不同绿肥养分特性及其对葡萄园土壤养分的影响

刘文婷

（宁德市农业科学研究所，福建 福安 355017）

葡萄（Vitis viniferaL.）为葡萄科葡萄属木质藤本植物，在中国广泛种植，近年来葡萄种植从传统产区北方逐渐扩大到南方，中国的葡萄种植面积已居世界第二位［1］。相关研究表明，葡萄设施栽培面积不断扩大的同时，由于普通果农对葡萄科学施肥认识不足，在施肥环节上缺乏科学依据，易造成葡萄园土壤出现板结、酸化、养分失衡等一系列问题［2，3］。目前，果树优质及高产受到果园土壤问题的严重制约，土壤改良将是今后果园管理的重点［4］。因此，进行葡萄园土壤改良是解决生产实践问题的重大技术需求，也是实现葡萄园土壤可持续利用的主要途径。

果园种植绿肥是目前果园土壤的管理方法和制度之一，即在果树之间或是在整个果园内覆盖种植多年生草本植物［5-7］。果园绿肥的主要种植方法有两种，分别是自然生草和人工生草，其中人工生草指的是根据当地果园的性质、土壤及气候条件等因素，在果园内种植一些繁殖能力强的草种的方法［8］。绿肥作为清洁的有机肥源，在培肥地力和替代化肥方面具有重要作用［9］。研究表明，种植绿肥不仅能够抑制杂草、防止水土流失、调节气候等［10-17］，通过翻压还田后还可以改良土壤、培肥地力［18］。王迅等［19］发现光叶苕子和鼠茅草两种果园绿肥均能显著增加土壤有机质、碱解氮、有效磷含量；何春梅等［20］的研究表明，葡萄园土壤全碳、有机碳、全氮、全磷、全钾等养分随着紫云英绿肥鲜草翻压量的增加而增加。不同研究人员针对不同果园环境开展适宜性绿肥品种筛选工作，如吴兴洪等［21］在筛选适合贵州省山区猕猴桃果园种植的绿肥过程中，以地表覆盖度、田间长势情况、抑制杂草能力、植株鲜草产量、土壤含水量和植株养分等指标为标准，筛选出毛叶苕子、箭筈豌豆、黑麦草3 个品种；唐红琴等［22］研究了不同种类绿肥还田后对柑橘园土壤养分的影响，发现结合土壤养分含量及pH 的改善效果，在推荐绿肥还田量下，对土壤碱解氮、有效磷、速效钾和有机质含量的提升贡献最大的为光叶苕子。中国各地土壤条件各不相同、气候条件差异大且绿肥资源充足等［23］，选择适应当地作物特性和种植条件的绿肥，改变农民施肥习惯，能达到保护环境、改良土壤和提高土壤肥力的效果。此外，种植绿肥也可以缓和资源紧张、降低农业生产成本、减轻农民经济负担，对农业可持续发展具有重要意义。

当前，针对福建省设施葡萄园套种绿肥品种适宜性筛选的相关研究还未见报道，而解决设施葡萄栽培过程中出现的土壤板结、严重酸化、养分失衡等问题，葡萄园套种绿肥是有效途径之一。因此，本研究在福建省宁德市福安市以清耕为对照，对比不同绿肥品种田间长势情况、养分含量及其对葡萄园土壤养分的影响，筛选出适宜当地葡萄园套种的绿肥品种，以期为福建省福安市设施葡萄园选择合适的绿肥实现土壤改良提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

2019 年10 月至2020 年4 月在福建省宁德市福安市罗江街道大留村避雨栽培设施葡萄园进行试验。该地属亚热带季风气候，耕层土壤pH 为3.99、有机质含量为21.28 g/kg、全氮含量为1.05 g/kg、碱解氮含量为124.25 mg/kg、有效磷含量为110.57 mg/kg、速效钾含量为33.21 mg/kg。

1.2 试验材料

供试绿肥品种有紫云英（Astragalus sinicusL.）、毛叶苕子（Vicia villosaRoth）、光叶苕子（Vicia villosaRoth var.glabrescensKoch）、箭筈豌豆（Vicia sativaL.）、黑麦草（Lolium perenneL.）、肥用油菜（Brassica napusL.）、肥田萝卜（Raphanus sativusL.）、三叶草（Trifolium incarnatumL.）。紫云英种子由福安市农业农村局提供，其余绿肥种子均在郑州开元草业科技有限公司购入。葡萄果树品种为巨峰，树龄4 年，树势中等，株距1.5 m，行距1.8 m。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计 试验共设置9 个处理，分别为清耕对照（CK，不定期进行杂草清除）、紫云英（T1）、毛叶苕子（T2）、光叶苕子（T3）、箭筈豌豆（T4）、黑麦草（T5）、肥用油菜（T6）、肥田萝卜（T7）、三叶草（T8）。每个处理重复3 次，均采用随机区组设计，每个小区葡萄株数5 株，小区面积为7.5 m×9.0 m=67.5 m2，试验共135 株葡萄。除CK 外，其他8 个处理的播种量依次为30.0、45.0、45.0、60.0、15.0、3.0、30.0、7.5 kg/hm2。葡萄园行间翻耕耙平后播种，播种时种子与150.0 kg/hm2钙镁磷肥拌种混播。绿肥于2019 年10 月15日进行秋播。

1.3.2 样品采集 ①绿肥样品。于绿肥盛花期（2020 年4 月1 日）取各绿肥品种植株地上部1 m2，重复3 次，测定产量和养分特性。②土壤样品。土壤取样深度为0～20 cm，取样方法为多点取样法，将各取样点的土样均匀混合，混合土壤样品采用四分法得到。混合土样经自然风干、研磨、过筛后备用。

1.3.3 测定指标及方法

1）绿肥指标测定。于绿肥盛花期，取各绿肥品种植株地上部测量鲜草产量；带回实验室烘干至恒重，记录植株含水量，并采用GB/T 6438—2007 方法进行植物灰分（粗灰分）含量测定；最后测定植株全氮、全磷以及全钾的含量。将植株样品用浓硫酸-过氧化氢联合消煮，将处理后的样本分为3 份，分别利用纳氏试剂比色法测定全氮含量，利用钼锑抗比色法测定全磷含量，利用火焰光度法测定全钾含量［22］。

2）土壤指标测定。利用pH 计测定土壤pH；采用重铬酸钾外加热法测定有机质含量；采用凯氏定氮法，先使用浓硫酸消煮土样，之后测定全氮含量；利用碱解扩散法测定碱解氮含量；采用钼锑抗比色法，用碳酸氢钠浸提处理土样后测定有效磷含量；采用火焰光度法，先用醋酸铵浸提处理土样，之后测定速效钾含量［24］。

1.4 数据分析

借助Microsoft Office Excel 2019 软件处理数据，采用SPSS 20.0 软件进行统计分析（Duncan 多重比较），利用GraphPad Prism 6 制图。

2 结果与分析

2.1 不同绿肥品种田间生长情况

由表1 可知，不同绿肥品种在盛花期的生长状况存在明显差异。毛叶苕子、光叶苕子和黑麦草田间长势均表现良好且对杂草的抑制能力较强；紫云英、毛叶苕子、光叶苕子、黑麦草和三叶草都未发现虫害，但紫云英和三叶草长势一般，且不能自然倒伏，对杂草的抑制能力稍弱；箭筈豌豆虽能自然倒伏，但因长势较差而对杂草的抑制能力弱；肥用油菜和肥田萝卜不能自然倒伏，且虫害严重。因此，初步淘汰了箭筈豌豆、肥用油菜和肥田萝卜3 个绿肥品种。

表1 不同绿肥品种田间生长情况

2.2 不同绿肥品种植株产量、含水量及灰分含量

对紫云英、毛叶苕子、光叶苕子、黑麦草和三叶草5 个表现良好的绿肥品种进行采样与试验测定，结果见表2。光叶苕子鲜草产量最高，显著高于紫云英、毛叶苕子和三叶草，分别高出19 431、17 121、19 414 kg/hm2。各绿肥品种间的含水量差异不显著。植株灰分为植株内各种矿物元素的氧化物。不同绿肥品种的灰分含量表现为毛叶苕子＞光叶苕子＞黑麦草＞三叶草＞紫云英，但不同绿肥品种间的灰分含量差异不显著。

表2 不同绿肥品种的鲜草产量、含水量和灰分含量

2.3 不同绿肥品种的养分特性

5 个绿肥品种盛花期植株地上部的全氮、全磷和全钾含量见图1。毛叶苕子全氮含量最高，为2.32%，光叶苕子含量第二，为2.23 %，两者无显著差异，其中，毛叶苕子含量较紫云英、黑麦草、三叶草分别高33.51%、62.37%、41.90%，差异均达显著水平；光叶苕子含量比紫云英、黑麦草、三叶草分别高27.92%、55.57%、35.96%，差异也均达显著水平。绿肥植株全磷含量变幅在0.76%～1.01%，毛叶苕子含量最高，与光叶苕子全磷含量差异不显著，但显著高于其他3 个处理，分别是紫云英、光叶苕子、黑麦草和三叶草的1.34、1.10、1.27、1.31 倍；光叶苕子含量为0.92%，分别是紫云英、黑麦草和三叶草的1.22、1.16、1.20 倍；紫云英、黑麦草和三叶草含量较低且相互间差异不显著。全钾含量中三叶草处理最高，为3.97%，较紫云英、毛叶苕子、光叶苕子和黑麦草分别增加33.48%、19.10%、13.99%、8.06%，与紫云英处理间差异显著，与毛叶苕子、光叶苕子和黑麦草处理间差异不显著。

图1 不同绿肥品种的植株全氮、全磷和全钾含量

2.4 不同绿肥品种对葡萄园土壤养分含量的影响

由图2 可知，与对照相比，葡萄园套种紫云英、毛叶苕子、光叶苕子、黑麦草和三叶草后，土壤pH 分别 显 著 提 高 了7.77%、10.03%、5.76%、2.34% 和5.26%；土壤有机质含量均显著高于对照，各处理分别比对照提高了53.98%、75.15%、81.80%、84.42%和74.43%，但毛叶苕子、光叶苕子、黑麦草和三叶草处理间均差异不显著；各处理土壤全氮含量最高的是毛叶苕子处理，为2.03 g/kg，其次是光叶苕子，为1.93 g/kg，5 个绿肥处理土壤全氮含量比对照分别显著增加64.00%、93.33%、84.00%、76.00%和61.33%。与对照相比，葡萄园套种绿肥可显著提高土壤碱解氮含量，增幅为27.23%～69.48%；各处理土壤有效磷含量比对照分别显著增加42.89%、40.91%、4.51%、138.24%和98.99%；葡萄园套种紫云英后土壤速效钾含量比对照显著降低17.54%，除三叶草外，毛叶苕子、光叶苕子和黑麦草处理分别比对照显著提高35.40%、18.43%和31.98%。总体而言，毛叶苕子、光叶苕子较紫云英、黑麦草和三叶草对提高土壤养分含量、改善土壤酸碱度的效果更明显。

图2 不同绿肥品种对葡萄园土壤养分的影响

3 小结与讨论

本研究通过开展在葡萄园套种紫云英、毛叶苕子、光叶苕子、黑麦草、箭筈豌豆、肥用油菜、肥田萝卜和三叶草等绿肥品种的田间长势情况、抗病虫害能力等种植适宜性对比试验，初步筛选淘汰箭筈豌豆、肥用油菜和肥田萝卜3 个适宜性表现较差的绿肥品种。为进一步筛选出更优的葡萄园套种绿肥品种，本研究针对初步筛选出的绿肥品种开展对葡萄园土壤环境的影响对比试验，结果表明，相较于清耕葡萄园，葡萄园经过套种绿肥均可显著提高土壤的pH、有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量。这是因为绿肥作为一种有机肥源，含有大量的氮、磷、钾和中微量元素以及有益微生物和各种活性酶等［25］，不仅能够抑制杂草，还可以改良土壤、培肥地力。葡萄园套种毛叶苕子、光叶苕子相较于其他绿肥品种，土壤pH 和土壤有机质含量提高效果更好；而毛叶苕子和光叶苕子作为豆科绿肥，对土壤氮素的影响也更为显著；对土壤磷素的影响较大的绿肥品种为黑麦草和三叶草；葡萄作为喜钾作物，土壤中钾含量对其品质有直接的影响，本试验中，毛叶苕子与黑麦草处理的土壤速效钾含量最高，光叶苕子次之。

综上所述，毛叶苕子、光叶苕子和黑麦草在田间适宜性评价及其对葡萄园土壤环境的影响要明显优于紫云英、箭筈豌豆、肥用油菜、肥田萝卜和三叶草等绿肥品种，但黑麦草套种过程中，其生长期植株不倒伏会影响葡萄园春季抹芽、定梢、花穗处理等田间农事操作。因此，毛叶苕子和光叶苕子2 个绿肥品种可作为葡萄园土壤改良套种绿肥的优良品种，可进行推广应用。