紫云英翻壓還田條件下化肥減量對稻田土壤養分及水稻產量性狀的影響

袁迎春 鄒偉 郭紅艷 郭亞林 何治芳 張富林 楊利

摘? ? 要：為研究翻壓紫云英條件下化肥減量對稻田土壤養分狀況及對水稻產量的影響，本文設置7個處理，即M0F0（不翻壓紫云英+不施化肥）、M0F1（不翻壓紫云英+推薦施化肥）、M1F0（翻壓紫云英+不施化肥）、M1F1（翻壓紫云英+100%化肥）、M1F0.9（翻壓紫云英+90%化肥）、M1F0.75（翻壓紫云英+75%化肥）和M1F0.6（翻壓紫云英+60%化肥），檢測不同生育期各處理的土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量，并對水稻有效穗、穗總粒數、實粒數、空癟率、千粒質量、理論產量和實際產量進行監測。結果表明，與M0F0相比，M1F0有助于提高水稻抽穗期和成熟期土壤堿解氮含量及分蘗初期至成熟期的土壤速效鉀含量，與單施化肥處理（M0F1）相比，各翻壓紫云英配施化肥處理均有助于提高水稻抽穗期和成熟期土壤堿解氮含量;與M0F0相比，翻壓紫云英處理及施肥處理均有助于提高有效穗、穗總粒數、實粒數、千粒質量、理論產量和實際產量，其中以M1F0.75實際產量最高，達到8 437.5 kg·hm-2，較單施化肥處理增產3.8%，差異顯著（P<0.05）。綜合而言，本試驗條件下，在翻壓紫云英30 000 kg·hm-2后，配施75%化肥（N 123.8 kg·hm-2、P2O5 45 kg·hm-2、K2O 45 kg·hm-2）時，可實現水稻理論和實際產量最大化。

關鍵詞：紫云英;化肥減量;水稻;土壤養分;產量

中圖分類號：S541.3; S155.2+92; S511? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ?DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2019.12.007

Abstract： The experiment was conducted to study the effects of chemical fertilizer reduction on soil nutrients and rice yield characteristics under the condition of overturning Astragalus sinicus L. green manure to the field. Seven treatments were set， which included M0F0 （no A. sinicus L. overturning + no chemical fertilizer）， M0F1 （no A. sinicus L. overturning + 100% chemical fertilizer）， M1F0 （A. sinicus L. overturning + no chemical fertilizer）， M1F1 （A. sinicus L. overturning + 100% chemical fertilizer）， M1F0.9 （A. sinicus L. overturning + 90% chemical fertilizer）， M1F0.75 （A. sinicus L. overturning + 75% chemical fertilizer）， and M1F0.6 （A. sinicus L. overturning + 60% chemical fertilizer）. The contents of alkali-hydrolyzed nitrogen， available phosphorus and available potassium in soil were determined at different growth stages of rice， and the effective panicle， total grain number of panicle， filled grains number per panicle， shrunken grain rate， 1 000-grain weight， theoretical yields and actual yields of rice were investigated. The results showed that compared with M0F0， the M1F0 treatment was helpful to increase the soil alkali-hydrolyzed nitrogen content at rice heading stage and mature stage， and also the soil available potassium content from the early tiller stage to the mature stage. Compared with M0F1， the treatments of M1F1， M1F0.9， M1F0.75， and M1F0.6 were helpful to increase the soil alkali-hydrolyzed nitrogen content at rice heading stage and maturity stage. Compared with M0F0， the other six treatments were helpful to increase the effective panicle， total grain number of panicle， filled grains number per panicle， 1 000-grain weight， theoretical yields and actual yields， among which the treatment of M1F0.75 had the highest actual yields （8 437.5 kg·hm-2）， and the yields significant increased by 3.8% compared with M0F1（P<0.05）. Comprehensively， in this experiment， when the application amount of A. sinicus L. green manure were 30 000 kg·hm-2， combining with 75% chemical fertilizer （N 123.8 kg·hm-2， P2O5 45 kg·hm-2， K2O 45 kg·hm-2）， the theoretical and practical yield of rice could be maximized.

Key words： Astragalus sinicus L.; reducing application rate of chemical fertilizer; rice; soil nutrients; yield

紫云英（Astragalus sinicus L.）為豆科黃芪屬越年生草本植物，是我國南方重要的綠肥作物，迄今已有兩千多年種植歷史[1-2]。有研究表明，利用紫云英作為稻田綠肥，不僅能改善土壤狀況，提高土壤肥力[3-5]，增加土壤微生物活性[6-8]，而且能減少化肥投入、提高水稻產量與品質[9-12]。然而，自20世紀80年代以來，由于化肥工業的急速發展，化肥得到普遍推廣應用，加上人們對綠肥種植的作用認識不足、農作物復種指數提高，以及受各地養地政策、資金補貼等原因影響，導致綠肥生產滑坡，面積急劇下降[13]。隨著化肥用量的不斷增加，帶來一系列耕地質量、環境等問題，有研究表明，過量施用化肥會造成土壤板結、酸化、化肥利用率低、面源污染加劇等問題[14-17]。為有效改善生態環境，提升地力質量，黨的十八屆五中全會提出，大力實施“藏糧于地”、“藏糧于技”戰略[18-19]，種植綠肥則是有效促進耕地保持持續、健康的生產能力，保持耕地永續、常種常新的措施之一。

為了探討水稻種植中紫云英與化肥的合理配比，以及紫云英翻壓配合化肥減量對水稻生長的影響，特安排本試驗，以期為水稻的化肥減量增效提供理論支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗田狀況

試驗于2018年4—10月在湖北省當陽市廟前鎮井崗村進行，30°51′34.0″N， 111°51′38.9″E，土壤為長江沖積母質上發育的水稻土，土種為白散泥土，地塊平坦，肥力均勻，排灌方便。

1.2 試驗設計

試驗設7個處理：（1）M0F0，不翻壓紫云英+不施化肥;（2）M0F1，不翻壓紫云英+推薦施化肥;（3）M1F0，翻壓紫云英+不施化肥;（4）M1F1，翻壓紫云英+100%化肥;（5）M1F0.9，翻壓紫云英+90%化肥;（6）M1F0.75，翻壓紫云英+75%化肥;（7）M1F0.6，翻壓紫云英+60%化肥。

紫云英為外田運入，整株翻壓嘔制入田，用量為30 000 kg·hm-2，化肥用量N-P2O5-K2O為165-60-60 kg·hm-2（養分純量，下同），作為化肥推薦量，各減量處理均以此為基礎。

化肥使用單質肥料，分別為尿素（華強化工股份有限公司，含N 46%）、過磷酸鈣（湖北長坂坡肥料有限公司，含P2O5 12%）和氯化鉀（中化化肥控股有限公司，含K2O 60%）?；实史?次施用，基肥與分蘗肥比例為60%和40%;磷、鉀肥均作基肥使用。

小區面積33.3 m2，小區間筑土埂并覆蓋薄膜，以防止串水串肥，每個處理3個重復，處理間和重復間設置獨立的排灌溝。供試水稻品種為‘鹽兩優2208，采取催芽直播，于4月28日播種，9月26日收獲。

1.3 樣品采集與分析

試驗開始前，取整株紫云英植株樣品，測定其養分含量（干基：N 26.8 g·kg-1，P2O5 3.05 g·kg-1，K2O 23.7 g·kg-1）。測定方法為105 ℃殺青30 min，65 ℃烘干至恒質量，植株N、P、K全量分析采用H2SO4-H2O2消化，N素測定用凱氏定N法，P素測定用鉬銻抗比色法，K素用火焰光度計法;取基礎土樣測定養分含量[20]（pH值6.1，有機質28.6 g·kg-1，全氮1.56 g·kg-1，堿解氮299 mg·kg-1，有效磷6.5 mg·kg-1，速效鉀 180 mg·kg-1）。

水稻生長的分蘗初期、分蘗盛期、抽穗期、成熟期取耕層（0～18 cm）土壤樣品，測定速效養分含量，試驗結束后，取水稻植株樣品考種，各小區單打單收，測定水稻產量。

1.4 數據處理

試驗數據采用Microsoft Excel 2007和SPSS 18軟件分析。

2? 結果與分析

2.1 不同紫云英翻壓處理對土壤養分含量的影響

2.1.1 土壤堿解氮? ? 由圖1可知，水稻移栽期未施入各處理時，處理間土壤堿解氮含量處于一致的水平;施入各處理后隨著水稻生育期的推進，土壤堿解氮含量均呈下降趨勢，且各生育期不施化肥的處理（M0F0和M1F0）均低于各施用化肥的處理（M0F1、M1F1、M1F0.9、M1F0.75和M1F0.6），同時，全化肥施用處理土壤堿解氮均表現為翻壓紫云英（M1F1）>不翻壓紫云英（M0F1）;施用化肥的各處理中，不翻壓紫云英處理（M0F1）土壤堿解氮含量在分蘗初期優勢較為明顯，高于除M1F1以外的其他處理，但在分蘗盛期、抽穗期和成熟期則均低于各翻壓紫云英配施化肥的處理（M1F1、M1F0.9、M1F0.75、M0F0.6），這應該是由于紫云英腐解不斷釋放養分，以彌補化肥養分釋放快導致后期養分供應不足的情況，可在水稻生育后期保證養分的持續穩定供應。

2.1.2 土壤有效磷? ? 由圖2可知，水稻移栽期未施入各處理時，處理間土壤有效磷含量處于一致的水平;施入各處理后隨著水稻生育期的推進，土壤有效磷含量均呈下降趨勢，且在分蘗初期、分蘗盛期和抽穗期，不施化肥的處理（M0F0和M1F0）均顯著低于各施用化肥的處理（M0F1、M1F1、M1F0.9、M1F0.75和M1F0.6）（P<0.05），而至成熟期各處理又處于基本一致的水平，處理間差異不顯著（P>0.05）。

2.1.3 土壤速效鉀? ? 由圖3可知，水稻移栽期未施入各處理時，處理間土壤速效鉀含量處于一致的水平;施入各處理后隨著水稻生育期的推進，土壤速效鉀含量均呈下降趨勢，且在分蘗初期、分蘗盛期和抽穗期，不施化肥的處理（M0F0和M1F0）均低于各施用化肥的處理（M0F1、M1F1、M1F0.9、M1F0.75和M1F0.6），而至成熟期各處理又處于基本一致，處理間差異均不顯著（P>0.05）;不施用化肥處理土壤速效鉀均表現為翻壓紫云英（M1F0）>不翻壓紫云英（M1F0），說明紫云英腐解釋放養分可在一定程度上增加土壤速效鉀含量，而施用化肥的5個處理則因肥料供鉀和紫云英腐解供鉀雙重因素導致同一生育期不同處理間土壤速效鉀含量有一定的波動，但整體趨勢均保持一致。

2.2 不同紫云英翻壓處理對水稻產量性狀的影響

由表1可知，與M0F0相比，其它各處理有效穗、穗總粒數、實粒數、空癟率、千粒質量和理論產量等均有增加;與單施化肥（M0F1）相比，配合紫云英翻壓后（M1F1），雖然空癟率和千粒質量增加，但有效穗、穗總粒數、實粒數均有所下降，最后導致理論產量下降，田間長勢表現為有貪青晚熟現象，說明翻壓紫云英后，推薦施肥應該減量;在翻壓紫云英的各處理（M1F0、M1F1、M1F0.9、M1F0.75、M1F0.6）中，與不施化肥（M1F0）相比，其他各處理有效穗增加10.6%～16.7%，穗總粒數除M1F0.6處理略有減少外，其他處理均有增加，增幅6.0%～17.0%，實粒數各處理有增有減，以M1F0.75處理表現最優，達130.7粒·穗-1，增幅14.6%，千粒質量處理間變化不大，變幅-1.0%～3.0%，理論產量增幅8.2%～25.6%，說明翻壓紫云英必須配施化肥方能達到最佳產量效果。綜合而言，各處理理論產量排序與實際產量（表2）略有不同，但均以M1F0.75產量最高，即在紫云英翻壓處理中配施75%化肥水稻產量性狀綜合表現最好。

2.3 不同紫云英翻壓處理對水稻實際產量的影響

由表2可知，在不施化肥情況下，與翻壓紫云英處理（M1F0）相比較，不翻壓紫云英處理（M0F0）減產5.5%;翻壓紫云英的各處理表現為M1F0.75>M1F0.9>M1F1>M1F0.6>M1F0，處理間差異均顯著（P<0.05），說明翻壓紫云英條件下配施化肥處理的水稻較不施化肥處理均表現為增產，增產幅度為18.6%～38.2%，其中以配施75%化肥（M1F0.75）表現最好;比較100%化肥條件下的翻壓紫云英（M1F1）與不翻壓紫云英（M0F1）處理， 前者因為水稻出現貪青晚熟現象，比后者減產4.9%，差異顯著（P<0.05）;與單施化肥（M0F1）相比，翻壓紫云英配施90%化肥（M1F0.9）的處理與其產量無顯著差異（P>0.05），配施75%化肥（ M1F0.75）處理則顯著增產3.8%（P<0.05），而配施60%化肥（M1F0.6）處理顯著減產11.8%（P<0.05）。綜合而言，翻壓紫云英后化肥應該在推薦量的基礎上減量才能使水稻產量最大化，減量效果以配施75%化肥（M1F0.75）最好。

3 結論與討論

稻田綠肥的腐解可為土壤提供養分，有助于化肥的減量，同時彌補化肥后勁不足的缺陷。有研究表明，氮肥施用對提高土壤中氮含量并不明顯，但用有機肥部分代替化肥可有效提高土壤中微生物量氮、礦質氮[21]、及土壤中有效氮含量[22-23]。本研究中，紫云英配合化肥施用處理的土壤堿解氮含量在水稻抽穗期和成熟期均高于單施化肥處理（圖1），說明其在一定程度上可提高土壤氮素的有效性及氮素供應的持效性，這與呂玉虎等[11]、王允青等[24]、謝志堅等[25]的研究結果一致;不施化肥處理在水稻分蘗期土壤堿解氮含量基本一致，但在抽穗期和成熟期均表現為翻壓紫云英處理高于不翻壓紫云英處理，可能是由于紫云英腐解需要時間，在本試驗中于分蘗期后陸續釋放氮素養分;土壤有效磷和速效鉀含量變化相似，但在不施化肥處理的土壤有效磷含量在翻壓紫云英與不翻壓紫云英處理間基本相同，而土壤速效鉀含量則表現為翻壓紫云英處理高于不翻壓紫云英處理，這可能是因為紫云英腐解釋放鉀素較為容易但釋放磷素較為困難。由此可見，同樣翻壓紫云英入稻田，不同土壤養分的變化亦不同，故有關紫云英腐解過程中氮、磷、鉀養分效應相關的研究還有待于進一步深入。

紫云英與化肥配合施用，既滿足水稻對速效養分（化肥提供）的吸收利用，同時又能利用紫云英腐解緩慢釋放養分，以實現水稻養分的持續穩定供應，促進水稻生長，進而實現增產增收。本研究中，與不翻壓紫云英也不施化肥的處理相比，翻壓紫云英及施肥的各處理均有助于改善水稻的產量結構，提高有效穗、穗總粒數、實粒數、空癟率、千粒質量和理論產量，其中理論產量以翻壓紫云英處理配施75%和90%的化肥分別列居第1和2位，高于單施化肥處理，而實際產量則以翻壓紫云英處理配施75%化肥最高，顯著高于單施化肥處理（P<0.05），而配施90%化肥的處理略低于單施化肥處理，但差異未達顯著水平（P<0.05）。這與王允青等[24]、曾慶利等[26]、黃慶裕[27]、陳秀華等[28]有關研究結果一致。謝志堅等[26]、李雙來等[29]、吳萍萍等[30]、劉英等[31]研究認為，稻田中翻壓紫云英能夠減少化肥用量，翻壓紫云英22 500 kg·hm-2可減少20%～60%的化肥用量，水稻產量沒有顯著差異，但以替代 20%化肥效果最好。本研究中，當化肥用量減至60%時，水稻產量較單施化肥降低11.8%，表明此時紫云英帶入所補充的養分不足以替代化肥減施的養分，謝志堅等[25]研究亦表明增施紫云英后，化肥減施至60%時水稻產量表現為略減產。此外，呂玉虎等[11]、李雙來等[29]、劉永紅等[32]研究認為按22 500 kg·hm-2的施入量將紫云英整株翻壓入稻田時，減肥20%處理的效果最好，與本研究中配施75%化肥的增產效果最佳略有差異，這一方面可能是試驗區域不同所致，另一方面應該與本試驗將紫云英施入量提高到30 000 kg·hm-2的緣故，說明增加紫云英施入量可進一步實現化肥減量，但有關紫云英施入量與化肥減量之間的關系及優化配比還有待于進一步開展研究。

綜合而言，在本試驗條件下，以30 000 kg·hm-2施入量翻壓紫云英處理有助于增加土壤堿解氮和速效鉀含量，調整水稻產量性狀指標，其中以配施75%化肥（N 123.8 kg·hm-2、P2O5 45 kg·hm-2、K2O 45 kg·hm-2）實際增產效果最好，產量達到8 437.5 kg·hm-2，較單施化肥處理增產3.8%（P<0.05）。

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