紅壤性稻田紫云英與化肥減施對早稻品質(zhì)與養(yǎng)分吸收的影響

唐先干 謝金水, * 徐昌旭 劉佳 袁福生 劉光榮 李祖章

紅壤性稻田紫云英與化肥減施對早稻品質(zhì)與養(yǎng)分吸收的影響

唐先干1, 2謝金水1, 2, *徐昌旭2, *劉佳2袁福生2劉光榮2李祖章2

(1江西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，南昌 330045；2江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，南昌 330200；*通信聯(lián)系人，E-mail: changxux@sina.com；66582578@qq.com)

【目的】闡明紫云英種植利用后減施化肥對早稻品質(zhì)、養(yǎng)分吸收及土壤肥力的相互影響，為紅壤稻田施肥提供科學(xué)依據(jù)?！痉椒ā恳约t壤稻田為研究對象，2015年開始在江西高安大田定位研究種植利用紫云英對早稻生長發(fā)育及養(yǎng)分吸收利用的影響。設(shè)置6個試驗處理：1)不施肥對照處理(CK)；2)綠肥處理(G)，即紫云英量22 500 kg/hm2；3)100%化肥處理(N100)；4)紫云英翻壓22 500 kg/hm2+100%化肥處理(GN100)；5)紫云英翻壓22 500 kg/hm2+80%化肥處理(GN80)；6)紫云英翻壓22 500 kg/hm2+60%化肥處理(GN60)。【結(jié)果】紫云英配施全量及減施適量(20%)化肥能提高水稻產(chǎn)量，保障水稻N、P營養(yǎng)，提高土壤有機質(zhì)和堿解氮含量。紫云英配施化肥能提高早稻整精米率、堊白與膠稠度但降低蛋白質(zhì)含量。早稻產(chǎn)量、糙米率、整精米率、堊白粒率、蛋白質(zhì)與籽粒含N量呈顯著正相關(guān)，與籽粒含Si量呈顯著負相關(guān)；籽粒含Mg量與精米率呈顯著正相關(guān)。籽粒P、Ca、Mg吸收量對碾米品質(zhì)、蛋白質(zhì)含量和堊白粒率是正效應(yīng)，對膠稠度是負效應(yīng)。土壤堿解氮對籽粒含N量是間接正效應(yīng)，對籽粒含Si量是間接負效應(yīng)；堿解氮、有效磷、速效鉀對籽粒N、P、K吸收量是間接正效應(yīng)；pH對籽粒Ca、P含量以及交換性Ca、Mg對籽粒P含量均為間接負效應(yīng)?！窘Y(jié)論】紫云英22 500 kg/hm2還田并減施20%化肥能提高水稻產(chǎn)量，提升稻米品質(zhì)。

紫云英；早稻；稻米品質(zhì)；養(yǎng)分吸收；土壤養(yǎng)分

中國是世界最大的水稻生產(chǎn)國，合理施肥是保證水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵。近年來，為了追求水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，過度依賴化肥，但化肥在保障產(chǎn)量的同時也帶來了一系列的負面影響，如肥料增產(chǎn)效應(yīng)減弱、養(yǎng)分利用率偏低和環(huán)境負荷增大等問題日益突出[1]。當(dāng)前我國對耕地質(zhì)量、糧食安全、生態(tài)環(huán)境、優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品提出了更高的要求[2]，故探索如何通過稻田種植制度調(diào)整和水稻栽培技術(shù)改進以實現(xiàn)節(jié)肥增效，對于保障國家糧食安全和實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。綠肥是培養(yǎng)地力的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，能有效改善土壤生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，提高農(nóng)作物產(chǎn)量[3-6]，發(fā)展綠肥是多、快、好、省地解決養(yǎng)地用地和有機肥源的良好途徑。

紫云英是我國南方稻田主要的冬季綠肥，具有固碳固氮、活化土壤養(yǎng)分、增加土壤有機質(zhì)和改善土壤生境等作用，對提高水稻產(chǎn)量、維持水稻可持續(xù)發(fā)展和保護農(nóng)田生物多樣性具有重要意義。稻田種植利用紫云英能在一定程度上減少化肥施用，并能保證水稻產(chǎn)量不降低甚至有顯著提高的效果[7-10]。以往的研究主要集中在種植利用紫云英后增加作物產(chǎn)量和改良土壤方面，而對水稻品質(zhì)的影響及水稻品質(zhì)與養(yǎng)分吸收的相互作用報道較少。紅壤性水稻土呈酸性反應(yīng)，淋溶、作物吸收及養(yǎng)分投入不平衡導(dǎo)致土壤中堿性離子含量低，土壤進一步酸化。因此，研究種植利用紫云英后堿性離子與水稻品質(zhì)和養(yǎng)分吸收的關(guān)系，可為提高養(yǎng)分利用率和改善稻米品質(zhì)提供參考。本研究通過田間長期定位試驗，分析種植紫云英對土壤養(yǎng)分供應(yīng)、早稻品質(zhì)與養(yǎng)分吸收利用的作用，旨在為南方紅壤性稻田水稻施肥、養(yǎng)分利用及品質(zhì)改善提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)狀況

試驗在江西省高安市江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高安基地(N 28°15′22.03″，E 115°07′36.83″)進行。該區(qū)域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，境內(nèi)年平均降雨量1530 mm，氣溫17.5 ℃，無霜期273 d。供試土壤為第四紀亞紅黏土母質(zhì)發(fā)育的中潴黃泥田。試驗地土壤養(yǎng)分狀況為pH值5.82，有機質(zhì)23.49 g/kg，全氮0.99 g/kg，全磷0.43 g/kg，全鉀19.71 g/kg，堿解氮71.88 mg/kg，有效磷12.51 mg/kg，速效鉀49.78 mg/kg。供試紫云英品種為贛紫1號，在紫云英盛花期就地翻壓作早稻基肥。紫云英盛花期鮮草養(yǎng)分含量：N 0.30%，P2O50.08%，K2O 0.23%。供試水稻品種為中嘉早17。

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)置6個處理：1)CK，不施肥對照處；2)G，紫云英處理，即紫云英還田量22 500 kg/hm2；3)N100，100%化肥處理(推薦施肥水平)；4)GN100，紫云英翻壓22 500 kg/hm2+100%化肥處理；5)GN80，紫云英翻壓22 500 kg/hm2+80%化肥處理；6)GN60，紫云英翻壓22 500 kg/hm2+60%化肥處理。

試驗于2015年開始，本次采樣時間是2018年(早稻)。各試驗處理3次重復(fù)，隨機區(qū)組排列，試驗小區(qū)面積21 m2，小區(qū)水稻移栽密度14cm×26cm；各小區(qū)用農(nóng)膜包覆的田埂隔開，獨立排灌。

100%化肥(N100)處理早稻施肥量：氮肥(折合純N)150 kg/hm2，磷肥(折合P2O5)75 kg/hm2，鉀肥(折合K2O)120 kg/hm2。供試化肥種類分別為尿素、過磷酸鈣與氯化鉀。磷肥、鉀肥全部作基肥；化學(xué)氮肥60%作基肥，40%作分蘗肥。紫云英在早稻移栽前10 d盛花期翻壓。早稻2018年4月24日移栽，7月24日收獲。

CK－不施肥對照處理；G－紫云英處理，即紫云英還田量22 500 kg/hm2；N100－100%化肥處理（推薦施肥水平）；GN100－紫云英翻壓22 500 kg/hm2+100%化肥處理；GN80－紫云英翻壓22 500 kg/hm2+80%化肥處理；GN60－紫云英翻壓22 500 kg/hm2+60%化肥處理。表格中同列數(shù)值后相同字母表示差異不顯著（＞0.05）。下同。

CK, Control treatment without fertilization; G, Chinese milk vetch (22 500 kg/hm2) returning; N100, 100% chemical fertilizer application; GN100, Chinese milk vetch (22 500 kg/hm2) returning + 100% chemical fertilizer application; GN80, Chinese milk vetch (22 500 kg/hm2) returning + 80% chemical fertilizer application; GN60, Chinese milk vetch (22 500 kg/hm2) returning + 60% chemical fertilizer application.Common letters in the same column indicate no significant difference (＞0.05).The same below.

1.3 樣品采集

在2018、2019年早稻成熟收獲期對每個試驗小區(qū)單獨考種。在測定稻谷產(chǎn)量之前，各小區(qū)取早稻植株樣5蔸用于室內(nèi)考種，測定每穗粒數(shù)、實粒數(shù)、千粒重、結(jié)實率等產(chǎn)量構(gòu)成因子，考種測定籽粒養(yǎng)分含量。

早稻收獲后，采用多點混合取樣法用土鉆在各小區(qū)采集0－20 cm土層土壤樣品，剔除石塊、植物殘根等雜物，混合裝袋帶回實驗室，土壤樣品自然風(fēng)干，研磨、過篩分裝以備測定養(yǎng)分含量。

1.4 土壤、植株養(yǎng)分與稻米品質(zhì)測定

水稻養(yǎng)分。將植株用H2SO4-H2O2消煮分解后(NY/T2017－2011)，用自動定氮儀法測定全氮(NY/ T2419－2013)；鉬銻抗比色法測定全磷(NY/T2421 －2013)；火焰光度計法測定全鉀(NY/T2420－2013)。用HNO3-HClO4消煮植株后原子吸收分光光度法測定鈣、鎂含量；質(zhì)量稱重法測定硅含量(LYT1270－1999)。

稻米品質(zhì)。稻米品質(zhì)委托農(nóng)業(yè)部稻米及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心(中國水稻研究所)測定。其中，堊白粒率、堊白度和膠稠度根據(jù)(GB/T17891－1999)，出糙率依據(jù)(GB/T5495－2008)，整精米率根據(jù)(GB1350－2009)，直鏈淀粉含量依據(jù)(GB 15683－2008)，長寬比根據(jù)(GB/T 17891－1999)，蛋白質(zhì)含量根據(jù)(NY/T 3－1982)的方法測定。

土壤養(yǎng)分。參照《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》[9]進行土壤指標測定。有機質(zhì)含量用油浴加熱-重鉻酸鉀容量法，全氮用凱氏定氮法，全磷用鉬銻抗比色法，全鉀用NaOH熔融火焰光度法測定；堿解氮用1.0 mol/L NaOH堿解擴散法，速效鉀用火焰光度計法，有效磷用Olsen法測定。交換性鈣、鎂用乙酸銨交換-原子吸收分光光度法測定。

1.5 參數(shù)計算與數(shù)據(jù)分析

養(yǎng)分吸收量(kg/hm2)=單位面積植株干物質(zhì)量×植株養(yǎng)分含量。

數(shù)據(jù)用Microsoft Excel 2010和SAS數(shù)據(jù)處理軟件分析，應(yīng)用LSD法檢驗各處理間差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 紫云英與化肥減施對水稻產(chǎn)量與品質(zhì)的影響

2.1.1 水稻產(chǎn)量

由表1可以看出，與對照CK相比，紫云英G處理的產(chǎn)量顯著增加27.1%，全化肥(N100)處理顯著增產(chǎn)77.4%。與N100處理的產(chǎn)量相比，紫云英翻壓22 500 kg/hm2后，化肥減量40%處理(GN60)產(chǎn)量在2018年、2019年分別下降了5.6%與9.8%，其中2019年下降顯著，而GN100與GN80處理連續(xù)2年實際產(chǎn)量都達到了N100處理的水平，化肥減量20%處理(GN80)能保持產(chǎn)量水平不變。

對于水稻產(chǎn)量的構(gòu)成因素，CK處理的結(jié)實率與千粒重較高，但G處理的有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)均高于CK處理。表明紫云英處理水稻產(chǎn)量的增加主要得益于有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)的增加。與N100處理相比，GN80與GN60處理的每穗粒數(shù)下降了13.0%和12.6%，但GN80處理有效穗數(shù)增加了12.3%，紫云英配施化肥處理的結(jié)實率和千粒重與N100處理相比無明顯差異。

2.1.2 水稻品質(zhì)

在表2中，稻米品質(zhì)由碾米、外觀、蒸煮和營養(yǎng)品質(zhì)構(gòu)成。早稻碾米品質(zhì)包括糙米率、精米率和整精米率，整精米率反映稻谷的潛在出米率。與N100處理比較，紫云英配施化肥處理的整精米率提高6.7%～7.3%，其中以GN80提高最多。堊白是影響稻米外觀品質(zhì)和加工及蒸煮品質(zhì)的重要性狀。就早稻稻米外觀品質(zhì)而言，與N100比較，所有紫云英處理(G或GN)堊白度顯著增加，堊白粒率有提高但不顯著。膠稠度顯示大米膠的延展性和柔軟性，是評價稻米食用與儲藏品質(zhì)的重要指標。在一定范圍內(nèi)，膠稠度越大則米飯越柔軟，尤其是早稻。與N100處理比較，所有紫云英處理(G或GN)早稻稻米膠稠度有較大幅度的增加。稻米蛋白質(zhì)含量往往與蒸煮品質(zhì)負相關(guān)。與N100處理比較，紫云英配施化肥處理均降低早稻稻米蛋白質(zhì)含量，尤其是紫云英配施化肥減量40%處理(GN60)的稻米蛋白質(zhì)含量顯著降低。綜上所述，紫云英還田與化肥配施，提高了早稻稻米的整精米率、堊白度和膠稠度，但降低了蛋白質(zhì)含量。

表2 紫云英與化肥減施對稻米品質(zhì)的影響

2.2 紫云英與化肥減施對早稻養(yǎng)分吸收影響

2.2.1 早稻籽粒養(yǎng)分

如表3所示，各處理籽粒含N量變化較大，以不施肥(CK)處理最低，紫云英配施100%化肥(GN100)處理最高。與CK處理比較，紫云英處理(G)籽粒含N量增加8.4%，但差異不顯著；其他施肥處理(N100、GN100、GN80、GN60)則顯著增加11.1% ～29.0%。與100%化肥處理(N100)比較，GN100籽粒含N量顯著增加10.0%；紫云英配施80%化肥(GN80)籽粒含N量增加0.26 mg/kg，差異不顯著。盡管GN80籽粒含N量低于GN100，但無顯著差異。早稻籽粒P、K、Ca、Mg含量在所有處理之間無顯著差異。不同處理對于籽粒含Si量有明顯影響，CK處理最高且顯著高于各施肥處理，各施肥處理間差異不顯著；與N100處理相比，紫云英配施化肥處理籽粒含Si量均有所下降，但差異不顯著。以上早稻籽粒養(yǎng)分含量數(shù)據(jù)表明，紫云英配施全量化肥及減施適量(20%)化肥能充分保障早稻籽粒N、P、K、Ca、Mg營養(yǎng)需求。

表3 紫云英與化肥減施對早稻籽粒養(yǎng)分含量的影響

早稻籽粒養(yǎng)分吸收量如圖1所示。籽粒吸N量、吸P量均以GN100處理最高，吸K量則以N100最高。與N100比較，籽粒吸N量GN100處理和GN80處理分別增加9.6%和3.2%，GN60則降低8.9%，但差異均不顯著。對于籽粒吸P量，GN100較N100增加5.7%，而GN80和GN60則分別降低1.4%和2.3%，但相互之間沒有顯著差異。在籽粒吸K量方面，GN100、GN80和GN60均較N100有所降低，降幅為2.1%～8.1%，且差異也不顯著。

圖中不同字母表示不同處理差異達到5%顯著水平。

Fig.1.Effect of Chinese milk vetch and chemical fertilizer reduction on uptake of N, P, K, Ca, Mg and Si by grain.

在圖1中，籽粒Ca、Mg吸收量，N100處理和紫云英配施化肥(GN100、GN80、GN60)處理均顯著高于CK處理，并以N100處理籽粒吸Ca量(3.98 kg/hm2)、吸Mg量(3.19 kg/hm2)為最高。與N100處理相比，紫云英配施化肥處理籽粒Ca、Mg吸收量均有所下降，但降幅不顯著，其中，籽粒吸Ca量降低7.5%～10.1%；籽粒吸Mg量降低4.1% ～19.2%。籽粒吸Si量，由于CK處理的籽粒含Si量顯著高于其他處理(表3)，導(dǎo)致CK處理籽粒吸Si量與其他處理相比差異不顯著。籽粒吸Si量，與N100處理比較，紫云英配施化肥處理的籽粒吸Si量也均有所下降，降幅7.3%～23.2%，差異也不顯著。

2.2.2 水稻品質(zhì)、產(chǎn)量與籽粒養(yǎng)分的關(guān)系

早稻稻米品質(zhì)除與品種的基因型有關(guān)外，施肥管理也能影響稻米品質(zhì)。在表4中，早稻產(chǎn)量、糙米率、整精米率、堊白粒率、蛋白質(zhì)含量與籽粒含N量呈顯著正相關(guān)，與籽粒含Si量呈顯著負相關(guān)。籽粒含N量與籽粒含Si量呈顯著負相關(guān)(＜0.01)，表明籽粒含N量與籽粒含Si量對水稻產(chǎn)量和品質(zhì)起的作用相反，因此通過早稻施肥平衡籽粒N、Si含量將有利于提升水稻產(chǎn)量和品質(zhì)。同時，籽粒含Mg量與精米率呈顯著正相關(guān)，通過施肥提高籽粒含Mg量也能提高早稻精米率。

從表4還可見，籽粒N、P、K、Ca、Mg吸收量與產(chǎn)量、糙米率、整精米率、堊白粒率、蛋白質(zhì)含量呈顯著正相關(guān)；籽粒P、Ca、Mg吸收量與精米率呈顯著正相關(guān)，與膠稠度呈顯著負相關(guān)。

表4 水稻品質(zhì)、產(chǎn)量與籽粒養(yǎng)分之間的相關(guān)性

*,**分別表示相關(guān)性達0.05, 0.01顯著水平。下同。

,Significant correlation at the 0.05, 0.01 levels, respectively.The same below.

2.3 紫云英與化肥減施對土壤養(yǎng)分的影響

2.3.1 土壤養(yǎng)分

表5數(shù)據(jù)顯示，各施肥處理土壤pH均較CK有所提高，但差異不顯著，表明短期施肥對土壤pH影響有限。紫云英還田能增加土壤有機質(zhì)含量，無論是紫云英(G)處理，還是紫云英配施化肥處理。與N100比較，G處理土壤有機質(zhì)含量增加12.3%，效果顯著；紫云英配施化肥處理土壤有機質(zhì)含量則增加0.81～1.76 g/kg，且隨著配施化肥量的降低，土壤有機質(zhì)含量增加，但增幅不顯著。G、GN100、GN80和GN60處理與N100比較均能增加土壤全量N、P、K含量，可能由于試驗時間較短導(dǎo)致其效應(yīng)不顯著。

分析不同處理對土壤有效養(yǎng)分的影響(表5)，紫云英配施化肥處理的土壤堿解氮相比N100增加了9.1%～16.5%，其中GN80增加顯著。對于土壤有效磷含量，G處理、紫云英配施化肥處理均較N100處理降低，其中G處理降低10.3 mg/kg，紫云英配施化肥處理則降低3.77～5.75 mg/kg，但不顯著。與N100處理比較，土壤速效鉀含量，G處理顯著降低28.3%；紫云英配施化肥處理降低16.1%～24.5%，其中GN60處理，達顯著水平。土壤交換性Ca含量，GN100處理降低12.3%，但不顯著；而GN80與GN60處理降低24.6%，達顯著水平。土壤交換性Mg含量，GN100與GN60處理分別降低12.3%～17.3%，GN80處理降低20.4%，達顯著水平。

2.3.2 土壤養(yǎng)分與籽粒養(yǎng)分的關(guān)系

分析籽粒養(yǎng)分與土壤養(yǎng)分之間的相關(guān)性(表6)，可以看出，堿解氮、有效磷、速效鉀含量與籽粒N、P、K吸收量呈顯著正相關(guān)，土壤堿解氮、有效磷、速效鉀表現(xiàn)為間接正效應(yīng)。交換性Ca與籽粒P、Ca吸收量呈顯著負相關(guān)，土壤交換性Ca表現(xiàn)為間接負效應(yīng)。

從表6還可以看出，堿解氮與籽粒含N量呈顯著正相關(guān)，與籽粒含Si量呈顯著負相關(guān)；土壤pH、交換性Ca、Mg含量與籽粒含P量呈顯著負相關(guān)，pH值與籽粒含Ca量呈顯著負相關(guān)。

表5 紫云英與化肥減施對土壤養(yǎng)分的影響

表6 水稻養(yǎng)分吸收與土壤養(yǎng)分之間的相關(guān)性

3 討論

3.1 紫云英與化肥減施對早稻品質(zhì)與養(yǎng)分吸收的相互影響

在水稻生產(chǎn)過程中，稻米品質(zhì)的形成受到品種基因型、氣候條件以及栽培管理等因素多重影響，關(guān)于有機物料還田對水稻品質(zhì)的影響報道不多，并且研究觀點也不一致。劉世平等[12]研究表明，秸稈還田后稻米蛋白質(zhì)含量提高，直鏈淀粉略增，膠稠度變硬，食味品質(zhì)有變劣的趨勢；嚴奉君等[13]認為麥稈覆蓋還田能夠有效提高稻米黏稠度與蛋白質(zhì)含量，顯著降低堊白度與堊白粒率，改善了稻米的蒸煮品質(zhì)與外觀品質(zhì)；曾研華等[14]研究發(fā)現(xiàn)稻草還田能提高雙季稻食味品質(zhì)，但降低了外觀和營養(yǎng)品質(zhì)以及晚稻加工品質(zhì)；陳培峰等[15]研究認為秸稈還田后水稻在出糙率、整精米率以及直鏈淀粉含量方面均有所降低；湯文光等[16]研究發(fā)現(xiàn)稻田冬種綠肥(黑麥草、紫云英、油菜和馬鈴薯)能增加晚稻出糙率、整精米率、膠稠度和直鏈淀粉含量，降低堊白粒率和堊白度；符冠富等[17]研究表明冬閑田種植馬鈴薯、黑麥草、油菜、燕麥草后均能明顯提高稻米整精米率和蛋白質(zhì)含量，并降低了稻米堊白度、直鏈淀粉含量和膠稠度。早稻生長期是低溫至高溫的過程，早稻灌漿期正值盛夏高溫，高溫易導(dǎo)致早稻品質(zhì)降低。本研究發(fā)現(xiàn)紫云英配施化肥處理提高了早稻整精米率，單施紫云英處理與紫云英配施化肥處理均降低了稻米蛋白質(zhì)含量，增加了稻米堊白與膠稠度。膠稠度是評價優(yōu)質(zhì)米的重要指標，一般而言大米的膠稠度越大，則米飯越柔軟，食味品質(zhì)越好。有研究表明降低蛋白質(zhì)含量有助于改善稻米的食味品質(zhì)[18-21]，故本研究單施紫云英或紫云英配施化肥能增加膠稠度和降低蛋白質(zhì)含量，從而改善了早稻稻米食味品質(zhì)。

通過早稻籽粒養(yǎng)分與稻米品質(zhì)之間的相關(guān)性分析，本研究發(fā)現(xiàn)早稻糙米率、整精米率、堊白粒率、蛋白質(zhì)與籽粒含N量呈顯著正相關(guān)，與籽粒含Si量呈顯著負相關(guān)，因此通過施肥平衡籽粒N、Si含量將有助于稻米品質(zhì)的提升。與N100處理相比，紫云英配施化肥處理提高了籽粒含N量，但降低了籽粒含Si量。由于南方特別是江西地區(qū)在早稻灌漿成熟期溫度高，導(dǎo)致早稻堊白粒率高，本研究中早稻堊白粒率高于50%。對于紅壤性稻田紫云英還田增加稻米堊白度與堊白粒率的不利影響，商全玉等[22]研究表明施用硅肥能顯著提高水稻碾米品質(zhì)并顯著降低稻米的堊白粒率和堊白度；蔡德龍[23]調(diào)查發(fā)現(xiàn)我國50%耕地面積缺硅，其中江西水稻土缺硅面積占91.5%[24]，今后紅壤性稻田種植利用紫云英的同時增施硅肥可提升水稻籽粒含Si量，平衡籽粒中N與Si的關(guān)系，將有利于降低稻米堊白，進一步改善早稻品質(zhì)。也有研究表明施用鎂肥能改善稻米外觀品質(zhì)和食味品質(zhì)、提高稻谷整精米率和蛋白質(zhì)含量[25-26]。本研究中也發(fā)現(xiàn)籽粒含Mg量與精米率呈顯著正相關(guān)，提高籽粒含Mg量能改善水稻碾米品質(zhì)，江西紅壤性水稻土中鈣、鎂含量低，故今后稻田種植紫云英后配合施用鎂肥將有利于改善稻米品質(zhì)。

3.2 紫云英與化肥減施對早稻養(yǎng)分吸收與土壤養(yǎng)分的相互影響

紫云英不同用量以及配施不同的化肥量對土壤養(yǎng)分及水稻養(yǎng)分吸收利用的影響也不同。例如，徐昌旭等[27]研究認為翻壓22 500 kg/hm2紫云英鮮草后配施80%的常規(guī)化肥最有利于早稻對氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收。王建紅等[28]認為增加紫云英翻壓量可促進單季晚稻對氮素的吸收，降低對磷的吸收，但對鉀含量的影響不明顯，水稻N、P、K的總吸收量以翻壓45 000 kg/hm2紫云英配施80%常規(guī)化肥量處理最高。魯艷紅等[29]認為將相同用量紫云英配施普通氮肥尿素改用控釋尿素，水稻植株對氮、鉀養(yǎng)分的吸收積累及氮、鉀肥料利用效率能夠進一步提高。本研究表明紫云英配施全量及減施適量(20%)化肥能保障水稻N、P營養(yǎng)，紫云英還田提高了土壤堿解氮含量，堿解氮對籽粒含N量是間接正效應(yīng)，對籽粒含Si量是間接負效應(yīng)；堿解氮、有效磷、速效鉀對籽粒N、P、K吸收量是間接正效應(yīng)。

有研究表明，稻米含鈣量與直鏈淀粉呈顯著正相關(guān)，稻米鈣、鎂含量與淀粉譜的黏滯特性關(guān)系密切[30]；在缺鈣條件下，稻米的堊白米率、堊白度、直鏈淀粉含量和崩解值顯著增加，膠稠度和消減值顯著降低，稻米的外觀品質(zhì)和食味品質(zhì)變劣[31]。本研究發(fā)現(xiàn)，紫云英配施化肥處理與N100處理相比有降低籽粒Ca、Mg吸收量與土壤交換性Ca、Mg含量的趨勢；交換性Ca、Mg對籽粒P含量與pH值對籽粒Ca、P含量是間接負效應(yīng)。一方面由于供試土壤呈酸性，因淋洗作用和水稻收獲帶走致使土壤Ca、Mg等堿性離子含量下降；另一方面可能由于紫云英的活化作用提高土壤Ca、Mg活性從而增加Ca、Mg淋溶損失量，進一步導(dǎo)致土壤交換性Ca、Mg降低，具體原因需要深入開展研究，這也是綠肥研究長期忽視的方向，今后應(yīng)當(dāng)加強。本研究還發(fā)現(xiàn)早稻籽粒P、Ca、Mg吸收量對碾米品質(zhì)、蛋白質(zhì)和堊白粒率是正效應(yīng)，對膠稠度是負效應(yīng)。至于種植利用紫云英后如何平衡水稻中N、P、K養(yǎng)分與Ca、Mg、Si等養(yǎng)分關(guān)系，以及養(yǎng)分平衡對稻米品質(zhì)的影響還有待進一步研究。

4 結(jié)論

紫云英配施全量及減施適量(20%)化肥能促進水稻產(chǎn)量，保障水稻N、P營養(yǎng)，提高土壤有機質(zhì)和堿解氮含量。紫云英配施化肥能提高早稻整精米率、堊白與膠稠度但降低蛋白質(zhì)含量。早稻產(chǎn)量、糙米率、整精米率、堊白粒率、蛋白質(zhì)與籽粒含N量呈顯著正相關(guān)，與籽粒含Si量呈顯著負相關(guān)；土壤堿解氮對籽粒含N量是間接正效應(yīng)，對籽粒含Si量是間接負效應(yīng)；pH值對籽粒Ca、P含量與交換性Ca、Mg對籽粒P含量是間接負效應(yīng)。建議今后進一步加強紅壤性稻田硅、鈣、鎂元素與稻米品質(zhì)關(guān)系的研究。

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Effects of Chinese Milk Vetch and Reduced Chemical Fertilizer Application on Quality and Nutrient Uptake of Early Rice in Red Soil Paddy Field

TANG Xiangan1, 2, XIE Jinshui1, 2, *, XU Changxu2, *, LIU Jia2, YUAN Fusheng2, LIU Guangrong2, LI Zuzhang2

( Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, China; Jiangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanchang 330200, China; Corresponding author, E-mail: changxux@sina.com, 66582578@qq.com)

【Objective】It is important to clarify the mutual effects of reduced chemical fertilizer application on the quality and nutrient uptake of early rice and soil fertility after planting and utilizing Chinese milk vetch, and lay a scientific basis for fertilizer application of rice in red-soil paddy field.【Methods】 With red-soil paddy field as the subject, the effects of planting and utilization of Chinese milk vetch on the growth, development as well as nutrient uptake and utilization of early rice in paddy field in Gaoan, Jiangxi Province were investigated from 2015 by setting six experimental treatments: 1)control treatment without fertilization (CK); 2)green manure application with 22500 kg/hm2Chinese milk vetchreturning (G); 3)100% chemical fertilizer application (N100); 4)Chinese milk vetch (22500 kg/hm2) returning + 100% chemical fertilizer application (GN100); 5)Chinese milk vetch (22500 kg/hm2) returning + 80% chemical fertilizer application (GN80); 6)Chinese milk vetch (22500 kg/hm2) returning + 60% chemical fertilizer application (GN60).【Results】Chinese milk vetch returning and reduced chemical fertilizer application by an appropriate amount (20%) could promote rice yield, guarantee the N and P nutrition of rice and increase the contents of soil organic matters and alkali-hydrolysed nitrogen.Chinese milk vetch combined with chemical fertilizer application could improve head rice rate, chalkiness and gel consistency of early rice but reduce protein content.The yield, brown rice rate, head rice rate, chalky grain rate and protein content of early rice were significantly positively correlated with grain N content while significantly negatively correlated with grain Si content.A significantly positive correlation was found between grain Mg content and head rice rate.The uptake of P, Ca and Mg in grains showed a positive effect on milling quality, protein content and chalky grain rate but negatively affected gel consistency.Soil alkali-hydrolysed nitrogen presented an indirectly positive effect on grain N content but indirectly negatively affected grain Si content.Alkali-hydrolysed nitrogen, available phosphorus and available potassium had an indirect positive effect on N, P and K uptake in grains.The pH’s effects on grain Ca and P contents and those of exchangeable Ca and Mg contents on grain P content were indirectly negative.【Conclusion】Chinese milk vetch returning to the field (22 500 kg/hm2) and chemical fertilizer application reduced by 20% can promote rice yield and improve rice quality.

Chinese milk vetch; early rice; rice quality; nutrient uptake; soil nutrient

10.16819/j.1001-7216.2021.200802

2020-08-03；

2021-03-17。

國家自然科學(xué)基金資助項目(41967054，41461043)；國家綠肥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系資助項目(CARS-22)；公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(201503123- 07-01)；國家重點研發(fā)計劃資助項目(2017YFD0301603)。