朱小梅，温祝桂，赵宝泉，刘 冲，邢锦城，董 静，丁海荣，洪立洲

种植绿肥对滨海盐渍土养分及盐分动态变化的影响

朱小梅，温祝桂，赵宝泉，刘 冲，邢锦城，董 静，丁海荣，洪立洲*

(江苏沿海地区农业科学研究所，江苏盐城 224002)

【目的】明确不同绿肥作物对土壤理化性状的影响，为滨海盐渍土改良利用提供理论依据。【方法】通过田间种植豆科绿肥田菁、草木樨，分析了绿肥生长季滨海盐渍土容重、孔隙度、pH、养分、有机质及盐离子总量的动态变化。【结果】与种植前相比，一个生长季后，种植田菁、草木樨土壤容重减轻6.72%～8.82%，孔隙度增加6.90%～9.43%;土壤有机质、有效氮含量分别较种植前增加4.56%～6.80%和9.49%～10.7%，且含量最高的是1月和3月;土壤速效磷含量降低，降幅范围为2.17%～35.6 %;0～20 cm土层pH降低，可溶性盐离子总量及氯离子含量分别由种植前的3.36～5.92和1.12～1.89 g/kg降低到种植后的1. 44～2.08和0.178～0.247 g/kg，脱盐效果显著。【结论】种植豆科绿肥田菁、草木樨可明显改善土壤物理结构，降低土壤pH与盐分水平，提高土壤有机质与有效氮含量。

绿肥;盐渍土;养分;盐分;动态变化

【研究意义】我国有盐渍土3.6×107hm2，主要分布在东北、华北、西北内陆地区以及滨海地带，且大部分淤积型海岸带和海涂土壤由于盐分含量高而严重阻碍其开发利用[1]。通过不同的土壤改良培肥措施合理开发利用滨海盐渍土资源对扩大我国的耕地面积，保障国家粮食安全具有重要作用。【前人研究进展盐渍土的改良主要有工程措施、化学措施和生物措施，但因工程措施与化学措施改良盐渍土投资成本均较高，目前国内外广泛采用的是通过生物措施改良盐渍土[2]。【本研究切入点】随着国家沿海大开发战略的实施，江苏沿海滩涂大面积开发利用的步伐也在加快。在滨海盐渍土上种植具有一定耐盐能力的豆科绿肥作物，利用其根瘤固氮作用，增加土壤养分含量，改善土壤肥力状况是生物改良盐渍土的有效途径之一[3]。【拟解决的关键问题】本文通过对田菁、草木樨一个生长季中土壤基本理化性状的分析和研究，揭示滨海盐渍化土壤pH、养分、有机质及盐分的动态变化规律，以期为滨海盐渍土的改良利用提供理论依据与技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2015年5-11月在江苏省大丰市滩涂农业示范基地金海农场进行，地理位置北纬32。59′、东经120。49′，年均气温13～16℃，无霜期208～220 d，年均降雨量900～1300 mm，年日照时数2100～2600 h。供试作物为豆科绿肥田菁、草木樨，试验用地为3块肥力基本一致的轻质沙壤地块，地块1与地块2分别种植绿肥作物田菁、草木樨，地块3留作空白对照。2015年5月4日播种，10月28日收获。分别于2015年5月、7月、9月、11月和2016年1月、3月，采集0～20 cm土样，测定土壤的有效氮、速效磷、有效钾、有机质、pH、水溶性盐离子总量及氯离子含量，种植前后(5月和11月)分别采集0～20 cm环刀样品供土壤容重和孔隙度测定。

1.2 测定项目和方法

土壤容重、孔隙度采用环刀法测定，水溶性盐离子总量采用残渣烘干-质量法测定，氯离子含量采用硝酸银滴定法，pH用电位法，有机质采用重铬酸钾氧化-外加热法，有效氮采用碱解-扩散法，速效磷用碳酸氢铵浸提-钼锑抗比色法，有效钾采用醋酸铵浸提-原子吸收分光光度法测定[4]。

2 结果与分析

2.1 种植绿肥对土壤物理性状的影响

土壤容重是在未破坏土壤自然结构的情况下，单位容积的土壤重。表1中，种植绿肥后，土壤容重均明显降低，且与对照相比，种植田菁的效果优于草木樨。土壤孔隙度是土壤中孔隙的体积分数，结构良好的土壤孔隙度较高，反之孔隙度低。种植绿肥一季后，土壤孔隙度分别比对照增加9.3%和10.7 %，这是因为绿肥作物残根及一定量的枯叶落在地上，经腐烂分解后促进了土壤耕层团粒结构的形成和巩固，使土壤容重减轻，孔隙度增加，物理结构得到明显改善。

2.2 种植绿肥对土壤基本农化性状动态变化的影响

2.2.1 种植绿肥对不同月份土壤pH的影响 土壤pH值是影响土壤肥力的重要因素之一，对土壤养分存在的形态和有效性、微生物活动及对作物本身生长发育都有着密切的关系。图1中，5月初种植绿肥前土壤pH较高，均在7.90以上。7-11月种植田菁与草木樨的土壤pH值较种植前均明显降低，但二者动态变化过程并不一致，这可能是受植物根系分泌物的影响所致。绿肥作物收获后，11月至翌年3月，土壤pH整体呈先上升再下降的趋势，且均以对照明显高于种植绿肥的处理。

2.2.2 种植绿肥对不同月份土壤有效氮含量的影响 由图2可知，7月种植田菁和草木樨的土壤有效氮含量均显著降低，而在9月又呈升高趋势。这可能是因为7月正是豆科绿肥田菁与草木樨旺长期，其根际根瘤菌固定的氮素不足以提供植物生长所需的全部养分，从而消耗土壤中贮存的较多养分，而9月由于植株所需的氮素养分减少，根瘤菌固定的氮素及土壤中矿化氮未被全部利用，使土壤有效氮含量有所上升。绿肥作物收获后，11月至翌年1月，土壤有效氮含量呈持续走低趋势。3月由于气温回暖及微生物作用，种植田菁和草木樨的土壤有机质矿化作用加快，土壤有效氮含量显著上升，但对照有效氮含量在7月份下降后再无明显增加趋势。

2.2.3 种植绿肥对不同月份土壤速效磷含量的影响 图3中，5-9月，种植田菁的土壤速效磷含量呈直线上升趋势，且含量显著高于种植草木樨的土壤，这可能是因为田菁的根系较强大，根际微生物活动范围较广，从而使更多难溶性磷转化为植物可吸收利用的矿化态磷。而种植草木樨的土壤速效磷含量则呈先下降再上升的趋势，7月草木樨生长迅速，对土壤速效磷的索取大于积累，使其含量下降。9月可能因为植株消耗的速效磷小于其矿化积累量，从而使土壤速效磷含量有所增加。11月植株收获后，3个地块土壤中速效磷含量均降低至16.1～17. 4 mg·kg-1，较种植绿肥前的20.1～22.5 mg·kg-1含量明显降低。

表1 种植绿肥对土壤物理性状的影响Table 1 Effects of planting green manure on soil physical properties

2.2.4 种植绿肥对不同月份土壤有效钾含量的影响 由图4知，绿肥田菁与草木樨生长期内，土壤速效钾含量从5月种植前的136.7～140.8 mg·kg-1降低到11月收获后的86.2～102.4 mg·kg-1，含量显著下降。至翌年1-3月，田菁与草木樨种植地土壤有效钾含量均回归到86.7～92.4mg·kg-1，趋于稳定，而对照地块的有效钾含量呈直线上升趋势，这可能是蒸腾作用使底层土壤中钾离子随土壤毛细管上升的缘故。总体来说，绿肥作物生长一季后，土壤中有效钾含量降低。对照处理在绿肥生长期内的有效钾含量变化趋势与种植草木樨地块基本一致，但含量均低于种植草木樨与田菁的土壤，这可能是因为田菁与草木樨均为根系较强大的草本植物，可以富集吸收底层土壤中的钾，而对照地块由于自然降水的淋盐作用，有效钾含量降低。

图1 不同月份土壤pH动态变化Fig.1 Dynamic changes of soil pH in differentmonths

图2 不同月份土壤有效氮含量动态变化Fig.2 Dynamic changes of soil available nitrogen in differentmonths

2.2.5 种植绿肥对不同月份土壤有机质含量的影响 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主要因素之一。图5显示，7月土壤有机质含量较5月显著降低，这是因为7月气温较高，有机质分解矿化速度加快，释放大量养分以供植株生长，从而使土壤中有机质含量显著降低。9月植株生长减缓，消耗土壤中养分减少，输入土壤的植物根系、根系分泌物及枯枝落叶含量增加，从而使有机质含量较7月显著增加，且高于种植前水平，之后增势逐渐趋于平缓，3月时含量又有所降低。总体来看，种植田菁、草木樨与对照的有机质含量变化趋势基本一致，但对照有机质含量在各个月份都明显低于种植绿肥的处理。

图3 不同月份土壤速效磷含量动态变化Fig.3 Dynamic changes of soil available phosphorus in differentmonths

图4 不同月份土壤有效钾含量动态变化Fig.4 Dynamic changes of soil available potassium in differentmonths

图5 不同月份土壤有机质含量动态变化Fig.5 Dynamic changes of soil organicmatter in differentmonths

图6 不同月份土壤盐离子总量动态变化Fig.6 Dynamic changes of soil soluble salt ions in differentmonths

图7 不同月份土壤氯离子含量动态变化Fig.7 Dynamic changes of soil chloride ion contents in differentmonths

2.3 种植绿肥对土壤盐离子总量及氯离子含量动态变化的影响

2.3.1 种植绿肥对不同月份土壤盐离子总量的影响 7月种植绿肥与对照土壤的盐离子总量均显著降低(图6)，含量从5月种植前的3.36～5.92 g· kg-1下降到7月的1.86～2.10 g·kg-1，一方面原因是绿肥的生长吸收了土壤中的部分盐离子，另一方面可能是7月雨水比较集中，使得0～20 cm土层的盐离子随自然降水的淋盐作用下降到底层土壤。9月土壤中盐离子总量均明显提高，且对照处理的盐离子总量显著高于种植田菁与草木樨的处理，可能原因是其地表植被覆盖率低导致地面蒸发作用加强，底层盐离子随土壤毛细管上升，从而使表土层的盐离子含量增加。总体来看，种植绿肥田菁、草木樨的土壤中盐离子总量在一年中呈现出“下降-上升-下降-上升”的过程，但均较种植前明显降低。

2.3.2 种植绿肥对不同月份土壤氯离子含量的影响 由于离子间存在着吸收竞争性抑制作用，大量氯离子的存在会抑制植物对NO3-及H2PO4-的吸收，造成植物养分不平衡，从而影响植物生长。图7可知，一年中，种植田菁、草木樨及对照土壤中氯离子含量变化趋势与盐离子总量变化趋势基本一致。7月土壤氯离子含量较5月种植前显著降低，这可能是氯离子较难被土壤吸附，随径流转移的原因。除9月，对照氯离子含量显著高于种植田菁与草木樨处理外，其余月份均以种植田菁土壤中氯离子含量较高，这可能是田菁植株较草木樨相对高大，其根系吸收富集土壤中离子的能力也较强的缘故。

3 讨 论

众多研究表明，种植绿肥作物田菁、沙打旺、草木樨、紫花首蓿等可不同程度地提高滨海盐渍土有效氮、有效钾和有机质含量[5-7]。本研究中，种植绿肥一季后，翌年3月土壤中有效氮、有机质含量较种植前分别增加9.49%～10.7%和4.56%～6.80 %，这与前人种植豆科绿肥可提高土壤有效氮、有机质含量的研究结论是一致的。本试验中种植田菁、草木樨后土壤有效钾含量较种植前明显降低，这与李月芬等阐述的黄花草木樨对钾的吸收量很大，而无补给量，所以钾含量呈下降趋势的结论较吻合[8]。魏忠平等的研究显示，种植田菁、首蓿、草木樨一个生长季后，土壤速效磷含量显著降低或呈明显下降趋势[8-9]。张立宾等的研究结果却表明，紫花首蓿、沙打旺、田菁的种植可有效增加土壤中的速效磷含量[10-11]。本试验中，种植豆科绿肥田菁、草木樨一个生长季后，土壤速效磷含量较种植前分别降低2.17%和35.5%，原因可能与不同作物吸收土壤中难溶性养分的能力强弱不均及土壤本身闭蓄态磷含量的多少有关。

土壤水溶性盐是盐碱土的一个重要属性，也是限制植物生长的障碍因素[12]。资料显示，在含盐量0.35%以上时，盐渍土上大量的可溶性盐可导致土壤水势及水分有效性显著降低，使作物立苗困难[13]。本试验种植田菁、草木樨一年后，表层土壤水溶性盐离子总量由种植前的5.92和3.36 g· kg-1降低到种植后的2.08和1.44 g·kg-1，脱盐效果显著，特别是田菁的脱盐率更是达到64.9%。而前人对田菁改良盐渍土的研究结果显示，田菁可使表层土壤的脱盐率达到6.09%～46.0%，这可能与土壤盐分的季节性变化有一定关系[10-11，14]。

氯是农作物生长发育不可缺少的微量元素，在一定浓度范围内，它能促进作物的生长发育，但当浓度过高时，它又抑制作物的正常生长，产生氯毒，致使作物减产甚至绝产。前人研究证明，种植紫花首蓿和牛尾草4年后，0～60 cm土层平均含氯盐由种前的1.70 g·kg-1，逐年下降到种后第4年的0.375 g·kg-1[15]。本研究中，种植田菁、草木樨一年后，0～20 cm土层氯离子含量即由5月份种植前的1.12～1.89 g·kg-1降低到翌年3月的0.128～0.247 g ·kg-1。可见，由于植株根系主要集中在耕作层，0～20 cm土层的脱氯速度较0～60 cm土层快，但翌年是否会出现回升情况还有待继续研究。

4 结 论

本试验中，一个生长季后，种植田菁、草木樨土壤容重分别较对照降低6.72%和8.82%，孔隙度分别增加6.90%和9.43%，土壤物理结构得到明显改善;土壤有机质、有效氮含量分别由种植前的8.34～9.03 g/kg和80.6～82.3 mg/kg增加至种植后的8.72～9.64 g/kg和89.2～90.1 mg/kg，且含量最高的分别是翌年1月和3月;土壤速效磷与有效钾含量均有所下降，整体来看，速效磷含量下降趋势较平缓，而速效钾含量降势较剧烈;0～20 cm土层pH降低，可溶性盐离子总量及氯离子含量分别较种植前降低57.1～64.9%和84.1～86.9%，脱盐效果显著。

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(责任编辑 李 洁)

Effects of Planting Green M anure on Dynam ic Changes of Saline Soil Nutrients and Soluble Salt Ions

ZHU Xiao-mei，WEN Zhu-gui，ZHAO Bao-quan，LIU Chong，XING Jin-cheng，DONG Jing，DING Hai-rong，HONG Li-zhou*
(Institute of Agriculture Sciences In Coastal Area Jiangsu，Jiangsu Yancheng 224002，China)

【Objective】In order to provide a theoretical basis for improvementand utilization of coastal saline soil by using greenmanure，the effects of planting different species of green manure on saline-soil physical and chemical propertieswere analyzed.【Method】Two species of leguminous greenmanure，Sesbania cannabina and Melilotussuaveolens，were used in field experiments.Changes of soil properties，like soil bulk density，porosity，pH，nutrients，organicmatter and soluble salt ions contents，were tested in one growing season of green manure.【Result】Compared to without planting，soil bulk density and contents of soil available phosphorus of soil collected from planting field was decreased from 6.72%to 8.82%and 2.17%to35.6%，respectively.In themeanwhile，the contents of soil available nitrogen and organic matter increased by 4.56%-6.80%and 9.49%-10.7%，respectively，ofwhich the highest periodswere in January and March. And the soil porosity increased from 6.90%to9.43%.Besides，pH of0-20 cm soil-layer decreased，the contentsof soluble salt ions and chloride ion were significantly reduced from 3.36-5.92 and 1.12-1.89 g/kg to 1.44-2.08 and 0.178-0.247 g/kg，respectively.【Conclusion】Planting S.cannabina and M.suaveolens could improve saline soil physical and chemical properties，such as pH，organicmatter，available nitrogen，as well as has obvious effects on desalting effects.

Green manure;Saline soil;Nutrients;Soluble salt ions;Dynamic changes

S55

A

1001-4829(2017)8-1894-05

10.16213/j.cnki.scjas.2017.8.034

2016-08-23

江苏省农业科技自主创新资金(CX(15)1005);江苏沿海地区农科所所基金项目(YHS201501);农业部沿海盐碱地科学观测实验站开放课题(YHS201607)

朱小梅(1982-)，女，硕士，江苏盐城人，助理研究员，主要从事植物营养与盐土改良利用方面的研究，E-mail:xiaomeizhu301@163.com，*为通讯作者:洪立洲(1968-)，男，硕士研究生，江苏盐城人，研究员，主要从事土壤肥料与农业工程研究，E-mail:ychonglz@163.com。