3 種綠肥翻壓對澆灌沼液后土壤質(zhì)量的影響

安 晨，丁海榮，譚海運(yùn)，時 凱，楊智青，金崇富，侯福銀，陳長寬

（1.江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所/鹽城市畜牧養(yǎng)殖裝備工程技術(shù)研究中心，江蘇 鹽城 224002；2.西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，西藏 拉薩 850032）

自古以來，我國就有利用綠肥的歷史，到唐、宋、元代，利用綠肥的種類和面積都有較大發(fā)展，使用技術(shù)廣泛傳播。 至明、清時，我國常用的綠肥作物包括綠豆、蠶豆、苕子、苜蓿、黧豆等20 余種［1］。 研究表明，綠肥能夠提供大量有機(jī)質(zhì)，在土壤微生物的作用下，發(fā)生腐殖質(zhì)化，產(chǎn)生具有黏著性的膠體物質(zhì)，此外綠肥根系有較強(qiáng)的穿插力，從而促進(jìn)了土壤水穩(wěn)性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成， 大大改善了土壤的理化性狀［2］。 還有研究表明，不同綠肥品種部分替代化肥能改善煙田土壤養(yǎng)分， 但效果不一［3］。 多花黑麥草作為綠肥還田能夠提高土壤有機(jī)質(zhì)、速效磷及堿解氮等含量［4］。 油菜盛花期還田能提高土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和全磷含量，培肥地力［5］。大麥作為糧食作物的同時亦可作為一種綠肥，研究表明大麥綠肥翻壓能夠增加煙土土壤供肥能力［6］。 隨著我國養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，養(yǎng)殖廢棄物處理日益重要。 2017 年國務(wù)院辦公廳《關(guān)于加快推進(jìn)畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用的意見》中指出，抓好畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用， 關(guān)系畜產(chǎn)品有效供給，關(guān)系農(nóng)村居民生產(chǎn)生活環(huán)境改善，是重大的民生工程。目前有大量研究表明，沼液對土壤具有一定的改良效果， 如施用沼液能夠促進(jìn)堿蓬和蘆葦?shù)戎参锷L，能夠加快土壤改良進(jìn)程，縮短改良土壤所需的時間，降低改良土壤的成本，對土壤理化性質(zhì)有顯著（P＜0.05）的改良作用［7-9］。 由于尚不清楚綠肥對澆灌沼液后的土壤是否具有相同改良效果，該研究旨在明確多花黑麥草、大麥和油菜3種綠肥作物翻壓還田在施用不同濃度沼液情況下對土壤的改善作用， 以期尋找適合施用沼液后土壤改良的綠肥。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗地點為江蘇省鹽城市順泰農(nóng)場（120.38°E、33.69°N）。 供試綠肥為多花黑麥草，市場購買；大麥（蘇啤7 號）和油菜（鹽油雜3 號），均由江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所提供。 沼液由鹽城市順泰農(nóng)場規(guī)?；i場提供。 供試土壤基本理化性狀如下：pH 值為7.84，鹽分含量3.21 g/kg，有機(jī)質(zhì)含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）10.86 g/kg，全氮含量8.1 g/kg，有效磷含量4.54 mg/kg， 速效鉀含量311.47 mg/kg；供試沼液基礎(chǔ)營養(yǎng)成分如下：pH 值為7.48、有機(jī)質(zhì)含量0.28%， 鹽分含量1.19‰， 全氮含量0.15%，速效磷含量0.23‰，速效鉀含量0.37‰。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設(shè)計

試驗將8 個小區(qū)平均分為2 個處理， 分別施用2 種不同量的沼液，記為L1 處理（施用沼液量為8.5 L/m2）和L2 處理（施用沼液為17.0 L/m2），L1處理為完全替代氮肥所需沼液量，L2 處理為過量替代氮肥沼液量。每種處理4 個小區(qū)，分別為只施用沼液不種植物的對照組，記為對照（L1）與對照（L2）； 同時設(shè)置在L1 和L2 處理的基礎(chǔ)上分別翻壓多花黑麥草、 大麥、 油菜3 種綠肥的綠肥試驗組，記為多花黑麥草（L1）、大麥（L1）、油菜（L1）和多花黑麥草（L2）、大麥（L2）、油菜（L2）。 每個小區(qū)均為90 m2（長15 m、寬6 m），分為3 個重復(fù)，每個重復(fù)30 m2。 采用條播的方式播種多花黑麥草、大麥、油菜，行距40 cm，多花黑麥草與大麥播種量分別為2 kg/667 m2和25 kg/667 m2， 油菜播種量為300 g/667 m2。

1.2.2 采樣與田間管理

綠肥種植時間為2019 年11 月12 日，沼液施用時間為2020 年3 月20 日， 綠肥翻壓時間為2020 年4 月30 日，翻壓深度為20～30 cm，水稻種植時間為2020 年6 月2 日。試驗小區(qū)病蟲害及雜草均統(tǒng)一管理。分別于2020 年5 月20 日（綠肥翻壓后土壤）、6 月20 日（水稻種植后土壤）、8 月20日（水稻種植后土壤）采用5 點采樣法，采集各重復(fù)的土壤樣品。 采樣后自然風(fēng)干，研磨粉碎，供試驗室檢測。

1.2.3 檢測方法

pH 值測定參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 《土壤pH 的測定》（NY/T 1377—2007）；有機(jī)質(zhì)含量測定參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《土壤檢測第6 部分：土壤有機(jī)質(zhì)的測定》（NY/T 1121.6—2006）；鹽分含量測定參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《土壤檢測第16 部分： 土壤水溶性鹽總量的測定》（NY/T 1121.16—2006）；全氮含量測定參照《土壤檢測第24 部分：土壤全氮的測定自動定氮儀法》（NY/T 1121.24—2012）；有效磷含量測定采用《土壤檢測第7 部分： 土壤有效磷的測定》（NY/T 1121.7—2014）；速效鉀含量測定參照《土壤速效鉀和緩效鉀含量的測定》（NY/T 889—2004）。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

運(yùn)用Excel 2016 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與作圖， 采用SPSS 19.0 統(tǒng)計學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 3 種綠肥翻壓還田在施用不同量沼液條件下對土壤pH 值的影響

由圖1 可知，在5 月20 日，各綠肥試驗組與同沼液添加量的對照組相比土壤pH 值無顯著（P＞0.05）變化。 6 月20 日，L1 處理的3 個綠肥試驗組土壤pH 值均顯著（P＜0.05）低于同沼液添加量對照組，而大麥（L2）土壤pH 值顯著（P＜0.05）高于同沼液添加量對照組。 8 月20 日，多花黑麥草（L2）與大麥（L2）試驗組的土壤pH 值較對照組（L2）上升約0.17，且差異顯著（P＜0.05）。

圖1 3 種綠肥翻壓還田在施用不同量沼液條件下對土壤pH 值的影響

2.2 3 種綠肥翻壓還田在施用不同量沼液條件下對土壤鹽分含量的影響

由圖2 可以看出， 在5 月20 日，L2 處理下，多花黑麥草與大麥2 組土壤鹽分均顯著（P＜0.05）低于對照組。 但在6 月20 日，L1 處理下，綠肥試驗組土壤鹽分都顯著（P＜0.05）高于對照組（L1）；多花黑麥草（L2）組土壤鹽分含量也顯著（P＜0.05）高于對照組（L2）。 而在8 月20 日，僅有大麥（L1）與多花黑麥草（L2）組土壤鹽分顯著（P＜0.05）高于同沼液添加量的對照組。

圖2 3 種綠肥翻壓還田在施用不同量沼液條件下對土壤鹽分含量的影響

2.3 3 種綠肥翻壓還田在施用不同量沼液條件下對土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響

由圖3 可以看出，在5 月20 日，油菜（L1）和油菜（L2）試驗組土壤有機(jī)質(zhì)含量均顯著（P＜0.05）高于同沼液施用量的對照組。 在6 月20 日，多花黑麥草（L1）和大麥（L1）土壤有機(jī)質(zhì)含量較對照（L1）均顯著（P＜0.05）提高；但大麥（L2）組土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著（P＜0.05）低于對照（L2）。 而在8 月20 日，大麥組土壤有機(jī)質(zhì)含量在2 種沼液濃度影響下均顯著（P＜0.05）高于各自對照組，同時油菜（L2）土壤有機(jī)質(zhì)含量較對照組（L2）也有顯著（P＜0.05）提高。

圖3 3 種綠肥翻壓還田在施用不同量沼液條件下對土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響

2.4 3 種綠肥翻壓還田在施用不同量沼液條件下對土壤全氮含量的影響

由圖4 可知：在5 月20 日，L1 處理下，多花黑麥草與大麥組土壤全氮含量顯著（P＜0.05）低于對照組（L1）。 在6 月20 日，多花黑麥草（L1）土壤全氮含量顯著（P＜0.05）高于對照組（L1）；而大麥（L2）和油菜（L2）兩組土壤全氮含量顯著（P＜0.05）低于對照組（L2）。 在8 月20 日，大麥組在2 種沼液濃度下，土壤全氮含量均顯著（P＜0.05）高于各自對照組。

2.5 3 種綠肥翻壓還田在施用不同量沼液條件下對土壤有效磷含量的影響

由圖5 可知，在5 月20 日，僅有油菜（L2）組土壤有效磷含量顯著（P＜0.05）高于對照組（L2）。在6 月20 日，除油菜（L2）組外的綠肥試驗組土壤有效磷含量均高于對照組，多花黑麥草（ L1）、大麥（L1）、油菜（L1）、多花黑麥草（L2）4 個綠肥試驗組與同沼液施用量的對照組差異顯著（P＜0.05）。8 月20 日，僅有多花黑麥草（L1）、大麥（L1）2 組土壤有效磷含量顯著（P＜0.05）高于對照組。

圖5 3 種綠肥翻壓還田在施用不同量沼液條件下對土壤有效磷含量的影響

2.6 3 種綠肥翻壓還田在施用不同量沼液條件下對土壤速效鉀含量的影響

由圖6 可知，在5 月20 日，綠肥試驗組土壤速效鉀含量均顯著（P＜0.05）低于各自的對照組。 6月20 日，僅有大麥組土壤速效鉀含量在兩種處理下顯著（P＜0.05） 低于各自對照組。 而在8 月20日，大麥（L2）組土壤速效鉀含量顯著（P＜0.05）高于對照組（L2）。

圖6 3 種綠肥翻壓還田在施用不同量沼液條件下對土壤速效鉀含量的影響

3 討論

3.1 3 種綠肥翻壓還田在施用不同量沼液條件下對土壤環(huán)境的影響

土壤pH 值對土壤微生態(tài)環(huán)境有著重要影響。潘福霞等［10］研究發(fā)現(xiàn)，在綠肥翻壓腐解25 d 之后，土壤pH 值低于對照；李艷等［11］在施用綠肥后，土壤pH 值顯著提高； 而該試驗于5 月20 日采集綠肥翻壓后土壤檢測其pH 值，發(fā)現(xiàn)各綠肥試驗組與同沼液添加量的對照組相比土壤pH 值無顯著（P＞0.05）差異，這可能與翻壓綠肥的種類不同有關(guān)。

鹽分也是土壤理化性質(zhì)的一個重要指標(biāo)。 楊冬艷等［12］研究發(fā)現(xiàn)，將新鮮的綠肥翻壓到土壤中，能夠顯著減輕由于施用農(nóng)家肥而導(dǎo)致的土壤次生鹽漬化的程度，這解釋了5 月20 日該試驗中綠肥翻壓后，在L2 處理下，多花黑麥草與大麥試驗組鹽分顯著（P＜0.05）低于對照組。 楊冬艷等［12］研究還指出，綠肥翻壓2 個月后，土壤全鹽絕對含量極顯著高于翻壓前［12］，這與該試驗綠肥翻壓兩個月后，一些試驗組鹽分較對照組升高的結(jié)果一致。

3.2 3 種綠肥翻壓還田在施用不同量沼液條件下對土壤營養(yǎng)成分的影響

有機(jī)質(zhì)含量是衡量土壤肥沃程度的重要指標(biāo)， 其水平的高低在很大程度上決定了農(nóng)作物產(chǎn)量的多少。熊維亮等［13］研究表明：綠肥翻壓可以提高低有機(jī)質(zhì)土壤（有機(jī)質(zhì)含量＜10 g/kg）的有機(jī)質(zhì)含量。 劉沖等［14］發(fā)現(xiàn)黑麥草等綠肥翻壓能夠提高黃河故道土壤有機(jī)質(zhì)含量。 以上結(jié)果解釋了該試驗中，土壤有機(jī)質(zhì)含量高于各自對照的結(jié)果。趙炯平等［15］在研究不同綠肥翻壓還田后對植煙土壤的影響時， 發(fā)現(xiàn)以禾本科綠肥提高土壤有機(jī)質(zhì)含量的效果較好，這與該試驗8 月20 日大麥組土壤有機(jī)質(zhì)含量高于對照組的結(jié)果相近。

土壤供氮能力也是評價土壤肥力的重要指標(biāo)。朱樹秀等［16］研究指出，禾本科牧草使種植土壤中增加的氮產(chǎn)物更易為農(nóng)作物吸收利用， 土壤供氮能力為種植紫花苜蓿后的3～6 倍。該次試驗中，綠肥翻壓后，5 月20 日L1 組禾本科綠肥土壤氮含量低于對照組，但至8 月20 日，各綠肥試驗組土壤氮含量均高于對照組，以大麥為最佳，這與常帥［17］對大麥翻壓有利于土壤氮含量的積累的研究結(jié)果相似。

有效磷是土壤中可被植物吸收利用的磷的總稱。楊蒙嶺等［18］研究發(fā)現(xiàn)，黑麥草和紫云英混合翻壓還田后顯著提高了土壤速效磷含量。 這解釋了該次試驗中， 部分綠肥試驗組有效磷含量較相應(yīng)對照組上升的結(jié)果。趙炯平等［15］發(fā)現(xiàn)，不同綠肥翻壓后土壤有效磷含量均在綠肥翻壓還田60 d 達(dá)到峰值，與該次研究在6 月20 日發(fā)現(xiàn)綠肥試驗組土壤中有效磷含量達(dá)到最高的結(jié)果相近。

鉀肥能夠促進(jìn)作物的光合作用，促進(jìn)作物結(jié)果和提高作物的抗寒、抗病能力，從而提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量，也是植物生長中一種不可或缺的元素。該次試驗中，綠肥翻壓還田后60 d 內(nèi)， 綠肥試驗組土壤中鉀含量低于對照組，有可能是沼液影響了綠肥速效鉀的分解。 席瑩瑩［19］在綠肥的種植翻壓試驗中發(fā)現(xiàn)，綠肥翻壓能夠提高土壤中速效鉀含量， 這與8 月20日，大麥組鉀含量均高于相應(yīng)對照組的結(jié)果一致。

4 結(jié)論

3 種綠肥翻壓對澆灌沼液后土壤改良作用各不相同，翻壓110 d 后，大麥在2 種濃度沼液替代氮肥情況下均可大幅提高土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量， 在低濃度沼液條件下可顯著提高土壤有效磷含量， 在高濃度沼液條件下可顯著提高土壤速效鉀含量，可作為一種新型綠肥使用。