綠肥化肥配施對土壤團聚體及其有機碳分布的影響

馮穎 溫曉蘭 石溫慧 劉瑩 劉小粉

摘 要 開展了5年的定位試驗，研究減施20%化肥下紫云英不同翻壓量對土壤團聚體、有機碳的影響。試驗設(shè)置5個處理：不施肥（CK），傳統(tǒng)化肥（100%CF），80%傳統(tǒng)化肥配施15 t/hm2紫云英（M1+80%CF），80%傳統(tǒng)化肥配施22.5 t/hm2紫云英（M2+80%CF），傳統(tǒng)化肥配施30 t/hm2紫云英（M3+80%CF）。結(jié)果表明：1）0.25～2.00 mm團聚體在土壤中含量最高，占42.7%～56.1%。與100%CF相比，綠肥化肥配施處理0.25～2.00 mm團聚體含量增加了6.2%～21.2%，>2.00 mm團聚體含量降低了11.4%～32.7%;2）80%化肥配施不同量紫云英條件下，土壤總有機碳含量均高于100%CF，>2.00 mm團聚體有機碳含量均高于100%CF，紫云英翻壓量達到30 t/hm2時，0.05～0.25 mm團聚體有機碳含量低于100%CF。3）>2.00 mm 和0.05～0.25 mm團聚體對土壤有機碳的貢獻率最大，分別為28.5%～39.0%和43.2%～56.0%。試驗結(jié)果表明，在豫南單季稻產(chǎn)區(qū)利用紫云英配施80%化肥可以提升土壤品質(zhì)和肥力。

關(guān)鍵詞 綠肥化肥配施;土壤團聚體;有機碳

中圖分類號：S152.4 文獻標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.19.003

土壤有機碳是評價土壤肥力的關(guān)鍵指標(biāo)，在改善土壤結(jié)構(gòu)和性質(zhì)、調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分循環(huán)和大氣中溫室氣體濃度方面發(fā)揮著重要作用[1-2]。土壤團聚體是維持土壤質(zhì)量的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，其組成和穩(wěn)定性對土壤肥力和抗蝕性至關(guān)重要[3]。土壤有機碳是團聚體形成的重要膠結(jié)物質(zhì)，有利于團聚體的形成和穩(wěn)定[4]。紫云英是一種綠色的、養(yǎng)分豐富的有機肥源，能為后茬作物提供豐富的營養(yǎng)物質(zhì)[3，5-6]，不僅能提高水稻產(chǎn)量，還能替代部分化肥、培肥土壤，改善水稻田生物化學(xué)等性質(zhì)[7-8]，在豫南稻區(qū)種植廣泛。研究表明，有機肥化肥配施提高了大團聚體中有機碳含量[9-10]。宋佳等研究發(fā)現(xiàn)，冬種紫云英和秸稈還田不僅能提升土壤有機碳，更有利于有機碳分布于超大團聚體和大團聚體中，0～20 cm土壤的團聚體以超大團聚體和大團聚體為主[3]。

目前，紫云英配施化肥對水稻產(chǎn)量、土壤有機碳影響的研究報道較多，減量化肥與不同量紫云英配施對土壤團聚體、有機碳和氮的研究較少。據(jù)此，本研究依托河南省信陽市農(nóng)科院的長期定位試驗，探討長期化肥減施20%條件下，紫云英不同翻壓量對豫南地區(qū)水稻田土壤團聚體和有機碳的影響，為進一步明確其對土壤的培肥效果及合理施肥提供理論依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 試驗設(shè)計

田間試驗于河南省信陽市農(nóng)科院試驗園進行，供試土壤為水稻土，土壤質(zhì)地為黏壤土，耕作制度為單季稻。試驗開始于2009年，共設(shè)置5個處理，分別為CK、100%CF、80%CF+M1、80%CF+M2、80%CF+M3，其中，CK為不施肥處理，100%CF為單施化肥處理，M1為15 t/hm2紫云英翻壓量，M2為22.5 t/hm2紫云英翻壓量，M3為30 t/hm2紫云英翻壓量。每個處理設(shè)3個重復(fù)，面積均為6.67 m2，小區(qū)間設(shè)田埂并用塑料膜隔開，留0.25 m寬溝方便灌溉、排水等管理。施用化肥品種分別為碳酸氫銨、過磷酸鈣和氯化鉀，其中氮（N）、磷（P2O5）和鉀（K2O）施用量分別為225 kg/hm2、135 kg/hm2和135 kg/hm2。

1.2? 樣品采集與測定

2014年9月水稻收獲后采集耕層（0～15 cm）土壤，各小區(qū)按“S”形隨機采5個點土壤樣品，混合均勻成為一個樣品。土壤全氮含量采用凱氏定氮法[11]測定，土壤有機碳含量采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法[11]測定。

1.3? 計算與統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)用SPSS Statistics 17.0進行統(tǒng)計分析，采用單因素方差分析（ANOVA）進行顯著性檢驗，采用鄧肯（Duncan）法進行多重比較。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 不同處理土壤團聚體分布

由圖1可見，5種處理的土壤各粒級團聚體含量分布趨勢為“0.25～2.00 mm”>“>2.00 mm”>“0.05～0.25 mm”>“<0.05 mm”，0.25～2.00 mm粒級團聚體在土壤中含量最高，占42.7%～56.1%。<0.05 mm粒級下，80%化肥配施22.5 t/hm2紫云英（80%CF+M2）的團聚體含量顯著高于單施化肥處理（P<0.05），其余粒級團聚體處理間差異均不顯著。本研究表明，80%化肥配施15～30 t/hm2紫云英可以提升0.25～2.00 mm團聚體含量，降低>2.00 mm團聚體含量。

2.2? 不同處理對土壤及各粒級團聚體有機碳分布特征的影響

由表1可知，土壤總有機碳含量趨勢為“80%CF+M1”>“80%CF+M2”>“80%CF+M3”>CK>100%CF。與100%CF和CK相比，80%化肥配施15 t/hm2紫云英（80%CF+M1）的土壤總有機碳含量增加顯著（P<0.05）?？傆袡C碳含量隨紫云英施用量增加呈降低趨勢。

由圖2、圖3可見，>2.00 mm和0.05～0.25 mm團聚體有機碳含量在處理間存在顯著性差異，與CK相比，80%CF+M1顯著提升了>2.00 mm和0.05～0.25 mm粒級團聚體有機碳含量。各處理對土壤中各粒級團聚體有機碳分布也產(chǎn)生了重要影響，相同處理下>2.00 mm 粒級團聚體有機碳含量最高，占14.3%～19.5%，0.25～2.00 mm粒級團聚體有機碳含量次之，占13.8%～16.9%，0.05～0.25 mm粒級團聚體有機碳含量較低，占12.5%～14.5%，<0.05 mm粒級團聚體有機碳含量最低，占10.9%～13.2%。通過各粒級團聚體有機碳對土壤有機碳的貢獻率分析發(fā)現(xiàn)，>2.00 mm和0.05～0.25 mm團聚體對土壤有機碳的貢獻率最大，分別為28.5%～39.0%和43.2%～56.0%，但是處理間差異不顯著;<0.05 mm團聚體對土壤有機碳的貢獻率在處理間存在顯著差異。

Yu等研究表明，施用紫云英土壤有機碳提高了24.5%[12];呂玉虎等發(fā)現(xiàn)，翻壓不同量紫云英配施減量化肥條件下，土壤有機質(zhì)含量均顯著高于100%CF處理，而當(dāng)紫云英翻壓量超過30 t/hm2時土壤有機質(zhì)含量降低[13]。這與本研究結(jié)果類似，本研究中80%化肥配施不同量紫云英條件下，土壤總有機碳均高于100%CF。團聚體尺度，>2.00 mm團聚體有機碳含量均高于單施化肥處理，紫云英翻壓量達到30 t/hm2時，0.05～0.25 mm團聚體有機碳含量低于100%CF，因此，大團聚體比小團聚體含有更多的有機碳[14]。減量化肥配施紫云英增加了土壤有機碳含量，提升了>2.00 mm 和0.05～0.25 mm團聚體土壤有機碳貢獻率，表明減量化肥配施紫云英增強了土壤團聚體對有機碳的物理保護，這與宋佳等[3]的研究結(jié)果相似。

3? 結(jié)論

紫云英配施80%化肥條件下，耕層土壤團聚體以0.25～2.00 mm和>2.00 mm為主，提升了0.25～2.00 mm團聚體含量，降低了>2.00 mm團聚體含量，土壤有機碳含量升高，有利于有機碳優(yōu)先分布于>2.00 mm和0.25～2.00 mm團聚體中。試驗結(jié)果表明，紫云英配施80%化肥有利于土壤肥力的提升。

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（責(zé)任編輯：丁志祥）