翻壓綠肥對土壤水分及氮淋失量的影響

姚單君，張 欽，張愛華，冉 斌，牛雅瓊，況勝劍，王文華*，朱 青

(1.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 土壤肥料研究所/農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所/農(nóng)業(yè)部貴州耕地保育與農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)觀測試驗(yàn)站，貴州 貴陽 550006；2.貴州大學(xué)，貴州 貴陽 550025)

0 引言

【研究意義】隨著山地農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，全國各地呈現(xiàn)出不同的山地特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，由于山地土層薄、礫石較多以及不合理的利用等，導(dǎo)致土壤水土保持能力較差和養(yǎng)分流失嚴(yán)重，也造成不同程度的生態(tài)問題，嚴(yán)重制約我國山地農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，探明翻壓綠肥對土壤氮淋失的影響，對現(xiàn)代山地特色高效農(nóng)業(yè)發(fā)展具有重要的意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】近年來，山地農(nóng)業(yè)水土流失與面源污染問題正引起越來越多的關(guān)注，王志杰等[1-2]針對山地水土流失特征、成因、侵蝕規(guī)律和治理模式與技術(shù)措施等開展了研究，同時國家逐漸重視農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境和耕地質(zhì)量修復(fù)，綠肥種植面積正在不斷擴(kuò)大。綠肥是一種由綠色植物體制成的優(yōu)質(zhì)鮮體肥料，在提升土壤肥力的同時，還能夠改善土壤環(huán)境質(zhì)量、防止水土流失[3-4]。朱青等[5]研究表明，坡耕地翻壓綠肥能夠有效減少土壤養(yǎng)分流失，增強(qiáng)土壤對水分的蓄積能力，提高作物產(chǎn)量。李宏圖等[6-7]研究表明，翻壓綠肥能夠改善土壤物理化學(xué)性質(zhì)，具有良好的生態(tài)效應(yīng)?！狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前，關(guān)于添加生物炭、配施有機(jī)肥等措施對土壤氮淋失的影響研究較多，但鮮見關(guān)于翻壓綠肥對土壤中水分及氮淋失的影響的研究報(bào)道。光葉紫花苕子、黑麥草和肥田蘿卜均為常用的優(yōu)質(zhì)綠肥，適宜性強(qiáng)、鮮草產(chǎn)量高[8]。選擇光葉紫花苕子、黑麥草和肥田蘿卜3種綠肥為試驗(yàn)材料，設(shè)不同的種植搭配和澆水量，采用盆栽試驗(yàn)方式，研究翻壓綠肥對土壤水分及氮淋失的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問題】探明翻壓綠肥各處理對土壤水分及氮淋失的變化，以期為綠肥的生產(chǎn)應(yīng)用及現(xiàn)代山地特色高效農(nóng)業(yè)發(fā)展提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2018年9月至2020年5月在貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院內(nèi)試驗(yàn)大棚內(nèi)采用盆栽方式進(jìn)行，盆栽土壤基本理化性質(zhì)為全氮0.18%，全磷0.12%，全鉀1.92 %，堿解氮 145.69 mg/kg，有效磷33.2 mg/kg，速效鉀110 mg/kg，緩效鉀178 mg/kg，有機(jī)質(zhì)34.5 g/kg，pH 7.26。

1.2 材料

1.2.1 綠肥品種 光葉紫花苕子(Viciavillosavar.)、黑麥草(LoliumperenneL.)和肥田蘿卜(RaphanussativusL.)，資源圃自留種。

1.2.2 供試土壤 盆栽土壤，采自貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院內(nèi)玉米試驗(yàn)地耕層(0～20 cm)土壤，參考全國第二次土壤普查養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)，土壤綜合肥力為2～3級。土壤經(jīng)風(fēng)干后過3 mm篩備用。

1.3 方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)共設(shè)8個處理：處理1，空閑；處理2，單種光葉紫花苕子；處理3，單種肥田蘿卜；處理4，單種黑麥草；處理5，光葉紫花苕子+肥田蘿卜；處理6，光葉紫花苕子+黑麥草；處理7，肥田蘿卜+黑麥草；處理8，光葉紫花苕子+肥田蘿卜+黑麥草。同時，澆水量設(shè)1 000 mL、1 500 mL和2 000 mL 3個梯度。每盆裝土8 kg，保證耕作層土層厚度達(dá)20 cm。每個處理3次重復(fù)。

1.3.2 播種 綠肥播種時間分別為2018年9月20日及2019年9月25日，播種方式為撒播，播種密度光葉紫花苕子為0.6 g/盆、肥田蘿卜為0.07 g/盆、黑麥草為0.2 g/盆，混種比例分別為1∶1和1∶1∶1，不施肥，統(tǒng)一日常管理。綠肥進(jìn)入盛花期時進(jìn)行收割，切碎，每盆翻壓200 g鮮綠肥，翻壓后每5 d澆水1次。

1.3.3 指標(biāo)測定

1) 土壤基本理化性質(zhì)。播種前采集基礎(chǔ)土壤樣品，按常規(guī)方法分析土壤的基本理化性質(zhì)[9]。

2) 土壤淋失水量與土壤總氮淋失量。綠肥翻壓20 d后進(jìn)行淋失試驗(yàn)，用相同澆水工具控制在相同高度，在相同時間內(nèi)澆完水，土壤淋失水量為淋失出的水用量筒直接量出；量筒量出淋失水的體積后，再用塑料瓶進(jìn)行收集，同時收集試驗(yàn)用的原水，置于放有冰袋的泡沫箱中，用于實(shí)驗(yàn)室分析測定。水樣中總氮濃度采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定[10]。

土壤總氮淋失量=淋失出水中的總氮量-原水中的總氮的量

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用 Excel 2010和SPSS 20.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析與制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同澆水量各翻壓處理土壤的淋失水量

由圖1可知，相同澆水量各翻壓處理間土壤淋失水量均存在一定差異，而相同翻壓處理隨著澆水量的增加土壤淋失水量逐漸增加。澆水量1 000 mL：光葉紫花苕子、肥田蘿卜、黑麥草、光葉紫花苕子+肥田蘿卜、光葉紫花苕子+黑麥草、肥田蘿卜+黑麥草和光葉紫花苕子+肥田蘿卜+黑麥草各翻壓處理土壤淋失水量均較空閑處理顯著降低，分別下降87.27%、19.79%、19.68%、75.4%、95.4%、92.73%和94.33%，其中翻壓光苕+黑麥處理土壤淋失水量最少，僅14.33 mL；翻壓光苕+肥蘿+黑麥次之，為17.67 mL。澆水量為1 500 mL：各翻壓綠肥處理土壤淋失水量均較空閑處理顯著降低，分別降低60.42%、31.51%、53.39%、29.17%、81.77%、63.54%和70.42%，其中翻壓光苕+黑麥處理土壤淋失水量最少，為116.67 mL；翻壓光苕+肥蘿+黑麥處理次之，為189.33 mL。澆水量2 000 mL：各翻壓處理(除翻壓肥田蘿卜處理外)土壤淋失水量均較空閑處理顯著降低，其中，翻壓光苕+黑麥處理土壤淋失水量降低幅度最大，降低55.67%；翻壓光苕+肥蘿+黑麥次之，降低52.26%。綜合看，隨著澆水量的增加，各翻壓綠肥處理土壤淋失水量較空閑處理降低幅度逐漸減小?？梢姡瓑壕G肥對降低土壤水分淋失的效果較好，土壤的持水能力提高，以翻壓光苕+黑麥的效果最佳，翻壓光苕+肥蘿+黑麥次之。且適宜的綠肥混合搭配翻壓有助于提高土壤對水分的蓄積能力。

注：不同小寫字母表示相同澆水量下各翻壓處理間差異顯著(P<0.05)，下同。

2.2 不同澆水量各翻壓處理土壤總氮的淋失量

從圖2可知，相同澆水量不同翻壓處理淋失水中總氮含量有著一定差異，部分翻壓處理間差異顯著；隨著澆水量的增加，不同翻壓處理，單位體積總氮含量呈逐漸降低或逐漸升高趨勢，但淋失出的水中總氮淋失總量均呈逐漸升高趨勢。澆水量1 000 mL：土壤總氮淋失量以翻壓肥田蘿卜最高，為1.11 mg，顯著高于其余處理；空閑處理其次，為0.82 mg，顯著高于除翻壓肥田蘿卜外的其余翻壓處理。翻壓光苕+肥蘿+黑麥土壤總氮淋失量較空閑處理降幅最大，為95.12%；翻壓光苕+黑麥處理次之，為90.24%。澆水量1 500 m：土壤總氮淋失量以翻壓肥田蘿卜和光苕+肥田蘿卜相對較高，二者間及其與空閑處理間差異不顯著；其余5個翻壓處理較空閑處理土壤總氮淋失量均顯著降低，其中，翻壓黑麥草土壤總氮淋失量降幅最大，為84.29%；翻壓光苕+肥蘿+黑麥次之，為77.49%。澆水量2 000 mL：土壤總氮淋失量以翻壓肥田蘿卜與空閑處理相對最高，二者間差異不顯著，但均顯著高于其余翻壓處理，其中，翻壓黑麥草土壤總氮淋失量降幅最大，為77.58%；翻壓光苕+肥蘿+黑麥和翻壓光苕+黑麥次之，為70.91%。綜合看，隨著澆水量的增加，各翻壓綠肥處理土壤總氮淋失量與空閑處理間的差距逐漸減??；除翻壓肥田蘿卜外，其余翻壓處理均可不同程度地防止土壤中氮的淋失，以翻壓光苕+肥蘿+黑麥、翻壓光苕+黑麥和翻壓黑麥草的效果較好。表明，適宜的綠肥混合搭配翻壓有助于提高土壤對養(yǎng)分的蓄積能力。

圖 2 不同澆水量各翻壓處理土壤總氮的淋失量

3 討論

王健波等[11]研究表明，翻壓綠肥可有效提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤孔隙度，提高其對水分的蓄積能力。連年翻壓綠肥能夠降低土壤緊實(shí)度，并提高土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[12]。研究結(jié)果表明，澆水量為1 000 mL和1 500 mL時，光葉紫花苕子、肥田蘿卜、黑麥草、光葉紫花苕子+肥田蘿卜、光葉紫花苕子+黑麥草、肥田蘿卜+黑麥草和光葉紫花苕子+肥田蘿卜+黑麥草各翻壓處理土壤淋失水量均較空閑處理分別下降87.27%、19.79%、19.68%、75.4%、95.4%、92.73%、94.33%和60.42%、31.51%、53.39%、29.17%、81.77%、63.54%和70.42%；澆水量為2 000 mL時，各翻壓處理(除翻壓肥田蘿卜處理外)土壤淋失水量均較空閑處理顯著降低，其中，翻壓光苕+黑麥處理土壤淋失水量降低幅度最大，為55.67%；翻壓光苕+肥蘿+黑麥次之，為52.26%。翻壓綠肥對降低土壤水分淋失的效果較好，土壤的持水能力提高，以翻壓光苕+黑麥的效果最佳，翻壓光苕+肥蘿+黑麥次之。且適宜的綠肥混合搭配翻壓有助于提高土壤對水分的蓄積能力。與前人研究得到的翻壓綠肥能夠改善土壤物理性狀，提高土壤蓄水能力，增強(qiáng)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性等結(jié)果一致，進(jìn)一步說明翻壓綠肥具有提高土壤對水分蓄積能力的作用。

綠肥可有效提高土壤水肥保持能力，減少養(yǎng)分流失，是由于綠肥能改良土壤肥力，改善土壤物理性狀，提高土壤的入滲能力[13]。研究結(jié)果表明，隨著澆水量的增加，各翻壓處理土壤淋失出的水中總氮平均含量變化趨勢不同，但總氮淋失總量則逐漸增加。不同澆水量下，除翻壓肥田蘿卜外，其余的翻壓綠肥處理均一定程度上減少土壤總氮淋失量，其中，翻壓光葉紫花苕子+肥田蘿卜+黑麥草、翻壓光葉苕子+黑麥草和單獨(dú)翻壓黑麥草的效果均較好。袁嫚嫚等[14]研究表明，稻田翻壓綠肥可使土壤氮素淋溶顯著降低?？梢?，翻壓黑麥草對土壤改善效果均較好，可能與其品種特性相關(guān)，具體原因有待進(jìn)一步深入研究。

4 結(jié)論

翻壓綠肥可有效提高土壤水分的蓄積能力，降低土壤總氮淋失量，不同品種綠肥及其不同混合翻壓的效果存在一定差異，且大部分混合翻壓處理較單一翻壓處理效果有所提高，以翻壓光葉苕子+黑麥草和翻壓光葉苕子+黑麥草+肥田蘿卜的效果最佳。