唐红琴 李忠义 曾成城 董文斌 韦彩会 蒙炎成 何铁光

摘要：研究不同种类绿肥还田后对柑橘园土壤养分的影响，为绿肥的合理利用和柑橘的养分管理提供理论依据。在柑橘园行间设置拉巴豆、紫云英、光叶苕子、紫花苜蓿、黑麦草5种绿肥还田及不还田的对照处理，各绿肥设置AR1（22 500 kg/hm2）和AR2（45 000 kg/hm2）2个还田量，于还田后20、40、60、80、100 d采取土样进行分析。同一时间段，绿肥还田处理下土壤碱解氮、有效磷、速效钾、有机质含量均高于对照，0～20 d为土壤养分快速提升期，20～100 d为土壤养分缓慢提升期。同一时间段，还田量AR2的土壤碱解氮、有效磷、有机质含量均高于AR1，而pH值低于AR1。还田100 d后，绿肥还田量为22 500 kg/hm2时，5种绿肥对土壤碱解氮、有效磷、速效钾和有机质含量的提升分别达到42.11%～55.71%、23.71%～50.51%、104.03%～378.93%、4.64%～26.25%;绿肥还田量为45 000 kg/hm2时，5种绿肥对土壤碱解氮、有效磷、速效钾和有机质含量的提升分别达到51.84%～72.58%、47.94%～114.95%、221.63%～392.88%、9.25%～37.32%。结合土壤养分含量及pH值的改善效果，推荐22 500 kg/hm2的绿肥还田量，在该还田量下，对土壤碱解氮、有效磷、速效钾和有机质含量的提升贡献最大的分别为光叶苕子、紫云英、光叶苕子和紫云英，分别较对照高55.71%、50.51%、378.93%、26.25% 。在具体的应用上，应结合当地的耕作条件及施肥需求，选择合理的绿肥以培肥地力。

关键词：绿肥;还田量;土壤养分;pH值;腐解时间

中图分类号： S666.06 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2021）16-0214-06

广西壮族自治区柑橘种植面积已超过 40万hm2，在种植过程中存在盲目施肥的现象[1]。化肥的过量施用不仅不会使农作物增产增收，还会导致土壤综合肥力下降[2]、地下水硝酸盐污染、地表水富营养化等[3]。目前，广西柑橘肥料利用率低，生产成本居高不下，且果品质量欠佳，制约了柑橘产业的可持续发展。绿肥是我国传统农业的精华，作为最清洁的有机肥源，在提高土壤肥力、防止水土流失、改善作物品质等方面起着重要作用[4]。目前，我国积极推进质量兴农、绿色兴农战略，果园种植与利用绿肥，有利于促进耕地保持持续、健康的生产能力，契合我国农村增绿的战略构想[5]。

果树行间空地种植绿肥，形成“土壤-果树+绿肥-大气”水热交换模式，以截获更多光能，增加碳同化，促进果树的物质积累，提高果品品质。例如，温明霞等研究发现椪柑园种植夏季绿肥（饭豆、豇豆、大豆、绿豆）能改善土壤肥力，降低土壤温度，保持土壤水分[6];郭昌勋等在柑橘园多年种植冬季绿肥（三叶草）的研究结果表明，间作绿肥可增强果园土壤肥力，改善果实品质[7]。此外，柑橘园间作绿肥在提高土壤有机碳含量、改善土壤结构稳定性[8]，增加土壤微生物数量、提高土壤酶活性[9]，降低养分径流、防控面源污染等方面起着重要作用[10-11]。截至当前，关于果园间作绿肥的研究多为多年的累积效应，而绿肥翻压后的养分释放特性更能反映出其当季的肥效。随着国家绿肥产业技术体系的全面实施，广西柑橘园的绿肥种植面积不断扩大，但目前仍存在不同绿肥品种还田对土壤培肥效果不明晰等问题。鉴于上述背景，本研究分析比较广西柑橘园常见绿肥（拉巴豆、紫花苜蓿、紫云英、光叶苕子）还田后柑橘园土壤的养分动态变化特征，以期为筛选适宜的绿肥品种、绿肥的合理利用和柑橘的养分管理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2018年在广西壮族自治区南宁市义平水果种植专业合作社柑橘基地（23°1′N，108°5′E）进行，该地属亚热带季风气候，年平均气温为21.6 ℃，海拔为255 m。柑橘品种为沃柑，多年生豆科绿肥有拉巴豆（DL）、紫花苜蓿（MS）;冬季豆科绿肥有紫云英（AS）、光叶苕子（VR）;冬季禾本科绿肥有黑麦草（LM）。绿肥种质资源来源于广西农业科学院农业资源与环境研究所，供试绿肥养分含量见表1。试验地土壤类型为红壤，基本理化性质：碱解氮含量为86.3 mg/kg，有效磷含量为7.5 mg/kg，速效钾含量为96 mg/kg，有机质含量为18.67 g/kg，pH值为5.7。

1.2 试验设计

以柑橘行间为试验地，柑橘于2018年种植。各试验小区间距2 m，小区面积1 m2。设置拉巴豆、紫云英、光叶苕子、紫花苜蓿、黑麦草等5种绿肥还田及不还田的对照处理（CK），各绿肥设置AR1（22 500 kg/hm2）和AR2（45 000 kg/hm2）2个鲜草还田量，共11个处理，每个处理重复3次。绿肥还田采用异地还田的方式，将刈割好的绿肥地上部称质量并切成2～3 cm的小段后，均匀地翻压还田，还田深度为20 cm。

1.3 土壤样品采集与指标测定

绿肥还田时间为2018年3月20日，分别在还田后0、20、40、60、80、100 d按照5点取样法采集 0～20 cm 土样。采用碱解-扩散法测定碱解氮含量，钼锑抗比色法测定有效磷含量，速效钾含量采用原子吸收光譜仪进行测定，pH值采用电位计法（土 ∶ 水=1 g ∶ 2.5 mL）测定，有机质含量用重铬酸钾外加热法测定。

1.4 数据处理和分析

利用Excel和SPSS 22.0软件进行数据处理和显著性分析，采用Origin 8.5绘图。

2 结果与分析

2.1 绿肥还田后土壤碱解氮含量的动态变化特征

根据绿肥品种、腐解时间以及还田量，分析其对土壤养分的影响。结果（表2）表明，绿肥品种、腐解时间、绿肥品种与腐解时间交互作用、腐解时间与还田量交互作用对土壤碱解氮的影响均达到极显著水平（P<0.01）。由图1可知，同一时间段，绿肥还田处理下土壤碱解氮含量均高于对照。0～100 d 对照组土壤碱解氮含量变化不大;0～20 d绿肥处理组的土壤碱解氮含量迅速上升，在还田量为AR1和AR2的情况下，碱解氮含量较对照组分别增加43.13%～58.95%、50.86%～69.31%。20～100 d，随还田时间的延长，绿肥处理组的土壤碱解氮含量大体呈稳中有升的趋势，增长趋势较0～20 d缓慢，说明前20 d为绿肥的快速腐解期，从而快速提升土壤的碱解氮含量。同一绿肥品种在不同还田量的情况下，在各时间段，AR2的土壤碱解氮含量高于AR1。

试验结束时，与对照相比，还田量为AR1下，拉巴豆、紫云英、光叶苕子、紫花苜蓿和黑麦草处理土壤碱解氮含量分别增加54.50%、42.11%、55.71%、46.98%、55.06%，光叶苕子对土壤碱解氮贡献最大，但光叶苕子、拉巴豆及黑麦草对土壤碱解氮贡献差异不明显。还田量为AR2下，拉巴豆、紫云英、光叶苕子、紫花苜蓿和黑麦草处理后土壤碱解氮含量比对照分别高65.65%、60.43%、69.05%、72.58%、51.84%，紫花苜蓿还田对土壤碱解氮的提升贡献最大。

2.2 绿肥还田后土壤有效磷含量的动态变化特征

由表2可知，绿肥品种、腐解时间、还田量对土壤有效磷的影响均达到极显著水平（P<0.01），而各处理间的交互作用对有效磷含量的影响不显著（P>0.05）。由图2可知，同一时间段，绿肥还田处理下土壤有效磷的含量均高于对照。0～100 d，对照组土壤有效磷的含量变化不大;0～20 d，绿肥处理組的土壤有效磷含量迅速上升，在还田量为AR1和AR2的情况下，有效磷含量较对照分别增加15.13%～76.22%、17.30%～90.27%。其中，紫云英还田处理下土壤有效磷含量较对照分别增加76.22%、90.27%。在还田量为AR1的情况下，各绿肥处理组的土壤有效磷含量在60 d时不再升高;在还田量为AR2的情况下，随还田腐解时间的延长，土壤有效磷含量整体呈现出上升的趋势。同一绿肥品种在不同还田量的情况下，在各时间段，AR2的土壤有效磷含量高于AR1。

腐解100 d后，与对照相比，还田量为AR1的情况下，拉巴豆、紫云英、光叶苕子、紫花苜蓿和黑麦草土壤有效磷含量分别提高了31.96%、50.51%、50.00%、38.66%、23.71%。还田量为AR2的条件下，拉巴豆、紫云英、光叶苕子、紫花苜蓿和黑麦草土壤有效磷含量较对照分别增加47.94%、114.95%、72.16%、55.15%、48.45%。由此可知，紫云英还田对土壤有效磷的提升贡献最大。

2.3 绿肥还田后土壤速效钾含量的动态变化特征

由表2可知，绿肥品种、腐解时间、还田量、绿肥品种与腐解时间的交互作用、绿肥品种与还田量的交互作用、腐解时间与还田量的交互作用以及三者交互作用对土壤速效钾含量的影响均达到极显著水平（P<0.01）。由图3可知，同一时间段，绿肥还田处理下土壤速效钾含量均高于对照。0～100 d，对照组土壤速效钾含量变化不大;0～20 d，绿肥处理组的土壤速效钾含量迅速上升，在还田量为AR1和AR2的情况下，绿肥还田处理下土壤速效钾含量较对照分别高出102.52%～388.34%和172.41%～426.58%。在20～100 d，除AR1的紫云英及AR2的光叶苕子处理外，各绿肥处理速效钾含量在还田后40 d仍呈上升趋势，随后逐渐趋于平稳，或者下降，表明前0～20 d为绿肥的快速腐解期，可快速提升土壤的速效钾含量。

还田100 d后，与对照相比，还田量为AR1的情况下，拉巴豆、紫云英、光叶苕子、紫花苜蓿和黑麦草处理土壤速效钾含量分别高出对照317.67%、104.03%、378.93%、166.67%、231.82%;还田量为AR2的情况下，拉巴豆、紫云英、光叶苕子、紫花苜蓿和黑麦草土壤速效钾含量较对照增加307.46%、250.03%、392.88%、221.63%、239.80%。可见，光叶苕子还田对土壤速效钾含量的提升贡献最大。

2.4 绿肥还田后土壤有机质含量的动态变化特征

由表2可知，绿肥品种、腐解时间、绿肥品种与腐解时间交互作用对土壤有机质含量的影响均达到极显著水平（P<0.01）;还田量对土壤有机质含量有显著影响（P<0.05）。由图4可知，同一时间段，绿肥还田处理下土壤有机质含量均高于对照。0～100 d，对照组土壤有机质含量变化不大;0～20 d，绿肥处理组的土壤有机质含量迅速上升;20～100 d，AR1和AR2处理下，各绿肥还田后土壤有机质含量呈或增或降的趋势。

还田100 d后，与对照相比，还田量为AR1的情况下，拉巴豆、紫云英、光叶苕子、紫花苜蓿和黑麦草处理土壤有机质含量分别较CK提高4.64%、26.25%、25.95%、17.48%、18.57%。还田量为AR2的情况下，拉巴豆、紫云英、光叶苕子、紫花苜蓿和黑麦草处理较对照土壤有机质含量分别增加13.93%、37.32%、22.93%、9.25%、35.54%。由此可知，在2种还田量下，紫云英提升土壤有机质含量效果最佳。

2.5 绿肥还田后土壤pH值的动态变化特征

由表2可知，绿肥品种、还田量极显著影响土壤pH值（P<0.01），腐解时间显著影响土壤pH值（P<0.05），而各处理的交互作用对土壤pH值的影响均未达到显著水平（P>0.05）。在还田量为AR2的情况下，绿肥品种、腐解时间及二者的交互作用对土壤pH值的影响均未达到显著水平（P>0.05）。由图5可知，还田后的20 d，除AR2还田量的黑麦草处理外，土壤pH值均高于对照组，20～100 d呈现出或增或降的动态变化。整体来看，还田量为AR2的情况下，土壤pH值低于还田量为AR1的土壤pH值;且AR2处理中，40～100 d时，仅40 d的拉巴豆和100 d的紫花苜蓿处理下的土壤pH值高于对照，其他各处理低于对照。

3 结论与讨论

土壤养分是物质循环和能量流动的主要驱动力，对土壤有机质的分解，腐殖质的形成，以及养分的转化循环具有重要作用[12-13]。绿肥翻压还田后可将自身养分转移到土壤中，其腐解过程中可产生大量可溶性有机物，从而调节土壤养分平衡，增加土壤中、微量养分[14-16]。绿肥作物翻压还田后，受不同土壤环境和气候条件等影响，腐解速率一般表现为前期腐解快，后期腐解慢。崔志强等研究了不同果园绿肥的腐解与养分释放特征，结果表明，夏季翻压时，绿肥腐解呈先快后慢的特点，冬季翻压则呈“慢-快-慢”的“S”形规律[17]。本研究中，各绿肥还田后，前期土壤养分增长快，在还田后 20 d 时，土壤养分含量均高于对照组;腐解后期，秸秆中易分解的有机物逐渐减少，剩余部分主要为难分解的有机物质，导致微生物活性降低，同时由于柑橘根系吸收、雨水冲刷径流等因素，后期随腐解时间的延长，养分的上升趋势趋于平缓，个别处理呈下降趋势。

绿肥翻压后，植株养分矿化速率不同，一般表现为钾的释放速率最大，其次是磷、氮。这与养分在植株中存在的形态有关。例如，钾元素主要以离子形态存在于细胞或植物组织内，易被水浸提释放，而磷、氮以难分解的有机态为主，物理作用下分解释放较慢[18]。本研究结果表明，绿肥还田后土壤速效钾含量增加最快，尤其是还田后20 d，AR1和AR2 2组处理下土壤速效钾含量较对照分别增加了102.52%～388.34%、172.41%～426.58%。各绿肥处理组土壤的碱解氮、有效磷、速效钾以及有机质含量均高于对照，对柑橘土壤起到了较好的培肥效果。

pH值是土壤的一项基本性状指标，直接影响着土壤中各种元素的存在形式及有效性[19]。土壤pH值的变化与土壤酸缓冲能力、有机质含量和初始值相关[20-21]。Xu等研究发现，当植物物料与土壤混合培养后，有机氮先发生矿化作用生成铵态氮，随后铵态氮轉化成硝态氮，在这一过程中1 mol/L的铵态氮经硝化作用释放2 mol/L的H+，导致土壤酸化[22]。本研究结果表明，还田后20 d，除AR2还田量的黑麦草处理外，土壤pH值均高于对照组，而 20～100 d呈现出或增或降的动态变化，说明绿肥还田对改善土壤酸化是一个短期效应;而整体来看，还田量为AR2的情况下，土壤pH值低于还田量为AR1的土壤pH值，说明绿肥对土壤酸化的改良并非随绿肥翻压量的提高而增加。因此，在农业生产中，绿肥还田应根据该地土壤状况，配施石灰，以改善土壤酸化问题。

适宜的绿肥还田量，是绿肥生产利用的关键，而加大翻压量并不能实现为后茬作物提供持续养分供应的目的。在实际生产中，盲目增加翻压量可能会导致养分未被充分利用而损失，此外，过量翻压还会造成局部厌氧环境，易通过反硝化作用造成气态氮的损失[18，23]。一般情况下，拉巴豆、紫云英、光叶苕子、黑麦草的鲜草产量即可达到AR1的翻压量（22 500 kg/hm2），而AR2（45 000 kg/hm2）的鲜草产量需结合异地刈割来完成，增加了劳动成本，且绿肥翻压时期恰逢南方多雨季节，过量翻压有造成部分氮素淋失污染地下水的风险。本研究中，绿肥还田量为AR1的情况下，光叶苕子、紫云英、光叶苕子、紫云英还田分别对土壤碱解氮、有效磷、速效钾、有机质含量的提升贡献最大，较对照分别高出55.71%、50.51%、378.93%、26.25%。结合土壤pH值的改善效果，推荐22 500 kg/hm2的绿肥还田量，该还田量情况下土壤养分含量亦能得到较高水平的提升。

本试验中，同一时间段，绿肥还田处理下土壤碱解氮、有效磷、速效钾、有机质含量均高于对照，0～20 d为土壤养分快速提升期，20～100 d为土壤养分缓慢提升期。还田量为AR2情况下，土壤碱解氮、有效磷、有机质含量均高于AR1的还田量，而pH值低于AR1的还田量。结合土壤养分含量及pH值的改善效果，推荐22 500 kg/hm2的绿肥还田量，在该还田量下，对土壤碱解氮、有效磷、速效钾和有机质含量的提升贡献最大的分别为拉巴豆、紫云英、光叶苕子和紫云英，分别较对照高55.71%、50.51%、378.93%、26.25%。在具体的应用上，应充分结合当地的耕作条件、柑橘的生长特性与施肥需求，选择合理的绿肥以培肥地力。

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