不同种类绿肥翻压对植烟土壤理化性状的影响

邓小华，石 楠，周米良，田 峰，陈前锋，赵炯平，江智敏，菅攀锋，覃 勇

1.湖南农业大学，长沙市芙蓉区农大路1号 410128

2.湖南省烟草公司湘西自治州公司，湖南省吉首市人民南路 416000

3.浙江中烟工业有限责任公司，杭州市建国南路 310009

湘西自治州地处云贵高原向东部平原过渡区域的武陵山区，生态条件优越，水热资源丰富，是我国优质烟叶的重要产区之一［1-4］。由于植烟年限较长和化肥的长期施用，植烟土壤质量衰退已成为湘西烟叶产业发展的重要障碍因素之一。充分利用冬季光热资源和空闲茬口种植绿肥、翻压还田，不仅在绿肥生产的当季可以增加地面覆盖，起到保持水土、增加生物固氮量［5·］、活化和富集土壤养分［6］、增加土壤微生物活性［7-10］作用，而且在翻压还田后还能提高土壤有机质、降低土壤容重，为后季作物提供速效养分［10-11］，对提高和恢复土壤肥力具有重要作用。近年来已有不少学者在利用种植绿肥提升和改良土壤肥力方面做了大量研究，主要集中在绿肥翻压量［12-13］以及绿肥对土壤肥力［10-11］、土壤微生物［7-10］、土壤酶［14］和烟叶品质［15-16］的影响等方面，而对不同种类绿肥的应用研究则相对较薄弱。因此，进行了不同种类绿肥翻压对植烟土壤理化性状影响的试验，旨在探究绿肥翻压对植烟土壤的改良功效，为植烟土壤质量的维持和进一步提高湘西烟叶品质提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2011—2013年在湖南省凤凰县千工坪乡岩板井村（海拔452 m，经度E109.30°，纬度N28.01°）进行。供试土壤为石灰岩母质发育的旱地贫瘠土壤，烤烟生产主要依靠自然降水和土壤自身蓄水。种植制度为一年一熟（烤烟）。试验选用光叶紫花苕、箭舌豌豆、紫云英、黑麦草、冬牧70、满园花6 个绿肥品种。按1 个品种1 个处理，共设置6 个处理，每处理重复3 次，随机区组排列。小区面积为39 m2。

采用定位试验。每年10月份烤烟收获后拔除烟杆和杂草，地块翻耕后用条播方式播种绿肥。光叶紫花苕、箭舌豌豆、紫云英、黑麦草、冬牧70、满园花的播种量均为7.50 g/m2。每年4月中旬（烤烟移栽前20 d左右）将绿肥收割并翻埋入土壤中，然后整地起垄。3年绿肥平均翻压量:光叶紫花苕为33 570 kg/hm2、箭舌豌豆为30 368 kg/hm2、紫云英为20 930 kg/hm2、冬牧70为23 211 kg/hm2、黑麦草为20 480 kg/hm2和满园花为22 500 kg/hm2。

烤烟种植品种为K326，于每年的5 月上旬移栽。施肥量:三饼（菜籽饼、芝麻饼、豆粕饼）合一型烟草活性有机无机专用基肥750 kg/hm2、专用追肥300 kg/hm2、提苗肥75 kg/hm2和硫酸钾375 kg/hm2。其他田间管理措施按照湘西州烤烟标准化生产技术方案执行。

1.2 测定项目与方法

每处理于试验前（2010年10 月）和2013年的10 月烤烟拔秆后，分小区用环刀进行原位土壤取样，测定土壤容重。同时，随机采集烟垄上两株烟正中位置0～20 cm 深的土样5 个，混匀后用于测定土壤养分。采用常规分析方法测定土壤pH、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾含量（质量分数）［17］。

1.3 统计方法

采用Microsoft Excel 2003 和SPSS 17.0 进行数据处理和统计分析。对不同绿肥品种翻压后的植烟土壤理化性状指标数据进行方差分析，并采用Duncan法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同种类绿肥翻压对植烟土壤理化性质的影响

从表1可以看出，不同种类绿肥翻压还田3年后，土壤容重降低幅度为0.02～0.27 g/cm3，较翻压前下降了1.71%～23.87%。绿肥品种间差异达显著水平，冬牧70和黑麦草处理后土壤容重显著低于紫云英、满园花、箭舌豌豆、光叶紫花苕的处理；以禾本科绿肥翻压处理降低土壤容重效果较好。与李正等［18］的试验黑麦草翻压30 d后土壤容重降低了0.064 g/cm3的结果一致。说明翻压绿肥，尤其是禾本科绿肥能降低土壤容重。

表1 不同绿肥品种翻压对植烟土壤性质的影响Tab.1 The effects of different green manure crops ploughing back on tobacco-planting soil properties

不同绿肥品种翻压还田3年后，土壤pH 变化规律不明显。光叶紫花苕、箭舌豌豆、黑麦草翻压还田后的土壤pH 下降，冬牧70、紫云英翻压还田后的土壤pH 升高，满园花翻压还田后的土壤pH没有变化，这与李宏图等［19］的研究结果基本一致。绿肥翻压还田后在分解过程中产生较多的小分子有机酸，土壤pH 的变化与土壤对酸的缓冲能力和土壤有机质有关。本试验中，绿肥翻压后土壤pH整体变化不大，这可能与不同绿肥品种的干物质组成有关；而且烟叶收获后，土壤中绿肥降解转化高峰期已过，因而土壤pH由于平衡而趋于稳定。总体上来看，土壤pH 略有下降，生产中翻压绿肥最好根据土壤状况配施适量石灰，以防土壤酸化。

不同绿肥翻压还田后，土壤有机质提高幅度为0.90～2.03 g/kg，较翻压前提高了3.73%～8.76%。不同绿肥品种间无显著差异，但以禾本科绿肥翻压还田后提高土壤有机质效果相对较好。上述结果与李正［18］、李宏图［19］等的研究结果基本一致。烤烟种植适宜于中等肥力的土壤，但当植烟土壤有机质过低时，则烟株生长不良、烟叶发育不全，烟叶可用性降低。翻压适量的绿肥可以维持和更新土壤有机质，土壤有机质的增加使土壤结构得到了改善，为烟株生长发育创造了良好的环境条件，有利于烟叶品质的提高。

2.2 不同种类绿肥翻压对植烟土壤氮含量的影响

从表2可以看出，不同绿肥翻压还田后，土壤全氮含量提高幅度为0.02～0.05 g/kg，较翻压前提高了1.40%～3.50%。以光叶紫花苕和箭舌豌豆还田后提高土壤全氮含量效果相对较好，但品种间土壤全氮含量无显著差异。除满园花外，绿肥翻压还田能显著提高土壤碱解氮含量，其提高幅度为1.83～28.83 mg/kg，较翻压前提高了1.50%～23.70%；品种间土壤碱解氮含量存在显著差异，豆科和禾本科绿肥翻压还田后提高土壤碱解氮含量的效果较好。上述结果与陈晓波［10］、徐祥玉［15］、李正［18］等的研究结果一致。绿肥翻压可提高土壤氮含量，特别是豆科绿肥，由于根瘤菌能够固氮，其体内含氮量较高，翻压后对提高土壤氮含量效果更好。烤烟对氮极其敏感，施氮量少，烟叶产量低，品质差；但施氮量多时，烟叶品质下降且可用性差。绿肥翻压还田具有较好的培肥地力效果，必然会影响土壤氮的供给状况。因此，在生产实际中，绿肥翻压还田后烤烟氮素化肥施用量应进行调整，以防止后期氮素供应过多，导致上部烟叶烟碱含量偏高。

表2 不同绿肥品种翻压对植烟土壤氮含量的影响Tab.2 The effects of different green manure crops ploughing back on N contents in tobacco-planting soil

2.3 不同种类绿肥翻压对植烟土壤磷含量的影响

从表3可以看出，不同绿肥翻压还田后，土壤全磷含量显著提高，其提高幅度为0.15～0.20 g/kg，较翻压前提高了31.37%～38.24%；以豆科绿肥光叶紫花苕和紫云英效果相对较好。绿肥翻压还田后土壤速效磷含量有极显著提高，其提高幅度为51.98～64.78 mg/kg，较翻压前提高了660.98%～833.72%；以豆科绿肥翻压还田后提高土壤速效磷含量效果较好。这与陈晓波［10］、徐祥玉［15］、李正［18］等的研究结果一致。绿肥翻压还田可以直接提供磷素，还能解除土壤对磷素的固定作用，通过还原、酸溶和络合溶解以及促进解磷微生物增殖等方式活化土壤中难以利用的磷素。特别是豆科绿肥根系发达，根系分泌的酸和酶较多，根际土壤中解磷微生物丰富，吸磷能力强，分解难溶性磷的能力也强。在湘西烟区土壤速效磷含量不高的状况下，种植绿肥并翻压还田是缓解土壤磷肥供应不足的有效途径之一。

表3 不同绿肥品种翻压对植烟土壤磷含量的影响Tab.3 The effects of different green manure crops ploughing back on P contents in tobacco-planting soil

2.4 不同种类绿肥翻压对植烟土壤钾含量的影响

从表4可以看出，不同绿肥翻压还田后，土壤全钾含量提高，其提高幅度为0.37～1.54 g/kg，较翻压前提高了1.24%～5.15%；以豆科绿肥紫云英和箭舌豌豆效果相对较好，十字花科满园花相对较差，但品种间无显著差异。绿肥翻压还田后的土壤速效钾含量极显著提高，其提高幅度为134.33～313.50 mg/kg，较翻压前提高了335.83%～783.75%；以豆科绿肥翻压还田后提高土壤速效钾含量效果较好，紫云英提高土壤速效钾含量效果极显著高于其他绿肥品种。上述结果与陈晓波［10］、徐祥玉［15］、李正［18］等的研究结果一致。绿肥尤其是豆科绿肥具有强大的根系，对土壤潜在的钾素具有较强活化和吸收能力。一是发达的根系和主根入土深，能吸收深层土壤中的钾素，待绿肥翻压还田后在耕作层内富集；二是绿肥具有较大的活性根表面积，对K+的亲和力较强，土壤中各种形态钾之间的平衡不断被打破，使土壤中的矿物钾转变为有效钾，从而提高土壤中的速效钾含量。

表4 不同绿肥品种翻压对植烟土壤钾含量的影响Tab.4 The effects of different green manure crops ploughing back on K contents in tobacco-planting soil

3 结论

绿肥翻压3年后土壤理化特性研究结果表明，绿肥翻压能降低植烟土壤容重1.71%～23.87%，提高土壤有机质含量3.73%～8.76%，提高土壤全氮含量1.40%～3.50%和碱解氮含量1.50%～23.70%，提高土壤全磷含量31.37%～38.24%和速效磷含量660.98%～833.72%，提高土壤全钾含量1.24%～5.15% 和速效钾含量335.83%～783.75%；多年绿肥翻压后土壤pH整体变化不大。不同绿肥品种中以禾本科绿肥降低土壤容重和提高土壤有机质含量的效果最为明显，以豆科绿肥提高土壤氮、磷、钾含量的效果较好。绿肥翻压还田对土壤肥力的影响过程复杂，是土壤—微生物—绿肥—气候共同作用的结果。在湘西烟区冬季较干旱的情况下，应提早播种，加强田间管理，提高绿肥生物量。连年翻压绿肥对改善土壤理化性状、维护和提高土地生产力具有重要意义，应进一步优化绿肥翻压还田后的烤烟氮肥管理，提高绿肥翻压的生态和经济效益。

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