3 种绿肥翻压对浇灌沼液后土壤质量的影响

安 晨，丁海荣，谭海运，时 凯，杨智青，金崇富，侯福银，陈长宽

（1.江苏沿海地区农业科学研究所/盐城市畜牧养殖装备工程技术研究中心，江苏 盐城 224002；2.西藏自治区农牧科学院农业资源与环境研究所，西藏 拉萨 850032）

自古以来，我国就有利用绿肥的历史，到唐、宋、元代，利用绿肥的种类和面积都有较大发展，使用技术广泛传播。 至明、清时，我国常用的绿肥作物包括绿豆、蚕豆、苕子、苜蓿、黧豆等20 余种［1］。 研究表明，绿肥能够提供大量有机质，在土壤微生物的作用下，发生腐殖质化，产生具有黏着性的胶体物质，此外绿肥根系有较强的穿插力，从而促进了土壤水稳性团粒结构的形成， 大大改善了土壤的理化性状［2］。 还有研究表明，不同绿肥品种部分替代化肥能改善烟田土壤养分， 但效果不一［3］。 多花黑麦草作为绿肥还田能够提高土壤有机质、速效磷及碱解氮等含量［4］。 油菜盛花期还田能提高土壤有机质、全氮和全磷含量，培肥地力［5］。大麦作为粮食作物的同时亦可作为一种绿肥，研究表明大麦绿肥翻压能够增加烟土土壤供肥能力［6］。 随着我国养殖业的快速发展，养殖废弃物处理日益重要。 2017 年国务院办公厅《关于加快推进畜禽养殖废弃物资源化利用的意见》中指出，抓好畜禽养殖废弃物资源化利用， 关系畜产品有效供给，关系农村居民生产生活环境改善，是重大的民生工程。目前有大量研究表明，沼液对土壤具有一定的改良效果， 如施用沼液能够促进碱蓬和芦苇等植物生长，能够加快土壤改良进程，缩短改良土壤所需的时间，降低改良土壤的成本，对土壤理化性质有显著（P＜0.05）的改良作用［7-9］。 由于尚不清楚绿肥对浇灌沼液后的土壤是否具有相同改良效果，该研究旨在明确多花黑麦草、大麦和油菜3种绿肥作物翻压还田在施用不同浓度沼液情况下对土壤的改善作用， 以期寻找适合施用沼液后土壤改良的绿肥。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验地点为江苏省盐城市顺泰农场（120.38°E、33.69°N）。 供试绿肥为多花黑麦草，市场购买；大麦（苏啤7 号）和油菜（盐油杂3 号），均由江苏沿海地区农业科学研究所提供。 沼液由盐城市顺泰农场规模化猪场提供。 供试土壤基本理化性状如下：pH 值为7.84，盐分含量3.21 g/kg，有机质含量（质量分数，下同）10.86 g/kg，全氮含量8.1 g/kg，有效磷含量4.54 mg/kg， 速效钾含量311.47 mg/kg；供试沼液基础营养成分如下：pH 值为7.48、有机质含量0.28%， 盐分含量1.19‰， 全氮含量0.15%，速效磷含量0.23‰，速效钾含量0.37‰。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计

试验将8 个小区平均分为2 个处理， 分别施用2 种不同量的沼液，记为L1 处理（施用沼液量为8.5 L/m2）和L2 处理（施用沼液为17.0 L/m2），L1处理为完全替代氮肥所需沼液量，L2 处理为过量替代氮肥沼液量。每种处理4 个小区，分别为只施用沼液不种植物的对照组，记为对照（L1）与对照（L2）； 同时设置在L1 和L2 处理的基础上分别翻压多花黑麦草、 大麦、 油菜3 种绿肥的绿肥试验组，记为多花黑麦草（L1）、大麦（L1）、油菜（L1）和多花黑麦草（L2）、大麦（L2）、油菜（L2）。 每个小区均为90 m2（长15 m、宽6 m），分为3 个重复，每个重复30 m2。 采用条播的方式播种多花黑麦草、大麦、油菜，行距40 cm，多花黑麦草与大麦播种量分别为2 kg/667 m2和25 kg/667 m2， 油菜播种量为300 g/667 m2。

1.2.2 采样与田间管理

绿肥种植时间为2019 年11 月12 日，沼液施用时间为2020 年3 月20 日， 绿肥翻压时间为2020 年4 月30 日，翻压深度为20～30 cm，水稻种植时间为2020 年6 月2 日。试验小区病虫害及杂草均统一管理。分别于2020 年5 月20 日（绿肥翻压后土壤）、6 月20 日（水稻种植后土壤）、8 月20日（水稻种植后土壤）采用5 点采样法，采集各重复的土壤样品。 采样后自然风干，研磨粉碎，供试验室检测。

1.2.3 检测方法

pH 值测定参照行业标准 《土壤pH 的测定》（NY/T 1377—2007）；有机质含量测定参照行业标准《土壤检测第6 部分：土壤有机质的测定》（NY/T 1121.6—2006）；盐分含量测定参照行业标准《土壤检测第16 部分： 土壤水溶性盐总量的测定》（NY/T 1121.16—2006）；全氮含量测定参照《土壤检测第24 部分：土壤全氮的测定自动定氮仪法》（NY/T 1121.24—2012）；有效磷含量测定采用《土壤检测第7 部分： 土壤有效磷的测定》（NY/T 1121.7—2014）；速效钾含量测定参照《土壤速效钾和缓效钾含量的测定》（NY/T 889—2004）。

1.3 数据处理与分析

运用Excel 2016 进行数据统计与作图， 采用SPSS 19.0 统计学软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 3 种绿肥翻压还田在施用不同量沼液条件下对土壤pH 值的影响

由图1 可知，在5 月20 日，各绿肥试验组与同沼液添加量的对照组相比土壤pH 值无显著（P＞0.05）变化。 6 月20 日，L1 处理的3 个绿肥试验组土壤pH 值均显著（P＜0.05）低于同沼液添加量对照组，而大麦（L2）土壤pH 值显著（P＜0.05）高于同沼液添加量对照组。 8 月20 日，多花黑麦草（L2）与大麦（L2）试验组的土壤pH 值较对照组（L2）上升约0.17，且差异显著（P＜0.05）。

图1 3 种绿肥翻压还田在施用不同量沼液条件下对土壤pH 值的影响

2.2 3 种绿肥翻压还田在施用不同量沼液条件下对土壤盐分含量的影响

由图2 可以看出， 在5 月20 日，L2 处理下，多花黑麦草与大麦2 组土壤盐分均显著（P＜0.05）低于对照组。 但在6 月20 日，L1 处理下，绿肥试验组土壤盐分都显著（P＜0.05）高于对照组（L1）；多花黑麦草（L2）组土壤盐分含量也显著（P＜0.05）高于对照组（L2）。 而在8 月20 日，仅有大麦（L1）与多花黑麦草（L2）组土壤盐分显著（P＜0.05）高于同沼液添加量的对照组。

图2 3 种绿肥翻压还田在施用不同量沼液条件下对土壤盐分含量的影响

2.3 3 种绿肥翻压还田在施用不同量沼液条件下对土壤有机质含量的影响

由图3 可以看出，在5 月20 日，油菜（L1）和油菜（L2）试验组土壤有机质含量均显著（P＜0.05）高于同沼液施用量的对照组。 在6 月20 日，多花黑麦草（L1）和大麦（L1）土壤有机质含量较对照（L1）均显著（P＜0.05）提高；但大麦（L2）组土壤有机质含量显著（P＜0.05）低于对照（L2）。 而在8 月20 日，大麦组土壤有机质含量在2 种沼液浓度影响下均显著（P＜0.05）高于各自对照组，同时油菜（L2）土壤有机质含量较对照组（L2）也有显著（P＜0.05）提高。

图3 3 种绿肥翻压还田在施用不同量沼液条件下对土壤有机质含量的影响

2.4 3 种绿肥翻压还田在施用不同量沼液条件下对土壤全氮含量的影响

由图4 可知：在5 月20 日，L1 处理下，多花黑麦草与大麦组土壤全氮含量显著（P＜0.05）低于对照组（L1）。 在6 月20 日，多花黑麦草（L1）土壤全氮含量显著（P＜0.05）高于对照组（L1）；而大麦（L2）和油菜（L2）两组土壤全氮含量显著（P＜0.05）低于对照组（L2）。 在8 月20 日，大麦组在2 种沼液浓度下，土壤全氮含量均显著（P＜0.05）高于各自对照组。

2.5 3 种绿肥翻压还田在施用不同量沼液条件下对土壤有效磷含量的影响

由图5 可知，在5 月20 日，仅有油菜（L2）组土壤有效磷含量显著（P＜0.05）高于对照组（L2）。在6 月20 日，除油菜（L2）组外的绿肥试验组土壤有效磷含量均高于对照组，多花黑麦草（ L1）、大麦（L1）、油菜（L1）、多花黑麦草（L2）4 个绿肥试验组与同沼液施用量的对照组差异显著（P＜0.05）。8 月20 日，仅有多花黑麦草（L1）、大麦（L1）2 组土壤有效磷含量显著（P＜0.05）高于对照组。

图5 3 种绿肥翻压还田在施用不同量沼液条件下对土壤有效磷含量的影响

2.6 3 种绿肥翻压还田在施用不同量沼液条件下对土壤速效钾含量的影响

由图6 可知，在5 月20 日，绿肥试验组土壤速效钾含量均显著（P＜0.05）低于各自的对照组。 6月20 日，仅有大麦组土壤速效钾含量在两种处理下显著（P＜0.05） 低于各自对照组。 而在8 月20日，大麦（L2）组土壤速效钾含量显著（P＜0.05）高于对照组（L2）。

图6 3 种绿肥翻压还田在施用不同量沼液条件下对土壤速效钾含量的影响

3 讨论

3.1 3 种绿肥翻压还田在施用不同量沼液条件下对土壤环境的影响

土壤pH 值对土壤微生态环境有着重要影响。潘福霞等［10］研究发现，在绿肥翻压腐解25 d 之后，土壤pH 值低于对照；李艳等［11］在施用绿肥后，土壤pH 值显著提高； 而该试验于5 月20 日采集绿肥翻压后土壤检测其pH 值，发现各绿肥试验组与同沼液添加量的对照组相比土壤pH 值无显著（P＞0.05）差异，这可能与翻压绿肥的种类不同有关。

盐分也是土壤理化性质的一个重要指标。 杨冬艳等［12］研究发现，将新鲜的绿肥翻压到土壤中，能够显著减轻由于施用农家肥而导致的土壤次生盐渍化的程度，这解释了5 月20 日该试验中绿肥翻压后，在L2 处理下，多花黑麦草与大麦试验组盐分显著（P＜0.05）低于对照组。 杨冬艳等［12］研究还指出，绿肥翻压2 个月后，土壤全盐绝对含量极显著高于翻压前［12］，这与该试验绿肥翻压两个月后，一些试验组盐分较对照组升高的结果一致。

3.2 3 种绿肥翻压还田在施用不同量沼液条件下对土壤营养成分的影响

有机质含量是衡量土壤肥沃程度的重要指标， 其水平的高低在很大程度上决定了农作物产量的多少。熊维亮等［13］研究表明：绿肥翻压可以提高低有机质土壤（有机质含量＜10 g/kg）的有机质含量。 刘冲等［14］发现黑麦草等绿肥翻压能够提高黄河故道土壤有机质含量。 以上结果解释了该试验中，土壤有机质含量高于各自对照的结果。赵炯平等［15］在研究不同绿肥翻压还田后对植烟土壤的影响时， 发现以禾本科绿肥提高土壤有机质含量的效果较好，这与该试验8 月20 日大麦组土壤有机质含量高于对照组的结果相近。

土壤供氮能力也是评价土壤肥力的重要指标。朱树秀等［16］研究指出，禾本科牧草使种植土壤中增加的氮产物更易为农作物吸收利用， 土壤供氮能力为种植紫花苜蓿后的3～6 倍。该次试验中，绿肥翻压后，5 月20 日L1 组禾本科绿肥土壤氮含量低于对照组，但至8 月20 日，各绿肥试验组土壤氮含量均高于对照组，以大麦为最佳，这与常帅［17］对大麦翻压有利于土壤氮含量的积累的研究结果相似。

有效磷是土壤中可被植物吸收利用的磷的总称。杨蒙岭等［18］研究发现，黑麦草和紫云英混合翻压还田后显著提高了土壤速效磷含量。 这解释了该次试验中， 部分绿肥试验组有效磷含量较相应对照组上升的结果。赵炯平等［15］发现，不同绿肥翻压后土壤有效磷含量均在绿肥翻压还田60 d 达到峰值，与该次研究在6 月20 日发现绿肥试验组土壤中有效磷含量达到最高的结果相近。

钾肥能够促进作物的光合作用，促进作物结果和提高作物的抗寒、抗病能力，从而提高农业产量，也是植物生长中一种不可或缺的元素。该次试验中，绿肥翻压还田后60 d 内， 绿肥试验组土壤中钾含量低于对照组，有可能是沼液影响了绿肥速效钾的分解。 席莹莹［19］在绿肥的种植翻压试验中发现，绿肥翻压能够提高土壤中速效钾含量， 这与8 月20日，大麦组钾含量均高于相应对照组的结果一致。

4 结论

3 种绿肥翻压对浇灌沼液后土壤改良作用各不相同，翻压110 d 后，大麦在2 种浓度沼液替代氮肥情况下均可大幅提高土壤有机质和全氮含量， 在低浓度沼液条件下可显著提高土壤有效磷含量， 在高浓度沼液条件下可显著提高土壤速效钾含量，可作为一种新型绿肥使用。