紫云英、油菜長期混播還田的作物增產(chǎn)和土壤培肥效應(yīng)

陶云彬，劉曉霞

(1.蘭溪市土壤肥料工作站，浙江 蘭溪 321100； 2.浙江省耕地質(zhì)量與肥料管理總站，浙江 杭州 310020)

水稻是浙江省種植面積最大的糧食作物[1]，其產(chǎn)量占全省糧食總產(chǎn)量的80%左右[2]，但農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中片面追求高產(chǎn)，重施化肥、輕施有機(jī)肥，重用地輕養(yǎng)地的不良習(xí)慣，致使土壤肥力狀況日趨退化，當(dāng)前全省大部分水稻田土壤有機(jī)質(zhì)含量處于較中低水平[3-4]，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，推進(jìn)“用地與養(yǎng)地”相結(jié)合已成為實(shí)施藏糧于地、藏糧于技戰(zhàn)略的重要手段[5]。綠肥還田是維持土壤有機(jī)質(zhì)含量、提高土壤微生物活性、改善土壤理化性質(zhì)和增加土壤養(yǎng)分含量的有效方式[6]。紫云英和油菜是浙江省種植歷史最久，種植面積最大的兩種綠肥種類[7]，部分地區(qū)在開展紫云英清種(單一種植)或油菜清種的基礎(chǔ)上，探索性嘗試紫云英與油菜混播還田，但兩種綠肥混播是否可以發(fā)揮 “互作”優(yōu)勢(shì)以及是否具有長期的土壤培肥效應(yīng)尚不完全清楚。為此，本研究通過11年的長期定位試驗(yàn)探索了紫云英與油菜混播還田對(duì)土壤的培肥效果以及對(duì)作物增產(chǎn)效應(yīng)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)地點(diǎn)位于浙江省蘭溪市游埠鎮(zhèn)邵家村，試驗(yàn)始于2007年，土壤類型為水稻土，耕作制度為一年兩熟制，紫云英品種為寧波大橋種，油菜品種為浙雙72，單季晚稻品種均為當(dāng)年推廣的優(yōu)良雜交水稻品種。供試土壤的有機(jī)質(zhì)、全氮分別為24.4、1.3 g·kg-1，有效磷、速效鉀分別為9.0、33.0 mg·kg-1，pH值5.2。

1.2 處理設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)3個(gè)處理。處理1，對(duì)照(無綠肥還田)；處理2，紫云英清種還田(僅種植紫云英并還田)；處理3，紫云英與油菜混播還田。為避免前茬單季稻機(jī)械收割對(duì)綠肥的碾壓損失，推遲到單季稻收獲后播種。以667 m2計(jì)，紫云英播種量1.5 kg，油菜播種量100 g，后茬作物為單季晚稻。綠肥播種前撒施25 kg復(fù)混肥(N 15%，P2O56%，K2O 9%)，并翻耕入土；油菜抽薹期撒施25 kg復(fù)混肥，油菜成熟期，紫云英和油菜一同翻壓入土，紫云英鮮草全部還田，油菜秸稈還田量為秸稈總量的50%。后作單季稻667 m2均施用75 kg復(fù)混肥，基肥占總用量50%，分蘗肥和穗粒肥各占25%。各處理施肥管理和其他農(nóng)藝措施保持一致。本試驗(yàn)為長期定位試驗(yàn)，不設(shè)重復(fù)，各小區(qū)面積130 m2。

1.3 樣品采集及測定

水稻收獲期測產(chǎn)，同時(shí)測土樣有機(jī)質(zhì)含量，土壤有機(jī)質(zhì)測定采用重鉻酸鉀容量法。

2 結(jié)果與分析

2.1 紫云英、油菜長期混播還田對(duì)后茬作物產(chǎn)量水平的影響

由表1可知，相比無綠肥還田處理，紫云英清種還田、紫云英與油菜混播還田均提高了后茬水稻的產(chǎn)量，其中紫云英清種還田處理的水稻產(chǎn)量較對(duì)照高3.1%～24.1%，紫云英與油菜混播還田處理水稻產(chǎn)量較對(duì)照高6.3%～27.6%，且紫云英與油菜混播還田處理水稻增產(chǎn)率均高于紫云英清種還田。可見，相比紫云英清種還田處理，紫云英與油菜混播還田處理的水稻增產(chǎn)效果更為明顯。

表1 不同綠肥還田模式對(duì)后茬水稻產(chǎn)量的影響

2.2 紫云英、油菜長期混播還田對(duì)土壤機(jī)質(zhì)含量的影響

綠肥種植是提高土壤有機(jī)質(zhì)含量的重要措施[5]。由表2可見，相比無綠肥還田處理，紫云英清種還田、紫云英與油菜混播還田處理均提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量，相比之下，紫云英與油菜混播還田對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的提升作用較為明顯。2017年紫云英清種還田、紫云英與油菜混播還田土壤有機(jī)質(zhì)含量均大幅高于無綠肥還田處理，其中紫云英清種還田處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量較對(duì)照高17.8%，紫云英與油菜混播還田土壤有機(jī)質(zhì)含量較對(duì)照高32.4%。綠肥連續(xù)還田對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量存在長期效應(yīng)，無綠肥還田土壤有機(jī)質(zhì)含量自2007—2017年穩(wěn)定在24.3～24.7 g·kg-1，基本無變化。連續(xù)不間斷實(shí)施綠肥還田，土壤有機(jī)質(zhì)含量呈現(xiàn)逐年增加趨勢(shì)。其中，紫云英連續(xù)11年還田，土壤有機(jī)質(zhì)含量由2007年的24.5 g·kg-1增至2017年的29.1 g·kg-1，增幅為18.8%；紫云英、油菜混播還田的土壤有機(jī)質(zhì)含量由2007年的24.7 g·kg-1增至2017年的32.7 g·kg-1，增幅達(dá)32.4%，可見綠肥還田可以持續(xù)提高土壤有機(jī)質(zhì)含量水平，具有較好的耕地培肥效果。

表2 不同綠肥還田模式對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響

2.3 土壤有機(jī)質(zhì)變化的產(chǎn)量效應(yīng)

通過對(duì)水稻產(chǎn)量與土壤有機(jī)質(zhì)含量的統(tǒng)計(jì)分析，確定了有機(jī)質(zhì)與作物產(chǎn)量的關(guān)系符合線性增長模型。由圖1得出，土壤有機(jī)質(zhì)每提升1 g·kg-1，水稻667 m2產(chǎn)量最多可增加36.43 kg。

圖1 水稻產(chǎn)量與土壤有機(jī)質(zhì)關(guān)系

大量統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，土壤有機(jī)質(zhì)與作物產(chǎn)量之間存在“線性-平臺(tái)”關(guān)系[8]，據(jù)此可確定區(qū)域土壤有機(jī)質(zhì)閾值(90%最大產(chǎn)量處的土壤有機(jī)質(zhì))，作為培肥目標(biāo)和確定培肥模式(有機(jī)質(zhì)快速提升、有機(jī)質(zhì)穩(wěn)步提升、有機(jī)質(zhì)穩(wěn)定維持)。經(jīng)過11年綠肥培肥試驗(yàn)，試驗(yàn)區(qū)土壤仍處于快速提升階段，需要增施有機(jī)肥、普及秸稈還田或綠肥，快速提升土壤有機(jī)質(zhì)等肥力水平，促進(jìn)作物增產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)。

2.4 紫云英與油菜混播還田的增收效益

測產(chǎn)結(jié)果(表3)顯示，紫云英、油菜混播還田處理中油菜籽667 m2產(chǎn)量為192.5 kg，扣除生產(chǎn)成本后，667 m2平均增收450元左右。相比無綠肥還田，紫云英與油菜混播還田處理的水稻產(chǎn)量年均增產(chǎn)114 kg，按水稻2.6元·kg-1均價(jià)計(jì)算，僅水稻一季年均增收296.4元，外加油菜籽增收部分，年均增收總額高達(dá)740.7元。相比無綠肥還田，667 m2紫云英清種處理水稻產(chǎn)量年均增收87.8 kg，年均增收總額為228.3元。

表3 不同綠肥還田模式下增收效益分析

3 討論

綠肥含有大量的礦質(zhì)元素，如紫云英N、P、K含量分別為26.5、4.4、41.4 g·kg-1，翻壓還田可顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)含量[9]。本研究結(jié)果表明，紫云英清種還田、紫云英與油菜混播還田均可提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，其中紫云英與油菜混播還田處理提高土壤有機(jī)質(zhì)含量的效果更為突出。綠肥連續(xù)翻壓還田對(duì)土壤具有長期培肥效應(yīng)，連續(xù)11年實(shí)施紫云英清種還田、紫云英與油菜混播還田，土壤有機(jī)質(zhì)含量分別由24.5、24.7 g·kg-1增至29.1、32.7 g·kg-1?？梢?，紫云英清種還田、紫云英與油菜混播還田均具有長期的土壤培肥效應(yīng)，兩種模式相比，紫云英與油菜混播還田對(duì)土壤的培肥效果優(yōu)于紫云英清種還田。

綠肥還田可顯著提高后茬水稻、冬小麥等作物產(chǎn)量。配施1 500 kg紫云英綠肥，水稻產(chǎn)量較單施等量化學(xué)肥料增產(chǎn)3.7%[10]，豆科綠肥翻壓還田，后茬小麥產(chǎn)量可提高8.3%[11]。本研究發(fā)現(xiàn)，紫云英清種還田、紫云英與油菜混播還田均可提高后茬水稻產(chǎn)量，其中紫云英清種還田處理水稻產(chǎn)量提高3.1%～24.1%，紫云英與油菜混播還田處理水稻產(chǎn)量提高6.3%～27.6%，兩種綠肥種植模式相比，紫云英與油菜混播對(duì)水稻產(chǎn)量的提升效果優(yōu)于紫云英清種還田處理。兩種綠肥種植模式對(duì)后茬水稻的增產(chǎn)效應(yīng)不一，可能是由于紫云英、油菜混播還田發(fā)揮了兩種綠肥的“互補(bǔ)”優(yōu)勢(shì)，對(duì)土壤的培肥效應(yīng)更加突出，進(jìn)而促進(jìn)了后茬水稻的增產(chǎn)增收。

相比紫云英清種還田處理，紫云英與油菜混播還田不僅呈現(xiàn)出較好的土壤培肥效應(yīng)，而且在水稻增產(chǎn)增收方面也有突出作用。經(jīng)過11年綠肥培肥試驗(yàn)，試驗(yàn)區(qū)土壤仍處于快速提升階段，需要增施有機(jī)肥、普及秸稈還田或綠肥，快速提升土壤有機(jī)質(zhì)等肥力水平，促進(jìn)作物增產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)。