黄河故道地区绿肥种植及翻压对土壤养分的影响

刘 冲，邢锦城，魏福友，刘 永，董 静，赵宝泉，朱小梅，洪立洲,

（1. 江苏沿海地区农业科学研究所，江苏 盐城 224002；2. 盐城市新洋农业试验站， 江苏 盐城 224049；3. 滨海县耕地质量与肥料管理站，江苏 滨海 224500）

绿肥种植是我国传统农业技术，绿肥翻压或堆沤后施用到土壤中作肥料，可以有效改善土壤理化性状，增加土壤养分[1]。在现代农业生产实践中，将不同种类的绿肥还田以提升耕地质量已被广泛采用。有研究表明，利用烟田冬闲时间种植绿肥并翻压可以有效增加土壤有机质含量，降低土壤容重，增加土壤氮、磷、钾含量，从而提高土地生产能力[2-3]。

黄河故道是由于黄河向南侵入淮河而形成的一段主河道流经的区域，位于黄河、淮河、苏北灌溉总渠之间，流经豫、鲁、皖、苏四省22 个县（市），总长度约730 km，土地总面积约2.4 万km2。该地域土壤土种为飞沙土，土壤砂性重，养分低，结构散，物理结构差。有研究表明，该区域中（砀山县）土壤有机质的含量仅有4 g/kg[4-6]。

蚕豆、黑麦草和苕子用作绿肥已有悠久的历史，在我国有较大面积的栽培和利用[7-9]。刘阳等[10]发现，施用蚕豆绿肥覆盖和翻压显著提高了川、渝地区紫色土土壤全氮、有机质含量。另外，在湘西自治州的植烟土壤上种植、翻压黑麦草、苕子，亦能够明显提高土壤肥力[3]。

通过田间试验，研究在黄河故道地区种植绿肥，下季翻压后，当地土壤养分含量的变化趋势，以期为黄河故道地区耕地质量提升提供指导依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点与材料

试验在江苏省盐城市滨海县界牌镇三坝村（北纬33°43′，东经119°37′）进行。供试土壤为脱盐潮土，土壤有机质含量3.25 g/kg，全氮0.28 g/kg，全磷0.21 g/kg，全钾48 g/kg。

1.2 试验设计及田间管理

试验种植模式为旱旱轮作，课题组于2017 年11月15 日种植绿肥，并与2018 年5 月15 日将绿肥翻压，随后种植玉米。绿肥品种为蚕豆、苕子和黑麦草，小区面积5.0 m×8.0 m（40 m2）。分别于2018 年5 月14日（绿肥翻压前）、2018 年9 月14 日（绿肥翻压120 d）采集0～20 cm 土样，测定土壤容重、总孔隙度、土壤有机质、全氮、全磷和全钾含量，以及土壤脲酶、L-亮氨酸氨基肽酶（LAP）酶活性。

1.3 测定项目及方法

土壤容重、孔隙度采用环刀法测定，有机质采用重铬酸钾氧化-外加热法，全氮、全磷、全钾含量测定采用鲍士旦方法[11]；土壤脲酶采用苯酚钠比色法；LAP 酶活性测定采用微孔板荧光法[12]。

1.4 数据分析

试验数据采用SPSS 13.0 软件进行数据统计与分析。

2 结果与分析

2.1 绿肥种植及翻压对土壤物理性状的影响

由图1 所示，在3 种绿肥植物翻压后，土壤容重均小于翻压前，翻压苕子、蚕豆和黑麦草的土壤容重分别下降5.1%、9.2%和9.1%；土壤总孔隙度均大于翻压前，翻压苕子、蚕豆和黑麦草的土壤总孔隙度分别提高10.1%、15.2%和12.6%；可见，种植并翻压绿肥可明显降低土壤容重，提高土壤总孔隙度。这主要是由于绿肥翻压后，植物残体经腐烂分解后改善了土壤耕层的物理结构。相比而言，翻压蚕豆和黑麦草的效果较显著。

2.2 绿肥种植及翻压对土壤有机质的影响

土壤有机质是衡量土壤肥力的重要指标，同时也是影响土壤稳定性和生产力的重要因素[13]。从图2 可以看出，绿肥植物翻压后，土壤有机质含量提高。翻压苕子、蚕豆和黑麦草的土壤有机质含量分别比翻压前提高13.8%、25.7%和17.1%。

2.3 绿肥种植及翻压对土壤全氮、全磷、全钾的影响

速效养分（氮磷钾）是土壤养分的直接指标，其对植物早期的生长发育起着重要的作用，可作为土壤肥力的重要参数[14]。从图3 可以看出，绿肥植物翻压后，土壤养分含量均有所提高，其提高幅度高低次序分别为全氮＞全磷＞全钾。绿肥品种不同，养分指标提高幅度也有所不同，其中以蚕豆的翻压效果较显著，蚕豆翻压后土壤全氮、全磷、全钾含量分别提高16.6%、12.5%和8.0%。

2.4 绿肥种植及翻压对土壤脲酶、LAP 的影响

土壤酶活性是土壤微生态环境中生理活性最强的部分，其已作为评价土壤微生物的活性和土壤肥力的重要指标[15]。土壤脲酶直接参与土壤中含氮有机化合物的转化，LAP 是土壤中氮代谢的关键酶，两种酶活性高低在一定程度上反应了土壤供氮水平状况[15-16]。从图4 可以看出，绿肥植物翻压后，土壤脲酶、LAP酶活性均有所提高，LAP 酶活性提高幅度大于脲酶活性。3 个绿肥品种中，黑麦草翻压对土壤LAP 酶活性的提高幅度最大，达52.5%。

3 结论与讨论

江苏省黄河故道地区土壤母质沙性大，有机质分解和消耗过程较快，不利于积累，因此有机质含量很低，多数低于1%。土壤质地差，保水保肥能力低，是江苏省荒地资源较多的地区，同时，也是土地生产潜力较大的地区[18]。

种植绿肥并翻压，可成为一种经济、环保的优质肥源[19]。绿肥种植后可通过强大的根系，活化、吸收土壤中难溶养分并将其蓄积到植株体中。翻压后，绿肥养分还田，不仅可增加土壤有机质含量，为作物生长提供速效养分，还可实现土壤养分的良性循环，为经济作物提供产量的保证[17]。研究表明，种植绿肥并翻压可以增加土壤有机质及氮、磷、钾含量 ，提高土地生产能力，在湘西自治州种植可以提升烟叶品质，提高烤烟产质量[20]，在浏阳市种植可以显著提高双季稻产量[21]。种植苕子、蚕豆和黑麦草等绿肥并在下季翻压可显著降低土壤容重，提高土壤总孔隙度，从而有效改善土壤物理结构，蚕豆和黑麦草效果较显著。有研究表明，连续种植光叶苕子的耕层土壤的机械稳定性团聚体含量显著高于未种植绿肥土壤[22]。这主要是由于绿肥作物的根系分布、根系的活动以及根系分泌物、根际微生物、根瘤菌等都会不同程度影响土壤的物理结构[23]。前期研究表明，绿肥翻压区土壤有机质含量、全氮、有效磷、速效钾含量较闲置区土壤显著提高，其中，有机质含量提高了0.63 g/kg[24]，试验研究结论与此较为一致。苕子、蚕豆和黑麦草等绿肥在下季翻压后，土壤有机质含量、土壤养分（全氮、全磷、全钾）含量均有所提高。 蚕豆和黑麦草翻压后，土壤有机质含量提高较显著；蚕豆翻压后，土壤养分（全氮、全磷、全钾）含量提高较显著。

土壤酶来自动、植物和微生物的活体或残体的分泌和释放，其活性是评价土壤生物活性和土壤肥力的重要指标，提高酶活性能促进土壤的代谢作用，从而提高土壤肥力，改善土壤性质[25]。绿肥植物翻压后，土壤脲酶、LAP 酶活性均明显提高，且以黑麦草翻压对土壤LAP 酶活性的提高效果较显著。主要是由于绿肥翻压后，植株残体腐解加速，增强了微生物活性，从而促进了土壤酶活性的提高[16]，这与孙颖等[26]研究绿肥在翻压后可激活土壤酶活性的研究结论较为一致。

综上所述，在黄河故道地区种植绿肥并翻压可显著改善当地土壤物理结构，降低容重，提高总孔隙度。土壤有机质及养分均有显著提高，土壤脲酶、LAP 酶活性显著提高。绿肥中以蚕豆和黑麦草的效果较显著。