不同種類綠肥翻壓對植煙土壤理化性狀的影響

鄧小華，石 楠，周米良，田 峰，陳前鋒，趙炯平，江智敏，菅攀鋒，覃 勇

1.湖南農業大學，長沙市芙蓉區農大路1號 410128

2.湖南省煙草公司湘西自治州公司，湖南省吉首市人民南路 416000

3.浙江中煙工業有限責任公司，杭州市建國南路 310009

湘西自治州地處云貴高原向東部平原過渡區域的武陵山區，生態條件優越，水熱資源豐富，是我國優質煙葉的重要產區之一［1-4］。由于植煙年限較長和化肥的長期施用，植煙土壤質量衰退已成為湘西煙葉產業發展的重要障礙因素之一。充分利用冬季光熱資源和空閑茬口種植綠肥、翻壓還田，不僅在綠肥生產的當季可以增加地面覆蓋，起到保持水土、增加生物固氮量［5·］、活化和富集土壤養分［6］、增加土壤微生物活性［7-10］作用，而且在翻壓還田后還能提高土壤有機質、降低土壤容重，為后季作物提供速效養分［10-11］，對提高和恢復土壤肥力具有重要作用。近年來已有不少學者在利用種植綠肥提升和改良土壤肥力方面做了大量研究，主要集中在綠肥翻壓量［12-13］以及綠肥對土壤肥力［10-11］、土壤微生物［7-10］、土壤酶［14］和煙葉品質［15-16］的影響等方面，而對不同種類綠肥的應用研究則相對較薄弱。因此，進行了不同種類綠肥翻壓對植煙土壤理化性狀影響的試驗，旨在探究綠肥翻壓對植煙土壤的改良功效，為植煙土壤質量的維持和進一步提高湘西煙葉品質提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2011—2013年在湖南省鳳凰縣千工坪鄉巖板井村（海拔452 m，經度E109.30°，緯度N28.01°）進行。供試土壤為石灰巖母質發育的旱地貧瘠土壤，烤煙生產主要依靠自然降水和土壤自身蓄水。種植制度為一年一熟（烤煙）。試驗選用光葉紫花苕、箭舌豌豆、紫云英、黑麥草、冬牧70、滿園花6 個綠肥品種。按1 個品種1 個處理，共設置6 個處理，每處理重復3 次，隨機區組排列。小區面積為39 m2。

采用定位試驗。每年10月份烤煙收獲后拔除煙桿和雜草，地塊翻耕后用條播方式播種綠肥。光葉紫花苕、箭舌豌豆、紫云英、黑麥草、冬牧70、滿園花的播種量均為7.50 g/m2。每年4月中旬（烤煙移栽前20 d左右）將綠肥收割并翻埋入土壤中，然后整地起壟。3年綠肥平均翻壓量:光葉紫花苕為33 570 kg/hm2、箭舌豌豆為30 368 kg/hm2、紫云英為20 930 kg/hm2、冬牧70為23 211 kg/hm2、黑麥草為20 480 kg/hm2和滿園花為22 500 kg/hm2。

烤煙種植品種為K326，于每年的5 月上旬移栽。施肥量:三餅（菜籽餅、芝麻餅、豆粕餅）合一型煙草活性有機無機專用基肥750 kg/hm2、專用追肥300 kg/hm2、提苗肥75 kg/hm2和硫酸鉀375 kg/hm2。其他田間管理措施按照湘西州烤煙標準化生產技術方案執行。

1.2 測定項目與方法

每處理于試驗前（2010年10 月）和2013年的10 月烤煙拔稈后，分小區用環刀進行原位土壤取樣，測定土壤容重。同時，隨機采集煙壟上兩株煙正中位置0～20 cm 深的土樣5 個，混勻后用于測定土壤養分。采用常規分析方法測定土壤pH、有機質、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷和速效鉀含量（質量分數）［17］。

1.3 統計方法

采用Microsoft Excel 2003 和SPSS 17.0 進行數據處理和統計分析。對不同綠肥品種翻壓后的植煙土壤理化性狀指標數據進行方差分析，并采用Duncan法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同種類綠肥翻壓對植煙土壤理化性質的影響

從表1可以看出，不同種類綠肥翻壓還田3年后，土壤容重降低幅度為0.02～0.27 g/cm3，較翻壓前下降了1.71%～23.87%。綠肥品種間差異達顯著水平，冬牧70和黑麥草處理后土壤容重顯著低于紫云英、滿園花、箭舌豌豆、光葉紫花苕的處理；以禾本科綠肥翻壓處理降低土壤容重效果較好。與李正等［18］的試驗黑麥草翻壓30 d后土壤容重降低了0.064 g/cm3的結果一致。說明翻壓綠肥，尤其是禾本科綠肥能降低土壤容重。

表1 不同綠肥品種翻壓對植煙土壤性質的影響Tab.1 The effects of different green manure crops ploughing back on tobacco-planting soil properties

不同綠肥品種翻壓還田3年后，土壤pH 變化規律不明顯。光葉紫花苕、箭舌豌豆、黑麥草翻壓還田后的土壤pH 下降，冬牧70、紫云英翻壓還田后的土壤pH 升高，滿園花翻壓還田后的土壤pH沒有變化，這與李宏圖等［19］的研究結果基本一致。綠肥翻壓還田后在分解過程中產生較多的小分子有機酸，土壤pH 的變化與土壤對酸的緩沖能力和土壤有機質有關。本試驗中，綠肥翻壓后土壤pH整體變化不大，這可能與不同綠肥品種的干物質組成有關；而且煙葉收獲后，土壤中綠肥降解轉化高峰期已過，因而土壤pH由于平衡而趨于穩定?？傮w上來看，土壤pH 略有下降，生產中翻壓綠肥最好根據土壤狀況配施適量石灰，以防土壤酸化。

不同綠肥翻壓還田后，土壤有機質提高幅度為0.90～2.03 g/kg，較翻壓前提高了3.73%～8.76%。不同綠肥品種間無顯著差異，但以禾本科綠肥翻壓還田后提高土壤有機質效果相對較好。上述結果與李正［18］、李宏圖［19］等的研究結果基本一致?？緹煼N植適宜于中等肥力的土壤，但當植煙土壤有機質過低時，則煙株生長不良、煙葉發育不全，煙葉可用性降低。翻壓適量的綠肥可以維持和更新土壤有機質，土壤有機質的增加使土壤結構得到了改善，為煙株生長發育創造了良好的環境條件，有利于煙葉品質的提高。

2.2 不同種類綠肥翻壓對植煙土壤氮含量的影響

從表2可以看出，不同綠肥翻壓還田后，土壤全氮含量提高幅度為0.02～0.05 g/kg，較翻壓前提高了1.40%～3.50%。以光葉紫花苕和箭舌豌豆還田后提高土壤全氮含量效果相對較好，但品種間土壤全氮含量無顯著差異。除滿園花外，綠肥翻壓還田能顯著提高土壤堿解氮含量，其提高幅度為1.83～28.83 mg/kg，較翻壓前提高了1.50%～23.70%；品種間土壤堿解氮含量存在顯著差異，豆科和禾本科綠肥翻壓還田后提高土壤堿解氮含量的效果較好。上述結果與陳曉波［10］、徐祥玉［15］、李正［18］等的研究結果一致。綠肥翻壓可提高土壤氮含量，特別是豆科綠肥，由于根瘤菌能夠固氮，其體內含氮量較高，翻壓后對提高土壤氮含量效果更好?？緹煂Φ獦O其敏感，施氮量少，煙葉產量低，品質差；但施氮量多時，煙葉品質下降且可用性差。綠肥翻壓還田具有較好的培肥地力效果，必然會影響土壤氮的供給狀況。因此，在生產實際中，綠肥翻壓還田后烤煙氮素化肥施用量應進行調整，以防止后期氮素供應過多，導致上部煙葉煙堿含量偏高。

表2 不同綠肥品種翻壓對植煙土壤氮含量的影響Tab.2 The effects of different green manure crops ploughing back on N contents in tobacco-planting soil

2.3 不同種類綠肥翻壓對植煙土壤磷含量的影響

從表3可以看出，不同綠肥翻壓還田后，土壤全磷含量顯著提高，其提高幅度為0.15～0.20 g/kg，較翻壓前提高了31.37%～38.24%；以豆科綠肥光葉紫花苕和紫云英效果相對較好。綠肥翻壓還田后土壤速效磷含量有極顯著提高，其提高幅度為51.98～64.78 mg/kg，較翻壓前提高了660.98%～833.72%；以豆科綠肥翻壓還田后提高土壤速效磷含量效果較好。這與陳曉波［10］、徐祥玉［15］、李正［18］等的研究結果一致。綠肥翻壓還田可以直接提供磷素，還能解除土壤對磷素的固定作用，通過還原、酸溶和絡合溶解以及促進解磷微生物增殖等方式活化土壤中難以利用的磷素。特別是豆科綠肥根系發達，根系分泌的酸和酶較多，根際土壤中解磷微生物豐富，吸磷能力強，分解難溶性磷的能力也強。在湘西煙區土壤速效磷含量不高的狀況下，種植綠肥并翻壓還田是緩解土壤磷肥供應不足的有效途徑之一。

表3 不同綠肥品種翻壓對植煙土壤磷含量的影響Tab.3 The effects of different green manure crops ploughing back on P contents in tobacco-planting soil

2.4 不同種類綠肥翻壓對植煙土壤鉀含量的影響

從表4可以看出，不同綠肥翻壓還田后，土壤全鉀含量提高，其提高幅度為0.37～1.54 g/kg，較翻壓前提高了1.24%～5.15%；以豆科綠肥紫云英和箭舌豌豆效果相對較好，十字花科滿園花相對較差，但品種間無顯著差異。綠肥翻壓還田后的土壤速效鉀含量極顯著提高，其提高幅度為134.33～313.50 mg/kg，較翻壓前提高了335.83%～783.75%；以豆科綠肥翻壓還田后提高土壤速效鉀含量效果較好，紫云英提高土壤速效鉀含量效果極顯著高于其他綠肥品種。上述結果與陳曉波［10］、徐祥玉［15］、李正［18］等的研究結果一致。綠肥尤其是豆科綠肥具有強大的根系，對土壤潛在的鉀素具有較強活化和吸收能力。一是發達的根系和主根入土深，能吸收深層土壤中的鉀素，待綠肥翻壓還田后在耕作層內富集；二是綠肥具有較大的活性根表面積，對K+的親和力較強，土壤中各種形態鉀之間的平衡不斷被打破，使土壤中的礦物鉀轉變為有效鉀，從而提高土壤中的速效鉀含量。

表4 不同綠肥品種翻壓對植煙土壤鉀含量的影響Tab.4 The effects of different green manure crops ploughing back on K contents in tobacco-planting soil

3 結論

綠肥翻壓3年后土壤理化特性研究結果表明，綠肥翻壓能降低植煙土壤容重1.71%～23.87%，提高土壤有機質含量3.73%～8.76%，提高土壤全氮含量1.40%～3.50%和堿解氮含量1.50%～23.70%，提高土壤全磷含量31.37%～38.24%和速效磷含量660.98%～833.72%，提高土壤全鉀含量1.24%～5.15% 和速效鉀含量335.83%～783.75%；多年綠肥翻壓后土壤pH整體變化不大。不同綠肥品種中以禾本科綠肥降低土壤容重和提高土壤有機質含量的效果最為明顯，以豆科綠肥提高土壤氮、磷、鉀含量的效果較好。綠肥翻壓還田對土壤肥力的影響過程復雜，是土壤—微生物—綠肥—氣候共同作用的結果。在湘西煙區冬季較干旱的情況下，應提早播種，加強田間管理，提高綠肥生物量。連年翻壓綠肥對改善土壤理化性狀、維護和提高土地生產力具有重要意義，應進一步優化綠肥翻壓還田后的烤煙氮肥管理，提高綠肥翻壓的生態和經濟效益。

［1］彭新輝，鄧小華，易建華，等.氣候和土壤及其互作對煙葉物理形狀的影響［J］.煙草科技，2010（2）:48-58.

［2］鄧小華，楊麗麗，周米良，等.湘西喀斯特區植煙土壤速效鉀含量分布及影響因素［J］.山地學報，2013，31（5）:519-526.

［3］鄧小華，周米良，田茂成，等.湘西州植煙氣候與國內外主要煙區比較及相似性分析［J］.中國煙草學報，2012，18（3）:28-33.

［4］鄧小華，覃勇，陸中山，等.湘西煙葉的香型香韻及其區域分布特征［J］.煙草科技，2014（7）:79-84.

［5］邱妙文，王軍，畢慶文，等.有機肥對紫色土田烤煙產量與品質的影響［J］.煙草科技，2009（2）:53-56.

［6］張磊，歐陽竹，董玉紅，等.農田生態系統雜草的養分和水分效應研究［J］.水土保持學報，2005，19（2）:69-72.

［7］劉國順，李正，敬海霞，等.連年翻壓綠肥對植煙土壤微生物量及酶活性的影響［J］.植物營養與肥料學報，2010，16（6）:1472-1478.

［8］李正，劉國順，敬海霞，等.翻壓綠肥對植煙土壤微生物量及酶活性的影響［J］.草業學報，2011，20（3）:225-232.

［9］官會林，郭云周，張云峰，等.綠肥輪作對植煙土壤酶活性與微生物量碳和有機碳的影響［J］.生態環境學報，2010，19（10）:2366-2371.

［10］陳曉波，官會林，郭云周，等.綠肥翻壓對煙地紅壤微生物及土壤養分的影響［J］.中國土壤與肥料，2011（4）:74-78.

［11］盧萍，單玉華，楊林章，等.綠肥輪作還田對稻田土壤溶液氮素變化及水稻產量的影響［J］.土壤，2006，38（3）:270-275.

［12］何騰兵，毛國軍，梅濤，等.貴州喀斯特山區旱地綠肥聚垅秸稈還土的培肥增產效應［J］.土壤通報，2001，32（2）:62-65.

［13］張明發，田峰，田茂成，等.綠肥不同還田量對烤煙產質量的影響［J］.作物研究，2013，27（5）:442-446.

［14］鄭林林，任明波，陳旭，等.不同種植方式下烤煙煙田土壤酶活性研究［J］.中國煙草科學，2010，31（3）:23-28.

［15］徐祥玉，王海明，袁家富，等.不同綠肥對土壤肥力質量及其煙葉產質量的影響［J］.中國農學通報，2009，25（13）:58-61.

［16］敬海霞，曹安全，張登榮，等.翻壓綠肥對烤煙大田生長及烤后煙產值效益的影響［J］.中國農學通報2013，29（1）:155-159.

［17］魯如坤.土壤農業化學分析方法［M］.北京:中國農業科技出版社，2000.

［18］李正，敬海霞，解昌盛，等.翻壓綠肥對植煙土壤理化性狀及烤煙常規化學成分的影響［J］.華北農學報，2012，27（S1）:275-280.

［19］李宏圖，羅建新，彭德元，等.綠肥翻壓還土的生態效應及其對土壤主要物理性狀的影響［J］.中國農學通報，2013，29（5）:172-175.