翻耕时间对烟田绿肥还田后分解动态的影响

李帅 贾龙 赵婷婷 高兴兰 崔德杰 柳新伟

摘 要：为研究翻耕时间对绿肥还田后分解和养分释放规律的影响，利用网袋法在烟田进行冬牧70分解试验。设置2个翻耕时期，分别于2016年3月23日（T1）和4月23日（T2）将绿肥还田，在翻耕后12、25、36、49和61 d取样测定其分解剩余率、氮、磷、钾、碳含量及其累积系数等。结果表明，翻耕期影响绿肥分解速率和养分释放速率，翻耕晚分解速度慢，分解剩余率高，养分释放慢。至试验结束，T1、T2处理绿肥分解剩余率分别为10.98%、25.33%;而全氮、全磷和全钾含量分别为0.76%、1.35%，1.52%、1.42%，0.44%、0.33%;除T2处理的氮素累积系数呈现先增加后减少的趋势外，其他元素的累积系数都呈现降低趋势，至61 d时，T1、T2处理的氮累积系数分别为0.02、0.53;磷累积系数分别为0.13、0.28;钾累积系数分别为0.02、0.03;碳累积系数分别为0.07、0.21，且T2处理各养分累积系数始终高于T1。以上表明T1处理下绿肥各元素释放比例大，分解程度高。

关键词：冬牧70;翻耕期;分解速率;养分动态

Abstract： In order to study the effects of tillage time on decomposition and nutrient release of Dongmu 70， the mesh bag method was used in tobacco fields with two treatments of tillage time. The green manure was returned to the fields on March 23， 2016 （T1） and April 23， 2016 （T2）， respectively. The samples were collected after 12， 25， 36， 49 and 61 d. The residual decomposition rate， N， P， K， C contents and their accumulation coefficients of Dongmu70 were investigated. The results showed that tillage time affected the residual decomposition rate of Dongmu70 with the slower decomposition rate of T2 and the higher decomposition rate of T1. In the end of the experiment， the residual decomposition rates of T1 and T2 treatments were 10.98% and 25.33%， respectively， For T1 and T2 treatments， the total contents of nitrogen， phosphorus and potassium were 0.76% and 2.87%， 1.52% and 1.42%， 0.44% and 0.33%， respectively. The accumulation coefficient of nitrogen for T2 treatment increased from 0 d to 12 d and reduced after 12 d. The others accumulation coefficients were continuously reduced. After 61 d the nitrogen， phosphorus， potassium and carbon accumulation coefficients of the two treatments were 0.02 and 0.53， 0.13 and 0.28， 0.02 and 0.03， 0.07 and 0.21， respectively. The test results showed that for T1 treatment green manure is easy to decompose， easy to release nutrients.

Keywords： Dongmu 70; tilling time; decomposition rate; nutrient dynamics

煙草种植中，由于长期大量施用化肥而忽略有机肥的施用，导致土壤板结、肥力下降，烟草对养分的吸收和利用率降低、品质下降[1]。近年来，针对这种现象，烟区探索种植绿肥并适时翻耕还田，以改良土壤理化性质，提高土壤养分含量，促进作物生长，提高烤烟产量和质量[2-4]。在实际推广应用中，需要考虑两个因素，一是绿肥生物量，二是翻耕后绿肥的分解速度。生物量越高，干物质量越大，生物固碳等生态效应更显著;但是随着绿肥生物量增加，植株体内C/N、纤维素、木质素含量等相应增加，不易分解。高产且翻耕后易腐烂是绿肥大面积推广的前提，但这两个因素存在一定的负相关，高产往往意味着播期提前[5-6]、密度增加或者翻耕期延后[7-8]。其中，播期提前会造成与前茬作物的收获期矛盾，而推迟翻耕则影响下茬作物。因此，如何平衡两者的关系影响到绿肥的推广利用。近年来，很多学者对绿肥翻耕后土壤性质和土壤微生物变化等做了大量的研究[9-11]，然而，针对翻耕时间对绿肥分解动态及养分释放的研究较少。因此，了解不同翻耕时间下绿肥分解速度和养分释放动态，避免绿肥翻耕后影响下茬农事操作和作物养分需求，对生产实践具有重要的指导意义。

本试验以在山东地区烟田具有广泛适应性的冬牧70（禾本科黑麦属冬黑麦一个亚种，一年生或越年生草本植物，具有抗寒、抗病、品质好、耐盐性强等特点）为研究对象，利用网袋法进行原位分解试验，通过测定翻耕后绿肥分解率和养分含量动态，明确不同翻耕时间对绿肥分解速度、养分释放以及烤烟对养分吸收的影响。

1 材料与方法

1.1 试验设计

本试验以冬牧70为研究对象，绿肥种植试验田和分解试验田均位于山东省潍坊安丘市景芝镇。绿肥于2015年10月20日播种，前茬为烟草，烟秆收获后平整土地，利用机械播种，播种量为180 kg/hm2，行距15 cm，不施肥。分别于2016年3月23日（T1）和4月23日（T2）将冬牧70翻压还田，还田深度10～20 cm。共设3个重复，每个重复小区面积为30 m2。整地起垄后于5月6日移栽烟草。还田的同时取部分地上部植株带回实验室，用蒸馏水洗净，滤纸吸干后剪成10 cm小段，装入尼龙网袋中，每袋100 g左右。将尼龙网袋埋入绿肥翻耕后的田里，埋深10 cm左右，每个翻耕时间处理放60袋。分别在0、12、25、36、49、61 d后取样，每次4袋，样品取回后用蒸馏水冲洗干净，烘干称其质量，研磨过0.25 mm筛，测全氮、全磷、全钾及全碳含量。翻耕时土壤理化性状为：pH 6.74，碱解氮77.00 mg/kg，速效磷51.04 mg/kg，速效钾39.09 mg/kg，有机质13.37 g/kg，冬牧70化学成分指标如表1所示。

1.2 样品测定与计算

测定样品的全氮、全磷、全钾和全碳含量，参照鲍士旦等[12]的方法。剩余分解率、养分累积系数、绿肥分解速率分别按照公式（1）-（3）计算：

式中，Rd为分解剩余率（Residual decomposition rate），mt为第t天时网袋内干物质量，m0为初始网袋内干物质量;An为养分累积系数（Nutrient accumulation coefficient），Ct为第t天时养分含量，C0为起始养分含量;V为绿肥分解速率。

1.3 数据处理

采用SPSS 19.0（Chicago， IL， USA）进行T检验;采用Origin 8.6对绿肥分解动态进行拟合，并采用Olson指数衰减模型对绿肥分解动态进行回归分析。

2 结 果

2.1 不同时间翻耕绿肥群体数及干物质量

由表2可以看出，T1时期群体数少，干物质量少;T2时期群体数和干物质量均明显高于T1时期。

2.2 不同时间翻耕绿肥后的分解特征

图1和表3看出，绿肥总体上呈现出前期分解快，后期分解慢的特点：翻耕后0～25 d内分解较快，此期内T1与T2的绿肥分别分解了78.93%和50.67%，分解速率为1.04、0.28 g/d;此后分解速度降低，到61 d时，分解剩余率分别为10.98%、25.33%，分解速率为0.36、0.15 g/d，分解速率明显小于前25 d。不同处理比较，T2的分解剩余率始终高于T1，分解剩余率随翻耕时间推移而降低。可见，翻耕时间会影响绿肥分解速率。

2.3 不同时间翻耕绿肥分解过程中的养分含量

2.3.1 全氮含量 由图2可以看出，随着翻耕期推迟，冬牧70的初始氮含量显著降低（p<0.05），

T1和T2的初始氮含量分别为4.03%、3.77%。开始分解后，两个处理的氮含量表现出相同的趋势，随时间推进逐渐降低，至61 d时，T1处理绿肥含氮量从初始的4.03%降低到0.76%，降低了81.14%;而T2处理全氮含量从初始的3.77%降低到1.35%，降低了64.19%。

2.3.2 全磷含量 由图3可以看出，随着翻耕期推迟，冬牧70的初始磷含量差异不明显，T1和T2的初始磷含量分别为1.33%、1.20%。开始分解后，T1处理绿肥全磷含量呈现先增加后降低的趋势，至61 d时从初始的1.33%增加到1.80%又降低到1.52%，即全磷含量增加了14.29%;T2处理全磷含量呈现逐渐增加的趋势，从初始的1.20%增加到1.42%，增加了18.33%。

2.3.3 全钾含量 由图4可以看出，随着翻耕期推迟，冬牧70的初始钾含量显著降低（p<0.05），T1和T2的初始钾含量分别为2.35%、1.65%。开始分解后，两个处理的鉀含量表现出相同的趋势，随翻耕后时间逐渐降低，至61 d时，T1处理从初始的2.35%降低到0.44%，降低了81.28%;而T2处理从初始的1.65%降低到0.33%，降低了80%。

2.3.4 全碳含量 由图5可以看出，随着翻耕期推迟，冬牧70的初始碳含量明显降低（p<0.05），T1和T2的初始碳含量分别为45.38%、59.98%。开始分解后，两个处理的碳含量随时间推进均呈现逐渐降低的趋势，且T1处理的碳含量始终比T2低，至61 d时，T1处理全碳含量从初始的45.38%降低到26.08%，即全碳含量降低了42.53%;而T2处理全碳含量从初始的59.98%降低到35.34%，降低了41.08%。

2.4 不同时间翻耕期绿肥分解过程中的碳氮比

由图6可以看出，翻压后49 d以内，两处理碳氮比均呈波动上升趋势，且T2处理始终高于T1处理;49 d后，T1处理继续呈增加趋势，而T2处理呈降低趋势，至61 d，T2处理碳氮比低于T1处理。61 d试验结束时，T1、T2处理碳氮比分别比起始值提高了205.84%、64.52%。

2.5 不同时间翻耕绿肥分解过程中的养分累积系数

2.5.1 氮累积系数 累积系数能够反映绿肥翻耕后与土壤之间的养分交换情况，即当累积系数大于1时，表明绿肥从土壤中吸收养分，当累积系数小于1时，表明绿肥向土壤中释放养分。

由图7可以看出，T1的氮累积系数翻耕后12 d即低于1（0.34），之后持续降低，至61 d时降低到0.02，氮素释放了98%;T2处理氮累积系数在翻耕后12 d高于1（1.66），此后不断下降，至25 d左右降低至1以下，61 d时降低到0.53，氮素释放了47%;整个过程中，T2处理的氮累积系数始终高于T1。以上表明，T1翻耕后即开始向土壤中释放N，而T2在翻耕后先吸收土壤中的氮素，至25 d左右才开始向土壤中释放N，且T1的氮素释放更快、更彻底。

2.5.2 磷累积系数 由图8可以看出，2个处理的磷累积系数均低于1，且T2的磷累积系数始终高于T1。表明T1和T2还田后即开始向土壤中释放P，而T1處理释放更迅速。随时间推进，2个处理的磷累积系数均呈下降趋势，至61 d时，T1、T2的磷累积系数分别为0.13和0.28，T1处理磷素释放快且释放彻底。

2.5.3 钾累积系数 由图9可以看出，2个处理的钾累积系数均低于1，表明T1和T2还田后即开始向土壤中释放K。随时间推进，2个处理的钾累积系数均呈下降趋势，T2的钾累积系数始终高于T1。至61 d，T1、T2处理的钾累积系数分别为0.02、0.03。2个处理钾素均释放较彻底，但T1释放更快。

2.5.4 碳累积系数 由图10可以看出，2个处理的碳累积系数均低于1，表明T1和T2翻耕后即开始释放C，并且T2的碳累积系数始终高于T1，T1释放更快。随时间推进，两处理碳累积系数均呈持续下降趋势，至翻耕61 d时，T1的碳累积系数从翻耕后降低到0.07，T2处理到0.21。T1处理释放更彻底。

3 讨 论

3.1 不同时间翻耕绿肥分解速率

本研究结果表明，不同翻耕期的冬牧70在还田后均表现出前期分解快、后期分解慢的规律，前25 d分解速度较快，25 d后干物质分解速度比较缓慢，这与前人的试验结果相符[13-15]。其中T1分解剩余率始终比T2低，表明其分解速度快，而秸秆分解速度的快慢受秸秆成分及外界环境的影响[16]。不同收获期的绿肥籽粒苋的C/N、纤维素含量、养分含量存在差异，因而不同收获期的绿肥还田后腐解速率以及对土壤养分的影响程度会有差别[17]，C/N越小的有机物自身养分更易释放[18]。T2（4月23开始，6月23结束）与T1（3月23开始，5月22结束）相比，所处的温度明显高，对绿肥分解具有促进作用，但是T2绿肥分解速度反而比T1慢，表明在本试验中绿肥成分是分解速度的主要影响因子。

本试验结果表明，翻耕后，T1、T2处理的C/N比翻耕时高，主要是因为绿肥翻入土壤后水溶性物质和粗蛋白分解最快，纤维素等大分子化合物较难分解。随着冬牧70的生长，植株中的纤维素量增加，难分解的成分含量增加，分解的难度也随之加大，因此翻耕期对绿肥的最终分解剩余率存在一定的影响。T1纤维素含量最低，可溶性碳含量较高，微生物活性高，利于绿肥养分的释放[19]，T2纤维素含量高，不能提供足够的有机氮源，最终造成微生物活性低，抑制了后期绿肥残体中养分向土壤转化[20-21]。烤烟在5月6日移栽，此时T1处理的绿肥植株分解剩余率约为13%～15%，而T2分解剩余率为69%～71%，即农田土壤中绿肥残余干物质量分别为49.40～57.00 kg/hm2和1402.77～1443.43 kg/hm2。应进一步研究绿肥残余量对烟草移栽后定植的影响，以确定更合理的翻耕时间。

3.2 养分含量与养分累积系数

绿肥翻耕还田，能为烟草生长提供更为充足的养分，提高烟叶的品质。但是绿肥不同翻耕时期向土壤养分的释放规律不同。本试验结果表明，翻耕后T1中氮、磷、钾、碳累积系数始终小于1，即翻耕后就向土壤中释放养分;而T2中磷、钾、碳累积系数亦小于1，但氮累积系数从25 d左右开始小于1，说明翻耕初期先从土壤中吸收氮素，25 d左右才向土壤中释放氮素。

根据2个处理的养分累积系数，烤烟移栽时（5月6日），T1处理已翻耕44 d，氮、磷、钾释放率分别超过81%、76%、96%，T2处理的氮、磷、钾释放率则分别不足35%、66%和94%。T1处理氮素释放更完全，有利于烤烟早生快发。T2处理前期吸收部分土壤中的无机氮转化为有机氮，后期释放出来，至翻耕61 d时仍有43%氮素未释放，此时烤烟已处于旺长期，之后释放的氮素有可能引起烤烟的贪青晚熟。两个处理的磷钾养分释放都较早，与烤烟的肥料需求较符合，有利于烤烟养分供给，与前人研究结果相符[22]。

本试验中，不同翻耕时间绿肥残余植株对烤烟移栽定植成活率的影响，以及绿肥养分释放规律对烤烟养分吸收动态及烟叶质量的影响尚未得到明确验证。今后应增加翻耕时期密度并加强上述2个方面的研究，以获得此地区烟田绿肥还田的最适宜翻耕期。

4 结 论

试验结果表明，T1处理下（3月23日翻耕）冬牧70释放养分速度快，分解剩余率低，氮磷钾释放速度快且释放完全。T2处理（4月23日翻耕）冬牧70植株中的碳氮比低，分解速度慢，分解剩余率高，养分释放较慢。结合烤烟大田生育期，烤烟移栽时T1处理绿肥残余植株量低适合大田农事操作并可能有利于烤烟移栽定植;T2氮素后期缓慢释放可能影响烤烟成熟落黄。今后应结合烤烟养分吸收动态及烟叶品质研究进一步明确绿肥翻压时期对烤烟生产和品质的影响。

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