紫云英還田對(duì)雙季稻化肥減量效果的影響

張明來(lái)

(上杭縣土壤肥料技術(shù)站，福建 上杭 364200)

水稻是我國(guó)重要的糧食作物之一，其高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)是國(guó)家糧食安全的重要保障[1]。而稻田土壤肥力的穩(wěn)定和持續(xù)是水稻高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的重要基礎(chǔ)。近40年來(lái)，隨著化肥工業(yè)的迅速發(fā)展，水稻的化肥用量日益增加，肥料效應(yīng)不斷降低[2-3]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年我國(guó)化肥施用量占世界施用量的40%左右，且仍處于持續(xù)增長(zhǎng)階段[4-5]。我國(guó)化肥施用量年增長(zhǎng)率為3%左右，單位面積化肥施用量及化肥總施用量均處于世界較高水平[6]?；蕦?duì)提高農(nóng)作物產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率不斷降低，Carey et al[7]發(fā)現(xiàn)，施用氮肥可顯著提高氨氧化細(xì)菌的豐度及數(shù)量，從而增加土壤硝化潛勢(shì)。

紫云英(AstragalussinicusL.)是我國(guó)南方水稻產(chǎn)區(qū)主要冬季綠肥作物，能固定大氣中的氮素，培肥土壤，為植物提供多種營(yíng)養(yǎng)成分[8]。萬(wàn)水霞等[9-10]研究表明，紫云英還田條件下長(zhǎng)期配施化肥可顯著提高雙季稻區(qū)稻田土壤微生物含量。周艷飛等[11]發(fā)現(xiàn)，冬種紫云英還田并施加氮肥可顯著改變湖南省雙季稻區(qū)土壤微生物數(shù)量與結(jié)構(gòu)。唐海明等[12]研究表明，紫云英鮮草還田可促進(jìn)水稻各器官的干物質(zhì)積累和轉(zhuǎn)運(yùn)，有利于水稻增產(chǎn)。翻壓紫云英入田能提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善其物理性狀，并增加肥力[13-15]。近年來(lái)，隨著耕地質(zhì)量提升工程的實(shí)施，化肥減量增效研究的重要性日益凸顯，本研究在連續(xù)2 a翻壓紫云英的條件下，探討化肥減量處理對(duì)早、晚稻產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的影響，旨在為紫云英還田條件下雙季稻化肥減量施用的栽培技術(shù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

早稻品種為炳優(yōu)6028(閩審稻20170002)，由福建禾豐種業(yè)有限公司提供；晚稻品種為廣8優(yōu)169(粵審稻2012008)，由中種集團(tuán)農(nóng)嘉股份有限公司提供。試驗(yàn)用肥為甕福紫金化工股份有限公司生產(chǎn)的水稻配方肥(N∶P2O5∶K2O=17∶6∶17)、復(fù)合肥(N∶P2O5∶K2O=16∶16∶16)及福州耀隆化工有限公司生產(chǎn)的NH4Cl(N含量為23.5%)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)地位于上杭縣中都鎮(zhèn)軍聯(lián)村聚勝家庭農(nóng)場(chǎng)雞骨坑段。該地地勢(shì)平坦，形狀規(guī)則、整齊，溶田均勻一致，排灌方便。試驗(yàn)地面積800 m2，土壤類型為黃泥田，前作水稻。2016年壓青前采集試驗(yàn)地的土樣進(jìn)行化驗(yàn)表明，土壤有機(jī)質(zhì)含量為25.3 g·kg-1，堿解氮、有效磷、速效鉀含量分別為203.4、21.5、81.4 mg·kg-1，pH 4.8。

1.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理(A1～A4)，以僅施用配方肥為對(duì)照(CK)。其中A1處理為常規(guī)施肥，每公頃施用450 kg NH4Cl作基肥，375 kg復(fù)合肥作追肥；A2～A4處理為紫云英鮮草還田+不同比例的配方肥(分別為CK施肥量的80%、70%、60%)，基肥和追肥各占50%。各處理具體施肥情況見(jiàn)表1。按隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積為25 m2，小區(qū)間筑小田埂，并用農(nóng)膜包裹。各處理3次重復(fù)，共15個(gè)小區(qū)。

2016年3月31日紫云英實(shí)割測(cè)產(chǎn)，4月1日壓青溶田；2017年3月28日紫云英實(shí)割測(cè)產(chǎn)，3月31日壓青溶田。晚稻在早稻原有處理上延續(xù)排列。早、晚稻主要農(nóng)藝事項(xiàng)見(jiàn)表2。除施肥措施外，各項(xiàng)農(nóng)事操作一致，田間水肥管理參照一般生產(chǎn)田。各小區(qū)種植規(guī)模和基本苗(叢插2粒谷)及栽植深度一致。

1.2.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法 (1)紫云英養(yǎng)分含量。在紫云英盛花期，露水干后按梅花形設(shè)置5個(gè)點(diǎn)，采集紫云英地上部分鮮草。挑凈稻草等雜物，每個(gè)點(diǎn)取5 kg鮮草，混合。取5 kg鮮草混合樣，105 ℃下殺青30 min后，75 ℃下烘48 h至恒重，測(cè)定其干物質(zhì)量并換算折干率[16]；植株干草養(yǎng)分全氮含量采用蒸餾滴定法測(cè)定、全磷含量采用鉬銻抗比色法測(cè)定、全鉀含量采用火焰光度計(jì)法測(cè)定[17]。(2)水稻農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量。收獲時(shí)每小區(qū)隨機(jī)取20叢考查早、晚稻農(nóng)藝性狀，小區(qū)產(chǎn)量單收單計(jì)。

表1 早、晚稻各處理施肥情況

表2 早、晚稻主要農(nóng)藝事項(xiàng)

1.3 統(tǒng)計(jì)與分析

采用Microsoft Excel 2007和DPS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 紫云英還田對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

從表3可以看出，2016年3月31日實(shí)割測(cè)產(chǎn)，紫云英還田量22 650 kg·hm-2；2017年3月28日紫云英實(shí)割測(cè)產(chǎn)，還田量25 110 kg·hm-2。采集紫云英植株樣品測(cè)定干基養(yǎng)分含量，并將紫云英還田量以干基養(yǎng)分測(cè)定值折算為增加土壤養(yǎng)分含量。2016年土壤全氮、全磷、全鉀含量分別增加70.04、3.26、51.23 kg·hm-2，2017年分別增加73.68、3.49、57.86 kg·hm-2。說(shuō)明紫云英還田對(duì)增加土壤養(yǎng)分有明顯作用。

表3 2016—2017年紫云英鮮草產(chǎn)量與養(yǎng)分含量

2.2 紫云英還田對(duì)早稻生產(chǎn)的影響

2.2.1 農(nóng)藝性狀 由表4可知，A3處理早稻有效穗最高， CK次之，A1處理第三，且三者均極顯著高于A2和A4處理；各處理早稻穗粒數(shù)依次為：A4>CK>A3>A1>A2，且A4和CK處理極顯著高于A2處理；結(jié)實(shí)率依次為：A3>A2>A4>A1>CK，但各處理間無(wú)顯著差異；A3處理早稻理論產(chǎn)量最高，為8 482.50 kg·hm-2，且極顯著高于A1、A2、A4處理，CK次之，為7 974.00 kg·hm-2。從田間長(zhǎng)相長(zhǎng)勢(shì)來(lái)看，A2和CK處理后期貪青披葉，熟期分別推遲2～3 d和3～5 d；其他處理青枝蠟稈，后期轉(zhuǎn)色均勻，熟期一致。

2.2.2 產(chǎn)量 由表5可知，CK處理下早稻產(chǎn)量最高，達(dá)7 890.00 kg·hm-2；A3處理次之，為7 809.00 kg·hm-2，僅比CK減少81 kg·hm-2；A4處理第三，為7 534.50 kg·hm-2，比CK減少355.5 kg·hm-2；A2處理最低，僅7 180.50 kg·hm-2，與A2處理后期貪青陰蔽、病蟲(chóng)害較重有關(guān)。經(jīng)方差分析和顯著性測(cè)驗(yàn)，A3、A4處理與CK差異不顯著，但與A1、A2處理差異達(dá)顯著水平。表明紫云英還田后可適量減少化肥施用量，維持早稻不減產(chǎn)；但化肥施用量減量不足，反而因過(guò)量施肥導(dǎo)致早稻減產(chǎn)。

表4 不同處理下早稻農(nóng)藝性狀比較1)

1)同列數(shù)值后附不同大小寫(xiě)字母者分別表示差異達(dá)0.01、0.05顯著水平。A1為常規(guī)施肥； A2～A4分別表示紫云英鮮草還田+CK施肥量的80%、70%、60%；CK.僅施用配方肥。理論產(chǎn)量/(kg·hm-2)=每公頃有效穗數(shù)×穗粒數(shù)×結(jié)實(shí)率×千粒重÷100。

表5 不同處理下早稻實(shí)割產(chǎn)量比較1)

2.3 紫云英還田對(duì)晚稻生產(chǎn)的影響

2.3.1 農(nóng)藝性狀 由表6可知，CK處理晚稻有效穗最高、A1處理次之、A2處理第三，三者間差異極顯著，且均極顯著高于A3和A4處理；穗粒數(shù)依次為：A2>A1>A4>A3>CK，其中A2處理極顯著高于其他4個(gè)處理， A1處理極顯著高于CK，A1、A3和A4處理間差異不顯著；結(jié)實(shí)率依次為：A2>A3>A4>A1>CK，4個(gè)處理間差異不顯著，A2、A3處理顯著高于CK；理論產(chǎn)量依次為：A2>A1>CK>A3>A4，其中A2處理極顯著高于其他4處理，A1處理顯著高于CK，且二者均極顯著高于A3和A4處理，A3處理顯著高于A4處理。長(zhǎng)相長(zhǎng)勢(shì)上，A1處理后期稍貪青，熟期基本一致；A2和A3處理表現(xiàn)為青枝蠟稈，后期轉(zhuǎn)色均勻，熟期一致；A4處理后期有脫肥早衰現(xiàn)象，轉(zhuǎn)色均勻，熟期一致；CK后期貪青披葉，熟期推遲3～5 d。

表6 不同處理下晚稻農(nóng)藝性狀比較1)

1)同列數(shù)值后附不同大小寫(xiě)字母者分別表示差異達(dá)0.01、0.05顯著水平。A1為常規(guī)施肥； A2～A4分別表示紫云英鮮草還田+CK施肥量的80%、70%、60%；CK.僅施用配方肥。理論產(chǎn)量/(kg·hm-2)=每公頃有效穗數(shù)×穗粒數(shù)×結(jié)實(shí)率×千粒重÷100。

2.3.2 產(chǎn)量 由表7可知，A2處理晚稻實(shí)割產(chǎn)量最高，為8 307.00 kg·hm-2，比CK增產(chǎn)727.50 kg·hm-2，提高9.6%；A1處理次之，為7 878.00 kg·hm-2，比CK增產(chǎn)298.50 kg·hm-2；CK第三，為7 579.50 kg·hm-2；A3、A4處理實(shí)割產(chǎn)量較低。經(jīng)方差分析和顯著性測(cè)驗(yàn)，A2處理晚稻產(chǎn)量極顯著高于A3、A4處理，顯著高于CK。說(shuō)明紫云英還田后適量減少化肥施用量可明顯提高晚稻產(chǎn)量；但化肥施用量減量不足或減量過(guò)多，均會(huì)導(dǎo)致晚稻減產(chǎn)。

表7 不同處理下晚稻實(shí)割產(chǎn)量比較1)

2.4 紫云英還田對(duì)水稻經(jīng)濟(jì)效益的影響

2.4.1 早稻 由表8可知，在紫云英還田基礎(chǔ)上，4個(gè)處理早稻產(chǎn)值比CK均有一定程度的下降，但肥料成本也有不同程度降低。其中，A3處理效益最好，比CK增收316.80元·hm-2。

表8 各處理早稻經(jīng)濟(jì)效益比較1)

1)稻谷按2.9元·kg-1計(jì)算產(chǎn)值； 氯化銨、復(fù)合肥、配方肥成本按1.0、3.0、2.2元·kg-1計(jì)算成本。

2.4.2 晚稻 由表9可知，在紫云英還田基礎(chǔ)上，4個(gè)處理肥料成本比CK均有不同程度的降低。A1和A2處理晚稻產(chǎn)值、效益比CK有較大幅度提高，其中A2處理增收2 439.75元·hm-2，表現(xiàn)最優(yōu)。A3和A4處理由于施肥量不足而導(dǎo)致產(chǎn)量和效益均低于CK。

表9 各處理晚稻經(jīng)濟(jì)效益比較1)

1)稻谷按2.9元·kg-1計(jì)算產(chǎn)值； 氯化銨、復(fù)合肥、配方肥成本按1.0、3.0、2.2元·kg-1計(jì)算成本。

3 討論與小結(jié)

本研究表明，2016—2017年紫云英平均還田23 880 kg·hm-2，稻田土壤全氮、全磷、全鉀含量分別增加71.95 、3.38、54.64 kg·hm-2，說(shuō)明紫云英還田對(duì)培肥地力的作用明顯，這與姜新明等[15]的研究結(jié)果一致。

本研究發(fā)現(xiàn)，A3處理(施肥量為CK的70%)早稻產(chǎn)量和效益表現(xiàn)最佳；A1(常規(guī)施肥)和CK處理后期出現(xiàn)貪青披葉、熟期推遲、病蟲(chóng)為害較重的情況。姚仲生等[18]研究表明，每公頃還田22 500 kg紫云英綠肥，并減少10%～20%的化肥施用量，可以確保早稻高產(chǎn)，提高經(jīng)濟(jì)效益，與本研究的結(jié)果相近。A2處理(施肥量為CK的80%)晚稻產(chǎn)量和效益最高，比CK增產(chǎn)9.6%、增收11.1%。周興等[19]連續(xù)5 a開(kāi)展大田定位試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)化肥減量施用下晚稻留高茬還田冬種紫云英，不僅可以提高水稻產(chǎn)量，還可以獲得較佳經(jīng)濟(jì)收益，減少化肥用量，與本研究的結(jié)果相一致。A4處理(施肥量為CK的60%)早、晚稻長(zhǎng)相長(zhǎng)勢(shì)和產(chǎn)量均表現(xiàn)出施肥量不足和早衰。

綜上所述，翻壓紫云英還田對(duì)早稻和晚稻生產(chǎn)的化肥減量反應(yīng)有差異，這可能與早、晚稻的生育期長(zhǎng)短、生態(tài)環(huán)境、品種特性有關(guān)。因此，生產(chǎn)上紫云英還田化肥減量要區(qū)別對(duì)待，紫云英還田23 880 kg·hm-2時(shí)早稻可減少化肥施用量30%，晚稻可減少20%?？傊瓑鹤显朴⑦€田可以有效提高土壤養(yǎng)分，適量減少化肥施用量，促進(jìn)水稻生長(zhǎng)，達(dá)到節(jié)本增收目標(biāo)。