王义祥 王峰 叶菁 林怡 翁伯琦

摘 要：采用盆栽试验研究不同绿肥施用量对种植果树红壤有机碳组分的影响。结果表明：施用绿肥处理土壤中总有机碳、轻组有机碳、可溶性有机碳和微生物生物量碳含量分别比不施肥处理提高了35.75%～154.69%、161.04%～289.99%、87.06%～255.39%、96.36%～175.87%，与单施化肥处理相比分别提高了21.97%～128.83%、63.41%～144.14%、31.97%～150.72%、47.02%～105.56%;且土壤中轻组有机碳、可溶性有机碳和微生物生物量碳的增幅显著高于土壤总有机碳，说明绿肥还土有利于土壤有机碳活性组分积累。

关键词：绿肥;果园;土壤;有机碳;组分

中图分类号：S141   文献标志码：A   文章编号：0253-2301（2019）11-012

DOI： 10.13651/j.cnki.fjnykj.2019.11.012

Effects of Resoiling with Green Manure on Organic Carbon Components in Red Soil

WANG Yixiang， WANG Feng， YE Jing， LIN Yi， WENG Boqi

Abstract： A pot experiment was conducted to study the effects of different green fertilizer dosage on organic carbon components in red soil planted with fruit trees. The results showed that the contents of total organic carbon， light fraction organic carbon， dissolved organic carbon and  microbial biomass carbon in the soil treated with green manure respectively increased by 35.75%-154.69%， 161.04%-289.99%，

87.06%-255.39%， 96.36%-175.87% compared with the treatment without fertilizer， and respectively increased by 21.97%-128.83%， 63.41%-144.14%， 31.97%-150.72%， 47.02%-105.56%， compared with the treatment with singal application of chemical fertilizer. Moreover， the growth rate of ight fraction organic carbon， dissolved organic carbon and  microbial biomass carbon in soil was significantly higher than that of total organic carbon in soil， indicating that resoiling with green fertilizer was beneficial to the accumulation of active components of soil organic carbon.

Key words： Green manure; Orchard; Soil; Organic carbon; Component

土壤有機碳是衡量土壤质量与健康情况的重要指标，而施肥作为农业生产中重要的农业活动对土壤有机碳的影响深刻，一方面影响土壤碳源的供应量，另一方面影响土壤微生物活性和促进土壤有机碳循环。近年来，有关施肥包括秸秆还田对土壤有机碳库及组分影响的研究也有许多报道[1-3]。绿肥作为一种养分比较完全的生物肥料，直接翻压回田可向土壤中输入外源有机物料，提高土壤有机质，增加土壤速效养分含量，同时可降低土壤容重，增加孔隙度和水稳性结构体[4-5]，其也是当前山地果园开发中易于获取有机肥源，其合理应用是增加果园土壤有机质的有效途径之一。但有关绿肥还土对果园土壤有机碳组分的研究还很缺乏。本试验研究了不同绿肥用量对土壤不同有机碳组分的影响，旨在为绿肥在果园土壤培肥改良和固碳增汇技术研究提供科学参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试土壤为红壤，其基础理化性质为土壤有机碳含量4.85g·kg-1，全氮0.78g·kg-1，全磷1.01g·kg-1，全钾17.33g·kg-1。供试绿肥为圆叶决明Chamaecrista routundifolia，植物样粉碎过2 mm筛，其有机碳含量为425.59g·kg-1，全氮10.1g·kg-1，全磷4.4g·kg-1，全钾16.32g·kg-1。

1.2 试验设计

盆栽试验共设计6个处理，分别为不施肥（CK）、100%化学氮肥（C0）、75%化学氮肥+25%绿肥（C1）、50%化学氮肥+50%绿肥（C2）、25%化学氮肥+75%绿肥（C3）和100%绿肥（C4）;各处理以等氮量计算，即各处理中化学氮肥+绿肥中总氮量相等，即各处理纯氮用量均为0.15g·kg-1风干土，所用的化学氮肥为硝酸铵，每个处理重复3盆。具体方法如下：称取35kg风干土（去除其中大的沙石），与硝酸铵、磷酸二氢钾（6.56g·盆-1）、硫酸钾（5.84g·盆-1）和相应量的绿肥充分混匀后装于50cm（直径）×40cm（高度）的塑料花盆中，然后每盆种植2年生柑橘苗（Jianyang Tangelo callus）1株。试验过程中控制土壤的相对含水量为60%左右，其他管理同常规方法。

1.3 土壤取样与测定方法

利用环状土壤取样器采集土壤样品。每个盆栽按照“三角形”点样模式采集3个土壤样品，充分混合，风干后过60目筛用于土壤有机碳组分分析。土壤轻组有机碳测定采用密度为1.7 g·cm-3的NaI溶液进行分组，土壤可溶性有机碳采用水浸提法，土壤微生物生物量碳测定采用氯仿熏蒸K2SO4浸提法[6];土壤有机碳含量测定采用重铬酸钾外加热法[7]。

1.4 数据处理方法

利用Microsoft Excel 2003进行数据处理，DPS7.05统计分析软件进行差异显著性检验分析。

2 结果与分析

2.1 绿肥还土对土壤总有机碳含量的影响

由图1可知，土壤总有机碳含量随绿肥施用量的增加而增加。与CK和C0处理相比，C1、C2、C3和C4处理土壤总有机碳含量均有不同程度的提高，其中C2、C3和C4处理与CK和C0处理间差异均达到显著水平，以C4处理增幅最大（128.83%～154.69%），但C1处理与CK和C0处理间差异不显著，这可能是由于输入的少量绿肥基本以矿化形式被消耗。C0处理比CK处理土壤总有机碳含量提高11.30%，但两者间的差异不显著（P>0.05），但C0处理土壤总有机碳含量相对增加可能是由于化肥的施入加速了果树根系的周转所导致。

2.2 绿肥还土对土壤轻组有机碳含量的影响

由图2可知，土壤轻组有机碳含量随绿肥施用量的增加而增加，这与土壤总有机碳含量的变化趋势相一致。C2、C3和C4处理土壤轻组有机碳含量分别比CK和C0处理提高219.48%和100.00%、281.82%和139.02%、289.99%和144.14%，且与CK、C0处理间的差异达显著水平（P<0.05），但C2、C3和C4处理间差异不显著（P>0.05）。与CK和C0处理相比，C1处理土壤轻组有机碳含量增加了161.04%和63.41%，但C1处理与C0处理间差异不显著，与CK处理间差异显著（P<0.05）。

2.3 绿肥还土对土壤可溶性有机碳含量的影響

由图3可知，土壤中可溶性有机碳含量随绿肥施用量的增加而增加，其变化趋势与土壤总有机碳含量和土壤轻组有机碳含量的变化趋势相一致。C2、C3和C4处理土壤可溶性有机碳含量分别比CK和C0处理提高188.11%和103.26%、201.84%和112.94%、255.39%和150.72%，且与CK和C0处理间差异达到显著水平（P<0.05），但C2、C3和C4处理间差异不显著（P>0.05）。与CK和C0处理相比，C1处理土壤轻组有机碳含量分别增加87.06%和31.97%，但C1处理与C0处理间差异不显著（P>0.05），与CK处理间差异显著（P<0.05）。

2.4 绿肥还土对土壤微生物量碳含量的影响

由图4可知，土壤微生物生物量碳随着绿肥施用量的增加而增加。与CK处理相比，不同施肥处理的增幅为33.56%～175.87%，低于土壤轻组有机碳和可溶性有机碳的增幅，其与土壤总有机碳含量的变化幅度更为接近。由图4还可看出，土壤微生物生物量碳含量以C4处理最高，分别是CK、C0、C1、C2和C3处理的2.76倍、2.07倍、1.40倍、1.39倍和1.20倍，其与CK、C0、C1、C2处理间差异达到显著性水平（P<0.05），但与C3处理间的差异不显著（P>0.05）。

3 结论与讨论

施肥管理是保障果树健康生长，提高果实产量和品质的重要措施，同时也是影响土壤物理条件、养分有效性、碳库储量和稳定性的重要因素。本研究结果表明，绿肥施用有利于提高土壤有机碳含量，且随着绿肥施用量增加而增加。土壤活性有机碳是受外界条件影响强烈、不稳定、易分解矿化，是土壤中对植物和微生物活性较高的一部分碳素，虽然其在土壤有机碳库中所占比例很小，但对土壤养分的转化有重要影响，而且对耕作、施肥、秸秆还田等反应迅速[8]。兰延等[9]研究发现，紫云英-稻-稻→油菜/花生-稻、油菜/花生-稻→马铃薯/玉米+大豆-稻、马铃薯/玉米+大豆-稻→蔬菜/花生+玉米-稻、蔬菜/花生+玉米-稻→紫云英-稻-稻等绿肥轮作处理土壤活性有机碳质量分数比冬闲-稻-稻→冬闲-稻-稻模式提高16.67%～29.03%，且绿肥轮作处理土壤活性有机碳质量分数的变化幅度高于总有机碳，表明活性有机碳对绿肥轮作较为敏感，可用来指示土壤质量的变化。本研究结果表明，土壤可溶性有机碳和微生物量碳含量均随绿肥施用量的增加而增加，且显著高于单施化肥和不施肥处理，说明绿肥输入土壤后在微生物的作用下逐渐被分解，分解过程中释放出大量活性组分，增加了土壤中可溶性有机碳的含量;随着土壤中活性有机碳组分的增加，为土壤微生物生命活动提供了丰富的能量和营养物质，土壤微生物得以迅速繁殖，进而增加了土壤微生物生物量。

轻组有机碳是土壤中易分解碳库，一般大部分聚集在土壤的表层，对施肥的响应非常敏感，可作为评价施肥、耕作等对土壤有机碳库影响的一个快速而有效的重要指标[10-11]。许多研究认为，施肥一般有利于土壤中轻组有机碳的积累。Gregorich等[12]的研究结果表明，施肥土壤中70%的活性有机碳来源于轻组部分;而不施肥处理仅有40%的活性有机碳来源于轻组。本研究结果表明，施用绿肥的土壤中轻组有机碳占总有机碳的比例为27.84%～34.96%，高于单施化肥和不施肥处理，这主要是由于轻组有机碳主要来源于绿肥的分解和土壤腐殖质的降解，绿肥施用增加了外源有机物料的输入，在微生物作用下使更多的有机碳进入到土壤轻组部分，这与以往的研究结果相一致[13]。单施化肥处理土壤轻组有机碳含量比不施肥处理增加了59.74%，说明单施化肥由于维持着较高的生物产量，较多死亡根系的还田有利于提高轻组有机碳含量，但这一积累过程较为缓慢。

参考文献：

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（责任编辑：陈文静）

收稿日期：2019-10-24

作者简介：王义祥，男，1978年生，研究员，主要从事恢复生态与生态农业方面的研究。

基金项目：福建省自然科学基金项目（2017J01072）;福建省科技计划项目——省属公益类科研院所基本科研专项（2018R1016-3、2017R1016-1）。