紫云英配施有機肥模式下水稻產量和田面水質量變化特征

中圖分類號：S153.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2025）09-0038-06

Abstract：ThisstudyaimstoexploretheefectsofapplyingChinesemilkvetchcombinedwithorganicfertilizeronthebasisofrice strawincorporationonthericeyieldandfeldsurface waterqualityindouble-croppingpadyfeldswithedsoil.Theexperimentwas cariedoutwihfetramentstroliotfertltio（CK）ealatiofroenosposd chemicalfertilizes（NPK），ombindapicatioofganicfrtilzesadcecalfertilers （NPKM），ombedalicatiof organic fertilizersand Chinese milkvetch （NPKM2+Chinese milkvetch），andcombined aplicationof Chinese milk vetchand chemical fertilizers （NPK+Chinesemilkvetch）.Thericeyield，economic traits，leafSPADvalue，andnitrogenandphosphorus contentinfieldsurfacewaterwerecomparedamongdiferentreatments.Theresultsshowedthatthfetilizationtreatmentsgeneraly increasedthericeyield，among which the NPKM2+Chinesemilk vetchtreatment hadthebesteffect，with theannualrice yield increasingby 6.0%-43.9% compared with those of other treatments.The SPAD valuesof late rice leaves in the NPK+Chinese milk vetch，NPKM，andNK2 + Chinese milk vetch treatments were higher than those in the CK and NPK treatments，indicating that returning Chinese milk vetchtothefieldand applyingorganic fertilizers enhanced thephotosyntheticcapacityof rice.The SPAD valuesoflateicelaveshadpositivecoelationswithlatericeyield，eectiveumberofpaniclesandtousandseedweight. Theperiodof2O-30daysafterfertilization wascriticalforthepreventionandcontrolofnon-pointsourcepolution.Atthis time， theconcentrationsofammoniumnitrogenandsolublephosphorusinfieldsurface waterincreased.Thus，itisconsideredthaton thebasisofricestrawicoporation，applyingChinesemilkvetchcombinedwithorganicfertilizerscanimprovethericeyieldand photosynthetic capacity，whileattentionshould be paid to the impact offertilization on the loss of nitrogen and phosphorusin the soil. The findings providea scientific basis for optimizing the fertilization strategyand preventingand controllingnon-point sourcepollution.

Keywords： fertilization mode;returning Chinese milk vetch and rice strawto the field; riceyield;qualityoffield surfacewater

隨著農業現代化進程的加速，追求糧食高產的同時，保障農業生態環境安全成為可持續發展的核心議題。農業面源污染是導致水體富營養化的主要原因之一，其中稻田排水又是農業面源污染的主要來源[1-2]。水稻作為全球重要的糧食作物，其種植過程中的產量提升與生態環境保護的平衡至關重要[3]。傳統水稻種植模式中，化肥的不合理施用導致肥料利用率降低，且對土壤、水體等生態環境造成了負面影響，氮磷等養分通過田面徑流和滲漏進入水體，造成嚴重的環境污染[4-5]。田面水作為水稻生長過程中直接接觸的水分環境，其質量狀況不僅影響水稻的生長發育，還與周邊水體生態系統密切相關。研究表明，有機肥配合緩釋肥替代化肥施用，有效降低了田面水全氮、全磷和氨氮的含量，同時提高了水稻的生物量和有效分蘗數[。此外，施用有機肥能夠調節土壤微生物群落結構，促進氮和有機碳的分解與循環，從而進一步提升田面水質量[7]。

紫云英作為一種豆科綠肥，具有固氮能力強、養分釋放緩慢的特點[8]，與稻草還田相結合，能夠有效提高土壤有機質含量，改善土壤結構，減少化肥用量[9-10]。紫云英與稻草還田配施有機肥模式在提高水稻產量的同時，也對土壤肥力和田面水質量產生了積極影響。孫國峰等[1]研究表明，長期采取秸稈還田措施能有效降低田面水中總氮和總磷的含量，降低水環境污染風險。然而，目前關于稻草還田條件下配施紫云英與有機肥對雙季稻區田面水質量影響的研究仍較為不足，尤其是在不同施肥模式下田面水的氮磷動態變化規律及其與環境因子的關系尚不明確。本研究以紫云英還田配施有機肥為切入點，探討其對水稻產量和田面水質量的影響，旨在為構建綠色高效的水稻種植模式提供理論依據和技術支撐。

（含 N6% ）。紫云英品種為湘紫1號。

1.3 試驗設計及田間管理

試驗共設置5個處理。處理1（CK）：不施肥對照，早稻和晚稻秸稈均由收割機粉碎后全量還田，粉碎后長度 10～15cm 。處理2（NPK）：常規施化肥氮、磷、鉀，磷肥全部作為基肥施用，化肥氮分3次施用，其比例為基肥：分蘗肥：穗肥 =5：2：3 ，化肥鉀分2次施用，基肥和穗肥各施 50% （后續處理中化肥鉀的施用方式與此相同），早稻和晚稻秸稈均全量還田。處理3（NPKM）：有機肥和化肥配施，以處理2中化肥氮用量為基準，早稻和晚稻季有機肥氮替代 40% 化肥氮，化肥磷、鉀用量與處理2保持一致，早稻和晚稻秸稈均全量還田。處理4[NPKM2（紫云英）]：有機肥、紫云英和化肥配施，以處理2中化肥氮用量為參考，早稻施 60% 化肥氮，早稻季紫云英還田；晚稻施 60% 化肥氮和 40% 有機肥氮，化肥磷鉀用量與處理2保持一致，早稻和晚稻秸稈均全量還田。處理5[NPK（紫云英）]：紫云英和化肥配施，以處理2中化肥氮用量為參考，早稻施 60% 化肥氮，早稻季紫云英還田；晚稻施 100% 化肥氮，化肥磷鉀用量與處理2保持一致，早稻和晚稻秸稈全量還田。每個處理設置3次重復，隨機區組排列，小區面積14.5m×9m=130.5m² ，各處理化肥施用量見表1。

表1各處理化肥用量 （kg/hm² ）

注：有機肥用量根據其實測含氮量換算。

1材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在湖南省永州市市黎家坪鎮進行，該地區為市雙季稻種植核心區，試驗田塊土壤pH值為6.71，土壤有機質、全氮、全磷、全鉀含量分別為38.0、2.4、0.6、 35.8g/kg ，土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量分別為120、19和 243mg/kg ，肥力水平中等。

1.2 試驗材料

供試早、晚稻品種分別為中安7號、西子3號。化學氮肥為尿素（含 N46% ），磷肥為過磷酸鈣（含P₂O₅12% ），鉀肥為氯化鉀（含 K₂O60% ），有機肥為湖南科森農業股份有限公司生產的植物源有機肥

早稻和晚稻季均采用深旋耕方式（旋耕深度為15cm ），水稻移栽后前期控水，返青淺水，之后無水層，每次灌水后自然落干、中期排水烤田、后期干濕交替（每次灌水后自然落干），紫云英翻壓采取干耕淺水還田。

1.4 測定指標及方法

1.4.1水稻指標水稻成熟后各小區稻谷和稻草單產單收，脫谷后實測產量；取5穴有代表性的稻株用以考種。在晚稻的分蘗期測定葉片SPAD值，每小區隨機選取5株長勢良好的健康植株，選取主莖上完全展開的頂部倒數第二片葉（劍葉），分別測定劍葉上部1/3處、中部和下部1/3處的SPAD值，取平均值作為每片葉的SPAD值。

1.4.2田面水指標田面水銨態氮采用靛酚蘭比色 法測定；可溶性磷先用 0.45μm 濾膜過濾，再用堿 性過硫酸鉀消煮－鉬藍比色法測定[12]。

1.5 數據處理

應用MicrosoftExcel2021軟件對試驗數據進行整理，通過SPSS27.0軟件對數據進行單因素方差分析，使用Origin2024軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 施肥處理對水稻產量的影響

早晚稻產量結果（圖1）顯示，早稻的稻草和稻谷產量分別以NPKM2（紫云英）和NPK（紫云英）處理最高，分別為5500和 5311kg/hm² ，較其他處理增加 5.6%～41.0% 和 3.0%～46.5% ；晚稻的稻草和稻谷產量分別以NPK（紫云英）和NPK處理最高，分別為7656和 9 222kg/hm² ，較其他處理增加 12.2%.43.7% 和 0.8%～19.4% 。

水稻周年產量結果（圖2）顯示，不施肥處理的稻草和稻谷產量顯著低于其他施肥處理（ Plt;0.05 ）。年度的稻草、稻谷和地上部產量分別以NPK（紫云英）、NPKM2（紫云英）和NPK（紫云英）處理最高，分別為12933、14322和 27 011kg/hm² ，較其他處理分別增加 0.9%～26.2% 7 6.0%～43.9% 和 2.0%～ 34.0% 。

圖1不同施肥處理早稻和晚稻產量的比較[圖中不同小寫字母表示處理間差異顯著（ ，下同]

圖2不同施肥處理水稻周年產量的比較

由表2可知，不同施肥處理的早稻和晚稻農藝性狀有明顯差異，早稻有效穗數、結實率和千粒重數據分別以NPK、CK和CK處理最大，晚稻有效穗數、結實率和千粒重數據分別以NPK（紫云英）CK和NPKM2（紫云英）最大。

2.2施肥處理對晚稻葉片SPAD值動態變化的影響

晚稻季自分藥盛期后，水稻葉片SPAD值隨著生育進程的推進逐漸降低（圖3），不同觀測時期的水稻葉片SPAD值均以CK處理最低，NPK處理次之，紫云英還田或紫云英還田配施有機肥能夠一定程度上增加水稻葉片的SPAD值，增強水稻植株的光合能力。

表2各處理早稻和晚稻的經濟性狀

圖3不同施肥處理晚稻葉片SPAD值的變化

由圖4可知，晚稻葉片的SPAD值與產量、有效穗數和千粒重呈正相關關系，表明葉綠素含量的提高，增強了作物的光合能力，有利于干物質的積累，從而促進有效穗數、千粒重和產量提升。

2.3施肥處理對田面水銨態氮、可溶性磷含量的影響

如圖5所示，不同施肥處理下早稻和晚稻田面水銨態氮含量隨時間發生明顯變化，均呈現逐漸升高后降低的趨勢。早稻季施肥后 19d ，各施肥處理的田面水銨態氮含量在 4.39～12.36mg/L 之間，隨后各處理之間以及與對照不施肥和灌溉水之間均沒有顯著差異。晚稻季施肥后 12d ，各處理的田面水銨態氮含量在 2.63～2.95mg/L 之間；施肥后30d達到峰值，在 5.16～20.44mg/L 之間，施用有機肥之后顯著增加了田面水的銨態氮含量，且該時期灌溉水的銨態氮含量也較高，達到 18.66mg/L ，隨后田面水濃度均下降；到施肥后 42d ，各處理之間以及與灌溉水之間均未呈顯著差異。

圖4晚稻葉片SPAD值與產量及其構成因子的相關性[圖中*、**標記表示指標間相關性顯著（ Plt;0.05 ）、極顯著（ Plt;0.01 ）]

如圖6所示，不同施肥處理下早稻和晚稻田面水的水溶性磷含量隨時間發生明顯變化，各處理田面水的水溶性磷含量均呈現先升高后降低的趨勢，總體濃度均處于較低水平。早稻季不同施肥處理田面水的水溶性磷含量在 0.02～0.07mg/L 之間起伏波動，處理之間的變化規律和差異不明顯。晚稻季田面水的水溶性磷含量總體比早稻季低，且隨著水稻生育期逐漸降低。施肥后 12d ，各處理田面水的水溶性磷含量在 0.01～0.03mg/kg 之間，以NPKM2（紫云英）和NPKM處理相對較高，隨后逐漸降低，至施肥后 42d ，各處理之間的水溶性磷含量均未有顯著差異。

圖5早稻和晚稻田面水銨態氮含量變化

圖6早稻季和晚稻田面水水溶性磷含量的變化

根據田面水的氮磷濃度變化規律，明確施肥后20～30d是面源污染防控的關鍵時期。

3 結論與討論

研究對比了不同施肥模式對早稻和晚稻產量的影響，結果顯示，NPK（紫云英）和NPKM2（紫云英）處理在早稻和晚稻均表現出較高的產量，表明紫云英還田能夠顯著提高水稻產量，這一結果與前人研究結果一致，紫云英還田可能通過增加土壤中有機質含量和養分供應，改善土壤結構和肥力，為水稻生長提供更有利的環境，從而提高水稻的產量和生物量[13-14]

不同施肥處理對水稻農藝性狀的影響也表現出明顯差異。早稻和晚稻的有效穗數、結實率和千粒重在不同處理間存在顯著變化，這表明施肥處理對水稻生長的調控作用具有階段性和品種特異性。例如，NPK處理在早稻生長階段表現出較高的有效穗數，而NPK（紫云英）處理在晚稻階段對千粒重和結實率的提升更為顯著。這種差異可能與早、晚稻對養分的需求和吸收能力有關。

此外，研究還發現，在晚稻葉片的光合能力變化方面，自分藥盛期后，晚稻葉片的SPAD值隨生育進程的推進而逐漸降低，且CK處理最低，NPK處理次之，紫云英還田或配施有機肥能一定程度增加葉片的SPAD值，增強水稻的光合能力。SPAD值的增加通常與葉片葉綠素含量提高有關，可有效提升光合作用效率。這一結果與相關研究一致，表明紫云英還田可以通過改善土壤肥力，間接提高水稻的光合效率[15]。本研究中，SPAD值與產量（ r=0.84 ）、有效穗數（ r=0.96 ）和千粒重（ r=0.84 ）均表現出顯著的正相關性，這與Kim等[的研究結果一致。葉綠素含量（SPAD值）直接影響光合作用效率，較高的SPAD值通常意味著更強的光合同化能力，從而促進干物質積累，最終增加有效穗數、千粒重和產量。

施肥處理對田面水氮磷濃度的影響是當前農業面源污染研究中的一個重要課題。本研究結果表明，施肥后20～30d是面源污染防控的關鍵時期，且早稻和晚稻的田面水銨態氮和可溶性磷濃度均隨時間呈現出先升高后降低的趨勢。相關研究表明，施肥后土壤中的銨態氮和可溶性磷濃度通常會先升高后降低，這與植物吸收、微生物活動和養分流失密切相關[17-19]。此外，田面水可溶性磷濃度的變化也表明，施肥后磷濃度的升高可能對水體富營養化產生潛在的風險。袁浩凌等[2的研究表明，有機肥替代處理的總磷徑流流失量和流失率均高于其他處理，這可能是因為有機肥中的磷具有較高的水溶性，容易通過地表徑流流失，相比之下綠肥還田通過增加土壤中的有機質含量，改善土壤結構，從而可以減少磷素流失。

綜上所述，在稻草還田的基礎上，紫云英還田配施有機肥的施肥模式在提升雙季稻產量、改善土壤肥力和降低面源污染風險等方面具有顯著的優勢。

參考文獻：

[1]張福鎖，王激清，張衛峰，等.中國主要糧食作物肥料利用率現狀與提高途徑[J].土壤學報，2008（5）：915-924.

[2]安志裝，索琳娜，劉寶存.我國農業面源污染研究與展望[J].植物營養與肥料學報，2024，30（7）：1422-1436.

[3]紀薇薇，佟倩，沈洋，等.水稻種植中減少農業面源污染的幾點建議[J].北方水稻，2021，51（1）：59-61.

[4]LIUXP，BIQF，QIULL，et al.Increased risk of phosphorusand metal leaching from paddy soilsafter excessive manureapplication ∵ Insights fromamesocosm study[J].Science of the TotalEnvironment，2019，666：778-785.

[5]袁沛，周旋，楊威，等.化肥減氮配施對洞庭湖區雙季稻產量和田面水氮磷流失風險的影響[J].中國水稻科學，2023，37（5）：518-528.

[6]李燕飛，鄭婭琴，徐定邦，等.不同施肥模式下水稻田面水氮磷動態變化及對其生長的影響[J].農業科技通訊，2024（10）：72-75.

[7]嚴俊，潘曉雪，李玉成，等.不同有機種植模式對稻田田面水氮磷流失風險及經濟效益的影響[J].西南農業學報，2023，36（9）：1881-1889.

[8]高嵩涓，周國朋，曹衛東.南方稻田紫云英作冬綠肥的增產節肥效應與機制[J].植物營養與肥料學報，2020，26（12）：2115-2126.

[9]TAHIRSHAH.紫云英與稻草還田條件下減施化肥對水稻生長和土壤肥力的影響[D].武漢：華中農業大學，2022.

[10]FANQY，XUCX，ZHANGL，et al.Applicationof milk vetch（AstragalussinicusL.）with reducedchemical fertilizerimprovesriceyield and nitrogen，phosphorus，and potassiumuseefficiencyinSouthern China[J].EuropeanJournal ofAgronomy，2023，144：126762.

[11]孫國峰，孫仁華，周煒，等.長期秸稈還田對水稻產量與田面水環境的影響[J].中國稻米，2023，29（5）：57-61.

[12]陳靜蕊，陳曉芬，秦文婧，等.紫云英還田對江西早稻季田面水氮磷動態的影響[J].生態環境學報，2020，29（7）：1352-1358.

[13]袁何祥，朱國美，張勤.紫云英翻壓還田與化肥減施對皖東地區水稻產量及土壤肥力的影響[J].農業科技通訊，2024（4）：77-80.

[14]MATT，ZHOUGP，LIU J，etal.Co-incorporatingChinesemilk vetch and rice straw increases rice yield by improvingnutrient uptake during rice growth[J].Sustainability，2023，15（16）：12183.

[15] ZHOUCH，ZHAO ZK，PANXH，et al.Integration of growingmilkvetch in winter and reducingnitrogen fertilizer application canimprove rice yield in double-rice cropping system[J].Rice Science，2016，23（3）：132-143.

[16]KIMTH，KIMSM.Effects of SPAD value variations accordingtonitrogenapplication levelsonriceyield and itscomponents[J].FrontiersinPlantScience，2024，15：1437371.

[17]戴黎，胡誠，萬建華，等.有機無機復混肥料對水稻產量及養分吸收利用的影響[J].中國土壤與肥料，2024（2）：111-119.

[18]朱兆良.農田中氮肥的損失與對策[J].土壤與環境，2000，9（1）：1-6.

[19]張志劍，董亮，朱蔭湄.水稻田面水氮素的動態特征、模式表征及排水流失研究[J].環境科學學報，2001，21（4）：475-480

[20]袁浩凌，黃思怡，孔小亮，等.不同施肥模式對早稻季農田氮磷徑流流失的影響[J].農業現代化研究，2021，42（4）：776-784.

（責任編輯：成平）