全 文 ：江西农业学报 2014，26(12) :32 ～ 34
Acta Agriculturae Jiangxi
种植翻压紫云英对耕层土壤结构性能及有机碳含量的影响
何春梅，钟少杰，李清华，王 飞，林 诚，李 昱*
收稿日期:2014 － 06 － 06
基金项目:福建省自然科学基金项目(2012J01158) ;国家农业公益项目(201103005 － 01 － 05)。
作者简介:何春梅(1979─) ，女，副研究员，主要从事植物营养与肥料研究。* 通讯作者:李昱。
(福建省农业科学院 土壤肥料研究所 农业资源与环境研究中心，福建 福州 350013)
摘 要:利用 5 年连续种植、翻压紫云英的定位试验稻田为平台，研究了紫云英 －单季水稻种植体系下土壤结构性能
及有机碳含量的变化。研究结果表明:与不施肥对照相比，长期种植翻压紫云英能显著提高土壤有机碳及易氧化有机碳含
量，促进土壤大颗粒团聚体的形成，降低土壤容重，增加土壤孔隙度;在 4 个处理中，翻压紫云英 +施用化肥处理的土壤微
生物量 C、微生物量 N含量均最高，土壤活性有机碳比例高达 38． 5%。
关键词:紫云英;水稻;土壤结构;有机碳
中图分类号:S142． 1 文献标志码:A 文章编号:1001 － 8581(2014)12 － 0032 － 03
Effects of Planting and Overturning Milk Vetch on Properties of Surface
Soil Structure and Content of Organic Carbon
HE Chun － mei，ZHONG Shao － jie，LI Qing － hua，WANG Fei，LIN Cheng，LI Yu*
(Ｒesearch Centre of Agricultural Ｒesources and Environment，Institute of Soil and Fertilizer，
Fujian Academy of Agricultural Sciences，Fuzhou 350013，China)
Abstract:By using the location test paddy field in which milk vetch (Astragalus sinicus)was planted and overturned for con-
tinuous 5 years as platform，we studied the changes in the properties of surface soil structure and the content of organic carbon in
milk vetch － single － cropping rice cultivation system． The results showed that:in comparison with the control (non － fertiliza-
tion)，chronically planting and overturning milk vetch could significantly increase the contents of organic carbon and easily － oxida-
tive organic carbon in soil，promote the formation of large － particle aggregations in soil，reduce soil bulk density，and enhance soil
porosity;among 4 treatments，the treatment of planting and overturning milk vetch combined with applying chemical fertilizer ob-
tained the highest contents of both soil microbial biomass carbon and microbial biomass nitrogen，as well as the highest soil active or-
ganic carbon proportion (38． 5%)．
Key words:Milk vetch;Ｒice;Soil structure;Organic carbon
中国南方是水稻的主产区，其水稻播种面积占全
国水稻总播种面积的 90%以上，但其中低产田占据相
当大的比例［1 － 2］。因此，提高我国南方中低产水稻田
的供肥能力显得尤其重要。紫云英是中国的主要绿肥
作物，在培育土壤、改善环境、提高农产品产量和品质、
减少化肥投入等方面发挥着重要作用［3 － 6］。随着国家
与社会对土壤质量提升和生态环境保护的重视，绿肥
得到了广泛关注，也促进了南方紫云英绿肥的恢复性
种植，紫云英 －水稻种植体系已逐渐成为南方农田尤
其是中低产田重要的种植利用方式。
土壤结构是调控土壤物理、生物过程和土壤有机
质分布的重要因素之一，土壤团聚体是土壤结构的基
本单元［7］。土壤团聚体在土壤中具有保证和协调土壤
中的水肥气热、影响土壤酶的种类和活性、维持和稳定
土壤疏松熟化层的作用［8］。土壤活性有机碳是土壤中
有效性较高、易被土壤微生物分解利用、对植物养分供
应最直接的有机碳。Dalal 和 Haynes 认为土壤活性有
机碳可作为土壤肥力和土壤质量及持续性评价的有效
参数，是土壤潜在生产力和土壤管理措施变化引起土
壤有机质变化的早期预警指示［9］。合理的农业措施可
促进土壤团聚体的形成和增加土壤有机碳含量，进而
提高土壤的质量和生产力［10 － 11］。为了探索紫云英 －
水稻种植体系下土壤肥力的变化，笔者以连续 5 年种
植翻压紫云英的长期定位单季稻试验田为平台，研究
了连续翻压紫云英下耕层水稻土土壤结构性能及有机
碳含量的变化，旨在揭示长期翻压紫云英对中低产水
稻土的培肥效果，为红壤丘陵地区中低产田的持续培
肥提供依据。
1 材料与方法
1． 1 试验区概况 试验地位于福州市闽侯县白沙镇
溪头村的土肥所野外观测站(东经 119°7、北纬 26°
21)。该区属亚热带季风气候区，水、热资源丰富，年
平均降水量为 1673． 9 mm。试验于 2008 年 9 月开始，
试验前耕层土壤 pH 4． 93，有机质 22． 6 g /kg，碱解 N
138． 0 mg /kg，速效 P 26． 2 mg /kg，速效 K 43． 7 mg /kg。
1． 2 试验设计 试验共设 4 个处理:不施肥(CK)、施
用化肥、紫云英翻压、紫云英翻压 +施用化肥。每个处
理设 3 次重复，小区面积 15 m2，每个小区栽水稻 300
丛。施用化肥的处理施纯氮 135 kg /hm2，N∶ P2O5 ∶ K2O
=1∶ 0． 4∶ 0． 7;氮肥用尿素，磷肥用过磷酸钙，钾肥用氯
化钾。各处理(对照除外)的磷肥全部作基肥施用;氮、
钾肥基肥占 60%，分蘖肥占 40%。
试验田作物轮作制度为紫云英 －水稻。紫云英品
种为闽紫 7 号，于每年 9 月中下旬套播闽紫 7 号于中稻
田间，翌年 4 月初盛花期翻压，年翻压鲜草量为 18000
kg /hm2;同年 7 月初移栽中稻，品种为宜香优 2292，于
10 月初收获。
1． 3 测定项目和方法 在水稻收割后，按“S”形多点
分别采集土壤样本以及 0 ～ 20 cm 土壤混合样，并在自
然条件下风干、备用;用平均值代表小区的各项测
定值。
采用 Cambardella and Elliot(1992)描述的方法测
定土壤水稳性颗粒团聚体(53 ～ 2000 μm)。将 20 g 风
干土样放入三角瓶中，加入 5 g /L 的六偏磷酸钠 100
mL，用振荡器以 90 r /min 的转速振荡 18 h 后，在土壤
团粒分析仪内依次放入 2000、250、53 μm的筛，使土壤
依次过各分离筛，并用蒸馏水小心冲洗，保证各类土壤
颗粒全部通过筛子。保留在各类筛上的土壤即相应粒
径的颗粒态组分;将它们在 60 ℃下烘干、称重，并测定
有机碳含量。采用 Lefroy 和 Blair 提出的 333 mmol /L
高锰酸钾氧化剂法测定土壤活性有机碳(易氧化有机
碳)含量，不能被 333 mmol /L KMnO4 氧化的为非活性
有机碳。具体方法如下:称取过 0． 25 mm 筛的含 15 ～
30 mg碳的风干土样，置于 100 mL 的离心管中，加入
333 mmol /L高锰酸钾氧化剂 25 mL，在 25 ℃下振荡 1
h，以 2000 r /min的转速离心 5 min;取上清液，用去离
子水按 1∶ 250 的比例稀释，然后将稀释液在 565 nm 处
比色，重复 3 次。根据 KMnO4 浓度的变化求出样品中
活性有机碳的含量(在氧化过程中，1 mmol /L 高锰酸
钾氧化剂消耗 0． 7 mmol /L 或 9 mg 碳)。用环刀法［12］
测定土壤容重;利用重铬酸钾容量法 －外加热法［12］测
定土壤总有机碳含量。土壤孔隙度通过以下公式计算
得到:孔隙度(%)= (1 － 土壤容重 /土壤密度)×
100［12］，式中土壤密度为 2． 65 g /cm3。
采用 Excel 2003 及 DPS统计软件进行数据分析。
2 结果与分析
2． 1 连续种植翻压紫云英对土壤有机碳含量的影响
2． 1． 1 总有机碳含量及土壤肥力指标 5 年连续种植
翻压紫云英能引起土壤总有机碳及各项土壤肥力指标
的变化。土壤有机碳含量取决于有机物输入量与输出
量之间的动态关系。将紫云英作为有机物质翻压入
土，理论上可有效提高土壤的有机碳含量，促进土壤肥
力提升。从表 1 可以看出:单独翻压紫云英处理的土
壤总有机碳含量最高，与不施肥对照和单施化肥处理
的总有机碳含量差异显著;其次是紫云英 +化肥处理。
分析土壤肥力各项指标发现，翻压紫云英处理的碱解
氮含量和全氮含量均最高，显著高于不施肥对照及单
施化肥处理的。这可能是因为紫云英是豆科固氮作
物，能富集土壤中的氮肥。
表 1 连续种植翻压紫云英对土壤总有机碳含量及肥力指标的影响
处理 总有机碳 /(g /kg) 碱解氮 /(mg /kg) 速效磷 /(mg /kg) 速效钾 /(mg /kg) 全氮 /% pH值
不施肥(CK) 17． 8 b 97． 0 c 11． 6 ab 94． 4 b 0． 14 c 5． 6 ab
施用化肥 17． 9 b 139． 2 b 11． 1 b 109． 8 a 0． 15 bc 5． 4 bc
紫云英 21． 3 a 161． 3 a 9． 9 c 91． 8 b 0． 16 a 5． 7 c
紫云英 +化肥 19． 2 ab 147． 8 ab 11． 8 a 102． 1 ab 0． 16 ab 5． 4 c
2． 1． 2 土壤易氧化有机碳含量 在土壤活性有机碳
研究中，不同学者依据自身研究的需要和测定的方法
采用不同的术语表征土壤活性有机碳，常用的术语有:
有效碳、可溶性有机碳、易氧化有机碳、可矿化碳、微生
物量碳等。土壤易氧化有机碳是土壤有机碳库中易氧
化、分解的有机碳，可用于指示土壤有机碳短暂的和微
小的波动。土壤活性有机碳比率可以指示有机碳的活
性强度，该值越大说明有机碳活度越高，其矿化潜力越
大。由表 2 得知:翻压紫云英处理的土壤易氧化有机
碳含量最高，紫云英 +化肥处理的次之，这两个处理的
土壤易氧化有机碳含量均显著高于不施肥对照以及单
施化肥处理的;而紫云英 +化肥处理的土壤活性有机
碳比例最高，达 38． 5%，这说明经紫云英 +化肥处理后
有机碳的活度最高，有机碳矿化的潜力也最大。
表 2 连续种植翻压紫云英对土壤易
氧化有机碳含量的影响
处理
土壤有机碳 /
(g /kg)
易氧化有
机碳 /(g /kg)
土壤活性有
机碳比例 /%
不施肥(CK) 17． 8 ± 0． 4 b 5． 8 ± 0． 7 b 32． 6
施用化肥 17． 9 ± 0． 3 b 6． 1 ± 0． 8 b 34． 2
紫云英 21． 3 ± 2． 5 a 7． 6 ± 0． 8 a 35． 7
紫云英 +化肥 19． 2 ± 0． 5 ab 7． 4 ± 0． 4 a 38． 5
2． 1． 3 土壤微生物量碳、氮含量 土壤微生物量是土
壤有机质的活性部分，也是土壤中最活跃的因子，是活
的土壤有机质部分［13］。许多学者研究发现土壤微生
3312 期 何春梅等:种植翻压紫云英对耕层土壤结构性能及有机碳含量的影响
物量与土壤肥力、土壤健康有十分紧密的关系。由表 3
可知:施用化肥处理的土壤微生物量 C、微生物量 N 的
含量与不施肥对照相当;但与不施肥对照相比，紫云英
+化肥处理、单独紫云英翻压处理的微生物量 C、微生
物量 N含量却显著上升，尤其是紫云英 +化肥处理。
表 3 连续种植翻压紫云英对土壤
微生物量碳、氮含量的影响
处理
微生物量 C /
(mg /kg)
微生物量 N /
(mg /kg)
微生物量 C /
微生物量 N
不施肥(CK) 435． 90 c 54． 72 bc 8． 0
施用化肥 430． 22 c 53． 41 c 8． 1
紫云英 452． 63 b 55． 98 b 8． 1
紫云英 +化肥 523． 06 a 66． 31 a 7． 9
2． 2 连续种植翻压紫云英对土壤结构性能的影响
2． 2． 1 土壤水稳性颗粒团聚体 农学上通常以直径
在 250 ～ 10000 μm的水稳性颗粒团聚体含量判别土壤
结构的优劣，如果含量多则土壤结构优，少则劣［14］。
有研究表明，在一定粒径范围内，水稳性颗粒团聚体的
粒径有随土壤肥力提高而增大的趋势。另外，土地利
用方式会影响土壤表层团聚体的组成、数量及质
量［15］。从表 4 可知:在不同施肥条件下，土壤中 250 ～
2000 μm颗粒所占比例均最高，53 ～ 250 μm 颗粒的比
例均次之，这两种直径颗粒占到了总颗粒的 78． 9% ～
84． 7%;大于 2000 μm 的颗粒所占比例均最低。在 4
个处理中，以紫云英 +化肥处理的大颗粒的比例相对
较高。说明长期种植翻压紫云英有助于提高土壤中大
颗粒团聚体(250 μm)的比例。与不施肥对照相比，各
施肥处理均提高了不同直径土壤颗粒中碳组分的含
量，平均含量提高了 9． 9% ～ 16． 1%。具体而言:中长
期翻压紫云英处理的土壤颗粒碳组分含量提升最多，
各粒径碳含量比不施肥对照提高了 13． 5% ～ 18． 5 %，
平均提高了 16． 4%，其中大于 2000 μm 颗粒以及 250
～ 2000 μm颗粒中碳组分含量提升最多，提升幅度均
达到了 18． 5%;紫云英 +化肥处理的各粒径土壤碳组
分含量提升较多，比对照平均提高了 15． 4%。
表 4 连续种植翻压紫云英对土壤各直径颗粒比例及碳组分含量的影响
处理
各直径颗粒所占比例 /%
＞ 2000 μm 250 ～2000 μm 53 ～ 250 μm ＜53 μm
土壤颗粒碳组分含量 /(g /kg)
＞ 2000 μm 250 ～2000 μm 53 ～ 250 μm ＜53 μm
容重 /
(g /cm3)
孔隙度 /
%
不施肥(CK) 3． 8 b 43． 2 b 35． 7 b 17． 3 a 5． 29 c 5． 29 c 7． 64 c 6． 98 b 1． 18 ab 55． 3
施用化肥 3． 8 b 45． 2 b 36． 1 b 14． 9 a 5． 79 b 5． 79 b 8． 03 b 7． 85 a 1． 22 a 54． 1
紫云英 4． 0 a 48． 3 a 36． 0 b 11． 7 b 6． 27 a 6． 27 a 8． 67 a 8． 12 a 1． 08 c 59． 2
紫云英 +化肥 4． 0 ab 48． 0 a 36． 7 a 11． 3 b 6． 12 a 6． 12 a 8． 49 a 8． 34 a 1． 14 b 57． 0
2． 2． 2 土壤容重及孔隙度 容重是土壤的重要物理
性质，是衡量土壤紧实程度的一个指标［16］。在土壤质
地相似的条件下，土壤容重可反映土壤的松紧程度，容
重小，表明土壤疏松多孔，结构性良好;反之则表明土
壤紧实板硬，缺乏团粒结构。土壤容重的大小对土壤
结构性能、通气性作物根系发育等均有不同程度的影
响。对于作物的生长发育来说，土壤过分紧实会妨碍
作物的根系伸展;土壤过分疏松则会漏风跑墒。一般
含有机质多而结构好的农田土壤容重宜在 1． 00 ～ 1． 25
g /cm3 之间。由表 4 可知:与不施肥对照相比，施用化
肥处理的土壤耕层容重上升了 3． 4%;翻压紫云英处理
的土壤容重下降最多，比对照下降了 8． 5%;紫云英 +
化肥处理的土壤容重变化较小，只比对照下降了
3． 4%。在 4 个处理中，以单独翻压紫云英处理的土壤
孔隙度最大。
3 结论
本研究结果表明:与不施肥对照相比，紫云英翻压
和紫云英 +化肥处理均能显著地提高耕层土壤的有机
碳含量、土壤易氧化有机碳含量，促进土壤大颗粒团聚
体的形成，降低土壤容重，增加土壤孔隙度，从而改善
土壤结构;紫云英 +化肥处理的微生物量 C、微生物量
N含量均最高，土壤活性有机碳比例高达 38． 5%。
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43 江 西 农 业 学 报 26 卷
施用对芝麻的增产效果好，这可能是因为硼砂的水溶
性好，作为底肥施用容易流失，而作为叶面肥施用则避
免了养分的流失。而锌在作物体内易于移动而被重复
利用，因此锌肥可以用作芝麻的底肥、叶面肥施用［6］。
图 3 盛花期叶绿素含量与产量的相关性分析
同时施用硼和锌，对芝麻的增产效果却不及单独
施用一种微肥的效果好，这可能是因为硼和锌之间存
在着拮抗作用。有研究表明，硼参与控制锌的吸收和
运输的生理过程［7］。张中星等［8］研究白菜锌和硼影响
关系时发现，白菜体内的含硼量随锌肥用量的增加而
减少，二者呈直线负相关关系，白菜体内的含锌量随硼
肥用量的增加而增加，二者呈直线正相关。李百健
等［9］研究发现，土施或喷施硼肥以及硼、锌肥配施均能
提高梅树生长期中叶片硼的含量，生长初期更为显著。
硼是植物生长必需的微量元素，它对各种营养器
官的建造是必需的。充足的硼对维持叶片功能起着重
要作用［10］。缺硼使叶片表面变形，气孔关闭，叶绿体
发育不全，线粒体基质含量减少，输导组织受阻［11］。
本研究表明:锌肥和硼肥作为叶面肥以及硼肥作为底
肥均能增加芝麻的叶绿素含量。刘红艳等［12］研究表
明，叶绿素含量与株高、果轴长度和千粒重呈显著正相
关，通过选育高叶绿素含量的芝麻新品种来实现增产
是可行的。
在红壤旱地黑芝麻生产上，建议将锌肥作为底肥
施用，将硼肥作为叶面肥于苗期和初花期分别喷施，而
不要将锌肥和硼肥混施。
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(责任编辑:黄荣华)
7312 期 王苏影等:配施硼、锌肥及施用方法对芝麻生长及产量的影响