不同野生大戟科綠肥對酸性土壤有機質含量的動態影響

郇恒福等

摘 要 大戟科植物是熱帶、亞熱帶地區重要的綠肥資源。為了解中國大戟科綠肥的培肥效果，通過田間試驗，探討施用45份分別采自海南、廣西、廣東、福建、云南等地的野生大戟科綠肥后其酸性土壤有機質含量隨時間的動態變化。結果表明：施用綠肥后，不同綠肥對土壤有機質含量的影響不同，并且不同綠肥對土壤有機質含量的影響效果隨著施用時間的變化不斷變化；雖然不同大戟科綠肥對土壤有機質含量影響的效果不一，但在施用1年內均能顯著增加土壤有機質的含量，在施用1個月后效果最好，但隨著時間的延長，土壤有機質含量不斷降低。

關鍵詞 大戟科綠肥；有機質含量；酸性土壤

中圖分類號 S142.1 文獻標識碼 A

Dynamics of Different Wild Euphorbiaceae Green Manures

on the Acid Soil Organic Matter Content

HUAN Hengfu1，ZHOU Jiannan1，2，3， GAO Ling1，LIU Guodao1*，HUANG Dongfen1*

1 Tropical Crops Genetic Resources Institute，Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences/Key Laboratory of

Crop Gene Resources and Germplasm Enhancement in Southern China，Ministry of Agriculture/Key Laboratory

of Conservation and Utilization of Cassava Genetic Resources，Ministry of Agriculture，Danzhou，Hainan 571737，China

2 College of Agronomy，Hainan University，Danzhou，Hainan 571737，China

3 Rubber Research Institute，Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences，Danzhou，Hainan 571737，China

Abstract Euphorbiaceae plants were an important resource of green manures（GM） in the tropics and subtropics. 45 wild accession plants in Euphobiaceae，collected in various localities from Hainan，Guangdong， Guangxi，Yunnan provinces，were used to research their dynamic effect on the acid soil organic matter content with the time of application. The results indicated that after the application of the Euphorbiaceae GM， their effect on the soil organic matter was different， and the effect was different with the changes of the application time. The soil organic matter content increased significantly after one year application of the Euphorbiaceae GM，and the best effect appeared in the period of one-month application，while the effect was weaker and weaker with the prolongation of the application time since then.

Key words Euphorbiaceae green manures；Organic matter content；Acid soil.

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2014.04.012

中國南方熱區的土壤多為紅壤、磚紅壤等酸性土壤，這些土壤普遍存在低pH、低磷、鋁毒等制約作物生長的障礙因子。此外，這些地區山區、丘陵較多，交通不便，難以發展畜牧業，缺少制造有機肥的家畜糞便等廢棄物材料，再加上山區的運輸成本較高，特別是部分山區沒有交通條件，造成這些地區的熱帶果園、經濟林中經常完全依賴于化學肥料，少施乃至不施有機肥的現象普遍存在。長期以來，這些地區的土壤肥力不斷下降，生態環境也不斷惡化，造成農產品的產量與品質不斷下降。而目前多數的研究[1-9]表明，施用綠肥或者其它有機材料可有效增加土壤的有機質含量、礦質養分含量，有效提升土壤的理化與生物學特性，從而起到培肥與改善土壤肥力的效果。因此，施用綠肥等有機肥是解決這一問題的有效農藝措施。然而目前的研究多集中在傳統常用的綠肥如黑麥草、紫云英、毛葉苕子、三葉草、豌豆等，缺少新綠肥肥源供肥特性與培肥規律的研究，難以滿足不同栽培種植條件下多種農業發展模式對新綠肥科學施用的需求。大戟科植物被廣泛種植于中國熱帶與亞熱帶地區。已有的研究[10]表明大戟科植物是一種優質的綠肥，基于此，本研究通過田間試驗探討了施用不同種質的野生大戟科綠肥對酸性土壤有機質含量的動態影響，為科學施用大戟科綠肥提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試綠肥材料 大戟科綠肥采自海南、廣西、廣東、福建、云南、貴州等熱帶地區共45份（表1）。將所采集的綠肥（喬木與灌木采枝葉、草本采地上部整株）鮮樣殺青后烘干，用植物樣品粉碎機粉碎后過1 mm的篩，再將樣品置于密封袋內保存備用。

1.1.2 土壤樣品 取中國熱帶農業科學院熱帶作物品種資源研究所牧草基地試驗地的耕層土壤（0～15 cm），經風干后過2 mm篩，備用。試驗土壤為磚紅壤，土壤pH4.2、有機質含量1.53%、全氮0.068%、堿解氮54.74 mg/kg、有效磷14.55 mg/kg、速效鉀2.60 mg/kg。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計 試驗基地位于海南省儋州市中國熱帶農業科學院熱帶作物品種資源研究所內，北緯19°30′，東經109°30′，平均海拔149 m，屬熱帶季風氣候類型，夏秋季節高溫多雨，冬春季節低溫干旱，干濕季節明顯。

本試驗采用文啟孝等[11]的尼龍套袋方法進行，以不施綠肥作對照，施用45種不同的大戟科綠肥，每個處理裝18袋，每袋裝干土100 g，綠肥材料4 g。裝袋前將干土與綠肥混合均勻，密封，將尼龍網袋埋入表土層深約15 cm處，隨機分布，分別在埋田后的第1、2、4、6、8、12個月時取樣，每次取3袋研究土壤有機質含量的動態變化。尼龍網袋的孔徑為0.132 mm，規格10 cm×13.5 cm，該規格的尼龍網袋既能透水透氣，又可阻止作物根系侵入袋內，使研究結果免受干擾。

1.2.2 樣品分析與測定 土壤有機質的測定采用重鉻酸鉀容量法——外加熱法測定[12]，土壤理化性質其它的相關指標采用魯如坤[13]的方法進行分析測定。

1.3 數據統計與分析

用MS-Excel進行數據的計算和處理，以SAS 8.2統計軟件中的方差分析程序對處理后的數據進行統計分析，用Sigmaplot10.0軟件進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同綠肥對土壤有機質含量變化的影響

表2為施用不同種質大戟科綠肥后1、2、4個月內土壤有機質含量的變化及其統計分析結果。從表中可以看出，施用不同種質大戟科綠肥1個月后，各施肥處理土壤有機質含量為2.20%～4.33%，平均含量為2.94%。其中白背葉（編號為42）的有機質含量最低，僅為2.20%，施用黑面神的處理（編號22）有機質含量最高，為4.33%，二者之間差異顯著（p<0.05），其余各處理均顯著（p<0.05）高于對照，增加幅度為0.69～2.33倍，平均增加1.26倍，說明施用大戟科綠肥后1個月即可顯著提高土壤有機質的含量。結果還表明，施用編號為22的黑面神后其有機質含量不僅顯著高于對照，還明顯高于其它所有處理。施用編號為23的黑面神效果也較好，其有機質含量顯著高于除編號為22的黑面神外的所有處理。

施用2個月后，各處理土壤中有機質含量為2.11%～4.20%，平均為2.86%，其含量變化與1個月后的變化規律大不一致，含量最高的為水楊柳（編號13）以及算盤子（編號10），分別為4.20%、4.02%，二者的有機質含量均顯著高于對照及其它所有處理。說明在所有綠肥種質中，水楊柳與算盤子在施用2個月后效果最好，能明顯提高土壤有機質含量，并明顯好于施用其它種質的處理。除此之外，施用山麻桿（編號16）的處理效果也較好，其有機質含量顯著高于除了施用水楊柳與算盤子的處理之外的其它所有處理。所有處理的有機質含量均顯著高于對照，這說明，施用不同種質的綠肥2個月后均可明顯增加土壤有機質含量，其增加幅度為0.28～1.54倍，平均為0.73倍。

施用4個月后，各處理土壤中有機質含量為1.85%～3.72%，平均含量為2.53%，略低于施用后1、2個月，并且各處理含量的變化規律與前面2個月大不相同。各處理中，施用銀柴（編號6）的土壤有機質含量最高，顯著高于對照以及其它各處理。說明在施用各個種質綠肥4個月后，銀柴增加土壤有機質含量的效果最為明顯，且效果明顯好于其它綠肥種質。施用蓖麻（編號為38）的處理效果最差，與對照之間沒有顯著差異（p>0.05）。

表3為施用不同種質大戟科綠肥6、8、12個月后土壤有機質含量的變化及其統計分析結果。結果表明，施用編號為23的黑面神種質6個月后土壤有機質含量最高，并顯著高于對照。施用白楸（編號40）、中平樹（編號5）以及紅背山麻桿（編號21）的效果也較好，與含量最高的23號黑面神之間不存在顯著差異。施用蓖麻（編號34）后各處理中有機質含量最低，雖然略高于對照，但與對照之間沒有顯著差異，說明該處理不能明顯提高土壤有機質含量。此外，除了含量最低的處理（蓖麻，編號34）外，其它所有種質處理中的土壤有機質含量均顯著高于對照，說明在施用6個月后這些處理依然能夠有效增加土壤有機質含量。與對照相比，施用這些綠肥種質后，土壤有機質含量提高了0.22～1.04倍。

表3的結果還表明，施用黑面神（編號23）8個月后其土壤有機質含量最高，并且顯著高于對照以及其它所有處理，說明施用黑面神（編號23）的處理此時依然能夠明顯提高土壤有機質含量，并且其效果還明顯好于施用其它綠肥種質處理。施用蓖麻（編號31、35）的處理土壤有機質含量最低，僅為1.69%、1.76%，略高于對照（含量為1.66%），二者之間差異不顯著。說明在施用8個月后，這2個處理已不能有效增加土壤有機質含量。除這2個處理外，其它處理的土壤有機質含量均顯著高于對照，比對照高出約0.16～1.14倍，平均為0.44倍。

施用12個月后，施用白背葉（編號為43）與黑面神（編號為23）種質的土壤有機質含量較高，分別為3.22%與3.01%，二者之間沒有顯著差異，但都顯著高于對照。施用白背葉（編號43）處理的有機質含量還顯著高于除了黑面神（編號23）之外的所有處理。說明施用12個月后，施用白背葉（編號為43）的處理還能有效增加土壤有機質含量，并且其效果好于其他絕大多數處理。施用蓖麻（編號32、35）的處理中土壤有機質含量較低，分別為1.67%、1.57%，略高于對照，但沒有顯著差異；而其它處理的土壤有機質含量均顯著高于對照，較對照高0.18～1.16倍，平均高0.49倍。說明絕大多數綠肥種質在施用1年后依然能夠明顯提高土壤有機質含量。

2.2 施用綠肥種質后土壤有機質含量的動態變化

圖1為施用各綠肥種質后所有處理土壤有機質凈增加量的平均值隨時間的動態變化。該圖表明，施用綠肥后土壤有機質含量在1個月內先是迅速上升，增加了96.59%，但1個月后土壤有機質含量卻不斷下降。在1～4個月內，土壤有機質含量下降速度比較快，下降了13.49%；隨后，土壤有機質含量不斷下降，但均顯著（p<0.05）高于對照。在施用綠肥12個月后，土壤有機質含量仍高于（p<0.05）對照47.08%。

3 討論與結論

中國熱區的酸性土壤普遍存在土壤有機質與礦質含量缺乏、土壤酸度過高、鋁毒等問題。大量研究結果[14-35]表明施用綠肥等有機肥可有效增加酸性土壤的有機質與礦質養分含量，并能有效降低土壤的酸度與鋁毒，還能有效改善土壤的生物學與物理學性能，培肥效果明顯。因此，施用綠肥是解決熱區與亞熱帶地區酸性土壤一系列問題的有效途徑。土壤有機質是土壤的重要組成部分，其含量是衡量土壤肥力水平的重要指標，也是土壤改良與培肥研究中重要的研究內容。本研究的結果表明，絕大多數的大戟科綠肥施用均可對土壤有機質含量產生顯著的提升作用，只有極少數的大戟科綠肥在施用4個月后對土壤有機質含量的提升效果不再顯著，但并沒有降低土壤的有機質含量。這與施用其它有機肥的研究結果是一致的。Xavier等[15]的研究表明，施用豆科綠肥可有效增加土壤的碳儲存。施用城市生物廢棄物可使SOC增加492 g C/m2，而施用糞肥僅增加316 g C/m2。該結果表明，即使施用含有等量有機碳的不同有機物，對土壤有機碳的影響也不同，但均能增加土壤的有機質含量。而本研究的結果也表明，施用同量的有機肥對土壤有機質含量的影響也不一樣。這些結果說明不同的有機肥或者同一類但不同來源的有機肥在施用后對土壤中有機質含量的影響都存在一定的差異。此外，本研究的結果還表明，施用綠肥后，土壤有機質含量先是快速下降，但在施用4個月后，土壤有機質含量雖然也有所下降但降幅減小。這與倪進治等[36]施用稻草秸稈和豬糞對水溶性土壤有機質影響的研究結果類似。

綜上，施用大戟科綠肥可有效增加土壤有機質含量，有著良好的培肥地力效果，但其效果隨種質與施用時間的不同而異。施用1個月后，各種質對土壤有機質含量的增加效果最好，隨著施用時間的延長，效果不斷減弱，其中在施用1～4個月的時間里，有機質含量下降幅度較大；在施用4個月后，土壤有機質含量下降幅度減小。

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