绿肥化肥配施对土壤团聚体及其有机碳分布的影响

冯颖 温晓兰 石温慧 刘莹 刘小粉

摘 要 开展了5年的定位试验，研究减施20%化肥下紫云英不同翻压量对土壤团聚体、有机碳的影响。试验设置5个处理：不施肥（CK），传统化肥（100%CF），80%传统化肥配施15 t/hm2紫云英（M1+80%CF），80%传统化肥配施22.5 t/hm2紫云英（M2+80%CF），传统化肥配施30 t/hm2紫云英（M3+80%CF）。结果表明：1）0.25～2.00 mm团聚体在土壤中含量最高，占42.7%～56.1%。与100%CF相比，绿肥化肥配施处理0.25～2.00 mm团聚体含量增加了6.2%～21.2%，>2.00 mm团聚体含量降低了11.4%～32.7%;2）80%化肥配施不同量紫云英条件下，土壤总有机碳含量均高于100%CF，>2.00 mm团聚体有机碳含量均高于100%CF，紫云英翻压量达到30 t/hm2时，0.05～0.25 mm团聚体有机碳含量低于100%CF。3）>2.00 mm 和0.05～0.25 mm团聚体对土壤有机碳的贡献率最大，分別为28.5%～39.0%和43.2%～56.0%。试验结果表明，在豫南单季稻产区利用紫云英配施80%化肥可以提升土壤品质和肥力。

关键词 绿肥化肥配施;土壤团聚体;有机碳

中图分类号：S152.4 文献标志码：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.19.003

土壤有机碳是评价土壤肥力的关键指标，在改善土壤结构和性质、调节土壤养分循环和大气中温室气体浓度方面发挥着重要作用[1-2]。土壤团聚体是维持土壤质量的重要物质基础，其组成和稳定性对土壤肥力和抗蚀性至关重要[3]。土壤有机碳是团聚体形成的重要胶结物质，有利于团聚体的形成和稳定[4]。紫云英是一种绿色的、养分丰富的有机肥源，能为后茬作物提供丰富的营养物质[3，5-6]，不仅能提高水稻产量，还能替代部分化肥、培肥土壤，改善水稻田生物化学等性质[7-8]，在豫南稻区种植广泛。研究表明，有机肥化肥配施提高了大团聚体中有机碳含量[9-10]。宋佳等研究发现，冬种紫云英和秸秆还田不仅能提升土壤有机碳，更有利于有机碳分布于超大团聚体和大团聚体中，0～20 cm土壤的团聚体以超大团聚体和大团聚体为主[3]。

目前，紫云英配施化肥对水稻产量、土壤有机碳影响的研究报道较多，减量化肥与不同量紫云英配施对土壤团聚体、有机碳和氮的研究较少。据此，本研究依托河南省信阳市农科院的长期定位试验，探讨长期化肥减施20%条件下，紫云英不同翻压量对豫南地区水稻田土壤团聚体和有机碳的影响，为进一步明确其对土壤的培肥效果及合理施肥提供理论依据。

1  材料与方法

1.1  试验设计

田间试验于河南省信阳市农科院试验园进行，供试土壤为水稻土，土壤质地为黏壤土，耕作制度为单季稻。试验开始于2009年，共设置5个处理，分别为CK、100%CF、80%CF+M1、80%CF+M2、80%CF+M3，其中，CK为不施肥处理，100%CF为单施化肥处理，M1为15 t/hm2紫云英翻压量，M2为22.5 t/hm2紫云英翻压量，M3为30 t/hm2紫云英翻压量。每个处理设3个重复，面积均为6.67 m2，小区间设田埂并用塑料膜隔开，留0.25 m宽沟方便灌溉、排水等管理。施用化肥品种分别为碳酸氢铵、过磷酸钙和氯化钾，其中氮（N）、磷（P2O5）和钾（K2O）施用量分别为225 kg/hm2、135 kg/hm2和135 kg/hm2。

1.2  样品采集与测定

2014年9月水稻收获后采集耕层（0～15 cm）土壤，各小区按“S”形随机采5个点土壤样品，混合均匀成为一个样品。土壤全氮含量采用凯氏定氮法[11]测定，土壤有机碳含量采用重铬酸钾氧化-外加热法[11]测定。

1.3  计算与统计分析

试验数据用SPSS Statistics 17.0进行统计分析，采用单因素方差分析（ANOVA）进行显著性检验，采用邓肯（Duncan）法进行多重比较。

2  结果与分析

2.1  不同处理土壤团聚体分布

由图1可见，5种处理的土壤各粒级团聚体含量分布趋势为“0.25～2.00 mm”>“>2.00 mm”>“0.05～0.25 mm”>“<0.05 mm”，0.25～2.00 mm粒级团聚体在土壤中含量最高，占42.7%～56.1%。<0.05 mm粒级下，80%化肥配施22.5 t/hm2紫云英（80%CF+M2）的团聚体含量显著高于单施化肥处理（P<0.05），其余粒级团聚体处理间差异均不显著。本研究表明，80%化肥配施15～30 t/hm2紫云英可以提升0.25～2.00 mm团聚体含量，降低>2.00 mm团聚体含量。

2.2  不同处理对土壤及各粒级团聚体有机碳分布特征的影响

由表1可知，土壤总有机碳含量趋势为“80%CF+M1”>“80%CF+M2”>“80%CF+M3”>CK>100%CF。与100%CF和CK相比，80%化肥配施15 t/hm2紫云英（80%CF+M1）的土壤总有机碳含量增加显著（P<0.05）。总有机碳含量随紫云英施用量增加呈降低趋势。

由图2、图3可见，>2.00 mm和0.05～0.25 mm团聚体有机碳含量在处理间存在显著性差异，与CK相比，80%CF+M1显著提升了>2.00 mm和0.05～0.25 mm粒级团聚体有机碳含量。各处理对土壤中各粒级团聚体有机碳分布也产生了重要影响，相同处理下>2.00 mm 粒级团聚体有机碳含量最高，占14.3%～19.5%，0.25～2.00 mm粒级团聚体有机碳含量次之，占13.8%～16.9%，0.05～0.25 mm粒级团聚体有机碳含量较低，占12.5%～14.5%，<0.05 mm粒级团聚体有机碳含量最低，占10.9%～13.2%。通过各粒级团聚体有机碳对土壤有机碳的贡献率分析发现，>2.00 mm和0.05～0.25 mm团聚体对土壤有机碳的贡献率最大，分别为28.5%～39.0%和43.2%～56.0%，但是处理间差异不显著;<0.05 mm团聚体对土壤有机碳的贡献率在处理间存在显著差异。

Yu等研究表明，施用紫云英土壤有机碳提高了24.5%[12];吕玉虎等发现，翻压不同量紫云英配施减量化肥条件下，土壤有机质含量均显著高于100%CF处理，而当紫云英翻压量超过30 t/hm2时土壤有机质含量降低[13]。这与本研究结果类似，本研究中80%化肥配施不同量紫云英条件下，土壤总有机碳均高于100%CF。团聚体尺度，>2.00 mm团聚体有机碳含量均高于单施化肥处理，紫云英翻压量达到30 t/hm2时，0.05～0.25 mm团聚体有机碳含量低于100%CF，因此，大团聚体比小团聚体含有更多的有机碳[14]。减量化肥配施紫云英增加了土壤有机碳含量，提升了>2.00 mm 和0.05～0.25 mm团聚体土壤有机碳贡献率，表明减量化肥配施紫云英增强了土壤团聚体对有机碳的物理保护，这与宋佳等[3]的研究结果相似。

3  结论

紫云英配施80%化肥条件下，耕层土壤团聚体以0.25～2.00 mm和>2.00 mm为主，提升了0.25～2.00 mm团聚体含量，降低了>2.00 mm团聚体含量，土壤有机碳含量升高，有利于有机碳优先分布于>2.00 mm和0.25～2.00 mm团聚体中。试验结果表明，紫云英配施80%化肥有利于土壤肥力的提升。

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（责任编辑：丁志祥）