郇恒福等

摘 要 大戟科植物是熱帶、亞熱帶地區(qū)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(zhì)含量隨時間的動態(tài)變化。結(jié)果表明：施用綠肥后，不同綠肥對土壤有機質(zhì)含量的影響不同，并且不同綠肥對土壤有機質(zhì)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(zhì)含量影響的效果不一，但在施用1年內(nèi)均能顯著增加土壤有機質(zhì)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(zhì)含量不斷降低。

關(guān)鍵詞 大戟科綠肥；有機質(zhì)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(qū)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(qū)山區(qū)、丘陵較多，交通不便，難以發(fā)展畜牧業(yè)，缺少制造有機肥的家畜糞便等廢棄物材料，再加上山區(qū)的運輸成本較高，特別是部分山區(qū)沒有交通條件，造成這些地區(qū)的熱帶果園、經(jīng)濟林中經(jīng)常完全依賴于化學(xué)肥料，少施乃至不施有機肥的現(xiàn)象普遍存在。長期以來，這些地區(qū)的土壤肥力不斷下降，生態(tài)環(huán)境也不斷惡化，造成農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量與品質(zhì)不斷下降。而目前多數(shù)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(zhì)含量、礦質(zhì)養(yǎng)分含量，有效提升土壤的理化與生物學(xué)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(nóng)藝措施。然而目前的研究多集中在傳統(tǒng)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(guī)律的研究，難以滿足不同栽培種植條件下多種農(nóng)業(yè)發(fā)展模式對新綠肥科學(xué)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(qū)。已有的研究[10]表明大戟科植物是一種優(yōu)質(zhì)的綠肥，基于此，本研究通過田間試驗探討了施用不同種質(zhì)的野生大戟科綠肥對酸性土壤有機質(zhì)含量的動態(tài)影響，為科學(xué)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(qū)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(nèi)保存?zhèn)溆谩?/p>

1.1.2 土壤樣品 取中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)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(jīng)風(fēng)干后過2 mm篩，備用。試驗土壤為磚紅壤，土壤pH4.2、有機質(zhì)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(shè)計 試驗基地位于海南省儋州市中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所內(nèi)，北緯19°30′，東經(jīng)109°30′，平均海拔149 m，屬熱帶季風(fēng)氣候類型，夏秋季節(jié)高溫多雨，冬春季節(jié)低溫干旱，干濕季節(jié)明顯。

本試驗采用文啟孝等[11]的尼龍?zhí)状椒ㄟM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(wǎng)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(zhì)含量的動態(tài)變化。尼龍網(wǎng)袋的孔徑為0.132 mm，規(guī)格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。

1.2.2 樣品分析與測定 土壤有機質(zhì)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(zhì)其它的相關(guān)指標采用魯如坤[13]的方法進行分析測定。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

用MS-Excel進行數(shù)據(jù)的計算和處理，以SAS 8.2統(tǒng)計軟件中的方差分析程序?qū)μ幚砗蟮臄?shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，用Sigmaplot10.0軟件進行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同綠肥對土壤有機質(zhì)含量變化的影響

表2為施用不同種質(zhì)大戟科綠肥后1、2、4個月內(nèi)土壤有機質(zhì)含量的變化及其統(tǒng)計分析結(jié)果。從表中可以看出，施用不同種質(zhì)大戟科綠肥1個月后，各施肥處理土壤有機質(zhì)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(zhì)含量最低，僅為2.20%，施用黑面神的處理（編號22）有機質(zhì)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(zhì)的含量。結(jié)果還表明，施用編號為22的黑面神后其有機質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(guī)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(zhì)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(zhì)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(zhì)含量，并明顯好于施用其它種質(zhì)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(zhì)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(zhì)含量均顯著高于對照，這說明，施用不同種質(zhì)的綠肥2個月后均可明顯增加土壤有機質(zhì)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(zhì)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(guī)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(zhì)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(zhì)綠肥4個月后，銀柴增加土壤有機質(zhì)含量的效果最為明顯，且效果明顯好于其它綠肥種質(zhì)。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(zhì)大戟科綠肥6、8、12個月后土壤有機質(zhì)含量的變化及其統(tǒng)計分析結(jié)果。結(jié)果表明，施用編號為23的黑面神種質(zhì)6個月后土壤有機質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)處理中的土壤有機質(zhì)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(zhì)含量。與對照相比，施用這些綠肥種質(zhì)后，土壤有機質(zhì)含量提高了0.22～1.04倍。

表3的結(jié)果還表明，施用黑面神（編號23）8個月后其土壤有機質(zhì)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(zhì)含量，并且其效果還明顯好于施用其它綠肥種質(zhì)處理。施用蓖麻（編號31、35）的處理土壤有機質(zhì)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(zhì)含量。除這2個處理外，其它處理的土壤有機質(zhì)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(zhì)的土壤有機質(zhì)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(zhì)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(zhì)含量，并且其效果好于其他絕大多數(shù)處理。施用蓖麻（編號32、35）的處理中土壤有機質(zhì)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(zhì)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(shù)綠肥種質(zhì)在施用1年后依然能夠明顯提高土壤有機質(zhì)含量。

2.2 施用綠肥種質(zhì)后土壤有機質(zhì)含量的動態(tài)變化

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

3 討論與結(jié)論

中國熱區(qū)的酸性土壤普遍存在土壤有機質(zhì)與礦質(zhì)含量缺乏、土壤酸度過高、鋁毒等問題。大量研究結(jié)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(zhì)與礦質(zhì)養(yǎng)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(xué)與物理學(xué)性能，培肥效果明顯。因此，施用綠肥是解決熱區(qū)與亞熱帶地區(qū)酸性土壤一系列問題的有效途徑。土壤有機質(zhì)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(nèi)容。本研究的結(jié)果表明，絕大多數(shù)的大戟科綠肥施用均可對土壤有機質(zhì)含量產(chǎn)生顯著的提升作用，只有極少數(shù)的大戟科綠肥在施用4個月后對土壤有機質(zhì)含量的提升效果不再顯著，但并沒有降低土壤的有機質(zhì)含量。這與施用其它有機肥的研究結(jié)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(jié)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(zhì)含量。而本研究的結(jié)果也表明，施用同量的有機肥對土壤有機質(zhì)含量的影響也不一樣。這些結(jié)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(zhì)含量的影響都存在一定的差異。此外，本研究的結(jié)果還表明，施用綠肥后，土壤有機質(zhì)含量先是快速下降，但在施用4個月后，土壤有機質(zhì)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(zhì)影響的研究結(jié)果類似。

綜上，施用大戟科綠肥可有效增加土壤有機質(zhì)含量，有著良好的培肥地力效果，但其效果隨種質(zhì)與施用時間的不同而異。施用1個月后，各種質(zhì)對土壤有機質(zhì)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(zhì)含量下降幅度較大；在施用4個月后，土壤有機質(zhì)含量下降幅度減小。

參考文獻

[1] 張久東， 包興國， 曹衛(wèi)東， 等. 間作綠肥作物對玉米產(chǎn)量和土壤肥力的影響[J]. 中國土壤與肥料， 2013， （4）： 43-47.

[2] 林 誠， 王 飛， 林新堅， 等. 不同紫云英翻壓量對土壤酶活性及微生物生物量碳氮的影響[J]. 熱帶作物學(xué)報， 2011， 32（6）： 1 020-1 023.

[3]高菊生， 曹衛(wèi)東， 李冬初， 等. 長期雙季稻綠肥輪作對水稻產(chǎn)量及稻田土壤有機質(zhì)的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報， 2011， 31（16）： 4 542-4 548.

[4] 程 森， 吳家森， 王 平， 等. 綠肥、雞糞和鈣肥使用對新墾紅壤土壤肥力和煙草生長的影響[J]. 中國煙草學(xué)報， 2008， 14（5）： 39-44.

[5]劉國順， 羅貞寶， 王 巖， 等. 綠肥翻壓對煙田土壤理化性狀及土壤微生物量的影響[J]. 水土保持學(xué)報， 2006， 20（1）： 95-98.

[6]王建紅， 曹 凱， 張 賢， 等. 綠肥還田對水稻生長期土壤有機質(zhì)動態(tài)變化的影響[J]. 浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2010（3）： 614-616.

[7]李成亮， 孔宏敏， 何園球. 施肥結(jié)構(gòu)對旱地紅壤有機質(zhì)和物理性質(zhì)的影響[J]. 水土保持學(xué)報， 2004， 18（6）： 116-119.

[8]高菊生， 徐明崗， 董春華， 等. 長期稻-稻-綠肥輪作對水稻產(chǎn)量及土壤肥力的影響[J]. 作物學(xué)報， 2013， 39（2）： 343-349.

[9] 魏成熙， 趙品仁， 牛愛珍， 等. 施用秸桿和綠肥對有機質(zhì)及養(yǎng)分變化的影響[J]. 土壤肥料， 1997， 5： 51-53.

[10] 郇恒福， 周建南， 黎春花， 等. 野生大戟科綠肥的有機肥品質(zhì)評價[J]. 熱帶作物學(xué)報， 2012， 33（2）： 215-224.

[11] 文啟孝等. 土壤有機質(zhì)研究法[M]. 北京： 農(nóng)業(yè)出版社， 1984.

[12] 南京農(nóng)業(yè)大學(xué). 土壤農(nóng)化分析[M]. 北京： 農(nóng)業(yè)出版社， 1996.

[13] 魯如坤. 土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M]. 北京： 中國農(nóng)業(yè)科技出版社， 2000.

[14] Buysse P， Roisin C， Aubinet M. 50 years of contrasted residue management of an agricultural crop： impacts on the soil carbon budget and on soil heterotrophic respiration[J]. Agr Ecosyst Environ， 2013， 167： 52-59.

[15] Xavier F A S， Maia S M F， Ribeiro K A， et al. Effect of cover plants on soil C and N dynamics in different soil management systems in dwarf cashew culture[J]. Agr Ecosyst Environ， 2013， 165： 173-183.

[16] Wuest S B， Gollany H T. Soil organic carbon and nitrogen after application of nine organic amendments[J]. Soil Sci Soc Am J， 2012， 77（1）： 237-245.

[17] Zhang W J， Xu M G， Wang X J， et al. Effects of organic amendments on soil carbon sequestration in paddy fields of subtropical China[J]， J Soils Sediments， 2012， 12（4）： 457-470.

[18] Dong W Y， Zhang X Y， Wang H M， et al. Effect of different fertilizer application on the soil fertility of paddy soils in red soil region of southern China[J]. PLoS ONE， 2012， 7： e44 504.

[19] Han X， Cheng Z H， Meng H W. Soil Properties， nutrient dynamics， and soil enzyme activities associated with garlic stalk decomposition under various conditions[J]. PLoS ONE， 2012， 7： e50 868.

[20] Piotrowska A， Wilczewski E. Effects of catch crops cultivated for green manure and mineral nitrogen fertilization on soil enzyme activities and chemical properties[J]. Geoderma， 2012， 189-190： 72-80.

[21] Mao J， Xu R K， Li J Y， et al. Dicyandiamide enhances on liming potential of two legume materials when incubated with an acid Ultisol[J]. Soil Biol Biochem， 2010， 42（9）： 1 632-1 635.

[22] Opala P A. Comparative effects of lime and organic materials on selected soil chemical properties and nutrient uptake by maize in an acid soil[J]. Arch Appl Sci Res， 2010， 3（1）： 96-107.

[23] Wang N， Xu R K， Li J Y. Amelioration of an acid Ultisol by agricultural by-products[J]. Land Degrad Dev， 2011， 22（6）： 513-518.

[24] Hue N V， Craddock G R， Adams F. Effect of organic acids on aluminum toxicity in subsoils[J]. Soil Sci Soc Am J， 1986， 50（1）： 28-34.

[25] Hue N V. Correcting soil acidity of a highly weathered Ultisol with chicken manure and sewage sludge[J]. Commun Soil Sci Plan， 1992， 23（3-4）： 241-264.

[26] Wong M T F， Swift R S. Role of organic matter in alleviating soil acidity[M]. NY： Marcel Dekker Inc， 2003.

[27] Xu J M， Tang C， Chen Z L. The role of plant residues in pH change of acid soils differing in initial pH[J]. Soil Biol Biochem， 2006， 38（4）： 709-719.

[28] Xu R K， Coventry D R. Soil pH changes associated with lupin and wheat plant materials incorporated in a red-brown earth soil[J]. Plant and Soil， 2003， 250（1）： 113-119.

[29] Ano A O， Ubochi C I. Neutralization of soil acidity by animal manures： mechanism of reaction[J]. Afr J Biotechnol， 2007， 6（4）： 364-368.

[30] 線 琳， 劉國道， 郇恒福， 等. 施用8種野百合屬綠肥后磚紅壤速效鉀含量隨時間的動態(tài)變化[J]. 熱帶作物學(xué)報， 2011， 32（2）： 198-202.

[31]線 琳， 劉國道， 郇恒福， 等. 施用豆科綠肥對磚紅壤有效磷含量的影響[J]. 草業(yè)科學(xué)， 2011， 28（10）： 1 781-1 786.

[32]李 艷， 張如蓮， 劉國道， 等. 施用豆科綠肥后磚紅壤酸度隨時間的動態(tài)變化[J]. 熱帶作物學(xué)報， 2011， 32（3）： 427-431.

[33]張如蓮，李 艷，劉國道，等. 豆科綠肥對磚紅壤交換性鹽基組成的動態(tài)影響[J]. 熱帶作物學(xué)， 2011， 32（7）： 1 282-1 286.

[34] 郇恒福， 劉國道， Suzane B， 等.施用不同土壤改良劑對磚紅壤酸度的影響[J]. 熱帶作物學(xué)報， 2009， 30（8）： 1 099-1 104.

[35] 郇恒福， 劉國道， Michael W， 等. 施用不同土壤改良劑對磚紅壤交換性能影響的初步研究[J]. 熱帶作物學(xué)報， 2009， 30（11）： 1 595-1 601.

[36] 倪進治， 徐建民， 謝正苗， 等. 不同有機肥料對土壤生物活性有機質(zhì)組分的動態(tài)影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報， 2001， 7（4）： 374-378.