil; Organic carbon; Component

土壤有機碳是衡量土壤質量與健康情況的重要指標，而施肥作為農業(yè)生產中重要的農業(yè)活動對土壤有機碳的影響深刻，一方面影響土壤碳源的供應量，另一方面影響土壤微生物活性和促進土壤有機碳循環(huán)。近年來，有關施肥包括秸稈還田對土壤有機碳庫及組分影響的研究也有許多報道[1-3]。綠肥作為一種養(yǎng)分比較完全的生物肥料，直接翻壓回田可向土壤中輸入外源有機物料，提高土壤有機質，增加土壤速效養(yǎng)分含量，同時可降低土壤容重，增加孔隙度和水穩(wěn)性結構體[4-5]，其也是當前山地果園開發(fā)中易于獲取有機肥源，其合理應用是增加果園土壤有機質的有效途徑之一。但有關綠肥還土對果園土壤有機碳組分的研究還很缺乏。本試驗研究了不同綠肥用量對土壤不同有機碳組分的影響，旨在為綠肥在果園土壤培肥改良和固碳增匯技術研究提供科學參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試土壤為紅壤，其基礎理化性質為土壤有機碳含量4.85g·kg-1，全氮0.78g·kg-1，全磷1.01g·kg-1，全鉀17.33g·kg-1。供試綠肥為圓葉決明Chamaecrista routundifolia，植物樣粉碎過2 mm篩，其有機碳含量為425.59g·kg-1，全氮10.1g·kg-1，全磷4.4g·kg-1，全鉀16.32g·kg-1。

1.2 試驗設計

盆栽試驗共設計6個處理，分別為不施肥（CK）、100%化學氮肥（C0）、75%化學氮肥+25%綠肥（C1）、50%化學氮肥+50%綠肥（C2）、25%化學氮肥+75%綠肥（C3）和100%綠肥（C4）;各處理以等氮量計算，即各處理中化學氮肥+綠肥中總氮量相等，即各處理純氮用量均為0.15g·kg-1風干土，所用的化學氮肥為硝酸銨，每個處理重復3盆。具體方法如下：稱取35kg風干土（去除其中大的沙石），與硝酸銨、磷酸二氫鉀（6.56g·盆-1）、硫酸鉀（5.84g·盆-1）和相應量的綠肥充分混勻后裝于50cm（直徑）×40cm（高度）的塑料花盆中，然后每盆種植2年生柑橘苗（Jianyang Tangelo callus）1株。試驗過程中控制土壤的相對含水量為60%左右，其他管理同常規(guī)方法。

1.3 土壤取樣與測定方法

利用環(huán)狀土壤取樣器采集土壤樣品。每個盆栽按照“三角形”點樣模式采集3個土壤樣品，充分混合，風干后過60目篩用于土壤有機碳組分分析。土壤輕組有機碳測定采用密度為1.7 g·cm-3的NaI溶液進行分組，土壤可溶性有機碳采用水浸提法，土壤微生物生物量碳測定采用氯仿熏蒸K2SO4浸提法[6];土壤有機碳含量測定采用重鉻酸鉀外加熱法[7]。

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

利用Microsoft Excel 2003進行數(shù)據(jù)處理，DPS7.05統(tǒng)計分析軟件進行差異顯著性檢驗分析。

2 結果與分析

2.1 綠肥還土對土壤總有機碳含量的影響

由圖1可知，土壤總有機碳含量隨綠肥施用量的增加而增加。與CK和C0處理相比，C1、C2、C3和C4處理土壤總有機碳含量均有不同程度的提高，其中C2、C3和C4處理與CK和C0處理間差異均達到顯著水平，以C4處理增幅最大（128.83%～154.69%），但C1處理與CK和C0處理間差異不顯著，這可能是由于輸入的少量綠肥基本以礦化形式被消耗。C0處理比CK處理土壤總有機碳含量提高11.30%，但兩者間的差異不顯著（P>0.05），但C0處理土壤總有機碳含量相對增加可能是由于化肥的施入加速了果樹根系的周轉所導致。

2.2 綠肥還土對土壤輕組有機碳含量的影響

由圖2可知，土壤輕組有機碳含量隨綠肥施用量的增加而增加，這與土壤總有機碳含量的變化趨勢相一致。C2、C3和C4處理土壤輕組有機碳含量分別比CK和C0處理提高219.48%和100.00%、281.82%和139.02%、289.99%和144.14%，且與CK、C0處理間的差異達顯著水平（P<0.05），但C2、C3和C4處理間差異不顯著（P>0.05）。與CK和C0處理相比，C1處理土壤輕組有機碳含量增加了161.04%和63.41%，但C1處理與C0處理間差異不顯著，與CK處理間差異顯著（P<0.05）。

2.3 綠肥還土對土壤可溶性有機碳含量的影響

由圖3可知，土壤中可溶性有機碳含量隨綠肥施用量的增加而增加，其變化趨勢與土壤總有機碳含量和土壤輕組有機碳含量的變化趨勢相一致。C2、C3和C4處理土壤可溶性有機碳含量分別比CK和C0處理提高188.11%和103.26%、201.84%和112.94%、255.39%和150.72%，且與CK和C0處理間差異達到顯著水平（P<0.05），但C2、C3和C4處理間差異不顯著（P>0.05）。與CK和C0處理相比，C1處理土壤輕組有機碳含量分別增加87.06%和31.97%，但C1處理與C0處理間差異不顯著（P>0.05），與CK處理間差異顯著（P<0.05）。

2.4 綠肥還土對土壤微生物量碳含量的影響

由圖4可知，土壤微生物生物量碳隨著綠肥施用量的增加而增加。與CK處理相比，不同施肥處理的增幅為33.56%～175.87%，低于土壤輕組有機碳和可溶性有機碳的增幅，其與土壤總有機碳含量的變化幅度更為接近。由圖4還可看出，土壤微生物生物量碳含量以C4處理最高，分別是CK、C0、C1、C2和C3處理的2.76倍、2.07倍、1.40倍、1.39倍和1.20倍，其與CK、C0、C1、C2處理間差異達到顯著性水平（P<0.05），但與C3處理間的差異不顯著（P>0.05）。

3 結論與討論

施肥管理是保障果樹健康生長，提高果實產量和品質的重要措施，同時也是影響土壤物理條件、養(yǎng)分有效性、碳庫儲量和穩(wěn)定性的重要因素。本研究結果表明，綠肥施用有利于提高土壤有機碳含量，且隨著綠肥施用量增加而增加。土壤活性有機碳是受外界條件影響強烈、不穩(wěn)定、易分解礦化，是土壤中對植物和微生物活性較高的一部分碳素，雖然其在土壤有機碳庫中所占比例很小，但對土壤養(yǎng)分的轉化有重要影響，而且對耕作、施肥、秸稈還田等反應迅速[8]。蘭延等[9]研究發(fā)現(xiàn)，紫云英-稻-稻→油菜/花生-稻、油菜/花生-稻→馬鈴薯/玉米+大豆-稻、馬鈴薯/玉米+大豆-稻→蔬菜/花生+玉米-稻、蔬菜/花生+玉米-稻→紫云英-稻-稻等綠肥輪作處理土壤活性有機碳質量分數(shù)比冬閑-稻-稻→冬閑-稻-稻模式提高16.67%～29.03%，且綠肥輪作處理土壤活性有機碳質量分數(shù)的變化幅度高于總有機碳，表明活性有機碳對綠肥輪作較為敏感，可用來指示土壤質量的變化。本研究結果表明，土壤可溶性有機碳和微生物量碳含量均隨綠肥施用量的增加而增加，且顯著高于單施化肥和不施肥處理，說明綠肥輸入土壤后在微生物的作用下逐漸被分解，分解過程中釋放出大量活性組分，增加了土壤中可溶性有機碳的含量;隨著土壤中活性有機碳組分的增加，為土壤微生物生命活動提供了豐富的能量和營養(yǎng)物質，土壤微生物得以迅速繁殖，進而增加了土壤微生物生物量。

輕組有機碳是土壤中易分解碳庫，一般大部分聚集在土壤的表層，對施肥的響應非常敏感，可作為評價施肥、耕作等對土壤有機碳庫影響的一個快速而有效的重要指標[10-11]。許多研究認為，施肥一般有利于土壤中輕組有機碳的積累。Gregorich等[12]的研究結果表明，施肥土壤中70%的活性有機碳來源于輕組部分;而不施肥處理僅有40%的活性有機碳來源于輕組。本研究結果表明，施用綠肥的土壤中輕組有機碳占總有機碳的比例為27.84%～34.96%，高于單施化肥和不施肥處理，這主要是由于輕組有機碳主要來源于綠肥的分解和土壤腐殖質的降解，綠肥施用增加了外源有機物料的輸入，在微生物作用下使更多的有機碳進入到土壤輕組部分，這與以往的研究結果相一致[13]。單施化肥處理土壤輕組有機碳含量比不施肥處理增加了59.74%，說明單施化肥由于維持著較高的生物產量，較多死亡根系的還田有利于提高輕組有機碳含量，但這一積累過程較為緩慢。

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（責任編輯：陳文靜）

收稿日期：2019-10-24

作者簡介：王義祥，男，1978年生，研究員，主要從事恢復生態(tài)與生態(tài)農業(yè)方面的研究。

基金項目：福建省自然科學基金項目（2017J01072）;福建省科技計劃項目——省屬公益類科研院所基本科研專項（2018R1016-3、2017R1016-1）。