野生山螞蝗綠肥對(duì)酸性土壤有機(jī)質(zhì)含量的動(dòng)態(tài)影響

郇恒福，黃 睿,2，高 玲，劉國(guó)道*，黃冬芬*

(1. 中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華南作物基因資源與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部木薯種質(zhì)資源保護(hù)與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，海南 儋州 571737； 2. 海南大學(xué)農(nóng)學(xué)院，海南 儋州 571737)

引言

綠肥在我國(guó)南方熱區(qū)、亞熱帶地區(qū)特別是山區(qū)廣泛使用，其原因在于山區(qū)交通不便，運(yùn)輸成本較高，造成這些地區(qū)的熱帶果園、經(jīng)濟(jì)林中常施化肥，少施、不施有機(jī)肥的現(xiàn)象普遍存在，長(zhǎng)期以來(lái)，土壤肥力不斷下降，造成農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量與品質(zhì)不斷下降，而種植綠肥可就近提供優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥。但多年來(lái)綠肥方面的研究發(fā)展緩慢，新綠肥資源的供肥特性與培肥規(guī)律缺乏研究，而豆科綠肥是最常用的綠肥作物之一，但多數(shù)豆科綠肥作物的競(jìng)爭(zhēng)力較弱，環(huán)境適應(yīng)性較差，栽培成本較高。山螞蝗屬(DesmodiumDesv.)是重要的豆科綠肥與飼料作物，全屬約有350個(gè)種，我國(guó)僅有27個(gè)種，多分布于熱帶和亞熱帶地區(qū)[1]，具有品質(zhì)優(yōu)、抗逆性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，基于此，本研究通過(guò)田間試驗(yàn)研究了施用不同野生山螞蝗屬綠肥對(duì)酸性土壤有機(jī)質(zhì)含量(Soil organic matter,SOM)的動(dòng)態(tài)影響，為科學(xué)施用山螞蝗屬綠肥提供研究依據(jù)與參考。

1 材料與方法

1.1 材料

12份山螞蝗屬綠肥采自海南等地(表1)。綠肥鮮樣殺青后烘干，粉碎過(guò)1 mm的篩后將樣品放置于密封袋內(nèi)保存，備用。

表1 供試綠肥作物Table 1 The green manure crops

1.2 土壤樣品

取海南儋州中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所試驗(yàn)基地的耕層土壤(0～15 cm)，經(jīng)風(fēng)干后過(guò)2 mm篩，備用。土壤為磚紅壤，基本理化性狀見(jiàn)表2。

表2 試驗(yàn)地土壤理化性狀Table 2 The physio-chemical property of the experimental soil

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)基地位于海南省儋州市中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所內(nèi)(19°30′ N，109°30′ W，平均海拔149 m，屬熱帶季風(fēng)氣候類型，夏秋季節(jié)高溫多雨，冬春季節(jié)低溫干旱，干濕季節(jié)明顯。

本試驗(yàn)采用文啟孝等[2]的尼龍?zhí)状椒ㄟM(jìn)行，以不施綠肥作對(duì)照，施用不同山螞蝗屬綠肥為處理，每個(gè)處理裝18袋，每袋裝干土100 g，綠肥4 g，裝前將干土與綠肥混合均勻，密封，將尼龍網(wǎng)袋埋入表土層深約15 cm處，隨機(jī)分布，分別在埋田后的第1個(gè)月、2個(gè)月、4個(gè)月、6個(gè)月、8個(gè)月以及12個(gè)月時(shí)取樣，每次取3袋研究SOM含量的動(dòng)態(tài)變化。尼龍網(wǎng)袋的規(guī)格10 cm×13.5 cm，孔徑0.132 mm，該尼龍網(wǎng)袋既能透水透氣，又可阻止作物根系侵入袋內(nèi)，使研究結(jié)果免受干擾。

1.4 樣品分析與測(cè)定

SOM等土壤理化性質(zhì)的測(cè)定采用南京農(nóng)業(yè)大學(xué)的方法測(cè)定[3]。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

用MS-Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算和處理，用SAS 8.2統(tǒng)計(jì)軟件中的方差分析程序?qū)μ幚砗蟮臄?shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

表3為施用不同綠肥后不同時(shí)間內(nèi)SOM含量，結(jié)果表明，施肥1個(gè)月后，各施肥處理SOM含量為2.74%～3.96%，平均為3.01%，其中灰色山螞蝗(編號(hào)為5)的最低，為2.74%，卵葉山螞蝗(編號(hào)6)的最高，為3.96%，二者差異顯著(p<0.05)，其余各處理也均顯著(p<0.05)高于對(duì)照(CK)，增加了1.11～2.05倍，平均1.31倍，說(shuō)明施肥一個(gè)月后各處理均可顯著增加SOM的含量。

施肥2個(gè)月后，各施肥處理的SOM含量仍顯著(p<0.05)高于CK，增加了0.13～1.18倍，平均0.72倍。施肥2個(gè)月后的SOM含量變化與1個(gè)月后的規(guī)律并不一致(表3)，各處理SOM含量為1.87%～3.60%，平均為2.83%，綠葉山螞蝗(編號(hào)為7)與圓葉絨毛山螞蝗(編號(hào)12)的較高，二者間無(wú)顯著差異；含量最低的為大葉山螞蝗(編號(hào)為2)，僅為1.87%，且顯著(p<0.05)低于其它施肥處理。

施肥4個(gè)月后，各處理SOM的含量為1.92%～3.26%，平均為2.63%，均顯著(p<0.05)高于CK，說(shuō)明施肥4個(gè)月后仍可顯著(p<0.05)增加SOM的含量。此外，各處理SOM含量的規(guī)律與前面2個(gè)月的不同，圓葉絨毛山螞蝗(編號(hào)為12)的含量最高，顯著(p<0.05)高于CK以及除綠葉山螞蝗(編號(hào)7)外的各施肥處理；絨毛山螞蝗(編號(hào)為9)處理的效果最差，顯著(p<0.05)低于其它綠肥處理。

施肥6個(gè)月后，各施肥處理的SOM含量提高了0.45～0.77倍，平均0.61倍，均顯著(p<0.05)高于CK，其中卵葉山螞蝗(編號(hào)為6)的SOM含量最高。

施肥8個(gè)月后，12個(gè)處理的SOM含量為2.19%～3.26%，平均為2.54%，各處理的SOM含量均顯著(p<0.05)高于CK，其中異葉山螞蝗(編號(hào)為10)的最高，且顯著(p<0.05)高于其它處理，這說(shuō)明在施用8個(gè)月后，施用異葉山螞蝗(編號(hào)為10)仍可顯著提高SOM含量，且效果還顯著好于其它處理。

而施肥12個(gè)月后，各施肥處理的SOM含量比CK高出0.21～0.70倍，平均0.46倍，且均顯著(p<0.05)高于CK，說(shuō)明在施用1年后，各處理仍可顯著提高SOM的含量。其中南美山螞蝗(編號(hào)8)的含量最高，此外，兩份圓葉絨毛山螞蝗含量也較高，三者間無(wú)顯著差異(p>0.05)，除這兩個(gè)處理外，南美山螞蝗(編號(hào)8)的SOM含量均顯著(p<0.05)高于其它處理。

通過(guò)各處理SOM含量的平均值隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化結(jié)果(表3)表明，施肥后SOM含量在一個(gè)月內(nèi)先是迅速上升，一個(gè)月內(nèi)SOM含量平均增加了1.31倍，但一個(gè)月后SOM的含量卻不斷下降，在1個(gè)月到6個(gè)月內(nèi)，SOM的含量下降速度比較快，下降了19.8%；隨后，在施用6～8個(gè)月的時(shí)間里SOM含量比較平穩(wěn)，在施肥8個(gè)月后SOM含量不斷下降，但SOM的含量均顯著(p<0.05)高于對(duì)照，在施肥12個(gè)月后，SOM的含量仍高出(p<0.05)對(duì)照45.9%。

3 討論與結(jié)論

我國(guó)熱區(qū)的酸性土壤普遍存在SOM與礦質(zhì)養(yǎng)分缺乏、酸度過(guò)高、鋁毒等問(wèn)題，大量研究結(jié)果[3-10]表明施用綠肥等有機(jī)肥對(duì)土壤的培肥效果明顯。SOM是土壤質(zhì)量的核心，也是土壤改良與培肥研究中重要的內(nèi)容。本研究表明，絕大多數(shù)山螞蝗屬豆科綠肥在施用1年后可顯著增加SOM的含量。這與相關(guān)研究結(jié)果一致：Xavier等[5]的研究表明，施用豆科綠肥可有效增加土壤的碳儲(chǔ)存。Zhang等[7]的研究也發(fā)現(xiàn)，在施用有機(jī)物25～28年后，水稻土SOM增加了7%～45%。Dong等[8]的研究也表明，施用有機(jī)肥可使SOM增加72.5%，施用綠肥也可顯著提高SOM。Wuest和Gollany[15]發(fā)現(xiàn)即使施用含有同樣有機(jī)碳的不同有機(jī)物，對(duì)SOM的影響也不同，但均能增加SOM含量。而本研究的結(jié)果也表明，施用同量的不同種質(zhì)的豆科綠肥對(duì)SOM含量的影響也不一樣。這些結(jié)果說(shuō)明不同的有機(jī)肥或者同一類但來(lái)源不同的有機(jī)肥在施用后對(duì)SOM含量的影響均存在一定的差異。

表3 施用不同種質(zhì)綠肥后不同時(shí)間內(nèi)的土壤有機(jī)質(zhì)含量Table 3 The soil organic matter content after different germplasm GM application at different application periods /%

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤，同一列標(biāo)不同小寫(xiě)字母表示有顯著差異(p<0.05)；同一行標(biāo)不同大寫(xiě)字母表示有顯著差異(p<0.05)

Note:The data in the table are the mean±SE,different lowercase letters in the same column indicate significant difference at the 0.05 level；different capital letters in the same row indicate significant difference at the 0.05 level

此外，本研究的結(jié)果還表明，施用綠肥后，SOM的含量先是快速下降，但在施用4個(gè)月后，SOM含量雖然有所下降但降幅減小，其原因可能在于綠肥在這短時(shí)間內(nèi)腐解速較快，導(dǎo)致綠肥有機(jī)碳損失，隨后腐解變慢，土壤中的有機(jī)質(zhì)含量趨于穩(wěn)定，這與郇恒福等[9]大戟科綠肥種質(zhì)培肥土壤以及倪進(jìn)治等[10]在施用稻草秸稈和豬糞對(duì)水溶性SOM影響的研究結(jié)果類似。

綜上，施用豆科山螞蝗屬綠肥可有效增加SOM含量，有著良好的培肥地力效果，但其效果隨種質(zhì)與施用時(shí)間的不同而異，施用1個(gè)月后，各種質(zhì)對(duì)SOM含量的增加效果最好，隨著施用時(shí)間的延長(zhǎng)，效果不斷減弱，其中施用1個(gè)月到4個(gè)月的時(shí)間里，SOM含量下降幅度較大，但在本研究1年的施肥時(shí)間里，所有供試豆科山螞蝗屬綠肥均可顯著提高SOM的含量。