翻压绿肥对土壤水分及氮淋失量的影响

2021-12-08姚单君张爱华牛雅琼况胜剑王文华

贵州农业科学 2021年10期

姚单君，张钦，张爱华，冉斌，牛雅琼，况胜剑，王文华*，朱青

(1.贵州省农业科学院土壤肥料研究所/农业资源与环境研究所/农业部贵州耕地保育与农业环境科学观测试验站，贵州贵阳 550006；2.贵州大学，贵州贵阳 550025)

0 引言

【研究意义】随着山地农业的不断发展，全国各地呈现出不同的山地特色农业产业，由于山地土层薄、砾石较多以及不合理的利用等，导致土壤水土保持能力较差和养分流失严重，也造成不同程度的生态问题，严重制约我国山地农业的可持续发展。因此，探明翻压绿肥对土壤氮淋失的影响，对现代山地特色高效农业发展具有重要的意义。【前人研究进展】近年来，山地农业水土流失与面源污染问题正引起越来越多的关注，王志杰等[1-2]针对山地水土流失特征、成因、侵蚀规律和治理模式与技术措施等开展了研究，同时国家逐渐重视农业生态环境和耕地质量修复，绿肥种植面积正在不断扩大。绿肥是一种由绿色植物体制成的优质鲜体肥料，在提升土壤肥力的同时，还能够改善土壤环境质量、防止水土流失[3-4]。朱青等[5]研究表明，坡耕地翻压绿肥能够有效减少土壤养分流失，增强土壤对水分的蓄积能力，提高作物产量。李宏图等[6-7]研究表明，翻压绿肥能够改善土壤物理化学性质，具有良好的生态效应。【研究切入点】目前，关于添加生物炭、配施有机肥等措施对土壤氮淋失的影响研究较多，但鲜见关于翻压绿肥对土壤中水分及氮淋失的影响的研究报道。光叶紫花苕子、黑麦草和肥田萝卜均为常用的优质绿肥，适宜性强、鲜草产量高[8]。选择光叶紫花苕子、黑麦草和肥田萝卜3种绿肥为试验材料，设不同的种植搭配和浇水量，采用盆栽试验方式，研究翻压绿肥对土壤水分及氮淋失的影响。【拟解决的关键问题】探明翻压绿肥各处理对土壤水分及氮淋失的变化，以期为绿肥的生产应用及现代山地特色高效农业发展提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2018年9月至2020年5月在贵州省农业科学院内试验大棚内采用盆栽方式进行，盆栽土壤基本理化性质为全氮0.18%，全磷0.12%，全钾1.92 %，碱解氮 145.69 mg/kg，有效磷33.2 mg/kg，速效钾110 mg/kg，缓效钾178 mg/kg，有机质34.5 g/kg，pH 7.26。

1.2 材料

1.2.1 绿肥品种光叶紫花苕子(Viciavillosavar.)、黑麦草(LoliumperenneL.)和肥田萝卜(RaphanussativusL.)，资源圃自留种。

1.2.2 供试土壤盆栽土壤，采自贵州省农业科学院内玉米试验地耕层(0～20 cm)土壤，参考全国第二次土壤普查养分分级标准，土壤综合肥力为2～3级。土壤经风干后过3 mm筛备用。

1.3 方法

1.3.1 试验设计试验共设8个处理：处理1，空闲；处理2，单种光叶紫花苕子；处理3，单种肥田萝卜；处理4，单种黑麦草；处理5，光叶紫花苕子+肥田萝卜；处理6，光叶紫花苕子+黑麦草；处理7，肥田萝卜+黑麦草；处理8，光叶紫花苕子+肥田萝卜+黑麦草。同时，浇水量设1 000 mL、1 500 mL和2 000 mL 3个梯度。每盆装土8 kg，保证耕作层土层厚度达20 cm。每个处理3次重复。

1.3.2 播种绿肥播种时间分别为2018年9月20日及2019年9月25日，播种方式为撒播，播种密度光叶紫花苕子为0.6 g/盆、肥田萝卜为0.07 g/盆、黑麦草为0.2 g/盆，混种比例分别为1∶1和1∶1∶1，不施肥，统一日常管理。绿肥进入盛花期时进行收割，切碎，每盆翻压200 g鲜绿肥，翻压后每5 d浇水1次。

1.3.3 指标测定

1) 土壤基本理化性质。播种前采集基础土壤样品，按常规方法分析土壤的基本理化性质[9]。

2) 土壤淋失水量与土壤总氮淋失量。绿肥翻压20 d后进行淋失试验，用相同浇水工具控制在相同高度，在相同时间内浇完水，土壤淋失水量为淋失出的水用量筒直接量出；量筒量出淋失水的体积后，再用塑料瓶进行收集，同时收集试验用的原水，置于放有冰袋的泡沫箱中，用于实验室分析测定。水样中总氮浓度采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定[10]。

土壤总氮淋失量=淋失出水中的总氮量-原水中的总氮的量

1.4 数据处理与分析

采用 Excel 2010和SPSS 20.0对数据进行处理、分析与制图。

2 结果与分析

2.1 不同浇水量各翻压处理土壤的淋失水量

由图1可知，相同浇水量各翻压处理间土壤淋失水量均存在一定差异，而相同翻压处理随着浇水量的增加土壤淋失水量逐渐增加。浇水量1 000 mL：光叶紫花苕子、肥田萝卜、黑麦草、光叶紫花苕子+肥田萝卜、光叶紫花苕子+黑麦草、肥田萝卜+黑麦草和光叶紫花苕子+肥田萝卜+黑麦草各翻压处理土壤淋失水量均较空闲处理显著降低，分别下降87.27%、19.79%、19.68%、75.4%、95.4%、92.73%和94.33%，其中翻压光苕+黑麦处理土壤淋失水量最少，仅14.33 mL；翻压光苕+肥萝+黑麦次之，为17.67 mL。浇水量为1 500 mL：各翻压绿肥处理土壤淋失水量均较空闲处理显著降低，分别降低60.42%、31.51%、53.39%、29.17%、81.77%、63.54%和70.42%，其中翻压光苕+黑麦处理土壤淋失水量最少，为116.67 mL；翻压光苕+肥萝+黑麦处理次之，为189.33 mL。浇水量2 000 mL：各翻压处理(除翻压肥田萝卜处理外)土壤淋失水量均较空闲处理显著降低，其中，翻压光苕+黑麦处理土壤淋失水量降低幅度最大，降低55.67%；翻压光苕+肥萝+黑麦次之，降低52.26%。综合看，随着浇水量的增加，各翻压绿肥处理土壤淋失水量较空闲处理降低幅度逐渐减小。可见，翻压绿肥对降低土壤水分淋失的效果较好，土壤的持水能力提高，以翻压光苕+黑麦的效果最佳，翻压光苕+肥萝+黑麦次之。且适宜的绿肥混合搭配翻压有助于提高土壤对水分的蓄积能力。

注：不同小写字母表示相同浇水量下各翻压处理间差异显著(P<0.05)，下同。

2.2 不同浇水量各翻压处理土壤总氮的淋失量

从图2可知，相同浇水量不同翻压处理淋失水中总氮含量有着一定差异，部分翻压处理间差异显著；随着浇水量的增加，不同翻压处理，单位体积总氮含量呈逐渐降低或逐渐升高趋势，但淋失出的水中总氮淋失总量均呈逐渐升高趋势。浇水量1 000 mL：土壤总氮淋失量以翻压肥田萝卜最高，为1.11 mg，显著高于其余处理；空闲处理其次，为0.82 mg，显著高于除翻压肥田萝卜外的其余翻压处理。翻压光苕+肥萝+黑麦土壤总氮淋失量较空闲处理降幅最大，为95.12%；翻压光苕+黑麦处理次之，为90.24%。浇水量1 500 m：土壤总氮淋失量以翻压肥田萝卜和光苕+肥田萝卜相对较高，二者间及其与空闲处理间差异不显著；其余5个翻压处理较空闲处理土壤总氮淋失量均显著降低，其中，翻压黑麦草土壤总氮淋失量降幅最大，为84.29%；翻压光苕+肥萝+黑麦次之，为77.49%。浇水量2 000 mL：土壤总氮淋失量以翻压肥田萝卜与空闲处理相对最高，二者间差异不显著，但均显著高于其余翻压处理，其中，翻压黑麦草土壤总氮淋失量降幅最大，为77.58%；翻压光苕+肥萝+黑麦和翻压光苕+黑麦次之，为70.91%。综合看，随着浇水量的增加，各翻压绿肥处理土壤总氮淋失量与空闲处理间的差距逐渐减小；除翻压肥田萝卜外，其余翻压处理均可不同程度地防止土壤中氮的淋失，以翻压光苕+肥萝+黑麦、翻压光苕+黑麦和翻压黑麦草的效果较好。表明，适宜的绿肥混合搭配翻压有助于提高土壤对养分的蓄积能力。

图 2 不同浇水量各翻压处理土壤总氮的淋失量

3 讨论

王健波等[11]研究表明，翻压绿肥可有效提高土壤有机质含量，改善土壤孔隙度，提高其对水分的蓄积能力。连年翻压绿肥能够降低土壤紧实度，并提高土壤团聚体结构的稳定性[12]。研究结果表明，浇水量为1 000 mL和1 500 mL时，光叶紫花苕子、肥田萝卜、黑麦草、光叶紫花苕子+肥田萝卜、光叶紫花苕子+黑麦草、肥田萝卜+黑麦草和光叶紫花苕子+肥田萝卜+黑麦草各翻压处理土壤淋失水量均较空闲处理分别下降87.27%、19.79%、19.68%、75.4%、95.4%、92.73%、94.33%和60.42%、31.51%、53.39%、29.17%、81.77%、63.54%和70.42%；浇水量为2 000 mL时，各翻压处理(除翻压肥田萝卜处理外)土壤淋失水量均较空闲处理显著降低，其中，翻压光苕+黑麦处理土壤淋失水量降低幅度最大，为55.67%；翻压光苕+肥萝+黑麦次之，为52.26%。翻压绿肥对降低土壤水分淋失的效果较好，土壤的持水能力提高，以翻压光苕+黑麦的效果最佳，翻压光苕+肥萝+黑麦次之。且适宜的绿肥混合搭配翻压有助于提高土壤对水分的蓄积能力。与前人研究得到的翻压绿肥能够改善土壤物理性状，提高土壤蓄水能力，增强土壤团聚体稳定性等结果一致，进一步说明翻压绿肥具有提高土壤对水分蓄积能力的作用。

绿肥可有效提高土壤水肥保持能力，减少养分流失，是由于绿肥能改良土壤肥力，改善土壤物理性状，提高土壤的入渗能力[13]。研究结果表明，随着浇水量的增加，各翻压处理土壤淋失出的水中总氮平均含量变化趋势不同，但总氮淋失总量则逐渐增加。不同浇水量下，除翻压肥田萝卜外，其余的翻压绿肥处理均一定程度上减少土壤总氮淋失量，其中，翻压光叶紫花苕子+肥田萝卜+黑麦草、翻压光叶苕子+黑麦草和单独翻压黑麦草的效果均较好。袁嫚嫚等[14]研究表明，稻田翻压绿肥可使土壤氮素淋溶显著降低。可见，翻压黑麦草对土壤改善效果均较好，可能与其品种特性相关，具体原因有待进一步深入研究。