賈龍，王敬寬，張楷悅，高楓舒，柳新偉

（青島農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，山東 青島 266109）

山東濱海鹽堿地面積為5 926.73 km2，占耕地面積的16.67%［1］。鹽堿土含有大量可溶性鹽，抑制作物出苗生長(zhǎng)和產(chǎn)量［2］。特別是秋季至次年春季，降水少、蒸發(fā)量大，致使土壤表層鹽度高［3］，21%的鹽堿地處于閑置狀態(tài)［1］，而此時(shí)期≥5℃的積溫為1 039.5℃·日，≥10℃的積溫為510.5℃·日，占全年總積溫的10%以上，可滿足很多作物生長(zhǎng)需求，因此耕地資源沒(méi)有得到充分利用。

生態(tài)效益是農(nóng)業(yè)三大效益之一，就是要在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使系統(tǒng)的各組成部分相互適應(yīng)、相互協(xié)調(diào)，達(dá)到物質(zhì)與能量輸出輸入的數(shù)量、結(jié)構(gòu)處于平衡狀態(tài)，農(nóng)業(yè)自然資源得到合理開(kāi)發(fā)、利用和保護(hù)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展［4－7］。因此，如何做到充分利用冬閑農(nóng)田，獲得更好的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益是農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的重要一環(huán)，而種植綠肥不失為一種有效手段。

綠肥作為一種清潔的有機(jī)肥源，不僅在增加作物產(chǎn)量方面具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值［8］，更在提高土壤肥力［9，10］、保持土壤［11，12］、涵養(yǎng)水源［13，14］、降低面源污染［15，16］和調(diào)節(jié)氣體［17，18］等方面具有更為顯著的生態(tài)價(jià)值。尤其是在當(dāng)前國(guó)家實(shí)施“化肥使用量零增長(zhǎng)”“耕地質(zhì)量提升”“耕地輪作休耕”等戰(zhàn)略的宏觀背景下推動(dòng)綠肥種植，充分發(fā)揮綠肥的生態(tài)功能，改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，對(duì)農(nóng)業(yè)綠色、生態(tài)化轉(zhuǎn)型及高質(zhì)量發(fā)展作用明顯［19］。但是，前人的研究主要針對(duì)稻田和旱地綠肥生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)價(jià)，并且局限于農(nóng)產(chǎn)品供給、土壤養(yǎng)分累積、氣體調(diào)節(jié)等方面［19－21］，而對(duì)鹽堿地綠肥生態(tài)價(jià)值評(píng)價(jià)的研究較為缺乏，特別是缺乏種植綠肥降低面源污染的功能及效益相關(guān)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和方法。

為此，本研究以4年大田定位試驗(yàn)為基礎(chǔ)，應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值理論和生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)方法，評(píng)價(jià)綠肥引入鹽堿地冬閑農(nóng)田產(chǎn)生的生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值，以期為鹽堿地冬閑農(nóng)田種植綠肥推廣提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于山東省東營(yíng)市利津縣汀羅鎮(zhèn)毛坨村，地理坐標(biāo)為37°83′N、118°49′E，為暖溫帶季風(fēng)型大陸性氣候。冬寒夏熱，四季分明，光照充足，雨熱同季。自然植被以草本為主體，類型少，結(jié)構(gòu)單一。年均氣溫12.8℃，年均降水量、蒸發(fā)量分別為556、1 755 mm，無(wú)霜期206 d，年均日照時(shí)數(shù)2 702 h。供試土壤為濱海鹽漬土，pH值8.16，有機(jī)質(zhì)含量7.25 g／kg、堿解氮55.47 mg／kg、全氮523.75 mg／kg、有效磷10.37 mg／kg、速效鉀85.63 mg／kg、鹽分2.75‰。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于2016年10月到2020年4月進(jìn)行4年大田定位試驗(yàn)。供試綠肥品種為冬牧70黑麥、大麥和油菜。前茬作物為棉花，品種為魯棉研28號(hào)。試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)處理，分別為冬閑及種植冬牧70黑麥、大麥和油菜，每處理重復(fù)3次。小區(qū)面積70 m2（7 m×10 m）。前茬棉花于每年10月中下旬秸稈還田，綠肥于次日播種，播種量225 kg／hm2，行距15 cm，不施肥料。綠肥于次年4月中下旬翻壓還田，種植棉花。

1.3 綠肥生態(tài)服務(wù)功能評(píng)價(jià)指標(biāo)選取

依據(jù)4年鹽堿地綠肥種植定位試驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用機(jī)會(huì)成本法、影子工程法、替代成本法、市場(chǎng)價(jià)值法等生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)方法評(píng)價(jià)冬閑農(nóng)田綠肥種植的生態(tài)服務(wù)價(jià)值。選取冬綠肥氣體調(diào)節(jié)、土壤養(yǎng)分累積、水分涵養(yǎng)、土壤保持、抑鹽脫鹽、降低面源污染6項(xiàng)服務(wù)功能作為評(píng)估對(duì)象，構(gòu)建鹽堿地冬閑農(nóng)田綠肥種植利用價(jià)值綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

1.4 數(shù)據(jù)來(lái)源

田間試驗(yàn)數(shù)據(jù)主要為4年大田定位試驗(yàn)最后一年（2020年4月）的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，包括綠肥產(chǎn)量、耕層（0～20 cm）土壤養(yǎng)分（堿解氮、有效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)）含量、土壤含鹽量、土壤含水量和土壤物理性狀（容重、比重和孔隙度）等。

在綠肥青刈期采集植株和耕層（0～20 cm）土壤樣品。土壤水分含量采用烘干法測(cè)定；土壤水溶性鹽總量采用殘?jiān)娓桑|(zhì)量法測(cè)定；土壤有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀滴定法測(cè)定；堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定；有效磷含量采用碳酸氫鈉浸提－硫酸鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀含量采用乙酸銨浸提－火焰光度法測(cè)定；土壤容重和孔隙度采用環(huán)刀法測(cè)定［22］。

價(jià)格參數(shù)主要參照《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范》（LY／T 1721—2008）［23］和中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)。為了降低年際間各個(gè)價(jià)格參數(shù)的差異，設(shè)置2019年為價(jià)格計(jì)算基準(zhǔn)年份，通過(guò)2019年居民消費(fèi)價(jià)格指數(shù)（CPI）將所需價(jià)格參數(shù)均轉(zhuǎn)化為2019年的價(jià)格，從而使評(píng)估結(jié)果具有可比性。

1.5 評(píng)估方法

1.5.1 氣體調(diào)節(jié)價(jià)值 綠肥植物通過(guò)光合作用和呼吸作用與大氣進(jìn)行CO2和O2交換，固定CO2，同時(shí)釋放O2。農(nóng)田土壤同時(shí)也排放CO2、CH4、N2O等溫室氣體，對(duì)全球變暖有著重要影響。在鹽堿地冬閑農(nóng)田種植冬綠肥改變了農(nóng)田植被覆蓋類型，從而增強(qiáng)了對(duì)SO2、NOX、HF和滯塵等主要空氣污染物的凈化功能［20］。

因此，冬綠肥氣體調(diào)節(jié)功能價(jià)值由固碳釋氧價(jià)值、排放溫室氣體負(fù)價(jià)值和凈化空氣價(jià)值共同組成，均采用影子價(jià)格法進(jìn)行計(jì)算。

Vg＝Vg1－Vg2＋Vg3。

式中，Vg為氣體調(diào)節(jié)功能價(jià)值（元／hm2），Vg1為固碳釋氧價(jià)值（元／hm2），Vg2為排放溫室氣體負(fù)價(jià)值（元／hm2），Vg3為凈化空氣價(jià)值（元／hm2）。

Vg1＝0.44×B×EC＋1.2×B×EO。

式中，B為農(nóng)田作物生物量（kg／hm2）；EC為固定CO2成本（元／kg）；EO為制造O2成本（元／kg）。固碳成本采用瑞典碳稅價(jià)格，為150美元／t［23］，折合人民幣1 034.78元／t（匯率取2019年人民幣對(duì)美元平均匯率，為6.8985）；制造O2價(jià)格參考評(píng)估規(guī)范［23］取1 000元，結(jié)合2019年相對(duì)價(jià)格指數(shù)為0.997，制造O2價(jià)格為997元／t。冬閑農(nóng)田雜草生物量為1 220 kg／hm2，冬牧70黑麥生物量為4 326 kg／hm2，大麥生物量為3 881 kg／hm2，油菜生物量為2 727 kg／hm2。

根據(jù)聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）1992年提出的全球增溫潛勢(shì)（GWP）原理，以100年影響尺度計(jì)，CH4和N2O的GWP值分別為23和296［24］。據(jù)此，將農(nóng)田排放CH4、N2O的負(fù)價(jià)值轉(zhuǎn)換為排放等量CO2的負(fù)價(jià)值。采用靜態(tài)箱法［25］測(cè)定冬閑田、冬牧70黑麥田、大麥田和油菜田CH4排放量分別為8.76、21.23、19.84、13.26 kg／hm2，N2O排放量分別為0.12、1.01、0.96、0.54 kg／hm2。

Vg2＝（FCH×23＋FNO×296）×EC。

式中，F(xiàn)CH、FNO分別為農(nóng)田CH4和N2O的排放量（kg／hm2）。

由于市場(chǎng)中缺乏直接交易價(jià)格，故采取機(jī)會(huì)成本法，以治理SO2、NOX、HF和滯塵所需成本作為綠肥凈化空氣價(jià)值。

Vg3＝D×I×P 。

式中，D為單位面積農(nóng)田作物吸收污染氣體的量（kg／hm2），SO2、NOX、HF、滯塵取值分別為45、33.5、0.38、0.95 kg／hm2［26］；I為農(nóng)田覆蓋作物修正系數(shù)，冬閑田、冬牧70黑麥田、大麥田和油菜田取值分別為0.20、1.70、1.60、1.40［27］；P為治理空氣污染物成本（元／kg），依據(jù)評(píng)估規(guī)范［23］，SO2、NOX、HF、滯塵治理成本取值分別為1 167.60、612.99、671.37、145.95元／t。

1.5.2 土壤養(yǎng)分累積價(jià)值 以耕層堿解氮、有效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)積累量來(lái)評(píng)估綠肥種植土壤養(yǎng)分累積功能價(jià)值。由于土壤養(yǎng)分在市場(chǎng)中缺乏直接價(jià)格，故采用影子價(jià)格法，用含有等量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的肥料和有機(jī)碳的市場(chǎng)價(jià)值分別替代農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中堿解氮、有效磷、速效鉀以及有機(jī)質(zhì)的累積價(jià)值。

VN＝ρ×H×∑Ni×EN。

式中，VN為土壤養(yǎng)分累積價(jià)值（元／hm2）；ρ為土壤容重（g／cm3）；H為每公頃（20 cm）土壤體積（m3／hm2）；Ni為 單 位 面 積 土 壤 養(yǎng) 分 累 積 量（t／hm2）；EN為土壤養(yǎng)分價(jià)格（元／t），依據(jù)評(píng)估規(guī)范［23］并結(jié)合2019年相對(duì)價(jià)格指數(shù)1.022，有機(jī)質(zhì)、N、P2O5、K2O 養(yǎng) 分 價(jià) 格 分 別 為327.04、1 077.90、2 754.60、3 747.27元／t。

1.5.3 水分涵養(yǎng)價(jià)值 綠肥通過(guò)增加土壤蓄水能力、減少直接土壤水分損失或限制蒸騰損失來(lái)增加水分蓄積能力，以達(dá)到水分涵養(yǎng)功能。因此，本研究以土壤耕層飽和含水量來(lái)反映冬綠肥的水分涵養(yǎng)價(jià)值。由于市場(chǎng)中缺乏土壤水的直接價(jià)格，本研究依據(jù)土壤涵養(yǎng)水分的主要功能類似水庫(kù)蓄水功能的特點(diǎn)，采用影子工程法計(jì)算水分涵養(yǎng)功能價(jià)值。

Vw＝Ew×h×θf(wàn)×10－4。

式中，Vw為水分涵養(yǎng)價(jià)值（元／hm2）；Ew為水庫(kù)庫(kù)容建造價(jià)格（元／t）；h為土壤厚度，為0.2 m；θf(wàn)為土壤飽和含水量（%）。根據(jù)評(píng)估規(guī)范［23］中2005年水庫(kù)庫(kù)容建造價(jià)格為6.1107元／t，結(jié)合2019年價(jià)格指數(shù)1.028，得到2019年水庫(kù)庫(kù)容建造價(jià)格為6.28元／t。

1.5.4 土壤保持價(jià)值 農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的土壤保持價(jià)值主要表現(xiàn)為農(nóng)作物對(duì)地表的覆蓋作用對(duì)抵抗水力、風(fēng)力、重力等侵蝕的固土價(jià)值、保肥價(jià)值、減淤價(jià)值。鹽堿地冬閑田綠肥使裸露地表得以覆蓋，能夠降低農(nóng)田土壤侵蝕量。由于缺少對(duì)農(nóng)田土壤保持量的直接測(cè)量，本研究運(yùn)用土壤流失方程（USLE）［28－30］計(jì)算農(nóng)田作物土壤保持量AC，得到冬閑田、冬牧70黑麥田、大麥田、油菜田土壤保持量分別為54.78、154.91、153.90、149.84 t／hm2。

由于市場(chǎng)不存在直接土壤交易價(jià)格，故采用機(jī)會(huì)成本法，分別以農(nóng)田單位面積土地收益、土壤養(yǎng)分價(jià)值、承載泥沙淤積的水庫(kù)庫(kù)容建造成本來(lái)估算系統(tǒng)固土價(jià)值、保肥價(jià)值及減少泥沙淤積價(jià)值，得到冬綠肥土壤保持功能價(jià)值。

VSC＝VSE＋VFC＋VSD。

式中，VSC為土壤保持功能價(jià)值（元／hm2）；VSE為固土價(jià)值（元／hm2）；VFC為保肥價(jià)值（元／hm2）；VSD為減少泥沙淤積價(jià)值（元／hm2）。

固土價(jià)值為土地面積與土地收益的乘積，計(jì)算公式為：

式中，ρ為土壤容重（g／cm3）；EA為單位面積的土地收益（元／hm2），通過(guò)周邊農(nóng)戶調(diào)研所得，取平均值為15 000元／hm2。

保肥價(jià)值計(jì)算運(yùn)用影子價(jià)格法，根據(jù)土壤中堿解氮、有效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量算出種植綠肥保肥經(jīng)濟(jì)價(jià)值，計(jì)算公式為：

VFC＝AC×∑Nj×EN。

式中，∑Nj為單位面積土壤養(yǎng)分保持量（t／hm2）。

減少泥沙淤積價(jià)值運(yùn)用替代工程法，以水庫(kù)蓄水成本計(jì)算每年減少泥沙淤積的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，公式為：

式中，Ew為水庫(kù)庫(kù)容建造成本，為6.28元／t［23］；24%為泥沙淤積于水庫(kù)、江河、湖泊的量占土壤侵蝕量的百分比［31］。按照我國(guó)主要流域的泥沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律，全國(guó)一般土壤侵蝕流失的泥沙有24%淤積，這部分泥沙直接造成了水庫(kù)、江河、湖泊蓄水量的下降，在一定程度上增加了干旱、洪澇災(zāi)害發(fā)生的機(jī)會(huì)；另有33%滯留，37%入海［32］。

1.5.5 抑鹽脫鹽價(jià)值 鹽堿地土壤的含鹽量、含堿量較高，不適合普通農(nóng)作物的生長(zhǎng)［33］。選擇適宜的耐鹽植物種植普遍被認(rèn)為是最經(jīng)濟(jì)有效的鹽堿地土壤改良方式［34］。在鹽堿地塊配置區(qū)域性排水設(shè)施，通過(guò)引用常年流通的活水進(jìn)行灌溉，達(dá)到區(qū)域脫鹽的目的［35］。由于綠肥種植降低含鹽量、改良鹽堿地的價(jià)值較難計(jì)算，所以運(yùn)用影子價(jià)格法估算鹽堿地使用灌水洗鹽措施改良鹽堿地的價(jià)值，計(jì)算公式為：

VS＝S×W×T 。

式中，VS為抑鹽脫鹽價(jià)值（元／hm2）；S為土壤鹽分降低量（%）；W 為灌水系數(shù)1 327.7 m3／hm2（土壤鹽分每降低0.1%的灌水系數(shù)［36］）；T為每方灌水量所投入的成本（元／m3，水電、勞動(dòng)力等成本），通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研得水電和勞動(dòng)力等成本為0.72元／m3。

1.5.6 降低面源污染價(jià)值 灌水洗鹽作為目前鹽堿地改良的一種常見(jiàn)方式，僅將土壤中的鹽分含量降低，沒(méi)有改善土壤結(jié)構(gòu)，同時(shí)還會(huì)通過(guò)徑流和滲漏的方式將土壤中的水溶性養(yǎng)分淋洗掉，引起地表水富營(yíng)養(yǎng)化和地下水污染，造成土壤相對(duì)瘠?。?7］。而鹽堿地種植綠肥不僅能抑鹽脫鹽，還能保土保肥，降低土壤中氮素、磷素和鉀素淋失量，減少對(duì)地下水污染的風(fēng)險(xiǎn)。由于土壤中磷具有吸附性，綠肥對(duì)磷素淋溶無(wú)顯著影響［38－41］；土壤中水溶態(tài)鉀易被植物直接吸收利用，也容易淋溶，但含量較低［42］。所以本研究只考慮綠肥對(duì)降低氮素淋溶的影響。采用邊際消減成本法評(píng)估冬綠肥－棉花農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)降低面源污染的功能。計(jì)算公式為：

VP＝B×Nc×（Rc＋Lc） 。

式中，VP為降低面源污染價(jià)值（元／hm2）；B為農(nóng)田生物量（kg／hm2）；Nc為每噸覆蓋作物降低氮素淋溶量，為3.69 kg／t［43］；Rc和Lc分別為治理徑流損失氮素成本和滲漏損失氮素成本（元／kg）。根據(jù)李文華［44］研究，治理徑流損失氮素成本和滲漏損失氮素成本分別為79.15、81.80元／kg，2019年相對(duì)價(jià)格指數(shù)1.002，得到Rc和Lc分別為79.31、81.96元／kg。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣體調(diào)節(jié)功能價(jià)值

冬綠肥的氣體調(diào)節(jié)功能價(jià)值主要表現(xiàn)為固碳釋氧價(jià)值，以釋放氧氣為主（表1）。冬牧70黑麥、大麥、油菜固定CO2價(jià)值分別是冬閑處理的3.55、3.00、2.24倍，釋放O2價(jià)值分別是冬閑處理的3.36、3.16、2.24倍，固碳釋氧價(jià)值分別是冬閑處理的3.41、3.12、2.24倍，凈化空氣功能價(jià)值分別是冬閑處理的8.50、8.00、7.00倍，氣體調(diào)節(jié)價(jià)值分別是冬閑處理的3.47、3.16、2.31倍。

表1 不同冬綠肥的氣體調(diào)節(jié)功能價(jià)值 （元／hm2）

2.2 土壤養(yǎng)分累積功能價(jià)值

冬綠肥處理土壤養(yǎng)分累積價(jià)值均明顯高于冬閑處理（表2）。種植冬牧70黑麥的耕層土壤堿解氮、有效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)養(yǎng)分累積價(jià)值分別比冬閑處理增加2.83、10.35、12.86、2.60倍，種植大麥分別比冬閑處理增加1.28、2.41、9.23、2.51倍，種植油菜分別比冬閑處理增加1.79、5.64、7.55、2.44倍。種植冬牧70黑麥、大麥、油菜的土壤養(yǎng)分累積總價(jià)值分別是冬閑處理的4.17、3.89、3.82倍。

表2 不同冬綠肥處理耕層土壤養(yǎng)分累積價(jià)值 （元／hm2）

2.3 水分涵養(yǎng)功能價(jià)值

三種冬綠肥處理的水分涵養(yǎng)價(jià)值均大于冬閑（表3）。與冬閑處理相比，種植冬牧70黑麥、大麥和油菜的土壤涵養(yǎng)水分量分別提高16.64%、11.47%和6.10%。種植冬牧70黑麥、大麥和油菜的水分涵養(yǎng)功能價(jià)值分別提高16.64%、11.47%和6.10%。

表3 不同冬綠肥的水分涵養(yǎng)功能價(jià)值

2.4 土壤保持功能價(jià)值

三種冬綠肥的土壤保持功能價(jià)值均大于冬閑處理，主要體現(xiàn)在固土價(jià)值方面（表4）。與冬閑處理相比，種植冬牧70黑麥的固土價(jià)值、保肥價(jià)值和減少泥沙淤積價(jià)值分別增加564.91、148.75、113.52元／hm2，種 植 大 麥 分 別 增 加541.06、133.38、108.73元／hm2，種植油菜分別增加549.30、132.38、110.39元／hm2。種植冬牧70黑麥、大麥、油菜的土壤保持功能價(jià)值分別是冬閑處理的3.29、3.17、3.20倍。

表4 不同冬綠肥的土壤保持功能價(jià)值

2.5 抑鹽脫鹽功能價(jià)值

三種冬綠肥的抑鹽脫鹽功能價(jià)值均大于冬閑處理（表5）。種植冬牧70黑麥、大麥和油菜的綠肥脫鹽率達(dá)到64.64%、66.08%和56.67%，分別比冬閑處理提高51.45%、54.82%和32.77%；抑鹽脫鹽價(jià)值比冬閑處理分別提高62.77%、61.09%和48.91%。

表5 不同冬綠肥的抑鹽脫鹽功能價(jià)值

2.6 降低面源污染功能價(jià)值

三種冬綠肥降低徑流污染價(jià)值和降低滲漏污染價(jià)值對(duì)總價(jià)值的貢獻(xiàn)率基本一致（表6）。種植冬牧70黑麥、大麥、油菜降低徑流污染價(jià)值分別比冬閑處理增加889.27、761.87、431.40元／hm2，降低滲漏污染價(jià)值分別比冬閑處理增加918.99、787.32、445.81元／hm2，降低面源污染功能價(jià)值分別是冬閑處理的3.55、3.18、2.24倍。

表6 不同冬綠肥降低面源污染功能價(jià)值

2.7 冬閑田種植綠肥的生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值綜合評(píng)估

三種冬綠肥的生態(tài)服務(wù)功能總價(jià)值均高于冬閑處理（表7）。與冬閑處理相比，種植冬牧70黑麥的生態(tài)服務(wù)功能總價(jià)值提高122.54%，種植大麥的提高107.90%，種植油菜的提高78.25%。

表7 種植不同綠肥的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值總量 （元／hm2，%）

種植冬牧70黑麥、大麥和油菜的各功能服務(wù)價(jià)值對(duì)總價(jià)值貢獻(xiàn)率基本一致。其中，氣體調(diào)節(jié)功能價(jià)值最高，分別占總價(jià)值的31.95%、31.13%和26.60%；其次為水分涵養(yǎng)功能價(jià)值，分別占總價(jià)值的23.22%、23.75%和26.37%；土壤保持功能價(jià)值貢獻(xiàn)率最小，分別占總價(jià)值的6.13%、6.32%和7.43%。種植冬牧70黑麥和大麥降低面源污染功能價(jià)值貢獻(xiàn)率大于抑鹽脫鹽功能價(jià)值，而種植油菜表現(xiàn)效果相反。

3 討論

綠肥干草含碳量一般為48%，據(jù)推算，0.15億hm2綠肥每年可以固定1.13億t二氧化碳，同時(shí)放出0.97億t氧氣［45］。本研究表明種植三種綠肥的固碳釋氧價(jià)值和凈化空氣價(jià)值顯著高于冬閑處理。在鹽堿地冬閑田種植綠肥，增加了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的生物覆蓋度，從而提高了固碳量和氧氣釋放量，也提高了對(duì)SO2、NOX、HF和粉塵等主要空氣污染物的凈化功能［20］。但是種植和翻壓綠肥對(duì)農(nóng)田休閑期的擾動(dòng)以及土壤微生物活性的增強(qiáng)，會(huì)加強(qiáng)土壤呼吸，增加溫室氣體的排放［46］。

綠肥能固持養(yǎng)分，提高土壤養(yǎng)分含量。本研究4年綠肥種植試驗(yàn)表明，冬閑土壤堿解氮和速效鉀累積價(jià)值表現(xiàn)為負(fù)價(jià)值，而種植三種綠肥表現(xiàn)均為正價(jià)值。這可能是由于棉花種植過(guò)多消耗了堿解氮和速效鉀，而冬閑期無(wú)植被覆蓋又導(dǎo)致了土壤養(yǎng)分的淋失［21］。

合理種植綠肥通過(guò)增加農(nóng)田覆蓋度、改變土壤孔隙度等作用而增強(qiáng)土壤田間持水保水能力，進(jìn)而改善土壤水分環(huán)境［13］。Andrea等［14］研究表明長(zhǎng)期使用冬黑麥綠肥可以在不影響經(jīng)濟(jì)作物生長(zhǎng)的情況下改善土壤水分動(dòng)態(tài)，顯著增加10% ～11%的田間持水量和21% ～22%的植物有效水。本研究也表明種植三種綠肥增加了水分涵養(yǎng)功能價(jià)值。冬閑田種植綠肥可降低土壤耕層容重，提高土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性和耕層土壤的總孔隙度，從而增強(qiáng)土壤蓄水能力。

綠肥根深、莖葉茂盛，對(duì)地面的覆蓋度高，能有效阻止大風(fēng)對(duì)土壤的直接侵蝕［47］。郭從陽(yáng)等［11］發(fā)現(xiàn)麥后復(fù)種飼用綠肥油菜（Brassica napus）有效增加土壤覆蓋面積，減少風(fēng)蝕和水蝕，提高了土壤肥力，具有顯著的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益。本研究表明種植三種綠肥均增加土壤保持功能價(jià)值。主要原因在于將綠肥引入鹽堿地冬閑田，提高農(nóng)田系統(tǒng)年植被覆蓋度，增加農(nóng)田年土壤保持量，從而提高了土壤保持功能［19］。

通常情況下，地下水與表層土壤水處于一定的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，地下水位與表層土壤中的離子都相對(duì)穩(wěn)定［48］。但當(dāng)氣候干旱時(shí)，土壤蒸發(fā)量增大，引起下部土壤水分沿土壤毛細(xì)管上移，同時(shí)土壤中的鹽分也隨之向上運(yùn)動(dòng)；水分到達(dá)土壤表層后發(fā)生蒸發(fā)損失，而鹽分則在土壤表層累積，如此長(zhǎng)期反復(fù)進(jìn)行，當(dāng)表層土壤鹽分離子達(dá)到一定濃度時(shí)，就會(huì)造成土壤鹽漬化，毒害農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)［49］。在冬閑田種植與翻壓綠肥，既可建立地面覆蓋，抑制地表返鹽，又可改善土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)土壤脫鹽，并可增加土壤有機(jī)質(zhì)，提高土壤肥力［50］。本研究表明，相較于冬閑處理，種植三種綠肥顯著增加抑鹽脫鹽功能價(jià)值，脫鹽率達(dá)到64.64%、66.08%和56.67%，與前人研究結(jié)果一致［51－53］，脫鹽效果顯著。

土壤氮素流失會(huì)導(dǎo)致碳的流失，從而導(dǎo)致土地退化［54］。綠肥翻壓還田對(duì)氮素轉(zhuǎn)化和土壤微環(huán)境都有積極影響，可降低氮素流失，提高氮素供應(yīng)能力，降低氮素化肥投入，提高作物產(chǎn)量［15］。Elena等［16］研究發(fā)現(xiàn)非豆科綠肥（主要是黑麥草）秋季氮素淋溶量平均減少50%，土壤硝態(tài)氮或無(wú)機(jī)氮減少35%。本研究表明種植三種綠肥降低面源污染功能價(jià)值顯著高于冬閑處理。冬閑期種植綠肥可固持主作物生長(zhǎng)期間由于化肥施用過(guò)量造成的土壤中剩余的速效養(yǎng)分，減輕深層土壤養(yǎng)分淋失對(duì)地下水體的污染［8］，同時(shí)綠肥還田后增加的有機(jī)質(zhì)可以增強(qiáng)土壤的有機(jī)養(yǎng)分庫(kù)容，提高土壤對(duì)養(yǎng)分的吸納能力［55］。

4 結(jié)論

將綠肥納入冬閑田，顯著提高氣體調(diào)節(jié)、土壤養(yǎng)分累積、水分涵養(yǎng)、土壤保持、抑鹽脫鹽和降低面源污染功能價(jià)值，其中氣體調(diào)節(jié)價(jià)值貢獻(xiàn)率為26.60%～31.95%，水分涵養(yǎng)貢獻(xiàn)率為23.22% ～26.37%，土壤養(yǎng)分累積貢獻(xiàn)率為14.63% ～16.78%，抑鹽脫鹽和降低面源污染貢獻(xiàn)率分別為11.01%～12.57%和10.24% ～13.01%，土壤保持功能價(jià)值貢獻(xiàn)率<10%。