減施20%化肥下綠肥翻壓量對(duì)江西雙季稻產(chǎn)量及氮素利用的影響

張 磊，徐昌旭，劉 佳，李 順，高嵩涓*，曹衛(wèi)東

（1 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；2 江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與資源環(huán)境研究所，江西南昌330200；3 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）

種植利用綠肥可以保障主作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，提高土壤肥力并減少化肥投入，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要措施[1]。豆科綠肥可以通過(guò)生物固氮作用固定大氣氮素，能夠有效培育土壤氮庫(kù)，提升土壤肥力和作物產(chǎn)量[2-3]。紫云英是我國(guó)南方稻田常見(jiàn)的豆科綠肥作物，紫云英-水稻輪作是南方稻區(qū)傳統(tǒng)的耕作模式[4]。研究表明，冬種紫云英配施氮肥有利于水稻中后期的干物質(zhì)積累和養(yǎng)分吸收，促進(jìn)水稻有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、千粒重等經(jīng)濟(jì)性狀的形成，從而提高水稻產(chǎn)量[5-7]。冬種紫云英配施減量化肥能夠增加土壤碳、氮庫(kù)儲(chǔ)量，改善土壤供氮能力，促進(jìn)水稻對(duì)氮素的吸收利用，同時(shí)可減少氮素流失，從而提高稻田系統(tǒng)的氮素利用率[8-12]。紫云英通過(guò)生物固氮作用固定的氮素在翻壓還田后釋放，供后茬作物吸收并培肥土壤。研究發(fā)現(xiàn)，紫云英體內(nèi)氮素約78%來(lái)源于生物固氮[13]，紫云英在一個(gè)生長(zhǎng)季內(nèi)能固定約32.8 kg/hm2純氮進(jìn)入稻田生態(tài)系統(tǒng)[14]。在紫云英-水稻輪作系統(tǒng)中，紫云英生長(zhǎng)期間能夠吸收冬閑期土壤殘留的氮素和通過(guò)生物固氮作用固定大氣氮素，從而減少化肥用量，改善土壤養(yǎng)分。按照紫云英氮素當(dāng)季利用率50%計(jì)算[15]，推算出理論上紫云英能夠替代當(dāng)季化肥氮的量為20.5～73 kg/hm2，表現(xiàn)出較大的替代化肥潛力[16]。紫云英與化肥配施可以增強(qiáng)土壤微生物固定無(wú)機(jī)氮的能力，從而促進(jìn)無(wú)機(jī)氮轉(zhuǎn)化為活性有機(jī)氮，有利于稻田氮素固定累積[17]。因此，冬種紫云英配施減量化肥，是南方稻田應(yīng)用綠肥實(shí)現(xiàn)節(jié)肥、增效的常用方式。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)點(diǎn)位于江西省高安市相城鎮(zhèn)渡埠農(nóng)場(chǎng)江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高安基地(28.25° N, 115.12° E)，土壤類(lèi)型為黃泥田，海拔110 m，屬亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候。該地區(qū)年降水量1560 mm，年平均氣溫17.7℃，年日照時(shí)數(shù)1935.7 h。定位試驗(yàn)始于2016年，試驗(yàn)開(kāi)始前土壤基本理化性質(zhì)為：pH 5.82、土壤有機(jī)質(zhì)23.49 g/kg、全氮0.99 g/kg、全鉀19.71 g/kg、全磷0.43 g/kg、堿解氮71.88 mg/kg、有效磷12.51 mg/kg、速效鉀49.78 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

田間定位試驗(yàn)設(shè)7個(gè)處理，分別為冬閑不施化肥對(duì)照(CK)、冬種紫云英不施化肥(GM)、冬閑水稻季常規(guī)施用化肥(F100)、紫云英15000 kg/hm2+80%化肥(G1F80)、紫云英22500 kg/hm2+80%化肥(G1.5F80)、紫云英30000 kg/hm2+80%化肥(G2F80)和紫云英37500 kg/hm2+80%化肥(G2.5F80)，其中，GM處理的綠肥翻壓量為22500 kg/hm2，F(xiàn)100為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民常規(guī)施肥量，F(xiàn)80為常規(guī)施肥量的80%。本試驗(yàn)中翻壓15000、22500、30000和37500 kg/hm2紫云英帶入土壤的氮素分別為35.0、52.5、70.0和87.5 kg/hm2。

各小區(qū)隨機(jī)區(qū)組排列，每處理3次重復(fù)，試驗(yàn)小區(qū)面積21 m2。紫云英供試品種為‘余江大葉’，早稻品種為‘中嘉早17’，晚稻品種為‘五豐優(yōu)T025’。每年9月下旬至10月上旬采用稻底套播方式播種紫云英，播種量為30 kg/hm2。紫云英盛花期測(cè)定各小區(qū)鮮草產(chǎn)量，紫云英鮮草產(chǎn)量不能滿(mǎn)足試驗(yàn)設(shè)置翻壓量的，從外部移入不足部分，紫云英鮮草在早稻移栽前10～15天就地翻壓。所用化肥種類(lèi)分別為尿素(N 46%)、過(guò)磷酸鈣(P2O512%)和氯化鉀(K2O 60%)。早稻常規(guī)施肥處理的化肥用量為N 150 kg/hm2、P2O575 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2。減施化肥處理中早稻的氮、磷、鉀肥均減施20%，晚稻不減肥。磷、鉀肥全部作基肥施入，氮肥按基肥∶分蘗肥∶穗肥 = 4∶3∶3，分3次施用?；试诓逖砬?天施用，分蘗肥在移栽后5～7天撒施；穗肥在主莖幼穗長(zhǎng)1～2 cm時(shí)施用。晚稻常規(guī)化肥用量為N 180 kg/hm2、P2O575 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2，各處理肥料用量和施用方式相同。

1.3 樣品采集與測(cè)定

于2020年綠肥翻壓前和水稻關(guān)鍵生育期采集土壤和植株樣品，采樣時(shí)期分別為綠肥盛花期(4月1日，即綠肥翻壓前1天，S1)、早稻移栽前(4月22日，即綠肥翻壓后21天，S2)、早稻分蘗期(5月22日，S3)、早稻拔節(jié)期(6月9日，S4)、早稻孕穗期(6月28日，S5)、早稻收獲期(7月15日，S6)及晚稻收獲期(10月28日，S7)。水稻各生育期每小區(qū)隨機(jī)取3兜水稻植株，于105℃殺青30 min，70℃烘干至恒重，稱(chēng)重、粉碎備用。成熟期測(cè)定稻谷產(chǎn)量，各小區(qū)單打單收，曬干后稱(chēng)重測(cè)產(chǎn)。

采用五點(diǎn)取樣法采集0—20 cm耕層土壤，剔除石礫和植物殘?bào)w等雜物，混勻后根據(jù)四分法取土壤樣品1 kg左右，分取一半4℃保存以測(cè)定土壤含水量和無(wú)機(jī)氮含量，另一半在室內(nèi)風(fēng)干，磨細(xì)過(guò)2 mm和0.149 mm篩測(cè)定其他土壤指標(biāo)。

土壤全氮和有機(jī)質(zhì)含量使用元素分析儀(Flash Smart, Thermo Fisher Scientific，美國(guó))測(cè)定。土壤無(wú)機(jī)氮含量采用2 mol/L氯化鉀浸提，連續(xù)流動(dòng)分析儀(SAN++，Skalar，荷蘭)測(cè)定；土壤pH采用2.5∶1水土比，電位法測(cè)定；土壤速效鉀含量采用1 mol/L醋酸銨浸提—火焰光度計(jì)測(cè)定；土壤有效磷含量采用0.5 mol/L碳酸氫鈉提取—鉬銻抗比色法測(cè)定。植株樣品采用濃硫酸—過(guò)氧化氫法消煮后，用連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定全氮含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用SAS 8.1進(jìn)行方差分析，Origin Pro 8.5作圖。聚合增強(qiáng)樹(shù)分析 (ABT) 是一種對(duì)研究變量中的不同因子進(jìn)行準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)和解釋的統(tǒng)計(jì)方法[18]，本研究中用于量化土壤性狀對(duì)水稻產(chǎn)量和吸氮量的貢獻(xiàn)率，應(yīng)用R 2.7.0中的 “gbmplus”包實(shí)現(xiàn)分析。

水稻氮素累積速率的計(jì)算公式如下：

氮肥利用率(不考慮綠肥還田帶入的氮素)相關(guān)指標(biāo)計(jì)算公式如下：

撫州歷史文化底蘊(yùn)深厚，散布在各地的古村落，是反映臨川文化的載體。這些古村落建筑群以其建筑規(guī)模、建筑藝術(shù)、文化內(nèi)涵，向世人展現(xiàn)了撫州古代傳統(tǒng)文化，成為彌足珍貴的遺產(chǎn)。撫州樂(lè)安縣流坑村以規(guī)模宏大的傳統(tǒng)建筑、風(fēng)格獨(dú)特的村落布局而聞名，具有豐富的研究?jī)r(jià)值，被譽(yù)為“千古第一村”，是全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位和全國(guó)首批歷史文化名村。流坑古村的保護(hù)工作仍處于非常初級(jí)的階段，面臨著諸多問(wèn)題及威脅。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同紫云英翻壓量下的水稻產(chǎn)量和氮素利用率

紫云英配施減常規(guī)量20%化肥相對(duì)F100提高了水稻產(chǎn)量(表1)。與F100相比，不同紫云英翻壓量處理早稻、晚稻及總產(chǎn)量增幅分別為1.32%～11.64%、1.20%～7.81%和3.50%～7.17%。G1F80處理早稻產(chǎn)量最高，相比F100處理顯著增加11.64%；G2F80處理晚稻產(chǎn)量最高，相比F100處理顯著增加7.81%；G1F80、G1.5F80和G2F80處理雙季稻總產(chǎn)量均顯著高于F100處理，其中G2F80處理產(chǎn)量最高，相比F100處理顯著增加 7.17% (表1)。

表1 2020年不同處理早稻和晚稻產(chǎn)量及增長(zhǎng)率Table 1 Grain yields and yield increment of early and late rice under different treatments in 2020

紫云英配施減量化肥處理中，G1F80、G1.5F80和G2.5F80處理早稻稻谷吸氮量相比F100處理分別顯著增加20.75%、20.36%和16.01%。G1F80、G1.5F80和G2.5F80處理早稻當(dāng)季氮肥利用率均顯著高于F100處理，相比F100處理顯著增加93.01%、95.04%和68.28%。不同紫云英翻壓量處理早稻氮肥偏生產(chǎn)力相比F100處理顯著增加29.80%～44.92%，其中G1.5F80處理最高。G1F80處理早稻氮肥農(nóng)學(xué)效率最高，相比F100處理顯著增加155.65%。早稻氮肥生理利用率相比于F100均無(wú)顯著差異(表2)。

表2 不同處理下水稻稻谷吸氮量和氮肥當(dāng)季利用率Table 2 Grain nitrogen uptake and use efficiency of nitrogen fertilizer in current season as affected by milk vetch incorporation

晚稻紫云英配施減量化肥各處理稻谷吸氮量、當(dāng)季氮肥利用率和氮肥生理利用率相比于F100處理均不顯著。G2F80處理晚稻氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)效率均顯著高于F100，分別增加7.82%和21.55% (表2)。

2.2 不同紫云英翻壓量下的水稻植株吸氮量及累積規(guī)律

早稻分蘗期各處理間植株吸氮量無(wú)顯著差異，拔節(jié)期G1.5F80處理植株吸氮量最高，相比F100顯著增加31.23%，收獲期G1F80和G1.5F80的植株吸氮量顯著高于F100，分別增加16.95%和17.46%。晚稻收獲期紫云英翻壓量對(duì)植株吸氮量的影響與F100無(wú)顯著差異。在同一生育期，氮素積累量在化肥用量相同的情況下，隨著紫云英翻壓量的增加，呈現(xiàn)先增加再降低的趨勢(shì)，紫云英翻壓量超過(guò)22500 kg/hm2時(shí)有所降低(圖1)。

圖1 水稻主要生育階段各處理植株吸氮量Fig. 1 Nitrogen uptake of rice plants in each treatment at main growth stages of rice

早稻分蘗期—拔節(jié)期G1.5F80處理的植株氮素累積速率顯著高于F100處理，也顯著高于G2F80和G2.5F80處理。拔節(jié)期—孕穗期和孕穗期—早稻收獲期各處理之間氮素累積速率差異均不顯著。分蘗期—拔節(jié)期和拔節(jié)期—孕穗期所有處理氮素累積速率均為正值，孕穗期—早稻收獲期氮素累積速率CK處理和F100處理為負(fù)值，其余處理均為正值(圖2)。

圖2 早稻各生育期的氮素累積速率Fig. 2 Nitrogen accumulation rate at main growth stages of early rice

2.3 不同紫云英翻壓量下土壤pH及養(yǎng)分含量的變化

與F100相比，早稻收獲期G1F80、G1.5F80和G2F80處理的pH沒(méi)有顯著降低，而GM、G2.5F80處理pH顯著降低；綠肥翻壓均提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量，除G1.5F80處理外，增幅均達(dá)到顯著水平，但翻壓量處理之間，只有G2.5F80處理的有機(jī)質(zhì)含量顯著高于G1.5F80；翻壓紫云英顯著增加了土壤全氮含量，其中G2.5F80處理最高。不同紫云英翻壓量處理速效鉀和有效磷含量相比于F100處理差異均不顯著(表3)。

表3 早稻和晚稻收獲期土壤pH和養(yǎng)分含量Table 3 Soil pH and nutrient content at harvest stages of early and late rice

晚稻收獲期，各處理間pH無(wú)顯著差異；G2.5F80處理的有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷含量均顯著高于F100處理，G2F80處理的有機(jī)質(zhì)含量也顯著高于F100，G1F80、G1.5F80和G2F80處理的有效磷和速效鉀含量與F100處理相比均無(wú)顯著差異(表3)。

圖3表明，在紫云英盛花期、早稻移栽前、早稻分蘗期、早稻收獲期和晚稻收獲期，不同紫云英翻壓量處理土壤硝態(tài)氮含量相比于F100處理均無(wú)顯著差異。早稻拔節(jié)期G1F80處理硝態(tài)氮含量最高，相比F100處理顯著增加14.89%。早稻孕穗期G1.5F80和G2.5F80處理硝態(tài)氮含量顯著高于F100，分別增加21.49% 和 20.66% (圖3A)。

圖3 不同時(shí)期各處理土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量Fig. 3 Soil NO3- -N and NH4+ -N contents in each treatment of different periods

紫云英盛花期和早稻拔節(jié)期各處理土壤銨態(tài)氮含量無(wú)顯著差異。早稻移栽前G2F80處理銨態(tài)氮含量相比F100顯著高出76.73%。早稻分蘗期G1F80處理銨態(tài)氮含量最高，相比F100顯著高出54.77%。早稻孕穗期、早稻收獲期和晚稻收獲期，均為G2.5F80處理銨態(tài)氮含量最高，相比F100處理分別顯著增加71.32%、56.13% 和 29.15% (圖3B)。

2.4 不同紫云英翻壓量下的雙季稻產(chǎn)量、吸氮量與土壤理化性狀之間的相關(guān)性

早稻產(chǎn)量與土壤速效鉀、有效磷及早稻吸氮量顯著正相關(guān)，早稻吸氮量又與土壤速效鉀、有效磷顯著正相關(guān)，早稻收獲期土壤NH4+-N含量與全氮、有機(jī)質(zhì)、有效磷呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與pH顯著負(fù)相關(guān)(表4)。晚稻產(chǎn)量與土壤速效鉀及晚稻吸氮量顯著正相關(guān)，晚稻收獲期土壤NO3--N含量與土壤全氮、有機(jī)質(zhì)、速效鉀顯著正相關(guān)，土壤NH4+-N含量與土壤全氮、有機(jī)質(zhì)、有效磷、NO3--N含量均顯著正相關(guān) (表5)。

表4 早稻產(chǎn)量、吸氮量與早稻收獲期土壤性狀的相關(guān)系數(shù)(r)Table 4 Correlation coefficients of yield, nitrogen uptake and soil properties at mature stage of early rice

表5 晚稻產(chǎn)量、吸氮量與晚稻收獲期土壤性狀的相關(guān)系數(shù)(r)Table 5 Correlation coefficients of yield, nitrogen uptake and soil properties at mature stage of late rice

2.5 不同紫云英翻壓量下的土壤性狀對(duì)水稻產(chǎn)量和吸氮量的貢獻(xiàn)

對(duì)早稻的產(chǎn)量貢獻(xiàn)率較大的土壤性狀為速效鉀、有效磷、NO3--N，貢獻(xiàn)率分別為35.17%、16.56%和14.45%；對(duì)晚稻的產(chǎn)量貢獻(xiàn)率較大的土壤性狀為速效鉀、全氮、NH4+-N，貢獻(xiàn)率分別為21.22%、20.50%和17.82%；對(duì)雙季稻的產(chǎn)量貢獻(xiàn)率較大的土壤性狀為速效鉀、NH4+-N、pH，貢獻(xiàn)率分別為34.83%、23.59%和12.16% (圖4)。

圖4 不同土壤性狀對(duì)水稻產(chǎn)量和吸氮量的貢獻(xiàn)率Fig. 4 Contribution rate of different soil properties on rice yield and nitrogen uptake

對(duì)早稻的吸氮量貢獻(xiàn)率較大的土壤性狀為速效鉀、有效磷、pH，貢獻(xiàn)率分別為40.16%、16.53%和13.88%；對(duì)晚稻的吸氮量貢獻(xiàn)率較大的土壤性狀為全氮、速效鉀、NO3--N，貢獻(xiàn)率分別為31.02%、25.22%和19.59%；對(duì)雙季稻的吸氮量貢獻(xiàn)率較大的土壤性狀為速效鉀、NO3--N、NH4+-N，貢獻(xiàn)率分別為27.86%、19.97%和15.99% (圖4)。

3 討論

3.1 不同紫云英翻壓量配施減量化肥對(duì)水稻產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收的影響

在水稻生產(chǎn)中，種植利用綠肥可以在保證水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的基礎(chǔ)上減少氮肥施用量[2]。紫云英配施減量化肥能夠優(yōu)化水稻產(chǎn)量構(gòu)成、提高土壤肥力、促進(jìn)水稻養(yǎng)分吸收，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水稻高產(chǎn)并提高產(chǎn)量穩(wěn)定性[2]。紫云英鮮草因其較低的碳氮比和較高的含水量，翻壓后1個(gè)月內(nèi)的氮素釋放量可達(dá)90%[19]，能為當(dāng)季水稻提供大量的有效態(tài)氮，進(jìn)而可替代部分化學(xué)氮肥[20]。研究表明，種植利用綠肥減施20%～40%化肥條件下，能夠提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，維持土壤氮、磷、鉀素的供應(yīng)，并顯著提高水稻氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)效率，進(jìn)而提高水稻產(chǎn)量[21]。本研究中，相比冬閑水稻季常規(guī)施肥處理，冬種紫云英配施80%化肥提高了水稻產(chǎn)量，且提高了早稻稻谷吸氮量、當(dāng)季氮肥利用率和氮肥偏生產(chǎn)力。說(shuō)明冬種紫云英配施80%化肥可滿(mǎn)足該化肥減施條件下水稻對(duì)養(yǎng)分的需求，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)化肥減施，與前人[2,3,22]的研究結(jié)果一致。相比尿素，紫云英翻壓還田后釋放的氮素更不易流失，早稻收獲后仍殘留在土壤中的紫云英氮素被晚稻植株進(jìn)一步吸收[21]。紫云英不同翻壓量處理的晚稻產(chǎn)量均高于冬閑常規(guī)施肥處理，說(shuō)明種植翻壓紫云英有較強(qiáng)的后效，在晚稻季仍然有增產(chǎn)節(jié)肥效應(yīng)。前人研究指出，中國(guó)水稻的氮肥利用率在28%～41%[23]，氮肥當(dāng)季利用率在8.9%～78.0%，平均值為28.7%[24]。本研究中，不同紫云英翻壓量配施減量20%化肥的早稻當(dāng)季氮肥利用率大多高于平均值28.7%，而晚稻當(dāng)季氮肥利用率均遠(yuǎn)低于平均值28.7%，可能因?yàn)樽显朴⑴c化肥配施改變了化肥氮的供應(yīng)過(guò)程，使得水稻降低了對(duì)化肥氮的依賴(lài)程度，吸收來(lái)自化肥的氮素減少，吸收來(lái)自土壤和綠肥的氮素增多，從而明顯降低化肥氮的當(dāng)季利用率[24-26]。冬種紫云英配施減量化肥能夠明顯促進(jìn)水稻氮素吸收。冬種紫云英配施氮肥能促進(jìn)紫云英的腐解和氮素釋放，顯著增加土壤活性氮含量和水稻植株各時(shí)期的吸氮量，提高土壤氮庫(kù)庫(kù)容和土壤的供氮能力[3,17]。本研究中，從分蘗期到早稻收獲期，不同紫云英翻壓量處理水稻植株吸氮量逐漸增加，而冬閑常規(guī)施肥處理在孕穗期—早稻收獲期氮素累積速率為負(fù)值，吸氮量降低，說(shuō)明紫云英氮比化肥氮對(duì)作物吸收的后效更強(qiáng)，能夠有效滿(mǎn)足水稻生育后期對(duì)氮素的需求。氮肥施用量超過(guò)一定水平后施氮的促進(jìn)氮素吸收作用降低轉(zhuǎn)化為抑制作用，水稻植株吸氮量隨之降低，因此當(dāng)紫云英翻壓量過(guò)多時(shí)，若不合理配施減量化肥，可能會(huì)降低土壤氮素的可利用性[17,27-28]，本研究中，在水稻生育期，紫云英翻壓量小于22500 kg/hm2時(shí)，水稻植株吸氮量隨翻壓量增加而增加，而翻壓量大于22500 kg/hm2時(shí)吸氮量明顯降低。因此確定紫云英翻壓量與氮肥的最佳配施比例有利于高效利用紫云英氮素，有效提高土壤氮素利用率。湖北荊州單季稻種植區(qū)兩年翻壓量試驗(yàn)研究表明，減施20%～40%氮肥，紫云英處理翻壓量為 30000 kg/hm2時(shí)增產(chǎn)效果最明顯，水稻稻谷和稻草產(chǎn)量隨著紫云英翻壓量增大均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)[29]。本研究中，紫云英翻壓量為15000 kg/hm2時(shí)有最大早稻產(chǎn)量，翻壓量為30000 kg/hm2時(shí)有最大晚稻產(chǎn)量和雙季稻產(chǎn)量。從產(chǎn)量及作物吸氮量等效益方面綜合來(lái)看，30000 kg/hm2為江西高安雙季稻區(qū)化肥減施20%條件下紫云英最適翻壓量。

3.2 不同紫云英翻壓量配施減量化肥對(duì)土壤肥力的影響及其與水稻吸氮的關(guān)系

土壤速效養(yǎng)分含量反映了土壤的養(yǎng)分供應(yīng)能力，是實(shí)現(xiàn)水稻高產(chǎn)的營(yíng)養(yǎng)基礎(chǔ)[30]。前人研究表明，影響水稻產(chǎn)量的肥力因子主要是土壤速效鉀、土壤有效磷和土壤有機(jī)質(zhì)[31]，水稻產(chǎn)量與水稻氮、磷、鉀素的吸收量顯著正相關(guān)[32]。紫云英配施化肥下土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀含量對(duì)水稻產(chǎn)量有顯著影響[33]，紫云英翻壓還田后，養(yǎng)分釋放效率為鉀>磷>氮，尤其是鉀在紫云英腐解前10天基本釋放完全[34-35]，為水稻的生長(zhǎng)發(fā)育創(chuàng)造了一個(gè)良好的環(huán)境，促進(jìn)水稻植株吸收養(yǎng)分，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。土壤中速效鉀的狀況與作物吸收、土壤固持與解吸、綠肥的礦化等過(guò)程相關(guān)[36]。施用鉀肥可以明顯提高水稻產(chǎn)量，同時(shí)通過(guò)促進(jìn)氮代謝相關(guān)酶的活化，顯著增強(qiáng)水稻對(duì)氮素的吸收，提高氮肥利用率[37-38]。本研究中，土壤速效鉀、有效磷、全氮和無(wú)機(jī)氮含量對(duì)水稻產(chǎn)量和植株吸氮量均有較大貢獻(xiàn)，其中速效鉀含量的貢獻(xiàn)率最大，與前人研究結(jié)果一致，體現(xiàn)了紫云英對(duì)土壤速效養(yǎng)分的影響在提高作物產(chǎn)量上發(fā)生了重要作用，同時(shí)表明鉀素是影響江西雙季稻田水稻產(chǎn)量的重要肥力因子，土壤供鉀能力是影響水稻生長(zhǎng)的重要因素。

紫云英與化肥配施可以培育土壤碳庫(kù)和氮庫(kù)，改善土壤理化性狀。本研究中，與常規(guī)化肥處理相比，冬種紫云英配施減量20%化肥提高了收獲期土壤全氮和有機(jī)質(zhì)含量，與前人[8-9,17,39]研究結(jié)果一致。本研究中，土壤供氮高峰期出現(xiàn)在水稻分蘗期，分蘗期后水稻增長(zhǎng)速率加快，氮素迅速積累。紫云英翻壓入土后，經(jīng)微生物礦化分解其所含氮緩慢釋放進(jìn)稻田土壤里，土壤供氮能力提高，早稻移栽后水稻幼苗期對(duì)養(yǎng)分的吸收能力較弱，導(dǎo)致紫云英前期釋放的氮素不能被水稻充分利用，無(wú)機(jī)氮在土壤中積累[40]。水稻分蘗期后根系吸氮能力增強(qiáng)，水稻生長(zhǎng)氮素需求變強(qiáng)，恰好與土壤高效供氮期相重合。在紫云英-水稻輪作系統(tǒng)中，紫云英與化肥配施，既能滿(mǎn)足水稻對(duì)速效養(yǎng)分的需求，又能有一定的后效，為水稻持續(xù)不斷地提供養(yǎng)分，促進(jìn)其營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)。

4 結(jié)論

在江西雙季稻區(qū)，在減施常規(guī)量化肥20%的條件下，種植并翻壓適量紫云英可有效提升早稻的氮素供應(yīng)，提高早稻稻谷吸氮量、當(dāng)季氮肥利用率和氮肥偏生產(chǎn)力，增加早稻和晚稻的產(chǎn)量。翻壓高量紫云英有利于培育土壤碳庫(kù)和氮庫(kù)，提高土壤無(wú)機(jī)氮、全氮和有機(jī)質(zhì)含量，提高土壤供氮能力。在供試條件下，紫云英翻壓量為30000 kg/hm2的綜合增產(chǎn)及提高氮肥效益的效果最好。