湘北雙季稻區(qū)種植翻壓紫云英的氮肥減施效應(yīng)

王 慧，周國(guó)朋，常單娜，高嵩涓，劉 蕊，廖育林，魯艷紅，曾鬧華，聶 軍*，曹衛(wèi)東*

（1 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物營(yíng)養(yǎng)與肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081；2 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，江蘇南京 210095；3 甘肅省干旱生境作物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，甘肅蘭州 730070；4 湖南省土壤肥料研究所，湖南長(zhǎng)沙 410125）

水稻作為我國(guó)主要的糧食作物，其穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)對(duì)于滿足我國(guó)糧食需求保障糧食安全有著重要意義[1]。將豆科綠肥紫云英(Astragalus sinicusL.)引入水稻生產(chǎn)體系，能夠充分利用冬閑稻田的光、水、熱、土等資源，還可以提高土壤肥力、改善土壤和環(huán)境質(zhì)量[2]。因?yàn)樽显朴⑸L(zhǎng)期間可與根瘤菌共生固氮，吸收暫存土壤盈余氮素[2-3]，翻壓還田后補(bǔ)充土壤氮庫(kù)[4]，減少化肥氮投入[5]。多點(diǎn)定位試驗(yàn)研究結(jié)果表明，種植利用紫云英配施100%和80%常規(guī)量氮肥水稻產(chǎn)量比單施化肥分別增加6.5%和4.2%[6]，并且顯著增加氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量[7]，提高水稻氮肥利用率、農(nóng)學(xué)效率和偏生產(chǎn)力[8]。Zhou等[9]的定位試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，連續(xù)種植利用紫云英配合稻草聯(lián)合還田能有效提高土壤碳、氮循環(huán)相關(guān)水解酶的活性，促進(jìn)土壤養(yǎng)分循環(huán)，提高土壤養(yǎng)分的有效性。本研究在湘北地區(qū)“早稻—晚稻—紫云英”種植制度中，探究水稻產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收量、土壤理化性質(zhì)及碳氮磷循環(huán)相關(guān)酶活性之間的相關(guān)性，明確種植利用紫云英接茬水稻的氮肥減施潛力，綜合評(píng)價(jià)稻田種植利用紫云英的氮肥減施效應(yīng)，以期為湘北地區(qū)水稻生產(chǎn)中的肥料運(yùn)籌提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)于2009—2019年在湖南省南縣三仙湖鄉(xiāng)萬(wàn)元橋村 (N 29°13′，E 112°28′，海拔高度 30 m)進(jìn)行。試驗(yàn)地區(qū)屬亞熱帶濕潤(rùn)氣候，年均降水量、年均氣溫以及全年日照時(shí)數(shù)分別為1260 mm、16.7 ℃和1800 h。供試土壤是河湖沉積物發(fā)育形成的紫潮泥。試驗(yàn)前土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)如下：有機(jī)質(zhì)47.90 g/kg、全氮2.52 g/kg、全磷1.05 g/kg、全鉀20.09 g/kg、堿解氮 219.08 mg/kg、有效磷23.40 mg/kg、速效鉀92.30 mg/kg 、土壤pH 7.78。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用田間定位試驗(yàn)，試驗(yàn)始于2009年，種植制度為紫云英—雙季稻或冬閑—雙季稻。試驗(yàn)設(shè)置7個(gè)處理：1) CK，無(wú)紫云英和化肥；2) Mv，僅紫云英；3) N100，無(wú)紫云英，100%化肥；4) MvN100，紫云英+100%化肥；5) MvN80，紫云英+80%化肥；6) MvN60，紫云英+60%化肥；7) MvN40，紫云英+40%化肥。100%化肥處理為當(dāng)?shù)厮痉N植推薦施肥量(N 150 kg/hm2、P2O575 kg/hm2和K2O 120 kg/hm2)，化肥減量只減氮肥用量，磷、鉀肥施用量不變。紫云英翻壓量均為22500 kg/hm2。供試氮、磷、鉀肥分別是尿素(46% N)、過(guò)磷酸鈣 (P2O512%)、氯化鉀 (K2O 60%)，磷、鉀肥全部做基肥一次性施用，50%氮肥于水稻移栽前1天作基肥施用，剩余50%在水稻分蘗盛期作追肥施用，晚稻季除不翻壓紫云英外，其他水肥管理與早稻相同。各處理設(shè)3個(gè)重復(fù)，完全隨機(jī)排列。于晚稻收獲后播撒紫云英種子(品種為“湘紫1號(hào)”)，翌年水稻移栽前10～15天割取各小區(qū)地上部紫云英，全部混勻后按照各小區(qū)設(shè)置的翻壓量還田。紫云英壓青時(shí)鮮草含水量約為90%，紫云英干草養(yǎng)分N 37.5 g/kg、P 3.5 g/kg、K 37.2 g/kg。早稻品種為湘早秈45號(hào)，晚稻品種為黃華占。各小區(qū)面積20 m2，小區(qū)之間用泥埂隔開(kāi)，泥埂寬30 cm，高20 cm，小區(qū)四周和泥埂用塑料薄膜覆蓋至地表下20 cm深，防止小區(qū)間串水串肥，小區(qū)之間設(shè)置30 cm寬排水溝，每小區(qū)在排灌溝一側(cè)設(shè)置灌排水口。

1.3 樣品的采集及測(cè)定

早稻于2019年3月中下旬育苗，4月中下旬插秧，7月中旬收獲；晚稻于6月中旬育苗，7月中下旬插秧，10月中旬收獲。定位試驗(yàn)各小區(qū)早晚稻于每年成熟期單打單曬，分別稱重計(jì)產(chǎn)。于早、晚稻收獲時(shí)采集各小區(qū)樣品，隨機(jī)挑選3株，地上部稻谷與稻秸分離，于105℃殺青30 min，于65℃烘干至恒重、粉碎，用于植株養(yǎng)分的測(cè)定。按照五點(diǎn)取樣法隨機(jī)取土樣，過(guò)2 mm篩后留一半鮮土用于土壤無(wú)機(jī)氮、土壤可溶性碳、土壤酶的測(cè)定，另一半室內(nèi)自然風(fēng)干，磨細(xì)過(guò)2和0.25 mm篩用于其它理化性質(zhì)的測(cè)定。

土壤有機(jī)碳采用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定；全氮用凱氏定氮法測(cè)定；無(wú)機(jī)氮(Nmin)采用2 mol/L KCl浸提—連續(xù)流動(dòng)分析儀(德國(guó)，SEAL AutoAnalyzer 3)測(cè)定；土壤有效磷、速效鉀分別采用0.5 mol/L碳酸氫鈉提取—鉬銻抗比色法和1 mol/L乙酸銨浸提—火焰光度計(jì)法測(cè)定，土壤可溶性有機(jī)碳采用超純水按土水比1∶2震蕩、離心，取上清液過(guò)0.45 μm濾膜，過(guò)濾后用土壤有機(jī)碳分析儀 (德國(guó)，Multi N/C2100) 測(cè)定[10]，土壤pH采用土水比1∶2.5電位法測(cè)定[11]。參與土壤碳、氮和磷循環(huán)的6種酶，包括碳水化合物分解酶類(α-葡萄糖苷酶、β-纖維二糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、β-木糖苷酶)、有機(jī)氮分解酶類(亮氨酸氨基肽酶)、有機(jī)磷分解酶類(堿性磷酸酶)，這幾種酶的標(biāo)準(zhǔn)底物被水解后，產(chǎn)生4-甲基傘形酮或7-氨基-4-甲基香豆素，用其熒光值的強(qiáng)度來(lái)表征土壤胞外酶活性。采用熒光微型板酶檢測(cè)技術(shù)分析，微型板熒光計(jì)(美國(guó)，Scientific Fluoroskan Ascent FL，Thermo)測(cè)定[12]酶活性。

植株樣品經(jīng)濃硫酸-過(guò)氧化氫法消煮，用凱氏定氮法測(cè)定全氮含量，釩鉬黃比色法測(cè)定全磷含量，火焰光度計(jì)法測(cè)定全鉀含量[11]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

主要用地上部氮肥利用率、農(nóng)學(xué)效率和偏生產(chǎn)力[8,13]評(píng)價(jià)氮肥養(yǎng)分利用效率，具體公式如下：

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2019進(jìn)行整理，采用SPSS 20.0單因素方差分析中的LSD法檢驗(yàn)，對(duì)不同處理間水稻產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收量、氮肥利用效率、土壤理化性質(zhì)和酶活性進(jìn)行顯著性比較(P< 0.05為顯著)。雙因素方差分析(Two-ANOVA)研究取樣時(shí)期和不同施肥處理對(duì)土壤養(yǎng)分和酶活性的影響。利用R2.7“gbmplus”包中的聚合增強(qiáng)樹(shù)分析(ABT)，研究早晚稻養(yǎng)分吸收量和酶活性對(duì)水稻產(chǎn)量的影響。利用R (v.4.0.4)中可視化程序?qū)υ缤淼镜竟犬a(chǎn)量、土壤理化性質(zhì)以及土壤碳氮磷循環(huán)相關(guān)水解酶活性變化進(jìn)行相關(guān)性分析。用Origin 2018進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植利用紫云英配合氮肥減施對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

連續(xù)4年(2016—2019)水稻年均產(chǎn)量顯示，紫云英還田配合常規(guī)量氮肥減施0～60%條件下，早、晚及全年水稻產(chǎn)量較常規(guī)施肥沒(méi)有顯著差異，與N100相比，MvN100和MvN80處理4年水稻年均產(chǎn)量分別增加795.8和126.7 kg/hm2。年際間產(chǎn)量變異系數(shù)結(jié)果表明，不同處理水稻年產(chǎn)量年際間變異系數(shù)(CV)較大，本研究后繼分析基于2019年水稻產(chǎn)量。

由2019年不同處理產(chǎn)量變化可以看出，與N100處理相比，MvN100處理下全年稻谷產(chǎn)量比N100處理增加1253.3 kg/hm2，增產(chǎn)10.2%；Mv處理獲得相當(dāng)于N100處理70.4%的水稻產(chǎn)量。早稻季減施常規(guī)量氮肥20%～60%處理(MvN80、MvN60、MvN40)、晚稻季減施常規(guī)量氮肥20%和40%處理(MvN80、MvN60)稻谷產(chǎn)量與N100處理之間無(wú)顯著差異，但晚稻季常規(guī)量氮肥減施60%處理(MvN40)產(chǎn)量降低了9.5% (表1)。由此可見(jiàn)，種植利用紫云英配合常規(guī)施肥處理(MvN100)可顯著增加全年稻谷產(chǎn)量，配合常規(guī)量氮肥減施20%～40%能夠保障水稻不減產(chǎn)。

表1 2016—2019年度施肥處理早、晚稻產(chǎn)量及相較于N100處理的增產(chǎn)率Table 1 Rice yield and increment of fertilization treatments compared to N100 in 2016—2019

2.2 種植利用紫云英配合氮肥減施對(duì)水稻養(yǎng)分吸收和利用效率的影響

不同施肥處理間水稻氮、磷、鉀吸收量與水稻產(chǎn)量呈現(xiàn)相同的變化趨勢(shì)。早稻季，MvN100～MvN40處理水稻地上部氮吸收量較N100處理增加16.6%～43.4%，其中MvN100處理地上部氮吸收量則增加22.9%，MvN100、MvN80處理水稻地上部磷吸收量比常規(guī)施肥(N100)分別增加18.3%和19.4%；晚稻季，MvN60和MvN40處理水稻地上部氮、磷吸收量顯著低于N100、MvN100和MvN80處理，N100和MvN100處理之間水稻地上部氮、磷、鉀吸收量差異不大(圖1)。

圖1 早晚稻不同處理稻秸和稻谷氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量Fig. 1 Nitrogen,phosphorus,and potassium absorption of rice straw and grain during early and late rice seasons

稻秸、稻谷分開(kāi)來(lái)看，與N100處理相比，早稻季MvN100處理稻谷氮吸收量增加28.6%，MvN100、MvN60和MvN40處理稻秸氮吸收量分別增加17.7%、30.0%和24.9%，MvN100、MvN80和MvN40處理稻秸磷吸收量分別增加43.7%、38.2%和44.8%。在晚稻季，隨著氮肥施用量的減少，稻谷氮、磷、鉀吸收量不斷降低，稻秸中磷吸收量變化不大(圖1)?？梢?jiàn)，種植利用紫云英基礎(chǔ)上減施氮肥對(duì)早稻季水稻生產(chǎn)影響較小，晚稻季配合80%常規(guī)量氮肥能夠滿足水稻的正常生產(chǎn)，減施氮肥超過(guò)常規(guī)量20%，影響晚稻養(yǎng)分積累。

與N100相比，MvN40處理下全年氮肥利用率增加12.1%，MvN80、MvN60、MvN40處理氮肥農(nóng)學(xué)效率和偏生產(chǎn)力分別增加48.6%、66.2%、99.0%和31.4%、66.5%、136.1%。在早稻季，相比于N100，MvN100、MvN80、MvN60和MvN40處理氮肥的利用率分別增加8.44%、12.2%、20.7%和37.8%；農(nóng)學(xué)效率在MvN40處理下增加192.6%。在晚稻季，較N100處理，MvN80、MvN60、MvN40處理農(nóng)學(xué)效率和偏生產(chǎn)力分別增加38.9%、55.4%、56.9%和28.5%、63.8%、126.4% (表2)?？梢?jiàn)，在種植利用紫云英的基礎(chǔ)上，隨著配施氮肥量的減少，全年和晚稻季氮肥農(nóng)學(xué)效率和偏生產(chǎn)力、早稻季氮肥利用率和農(nóng)學(xué)效率、氮肥偏生產(chǎn)力有增加趨勢(shì)。

表2 不同處理早晚稻氮肥利用效率Table 2 Nitrogen use efficiency of early and late rice under different treatments

2.3 種植利用紫云英配合氮肥減施對(duì)土壤理化性狀的影響

雙因素方差分析結(jié)果(表3)表明，取樣時(shí)期、施肥處理及兩者之間的交互作用顯著影響土壤肥力水平(P<0.05)。與N100處理相比，早稻季MvN100處理土壤有機(jī)碳含量降低11.4%，MvN60處理下土壤有機(jī)碳和無(wú)機(jī)氮含量分別降低15.4%和33.7%，MvN100、MvN80和MvN60處理土壤有效磷含量分別降低22.9%、19.3%和19.5%；MvN100處理土壤速效鉀含量增加11.4%，MvN60處理土壤速效鉀含量降低17.4%。在晚稻季，相較N100處理，MvN100和MvN80處理土壤有機(jī)碳含量分別降低11.0%和11.3%；無(wú)機(jī)氮含量在MvN60、MvN40、Mv處理下分別增加42.9%、34.0%、40.0%。綜上可知，種植利用紫云英配合氮肥減施能夠影響土壤的理化性狀。

表3 不同處理早土壤理化性狀Table 3 Soil physicochemical properties under different fertilizationtreatments

2.4 種植利用紫云英配合氮肥減施對(duì)土壤酶活性的影響

不同施氮水平下，土壤中碳、氮、磷循環(huán)相關(guān)水解酶的活性在不同時(shí)期表現(xiàn)出不同的變化規(guī)律(圖2)。早稻季，較N100處理，MvN80、MvN60和Mv處理碳水化合物分解酶α-葡萄糖苷酶、β-纖維二糖苷酶、β-葡萄糖苷酶和β-木糖苷酶活性顯著增加，亮氨酸氨基肽酶作為有機(jī)氮分解酶在MvN100、MvN80和MvN60處理下酶活性顯著降低，在MvN40和Mv處理下堿性磷酸酶活性顯著增加。晚稻季，與N100處理相比，MvN80、MvN60和MvN40處理β-纖維二糖苷酶、β-葡萄糖苷酶和β-木糖苷酶碳循環(huán)相關(guān)水解酶的活性顯著增加。綜上可知，種植利用紫云英條件下，氮肥減施能夠顯著影響土壤碳、氮、磷循環(huán)相關(guān)水解酶活性，早稻季碳水化合物分解酶活性在常規(guī)氮量80%和60%處理最強(qiáng)，晚稻季碳、氮、磷循環(huán)相關(guān)水解酶活性隨配施氮肥量的減少而提高。

圖2 不同處理土壤酶活性Fig. 2 Enzyme activities in soils under different treatments

2.5 土壤理化性質(zhì)、酶活性、水稻養(yǎng)分吸收量和產(chǎn)量之間的關(guān)系

土壤有效磷含量對(duì)早、晚稻產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率最高，分別為30.4%和50.2%，土壤其他養(yǎng)分含量在早晚稻季對(duì)水稻產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率也不盡相同(圖3)。相關(guān)性分析結(jié)果(圖4)表明，早、晚稻產(chǎn)量與土壤有效磷和速效鉀含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系。早稻季，堿性磷酸酶活性與土壤有效磷和速效鉀顯著負(fù)相關(guān)；晚稻季，α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、β-木糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶和堿性磷酸酶與土壤速效鉀顯著負(fù)相關(guān)。

圖3 土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分對(duì)早晚稻產(chǎn)量貢獻(xiàn)率Fig. 3 The contribution rate of basic soil nutrients to early and late rice yield

圖4 不同處理早晚稻土壤理化性狀、酶活性和水稻產(chǎn)量之間的相關(guān)性Fig. 4 Correlation between soil physicochemical properties,enzyme activities,and yield of early and late rice under different treatments

3 討論

3.1 種植利用紫云英配合氮肥減施對(duì)水稻產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收利用的影響

在我國(guó)南方稻區(qū)，利用冬閑稻田種植紫云英，可通過(guò)與根瘤菌共生固氮、吸收土壤氮素，增加土壤氮輸入、減少土壤氮淋失[7]，翻壓還田后可為后茬作物提供大量養(yǎng)分[6]。本研究發(fā)現(xiàn)，2019年種植利用紫云英基礎(chǔ)上減施常規(guī)量40%氮肥保證早晚稻穩(wěn)產(chǎn)，減施常規(guī)量60%氮肥早稻季不減產(chǎn)，晚稻季產(chǎn)量略有下降(表1)，這與楊璐等[7]、魯艷紅等[8]和張璐等[14]的研究結(jié)果類似，說(shuō)明種植利用紫云英能替代部分化學(xué)氮肥，減少化學(xué)氮肥投入。值得注意的是，種植利用紫云英在早稻季減施氮肥的潛力高于晚稻，這是由于紫云英具有較低的碳氮比(15∶1)，還田后氮素迅速釋放[15]，能直接為早稻生長(zhǎng)提供養(yǎng)分；到晚稻季，紫云英直接提供晚稻吸收利用的養(yǎng)分已基本耗竭(表3)，但種植利用紫云英可以通過(guò)提高土壤酶活性、加速土壤養(yǎng)分循環(huán)(圖2)，間接促進(jìn)晚稻利用土壤養(yǎng)分，減少氮肥施用?？梢?jiàn)，種植利用紫云英條件下，不同的養(yǎng)分供應(yīng)機(jī)制是早、晚稻季減施氮肥潛力差異的主要原因。

紫云英配施化肥能夠促進(jìn)水稻對(duì)氮養(yǎng)分的吸收，增加水稻養(yǎng)分氮積累量[16-18]。本研究中，與N100相比，MvN100處理早稻地上部氮吸收量增加22.9%(圖1)，表明化肥施用量基本一致的條件下，吸收量的差異主要來(lái)自紫云英礦化后補(bǔ)給土壤的氮[19]，紫云英與常規(guī)肥量配施比單施化肥更有利于水稻地上部對(duì)外源氮的吸收累積。此外，種植利用紫云英條件下，早稻季氮肥減施至常規(guī)量60%水稻氮吸收量顯著增加(圖1)，而減施氮肥處理土壤中全氮含量沒(méi)有顯著降低(表3)，進(jìn)一步說(shuō)明紫云英還田促進(jìn)早稻對(duì)氮的吸收和累積。但就晚稻而言，種植利用紫云英條件下，氮肥減施常規(guī)量40%～60%水稻氮吸收量較常規(guī)施肥顯著降低，這與紫云英還田后氮可被迅速釋放，而大部分氮被早稻吸收利用有關(guān)。因此種植利用紫云英條件下，晚稻季減施化肥量應(yīng)適當(dāng)少于早稻季。

種植利用紫云英，能夠在穩(wěn)定水稻產(chǎn)量的同時(shí)減少氮肥投入，提高水稻對(duì)氮肥的利用效率[20]。楊璐等[7]研究發(fā)現(xiàn)，22500 kg/hm2紫云英鮮草，生物固氮帶入的氮素約為26.5～54.8 kg/hm2，翻壓還田后能夠替代部分化學(xué)氮肥，滿足氮的供應(yīng)[21]。在早稻季，減施常規(guī)量氮肥20%～60%顯著增加氮肥利用率(表2)，這主要是因?yàn)樽显朴⑸锕痰軌驗(yàn)榻硬缢咎峁┧傩У獱I(yíng)養(yǎng)[22]。晚稻季紫云英還田配合氮肥減施各處理氮肥利用效率沒(méi)有顯著差異，可能是因?yàn)樽显朴⒏庵芷诙蹋淼炯镜V化-釋放的有效氮較少，對(duì)氮肥利用率有一定影響[23]。

3.2 種植利用紫云英配合氮肥減施對(duì)土壤酶活性和養(yǎng)分的影響

土壤酶作為反映土壤肥力的重要指標(biāo)，在土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化、有機(jī)質(zhì)降解合成方面有著至關(guān)重要的作用[12,24]。紫云英作為新鮮有機(jī)物料[25]，翻壓還田后充足的碳源供應(yīng)促進(jìn)微生物分泌更多的碳、磷循環(huán)相關(guān)水解酶[26-28]。本研究發(fā)現(xiàn)，種植利用紫云英顯著提高早稻季土壤碳循環(huán)相關(guān)水解酶中的α-葡萄糖苷酶、β-纖維二糖苷酶、β-葡萄糖苷酶和磷循環(huán)相關(guān)水解酶堿性磷酸酶的活性，但與碳、磷循環(huán)相關(guān)水解酶活性變化不同，土壤氮循環(huán)相關(guān)水解酶亮氨酸氨基肽酶活性晚稻季明顯高于早稻季(圖2)。這種差別主要由于晚稻季土壤無(wú)機(jī)氮含量低于早稻季(表3)，而亮氨酸氨基肽酶的活性往往受到土壤無(wú)機(jī)氮含量負(fù)反饋調(diào)節(jié)，即較低的有效氮含量激發(fā)土壤亮氨酸氨基肽酶活性[23,29]。

水稻產(chǎn)量受到多種因素的影響。聚合增強(qiáng)樹(shù)(ABT)分析結(jié)果(圖3)和相關(guān)性分析結(jié)果(圖4)表明，土壤中有效磷和速效鉀與早晚稻產(chǎn)量密切相關(guān)，是影響水稻產(chǎn)量的主要因素。在早稻季，與常規(guī)施肥相比，紫云英還田配合氮肥減施土壤無(wú)機(jī)氮(MvN60除外)和全氮含量無(wú)顯著變化，但顯著提高了水稻地上部氮吸收量，這可能是因?yàn)樽显朴?根瘤菌共生固氮增加了種植體系中氮供應(yīng)[7,23]。種植利用紫云英條件下，充足的有效氮供應(yīng)促進(jìn)接茬水稻對(duì)有效磷、速效鉀的吸收利用[30-31]，水稻對(duì)磷鉀需求量隨之增加[32-33]，繼而導(dǎo)致磷鉀成為限制早稻產(chǎn)量的主要因素。在晚稻季，與常規(guī)施肥相比，紫云英還田配合氮肥減施常規(guī)量60%土壤無(wú)機(jī)氮含量顯著增加，而水稻產(chǎn)量顯著降低(表1)、氮吸收量顯著降低(圖1)，說(shuō)明晚稻季氮肥減施常規(guī)量60%不能滿足水稻生產(chǎn)對(duì)氮的需求。當(dāng)?shù)蕼p施常規(guī)量20%時(shí)，水稻產(chǎn)量、氮吸收量和無(wú)機(jī)氮含量沒(méi)有顯著差異(表1、圖1、表3)，而水稻磷、鉀吸收量有所下降(圖1)，這可能因?yàn)榱租浀墓?yīng)水平影響水稻磷鉀養(yǎng)分的吸收和積累。由此可見(jiàn)，紫云英配合氮肥減施條件下，水稻產(chǎn)量不單受到氮肥施用量的影響，同時(shí)也受到土壤有效磷、速效鉀含量的調(diào)控。

4 結(jié)論

在湘北雙季稻區(qū)，種植利用紫云英配合氮肥減施常規(guī)量40%能夠?qū)崿F(xiàn)全年稻谷穩(wěn)產(chǎn)，早稻季紫云英還田配合氮肥減施常規(guī)量20%～60%顯著提高水稻地上部氮吸收量和氮肥利用率；氮肥減施常規(guī)量20%～40%顯著提高α-葡萄糖苷酶、β-纖維二糖苷酶、β-葡萄糖苷酶和β-木糖苷酶活性。相關(guān)性和ABT分析發(fā)現(xiàn)土壤有效磷、速效鉀對(duì)早晚稻產(chǎn)量的影響最大。綜合考慮水稻養(yǎng)分吸收量、利用效率、土壤養(yǎng)分含量和碳氮磷循環(huán)相關(guān)水解酶活性，種植利用紫云英條件下，早稻季減施常規(guī)量氮肥60%、晚稻季減施常規(guī)量氮肥40%，可滿足水稻正常生產(chǎn)。因此，在減肥增效的要求下，湘北地區(qū)種植紫云英配施60%常規(guī)量氮肥為宜。