水稻-绿肥轮作对滩涂土壤肥力的影响

诸海焘

(1.上海市农业科学院生态环境保护研究所，上海 201403;2.上海市设施园艺技术重点实验室，上海 201403;3.农业部上海农业环境与耕地保育科学观测实验站，上海 201403)



水稻-绿肥轮作对滩涂土壤肥力的影响

诸海焘1，2，3

(1.上海市农业科学院生态环境保护研究所，上海 201403;2.上海市设施园艺技术重点实验室，上海 201403;3.农业部上海农业环境与耕地保育科学观测实验站，上海 201403)

[目的]提高沿海滩涂土壤肥力，促进农业可持续发展。[方法]在稻田布置了连续3年的冬种紫云英、蚕豆翻压还田，研究水稻-绿肥轮作对滩涂土壤肥力的影响。[结果]与冬闲处理相比，绿肥还田能增加土壤有机质，提高土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量。经过3年的稻-绿肥轮作，紫云英对土壤肥力的提升效果优于蚕豆，紫云英区土壤有机质和全氮分别提高了16.13%和14.81%。[结论]稻-紫云英轮作是一种较好的轮作模式。

绿肥；紫云英；蚕豆；土壤肥力

种植豆科绿肥是作物氮素供应的主要途径之一，随着化肥特别是氮肥施用量的增加，土壤氮素营养供应转移到氮肥的施用上，但氮肥利用率低，淋失严重，对土壤、水体、生态环境造成严重破坏。长期以来，种植绿肥和粮-绿轮作在粮食生产和提高土壤肥力方面具有重要作用。研究表明，种植绿肥压青还田能够使土壤化学及生物学性状等发生改变[1]，提高土壤有机质含量，保持和改善土壤结构，减少速效养分尤其是氮的损失，减少氮肥施用量[2]；绿肥、秸秆还田可减少稻田氮素氨挥发和渗漏损失[3-4]；豆科绿肥能进行根瘤固氮，为后茬作物提供氮素营养，提高作物产量[5],在一定程度上可以缓解化肥资源紧张及节约生产成本。上海地区为加强农田地力建设出台了“实施粮田换茬绿肥补贴”政策，以鼓励农户推广绿肥种植。笔者研究了绿肥还田对滩涂土壤养分变化的影响，以期为盐碱土壤改良和利用提供科学依据。

1　材料与方法

1.1试验材料试验地点设在上海崇明东滩上实农业园区，土壤类型为滨海盐土，土壤肥力较低，土壤理化性质：pH 8.6，有机质含量9.8 g/kg,碱解氮20.2 mg/kg,速效磷10.3 mg/kg,速效钾149.1 mg/kg。

1.2试验材料绿肥的种植选用紫云英和蚕豆2种豆科植物。

1.3试验设计试验共设3个区，即紫云英区、蚕豆区、冬季休闲区，每区面积66.7 m2。紫云英于每年10月5日播种，播种量为37.5 kg/hm2；蚕豆于10月25日播种，播种量为150.0 kg/hm2。紫云英和蚕豆于4月底全量翻压还田。

于2013年起连续进行3年，共计有3茬绿肥，3茬水稻。连续3年种植绿肥-水稻后，于2015年水稻收后分小区采集土壤(0～20 cm)样品，分析土壤有机质、全氮等养分指标。

1.4测定项目与方法有机质含量采用重铬酸钾容量法测定；植株样品经H2SO4-H2O2消煮后，全氮和速效氮含量用蒸馏定氮法测定，全磷含量用钒钼黄比色法测定，全钾和速效钾含量用火焰光度计测定，速效磷含量采用钼蓝比色法测定。

2　结果与分析

2.1两种绿肥干物质的主要营养元素成分由表1可知，紫云英主要营养成分含量最高，氮、磷、钾养分总量(N+P2O5+K2O)达到4.41%，其次为水稻秸秆，蚕豆的营养成分含量最低。除养分含量外，碳氮比是影响有机物料在土壤中腐解速率的关键因素，碳氮比高，其有机氮的矿化分解缓慢，分解残留率也较高；碳氮比低，秸秆中所含有机氮的矿化分解速率便相对较快。紫云英和蚕豆的碳氮比分别为15.76和19.56，水稻秸秆的碳氮比为53.53。这说明两种绿肥压青后在土壤中的腐解速度较快。

2.2两种绿肥还田对土壤有机质积累的影响由表2可知，绿肥鲜草翻压还田均能提高土壤有机质含量，稻-紫云英、稻-蚕豆、稻-冬闲3种茬口土壤有机质含量分别增加0.15%、0.10%和0.04%，其中稻-紫云英茬口对土壤有机质含量的提升效果最好，增加幅度达16.13%。

表1　不同有机物料茎杆的主要营养成分(干重)

表2　不同轮作模式对土壤有机质含量的影响

注：3年积累量=有机质含量2015-有机质含量2013，增加幅度=3年积累量/有机质含量2013。

Note:increasing range = Organic matter cotnent2015-organic matter cotnent2013; Increasing range = Three-years accumulation/ organic matter content2013.

2.3两种绿肥还田对土壤全氮含量积累的影响由表3可知，3种轮作茬口土壤的全氮含量总体呈增加趋势，其中稻-紫云英3年间全氮的增加幅度最大，达14.81%，其次为稻-蚕豆，为10.00%。

表3　不同轮作模式对土壤全氮含量的影响

注：3年积累量=总氮含量2015-总氮含量2013，增加幅度=3年积累量/总氮含量2013。

Note:increasing range = Total nitrogen content2015- Total nitrogen cotnent2013; Increasing range = Three-years accumulation/ total nitrogen content2013.

2.4两种绿肥还田对土壤速效养分含量积累的影响由表4可知，不同绿肥品种对土壤氮素的转化效果不同，紫云英还田更有利于土壤氮素的积累，土壤碱解氮含量比CK增加了13.52%。由于土壤中有机质的含量增加，土壤中有效磷含量也发生相应变化，与CK相比，土壤中速效磷含量均有所增加，紫云英和蚕豆还田有效磷含量较CK分别增加了42.66%和25.98%。这是由于绿肥新鲜秸秆翻压后可提高土壤有机酸含量，有效减少铝、铁等矿物对土壤溶液中磷的吸收固定，增加了土壤中磷素的有效性。与冬季休闲田相比，3年绿肥还田后土壤钾素积累量也有较大提高，蚕豆和紫云英区速效钾比对照分别提高了22.07%和8.52%。

表4　不同轮作体系下土壤速效养分的变化情况

注：该数据为2015年10月采集土样的检测结果。

Note: Data were the detection results of sampling soils collected in October 2015.

3　结论与讨论

(1)上海地区要大幅度降低肥料氮就必须打破水稻-小麦、水稻-油菜的耕作模式，实行“减麦增绿”的秋播结构调整，推广水稻-绿肥的耕作体系(或做到稻-麦和稻-绿肥2年1次的轮作换茬)，利用生物固氮增加土壤氮素，并通过绿肥的还田促进土壤微生物的活动，从而提高土壤中氮、磷、钾等养分的有效性，活化土壤自有养分来减少肥料的投入。许建平等[6]研究证明，水稻-绿肥轮作是大幅度降低氮化肥用量的重要途径,较无绿肥区的纯氮用量减少53.35 kg/hm2。

(2)连年的稻-麦轮作使得土壤肥力逐年下降，夏收季节矛盾突出。种植绿肥是改良低产土壤的有效途径之一，以小肥换大肥是评判绿肥品质的重要指标，紫云英和蚕豆的氮、磷、钾养分总量分别为4.41%和3.02%,碳氮比(C/N)分

别为15.76和19.56。与稻草秸秆相比，绿肥鲜草有着适宜的碳氮比，翻压还田后经一定的腐解时间就可矿化分解为无机氮，还田前期也不会发生与水稻“争氮”现象，可有效缓解水稻收种阶段机械、劳动力和适时播种等矛盾。

(3)秸秆、绿肥等有机物料压入土壤，在其腐解过程中通过养分的转化及对土壤养分的活化，可改善土壤养分供应状况，影响土壤中氮素的供应。不仅如此，绿肥翻压还能在土壤中积累大量有机质，改善土壤物理、化学性状，有利于水稻根系生长。该研究中连续3年的绿肥紫云英翻压，土壤有机质和全氮含量分别提高16.13%和14.81%。绿肥还田区土壤速效氮磷钾也均有不同程度的增加，表现出了较好的土壤培肥效果，是沿海滩涂低产土壤培肥地力的有效途径。

(4)绿肥等有机物料的翻压还田，对提高低产田土壤肥力有显著的效果。今后需重视绿肥配套的高产栽培技术，包括适时播种、开沟排水、根瘤菌接种、肥水调控等，才能达到后期还田肥土的功效。

[1] 高嵩涓，曹卫东，白金顺，等.长期冬种绿肥改变红壤稻田土壤微生物生物量特性[J].土壤学报，2015，52(4)：902-908.

[2] 赵冬，颜廷梅，乔俊，等.太湖地区绿肥还田与无机氮追肥配施的环境效应分析[J].土壤通报，2013，44(1)：161-167.

[3] 汪军，王德建，张刚，等.秸秆还田条件下氮肥用量对稻田氮素淋失的影响[J].中国环境科学，2010,30(12):1650-1657.

[4] 俞巧钢，叶静，符建荣，等.不同有机物料还田对稻田氨挥发和水稻产量的影响[J].浙江农业科学，2011(4)：908-909,913.

[5] 侯方舟，屠乃美，何康，等.南方双季稻区冬种绿肥对土壤质量的影响研究进展[J].作物研究，2015，29(6)：682-685.

[6] 许建平，徐瑞国，施振云，等.水稻-绿肥(蚕豆)轮作减少氮化肥用量研究[J].上海农业学报，2004,20(4)：86-89.

Effects of Rice-Green Manure Cropping Rotation on Soil Fertility of Mudflat

ZHU Hai-tao1,2,3

(1. Eco-environment and Plant Protection Institute, Shanghai Academy of Agricultural Science, Shanghai 201403; 2. Shanghai Key Laboratory of Protected Horticultural Technology, Shanghai 201403; 3. Shanghai Scientific Observation and Experimental Station for Agricultural Environment and Land Conservation, Shanghai 201403)

[Objective] To enhance the soil fertility of mudflat and to promote the sustainable development of agriculture. [Method] Three-year field returning of milk vetch and broad bean on soil fertility was arranged in rice field. Effects of rice-green manure cropping rotation on soil fertility of mudflat were researched. [Result] Compared with winter fallow treatment, returning green manure to field enhanced the organic matter in soil, enhanced the contents of soil alkali-hydrolyzable nitrogen, rapidly-available phosphorus and rapidly available potassium. After three-years rice-green manure rotation, milk vetch showed higher enhancement for soil fertility than broad bean. Soil organic matter content and total nitrogen content in milk vetch area enhanced by 16.13% and 14.81%, respectively. [Conclusion] Rice-green manure cropping rotation is a relatively good rotation mode.

Green manure; Milk vetch; Broad bean; Soil fertility

上海市农委科技攻关重点课题(沪农科攻字2013第5-9号)。

诸海焘(1980- )，男，浙江湖州人，副研究员，从事土壤改良和养分高效利用研究。

2016-06-20

S 158

A

0517-6611(2016)22-143-02