綠肥還田對(duì)水稻生長(zhǎng)期土壤有機(jī)質(zhì)動(dòng)態(tài)變化的影響

王建紅，曹 凱，張 賢，姜麗娜，符建榮，水建國(guó)，傅麗青，朱小芳

(1.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 環(huán)境資源與土壤肥料研究所，浙江 杭州 310021;2.金華市農(nóng)業(yè)局 土肥站，浙江 金華 321017)

土壤有機(jī)質(zhì)是衡量土壤養(yǎng)分和肥力狀況的主要指標(biāo)，土壤有機(jī)質(zhì)含量的高低直接影響到土壤的理化性狀和作物對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收情況。土壤有機(jī)質(zhì)在土壤當(dāng)中的含量相對(duì)穩(wěn)定，但一定時(shí)間內(nèi)植物莖稈的大量還田還是會(huì)引起土壤有機(jī)質(zhì)較大的變化。歷史上我國(guó)南方稻區(qū)利用綠肥還田作為水稻生長(zhǎng)期的養(yǎng)分供應(yīng)源對(duì)水稻的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)曾發(fā)揮過(guò)重要作用，后來(lái)由于化學(xué)肥料的普及，綠肥作為水稻生長(zhǎng)的養(yǎng)分供應(yīng)源被忽視。當(dāng)前隨著化學(xué)肥料在農(nóng)田中的廣泛和長(zhǎng)期應(yīng)用，其對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的破壞和引起農(nóng)業(yè)面源污染的狀況越來(lái)越引起人們的重視。重新發(fā)展綠肥，實(shí)行綠肥水稻輪作是實(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。我們對(duì)幾種綠肥還田后在水稻生長(zhǎng)期內(nèi)土壤有機(jī)質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行觀測(cè)，以期了解不同綠肥品種在土壤中的腐解速度和對(duì)土壤養(yǎng)分的定量影響程度，為深入認(rèn)識(shí)綠肥還田對(duì)水稻生長(zhǎng)的養(yǎng)分供應(yīng)情況提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)在浙江省金華市蔣堂農(nóng)業(yè)科學(xué)試驗(yàn)站進(jìn)行，供試土壤為紅黃壤發(fā)育而成的水稻土，土壤質(zhì)地較粘。試驗(yàn)前選擇土壤養(yǎng)分狀況較為均一的水稻田，測(cè)定各試驗(yàn)區(qū)土壤的平均土壤有機(jī)質(zhì)含量。試驗(yàn)還田的綠肥品種分別是對(duì)照區(qū)的雜草，試驗(yàn)區(qū)的紫云英、黑麥草、紫花苜蓿。紫云英品種為寧波大橋種;黑麥草品種為從美國(guó)進(jìn)口的四倍體黑麥草，商品名為沃土;紫花苜蓿為從美國(guó)進(jìn)口的品種，秋眠級(jí)為7級(jí)，商品名為賽迪。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)1個(gè)對(duì)照 (CK)，4個(gè)處理，每處理和對(duì)照均3次重復(fù)，共15個(gè)小區(qū)，每小區(qū)面積20 m2。對(duì)照區(qū)為冬閑不種綠肥。4個(gè)處理分別是處理1，單播紫云英，紫云英播種量30 kg·hm-2;處理2，紫云英與黑麥草混播，總播種量30 kg·hm-2，紫云英與黑麥草種子用量7∶3;處理3，紫花苜蓿與黑麥草混播，總播種量30 kg·hm-2，紫花苜蓿與黑麥草種子用量7∶3;處理4，紫云英與紫花苜?；觳ィ偛シN量 30 kg·hm-2，紫云英與紫花苜蓿種子用量5∶5。2008年10月10日播種綠肥，2009年4月21日綠肥收割還田。

綠肥鮮草量還田，將多余鮮草取出。還田時(shí)考查各小區(qū)綠肥鮮草組成，其中處理1全部為紫云英;處理2以黑麥草為主，占總鮮草量的70%左右;處理3以黑麥草為主，占總鮮草量的95%左右;處理4以紫云英為主，占總鮮草量的85%左右。綠肥還田前取各小區(qū)土樣測(cè)定各處理區(qū)土壤平均有機(jī)質(zhì)含量:對(duì)照區(qū)為21.7 g·kg-1，處理1為20.5 g·kg-1，處理 2為 21.8 g·kg-1，處理 3為21.4 g·kg-1，處理4為19.5 g·kg-1。綠肥還田后，前4個(gè)月每半個(gè)月測(cè)1次土壤有機(jī)質(zhì)，從4月21日到8月21日共測(cè)定8次數(shù)據(jù)，水稻收割前的9月21日最后測(cè)定1次數(shù)據(jù)。另外，綠肥還田后于6月4日開(kāi)始直播，其中冬閑田收割全部雜草還田，總雜草還田量為:14 055 kg·hm-2，其它各小區(qū)統(tǒng)一按22 500 kg·hm-2還田。9月29日收割水稻。

2 結(jié)果與分析

2.1 各處理土壤有機(jī)質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化

綠肥還田后至水稻收割時(shí)總計(jì)測(cè)定9次數(shù)據(jù)，相關(guān)測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 各處理不同采樣期土壤有機(jī)質(zhì)含量的變化

由表1可知:綠肥還田后，無(wú)論是冬閑田的雜草還田，還是人工種植綠肥還田，土壤有機(jī)質(zhì)都會(huì)有一個(gè)總體上升的趨勢(shì);綠肥還田后土壤有機(jī)質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化呈現(xiàn)一種波動(dòng)形式，首先，綠肥還田后一個(gè)月內(nèi)土壤有機(jī)質(zhì)有一個(gè)快速增加的過(guò)程，隨后開(kāi)始下降，約1個(gè)月后下降到一個(gè)低點(diǎn)，然后又出現(xiàn)一個(gè)穩(wěn)定增加并逐漸趨向穩(wěn)定過(guò)程。

2.2 雜草還田與綠肥還田土壤有機(jī)質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化

試驗(yàn)表明，冬閑田不種綠肥次年種植水稻前雜草的翻壓量約為種植綠肥后鮮草合理還田的60%。冬閑田土壤有機(jī)質(zhì)動(dòng)態(tài)變化與4個(gè)綠肥處理土壤有機(jī)質(zhì)的平均動(dòng)態(tài)變化如圖1所示。

由圖1可知:冬閑田土壤有機(jī)質(zhì)在雜草還田后的1個(gè)月內(nèi)土壤有機(jī)質(zhì)增加量明顯不如種植綠肥的處理，但2個(gè)月后土壤有機(jī)質(zhì)會(huì)下降到近似同一水平;2個(gè)月后冬閑田雜草還田與人工種植綠肥還田對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化影響都逐步減弱，兩者沒(méi)有明顯的積累差異。

2.3 不同品種綠肥還田土壤有機(jī)質(zhì)的絕對(duì)積累量

圖1 雜草還田與綠肥還田土壤有機(jī)質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化

本次試驗(yàn)混播的紫花苜蓿生長(zhǎng)不理想，凡有紫花苜?；觳サ奶幚?，其還田時(shí)的紫花苜蓿鮮草量均很少，這主要與播種期天氣雨水多及紫花苜蓿生育期與紫云英和黑麥草不同步導(dǎo)致紫花苜蓿有效苗不足和被間苗后生長(zhǎng)不良有關(guān)。處理1、2、3實(shí)際上較好地代表了紫云英單獨(dú)還田、紫云英與黑麥草混合還田及黑麥草單獨(dú)還田3種不同的綠肥還田模式。對(duì)3種綠肥還田模式下的土壤有機(jī)質(zhì)絕對(duì)量動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行分析，其變化曲線(xiàn)如圖2所示。

由圖2可知:在相同鮮草產(chǎn)量還田情況下，紫云英黑麥草混播模式在還田后的1個(gè)月左右土壤有機(jī)質(zhì)積累量比紫云英或黑麥草單一綠肥品種還田要略高，2個(gè)月后該模式的土壤有機(jī)質(zhì)下降速度也比紫云英或黑麥草單一還田模式要快;從動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)觀察，3種綠肥還田模式在翻壓后的1個(gè)月左右土壤有機(jī)質(zhì)絕對(duì)增量會(huì)達(dá)到一個(gè)相對(duì)高峰，2個(gè)月后又出現(xiàn)一個(gè)明顯下降的低谷值，此后隨著水稻生長(zhǎng)土壤有機(jī)質(zhì)又逐步增加;從動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)觀察，紫云英單一綠肥還田比黑麥草單一綠肥還田對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的總體增量水平要略高一些，這一特點(diǎn)在綠肥還田后的初期1.5個(gè)月內(nèi)表現(xiàn)更為明顯。

圖2 不同綠肥還田土壤有機(jī)質(zhì)絕對(duì)增量的動(dòng)態(tài)變化

3 小結(jié)和討論

通過(guò)本次綠肥還田試驗(yàn)，可以初步判定從綠肥還田后到水稻收割期的土壤有機(jī)質(zhì)動(dòng)態(tài)變化特征:人工種植綠肥的產(chǎn)量明顯高于冬閑田自然生長(zhǎng)的雜草產(chǎn)量，因此人工種植綠肥翻壓后對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的積累量要高于冬閑田雜草還田對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的積累量;綠肥還田后的1個(gè)月左右土壤有機(jī)質(zhì)的積累達(dá)到一個(gè)相對(duì)高峰，此后1個(gè)月又逐漸下降，在2個(gè)月左右時(shí)土壤有機(jī)質(zhì)積累出現(xiàn)低谷值，此后隨著水稻生長(zhǎng)又逐漸增加;豆科紫云英綠肥比禾本科黑麥草綠肥還田對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的絕對(duì)積累量要略高一些。紫云英與黑麥草混播還田比單一品種綠肥還田對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化影響幅度要大一些。

南方稻區(qū)人工種植綠肥比冬閑田依靠自然雜草還田鮮草產(chǎn)量明顯要高，對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的積累量也大，這對(duì)土壤肥力差、有機(jī)質(zhì)含量低的水稻田來(lái)說(shuō)，人工種植綠肥還田可明顯改良土壤，提高地力，是一種生態(tài)環(huán)保的土壤改良措施。

利用綠肥還田為水稻生長(zhǎng)提供肥力，從土壤有機(jī)質(zhì)在綠肥還田后至水稻收割期的動(dòng)態(tài)變化看，土壤有機(jī)質(zhì)先有一個(gè)穩(wěn)定增加期，后有一個(gè)穩(wěn)定下降期，隨后又出現(xiàn)逐步增加，我們認(rèn)為土壤有機(jī)質(zhì)在前一增加與下降周期內(nèi)較好的反映了綠肥還田對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)動(dòng)態(tài)變化的影響，而2個(gè)月后出現(xiàn)的穩(wěn)定增加期已經(jīng)有水稻根系對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的影響，因此不能完全反映綠肥對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的單一影響，若要準(zhǔn)確分析綠肥還田對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)動(dòng)態(tài)積累變化的影響還需進(jìn)行不種水稻的室內(nèi)模擬試驗(yàn)。

本次試驗(yàn)反映的綠肥混播還田比單一綠肥還田對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)動(dòng)態(tài)變化影響幅度要大，這必然會(huì)影響到后作水稻對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收和水稻的生長(zhǎng)，但是否真有這樣的變化規(guī)律，需要在以后的室內(nèi)精確模擬試驗(yàn)中加以驗(yàn)證。

［1］ 林多湖，顧榮申.中國(guó)紫云英 ［M］.福州:福建科學(xué)技術(shù)出版社，2000:220-225.

［2］ 王建紅，曹凱，張賢，等.紫花苜蓿用作浙江稻田綠肥的可行性研究 ［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009(4):736-738.

［3］ 徐存才.水稻栽后施綠肥對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育及土壤肥力的影響［J］.中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，1997(2):65-67.

［4］ 鄭元紅，潘國(guó)元，毛國(guó)軍，等.不同綠肥間套作方式對(duì)培肥地力的影響 ［J］.貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009(1):79-81.