绿肥- 沼液- 水稻体系对江苏沿海盐土理化性质的影响

时 凯，丁海荣*，谭海运，刘兴华，安 晨，杨智青，金崇富，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）

土壤盐渍化是一个世界性的资源环境和生态问题。江苏沿海地区土壤多为盐土，严重影响植物生长。盐渍土壤改良方式有工程改良、化学改良和生物改良等，如通过工程措施控制地下水位抑制返盐、添加土壤改良物质改善土壤理化性状以及通过种草覆盖地表降低蒸发等都能够有效地降低土表盐分，达到改良土壤的目的。

采用农业措施快速改良江苏沿海盐土体现了绿色农业的重要理念，通过种植绿肥与水稻进行水旱轮作在江苏沿海地区改良盐土行之有年。绿肥是一种天然无公害且养分含量丰富的优质肥料。陈正刚等研究发现，绿肥可提高土壤全氮和有机质含量，保持速效钾和有效磷含量。种植绿肥作物有利于土壤有机质含量提升、化肥施用量减少，有利于提高耕地质量。毛叶苕子作牧草或绿肥，具有促进土壤养分积累的能力。杨滨娟等研究表明，绿肥紫云英通过翻压60%的鲜草量配施常规施氮量60%的氮肥可以有效提高氮肥利用效率，改善稻田氮素循环情况。油菜作为绿肥种植，其根系具有吸磷能力强的特点，从而将土壤磷素解离出来，易于还田利用。沼液是速效养分，能够被植物快速吸收利用，作为一种液体有机肥，是一种土壤改良剂。沼液有机质含量高，具有提高土壤通气性及保水保肥能力，其富含氮磷钾元素，能够调节土壤中各养分含量的比例，降低土壤板结程度，而且还含有胡敏酸和富里酸等腐植酸物质，能够提高土壤缓冲酸碱变化的能力，防止土壤酸化或碱化，从而可用于改良盐碱地。水稻作为主粮，种植面积广泛。水稻整个生育期以水田为主，能够压降土壤盐分，且水稻秸秆在腐熟过程中形成大量腐殖质，能够降低土壤容重和提高土壤孔隙度，协调土壤养分，有利于作物生长和培肥地力。

利用绿肥- 沼液- 水稻所构建的农业技术体系对盐渍土壤改良的报道较为少见。本研究选取绿肥作物紫云英、毛叶苕子及油菜，结合不同沼液量施入以及水稻种植农业体系进行盐土改良试验，探讨绿肥- 沼液- 水稻体系对江苏沿海盐土理化性质的影响，旨在为江苏沿海盐土改良提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验地点为顺泰农场（120.38°E、33.69°N），该区域属北亚热带季风气候，土壤为盐潮土，质地以盐土为主。土壤基本理化性质：盐分0.321%，pH 值7.84，有机质含量（质量分数，下同）10.86 g/kg，全氮含量80 mg/kg，有效磷含量4.54 mg/kg，速效钾含量311.47 mg/kg。

供试绿肥为天缘4 号紫云英（购自郑州开元草业科技有限公司）、蒙苕1 号毛叶苕子（购自宁夏绿地草业科技有限公司）、油杂3 号油菜（江苏沿海地区农业科学研究所选育）。对照（CK）施等量沼液不种植绿肥。

沼液由顺泰农场规模化猪场提供。沼液基本理化性质：pH 值7.8，有机质含量280 mg/kg，全氮含量150 mg/kg，有效磷含量23 mg/kg，速效钾含量37 mg/kg。

供试水稻品种为盐稻8 号，由江苏沿海地区农业科学研究所提供。

1.2 试验设计

试验设体系A、B，各4 个处理组，每组3 个重复，每个小区面积为90 m（长15 m、宽6 m），如表1所示。

表1 绿肥-沼液-水稻体系及组合

紫云英与毛叶苕子播种量均为2.5 kg/667 m，油菜播种量为300 g/667 m。绿肥种植时间为2019年11 月12 日，翻压时间为2020 年4 月30 日。

沼液分3 次入田：第1 次2019 年11 月10 日（沼液总量的40%）；第2 次2019 年12 月20 日（沼液总量的30%）；第3 次2020 年3 月20 日（沼液总量的30%）。2020 年4 月30 日沼液随绿肥一起混入土壤，5 月5 日上水泡田并耙田，以待秧苗移栽。

2020 年6 月4 号，水稻秧苗移栽大田，机械插秧（36 穴/m，3 株/穴），试验小区病虫害及杂草均统一管理。

1.3 土壤样品采集与测定

土壤样品分5 次采集：时间分别为2019 年10月11 日（原始土壤）、2020 年4 月3 日（绿肥种植之后）、2020 年5 月20 日（沼液及绿肥翻压后）、2020年6 月20 日（水稻秧苗移栽后）、2020 年8 月20 日（搁田期）。

分区用取样器采土壤样品（深度25 cm、直径5 cm），放置实验室自然风干，研磨粉碎。实验室测定土壤的盐分、pH 值及有机质、有效磷、速效钾、全氮含量。

盐分参照NY/T 1121.16—2006《土壤检测第16部分：土壤水溶性盐总量的测定》测定；pH 值用pH计测定；有机质含量参照NY/T 1121.6—2006《土壤检测第6 部分：土壤有机质的测定》测定；全氮含量参照NY/T 1121.24—2012《土壤检测第24 部分：土壤全氮的测定自动定氮仪法》用凯氏定氮法测定；有效磷含量参照NY/T 1121.7—2014《土壤检测第7 部分：土壤有效磷的测定》用紫外/可见分光光度计测定；速效钾含量参照NY/T 889—2004《土壤速效钾和缓效钾含量的测定》用火焰光度计测定。

1.4 数据分析

试验数据采用SPSS 20.0 软件统计分析，用Excel 2016 作数据图表。

2 结果与分析

2.1 绿肥- 沼液- 水稻体系对土壤盐分的影响

由图1-A 可知，体系A 处理组土壤盐分总体趋势为先升后降再升。2020 年4 月3 日，盐分由高到低依次为处理1、处理4、处理2、处理3；2020 年5月20 日，处理1、处理2 与处理4 的盐分相近，但均高于处理3；2020 年6 月20 日，盐分由高到低依次为处理4、处理2、处理1、处理3；2020 年8 月20日，盐分由高到低依次为处理1、处理3、处理2、处理4。

由图1-B 可知，体系B 处理组土壤盐分总体趋势先升后降。2020 年4 月3 日、5 月20 日和8 月20日，盐分由高到低依次为处理8、处理6、处理7、处理5；2020 年6 月20 日，盐分由高到低依次为处理6、处理7、处理8、处理5。

图1 绿肥-沼液-水稻体系对土壤盐分的影响

体系A、体系B 盐分总体趋势不同，最终体系B的盐分低于体系A；相同体系种植不同绿肥对土壤盐分影响不同。试验结果说明，不同体系对沿海土壤盐分改良效果有差异性。

2.2 绿肥- 沼液- 水稻体系对土壤pH 值的影响

由图2-A 可知，体系A 处理组土壤pH 值总体趋势为先升后降再升。2020 年4 月3 日，pH 值由高到低依次为处理3、处理4、处理1、处理2；2020 年5月20 日，pH 值由高到低依次为处理4、处理1、处理3、处理2；2020 年6 月20 日，pH 值由高到低依次为处理1、处理4、处理3、处理2；2020 年8 月20 日，pH值由高到低依次为处理4、处理1、处理2、处理3。

由图2-B 可知，体系B 处理组土壤pH 值总体趋势为先升后降再升。2020 年4 月3 日、5 月20 日以及6 月20 日，pH 值由高到低依次为处理8、处理7、处理6、处理5；2020 年6 月20 日，pH 值由高到低依次为处理8、处理7、处理5、处理6；2020 年8 月20 日，pH值由高到低依次为处理5、处理6、处理8、处理7。

图2 绿肥-沼液-水稻体系对土壤pH 值的影响

体系A、体系B pH 值总体趋势相同，说明2 个体系对土壤pH 值的影响基本相同。

2.3 绿肥- 沼液- 水稻体系对土壤有机质含量的影响

由图3-A 可知，体系A 处理3 与处理4 土壤有机质含量趋势为先降后升再降再升；处理1 与处理2 趋势为先升后降再升。2020 年4 月3 日，有机质含量由高到低依次为处理1、处理2、处理4、处理3；2020 年5 月20 日，有机质含量由高到低依次为处理3、处理2、处理1、处理4；2020 年6 月20 日，有机质含量由高到低依次为处理2、处理1、处理3、处理4；2020 年8 月20 日，处理2 与处理3 的有机质含量相近，处理1 与处理4 的有机质含量相近。

由图3-B 可知，体系B 处理5 土壤有机质含量趋势为先升后降再升；处理6 趋势先降后升再降；处理7 趋势先降后升再降再升；处理8 趋势先降后升。2020 年4 月3 日，有机质含量由高到低依次为处理5、处理8、处理6、处理7；2020 年5 月20 日，有机质含量由高到低依次为处理7、处理6、处理8、处理5；2020 年6 月20 日，有机质含量由高到低依次为处理6、处理8、处理7、处理5；2020 年8 月20 日，有机质含量由高到低依次为处理7、处理5、处理8、处理6。

图3 绿肥-沼液-水稻体系对土壤有机质含量的影响

体系A、体系B 土壤有机质含量趋势不同，说明不同体系对土壤有机质含量的影响存在差异性。

2.4 绿肥- 沼液- 水稻体系对土壤有效磷含量的影响

由图4-A 可知，体系A 处理1、处理2 与处理3土壤有效磷含量趋势先升后降再升再降，处理4 呈先升后降趋势。2020 年4 月3 日，有效磷含量由高到低依次为处理1、处理2、处理3、处理4；2020 年5 月20 日，有效磷含量由高到低依次为处理4、处理3、处理2、处理1；2020 年6 月20 日，有效磷含量由高到低依次为处理3、处理2、处理4、处理1；2020 年8 月20 日，有效磷含量由高到低依次为处理2、处理3、处理4、处理1。

由图4-B 可知，体系B 处理组土壤有效磷含量总体趋势升- 降- 升- 降。2020 年4 月3 日，有效磷含量由高到低依次为处理5、处理6、处理8、处理7；2020 年5 月20 日，有效磷含量由高到低依次为处理7、处理5、处理6、处理8；2020 年6 月20 日，有效磷含量由高到低依次为处理6、处理8、处理7、处理5；2020 年8 月20 日，有效磷含量由高到低依次为处理5、处理8、处理7、处理6。

图4 绿肥-沼液-水稻体系对土壤有效磷含量的影响

体系A、体系B 土壤有效磷含量趋势大同小异，说明不同体系对有效磷积累及利用效果的基本趋势相同。

2.5 绿肥- 沼液- 水稻体系对土壤速效钾含量的影响

由图5-A 可知，体系A 处理组土壤速效钾含量总体趋势先降后升再降。2020 年4 月3 日，速效钾含量由高到低依次为处理2、处理1、处理4、处理3；2020 年5 月20 日，速效钾含量由高到低依次为处理4、处理2、处理1、处理3；2020 年6 月20 日，速效钾含量由高到低依次为处理1、处理4、处理2、处理3；2020 年8 月20 日，速效钾含量由高到低依次为处理1、处理4、处理3、处理2。

由图5-B 可知，体系B 处理5 土壤速效钾含量趋势先升后降；处理6、处理7 与处理8 趋势先降后升再降。2020 年4 月3 日，速效钾含量由高到低依次为处理5、处理7、处理6、处理8；2020 年5 月20日，速效钾含量由高到低依次为处理6、处理8、处理5、处理7；2020 年6 月20 日，速效钾含量由高到低依次为处理8、处理7、处理6、处理5；2020 年8月20 日，速效钾含量由高到低依次为处理7、处理5、处理8、处理6。

图5 绿肥-沼液-水稻体系对土壤速效钾含量的影响

体系A、体系B土壤速效钾含量趋势不同，但最终呈现下降，说明不同体系速效钾吸收利用效率可能有些不同，但水稻相应生长阶段对速效钾需求基本一致。

2.6 绿肥- 沼液- 水稻体系对土壤全氮含量的影响

由图6-A 可知，体系A 处理1 全氮含量趋势为降—升；处理2 趋势为升—降—升—降；处理3 趋势为升—降；处理4 呈递降趋势。2020 年4 月3 日，全氮含量由高到低依次为处理3、处理2、处理1、处理4；2020 年5 月20 日，全氮含量由高到低依次为处理1、处理3、处理4、处理2；2020 年6 月20 日，全氮含量由高到低依次为处理2、处理3、处理4、处理1；2020 年8 月20 日，全氮含量由高到低依次为处理1、处理2、处理3、处理4。

图6 绿肥-沼液-水稻体系对土壤全氮含量的影响

由图6-B 可知，体系B 处理5 与处理8 全氮含量趋势为降—升—降；处理6 与处理7 趋势为升—降—升—降。2020 年4 月3 日，全氮由高到低依次为处理6、处理7、处理8、处理5；2020 年5 月20日，全氮含量由高到低依次为处理7、处理6、处理5、处理8；2020 年6 月20 日，全氮含量由高到低依次为处理6、处理5、处理8、处理7；2020 年8 月20日，全氮含量由高到低依次为处理6、处理5、处理7、处理8。

体系A、体系B 土壤全氮含量趋势有较大不同，说明不同体系中氮素增减速率不同，从而对土壤全氮的改良效果有区别，但总体上A、B 体系均增加了土壤中的全氮含量。

3 讨论与结论

本试验绿肥- 沼液- 水稻体系结果表明不同绿肥及沼液添加量对土壤盐分均有不同的改良效果，但趋势存在差异性；试验结果显示，体系B 的盐分低于体系A。分析原因，可能是沼液是弱碱性有机肥，添加量增加从而有利于降低土壤可溶性盐分，这与苏芳莉等的研究结果一致。体系A 中紫云英降低土壤盐分显著；体系B 中毛叶苕子对土壤盐分改良最佳。由此可见，绿肥- 沼液- 水稻体系对沿海土壤盐分的改良，要根据沼液施肥量种植适宜的绿肥。

土壤pH 值是衡量土壤酸碱性的指标，影响着土壤中各物质的有效性。沼液对土壤pH 值的影响结果存在差异。王宗寿研究发现，施用沼液可让土壤的pH 值上升。本试验体系A 与体系B 土壤的pH 值趋势相同，且油菜对盐土pH 值调控效果明显。分析原因，这可能是由于油菜翻压后，土壤吸附K、Ca、Mg等离子的能力优于毛叶苕子与紫云英，土壤溶液中离子动态平衡受到干扰，从而改变土壤的酸碱度。因此，在绿肥- 沼液- 水稻体系对沿海盐土pH 的改良中，油菜可作为种植绿肥的首选。

土壤肥力的重要指标是有机质和有效养分。研究发现，沼液施入土壤后，土壤中有机质、全氮、速效钾、有效磷含量都会有所增加，种植绿肥压青后会影响土壤有机质含量。本研究显示，土壤有机质含量均得到不同程度的增加，种植油菜的土壤有机质含量最为突出，可能是由于油菜翻压后在沿海盐土中形成的腐殖质多。翻压绿肥通过自身磷的循环再利用提高土壤有机磷含量，从而提高土壤磷的利用率。本研究表明，体系A 中紫云英与油菜的组合最终有效磷含量均高于原始值，体系B 中最终有效磷含量都低于原始值。分析原因，可能是水稻生长过程中，沼液施肥量的增加，提高了土壤中可利用磷，使土壤中有效磷含量降低。土壤速效钾含量是评价土壤钾素肥力的关键指标，速效钾能直接影响作物生长。本结果体系A 与体系B 都显示土壤中速效钾含量最终是降低趋势，其原因可能是绿肥在翻压分解过程中产生的有机酸和腐植酸溶解土壤中钾以及水稻生长对土壤中速效钾的吸收利用，导致土壤速效钾含量呈现降低趋势。研究发现，绿肥可通过矿化作用提高土壤的全氮含量。本研究显示，体系A、体系B 均具有增加土壤全氮的能力，试验后期，除体系A 中的紫云英组合处理全氮含量呈上升趋势，其余均是降低趋势。

总体来看，绿肥- 沼液- 水稻体系对江苏沿海盐土改良的作用复杂，能够降低土壤的可溶性盐分，稳定土壤pH 值，提高土壤有机质含量。但是，本试验仅对前期测定结果进行了总结，而且此次结果只能表明顺泰农场一个种植试验点的土壤改良效果，可能难以说明大面积绿肥- 沼液- 水稻体系对江苏沿海盐土改良的作用，相关结果还需要进行多年多点的试验验证。