施肥對冬閑稻田紫花苜蓿生長及苜蓿綠肥對輪作水稻產量的影響

李鳳杰，于 晨，馬 力，周 鵬，安 淵

（1. 上海交通大學農業與生物學院 / 農業部都市農業重點實驗室，上海 200240；2. 黃河水利科學研究院，河南 鄭州 450003）

我國南方地區氣候條件好，水熱資源豐富，適宜發展高效農業，具有發展糧經飼統籌、種養加一體的得天獨厚的自然條件。目前，南方農業種植模式分為一年兩熟和一年三熟的輪作制度。單純的糧食作物輪作或糧食作物-經濟作物輪作模式，產量增加的空間越來越小，對農藥、化肥的依賴程度越來越高，導致土壤酸堿和養分失衡，有機質含量下降，土壤質量退化的問題普遍存在，已經影響到作物持續高產、穩產[1]。因此，南方種植業結構急待調整和改善。南方秋冬春三季相對較低的溫度不能保障農作物籽實優質高產，但能夠滿足以營養體生產為特征的牧草優質高產。因此，大面積的冬閑田是南方發展草地農業非常適宜的土地資源，可以有效利用冬閑田種植和生產優質飼草，以實現“藏糧于草”，同時，有效改良農田土壤，增加單位面積耕地的經濟效益。任繼周院士將單位面積水稻(Oryza sativa)生產的粗蛋白質和代謝能折算成“稻田當量”。以此為標準，南方1 hm2冬閑田種植紫花苜蓿(Medicago sativa)和黑麥草(Lolium perenne)所生產的代謝能分別相當于2.18 和1.44 hm2的稻田當量[2]。經濟效益非?？捎^，同時又不影響夏季農作物種植，有利于穩定糧食生產。因此，增加冬季飼草種植比重將是南方種植業結構優化和調整的重要方向，是建立合理的糧食作物-飼草-經濟作物三元種植結構的基礎。

紫花苜蓿為優良的豆科牧草，營養價值好，產草量高，被譽為“牧草之王”，在我國北方大面積種植，已形成紫花苜蓿產業，甚至成為一些地區的農業支柱產業。而在我國南方地區，受到土地資源短缺、土壤酸化等因素限制，紫花苜蓿僅在安徽、江蘇、上海、湖南等少數省(區)的非強酸性土壤種植，嚴重制約了南方草食動物養殖業的發展。因此，尋求適宜南方紫花苜蓿發展的途徑，破解南方土地資源緊缺的難題，增加紫花苜蓿種植面積，擺脫長期依賴進口的被動局面，是提升南方地區紫花苜蓿自給率、推動草食動物養殖業發展的有效途徑。

南方冬閑田面積非常大，如2012 年湖南、湖北和江西[3]的冬閑田面積達到225 萬hm2。利用這些冬閑田種植紫花苜蓿，形成苜蓿-作物輪作生產模式，可生產優質苜蓿草，經過加工、貯藏、銷售，形成南方紫花苜蓿產業，滿足畜牧業發展的需求，同時還有效保護了農田，這種先進的栽培模式非常適宜在我國南方推廣。紫花苜蓿在我國南方可以全年生長，秋季播種，生長7～8 個月(第2 年5 月底)或20 個月(即第3 年5 月底)，分別可以收獲3 茬或11 茬苜蓿，干草產量依次可以達到15 000 和37 500 kg·hm?2[4-5]，然后輪種水稻、玉米(Zea mays)等作物。按照此方法，既可以生產南方養殖業緊缺的紫花苜蓿，又可對南方大面積中低產田進行改良，實現經濟效益和生態效益雙贏。

紫花苜蓿具有固氮、培肥、提高土壤有機質含量的功效，既是優良的牧草，又是優良的綠肥植物資源，能增加土壤有機質含量，改善土壤團粒結構。紫花苜蓿與作物輪作增加產量、改良土壤的研究已有報道，在生產中也得到了驗證[6-11]。如紫花苜蓿與小麥(Triticum aestivum)、棉花(Gossypiumspp.)、玉米輪作明顯促進了輪作作物產量，增加了土壤有機質和氮、速效磷等營養元素含量，增產增肥的效益好于大豆(Glycine max)與作物輪作[6-11]。然而，關于南方紫花苜蓿與作物周年輪作，特別是與水稻輪作的研究報道非常少。氮(N)、磷(P)、鉀(K)是植物生長所必需的大量元素，植物對氮素的利用效率與體內磷饑餓狀態有關，植物體內的磷饑餓是誘發和促進植物氮素轉化的動力，可提高植物的氮素利用效率[12-13]。因此，N、P、K 平衡施肥是維持植物高產的基礎，也是紫花苜蓿施肥應該遵循的原則。有報道表明，在北方，NPK 復合肥能夠提高紫花苜蓿的產量和品質，增加粗蛋白含量，降低中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量[14-15]。

上海交通大學安淵課題組前期已對南方冬閑田適宜種植的紫花苜蓿品種進行了研究，確定了適宜種植的苜蓿品種[5]。但是稻田土壤理化性質對輪作紫花苜蓿的生長有何影響？如何科學施肥能夠發揮稻田土壤優勢，增加輪作紫花苜蓿產量？輪作紫花苜蓿對水稻生長有何影響？這些問題的解決對科學實施苜蓿與水稻輪作、制定輪作栽培技術措施十分重要，相關研究亟待開展。因此，本研究探討了NPK 基肥和追肥對苜蓿生長和土壤養分的影響，以及苜蓿綠肥對輪作水稻生長的影響，以期為長江中下游大規模開展紫花苜蓿與水稻周年輪作提供理論依據和技術指導。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗設在上海市閔行區浦江鎮(121.38 E，31.12 N)的水稻田。上海位于長江下游，屬于亞熱帶季風氣候，四季分明，日照充分，雨量充沛，氣候溫和濕潤，全年平均氣溫15.5 ℃，年均無霜期225 d，年降雨日130 d，年平均降水量1 145.4 mm，土壤質地粘重，呈弱酸性。試驗開始前稻田土壤營養基況如表1 所列。

表1 試驗開始前稻田土壤營養基本概況Table 1 Nutrient content in paddy soil before the experiment conducted in this work

1.2 供試材料

試驗所用紫花苜蓿品種為WL903，秋眠級9.5，由北京正道生態科技有限公司提供。供試水稻品種為早熟?0914。

1.3 試驗設計

為了對紫花苜蓿與水稻輪作進行整體研究，本研究設置了3 個試驗：稻田土對苜蓿出苗率和苗期生長的影響、施肥對苜蓿生長的影響和再生苜蓿耕翻還田對輪作水稻產量的影響。

1)稻田土對苜蓿出苗率和苗期生長的影響試驗設計：長期淹水導致稻田土壤可溶性有機物(dissolved organic matter, DOM)大量溶出[16-18]，土壤氧化還原電位(Eh) 下降[19-20]，陽離子濃度和NO?3含量降低[21-22]。這是否會影響到輪作苜蓿苗期生長？為此，開展了本研究。采用盆栽法，盆正方形，邊長20 cm，高16 cm。分別將等量的稻田土和旱作土(種玉米土壤)放入盆中，至盆面1.5 cm；每盆均勻播種10 粒飽滿苜蓿種子，3 次重復。置于28 ℃/23 ℃(白天/夜晚)、光強4 000 lx、光照14 h 的人工氣候室中，定期澆水。播種第6 天測定出苗率，第45 天測定幼苗地上生物量，折合成單株生物量。

2)施肥對苜蓿生長的影響試驗設計：設置基肥和追肥2 種施肥方式，基肥選擇NPK 復合肥(N ∶ P ∶K = 15% ∶ 15% ∶ 15%)，設0、225 和450 kg·hm?2共3 個水平，于紫花苜蓿播種前均勻撒于地表，并翻耕至土壤中。每個處理3 次重復，共9 個小區，每個處理小區面積20 m2(8 m × 2.5 m)，間距40 cm，3 次重復。苜蓿播種采用條播，行距20 cm，播量為22.5 kg·hm?2，試驗區四周設保護行，寬50 cm，2018 年10 月20 日完成播種。由于稻田土壤速效養分含量相對較低，根據實驗室前期開展的冬閑田紫花苜蓿施肥試驗結果[23]，追肥也選擇NPK 肥，比例為N ∶ P ∶K = 12 g·m?2∶ 7.2 g·m?2∶ 24 g·m?2，由 尿 素(含N 46%)、磷肥(粉狀過磷酸鈣，含P2O512%)和鉀肥(顆粒狀硝酸鉀，含N 13%，含K 38%)配制而成。追肥量設置0 和NPK 2 個追肥水平，將每個基肥處理區一分為二，一半為追肥區，另一半為對照區(不追肥)，于2019 年3 月8 日溝施(深度2～3 cm)，覆土，灌溉。5 月12 日收獲苜蓿，測定株高和產量，并取苜蓿和土壤樣品進行營養分析。

3)苜蓿綠肥對輪作水稻產量的影響試驗設計：苜 蓿 再 生10 d，地 上 生 物 量 約3 000 kg·hm?2(干重)時，將苜蓿草作為綠肥耕翻還田。試驗設置3 個處理：苜蓿綠肥(3 000 kg·hm?2干草)、蠶豆(Vicia faba)綠肥(3 000 kg·hm?2干草)和對照(未種苜蓿且未施綠肥)，其中，蠶豆綠肥作為苜蓿綠肥的對照之一，每個處理的小區面積20 m2(5 m × 4 m)，重復3 次，四周設水稻保護行，寬50 cm。5 月22 日耕翻、灌 水，耕 地 前 施NPK 基 肥(N ∶ P ∶ K = 15% ∶ 15% ∶15%) 225 kg·hm?2，于6 月8 日完成水稻插秧，10 月3 日測產，樣方面積1 m2，期間按照品種說明進行水稻栽培管理。

1.4 測定指標和方法

苜蓿莖、葉的蛋白質、全P 和全K 含量：用粉碎機將分開的苜蓿莖和葉分別磨碎過0.3 mm 篩后裝入自封袋備用。蛋白質含量采用用凱氏定氮儀(型號：Foss-K2300)測定；全P 和全K 含量采用電感耦合等離子體發射光譜儀(型號：PE8000)測定。

土壤全氮含量：與苜蓿氮含量測定方法一致。

土壤速效鉀含量：采用1.0 mol·L?1乙酸銨溶液浸提，使用電感耦合等離子體發射光譜儀(型號：PE8000)測定。

土壤速效磷含量：使用0.5 mol·L?1NaHCO3浸提，采用鉬銻抗比色法進行測定[24]。

土壤有機質含量：采用重鉻酸鉀容量法(稀釋熱法)測定[24]。

1.5 數據統計和分析

使用SAS 9.1 統計分析軟件(SAS Institute, US)對不同處理的數據結果進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 稻田土對紫花苜蓿苗期生長的影響

稻田土壤播種的苜蓿出苗率明顯提高(圖1)，播種第6 天苜蓿出苗率比旱作土壤提高了55.6% (P<0.05)；播種第45 天，盡管稻田土壤和旱田土壤播種的苜蓿平均單株產量差異不顯著(P> 0.05)，但旱田土壤苜蓿平均單株重比稻田土壤苜蓿提高了13.4%，說明稻田土壤播種的苜蓿生長受到一定程度的營養限制。

圖1 稻田土和旱作土對苜蓿播種第6 天出苗率和第45 天生物量的影響Figure 1 Effects of paddy soil and upland soil on the emergence rate and biomass of alfalfa on the 6th and 45th day of sowing, respectively

2.2 施肥對紫花苜蓿株高、產量和分枝數的影響

施用NPK 基肥促進了紫花苜蓿的生長(表2)。其中，450 kg·hm?2NPK 基肥處理的苜蓿株高最高，明顯高于未施基肥對照(P< 0.05)，但與225 kg·hm?2NPK 基肥處理間差異不顯著(P> 0.05)。在不施基肥的條件下，追肥處理的植株高度明顯高于對照，而在施NPK 基肥的基礎上，追施NPK 肥增加了苜蓿株高，其中450 kg·hm?2基肥 + 追肥的苜蓿株高最大。

施用NPK 基肥顯著提高了紫花苜蓿的產量(P<0.05) (表2)。450 和225 kg·hm?2NPK 基肥處理的苜蓿產量依次比對照增加了41.9%和22.6%。在同一基肥量處理下，追施NPK 肥明顯增加了苜蓿產量(P< 0.05)，其中，在450 和225 kg·hm?2基肥處理的基礎上，追施NPK 肥的苜蓿產量明顯高于未追施處理。在3 個追肥處理之間，450 kg·hm?2基肥處理下的苜蓿產量最高，但與225 kg·hm?2基肥處理之間差異不顯著(P> 0.05)。

表2 不同施肥處理對稻田紫花苜蓿生長的影響Table 2 Effect of basal and topical application of fertilizer on alfalfa growth in a paddy field

施用NPK 基肥明顯促進了苜蓿分枝數的增加，且分枝數隨著基肥施入量的增加而小幅增加(表2)。450 和225 kg·hm?2基肥處理的苜蓿分枝數依次比對照增加了45.5%和26.4%。追施NPK 復合肥明顯提高了苜蓿的分枝數，并且隨著基肥施入量的增加而增加，450 kg·hm?2基肥處理下，追肥處理的苜蓿分枝數達到最高。

2.3 施肥對紫花苜蓿蛋白質、全磷和全鉀含量的影響

施用NPK 基肥對苜蓿葉蛋白質含量的影響不顯著(P> 0.05)，但提高了莖蛋白質含量，其中，450 kg·hm?2基肥處理的莖蛋白質含量顯著高于對照(P<0.05) (表3)。追肥顯著提高了苜蓿葉和莖的蛋白質含量(P< 0.05)，但3 個追肥處理間差異不顯著(P>0.05)。450 kg·hm?2基肥+追肥處理的葉和莖蛋白質含量依次比對照增加了26.2%和25.1%。

施用NPK 基肥對苜蓿葉和莖的全磷含量的影響不顯著(P> 0.05)，但追肥處理顯著提高了葉片的全磷含量(P< 0.05)，并且，450 kg·hm?2基肥處理下的追肥效果最為顯著，其葉片全磷含量顯著高于其他處理(P< 0.05)，與對照及其追肥處理相比，葉片全磷含量依次提高了33.3%和15.1% (表3)。無論施基肥還是基肥+追肥處理，苜蓿葉全磷含量均高于莖部。隨著NPK 基肥施入量的增加，苜蓿葉和莖中的全鉀含量呈現逐漸增加的趨勢，并且，450 kg·hm?2基肥處理的苜蓿葉和莖的全鉀含量顯著高于對照處理(P< 0.05)，增加幅度依次達到43.5% 和28.1%(表3)。追肥處理提高了同一基肥水平的苜蓿葉和莖的全鉀含量，與0、225 和450 kg·hm?2基肥處理相比，追肥處理的葉全鉀含量依次增加了26.7%、24.68%和18.84%，莖全鉀含量依次增加了39.16%、35.92%和5.21%。無論是否追肥，450 kg·hm?2NPK 基肥處理對苜蓿葉和莖的鉀積累均具有顯著的促進作用，并且，追肥促進了450 kg·hm?2NPK 基肥處理植株的鉀由莖向葉的轉移。

表3 不同施肥處理下紫花苜蓿莖和葉的蛋白質、磷和鉀含量變化Table 3 Effect of basal and topical application of fertilizer on the contents of protein, phosphorus,and potassium in the stems and leaves of alfalfa plants

2.4 施肥對紫花苜蓿草地土壤全氮、速效磷、速效鉀和有機質含量的影響

NPK 基肥處理對0 - 20 cm 土層的全氮含量影響不顯著(P> 0.05) (表4)。同一基肥水平下，追肥處理顯著增加了0 - 10 cm 土層的全氮含量(P<0.05)，0、225 和450 kg·hm?2基肥水平下，追肥處理的土壤全氮含量依次增加了51.1%、94.2%和140.7%，追肥效果隨著基肥水平的增加而增加。同樣，10 -20 cm 土層的全氮含量增幅與基肥施入密切相關，225 和450 kg·hm?2基肥水平下，追肥處理的土壤全氮含量依次增加了31.4% 和41.5%，顯著高于不追肥處理(P< 0.05)。

NPK 基肥處理對0 - 20 cm 土層的速效磷含量影響不顯著(P> 0.05) (表4)。但在同一基肥水平下，追肥處理顯著增加了0 - 10 cm 土層的速效磷含量(P< 0.05)，0、225 和450 kg·hm?2基肥水平下，追肥處理的速效磷含量依次增加了34.9%、29.1%和62.3%。10 - 20 cm 土層的速效磷含量變幅較小，僅在450 kg·hm?2基肥水平下，追肥處理的土壤速效磷含量顯著高于對照處理(P< 0.05)，增加了32.8%。

0 - 10 cm 土層中，無論是否追肥，225 kg·hm?2基肥處理的土壤速效鉀含量均顯著高于450 kg·hm?2基肥處理(P< 0.05)，增加幅度達到18.4% (基肥)和33.9% (基肥+追肥) (表4)。10 - 20 cm 土層的土壤速效鉀含量在各處理之間差異不顯著(P> 0.05)。0 -10 和10 - 20 cm 土層中，450 kg·hm?2基肥處理的土壤速效鉀含量均低于其他處理。

施用NPK 基肥對0 - 10 cm 土層的有機質含量影響不顯著(P> 0.05)，但10 - 20 cm 土層中，450 kg·hm?2基肥處理的有機質含量顯著高于對照(P< 0.05)(表4)。450 kg·hm?2基肥處理下，追肥顯著提高了0 - 20 cm 土層的有機質含量(P< 0.05)，與對照及其基肥處理相比，有機質含量依次增加了47.8%和33.8% (0 - 10 cm)、86.0%和52.5% (10 - 20 cm)。

表4 不同施肥處理下土壤全氮、速效磷、速效鉀和有機質含量變化Table 4 Effect of basal and topical application of fertilizer on total nitrogen, available phosphorus,available potassium and organic matter content in soil

2.5 紫花苜蓿還田對水稻產量的影響

與對照(未種苜蓿且未施綠肥)相比，苜蓿和蠶豆綠肥均顯著促進水稻生長(P< 0.05)，其中，苜蓿綠肥處理的株高、秸稈和穗子重量均顯著高于蠶豆處理(P< 0.05) (表5)。苜蓿綠肥和蠶豆綠肥處理的籽實產量依次比對照增加了18.2%和7.8%。

表5 苜蓿和蠶豆綠肥對水稻生長的影響Table 5 Effect of alfalfa and broad bean green manure on rice growth

3 討論

3.1 NPK 基肥和追肥結合明顯促進紫花苜蓿的生長和品質

紫花苜蓿喜干燥、涼爽的氣候環境。長江中下游地區四季分明，秋季和春季氣候涼爽，持續期約6 個月，非常適宜紫花苜蓿生長。而冬季氣溫較低的1 月和2 月的平均最低溫度分別為1 和2 ℃，最高溫度為8 和9 ℃，這個時期非秋眠紫花苜蓿處于輕度休眠狀態，地上部分仍保持綠色。因此，當2 月下旬氣溫開始升高時，秋眠品種仍處于休眠狀態，而非秋眠品種迅速恢復生長，4 月上旬可第1 次刈割，品質非常好，全株蛋白質含量超過22%，到6 月底可刈割3 茬，干草產量可達20 000 kg·hm?2[5]。本研究中，紫花苜蓿于10 月20 日種植，第2 年5 月上旬收獲11 198 kg·hm?2的紫花苜蓿干草，效益遠高于種植冬小麥。此后一茬苜蓿于10 d 后收獲，作為輪作水稻的綠肥還田，增加土壤養分。本研究結果充分證明了長江中下游地區冬閑田輪種紫花苜蓿，獲得高產的可行性。

速生高產必然需要較高的養分投入，科學合理的施肥是非秋眠紫花苜蓿豐產、高品質栽培的基礎和保障。N、P、K 元素對紫花苜蓿生長具有顯著的促進作用，其增產作用的大小順序為磷肥 > 氮肥 >鉀肥，說明磷肥對苜蓿高產的重要性。施磷具有提高苜蓿結瘤數和根瘤血紅蛋白含量的作用，從而增加固氮活性，并且，磷可促進碳素向根系和根瘤分配，達到以磷促氮的增產效果。氮素具有活化植物對磷的吸收、促進有機物質形成的功能；鉀是多種酶的活性中心，可以促進植物對營養元素的吸收和同化作用[15,24-27]。對于植物生長而言，氮、磷、鉀之間具有協同增效的作用，配合施用可起到平衡養分、增加產量的作用[26-27]。本研究中，稻田土壤速效養分含量相對較低，NPK 復合肥的施入增加了稻田土壤速效養分含量，有助于促進苜蓿生長，株高、產量和分枝數明顯增加，并且，追肥增產的效果隨基肥數量的增加而增加。其中，促進苜蓿分枝是追施NPK 肥增產的主要原因之一，說明NPK 基肥和追肥對稻田輪種紫花苜蓿十分重要。

謝開云等[28]對我國北方紫花苜蓿主產區49 個樣地的土壤養分、植物養分和第1 茬苜蓿產量的分析發現，苜蓿植株N 素營養狀況較好，而P、K 營養狀況較差，限制了紫花苜蓿高產和生產性能的發揮，說明P、K 元素在苜蓿豐產、高品質栽培中的重要性。本研究中，NPK 基肥和追肥均明顯促進了K 由莖向葉的轉移，提高了苜蓿葉片的K 含量及其與N、P 的協同增效作用。在一定的施肥量范圍內，NPK 施肥量與苜蓿植株的粗蛋白質含量成正比，與中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量成負相關[14-15,29]。本研究中，NPK 追肥處理明顯提高了苜蓿莖和葉的蛋白質含量以及葉片P 含量，促進了營養元素之間的協同增效作用[12-13]，并且，基肥+追肥的作用效果更為顯著，明顯增加了苜蓿產量。上述結果說明，NPK 基肥與追肥配合施用有助于促進稻田土苜蓿的營養吸收和養分平衡，滿足非秋眠苜蓿速生豐產對主要養分的需求。孫洪仁等[30-31]研究發現中國北方紫花苜蓿土壤速效鉀和有效磷含量與苜蓿產量之間存在密切的關系，建立了苜蓿產量與速效鉀和有效磷的豐缺指標，指導北方紫花苜蓿生產。南方冬閑田紫花苜蓿種植剛剛開始，盡快開展長江中下游冬閑田紫花苜蓿的N、P、K 需求規律研究，建立NPK 豐缺指標，制定冬閑田紫花苜蓿種植的合理施肥方案，對高效利用化肥、增加冬閑田苜蓿產量和品質十分重要。

3.2 NPK 基肥和追肥結合明顯促進土壤養分積累

紫花苜蓿生長過程中土壤養分受到根系吸收、有機物質分泌、微生物活動等影響而發生規律性變化，而施肥因改變苜蓿生長和土壤微生物活動過程對土壤養分平衡產生影響。施氮降低了紫花苜蓿草地土壤速效磷含量，增加了堿解氮和有機質含量，但對土壤全氮含量的作用結果不統一[32-33]。PK 復合肥能夠有效增加苜蓿草地表層土壤的N、P 含量，增加效果優于單施P 和K 肥[23]。張麗娟等[34]研究表明，與第2 年和第3 年相比，苜蓿播種當年施基肥和追肥對提高土壤N、P、K 含量的作用更為顯著。本研究中，NPK 基肥處理對0 - 20 cm 土層的全N、速效P 和有機質含量的作用不顯著，這與苜蓿越年后快速生長，消耗大量土壤速效養分有關。但在基肥基礎上，追施NPK 復合肥明顯提高了土壤全N、速效P 和有機質的含量，說明NPK 基肥和追肥結合使用能夠有效促進苜蓿土壤的總N 和速效P 積累，增強苜蓿根瘤菌活性和固氮能力[25]，從而提高有機質的積累，為下茬輪作水稻提供更多的活性養分。胡偉等[33]研究表明，施肥對土壤速效K 含量的影響不顯著。本研究中，450 kg·hm?2基肥處理的土壤速效K 含量均低于其他處理，特別在追肥處理下降低更明顯，這個結果與葉片K 含量結果相反，進一步說明450 kg·hm?2基肥+追肥處理促進了苜蓿對速效鉀的吸收和鉀素向葉片的轉運，同時，說明追施NPK 復合肥對苜蓿增產的必要性。

3.3 紫花苜蓿綠肥促進輪作水稻增產

紫花苜蓿與水稻周年輪作是我國南方稻-草輪作的新模式，該模式是在秋季水稻收獲后播種紫花苜蓿，第2 年5 月中旬前收獲1～2 茬苜蓿草，此后，繼續生長10 d，再生的苜蓿草(約3 000 kg·hm?2干草)作為綠肥還田，輪種水稻。由于傳統的綠肥作物如紫云英(Astragalus sinicus)、蠶豆等經濟效益低，僅能作為綠肥改良土壤，因此，推廣難度較大。而紫花苜蓿與水稻輪作模式的最大優點是發揮了紫花苜蓿再生性強、市場需求量高、土壤改良功能強的特點。該輪作系統中，紫花苜蓿兼顧了牧草生產和綠肥生產的雙重功能，前兩茬草作為苜蓿草收獲與加工，第3 茬草作為綠肥還田，改良土壤，因此紫花苜蓿種植兼顧了經濟效益和生態效益雙重功能，是南方一種新型的綠肥種植模式和輪作模式，具有非常好的應用前景，近5 年來，每年在上海、江蘇的輪作種植面積超過1 000 hm2。

紫花苜蓿種植能夠有效提高土壤肥力，增加輪作作物產量，如紫花苜蓿分別與玉米、水稻和小麥輪作，明顯提高了作物產量，增產幅度依次可達59.1%、8.8% 和26.8%[7-9]。而紫花苜蓿作為綠肥還田同樣具有促進作物增產的功能。趙魯等[35]將異地收割的苜蓿作為綠肥還田，水稻產量比對照增加了8.6%。而紫花苜蓿種植并部分作為綠肥還田具有更高的水稻增產作用，并且降低化肥投入。在800 kg紫花苜蓿鮮草還田的條件下，如減少稻田20%的氮肥用量，可以保障水稻高產，如減少稻田40%的氮肥用量，能使產量接近常規水平[8]。與輪作大豆相比，輪作紫花苜蓿對土壤氮的增加效果更明顯，氮肥替代值約是大豆的1 倍[6]。本研究中，種植苜蓿并部分還田大幅促進水稻產量，增幅達到18.2%，明顯高于蠶豆綠肥處理的水稻產量。增產的原因一方面是種植紫花苜蓿有效提高了土壤有機質和養分含量，另一方面，再生10 d 的苜蓿草品質好，作為綠肥還田直接向土壤輸入高含量和高活性的N、P、K 等營養元素，創造適合水稻生長的微生物環境，促進有機物分解和提高土壤養分利用效率。

4 結論

在紫花苜蓿和水稻輪作栽培系統中，施肥方式對苜蓿生長具有顯著的影響，NPK 基肥明顯促進紫花苜蓿分枝，提高苜蓿產量，而追肥明顯促進了基肥對苜蓿的增產效果，充足的基肥大幅提高了追肥的增產效果，同時，明顯提高了苜蓿植株的蛋白質、P 和K 含量，特別是基肥+追肥促進了K 的吸收和向葉的轉移，發揮了K 與N、P 的協同增效作用。紫花苜蓿種植并部分還田明顯增加了水稻產量。本研究結果證明紫花苜蓿與水稻輪作是南方發展紫花苜蓿種植、推動南方紫花苜蓿產業形成的一條行之有效的途徑，具有非常好的發展前景。