姚 凱，張炳辰，郭紫惠，王佳靚，常春榮

(海南大學熱帶作物學院，?？?，570228)

香蕉是熱帶地區(qū)重要的水果作物，產量和品質與土壤條件密切相關，培肥土壤已成為減少化肥用量和農藥成本、提高香蕉生產效益的重要措施[1]。利用行間空地，尤其在作物生長初期，間作綠肥，不僅可以提高土地利用率，也有利于用養(yǎng)結合，有效維持土壤有機質含量，改善土壤理化性質以及增加土壤養(yǎng)分含量[2-4]，減少作物肥料用量[4]，提高作物產量和品質[5-7]。綠肥利用方式包括直接翻青、過腹還田和自然覆蓋還田等方式，不同地區(qū)、不同綠肥品種、不同還田方式下綠肥降解特征有顯著性差別[7]。李帥等[8]利用網(wǎng)袋法進行原位腐解試驗，發(fā)現(xiàn)冬牧70在山東省青島市膠州、青島市平度市、東營市利津縣均于前30 d內快速腐解，由于受不同土壤環(huán)境及氣候條件的影響，三地的腐解速率表現(xiàn)為膠州>東營>平度。常帥等[9]采用網(wǎng)袋法，發(fā)現(xiàn)黑麥和大麥30 d腐解率達80%以上，大麥腐解速率高于黑麥草。李忠義等[10]采用網(wǎng)袋法研究貓豆和赤小豆在免耕覆蓋還田和翻壓還田的腐解動態(tài)發(fā)現(xiàn)，綠肥生物量累積腐解率和腐解速率還田后20～100 d均表現(xiàn)為翻壓還田>免耕覆蓋還田。

長期以來，大量、持續(xù)施肥已成為香蕉生產成本的主要組成部分，同時在香蕉生長初期存在株間距較大，林下光熱空間資源利用不足的現(xiàn)象，充分利用香蕉行間空閑地種植綠肥是香蕉園土壤培肥、提高生產效益必經之路[1，11-13]。雖然綠肥腐解特征已有較多研究，但香蕉間種綠肥自然覆蓋還田方式腐解特征尚未見報道。本文以香蕉間作豬屎豆綠肥為材料，探討其在自然覆蓋還田方式下腐解特征，以期為海南香蕉合理利用豬屎豆綠肥提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗地點位于海南省澄邁縣橋頭鎮(zhèn)皇帝蕉園，株行距為2.0 m×2.0 m，磚紅壤，質地為重壤土。土壤基本理化性質：有機質2.09%，堿解氮102.0 mg/kg，速效磷44.0 mg/kg，速效鉀549.3 mg/kg，pH值5.13。

供試綠肥為豬屎豆Crotalariapallida，單行種植于香蕉無噴灌帶行間，株行距為25 cm×50 cm。施用鈣鎂磷肥(P2O5)60 kg/hm2，于2019年4月21日刈割后并進行覆蓋還田試驗。

1.2 試驗設計

根據(jù)2017—2018年豬屎豆產量設置了30 t/hm2和60 t/hm2兩個還田量處理，采用長×寬為1 m×0.6 m、網(wǎng)孔直徑1.0 mm的尼龍網(wǎng)做鋪墊材料，豬屎豆在開花期刈割后簡單修整為1 m長，兩個處理分別稱量后放置于香蕉無噴灌帶行間，“品”字形放置于豬屎豆植株兩側，平鋪于尼龍網(wǎng)上，尼龍網(wǎng)對角插標簽，將尼龍線固定在標簽上，防止風吹散樣品，分別于還田后4、6、8個月取樣分析，重復5次。2020年4月取綠肥種植行5～15 cm土層土壤樣品測定肥力有關指標。

1.3 分析項目與方法

原始生物體質量：將刈割植株樣品取5 kg，擦拭干凈，剪成長3～5 cm小段后混勻，取500 g，75 ℃烘干，計算含水量和原初生物量。

殘體生物量：植株殘體連同尼龍網(wǎng)取回，去除雜質后剪碎混勻，75 ℃烘干，稱重(0.01 g)，計算殘余質量。

植株全氮、全磷含量的測定采用H2SO4-H2O2消煮，分別采用奈氏比色法、鉬銻抗比色法；全鉀含量的測定采用干灰化法，火焰光度法測定；殘體有機碳含量采用H2SO4-KCr2O7外加熱法測定。

土壤樣品分析采用常規(guī)分析方法[14]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Excel 2003對數(shù)據(jù)進行整理，采用SPSS 18.0進行統(tǒng)計分析。采用單因素ANOVA分析和Duncan’s多重極差檢驗法進行差異顯著性分析。

有關計算公式為：殘留率(%)=取樣時殘體質量/初始生物體質量×100，養(yǎng)分殘留率(%)=取樣時殘體質量×取樣時養(yǎng)分含量/(初始生物體質量×初始養(yǎng)分含量)×100，養(yǎng)分釋放率(%)=100%-相應階段養(yǎng)分殘留率(%)，C/N=取樣時殘體質量×取樣時有機碳含量/(取樣時殘體質量×取樣時氮含量)。

2 結果與分析

2.1 豬屎豆覆蓋還田殘體生物量變化

由圖1可知，整個觀測期內，香蕉行間覆蓋豬屎豆還田的殘體生物量均有顯著變化，還田6個月和8個月時，2個處理的殘留率無顯著性差異。兩個處理4個月內殘留率顯著減少，30 t/hm2和60 t/hm2處理的生物量釋放率分別為32.68%和46.67%；還田6個月，30 t/hm2處理的殘留率繼續(xù)減少，比還田4個月減少30.13個百分點;60 t/hm2處理在還田4～6個月、6～8個月生物量釋放率分別保持14.33%和16.60%。說明在相同條件下，豬屎豆覆蓋還田量不同影響0～8個月生物體的降解速率。

2.2 豬屎豆覆蓋還田殘體有機碳變化

由圖1可知，8個月觀測期內，在香蕉行間豬屎豆覆蓋還田殘體有機碳總量均有顯著變化，有機碳殘留率顯著降低，變化規(guī)律與生物量變化規(guī)律相同。在各觀察時期，30 t/hm2和60 t/hm2處理的有機碳殘留率無顯著性差異。說明還田量增加對有機碳殘留率影響不顯著。

2.3 豬屎豆覆蓋還田殘體氮總量和C/N變化

由圖2可知，在整個觀測期內，豬屎豆覆蓋還田殘體氮殘留率變化規(guī)律與殘體生物量一致。4個月內，30 t/hm2和60 t/hm2處理的殘體氮總量減少顯著，殘體氮釋放率分別為30.98%和57.48%；還田6個月、8個月2個處理的氮殘留率差異不顯著。

對比分析殘體生物量、有機碳和氮在整個觀測期間的變化，發(fā)現(xiàn)還田4個月，兩個處理的殘體生物量差異主要因素是氮降解差異引起，增加還田量利于提高前期含氮化合物分解。

對比分析殘體有機碳和氮在整個觀測期間的變化，發(fā)現(xiàn)還田4個月，30 t/hm2處理C/N比60 t/hm2處理顯著降低，后期二者C/N無顯著性差異，與生物殘體有機碳、生物量和氮變化規(guī)律一致。

2.4 豬屎豆覆蓋還田殘體磷總量變化

由圖2可知，在整個觀測期內，豬屎豆覆蓋還田的殘體磷殘留率變化與殘體生物量、生物殘體氮表現(xiàn)一致。4個月內，30 t/hm2和60 t/hm2處理的殘體磷顯著減少，殘體磷釋放率分別為41.01%和48.89%；還田6個月，30 t/hm2殘體磷殘留率繼續(xù)減少，減少27.84個百分點；60 t/hm2處理在還田4～6個月、6～8個月殘體磷釋放率分別保持15.37%和14.69%。在相同條件下，豬屎豆覆蓋還田量不同影響0～8個月生物體磷總量的降解速率。

注：不同小寫字母表示達到顯著水平(p<0.05)。圖2和圖3同。

圖2 香蕉園豬屎豆覆蓋還田殘體氮總量和磷總量變化

2.5 豬屎豆覆蓋還田生物殘體鉀總量變化

由圖3可知，在0～8個月觀測期內，不同還田量處理的殘體鉀殘留率變化顯著。4個月，30 t/hm2和60 t/hm2處理的鉀釋放率分別達到92.90%和93.86%；4～6個月，鉀釋放率分別為3.7%和1.75%，6～8個月鉀釋放率分別為0.98%和2.6%。因此，相同條件下，豬屎豆覆蓋還田量影響還田4～8個月殘體鉀總量的降解速率，對還田0～4個月鉀的降解速率影響不顯著。

圖3 香蕉園豬屎豆覆蓋還田殘體鉀總量變化

2.6 種植豬屎豆1年后土壤肥力

由表1可知，種植豬屎豆1年后深度5～15 cm土壤容重顯著降低，較對照降低7.3%；土壤pH值、有機質含量較對照顯著提高，分別提高6.7%和6.2%；對速效鉀和速效磷含量影響不顯著。因此，香蕉行間種植豬屎豆并沒有耗竭土壤養(yǎng)分，而是一定程度改善土壤肥力性狀。

表1 種植豬屎豆1年后土壤主要肥力指標

3 結論與討論

作物生長期間間種或混種綠肥是提高土壤資源利用率、培肥地力與發(fā)展生態(tài)農業(yè)的重要措施[15-17]。影響綠肥培肥效果的因素包括綠肥特性、還田量、還田方式以及環(huán)境條件等因素[15，18-21]。本研究采用自然覆蓋還田的方法，研究了豬屎豆不同還田量4～8個月其生物量、有機碳、氮總量、磷總量、鉀總量的降解規(guī)律，發(fā)現(xiàn)還田后4個月生物量、有機碳、氮總量、磷總量降解達到50%左右，8個月達到75%以上；鉀含量在還田后4個月降解達到92%以上，與牟小翎對二月蘭和毛苕子的腐解研究規(guī)律一致[21]。有研究發(fā)現(xiàn)，增加還田量可減低綠肥降解速率[22]；但我們發(fā)現(xiàn)，還田量60 t/hm2的殘體生物量、氮、磷、鉀總量還田4個月后降解速率比還田量30 t/hm2處理高，這與豬屎豆本身含氮量比較高有關[22-23]。宋莉等采用網(wǎng)袋法發(fā)現(xiàn)紫云英綠肥還田90 d后，氮的累積釋放率達70%～76.48%[23]；本試驗發(fā)現(xiàn)，豬屎豆不同還田量處理4個月生物總氮的釋放率均低于60%，認為與還田方式和綠肥粉碎程度、木質化程度有關[24-26]。

種植綠肥不僅通過地上部分還田培肥地力，綠肥根系對土壤養(yǎng)分活化和容重等方面的影響也受到關注[13，17，27]。本研究發(fā)現(xiàn)，香蕉行間種植綠肥1年可以降低土壤容重，提高土壤有機質和pH值，改善土壤肥力性狀，與宋同清等的研究結果一致[28]。本研究發(fā)現(xiàn)土壤氮、磷和鉀速效養(yǎng)分含量與對照相比差異不顯著，這與綠肥刈割后1年內香蕉吸收[1]以及土壤樣品取樣部位有關[3-4，6]。

綜上所述，香蕉間種豬屎豆覆蓋還田條件下，還田量60 t/hm2與30 t/hm2相比，均表現(xiàn)為4個月有比較高的釋放率，4～8個月釋放率緩慢，8個月釋放率達到75%以上，是安全還田用量。豬屎豆在香蕉行間覆蓋還田可以顯著延長綠肥供肥時間，增加還田量利于提高前期含氮化合物分解率。香蕉間種豬屎豆綠肥1年可以提高土壤有機質、pH值，提高土壤肥力。豬屎豆綠肥可以作為速效鉀肥施用，而綠肥種植與還田時期是否與香蕉對鉀的需求規(guī)律一致仍需進一步研究。