强化还原处理对热带地区土壤碳氮含量及团聚体的影响

曹明　柯用春　杨小锋

摘要 为快速培肥热带地区土壤地力，设计4个处理：对照、淹水处理、淹水+覆膜处理、淹水+覆膜+紫花苜蓿处理（强化还原处理），研究淹水或添加有机物料对土壤碳氮含量及团聚体的影响。结果表明，旱地淹水可改善土壤物理性质，其中强化还原处理对改善土壤结构效果最为显著，强化还原处理显著提高土壤全氮、全碳含量，提高了土壤肥力。综合可知，淹水+覆膜+紫花苜蓿处理（强化还原处理）是改善土壤质量的有效方法。

关键词 强化还原处理；有机物料；土壤碳氮含量；团聚体；热带地区

中图分类号 S158 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）16-0161-02

海南南部地处热带，气候常暖无冬，一年四季都可进行农业生产，农业复种指数较高，常常种植2茬，甚至3茬，种植时期达6个月以上。在实际耕作中，农民重化肥，轻有机肥，因而造成土壤有机质含量下降，团聚体稳定性降低，土壤质量恶化，严重影响了冬季瓜菜种植的可持续发展。

土壤肥力的高低与土壤有机质含量有密切的关系。施用有机肥、实施秸秆还田是提高土壤有机质的重要措施[1]。洪春来等[2]研究发现秸秆全量还田2年后，土壤有机质均有不同程度的增加。刘撰治等[3]、李焕珍等[4]研究发现玉米秸秆直接还田使土壤容重下降、孔隙度增加，增加土壤的通透性，改善了土壤的物理状况。魏廷举等[5]通过试验发现，秸秆还田3年，耕层容重降低，非毛管孔隙增加，>2 mm粒径的团粒增加，从而增强了土壤的通透性，提高了地温，增强了有益生物活性等。Recous等[6]、Mary等[7]等研究表明，通过在土壤中添加新鲜有机物料（不淹水）改变土壤氧化还原条件，可以在一定程度上杀灭土壤中的致病微生物，改良土壤。季立声等[8]研究表明，秸秆直接还田后土壤中酶的数量明显增多，活性明显增强。曾广骥[9]研究发现，秸秆还田后0～20 cm耕层细菌数和真菌数均较对照显著增加。葛 滢等[10]研究表明，添加苜蓿和稻草有机物料（淹水）后，土壤中的Eh比对照组的下降更快、降幅更大，还原状态更明显。

在实际农业生产中，农民常采用夏季种水稻或短时间淹水的方法改良土壤，前者费时、费工且大幅度降低经济收入，后者使土壤得不到根本修复。本试验重点探索大田不同淹水处理条件下添加有机物料对热带地区土壤物理、化学性质的影响，以期为热带地区土壤快速培肥地力提供科学的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验概况

试验于海南省三亚市吉阳镇新村田洋进行，试验地种植西瓜5年以上，西瓜枯萎病发病率高达70%以上。供试有机物料为紫花苜蓿。

1.2 试验处理

试验设置4个处理：分别为空白对照（不进行任何处理）（CK）、淹水处理（处理1）、淹水+覆膜处理（处理2）、淹水+覆膜+7 500 kg/hm2紫花苜蓿处理（称为强化还原处理，处理3）。紫花苜蓿与0～20 cm土层混合均匀。3次重复，小区面积约为36.7 m2，处理周期为20 d。

1.3 土壤样品分析

土壤排水、自然落干后采集0～20 cm层土样，每个试验区随机5点采样，混合后作为1个土壤样品，每个处理重复3 次。样品放在实验室阴干，用于测定土壤全碳、全氮。土壤全碳和全氮测定采用Vario EL III型元素分析仪测定。

1.4 数据处理

试验数据利用SPSS 17.0软件和Excel 2012进行统计分析和作图，用Duncan氏新复极差法检验差异显著性，P<0.05为差异显著。

2 结果与分析

2.1 强化还原对土壤全氮、全碳含量的影响

由图1可知，处理3土壤全氮含量为1.29g/kg，显著高于其他处理（P<0.05），比CK高27.81%。而处理1、2土壤全氮含量与CK无显著差异。由此表明，在本试验条件下，相对于CK，淹水处理（处理1）和淹水+覆膜处理（处理2）对土壤中全氮含量的影响不大，不能提高土壤肥力。而经过强化还原处理（淹水+覆膜+7 500 kg/hm2紫花苜蓿处理）后，土壤全氮含量明显提高，表明添加紫花苜蓿能提高土壤肥力具有相当重要的作用。

土壤有机质含量是衡量土壤肥力的一个重要指标。由图2可知，处理3土壤全碳含量为12.34 g/kg，显著高于其他处理（P<0.05），比CK土壤全碳含量高2.96 g/kg，增幅达31.55%。而处理1、2土壤全碳含量与CK无显著差异。由此表明，相对于CK，淹水处理（处理1）和淹水+覆膜处理（处理2）对土壤中全碳含量的影响不显著。因此，只进行淹水和覆膜处理不能提高土壤有机质含量。而强化还原处理在土壤中添加了7 500 kg/hm2紫花苜蓿作为有机物料来源，有机物料分解后提高了土壤全碳含量，表明添加有机物质对增加土壤有机质含量效果显著。

2.2 强化还原对土壤团聚体的影响

由图3可知，与CK相比，处理3土壤中粒径>5 mm的大团粒结构比例显著下降（P <0.01），粒径<2mm的团粒结构比例显著增加（P<0.01），粒径为2～5 mm等级的团粒结构比例无显著变化。处理1、2土壤中降低了粒径>5 mm的大团粒结构比例，增加粒徑<2 mm的团粒结构比例，但变化幅度小于处理3。由此表明，旱地淹水可改善土壤结构，淹水加有机物料处理对改善土壤结构效果最为显著。

2.3 强化还原对土壤微团聚体的影响

由图4可知，各处理的土壤微团聚体组分结构相似，均表现为粒径0.25～2.00 mm组分所占比例最大，粒径 0.053～0.250 mm次之，而粒径<0.053 mm组分与粒径>2 mm组分所占比例相当。不同处理对土壤微团聚体同一组分比例影响不显著。由此表明，经过淹水处理（处理1）、淹水+覆膜处理（处理2）或淹水+覆膜+7 500 kg/hm2紫花苜蓿处理（处理3）均不能改变土壤中微团聚体组分比例情况。endprint

3 结论与讨论

试验结果表明，淹水处理和淹水+覆膜处理对土壤中全氮、全碳含量的影响不大，不能提高土壤肥力。而经过强化还原处理（淹水+覆膜+7 500 kg/hm2紫花苜蓿）后，土壤的全氮、全碳含量明显提高，表明添加有机物质对改善土壤肥力和增加土壤有机质含量的效果显著。旱地淹水处理可改善土壤物理结构，强化还原处理（淹水+覆膜+7 500 kg/hm2紫花苜蓿）对改善土壤结构的效果最为显著。但淹水处理、淹水+覆膜处理、淹水+覆膜+7 500 kg/hm2紫花苜蓿处理均不能改变土壤中微团聚体组分比例情况。综上可知，强化还原处理（淹水+覆膜+7 500 kg/hm2紫花苜蓿）是改善土壤质量的有效方法，可用于热带地区问题土壤的快速改良。

4 参考文献

[1] 杨玉爱.我国有机肥料研究及展望[J].土壤学报，1996，33（4）：414-422.

[2] 洪春来，魏幼璋，黄锦法，等.秸秆全量直接还田对土壤肥力及农田生态环境的影响研究[J].浙江大学学报（农业与生命科学版），2003，29（6）：627-633.

[3] 刘撰治，高旺盛，朱文珊.秸秆还田的机理与技术模式[M].北京：中国农业出版社，2000：49-51.

[4] 李焕珍，张忠涂，杨伟奇，等.玉米秸秆直接还田培肥效果的研究[J].土壤通报，1996，27（5）：213-215.

[5] 魏廷举，程乐圃，朱丽娜.秸秆还田的经济效益分析及其措施[J].农机化研究，1990（2）：48-52.

[6] RECOUS S，AITA C，Mary B. In situ changes in gross Ntransformations in bare soil after addition of straw [J].Soil Biology and Biochemistry，1998，31（1）：119-133.

[7] MARY B，RECOUS S，DARWIS D，et al.Interactions between decompos-ition of plant residues and nitrogen cycling in soil[J].Plant and Soil，1996，181（1）：71-82.

[8] 季立聲，贾君永，张圣武.桔秆直接还田的土壤生物学效应[J].山东农业大学学报，1992，23（4）：375-379.

[9] 曾广骥.有机物料对提高土壤肥力的效应分析[J].黑龙江农业科学，1988（3）：35-39.

[10] 葛滢，黄丹丹，周权锁.添加有机物料对淹水土壤Cd活性的影响机制[J].中国环境科学2009，29（10）：1093-1099.endprint