施用豆科绿肥对砖红壤有效磷含量的影响

线 琳，刘国道，郇恒福，高 玲

(1.海南大学农学院，海南 儋州 571737；2.中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所 农业部热带作物种质资源利用重点开放实验室，海南 儋州 571737)

我国的酸性土壤主要包括红壤、砖红壤等土壤。红壤主要分布于我国南部广阔的低山丘陵区，占全国土地面积的22%[1-3]。砖红壤是热带地区乃至部分亚热带地区存在最为广泛的土壤之一，热带雨林或季雨林中的土壤在热带季风气候下，土壤风化强烈，富铝化作用明显，大多数土壤呈酸性或强酸性，不少酸性土壤固磷强度大，全磷含量小于0.05%，有效磷含量通常约2 mg/kg，一些土壤甚至在1 mg/kg以下[4-5]。酸性土壤的主要问题是养分有效性低，而且所涉及的养分种类也比较多，缺磷、钾、钙等[6]。在我国，砖红壤主要存在于海南岛以及广东的雷州半岛，绝大多数是在海南岛，目前海南岛大约63.85%的土壤为砖红壤[7]。

土壤中的磷素养分，是作物磷素营养的主要来源之一，所以土壤中的磷素含量及其供磷特性对作物生长有十分重要的影响[8]。我国南方酸性土壤中铁、铝活性高，与磷形成难溶性的铁磷和铝磷，甚至有效性更低的闭蓄态磷，使土壤磷和施入土壤中的肥料磷绝大部分转化为固定态磷，致使绝大多数的酸性土壤都严重缺磷，植物生长期间对磷肥的利用效率很低[9-10]。缺磷是南方作物生产的主要养分限制因子之一[11]。南方地区缺磷面积占总面积的60%，严重缺磷的面积约占总面积的20%，主要是酸性旱地和低产水田[12]。

在土壤磷素与绿肥作物的相关研究中，国内外大量的试验证明绿肥对土壤磷库具有调节作用，能够提高土壤磷的有效性[13-19]，特别是在磷素含量较低的土壤环境中，对有效磷含量的增加具有显著作用[20]。国内外试验均表明，秸秆还田后土壤有机质和养分含量明显增加，尤以表层最为显著[21-23]。果园套种牧草能提高土壤有机质含量，改善0～40 cm土壤的氮、磷、钾含量[24-26]。但是，这些报道都是针对某些特定的绿肥进行的研究，而对热带、亚热带豆科绿肥在不同时间对砖红壤磷素的动态研究还少有报道，因此，本研究在分析多种豆科绿肥含磷量的基础上，通过尼龙袋法研究了施用不同热带、亚热带豆科绿肥后，土壤磷素的时间动态变化，主要反映施用热带、亚热带豆科绿肥对砖红壤磷素的影响，可为豆科绿肥的砖红壤改良及科学合理施用提供相关的理论依据，在生产实践中具有重要的指导意义。

1 材料与方法

1.1试验地概况 试验设在海南省儋州市中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所试验基地，地处热带北缘，19°30′ N，109°30′ E，海拔149 m，属热带季风气候，夏秋季高温多雨，冬春季低温干旱，干湿季节分明。年均气温23.7 ℃，绝对高温39.4 ℃，极端高温40.0 ℃，绝对低温6.2 ℃，极端低温1.8 ℃，年均降水量1 994.8 mm，年日照时数1 996.2 h。

1.2试验材料

1.2.1供试土壤 在试验地取其0～15 cm表土，经风干后过2 mm筛，备用。试验地土壤为砖红壤，土壤矿物以高岭石为主，并含有一定量的水云母及痕量的三水铝石[27]，土壤pH值4.59,有机质1.53%,全氮0.069%,碱解氮54.74 mg/kg,有效磷14.55 mg/kg,速效钾46.80 mg/kg。

1.2.2供试绿肥 野外采集的14份豆科绿肥植物的地上部分(表1)，用百分之一的天平现场称量，记录鲜质量和物候期，装于细网状样品袋中，置于通风处。将所采集的绿肥鲜样105 ℃杀青30 min后置于75 ℃烘干24～48 h，粉碎过1 mm的筛，然后装瓶备用。

表1 供试豆科绿肥植物材料

1.3试验设计(尼龙袋试验)

1.3.1尼龙网袋规格 尼龙网袋为市售的孔径为0.115 mm的纯尼龙网布制成的袋子，规格为10 cm×13.5 cm，该规格的尼龙网袋既能透水透气，又可阻止作物根系侵入袋内，使研究结果免受干扰。

1.3.2试验方法 本研究根据文献[28]中的方法确定绿肥与土壤的比例，这一比例相当于条施有机肥10 t/hm2(土壤容重1.333 g/cm3,施肥深度20 cm,条施:施肥带宽10 cm,间隔50 cm)。采用尼龙网袋方法进行，以不施绿肥的作对照，施用14份豆科供试绿肥为处理。将风干过 2 mm筛的土与烘干粉碎过 1 mm筛的植物样品按 25∶1混合均匀，装入尼龙网袋，并将袋口密封，每个处理18袋。于2007年7月9日将尼龙网袋埋入表土层深约15 cm处，随机分布，分别在埋田后的第1、2、4、6、8和12个月时取样，每次每个处理取3袋，取回风干后过筛进行相关项目的测定。试验地是牧草基地的试验地，前茬作物为柱花草(Stylosanthesguianensias)，试验期间不进行水肥管理，不种植任何作物，定期除草。

1.4测定方法 土壤pH值、有机质、全氮、碱解氮、速效钾的测定方法参照文献[29]的方法进行测定；有效磷测定采用NH4F(0.03 mol/L)-HCl(0.025 mol/L)浸提-钼锑抗比色法，植物全磷测定采用H2SO4-H2O2钼锑抗比色法。

1.5数据统计分析 用MS-Excel进行数据的计算、处理和图形的绘制，用SAS 9.0统计软件中的方差分析程序分析各处理差异显著性及相关性。

2 结果

2.1豆科绿肥含磷量与土壤有效磷含量的相关性 豆科绿肥的全磷含量与土壤有效磷含量不显著相关(表2)。其原因可能是绿肥在土壤中的腐解过程比较复杂，不同绿肥的腐解速度各不相同，它们对土壤有效磷含量的影响并不完全取决于植物本身的全磷含量。埋田8个月后，由于绿肥在土壤中的残留量已经很少，对于土壤有效磷含量的影响力降低，该时期内土壤磷含量的变化可能受其他因素(如温度、降水等)的影响而变化。埋田1个月与埋田第2、4个月的有效磷含量极显著相关(P<0.01)，原因可能是绿肥腐解过程形成有机酸类，降低了土壤中铁、铝活性，溶解了一部分土壤中难溶性磷，所以在前4个月的埋田时间内土壤有效磷含量的相关性较大，在埋田6个月后因气候、降水等因素的变化土壤有效磷含量的相关性较小。

表2 豆科绿肥全磷含量与施用绿肥后不同时间段对土壤有效磷含量的相关性

2.2不同绿肥对土壤有效磷含量的动态变化 施用豆科绿肥后，土壤有效磷含量均高于对照，各处理与对照的差异显著(P<0.05)，总体上明显提高了土壤的有效磷含量(表3)。由于绿肥植物的品种不同，施用14份供试绿肥后对土壤有效磷含量的影响不同，土壤有效磷含量也存在差异。其中埋田1个月的绿肥的土壤有效磷增加量均高于其他的埋田时间(除链荚豆为埋田6个月最高)，埋田2个月的土壤有效磷增加量次之。刺果苏木在所设埋田时间处理上对土壤有效磷含量的增加量变幅为145%～81%；马占相思(三亚)为202%～97%；圆叶舞草为305%～136%；度尼山蚂蝗为309%～108%；链荚豆为228%～59%；紫花圆叶舞草为179%～34%；绒毛山蚂蝗为237%～119%；木蓝为339%～90%，马占相思(福建)为223%～94%，草决明为157%～92%，紫云英为170%～33%，三裂叶葛藤为309%～158%，爪哇葛藤为295%～70%，含羞草为289%～123%。

表3 施用不同绿肥对土壤有效磷含量的动态变化 mg/kg

就同种豆科绿肥作物而言，埋田时间不同对土壤有效磷增加量影响不一，其中在埋田1个月的取样中，施用木蓝对土壤有效磷含量的提高优于其他处理，施用刺果苏木的土壤有效磷含量最低，但仍高于对照；在埋田第2个月，各施用绿肥处理的土壤有效磷含量快速下降，但依然是施用木蓝对土壤有效磷含量的提高优于其他处理，施用链荚豆对土壤有效磷含量提高效果最差；在埋田第4个月的取样中，施用爪哇葛藤对土壤有效磷含量的提高优于其他处理，施用马占相思(福建)的土壤有效磷含量最低，但仍高于对照；在埋田第6个月的取样中，施用链荚豆对土壤有效磷含量的提高优于其他处理，施用马占相思(福建)的土壤有效磷含量最低，但仍高于对照；在埋田第8个月的取样中，施用爪哇葛藤对土壤有效磷含量的提高优于其他处理，施用链荚豆的土壤有效磷含量最低，但仍高于对照；在埋田第12个月的取样中，施用三裂叶葛藤对土壤有效磷含量的提高优于其他处理，施用圆叶舞草的次之，施用紫云英的土壤有效磷含量最低，但仍高于对照(表3)。

3 讨论

3.1绿肥全磷含量与土壤有效磷的关系 在供试的14份豆科绿肥作物中全磷含量各异，其中全磷含量最高的为链荚豆和紫云英，最低的为草决明。但在相关性分析中可以看出，植物的全磷含量与土壤有效磷含量相关性不高，绿肥施用后与土壤有效磷含量有一定的相关性，原因可能是绿肥施入1个月时，腐解快，在肥料附近形成的有机酸类会引起一系列特殊的物理、化学、生物反应，有利于土壤中难溶性磷的释放，对土壤磷素供应产生影响，所以在前2个月的埋田时间内，土壤有效磷含量的相关性较大，而后受绿肥的腐解速度、气温和降水量的多少等因素的影响较大，因而造成绿肥含磷量与土壤有效磷含量的相关性降低。

3.2绿肥翻压对土壤有效磷含量的影响 本研究的结果表明，土壤有效磷的含量总体趋势是随着时间的延长不断降低，但到2个月后，土壤有效磷含量的下降趋势有所放缓，甚至个别还有所升高，主要可能是绿肥本身释放的磷的作用大幅降低，而其他因素如降水、温度、土壤铁(铝)活性这些影响磷在土壤中迁移与变化的因素的作用增强，此外绿肥本身的性质，特别是后期绿肥的腐解变化速率等影响养分释放的因素也起着重要的作用，所有这些因素的多种效果，造成了后期土壤含磷量有所起伏，但总的趋势并没有改变：随时间的延长，土壤含磷量不断降低，并逐渐趋于对照土壤的含磷量水平。

Zai 等[30]研究表明，绿肥翻压后提高了土壤中磷含量，Brito-Neto和Pereira[31]的研究也表明豆科植物能显著影响土壤磷、钾含量。一年蓬(Erigeronannuus)对受酸雨影响的土壤的研究说明，一年蓬能有效地富集土壤中的磷素[20]。在果园种植绿肥还田试验[32]的结果中，土壤有效磷含量提高8.5%～24.7%。本研究结果也说明施用绿肥后提高了土壤的有效磷含量。罗玲等[33]的研究指出不同绿肥翻压年限处理的土壤有效磷含量在烤烟整个生育期内均高于对照，这说明种植和翻压绿肥有助于土壤有效磷的提高。移栽后30～45 d，所有处理的土壤有效磷含量均迅速升高，在移栽后45 d达到峰值，而后降低。在本研究中，大部分绿肥在施用1个月(30 d)土壤有效磷含量迅速升高，达到峰值，施用2个月内(即60 d内)对土壤有效磷含量的影响最大，这与罗玲等[33]的研究结果类似。

4 结论

不同的绿肥全磷含量各异，在本研究中绿肥全磷含量并不是绿肥对土壤有效磷含量影响的唯一因素，可能还受自身腐解速率和外界环境的影响。所以，绿肥作物的全磷含量并不能直接作为判定其对土壤有效磷含量影响的关键因素。

在埋田前2个月时施用木蓝的土壤有效磷含量最高，在埋田时间为4、6个月时施用木蓝的土壤有效磷含量排在14份绿肥中的第3位，在埋田时间为第8、12个月时施用木蓝的土壤有效磷含量排在14份作物的第9位。所以，在供试的14份豆科绿肥中，对砖红壤有效磷含量提高较大的豆科绿肥为木蓝。

在6个不同的埋田时间中，大部分绿肥在埋田1个月后使土壤有效磷含量达到峰值，埋田2个月的土壤有效磷增加量次之，所以施用绿肥对砖红壤有效磷含量提高较大的最佳埋田时间为1个月。

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