绿肥对稻田土壤改良试验研究

赵 秋，宁晓光，张新建，周丽平

（天津市农业科学院，天津 300192）

绿肥，是纯天然、安全有机肥类，可以通过种植生长达到生物改善耕地的效果，也是培养地力的重要物质基础，发展绿肥是多、快、好、省地解决养地用地和有机肥源的良好途径。绿肥还是清洁的有机肥源，能有效提高土壤肥力、改善土壤环境质量、防止水土流失、改善生态环境。小站稻是天津独有的稻米品牌，有百余年的种植历史，但目前小站稻面积逐年减少，品质有待改善。影响小站稻品质有诸多原因，一是在水稻种植过程中，基本为连片大规模连年单一种植，生物多样性大大降低，由传粉蝴蝶、蜜蜂、食谷鸟、啮齿动物、植物、动物寄生虫等构成相互作用的生态网络大大简化，导致病虫害频发。二是土壤质量变差，长期以来普遍重视稻米产量，忽视了对土壤生产能力保持，不少地区对稻田基本上是掠夺式经营，重用轻养，耕地负荷过重，地力衰退，肥力下降，导致稻米品质降低。尤其是近些年来，化肥和农药使用过量或不规范，土壤质量急剧恶化。本试验是在多年种植水稻的土壤上种植田菁、印尼绿豆、毛叶苕子和箭筈豌豆4种绿肥作物，以验证绿肥对稻田土壤的改良效果。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试绿肥作物4种：（1）田菁，田菁6号，为山东生产；（2）印尼绿豆，为浙江生产；（3）毛叶苕子，鲁苕1号；（4）箭筈豌豆，为普通栽培品种；均购自北京绿合种业有限公司。

1.2 试验设计

试验设5个处理：分别为对照、田菁、印尼绿豆、毛叶苕子、箭筈豌豆，每个处理3次重复，小区面积667 m2，随机排列。

1.3 试验地概况

试验在天津市武清区现代农业科技创新基地进行（北纬39°21′、东经117°10′、海拔3.6 m）。该地区属于暖温带半湿润大陆季风气候，年均降水量586.1 mm，年平均气温11.6 ℃，全年日照总量2 810 h，无霜期203 d。试验地土壤为潮土，基础土壤理化指标为有机质18.47 g·kg-1，碱解氮56.78 mg·kg-1，有效磷31.05 mg·kg-1，速效钾241.5 mg·kg-1，pH值8.50。上茬作物为水稻。

试验于2018年5月24日播种，播种量均为5.0 kg·667 m-2，对照不种植，空闲，生长期间无灌水、除草等农事操作。9月20日采集地上部植株体，进行生物量及养分含量测试，剩余部分粉碎翻压到0～20 cm土壤中，翌年3月采集土壤样品，测试土壤物理与化学性状指标。

1.4 调查与测定项目

选取1 m2，采集植株地上的整段标本鲜样在105 ℃下杀青，70 ℃烘干称重，计算生物产量。常规方法测量土壤物理和化学指标。

2 结果与分析

2.1 绿肥地上部生物产量

试验结果如表1所示，4种绿肥作物长势较好，生物产量均在4 000 kg·hm-2以上，显著高于对照，超过了绿肥标准生物产量3 000 kg·hm-2。4种绿肥作物生物产量从高到低排序为田菁＞印尼绿豆＞箭筈豌豆＞毛叶苕子＞对照，田菁生物产量最高，达到了6 800 kg·hm-2。绿肥作物生物产量与对照相比增量在104.0%～241.6%。

表1 不同绿肥生物产量 （kg·hm-2）

2.2 翻压绿肥对土壤理化性状的影响

翻压稻田绿肥可以使土壤团粒明显增加，结构改善，土壤容重变小，孔隙度增大，田间持水量和排水能力也明显增强。由表2可以看出，与对照相比，稻田春季种植绿肥并翻压，土壤水稳性团粒总量增加38.20%～82.47%，容重显著降低5.37%～10.74%，通气性增加14.01%～29.39%，最大持水量增加3.76%～10.12%，非毛管空隙增加11.76%～25.88%。从土壤物理性质指标来看，改良效果最好的绿肥作物为田菁。

表2 翻压绿肥对稻田土壤物理性质的影响

稻田翻压绿肥不仅可以为后茬作物提供充足的营养，而且为土壤提供较多的有机质和肥分，提高了土壤肥力。土壤化学性质有较大提升。由表3可以看出，与对照相比，稻田春季种植绿肥并翻压，土壤有机质增加1.14%～4.07%，pH值显著降低2.81%～3.63%，土壤碱解氮含量增加40.87%～66.02%，土壤有效磷含量增加31.46%～45.19%，速效钾含量增加13.43%～38.93%。从土壤化学性质综合指标看，改良效果最好的绿肥为田菁。

表3 翻压绿肥对稻田土壤化学性质影响

2.3 翻压绿肥对土壤抑盐效果

稻田土壤种植绿肥可明显降低耕层土壤盐分含量，起到改良土壤的作用。这主要是由于绿肥生长期间根系穿插作用，地上部枝叶繁茂，覆盖土壤，使地表蒸发显著降低，绿肥叶面积加大，蒸腾作用强烈，使土壤水分通过蒸腾排除，从而降低了土壤水分，减轻返盐，而且通过种植并翻压绿肥，土壤物理性状有所改善，也有利于土壤盐分向下淋洗。从表4可以看出，与对照相比，种植绿肥处理土壤渗透性增加幅度为0.02～0.07 mm·d-1，地表蒸发量降低幅度为1.63～3.60 mm·d-1；0～10 cm土壤水分下降4.25%～14.47%，10～20 cm土壤水分下降2.60%～6.09%，20～30 cm土壤水分下降7.28%～12.20%；0～10 cm土壤全盐含量降低9.76%～24.39%，10～20 cm土壤全盐含量降低8.69%～23.91%，20～30 cm土壤全盐含量降低16.36%～29.09%。

表4 翻压绿肥对土壤渗透量、地表蒸发量及土壤盐分影响

3 结论与讨论

绿肥作物种类较多，围绕天津地区小站稻种植区域、种植制度及土壤特点来选择适宜的绿肥作物以改良土壤，需要考虑种植时间、翻压时间、作物种类、生物量及对土壤改良效果等。绿肥作物的重要评价指标之一是翻压时的生物产量，一般当地适宜作绿肥作物的标准以生物产量（干物质）超过3 000 kg·hm-2作为目标。本研究选择的4种典型绿肥作物田菁、印尼绿豆、毛叶苕子和箭筈豌豆，结果显示翻压前生物产量均超过4 000 kg·hm-2，远高于绿肥标准。

试验显示，4种作物对稻田土壤改良效果较好，与对照相比，稻田种植绿肥并翻压，土壤水稳性团粒总量增加38.20%～82.47%，容重降低5.37%～10.74%，通气性增加14.01%～29.39%，最大持水量增加3.76%～10.12%；土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量分别比对照增加1.14%～4.07%，40.87%～66.02%，31.46%～45.19%和13.43%～38.93%；0～30 cm土壤水溶盐含量比对照降低8.69%～29.09%。稻田绿肥对土壤培肥效果较好，这与前人研究较为一致。南方紫云英绿肥联合早稻草全部还田和晚稻留高茬还田措施可提高土壤有机质含量，稳定土壤氮素供应的长期效果显著，是红壤地区水稻高产稳产和可持续发展相对较好的耕作制度，能够有效促进水稻增产，改善土壤理化性质，稳定氮素供应。田菁是改良盐碱土壤的最佳绿肥作物，在前人研究报道中也多有体现。田菁总生物量及植株体碳氮含量较高，田菁翻压还田后土壤有机碳、全氮及固定态铵含量明显提升，分别为6.44 g·kg-1，0.62 g·kg-1和40.1 mg·kg-1，土壤活性有机碳、硝态氮、铵态氮、微生物生物量碳氮（MBC、MBN）含量及碳库管理指数（CPMI）均以田菁翻压还田效果最优。本试验结果也显示，田菁在生物产量和绿肥翻压对土壤改良的效果较好，可以在天津稻区种植。