紫云英還田對(duì)耒陽(yáng)市稻田土壤肥力及水稻產(chǎn)量的影響

匡志明 王曉輝 肖 文 謝玉華 雷夢(mèng)龍

（1耒陽(yáng)市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，湖南耒陽(yáng) 421800；2壇下鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，湖南耒陽(yáng) 421800）

水稻作為重要的糧食作物之一，在湖南地區(qū)糧食種植中占據(jù)主導(dǎo)地位。近些年，大量施用化肥已導(dǎo)致一系列環(huán)境問(wèn)題，如氮、磷的過(guò)量使用引發(fā)了土壤和水體富營(yíng)養(yǎng)化污染[1]。因此，在保持并提高稻田產(chǎn)量的同時(shí)，減少化肥用量已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究的重要課題[2]。施用綠肥改善土壤是提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力中的關(guān)鍵一環(huán)[3]。提升土壤有機(jī)質(zhì)含量成為實(shí)施“藏糧于地、藏糧于技”戰(zhàn)略中重要的策略，是促進(jìn)“用地與養(yǎng)地”相互融合發(fā)展的重要手段[4]。紫云英作為一種常見(jiàn)的綠肥作物，其在南方水稻田的種植已成為典型模式，得到了廣泛研究和實(shí)踐的支持[5]。在南方稻田中采用翻壓紫云英的方法可實(shí)現(xiàn)多重效益，一方面，紫云英能部分替代化肥，提高水稻產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本，并提高養(yǎng)分利用效率[6]；另一方面，還能增加土壤中的有機(jī)質(zhì)含量，提升堿解氮、有效磷和速效鉀等關(guān)鍵養(yǎng)分含量[7]。盡管紫云英的固氮效果和對(duì)土壤理化性質(zhì)的改善已經(jīng)得到了廣泛研究，但在湖南南部地區(qū)，關(guān)于冬季種植紫云英與化肥配施對(duì)該地區(qū)土壤理化性質(zhì)改善和水稻產(chǎn)量影響的研究較少。為此，本研究于湖南省耒陽(yáng)市壇下鄉(xiāng)寨下仙村進(jìn)行了冬種紫云英對(duì)稻田土壤肥力及水稻產(chǎn)量的影響試驗(yàn)，旨在探究稻田種植中利用紫云英翻壓還田對(duì)稻田土壤理化性質(zhì)和水稻產(chǎn)量的影響，為改善當(dāng)?shù)赝寥蕾|(zhì)量和水稻生產(chǎn)科學(xué)施肥提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)點(diǎn)為湖南省耒陽(yáng)市壇下鄉(xiāng)寨下仙村，位于112°50' E、26°28' N，海拔46 m，水稻土壤類型為潴育型水稻土。土壤理化性狀如下：pH 6.1，有機(jī)質(zhì)43.0 g/kg，堿解氮161.0 mg/kg，有效磷9.5 mg/kg，速效鉀117.0 mg/kg。年均氣溫17～18 ℃，年均降水量1 337 mm，全年日照時(shí)數(shù)1 641 h。

1.2 供試材料

水稻品種為湖南省主導(dǎo)中稻品種T優(yōu)300。紫云英品種為湘紫2號(hào)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理：①不種紫云英不施化肥（CK）；②紫云英還田不施化肥(GC)；③不種紫云英只施化肥(CF)；④種紫云英還田配施化肥(GF)。每處理設(shè)3 重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積30 m2，小區(qū)間作田梗，并用農(nóng)膜覆蓋。紫云英播種量22.5 kg/hm2。單施化肥處理和化肥配施紫云英處理后作水稻化肥施用量相同，基肥施復(fù)混肥750.0 kg/hm2（純N 15%，P2O56%，K2O 12%)，分蘗肥和穗粒肥分別施尿素120.0、75.0 kg/hm2。紫云英在水稻移栽前15 d 測(cè)生物產(chǎn)量后就地翻壓入土。整個(gè)水稻生育期內(nèi)，各處理田間管理措施保持一致。

1.4 樣品采集與測(cè)定

土壤樣品采集：在紫云英播種前，采用S形取樣法在整個(gè)試驗(yàn)田進(jìn)行取樣，在水稻收獲后，采用5點(diǎn)取樣法，在每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)進(jìn)行取樣。取耕層土壤，深度0～20 cm。采集的土壤樣品用于測(cè)試土壤的基本理化性狀指標(biāo)。

水稻產(chǎn)量：每個(gè)小區(qū)單獨(dú)測(cè)產(chǎn)，并采集植株樣品用于考種測(cè)定產(chǎn)量構(gòu)成因素。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2010 和SPSS 22.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 綠肥地上部生物產(chǎn)量

2022 年的干旱天氣對(duì)紫云英的生長(zhǎng)產(chǎn)生了不利影響，試驗(yàn)點(diǎn)紫云英生物產(chǎn)量（鮮重）28 050.0～29 835.0 kg/hm2。盡管受到干旱的不利影響，但試驗(yàn)點(diǎn)的紫云英生長(zhǎng)狀況仍然良好，表明紫云英對(duì)干旱具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。平均鮮重產(chǎn)量超過(guò)19 500.0～22 500.0 kg/hm2的建議畝均還田[8]。

2.2 紫云英還田對(duì)稻田土壤肥力特征的影響

如表1 所示，各處理pH 平均為6.2，呈弱酸性。試驗(yàn)結(jié)果表明紫云英還田不施肥種（GC）和紫云英還田配施化肥（GF）對(duì)酸性土壤的pH 有提高作用，但差異不顯著，可能需要長(zhǎng)期采取紫云英還田培肥措施才能顯著改善土壤pH。

表1 不同處理下稻田土壤理化性狀

土壤的有機(jī)質(zhì)含量受施肥措施的影響較大。3 個(gè)施肥處理的土壤中，有機(jī)質(zhì)含量均顯著高于不種植紫云英不施化肥的對(duì)照組（CK）。紫云英還田不施化肥（GC）處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量提高最多，比對(duì)照（CK）提高了25.66%。3 個(gè)施肥處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量由高到低依次為：紫云英還田不施化肥（GC）＞種紫云英還田配施化肥（GF）＞不種紫云英只施化肥（CF），但處理間差異均未達(dá)到顯著水平。

3個(gè)施肥處理的土壤中堿解氮含量均顯著高于對(duì)照，紫云英還田顯著提高了土壤中堿解氮含量，相比對(duì)照（CK）提高了10.52%，其中不種紫云英只施化肥（CF）土壤中的堿解氮含量增加的更多。3個(gè)施肥處理的土壤堿解氮含量由高到低依次為：紫云英還田配施化肥（GF）＞紫云英還田不施化肥（GC）＞不種紫云英只施化肥（CF），處理間差異均未達(dá)到顯著水平。說(shuō)明單純紫云英還田可以有效提高土壤中的堿解氮含量，且與施用化肥處理之間的差異不顯著，紫云英還田可以在一定程度上代替化肥對(duì)土壤中的氮元素起到補(bǔ)充作用。

紫云英還田可以略微提高土壤中有效磷含量，但與對(duì)照差異不顯著。施化肥對(duì)水稻土壤中有效磷的含量有顯著提升作用，相比對(duì)照，不種紫云英只施化肥（CF）和紫云英還田配施化肥（GF）土壤中的有效磷含量分別提高了49.05%、34.26%。速效鉀與有效磷相似，紫云英還田可以略微提高土壤中速效鉀含量，但與對(duì)照差異不顯著。施化肥處理對(duì)水稻土壤中速效鉀的含量有顯著提升作用，相比對(duì)照組，不種紫云英只施化肥（CF）和紫云英還田配施化肥（GF）土壤中速效鉀含量分別提高了25.20%、34.27%。說(shuō)明水稻土壤中的有效磷、速效鉀主要還是依賴化學(xué)肥料的補(bǔ)充，單純紫云英還田處理對(duì)水稻土壤中磷鉀元素的補(bǔ)充效果有限。

2.3 紫云英還田對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

由表2 可知，不同施肥處理對(duì)稻田水稻產(chǎn)量均有顯著影響。相比不種紫云英不施化肥（CK）處理，紫云英還田不施化肥（GC）處理水稻增產(chǎn)12.31%，表明紫云英還田對(duì)提高水稻產(chǎn)量有積極的影響。相比對(duì)照處理，不種紫云英只施化肥的處理（CF）產(chǎn)量增加29.24%，紫云英還田配施化肥（GF）增加33.80%。相比不種紫云英只施化肥（GF）處理，紫云英還田配施化肥（GF）處理的水稻產(chǎn)量增加并不顯著，這可能由肥料報(bào)酬遞減所導(dǎo)致。

表2 不同處理水稻的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

不同處理對(duì)早稻產(chǎn)量構(gòu)成也有較明顯的影響。各施肥處理與CK 處理相比，單位面積有效穗數(shù)，每穗實(shí)粒數(shù)，千粒重的差異均達(dá)到顯著水平。紫云英還田不施化肥（GC）處理與不種紫云英只施化肥（GF）和紫云英還田配施化肥（GF）處理相比，有效穗數(shù)差異顯著，每穗實(shí)粒數(shù)和千粒重差異不顯著。

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，紫云英還田顯著提高了土壤中有機(jī)質(zhì)的含量，相比對(duì)照（CK）處理，紫云英還田不施化肥（GC）處理土壤中有機(jī)質(zhì)含量提高了25.66%。紫云英還田能夠在一定程度上提升酸性土壤的pH，有助于防止長(zhǎng)期施用化肥引起的土壤酸化問(wèn)題。紫云英翻壓后大量有機(jī)物質(zhì)投入土壤，提高了土壤的緩沖能力，有助于調(diào)節(jié)土壤的pH。此外，紫云英作為一種豆科綠肥，與根瘤菌共生，固定大氣中的氮素，翻壓紫云英還田可以提高土壤中的氮含量，促進(jìn)土壤養(yǎng)分循環(huán)[9]。本研究中，相比冬閑對(duì)照組，紫云英單獨(dú)還田處理的堿解氮提高了10.52%，表明其能有效增加稻田土壤氮素。但單純紫云英還田對(duì)土壤中的有效磷和速效鉀的含量提升不顯著。土壤有效磷和速效鉀含量需施用化肥才能有顯著提升，這可能是盡管紫云英的種植可以增加土壤的有機(jī)質(zhì)和氮素含量，但依然無(wú)法像化肥那樣為稻田土壤快速大量地提供磷、鉀元素。

種植并翻壓紫云英有助于促進(jìn)水稻增產(chǎn)，本試驗(yàn)中相較對(duì)照，紫云英還田不施化肥(GC)水稻增產(chǎn)12.31%。而紫云英還田配套施化肥則增產(chǎn)33.80%，表明紫云英還田對(duì)于提高水稻產(chǎn)量有積極的影響。相比不種紫云英只施化肥(CF)，紫云英還田配施化肥(GF)水稻產(chǎn)量增加不顯著，根據(jù)肥料報(bào)酬遞減律,肥料施用過(guò)量時(shí)水稻產(chǎn)量增加不再明顯，甚至有下降驅(qū)勢(shì)[10]。今后需要進(jìn)一步試驗(yàn)，推算出在該地區(qū)紫云英還田配施化肥的最佳施用量，以達(dá)到紫云英還田替代部分化肥的目的，即能最大化提升水稻產(chǎn)量，還能同時(shí)減少化肥的施用量。

綜合以上數(shù)據(jù)可以看出，在耒陽(yáng)地區(qū)紫云英還田無(wú)論是在改善土壤理化性質(zhì)，還是在提高稻田產(chǎn)量方面均表現(xiàn)出很好的效果，是一種高效的培肥模式。