李帥 賈龍 趙婷婷 高興蘭 崔德杰 柳新偉

摘 要：為研究翻耕時間對綠肥還田后分解和養(yǎng)分釋放規(guī)律的影響，利用網(wǎng)袋法在煙田進行冬牧70分解試驗。設(shè)置2個翻耕時期，分別于2016年3月23日（T1）和4月23日（T2）將綠肥還田，在翻耕后12、25、36、49和61 d取樣測定其分解剩余率、氮、磷、鉀、碳含量及其累積系數(shù)等。結(jié)果表明，翻耕期影響綠肥分解速率和養(yǎng)分釋放速率，翻耕晚分解速度慢，分解剩余率高，養(yǎng)分釋放慢。至試驗結(jié)束，T1、T2處理綠肥分解剩余率分別為10.98%、25.33%;而全氮、全磷和全鉀含量分別為0.76%、1.35%，1.52%、1.42%，0.44%、0.33%;除T2處理的氮素累積系數(shù)呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢外，其他元素的累積系數(shù)都呈現(xiàn)降低趨勢，至61 d時，T1、T2處理的氮累積系數(shù)分別為0.02、0.53;磷累積系數(shù)分別為0.13、0.28;鉀累積系數(shù)分別為0.02、0.03;碳累積系數(shù)分別為0.07、0.21，且T2處理各養(yǎng)分累積系數(shù)始終高于T1。以上表明T1處理下綠肥各元素釋放比例大，分解程度高。

關(guān)鍵詞：冬牧70;翻耕期;分解速率;養(yǎng)分動態(tài)

Abstract： In order to study the effects of tillage time on decomposition and nutrient release of Dongmu 70， the mesh bag method was used in tobacco fields with two treatments of tillage time. The green manure was returned to the fields on March 23， 2016 （T1） and April 23， 2016 （T2）， respectively. The samples were collected after 12， 25， 36， 49 and 61 d. The residual decomposition rate， N， P， K， C contents and their accumulation coefficients of Dongmu70 were investigated. The results showed that tillage time affected the residual decomposition rate of Dongmu70 with the slower decomposition rate of T2 and the higher decomposition rate of T1. In the end of the experiment， the residual decomposition rates of T1 and T2 treatments were 10.98% and 25.33%， respectively， For T1 and T2 treatments， the total contents of nitrogen， phosphorus and potassium were 0.76% and 2.87%， 1.52% and 1.42%， 0.44% and 0.33%， respectively. The accumulation coefficient of nitrogen for T2 treatment increased from 0 d to 12 d and reduced after 12 d. The others accumulation coefficients were continuously reduced. After 61 d the nitrogen， phosphorus， potassium and carbon accumulation coefficients of the two treatments were 0.02 and 0.53， 0.13 and 0.28， 0.02 and 0.03， 0.07 and 0.21， respectively. The test results showed that for T1 treatment green manure is easy to decompose， easy to release nutrients.

Keywords： Dongmu 70; tilling time; decomposition rate; nutrient dynamics

煙草種植中，由于長期大量施用化肥而忽略有機肥的施用，導(dǎo)致土壤板結(jié)、肥力下降，煙草對養(yǎng)分的吸收和利用率降低、品質(zhì)下降[1]。近年來，針對這種現(xiàn)象，煙區(qū)探索種植綠肥并適時翻耕還田，以改良土壤理化性質(zhì)，提高土壤養(yǎng)分含量，促進作物生長，提高烤煙產(chǎn)量和質(zhì)量[2-4]。在實際推廣應(yīng)用中，需要考慮兩個因素，一是綠肥生物量，二是翻耕后綠肥的分解速度。生物量越高，干物質(zhì)量越大，生物固碳等生態(tài)效應(yīng)更顯著;但是隨著綠肥生物量增加，植株體內(nèi)C/N、纖維素、木質(zhì)素含量等相應(yīng)增加，不易分解。高產(chǎn)且翻耕后易腐爛是綠肥大面積推廣的前提，但這兩個因素存在一定的負相關(guān)，高產(chǎn)往往意味著播期提前[5-6]、密度增加或者翻耕期延后[7-8]。其中，播期提前會造成與前茬作物的收獲期矛盾，而推遲翻耕則影響下茬作物。因此，如何平衡兩者的關(guān)系影響到綠肥的推廣利用。近年來，很多學(xué)者對綠肥翻耕后土壤性質(zhì)和土壤微生物變化等做了大量的研究[9-11]，然而，針對翻耕時間對綠肥分解動態(tài)及養(yǎng)分釋放的研究較少。因此，了解不同翻耕時間下綠肥分解速度和養(yǎng)分釋放動態(tài)，避免綠肥翻耕后影響下茬農(nóng)事操作和作物養(yǎng)分需求，對生產(chǎn)實踐具有重要的指導(dǎo)意義。

本試驗以在山東地區(qū)煙田具有廣泛適應(yīng)性的冬牧70（禾本科黑麥屬冬黑麥一個亞種，一年生或越年生草本植物，具有抗寒、抗病、品質(zhì)好、耐鹽性強等特點）為研究對象，利用網(wǎng)袋法進行原位分解試驗，通過測定翻耕后綠肥分解率和養(yǎng)分含量動態(tài)，明確不同翻耕時間對綠肥分解速度、養(yǎng)分釋放以及烤煙對養(yǎng)分吸收的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

本試驗以冬牧70為研究對象，綠肥種植試驗田和分解試驗田均位于山東省濰坊安丘市景芝鎮(zhèn)。綠肥于2015年10月20日播種，前茬為煙草，煙稈收獲后平整土地，利用機械播種，播種量為180 kg/hm2，行距15 cm，不施肥。分別于2016年3月23日（T1）和4月23日（T2）將冬牧70翻壓還田，還田深度10～20 cm。共設(shè)3個重復(fù)，每個重復(fù)小區(qū)面積為30 m2。整地起壟后于5月6日移栽煙草。還田的同時取部分地上部植株帶回實驗室，用蒸餾水洗凈，濾紙吸干后剪成10 cm小段，裝入尼龍網(wǎng)袋中，每袋100 g左右。將尼龍網(wǎng)袋埋入綠肥翻耕后的田里，埋深10 cm左右，每個翻耕時間處理放60袋。分別在0、12、25、36、49、61 d后取樣，每次4袋，樣品取回后用蒸餾水沖洗干凈，烘干稱其質(zhì)量，研磨過0.25 mm篩，測全氮、全磷、全鉀及全碳含量。翻耕時土壤理化性狀為：pH 6.74，堿解氮77.00 mg/kg，速效磷51.04 mg/kg，速效鉀39.09 mg/kg，有機質(zhì)13.37 g/kg，冬牧70化學(xué)成分指標如表1所示。

1.2 樣品測定與計算

測定樣品的全氮、全磷、全鉀和全碳含量，參照鮑士旦等[12]的方法。剩余分解率、養(yǎng)分累積系數(shù)、綠肥分解速率分別按照公式（1）-（3）計算：

式中，Rd為分解剩余率（Residual decomposition rate），mt為第t天時網(wǎng)袋內(nèi)干物質(zhì)量，m0為初始網(wǎng)袋內(nèi)干物質(zhì)量;An為養(yǎng)分累積系數(shù)（Nutrient accumulation coefficient），Ct為第t天時養(yǎng)分含量，C0為起始養(yǎng)分含量;V為綠肥分解速率。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 19.0（Chicago， IL， USA）進行T檢驗;采用Origin 8.6對綠肥分解動態(tài)進行擬合，并采用Olson指數(shù)衰減模型對綠肥分解動態(tài)進行回歸分析。

2 結(jié) 果

2.1 不同時間翻耕綠肥群體數(shù)及干物質(zhì)量

由表2可以看出，T1時期群體數(shù)少，干物質(zhì)量少;T2時期群體數(shù)和干物質(zhì)量均明顯高于T1時期。

2.2 不同時間翻耕綠肥后的分解特征

圖1和表3看出，綠肥總體上呈現(xiàn)出前期分解快，后期分解慢的特點：翻耕后0～25 d內(nèi)分解較快，此期內(nèi)T1與T2的綠肥分別分解了78.93%和50.67%，分解速率為1.04、0.28 g/d;此后分解速度降低，到61 d時，分解剩余率分別為10.98%、25.33%，分解速率為0.36、0.15 g/d，分解速率明顯小于前25 d。不同處理比較，T2的分解剩余率始終高于T1，分解剩余率隨翻耕時間推移而降低?？梢姡麜r間會影響綠肥分解速率。

2.3 不同時間翻耕綠肥分解過程中的養(yǎng)分含量

2.3.1 全氮含量 由圖2可以看出，隨著翻耕期推遲，冬牧70的初始氮含量顯著降低（p<0.05），

T1和T2的初始氮含量分別為4.03%、3.77%。開始分解后，兩個處理的氮含量表現(xiàn)出相同的趨勢，隨時間推進逐漸降低，至61 d時，T1處理綠肥含氮量從初始的4.03%降低到0.76%，降低了81.14%;而T2處理全氮含量從初始的3.77%降低到1.35%，降低了64.19%。

2.3.2 全磷含量 由圖3可以看出，隨著翻耕期推遲，冬牧70的初始磷含量差異不明顯，T1和T2的初始磷含量分別為1.33%、1.20%。開始分解后，T1處理綠肥全磷含量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，至61 d時從初始的1.33%增加到1.80%又降低到1.52%，即全磷含量增加了14.29%;T2處理全磷含量呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢，從初始的1.20%增加到1.42%，增加了18.33%。

2.3.3 全鉀含量 由圖4可以看出，隨著翻耕期推遲，冬牧70的初始鉀含量顯著降低（p<0.05），T1和T2的初始鉀含量分別為2.35%、1.65%。開始分解后，兩個處理的鉀含量表現(xiàn)出相同的趨勢，隨翻耕后時間逐漸降低，至61 d時，T1處理從初始的2.35%降低到0.44%，降低了81.28%;而T2處理從初始的1.65%降低到0.33%，降低了80%。

2.3.4 全碳含量 由圖5可以看出，隨著翻耕期推遲，冬牧70的初始碳含量明顯降低（p<0.05），T1和T2的初始碳含量分別為45.38%、59.98%。開始分解后，兩個處理的碳含量隨時間推進均呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢，且T1處理的碳含量始終比T2低，至61 d時，T1處理全碳含量從初始的45.38%降低到26.08%，即全碳含量降低了42.53%;而T2處理全碳含量從初始的59.98%降低到35.34%，降低了41.08%。

2.4 不同時間翻耕期綠肥分解過程中的碳氮比

由圖6可以看出，翻壓后49 d以內(nèi)，兩處理碳氮比均呈波動上升趨勢，且T2處理始終高于T1處理;49 d后，T1處理繼續(xù)呈增加趨勢，而T2處理呈降低趨勢，至61 d，T2處理碳氮比低于T1處理。61 d試驗結(jié)束時，T1、T2處理碳氮比分別比起始值提高了205.84%、64.52%。

2.5 不同時間翻耕綠肥分解過程中的養(yǎng)分累積系數(shù)

2.5.1 氮累積系數(shù) 累積系數(shù)能夠反映綠肥翻耕后與土壤之間的養(yǎng)分交換情況，即當累積系數(shù)大于1時，表明綠肥從土壤中吸收養(yǎng)分，當累積系數(shù)小于1時，表明綠肥向土壤中釋放養(yǎng)分。

由圖7可以看出，T1的氮累積系數(shù)翻耕后12 d即低于1（0.34），之后持續(xù)降低，至61 d時降低到0.02，氮素釋放了98%;T2處理氮累積系數(shù)在翻耕后12 d高于1（1.66），此后不斷下降，至25 d左右降低至1以下，61 d時降低到0.53，氮素釋放了47%;整個過程中，T2處理的氮累積系數(shù)始終高于T1。以上表明，T1翻耕后即開始向土壤中釋放N，而T2在翻耕后先吸收土壤中的氮素，至25 d左右才開始向土壤中釋放N，且T1的氮素釋放更快、更徹底。

2.5.2 磷累積系數(shù) 由圖8可以看出，2個處理的磷累積系數(shù)均低于1，且T2的磷累積系數(shù)始終高于T1。表明T1和T2還田后即開始向土壤中釋放P，而T1處理釋放更迅速。隨時間推進，2個處理的磷累積系數(shù)均呈下降趨勢，至61 d時，T1、T2的磷累積系數(shù)分別為0.13和0.28，T1處理磷素釋放快且釋放徹底。

2.5.3 鉀累積系數(shù) 由圖9可以看出，2個處理的鉀累積系數(shù)均低于1，表明T1和T2還田后即開始向土壤中釋放K。隨時間推進，2個處理的鉀累積系數(shù)均呈下降趨勢，T2的鉀累積系數(shù)始終高于T1。至61 d，T1、T2處理的鉀累積系數(shù)分別為0.02、0.03。2個處理鉀素均釋放較徹底，但T1釋放更快。

2.5.4 碳累積系數(shù) 由圖10可以看出，2個處理的碳累積系數(shù)均低于1，表明T1和T2翻耕后即開始釋放C，并且T2的碳累積系數(shù)始終高于T1，T1釋放更快。隨時間推進，兩處理碳累積系數(shù)均呈持續(xù)下降趨勢，至翻耕61 d時，T1的碳累積系數(shù)從翻耕后降低到0.07，T2處理到0.21。T1處理釋放更徹底。

3 討 論

3.1 不同時間翻耕綠肥分解速率

本研究結(jié)果表明，不同翻耕期的冬牧70在還田后均表現(xiàn)出前期分解快、后期分解慢的規(guī)律，前25 d分解速度較快，25 d后干物質(zhì)分解速度比較緩慢，這與前人的試驗結(jié)果相符[13-15]。其中T1分解剩余率始終比T2低，表明其分解速度快，而秸稈分解速度的快慢受秸稈成分及外界環(huán)境的影響[16]。不同收獲期的綠肥籽粒莧的C/N、纖維素含量、養(yǎng)分含量存在差異，因而不同收獲期的綠肥還田后腐解速率以及對土壤養(yǎng)分的影響程度會有差別[17]，C/N越小的有機物自身養(yǎng)分更易釋放[18]。T2（4月23開始，6月23結(jié)束）與T1（3月23開始，5月22結(jié)束）相比，所處的溫度明顯高，對綠肥分解具有促進作用，但是T2綠肥分解速度反而比T1慢，表明在本試驗中綠肥成分是分解速度的主要影響因子。

本試驗結(jié)果表明，翻耕后，T1、T2處理的C/N比翻耕時高，主要是因為綠肥翻入土壤后水溶性物質(zhì)和粗蛋白分解最快，纖維素等大分子化合物較難分解。隨著冬牧70的生長，植株中的纖維素量增加，難分解的成分含量增加，分解的難度也隨之加大，因此翻耕期對綠肥的最終分解剩余率存在一定的影響。T1纖維素含量最低，可溶性碳含量較高，微生物活性高，利于綠肥養(yǎng)分的釋放[19]，T2纖維素含量高，不能提供足夠的有機氮源，最終造成微生物活性低，抑制了后期綠肥殘體中養(yǎng)分向土壤轉(zhuǎn)化[20-21]?？緹熢?月6日移栽，此時T1處理的綠肥植株分解剩余率約為13%～15%，而T2分解剩余率為69%～71%，即農(nóng)田土壤中綠肥殘余干物質(zhì)量分別為49.40～57.00 kg/hm2和1402.77～1443.43 kg/hm2。應(yīng)進一步研究綠肥殘余量對煙草移栽后定植的影響，以確定更合理的翻耕時間。

3.2 養(yǎng)分含量與養(yǎng)分累積系數(shù)

綠肥翻耕還田，能為煙草生長提供更為充足的養(yǎng)分，提高煙葉的品質(zhì)。但是綠肥不同翻耕時期向土壤養(yǎng)分的釋放規(guī)律不同。本試驗結(jié)果表明，翻耕后T1中氮、磷、鉀、碳累積系數(shù)始終小于1，即翻耕后就向土壤中釋放養(yǎng)分;而T2中磷、鉀、碳累積系數(shù)亦小于1，但氮累積系數(shù)從25 d左右開始小于1，說明翻耕初期先從土壤中吸收氮素，25 d左右才向土壤中釋放氮素。

根據(jù)2個處理的養(yǎng)分累積系數(shù)，烤煙移栽時（5月6日），T1處理已翻耕44 d，氮、磷、鉀釋放率分別超過81%、76%、96%，T2處理的氮、磷、鉀釋放率則分別不足35%、66%和94%。T1處理氮素釋放更完全，有利于烤煙早生快發(fā)。T2處理前期吸收部分土壤中的無機氮轉(zhuǎn)化為有機氮，后期釋放出來，至翻耕61 d時仍有43%氮素未釋放，此時烤煙已處于旺長期，之后釋放的氮素有可能引起烤煙的貪青晚熟。兩個處理的磷鉀養(yǎng)分釋放都較早，與烤煙的肥料需求較符合，有利于烤煙養(yǎng)分供給，與前人研究結(jié)果相符[22]。

本試驗中，不同翻耕時間綠肥殘余植株對烤煙移栽定植成活率的影響，以及綠肥養(yǎng)分釋放規(guī)律對烤煙養(yǎng)分吸收動態(tài)及煙葉質(zhì)量的影響尚未得到明確驗證。今后應(yīng)增加翻耕時期密度并加強上述2個方面的研究，以獲得此地區(qū)煙田綠肥還田的最適宜翻耕期。

4 結(jié) 論

試驗結(jié)果表明，T1處理下（3月23日翻耕）冬牧70釋放養(yǎng)分速度快，分解剩余率低，氮磷鉀釋放速度快且釋放完全。T2處理（4月23日翻耕）冬牧70植株中的碳氮比低，分解速度慢，分解剩余率高，養(yǎng)分釋放較慢。結(jié)合烤煙大田生育期，烤煙移栽時T1處理綠肥殘余植株量低適合大田農(nóng)事操作并可能有利于烤煙移栽定植;T2氮素后期緩慢釋放可能影響烤煙成熟落黃。今后應(yīng)結(jié)合烤煙養(yǎng)分吸收動態(tài)及煙葉品質(zhì)研究進一步明確綠肥翻壓時期對烤煙生產(chǎn)和品質(zhì)的影響。

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