紫云英與水稻秸稈聯(lián)合還田配合氮肥減施對(duì)水稻產(chǎn)量及氮素營(yíng)養(yǎng)平衡的影響

摘要： 紫云英與水稻秸稈聯(lián)合還田是減肥增效的重要舉措，通過試驗(yàn)研究紫云英與水稻秸稈聯(lián)合還田配合氮肥減施對(duì)水稻產(chǎn)量及氮素營(yíng)養(yǎng)平衡的影響，以期為豫南稻區(qū)合理利用紫云英與水稻秸稈提供理論依據(jù)。氮肥設(shè)計(jì)按照常規(guī)施用量的60%氮（N0.6）、100%氮（N）2個(gè)水平；水稻秸稈采取留高茬還田（St）、不還田2種方式；綠肥采取種植并翻壓紫云英（Mv，22 500 kg/hm2）、冬閑2種模式；以冬閑和水稻秸稈不還田不施肥作空白對(duì)照（CK），共10個(gè)處理，研究紫云英與水稻秸稈聯(lián)合還田配合氮肥減施對(duì)水稻產(chǎn)量、水稻地上部氮積累量、土壤氮含量、氮肥利用率及土壤氮素表觀盈虧量的影響。結(jié)果表明，紫云英與水稻秸稈聯(lián)合還田配施60%氮肥（MvStN0.6）的水稻產(chǎn)量較冬閑田水稻秸稈不還田100%氮肥（N）、紫云英或水稻秸稈還田配施等量氮肥處理（MvN0.6、StN0.6）分別顯著增加4.77%、6.49%、23.48%。紫云英還田處理的水稻地上部氮積累量均顯著高于其他等量氮肥處理。與冬閑田水稻秸稈不還田100%氮肥處理相比，紫云英還田配施100%氮肥處理顯著增加水稻土堿解氮含量，減氮處理中僅MvStN0.6處理顯著增加了土壤全氮含量。紫云英與水稻秸稈聯(lián)合還田配施氮肥處理較冬閑田水稻秸稈不還田配施等量氮肥的氮肥表觀利用率均顯著提高，MvStN0.6處理較N0.6處理顯著增加了氮肥實(shí)際利用率。不同處理土壤氮素表觀盈虧量差異較大，為-67～69 kg/hm2。綜合來看，紫云英與水稻秸稈聯(lián)合還田配施60%氮肥可有效增加水稻地上部氮的積累，提高水稻的收獲指數(shù)和氮肥實(shí)際利用率，進(jìn)而增加水稻產(chǎn)量，降低氮肥面源污染。

關(guān)鍵詞： 紫云英；水稻秸稈；產(chǎn)量；氮積累；氮素表觀盈虧量

中圖分類號(hào)： S511"" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A"" 文章編號(hào)： 1000-4440（2024）06-1012-08

Effects of co-incorporation of Chinese milk vetch and rice straw with nitrogen fertilizer reduction on rice yield and nitrogen nutrition balance

DU Guanghui1， ZHANG Lin 1， DING Li1， NIE Liangpeng1， SHI Pengfei1， LYU Yuhu1 ， ZHANG Lixia1，PAN Ziliang1， SUN Quandong2

（1.Xinyang Academy of Agricultural Sciences， Xinyang 464001， China;2.Xinyang Agricultural and Rural Bureau， Xinyang 464001， China）

Abstract： The combined returning of Chinese milk vetch and rice straw is an important measure to reduce fertilizer and increase efficiency. The effects of combined application of Chinese milk vetch and rice straw with nitrogen fertilizer reduction on rice yield and nitrogen nutrition balance were studied to provide theoretical basis for rational utilization of Chinese milk vetch and rice straw in the south of Henan province. Nitrogen fertilizer was applied at two levels of 60% nitrogen （N0.6） and 100% nitrogen （N）. Rice straw was returned to the field with high stubble （St） and not returned to the field. Two modes of green manure were adopted： planting and rolling Chinese milk vetch （Mv， 22 500 kg/hm2） and winter fallow. The treatment of winter fallow， no straw returning and no fertilization was used as a blank control （CK）. In this study， a total of 10 treatments were used to study the effects of co-incorporation of Chinese milk vetch and rice straw with nitrogen fertilizer reduction on rice yield， rice aboveground nitrogen accumulation， soil nitrogen content， nitrogen use efficiency and soil nitrogen apparent profit and loss. The results showed that the rice yield in the treatment of Chinese milk vetch and rice straw combined with 60% nitrogen fertilizer （MvStN0.6） was significantly increased by 4.77%， 6.49% and 23.48%， respectively， compared with that in the treatments of winter fallow + rice straw not returning + 100% nitrogen fertilizer （N）， Chinese milk vetch or rice straw returning with the same amount of nitrogen fertilizer （MvN0.6， StN0.6）. The aboveground nitrogen accumulation of rice in Chinese milk vetch returning treatments was significantly higher than that in other equal nitrogen fertilizer treatments. Compared with the treatment of winter fallow + rice straw not returning + 100% nitrogen fertilizer， the treatment of Chinese milk vetch returning + 100% nitrogen fertilizer significantly increased the content of alkali-hydrolyzable nitrogen in paddy soil. In the nitrogen reduction treatments， only the MvStN0.6 treatment significantly increased the soil total nitrogen content. The apparent nitrogen use efficiency in the treatment of co-incorporation of Chinese milk vetch and rice straw with nitrogen fertilizer was significantly higher than that in the treatment of winter fallow + rice straw not returning + equal nitrogen fertilizer， and the actual nitrogen use efficiency in MvStN0.6 treatment was significantly higher than that in N0.6 treatment. The apparent profit and loss of soil nitrogen under different treatments varied greatly， ranging from -67 kg/hm2 to 69 kg/hm2. In summary， the co-incorporation of Chinese milk vetch and rice straw with 60% nitrogen fertilizer can effectively increase the accumulation of nitrogen in the aboveground part of rice， improve the harvest index of rice and the actual utilization rate of nitrogen fertilizer， thereby increasing rice yield and reducing nitrogen fertilizer non-point source pollution.

Key words： Chinese milk vetch;rice straw;yield;nitrogen accumulation;apparent profit and loss of nitrogen

水稻作為中國(guó)最重要的糧食作物之一，有著悠久的種植歷史，水稻生長(zhǎng)環(huán)境的長(zhǎng)期安全穩(wěn)定是水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的前提，也是保障中國(guó)糧食安全的基本條件。氮素是水稻生長(zhǎng)必需的大量營(yíng)養(yǎng)元素之一，合理施用氮肥是提高水稻產(chǎn)量的重要舉措，但氮肥的長(zhǎng)期過量施用，不僅浪費(fèi)氮肥資源、制約水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的提高[1]，而且會(huì)造成水稻土耕作層受損、農(nóng)田面源污染等突出問題[2]，不利于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

近些年，綠肥種植、翻壓已成為稻田土壤改良、培肥地力的重要舉措之一[3]，紫云英是一種優(yōu)質(zhì)的冬閑田綠肥作物，長(zhǎng)期翻壓還田后能夠提升水稻土活性，增加水稻土養(yǎng)分，為水稻的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供保障[4-6]，還可以充分利用冬閑田的光熱水氣等自然資源。此外，紫云英盛花期景觀也是鄉(xiāng)村旅游新興項(xiàng)目，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)旅融合，促進(jìn)鄉(xiāng)村振興的重要方式[7]。水稻秸稈作為水稻的重要產(chǎn)物之一，含有豐富的氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素，水稻秸稈還田能夠有效增加土壤有機(jī)質(zhì)，提升土壤養(yǎng)分[8]。綠肥與水稻秸稈是中國(guó)水稻土重要的有機(jī)物料，聯(lián)合還田能夠有效改善土壤碳氮比，提升微生物活性[9-10]，為水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)及綠色可持續(xù)發(fā)展提供有利條件。前人針對(duì)綠肥與水稻秸稈聯(lián)合還田對(duì)減施氮肥及水稻產(chǎn)量的影響做了大量研究，但對(duì)其聯(lián)合還田氮素營(yíng)養(yǎng)平衡的研究還較少，本文旨在通過研究紫云英與水稻秸稈聯(lián)合還田配合氮肥減施對(duì)水稻產(chǎn)量及氮素營(yíng)養(yǎng)平衡的影響，為豫南冬閑田稻區(qū)氮肥合理施用和稻田綠色高效可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況

定位試驗(yàn)位于信陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院陸廟試驗(yàn)園區(qū)（32°24′N，114°17′E），該地地處淮河以南，地勢(shì)平坦，灌溉方便，旱澇保收。本定位試驗(yàn)起于2018年，供試土壤為水稻土（耕層土壤質(zhì)地為黏壤土），試驗(yàn)前耕層土壤（0～20 cm）pH值為6.7，有機(jī)質(zhì)含量21.0 g/kg，全氮含量1.15 g/kg，堿解氮含量110.90 mg/kg，全磷含量0.41 g/kg，有效磷含量12.50 mg/kg，全鉀含量10.80 g/kg，速效鉀含量95.30 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料

供試紫云英品種為信紫1號(hào)，在紫云英翻壓前取地上部鮮草，測(cè)得翻壓時(shí)鮮草水分含量為90%，干草氮含量為3.55%。供試水稻品種為萬象優(yōu)111。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

定位試驗(yàn)共設(shè)置10個(gè)處理，分別為：（1）冬閑+水稻秸稈不還田+不施氮肥（CK）；（2）冬閑+水稻秸稈不還田+常規(guī)施氮量（N）；（3）冬閑+水稻秸稈不還田+60%常規(guī)施氮量（N0.6）；（4）綠肥+水稻秸稈不還田+不施氮肥（Mv）；（5）綠肥+水稻秸稈不還田+常規(guī)施氮量（MvN）；（6）綠肥+水稻秸稈不還田+60%常規(guī)施氮量（MvN0.6）；（7）冬閑+水稻秸稈還田+常規(guī)施氮量（StN）；（8）冬閑+水稻秸稈還田+60%常規(guī)施氮量（StN0.6）；（9）綠肥+水稻秸稈還田+常規(guī)施氮量（MvStN）；（10）綠肥+水稻秸稈還田+60%常規(guī)施氮量（MvStN0.6），每個(gè)處理重復(fù)3次，并進(jìn)行區(qū)組排列。小區(qū)面積為20 m2（4 m×5 m），小區(qū)間筑水泥埂，各小區(qū)埂寬20 cm，排水溝寬30 cm。本試驗(yàn)周期為2020年9月至2021年9月，水稻秸稈于2020年9月水稻收獲后采取高留茬形式（40 cm）還田，種植紫云英小區(qū)于2020年8月31日水稻收獲前套種，紫云英在盛花期經(jīng)取樣稱重量后于2021年4月20日原位翻壓還田，5月20日進(jìn)行水稻插秧，栽插行距分別為30 cm和25 cm寬窄行，株距為15 cm，1 hm2共計(jì)3.0×105穴。水稻常規(guī)施肥為純N量180 kg/hm2、P2O5量90 kg/hm2、K2O量126 kg/hm2。鉀肥（氯化鉀，K2O含量60%）按基肥和穗肥各50%施用；氮肥（尿素，N含量46%）按基肥50%、分蘗肥30%、穗肥20%比例施用；磷肥（過磷酸鈣，P2O5含量12%）全部作基肥施用。

1.4 樣品采集與分析

1.4.1 植株樣采集與分析 紫云英盛花期，各種植綠肥小區(qū)隨機(jī)采取紫云英植株10株，105 ℃下殺青30 min，65 ℃烘干后測(cè)其生物量，然后再粉碎測(cè)氮含量。

在2021年水稻收獲期，每小區(qū)隨機(jī)取5穴水稻植株測(cè)定水稻籽粒和秸稈的生物量，同時(shí)測(cè)定植株各部分的氮含量。每個(gè)小區(qū)單收，曬干后測(cè)水稻產(chǎn)量。

水稻產(chǎn)量構(gòu)成因數(shù)的測(cè)定：成熟期調(diào)查株高、有效穗數(shù)、穗粒數(shù)（實(shí)粒數(shù)和秕粒數(shù)）、千粒重，計(jì)算結(jié)實(shí)率。

1.4.2 土壤采集與分析 水稻成熟期依據(jù)5點(diǎn)采樣法用內(nèi)徑 20 mm 的土鉆，采集耕層土壤，混勻風(fēng)干，過篩，備用。土壤全氮采用凱氏定氮法測(cè)定，土壤堿解氮用擴(kuò)散法測(cè)定[11]。

1.5 計(jì)算公式與統(tǒng)計(jì)方法

（1）收獲指數(shù)（HI，g/g）=單株產(chǎn)量（g）/單株生物量（g）。

（2）水稻氮積累量=水稻干物質(zhì)量×水稻氮含量÷1 000。

（3）氮肥表觀利用率=（施氮區(qū)水稻吸氮量-不施氮區(qū)水稻吸氮量）÷施氮量×100%；氮肥實(shí)際利用率=（施氮區(qū)植株吸氮量-不施氮區(qū)植株吸氮量）÷（施氮量+紫云英固氮量+還田秸稈含氮量）× 100%。

（4）土壤氮素表現(xiàn)盈虧量=N輸入量-N輸出量。

紫云英固氮量=紫云英地上部氮積累量×80%[12]。

氮損失量=氨揮發(fā)量+氮淋失量+氮徑流量+氧化亞氮排放量[13]。

氨揮發(fā)量（N，kg/hm2）=2.97+0.16x （x：氮肥施入量）[13]。

氮淋失量（N，kg/hm2）=6.03e0.004 8x（x：氮肥施入量-地上部氮含量）[13]。

氮徑流量（N，kg/hm2）=8.69e0.007 7x" （x：氮肥施入量-地上部氮含量）[13]。

氧化亞氮排放量 （N，kg/hm2）=0.74e0.011x（x：氮肥施入量-地上部氮含量）[13]。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2013、SAS 9.4、Graph Pad Prism5.0進(jìn)行處理分析及繪圖，并通過Duncan’s多重比較驗(yàn)證0.05水平上的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 紫云英與水稻秸稈聯(lián)合還田配合氮肥減施對(duì)水稻產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀的影響

紫云英與水稻秸稈聯(lián)合還田配合氮肥減施對(duì)水稻產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀的影響如表1所示。與CK相比，紫云英或水稻秸稈還田配合氮肥施用均能夠大幅度提高水稻株高、有效穗，提高幅度分別在14%～20%、14%～34%，氮肥的投入或紫云英的翻壓還田能夠?yàn)樗厩捌谏L(zhǎng)提供養(yǎng)分，促進(jìn)水稻生長(zhǎng)及分蘗，為水稻高產(chǎn)提供先決條件。與N處理相比，StN處理未能夠明顯提高水稻株高。

水稻產(chǎn)量是結(jié)實(shí)率、千粒重、有效穗及穗粒數(shù)等多種因素共同作用的結(jié)果。從表1可見，與施氮肥處理相比，紫云英或水稻秸稈還田配合氮肥施用均能夠提高水稻穗粒數(shù)，紫云英或水稻秸稈翻壓能夠持續(xù)為水稻提供養(yǎng)分，確保水稻生長(zhǎng)后期不因脫肥而造成減產(chǎn)。紫云英或水稻秸稈的投入造成水稻結(jié)實(shí)率出現(xiàn)一定程度下降，這表明水稻穗密度過大會(huì)降低水稻結(jié)實(shí)率。

不同處理水稻產(chǎn)量存在明顯差異（表1）。與CK相比，紫云英或水稻秸稈還田配合氮肥施用均大幅度提升水稻產(chǎn)量，提升幅度在32.9%～66.1%；與N處理相比，同等施氮水平下紫云英或水稻秸稈的翻壓還田能夠顯著提高水稻產(chǎn)量，提升幅度為2.9%～6.1%；與N0.6相比，同等施氮水平下紫云英翻壓還田能夠大幅度提高水稻產(chǎn)量，提高幅度為17.8%，而同等施氮水平下單獨(dú)水稻秸稈還田未見明顯差異。不同處理水稻收獲指數(shù)為0.53～0.57，受施肥影響較大。

2.2 紫云英與水稻秸稈聯(lián)合還田配合氮肥減施對(duì)水稻地上部氮累積量的影響

紫云英與水稻秸稈還田及相關(guān)施肥處理顯著增加了水稻地上部不同部分氮累積量（圖1）。與CK相比，不同處理顯著提高了水稻籽粒氮累積量1.6～3.3倍；不同處理顯著提高了秸稈氮累積量1.5～2.8倍；不同處理顯著提高了水稻地上部氮累積量1.5～3.1倍。

從圖1可以看出，MvStN、MvStN0.6、MvN處理籽粒氮累積量較高，分別達(dá)到122 kg/hm2、114 kg/hm2、110 kg/hm2；其他處理籽粒氮累積量在37.5 kg/hm2至91.2 kg/hm2之間。紫云英還田配合氮肥減施處理籽粒氮累積量顯著高于紫云英不還田單一減量施氮肥處理。從圖1可以看出，不同處理水稻秸稈氮累積量為15.6～45.0 kg/hm2，且MvStN、MvStN0.6、MvN處理水稻秸稈氮累積量較高。

從圖1可以看出，不同處理地上部氮累積量為53.2～165.6 kg/hm2，MvStN、MvN、MvStN0.6處理較高，分別達(dá)到165.6 kg/hm2、153.2 kg/hm2、150.4 kg/hm2，且紫云英還田配合氮肥處理顯著高于紫云英不還田單一等量施氮肥處理。MvStN0.6處理地上部氮積累量較N處理與MvN0.6處理分別顯著增加了18.6%、28.5%，紫云英與水稻秸稈聯(lián)合還田配合氮肥減施極大促進(jìn)了水稻對(duì)氮的吸收利用。

2.3 紫云英與水稻秸稈聯(lián)合還田配合氮肥減施對(duì)水稻土氮含量的影響

與CK相比，紫云英或水稻秸稈還田及相關(guān)施肥處理均可顯著增加水稻土堿解氮及全氮的含量（圖2），紫云英或水稻秸稈還田配施氮肥是水稻土氮素營(yíng)養(yǎng)長(zhǎng)期穩(wěn)定的關(guān)鍵。從圖2可以看出，不同處理土壤堿解氮含量在81 mg/kg至155 mg/kg之間，與N處理相比，紫云英配合氮肥處理均顯著增加了水稻土堿解氮含量，水稻秸稈還田配施氮肥處理堿解氮含量無顯著差異。從圖2可以看出，不同處理水稻土全氮含量為 0.79～1.34 g/kg，與N處理相比，減氮處理中僅MvStN0.6處理顯著增加了土壤全氮含量，紫云英或水稻秸稈還田配合氮肥減施處理土壤全氮含量均與N處理無顯著差異。

2.4 紫云英與水稻秸稈聯(lián)合還田配合氮肥減施對(duì)水稻氮肥利用率的影響

從圖3可以看出，氮肥表觀利用率為25%～89%，N0.6處理氮肥表觀利用率最低，為25%，MvStN0.6處理氮肥表觀利用率最高，為89%；紫云英還田或紫云英與水稻秸稈聯(lián)合還田能夠顯著提高水稻氮肥表觀利用率，與N處理相比，MvStN0.6、MvStN、MvN、MvN0.6處理均顯著提高了氮肥表觀利用率，分別提升了250%、173%、154%、141%，紫云英還田較大幅度提升了氮肥表觀利用率。

從圖3可以看出，氮肥實(shí)際利用率為26%～47%，Mv處理氮肥實(shí)際利用率最高，為47%；與N處理相比，Mv、MvStN0.6處理顯著提高了氮肥實(shí)際利用率，分別提高了131%、127%。

2.5 紫云英與水稻秸稈聯(lián)合還田配合氮肥減施對(duì)土壤氮素表觀盈虧量的影響

紫云英與水稻秸稈還田配合氮肥減施情況下，不同處理土壤氮素表觀盈虧量如表2所示。CK以及Mv、N0.6處理出現(xiàn)不同程度的虧損，且CK、Mv處理虧損量較大，分別達(dá)到67 kg/hm2、32 kg/hm2；其他處理均表現(xiàn)出不同程度的盈余，盈余量為6～69 kg/hm2且MvStN處理盈余量最大，達(dá)到69 kg/hm2。從養(yǎng)分輸入來看，秸稈還田為土壤提供23～39 kg/hm2氮素，紫云英還田為土壤提供64 kg/hm2 的氮，是土壤氮素來源的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)土壤氮素盈余或平衡的重要舉措。

3 討論

水稻秸稈留高茬為紫云英苗期生長(zhǎng)營(yíng)造良好的環(huán)境[14]，與紫云英聯(lián)合還田能夠有效調(diào)節(jié)土壤碳氮比，豐富有機(jī)物料種類，影響土壤微生物多樣性及代謝活性，對(duì)水稻產(chǎn)量及土壤氮素營(yíng)養(yǎng)的平衡具有十分重要的意義[15-17]。本研究結(jié)果表明，配施氮肥減少條件下，紫云英還田及紫云英與水稻秸稈聯(lián)合還田處理均顯著提高了水稻產(chǎn)量，而水稻秸稈還田對(duì)水稻產(chǎn)量的提升幅度不明顯，這可能是因?yàn)樽显朴⒐痰盍赘烩浀奶匦?，為水稻提供充足的養(yǎng)分，而水稻秸稈的氮磷鉀含量不高，另外紫云英還田后快速腐解，釋放養(yǎng)分快[18]，而水稻秸稈C含量/N含量過高，腐解時(shí)間長(zhǎng)，養(yǎng)分釋放較慢[19] ，這與朱強(qiáng)等[20]在減氮50%情況下紫云英還田的水稻產(chǎn)量高于水稻秸稈還田的研究結(jié)果一致。紫云英與水稻秸稈聯(lián)合還田配合氮肥減施的增產(chǎn)效益顯著高于紫云英單獨(dú)還田和水稻秸稈單獨(dú)還田，一方面可能是紫云英與水稻秸稈聯(lián)合還田調(diào)節(jié)土壤C含量/N含量，改善土壤微環(huán)境 [21]；另一方面留高茬為紫云英生長(zhǎng)提供較好生長(zhǎng)環(huán)境，促進(jìn)紫云英根系生長(zhǎng)，增加紫云英根瘤菌數(shù)量，提升固氮能力[22]。紫云英還田或紫云英與水稻秸稈聯(lián)合還田配合氮肥全量施用，水稻收獲指數(shù)顯著低于其他處理，可能是氮素的過量施用造成水稻莖葉旺長(zhǎng)，株高增加，生物量增大，氮肥從莖葉向籽粒轉(zhuǎn)移率低，造成水稻收獲指數(shù)偏低[23]。紫云英與水稻秸稈聯(lián)合還田配施氮肥具有較好的增產(chǎn)效果，這也與周國(guó)朋等[24]的研究結(jié)果一致。

地上部養(yǎng)分積累量能夠直觀反映出干物質(zhì)的生產(chǎn)與分配，水稻對(duì)養(yǎng)分的吸收利用及轉(zhuǎn)運(yùn)，直接或間接影響水稻產(chǎn)量[25]。王慧等[26]研究結(jié)果表明，紫云英種植與還田能夠改善水稻土生態(tài)環(huán)境，調(diào)整水稻土供肥特性，顯著提升水稻對(duì)養(yǎng)分的吸收及轉(zhuǎn)運(yùn)。楊濱娟等[27]研究結(jié)果表明，水稻秸稈還田能夠有效提升水稻土有機(jī)質(zhì)以及活性氮、磷、鉀的含量，為水稻后期生長(zhǎng)提供充足養(yǎng)分。本研究結(jié)果表明，與CK相比，紫云英或水稻秸稈還田配合氮肥均能大幅度提升水稻地上部的氮積累量。CK土壤氮虧損，土壤氮含量低，影響水稻生長(zhǎng)及氮的吸收；N0.6處理與Mv處理可能是因?yàn)榈B(yǎng)分投入低，土壤氮出現(xiàn)一定虧損，而StN0.6處理可能是水稻秸稈腐解速率慢[19]，造成水稻前期供氮不足，水稻有效穗及穗粒數(shù)偏低，成熟期干物質(zhì)積累量偏低；MvN處理氮養(yǎng)分投入大，地上部氮積累量卻與MvStN0.6處理無顯著差異，可能是過高的氮肥供應(yīng)造成水稻前期地上部旺長(zhǎng)，影響水稻根系的發(fā)育與生長(zhǎng)，后期貪青晚熟，影響干物質(zhì)向籽粒轉(zhuǎn)移[28-29]。綜合來看，MvStN處理地上部氮積累量顯著提升是紫云英與水稻秸稈聯(lián)合還田的作用效果。

水稻土是水稻汲取養(yǎng)分的介質(zhì)，其氮含量是評(píng)價(jià)土壤肥沃度的重要指標(biāo)[30-31]。堿解氮作為土壤有效氮可以直接被水稻吸收利用，能夠直觀反映出土壤的供氮能力。本研究發(fā)現(xiàn)，與氮肥處理相比，僅紫云英或紫云英與水稻秸稈聯(lián)合還田配施氮肥處理顯著提高土壤堿解氮含量，而水稻秸稈還田配施氮肥處理堿解氮含量差異不顯著，可能是水稻秸稈C量占比高，微生物腐解消耗土壤有效氮[32]，從而降低了土壤堿解氮的含量，紫云英的種植能夠?yàn)橥寥缼泶罅扛鼍?，通過固氮作用降低土壤有效氮的流失，提升土壤堿解氮含量[33]。Mbuthia等[34]研究發(fā)現(xiàn)，豆科綠肥原位種植并翻壓后土壤活性養(yǎng)分得到明顯提升，本研究結(jié)果與其研究結(jié)果相似。單施氮肥處理土壤總氮含量顯著低于同水平下紫云英或紫云英與水稻秸稈聯(lián)合還田配施氮肥處理，可能是因?yàn)殚L(zhǎng)期水稻種植，稻谷和秸稈將土壤中的大量氮素帶走，紫云英或水稻秸稈還田所攜帶的氮養(yǎng)分通過微生物腐解再次釋放到土壤中且不易流失，相反，單施尿素能夠短期大幅度提高土壤氮含量，但肥效短、易流失，不利于土壤氮的積累。

氮肥利用率及土壤氮素表觀盈虧量是判斷土壤氮平衡及農(nóng)田可持續(xù)發(fā)展的重要參考指標(biāo)，也是合理施用氮肥，控制氮肥流失，降低氮肥施用造成面源污染的重要依據(jù)[35]。本研究發(fā)現(xiàn)，與等量施氮處理相比，紫云英與水稻秸稈聯(lián)合還田配施氮肥處理增加氮投入量的同時(shí)有效降低氮的損失。一方面可能是紫云英攜帶的大量根瘤菌殘留在土壤作用的結(jié)果；另一方面可能是紫云英與水稻秸稈聯(lián)合還田改善水稻土生態(tài)環(huán)境，調(diào)節(jié)土壤碳氮比，腐解秸稈的微生物量增加，消耗了部分易流失的活性氮，降低土壤氮的損失。從氮肥利用率來看，紫云英與水稻秸稈聯(lián)合還田配合氮肥減施能夠有效提升水稻對(duì)氮肥的吸收利用。紫云英與水稻秸稈聯(lián)合還田改善水稻土環(huán)境，持續(xù)為土壤提供氮素供應(yīng)，促進(jìn)氮素循環(huán)，降低氮肥流失，顯著提高氮肥利用率[36-37]。

綜合水稻產(chǎn)量及農(nóng)田可持續(xù)發(fā)展考慮，在豫南地區(qū)紫云英與水稻秸稈聯(lián)合還田配合60%氮肥能夠穩(wěn)定水稻產(chǎn)量，提升水稻土氮素可持續(xù)供應(yīng)能力，降低氮的流失，為糧食安全提供有力保障。但土壤氮素依然有盈余，氮肥實(shí)際利用率依然有提升潛力。且本試驗(yàn)設(shè)計(jì)未改變磷、鉀肥的投入，后續(xù)將通過土壤磷、鉀變化，探索磷、鉀肥減肥措施，明確紫云英與水稻秸稈聯(lián)合還田與化肥減施比例，改善水稻土耕層生態(tài)環(huán)境，進(jìn)一步降低肥料投入，實(shí)現(xiàn)減肥增效，確保本研究區(qū)域水稻穩(wěn)產(chǎn)及稻田可持續(xù)發(fā)展，為區(qū)域糧食安全及清潔高效生產(chǎn)提供更多理論參考。

4 結(jié)論

在豫南稻區(qū)，在秸稈留高茬還田條件下，種植并翻壓紫云英配施適量氮肥可有效增強(qiáng)水稻土氮肥可持續(xù)供應(yīng)能力，提升水稻對(duì)氮的吸收利用，增加水稻地上部氮的積累，提高水稻收獲指數(shù)和氮肥實(shí)際利用率，進(jìn)而增加水稻產(chǎn)量，降低氮肥面源污染。氮肥投入量過大造成水稻土氮損失較多，盈余過大，水稻收獲指數(shù)低，氮肥利用率低，出現(xiàn)增肥不增產(chǎn)現(xiàn)象。本研究結(jié)果表明紫云英與水稻秸稈聯(lián)合還田配合60%氮肥處理在減少氮肥施用量的同時(shí)，可滿足水稻生長(zhǎng)需要，實(shí)現(xiàn)水稻高效清潔生產(chǎn)。

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（責(zé)任編輯：蔣永忠）

收稿日期：2023-05-12

基金項(xiàng)目：國(guó)家綠肥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目（CARS-22）

作者簡(jiǎn)介：杜光輝（1992-），男，河南羅山人，碩士研究生，研究實(shí)習(xí)員，從事土壤肥料與綠肥研究。（E-mail） dugh1992@163.com

通訊作者：呂玉虎，（E-mail）18736046075@163.com