線 琳，劉國(guó)道，郇恒福，高 玲

(1.海南大學(xué)農(nóng)學(xué)院，海南 儋州 571737；2.中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所 農(nóng)業(yè)部熱帶作物種質(zhì)資源利用重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，海南 儋州 571737)

我國(guó)的酸性土壤主要包括紅壤、磚紅壤等土壤。紅壤主要分布于我國(guó)南部廣闊的低山丘陵區(qū)，占全國(guó)土地面積的22%[1-3]。磚紅壤是熱帶地區(qū)乃至部分亞熱帶地區(qū)存在最為廣泛的土壤之一，熱帶雨林或季雨林中的土壤在熱帶季風(fēng)氣候下，土壤風(fēng)化強(qiáng)烈，富鋁化作用明顯，大多數(shù)土壤呈酸性或強(qiáng)酸性，不少酸性土壤固磷強(qiáng)度大，全磷含量小于0.05%，有效磷含量通常約2 mg/kg，一些土壤甚至在1 mg/kg以下[4-5]。酸性土壤的主要問題是養(yǎng)分有效性低，而且所涉及的養(yǎng)分種類也比較多，缺磷、鉀、鈣等[6]。在我國(guó)，磚紅壤主要存在于海南島以及廣東的雷州半島，絕大多數(shù)是在海南島，目前海南島大約63.85%的土壤為磚紅壤[7]。

土壤中的磷素養(yǎng)分，是作物磷素營(yíng)養(yǎng)的主要來源之一，所以土壤中的磷素含量及其供磷特性對(duì)作物生長(zhǎng)有十分重要的影響[8]。我國(guó)南方酸性土壤中鐵、鋁活性高，與磷形成難溶性的鐵磷和鋁磷，甚至有效性更低的閉蓄態(tài)磷，使土壤磷和施入土壤中的肥料磷絕大部分轉(zhuǎn)化為固定態(tài)磷，致使絕大多數(shù)的酸性土壤都嚴(yán)重缺磷，植物生長(zhǎng)期間對(duì)磷肥的利用效率很低[9-10]。缺磷是南方作物生產(chǎn)的主要養(yǎng)分限制因子之一[11]。南方地區(qū)缺磷面積占總面積的60%，嚴(yán)重缺磷的面積約占總面積的20%，主要是酸性旱地和低產(chǎn)水田[12]。

在土壤磷素與綠肥作物的相關(guān)研究中，國(guó)內(nèi)外大量的試驗(yàn)證明綠肥對(duì)土壤磷庫(kù)具有調(diào)節(jié)作用，能夠提高土壤磷的有效性[13-19]，特別是在磷素含量較低的土壤環(huán)境中，對(duì)有效磷含量的增加具有顯著作用[20]。國(guó)內(nèi)外試驗(yàn)均表明，秸稈還田后土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量明顯增加，尤以表層最為顯著[21-23]。果園套種牧草能提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善0～40 cm土壤的氮、磷、鉀含量[24-26]。但是，這些報(bào)道都是針對(duì)某些特定的綠肥進(jìn)行的研究，而對(duì)熱帶、亞熱帶豆科綠肥在不同時(shí)間對(duì)磚紅壤磷素的動(dòng)態(tài)研究還少有報(bào)道，因此，本研究在分析多種豆科綠肥含磷量的基礎(chǔ)上，通過尼龍袋法研究了施用不同熱帶、亞熱帶豆科綠肥后，土壤磷素的時(shí)間動(dòng)態(tài)變化，主要反映施用熱帶、亞熱帶豆科綠肥對(duì)磚紅壤磷素的影響，可為豆科綠肥的磚紅壤改良及科學(xué)合理施用提供相關(guān)的理論依據(jù)，在生產(chǎn)實(shí)踐中具有重要的指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)設(shè)在海南省儋州市中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所試驗(yàn)基地，地處熱帶北緣，19°30′ N，109°30′ E，海拔149 m，屬熱帶季風(fēng)氣候，夏秋季高溫多雨，冬春季低溫干旱，干濕季節(jié)分明。年均氣溫23.7 ℃，絕對(duì)高溫39.4 ℃，極端高溫40.0 ℃，絕對(duì)低溫6.2 ℃，極端低溫1.8 ℃，年均降水量1 994.8 mm，年日照時(shí)數(shù)1 996.2 h。

1.2試驗(yàn)材料

1.2.1供試土壤 在試驗(yàn)地取其0～15 cm表土，經(jīng)風(fēng)干后過2 mm篩，備用。試驗(yàn)地土壤為磚紅壤，土壤礦物以高嶺石為主，并含有一定量的水云母及痕量的三水鋁石[27]，土壤pH值4.59,有機(jī)質(zhì)1.53%,全氮0.069%,堿解氮54.74 mg/kg,有效磷14.55 mg/kg,速效鉀46.80 mg/kg。

1.2.2供試綠肥 野外采集的14份豆科綠肥植物的地上部分(表1)，用百分之一的天平現(xiàn)場(chǎng)稱量，記錄鮮質(zhì)量和物候期，裝于細(xì)網(wǎng)狀樣品袋中，置于通風(fēng)處。將所采集的綠肥鮮樣105 ℃殺青30 min后置于75 ℃烘干24～48 h，粉碎過1 mm的篩，然后裝瓶備用。

表1 供試豆科綠肥植物材料

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)(尼龍袋試驗(yàn))

1.3.1尼龍網(wǎng)袋規(guī)格 尼龍網(wǎng)袋為市售的孔徑為0.115 mm的純尼龍網(wǎng)布制成的袋子，規(guī)格為10 cm×13.5 cm，該規(guī)格的尼龍網(wǎng)袋既能透水透氣，又可阻止作物根系侵入袋內(nèi)，使研究結(jié)果免受干擾。

1.3.2試驗(yàn)方法 本研究根據(jù)文獻(xiàn)[28]中的方法確定綠肥與土壤的比例，這一比例相當(dāng)于條施有機(jī)肥10 t/hm2(土壤容重1.333 g/cm3,施肥深度20 cm,條施:施肥帶寬10 cm,間隔50 cm)。采用尼龍網(wǎng)袋方法進(jìn)行，以不施綠肥的作對(duì)照，施用14份豆科供試綠肥為處理。將風(fēng)干過 2 mm篩的土與烘干粉碎過 1 mm篩的植物樣品按 25∶1混合均勻，裝入尼龍網(wǎng)袋，并將袋口密封，每個(gè)處理18袋。于2007年7月9日將尼龍網(wǎng)袋埋入表土層深約15 cm處，隨機(jī)分布，分別在埋田后的第1、2、4、6、8和12個(gè)月時(shí)取樣，每次每個(gè)處理取3袋，取回風(fēng)干后過篩進(jìn)行相關(guān)項(xiàng)目的測(cè)定。試驗(yàn)地是牧草基地的試驗(yàn)地，前茬作物為柱花草(Stylosanthesguianensias)，試驗(yàn)期間不進(jìn)行水肥管理，不種植任何作物，定期除草。

1.4測(cè)定方法 土壤pH值、有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、速效鉀的測(cè)定方法參照文獻(xiàn)[29]的方法進(jìn)行測(cè)定；有效磷測(cè)定采用NH4F(0.03 mol/L)-HCl(0.025 mol/L)浸提-鉬銻抗比色法，植物全磷測(cè)定采用H2SO4-H2O2鉬銻抗比色法。

1.5數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析 用MS-Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算、處理和圖形的繪制，用SAS 9.0統(tǒng)計(jì)軟件中的方差分析程序分析各處理差異顯著性及相關(guān)性。

2 結(jié)果

2.1豆科綠肥含磷量與土壤有效磷含量的相關(guān)性 豆科綠肥的全磷含量與土壤有效磷含量不顯著相關(guān)(表2)。其原因可能是綠肥在土壤中的腐解過程比較復(fù)雜，不同綠肥的腐解速度各不相同，它們對(duì)土壤有效磷含量的影響并不完全取決于植物本身的全磷含量。埋田8個(gè)月后，由于綠肥在土壤中的殘留量已經(jīng)很少，對(duì)于土壤有效磷含量的影響力降低，該時(shí)期內(nèi)土壤磷含量的變化可能受其他因素(如溫度、降水等)的影響而變化。埋田1個(gè)月與埋田第2、4個(gè)月的有效磷含量極顯著相關(guān)(P<0.01)，原因可能是綠肥腐解過程形成有機(jī)酸類，降低了土壤中鐵、鋁活性，溶解了一部分土壤中難溶性磷，所以在前4個(gè)月的埋田時(shí)間內(nèi)土壤有效磷含量的相關(guān)性較大，在埋田6個(gè)月后因氣候、降水等因素的變化土壤有效磷含量的相關(guān)性較小。

表2 豆科綠肥全磷含量與施用綠肥后不同時(shí)間段對(duì)土壤有效磷含量的相關(guān)性

2.2不同綠肥對(duì)土壤有效磷含量的動(dòng)態(tài)變化 施用豆科綠肥后，土壤有效磷含量均高于對(duì)照，各處理與對(duì)照的差異顯著(P<0.05)，總體上明顯提高了土壤的有效磷含量(表3)。由于綠肥植物的品種不同，施用14份供試綠肥后對(duì)土壤有效磷含量的影響不同，土壤有效磷含量也存在差異。其中埋田1個(gè)月的綠肥的土壤有效磷增加量均高于其他的埋田時(shí)間(除鏈莢豆為埋田6個(gè)月最高)，埋田2個(gè)月的土壤有效磷增加量次之。刺果蘇木在所設(shè)埋田時(shí)間處理上對(duì)土壤有效磷含量的增加量變幅為145%～81%；馬占相思(三亞)為202%～97%；圓葉舞草為305%～136%；度尼山螞蝗為309%～108%；鏈莢豆為228%～59%；紫花圓葉舞草為179%～34%；絨毛山螞蝗為237%～119%；木藍(lán)為339%～90%，馬占相思(福建)為223%～94%，草決明為157%～92%，紫云英為170%～33%，三裂葉葛藤為309%～158%，爪哇葛藤為295%～70%，含羞草為289%～123%。

表3 施用不同綠肥對(duì)土壤有效磷含量的動(dòng)態(tài)變化 mg/kg

就同種豆科綠肥作物而言，埋田時(shí)間不同對(duì)土壤有效磷增加量影響不一，其中在埋田1個(gè)月的取樣中，施用木藍(lán)對(duì)土壤有效磷含量的提高優(yōu)于其他處理，施用刺果蘇木的土壤有效磷含量最低，但仍高于對(duì)照；在埋田第2個(gè)月，各施用綠肥處理的土壤有效磷含量快速下降，但依然是施用木藍(lán)對(duì)土壤有效磷含量的提高優(yōu)于其他處理，施用鏈莢豆對(duì)土壤有效磷含量提高效果最差；在埋田第4個(gè)月的取樣中，施用爪哇葛藤對(duì)土壤有效磷含量的提高優(yōu)于其他處理，施用馬占相思(福建)的土壤有效磷含量最低，但仍高于對(duì)照；在埋田第6個(gè)月的取樣中，施用鏈莢豆對(duì)土壤有效磷含量的提高優(yōu)于其他處理，施用馬占相思(福建)的土壤有效磷含量最低，但仍高于對(duì)照；在埋田第8個(gè)月的取樣中，施用爪哇葛藤對(duì)土壤有效磷含量的提高優(yōu)于其他處理，施用鏈莢豆的土壤有效磷含量最低，但仍高于對(duì)照；在埋田第12個(gè)月的取樣中，施用三裂葉葛藤對(duì)土壤有效磷含量的提高優(yōu)于其他處理，施用圓葉舞草的次之，施用紫云英的土壤有效磷含量最低，但仍高于對(duì)照(表3)。

3 討論

3.1綠肥全磷含量與土壤有效磷的關(guān)系 在供試的14份豆科綠肥作物中全磷含量各異，其中全磷含量最高的為鏈莢豆和紫云英，最低的為草決明。但在相關(guān)性分析中可以看出，植物的全磷含量與土壤有效磷含量相關(guān)性不高，綠肥施用后與土壤有效磷含量有一定的相關(guān)性，原因可能是綠肥施入1個(gè)月時(shí)，腐解快，在肥料附近形成的有機(jī)酸類會(huì)引起一系列特殊的物理、化學(xué)、生物反應(yīng)，有利于土壤中難溶性磷的釋放，對(duì)土壤磷素供應(yīng)產(chǎn)生影響，所以在前2個(gè)月的埋田時(shí)間內(nèi)，土壤有效磷含量的相關(guān)性較大，而后受綠肥的腐解速度、氣溫和降水量的多少等因素的影響較大，因而造成綠肥含磷量與土壤有效磷含量的相關(guān)性降低。

3.2綠肥翻壓對(duì)土壤有效磷含量的影響 本研究的結(jié)果表明，土壤有效磷的含量總體趨勢(shì)是隨著時(shí)間的延長(zhǎng)不斷降低，但到2個(gè)月后，土壤有效磷含量的下降趨勢(shì)有所放緩，甚至個(gè)別還有所升高，主要可能是綠肥本身釋放的磷的作用大幅降低，而其他因素如降水、溫度、土壤鐵(鋁)活性這些影響磷在土壤中遷移與變化的因素的作用增強(qiáng)，此外綠肥本身的性質(zhì)，特別是后期綠肥的腐解變化速率等影響?zhàn)B分釋放的因素也起著重要的作用，所有這些因素的多種效果，造成了后期土壤含磷量有所起伏，但總的趨勢(shì)并沒有改變：隨時(shí)間的延長(zhǎng)，土壤含磷量不斷降低，并逐漸趨于對(duì)照土壤的含磷量水平。

Zai 等[30]研究表明，綠肥翻壓后提高了土壤中磷含量，Brito-Neto和Pereira[31]的研究也表明豆科植物能顯著影響土壤磷、鉀含量。一年蓬(Erigeronannuus)對(duì)受酸雨影響的土壤的研究說明，一年蓬能有效地富集土壤中的磷素[20]。在果園種植綠肥還田試驗(yàn)[32]的結(jié)果中，土壤有效磷含量提高8.5%～24.7%。本研究結(jié)果也說明施用綠肥后提高了土壤的有效磷含量。羅玲等[33]的研究指出不同綠肥翻壓年限處理的土壤有效磷含量在烤煙整個(gè)生育期內(nèi)均高于對(duì)照，這說明種植和翻壓綠肥有助于土壤有效磷的提高。移栽后30～45 d，所有處理的土壤有效磷含量均迅速升高，在移栽后45 d達(dá)到峰值，而后降低。在本研究中，大部分綠肥在施用1個(gè)月(30 d)土壤有效磷含量迅速升高，達(dá)到峰值，施用2個(gè)月內(nèi)(即60 d內(nèi))對(duì)土壤有效磷含量的影響最大，這與羅玲等[33]的研究結(jié)果類似。

4 結(jié)論

不同的綠肥全磷含量各異，在本研究中綠肥全磷含量并不是綠肥對(duì)土壤有效磷含量影響的唯一因素，可能還受自身腐解速率和外界環(huán)境的影響。所以，綠肥作物的全磷含量并不能直接作為判定其對(duì)土壤有效磷含量影響的關(guān)鍵因素。

在埋田前2個(gè)月時(shí)施用木藍(lán)的土壤有效磷含量最高，在埋田時(shí)間為4、6個(gè)月時(shí)施用木藍(lán)的土壤有效磷含量排在14份綠肥中的第3位，在埋田時(shí)間為第8、12個(gè)月時(shí)施用木藍(lán)的土壤有效磷含量排在14份作物的第9位。所以，在供試的14份豆科綠肥中，對(duì)磚紅壤有效磷含量提高較大的豆科綠肥為木藍(lán)。

在6個(gè)不同的埋田時(shí)間中，大部分綠肥在埋田1個(gè)月后使土壤有效磷含量達(dá)到峰值，埋田2個(gè)月的土壤有效磷增加量次之，所以施用綠肥對(duì)磚紅壤有效磷含量提高較大的最佳埋田時(shí)間為1個(gè)月。

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