綠肥與秸稈配合還田對(duì)江蘇丘陵地區(qū)不同類(lèi)型土壤肥力的短期影響

蔣婧　肖旭　景金泉　黃瑩

摘要：為探討綠肥與秸稈配合還田對(duì)土壤改良培肥的效果，以稻麥輪作為對(duì)照，通過(guò)連續(xù)3a的定位試驗(yàn)，研究了綠肥與秸稈配合還田對(duì)土壤肥力的影響。結(jié)果表明，通過(guò)連續(xù)3a的稻麥輪作與稻肥還田，不同類(lèi)型土壤肥力對(duì)綠肥與秸稈配合還田的響應(yīng)程度不同。綜合來(lái)看，綠肥與秸稈配合還田有利于提高丘陵地區(qū)土壤pH和土壤有機(jī)質(zhì)，但對(duì)土壤肥力的提升程度還受到不同土壤類(lèi)型的影響。

關(guān)鍵詞：秸稈還田;綠肥;稻田;土壤肥力

中圖分類(lèi)號(hào)：S-3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200215001

收稿日期：2020-01-08

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（項(xiàng)目編號(hào)：31600431）;常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院高層次人才科研啟動(dòng)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：11130900117009）

作者簡(jiǎn)介：蔣婧（1986-），博士，助理研究員。研究方向：生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán);

通訊作者肖旭，副研究員。

“水稻加綠肥”耕地輪作休耕模式是實(shí)現(xiàn)稻田土壤資源持續(xù)利用的重要途徑，也是農(nóng)業(yè)種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要方向。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)南方稻區(qū)約有冬閑田2000萬(wàn)hm2屬豆科黃芪屬越年生草本植物，是我國(guó)南方稻田的主要綠肥作物。

本研究于2013—2016年在江蘇省南京市3個(gè)主要稻區(qū)開(kāi)展綠肥、秸稈及其配合還田試驗(yàn)，研究了紫云英與秸稈配合還田條件下土壤改良培肥效果，以期探索不同地力水平下不同稻田綠肥、秸稈應(yīng)用模式，為水稻種植及綠肥推廣提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于江蘇省南京市，該地區(qū)屬北亞熱帶濕潤(rùn)氣候區(qū)，四季分明，日照充足，雨量充沛，年平均降水量1094mm，年平均溫度15.4℃。選擇3個(gè)不同土種的試驗(yàn)點(diǎn)：高淳區(qū)漆橋鎮(zhèn)和平村（N 31°22′25.2″，E 119°00′51.1″），土種：板漿白土;江寧區(qū)湖熟鎮(zhèn)尚橋社區(qū)石橋口村（N 31°48′11.63″，E 118°56′12.69″），土種：河淤土;浦口區(qū)湯泉農(nóng)場(chǎng)馬北片（N 32°5′36.18″，E 118°27′49.65″），土種：馬肝土。試驗(yàn)點(diǎn)0～20cm耕層土壤基本理化性狀如表1所示。

1.2 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)設(shè)2個(gè)處理，處理1：稻-麥輪作;處理2：稻-肥輪作。所有試驗(yàn)處理在水稻種植之前（每年6月初）進(jìn)行1次翻耕，淹水后將稻草或綠肥混勻、翻壓入土至少14d后種植水稻，翻壓深度為10～15cm。

2015年浦口區(qū)湯泉農(nóng)場(chǎng)、高淳區(qū)漆橋鎮(zhèn)、江寧區(qū)湖熟鎮(zhèn)紫云英鮮草產(chǎn)量分別為25050kg/hm2、21750kg/hm2、19155kg/hm2，紫云英養(yǎng)分含量如表2所示。稻田其它管理措施同當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)大田生產(chǎn)一致。

1.3 樣品采集

2016年10月，水稻收割后，根據(jù)隨機(jī)、等量和多點(diǎn)的采樣原則，每塊田按照S型布點(diǎn)選擇5～10個(gè)非根際土采樣點(diǎn)，用土鉆取0～20cm耕層土壤，將土壤均勻混合。土壤去除植物根系、石子等雜物，過(guò)2mm土篩，于冰箱4℃保存。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

數(shù)據(jù)采用IBMSPSS20.0進(jìn)行方差分析，對(duì)有顯著差異的處理采用Duncan`s進(jìn)行多重比較，采用SigmaPlot12.5制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)pH和土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響

土壤pH值影響土壤中養(yǎng)分存在的狀態(tài)、轉(zhuǎn)化及其有效性，是土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)。作物生長(zhǎng)也有其比較適宜的pH值范圍，如果超出這一范圍，作物生長(zhǎng)將會(huì)受到一定影響。稻肥輪作對(duì)pH值有一定的提升作用，隨著稻肥輪作模式實(shí)施時(shí)間的增加（2～3a），稻肥輪作模式下水稻田土壤pH值比稻麥輪作模式略高，板漿白土、馬肝土、河淤土分別提高了0.2%、0.95%、9.7%，且稻麥與稻肥輪作模式下3個(gè)土種之間pH值差異顯著（馬肝土>河淤土>板漿白土，圖1a，P<0.001）。

土壤有機(jī)質(zhì)含量的高低常用于表征土壤肥力水平。與稻麥輪作相比，稻肥輪作后板漿白土、馬肝土、河淤土的土壤有機(jī)質(zhì)含量相對(duì)提高了50.7%、37.3%、46.3%。與pH一樣，無(wú)論稻麥或稻肥輪作模式，3種土壤之間有機(jī)質(zhì)含量差異均顯著（馬肝土>河淤土>板漿白土，圖1b，P<0.001）。

2.2 對(duì)土壤氮含量的影響

土壤全氮含量與有機(jī)質(zhì)含量均是土壤肥力的重要指標(biāo)之一，土壤中的全氮含量代表著土壤氮素的總貯量和供氮潛力。稻肥輪作下板漿白土、馬肝土與河淤土較稻麥輪作土壤全氮含量分別增長(zhǎng)-20.5%、37.3%、-5.9%。稻麥與稻肥輪作模式下3種土壤之間全氮含量差異顯著（馬肝土>河淤土>板漿白土，圖2a，P<0.001）。

土壤全氮包括有機(jī)態(tài)氮與無(wú)機(jī)態(tài)氮2大類(lèi)，無(wú)機(jī)態(tài)氮主要是銨態(tài)氮（NH4+-N）和硝態(tài)氮（NH3--N），容易被作物直接吸收利用。與稻麥輪作相比，稻肥輪作下板漿白土、馬肝土、河淤土的土壤銨態(tài)氮分別提高了233.3%、-50.0%、240%（圖2b），硝態(tài)氮分別降低了-29.5%、-20.4%、3.2%（圖2c）。稻麥輪作下馬肝土銨態(tài)氮含量顯著高于板漿白土、河淤土，稻肥輪作下河淤土銨態(tài)氮含量顯著高于板漿白土、馬肝土（圖2b，P<0.001）。

2.3 對(duì)土壤全磷和有效磷含量的影響

土壤全磷量即磷的總貯量，土壤中磷素大部分以遲效性狀態(tài)存在，因此土壤全磷含量并不能作為土壤磷素供應(yīng)的指標(biāo)。與稻麥輪作相比，稻肥輪作下板漿白土、馬肝土、河淤土的土壤全磷分別提高了-22.2%、8.8%、-0.8%（圖3a）。稻麥與稻肥輪作下3種土壤之間全磷含量差異顯著（稻麥輪作：板漿白土>河淤土>馬肝土;稻肥輪作：馬肝土>河淤土>板漿白土。P<0.001）。

有效磷是土壤中可被植物吸收利用的磷的總稱，是土壤磷素養(yǎng)分供應(yīng)水平高低的指標(biāo)，土壤磷素含量高低在一定程度反映了土壤中磷素的貯量和供應(yīng)能力。稻肥輪作下板漿白土、馬肝土、河淤土的土壤有效磷含量較稻麥輪作分別增長(zhǎng)9.1%、-10.6%、-12%（圖3b）。稻麥輪作下3種土壤之間有效磷含量差異顯著（河淤土>馬肝土>板漿白土，P<0.001），稻肥輪作下河淤土有效磷含量顯著高于板漿白土、馬肝土（P<0.05）。

2.4 對(duì)土壤全鉀和速效鉀含量的影響

鉀是植物生長(zhǎng)的3大要素之一，全鉀量是土壤供鉀潛力的指標(biāo)，也反映土壤的風(fēng)化程度。稻肥輪作下板漿白土、馬肝土、河淤土的土壤全鉀含量較稻麥輪作分別增長(zhǎng)7.1%、4.4%、-3.9%（圖4a）。稻麥與稻肥輪作下3種土壤之間全鉀含量差異顯著（馬肝土>板漿白土>河淤土，P<0.001）。

速效鉀反映了土壤對(duì)植物的即時(shí)供鉀水平。與稻麥輪作相比，稻肥輪作下板漿白土、馬肝土、河淤土的土壤速效鉀含量分別提高了-1.1%、-41.9%、-3.7%（圖4b）。稻麥與稻肥輪作下3種土壤之間速效鉀含量差異顯著（馬肝土>板漿白土>河淤土，P<0.001）。

3 討論

本研究結(jié)果表明，與稻麥輪作相比，水稻秸稈還田與紫云英綠肥還田后丘陵地區(qū)土壤pH均有所提高。秸稈含有作物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素，能有效增加土壤中有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤肥力狀況。

秸稈還田不僅影響土壤肥力，對(duì)土壤物理結(jié)構(gòu)也有一定的影響。本研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，與稻麥輪作相比，秸稈與綠肥還田降低了板漿白土、河淤土的土壤容重，馬肝土的土壤容重有所提高。這可能是因?yàn)殡S著土壤有機(jī)物的分解進(jìn)程土壤容重的大小受到季節(jié)、氣候和田間水分狀況變化等多方面因素的影響而存在波動(dòng)。

綜上，秸稈還田是提升土壤肥力、改善土壤理化性狀的有效措施，且秸稈還田實(shí)施年限越久，對(duì)土壤肥力的提升效果可能越明顯。但是對(duì)于不同的土壤類(lèi)型，由于土壤本身理化性質(zhì)與所在環(huán)境條件不同，導(dǎo)致對(duì)秸稈與綠肥還田的響應(yīng)程度會(huì)不一致，因此為更好地反映秸稈管理措施對(duì)土壤物理屬性的影響，還有待于更長(zhǎng)年限的觀測(cè)研究。

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（責(zé)任編輯 木易）