紫云英與尿素或控釋尿素配施對雙季稻產(chǎn)量及氮鉀利用率的影響

魯艷紅，廖育林，聶軍*，周興，謝堅(jiān)，楊曾平

（1 湖南省土壤肥料研究所，湖南長沙 410125；2 農(nóng)業(yè)部湖南耕地保育科學(xué)觀測實(shí)驗(yàn)站，湖南長沙 410125）

紫云英與尿素或控釋尿素配施對雙季稻產(chǎn)量及氮鉀利用率的影響

魯艷紅1,2，廖育林1,2，聶軍1,2*，周興1,2，謝堅(jiān)1,2，楊曾平1,2

（1 湖南省土壤肥料研究所，湖南長沙 410125；2 農(nóng)業(yè)部湖南耕地保育科學(xué)觀測實(shí)驗(yàn)站，湖南長沙 410125）

【目的】了解化肥氮鉀用量減少條件下不同比例紫云英與普通化肥尿素或控釋尿素配施對雙季稻產(chǎn)量及氮鉀利用效率的影響，旨在為南方雙季稻種植區(qū)制定科學(xué)減肥增效策略提供依據(jù)。 【方法】通過連續(xù) 6 年定位田間小區(qū)試驗(yàn)，除對照不施肥外，試驗(yàn)的其他 5 個(gè)處理早稻施肥量均為 N 150 kg/hm2、P2O575 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2，氮素以尿素、控釋尿素、紫云英按處理比例配合和施用。分析了雙季稻產(chǎn)量，植株氮、鉀養(yǎng)分吸收積累、利用效率及土壤氮、鉀養(yǎng)分含量。 【結(jié)果】與 (CF100) 處理相比，早稻翻壓紫云英鮮草 17145 kg/hm2時(shí)，早、晚稻均減施氮 40%、減施鉀 21% 條件下，氮肥采用尿素處理 (CF60 + A40) 或控釋尿素處理 (CRU60 + A40) 以及早稻翻壓紫云英鮮草 25715 kg/hm2，早、晚稻均減施 60% 氮、32% 鉀條件下，氮肥采用控釋尿素處理 (CRU40 + A60) 有利于早晚稻及全年產(chǎn)量的提高，其中以 CRU60 + A40 處理增產(chǎn)效果最佳。CF60 + A40 和 CRU60 + A40處理早晚稻的稻谷、稻草和植株氮素及鉀素積累量均較 CF100 提高，其中 CRU60 + A40 處理提高效果最明顯。紫云英與尿素或控釋尿素配施提高了早晚稻氮、鉀養(yǎng)分利用效率，CF60 + A40、CF40 + A60、CRU60 + A40 和CRU40 + A60 處理的氮肥和鉀肥回收利用率、氮肥和鉀肥農(nóng)學(xué)效率以及氮肥和鉀肥偏生產(chǎn)力均高于 CF100 處理。在紫云英替代和肥料等量施用條件下，施用控釋尿素處理比施用尿素處理有利于提高養(yǎng)分利用效率。6 年12 季水稻種植后，紫云英與尿素或控釋尿素配施處理的土壤全氮、堿解氮和速效鉀含量均較 CF100 處理有所提高。 【結(jié)論】綜合考慮作物產(chǎn)量效應(yīng)、養(yǎng)分高效利用及土壤肥力維持，在該區(qū)域雙季稻種植體系中早稻可用紫云英替代 40% 氮肥、20% 鉀肥，晚稻減施 40% 氮肥、20% 鉀肥，氮肥品種采用控釋尿素或尿素均可，采用控釋尿素有進(jìn)一步提高早稻紫云英的替代比例和晚稻氮鉀肥減施比例潛力。

紫云英；控釋尿素；雙季稻；產(chǎn)量；氮鉀利用效率

nitrogen and potassium nutrient use efficiency

中國是最大的水稻生產(chǎn)國，合理施肥是保證水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵。但是近年來，隨著化肥施用量的快速增長，水稻生產(chǎn)中肥料增產(chǎn)效應(yīng)減緩、養(yǎng)分利用率偏低和環(huán)境負(fù)荷增大等問題日益突出[1]。目前在國內(nèi)外糧食市場供給相對寬裕的條件下，探索如何通過栽培措施節(jié)肥增效，對于保證國家糧食安全和實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

紫云英 (Astragalussincus) 是我國南方稻田主要綠肥品種，翻壓還田能提供一定量的氮、磷、鉀和有機(jī)質(zhì)等養(yǎng)分，從而在保證水稻高產(chǎn)的同時(shí)適當(dāng)減施化肥或不施化肥[2]。中國在化肥未大量施用之前，紫云英作為稻田主要有機(jī)肥源曾對農(nóng)業(yè)產(chǎn)生了重大作用。20 世紀(jì) 80 年代以來，隨著化肥用量快速增加，紫云英種植面積大幅度萎縮。近十幾年來，隨著國家對糧食和環(huán)境安全的重視，紫云英綠肥又重新成為研究熱點(diǎn)。許多研究者就紫云英施用條件下減施化肥的水稻產(chǎn)量效應(yīng)及土壤養(yǎng)分影響等方面開展了較多研究，也取得了一些重要的研究成果[3-4]。

控釋尿素通過調(diào)控氮素養(yǎng)分釋放速率，較普通尿素具有肥效更長、養(yǎng)分利用率更高、損失率更低及對環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)更小的特性[5]。大量研究表明將普通尿素改為控釋尿素，能在常規(guī)施氮量基礎(chǔ)上減量施用，在實(shí)現(xiàn)作物增產(chǎn)的同時(shí)提高氮肥利用效率[6-7]。

如何在保持作物產(chǎn)量和維持土壤地力的基礎(chǔ)上減少化學(xué)肥料投入，對提高資源利用效率和減少環(huán)境負(fù)擔(dān)具有重要意義，用綠肥紫云英替代部分化肥或施用控釋氮肥都是可供選擇的有效途徑。目前將紫云英與尿素配施或減量控釋尿素運(yùn)用于雙季稻種植上有較多研究，而紫云英與控釋尿素配施在雙季水稻上的應(yīng)用研究相對較少，而且以往關(guān)于紫云英配施化肥或控釋尿素施用的研究較多集中在水稻產(chǎn)量和土壤肥力等方面，關(guān)于紫云英與控釋尿素配施適宜比例的確定及在氮、鉀養(yǎng)分利用效率方面的研究也較為缺乏。本研究采用連續(xù) 6 年定位大田試驗(yàn)，監(jiān)測不同比例紫云英與尿素配施和相應(yīng)比例的紫云英與控釋尿素配施對雙季稻產(chǎn)量效應(yīng)的影響，探討和比較不同比例紫云英與尿素配施或紫云英與控釋尿素配施對水稻氮、鉀養(yǎng)分吸收，氮、鉀利用效率及對土壤氮、鉀養(yǎng)分狀況的影響，尋求在化肥氮、鉀投入減量的條件下及保證水稻較高產(chǎn)量、較高養(yǎng)分利用效率及土壤養(yǎng)分較平衡基礎(chǔ)上的紫云英與控釋尿素及紫云英與尿素適宜配施比例，以期為南方雙季稻種植區(qū)制定科學(xué)減肥增效策略提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況及供試材料

試驗(yàn)于 2009～2014 年在湖南省南縣三仙湖鄉(xiāng)萬元橋村 (N 29°13′，E 112°28′，海拔高度 30 m) 進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)屬亞熱帶濕潤氣候，年均降水量 1238 mm，年均氣溫 16.6℃，全年日照時(shí)數(shù) 1775 h。供試土壤為河湖沉積物母質(zhì)發(fā)育的潮泥田。試驗(yàn)前耕層 0—20 cm 土壤 pH 7.78、有機(jī)質(zhì) 47.9 g/kg、全氮 2.52 g/kg、全磷 1.05 g/kg、全鉀 20.9 g/kg、堿解氮 219 mg/kg、有效磷 23.4 mg/kg、速效鉀 92.3 mg/kg。試驗(yàn)施用的控釋尿素為金正大公司生產(chǎn)的水稻專用樹脂包膜控釋尿素 (N ≥ 42%)，控釋期為 60 天。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè) 6 個(gè)處理:1) CK (不施紫云英，早晚稻均不施任何肥料)；2) CF100 (100% 化肥，不施紫云 英 ， 早 晚 稻 施 肥 量 均 為N 150 kg/hm2、 P2O575 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2)；3) CF60 + A40 (60% 氮來自化肥，40% 來自紫云英)；4) CF40 + A60 (40%氮來自化肥，60% 來自紫云英)；5) CRU60 + A40 (60% 氮來自控釋尿素，40% 來自紫云英)；6) CRU40 + A60 (40% 氮來自控釋尿素，60% 來自紫云英)。其中，處理 2)、3)、4)、5)、6) 的早稻氮鉀總施用量一致，由于施入紫云英導(dǎo)致的早稻施鉀不足用化肥鉀補(bǔ)足，早稻化肥磷用量相同；此五個(gè)處理的晚稻不施紫云英，化肥施用量同早稻；處理 3) 和 5)早稻按 17145 kg/hm2鮮草量翻壓紫云英，處理 4) 和 6)按 25715 kg/hm2鮮草量翻壓紫云英 (紫云英鮮草養(yǎng)分含量為 N 0.35%、P2O50.09%、K2O 0.15%)。紫云英于早稻移栽前一周翻壓，處理 2)、3) 和 4) 氮肥用尿素，50% 做基肥施入，余下 50% 作分蘗肥于拋秧后10 d 施用；處理 5) 和 6) 的控釋尿素做基肥一次性施入。磷肥用過磷酸鈣，鉀肥用氯化鉀，均做基肥一次性施入。各處理基肥于拋秧前 1 d 施入，基肥施入后，立即用鐵齒耙耖入 5 cm 深的土層內(nèi)。每處理 3次重復(fù)，小區(qū)間用高 20 cm、寬 30 cm 的泥埂覆膜隔離，實(shí)行單獨(dú)排灌，每個(gè)小區(qū)面積 20 m2，隨機(jī)區(qū)組排列。早稻品種 (組合) 為湘早秈 45 號，晚稻品種(組合) 為黃華占。為獲得的數(shù)據(jù)與實(shí)際生產(chǎn)情況相一致，試驗(yàn)田的管理與大田常規(guī)管理模式保持一致。

1.3 樣品采集與測定

試驗(yàn)開始前采集 0—20 cm 土層基礎(chǔ)土樣，測定基本理化性狀。每季水稻成熟后各小區(qū)單打單曬，分別測產(chǎn)。早、晚稻成熟期采集植株樣品用于考種和測定氮、鉀養(yǎng)分含量。于 2014 年晚稻收獲后從每個(gè)小區(qū)采集 0—20 cm 土層土壤樣品，分析全氮、堿解氮、全鉀和速效鉀含量。土壤和植株樣品均采用常規(guī)分析法測定[8]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

評價(jià)肥料養(yǎng)分利用效率主要采用肥料回收利用率、農(nóng)學(xué)效率和偏生產(chǎn)力，分別用下列公式計(jì)算。

肥料回收利用率 (fertilizer recovery efficiency，F(xiàn)RE) = (施肥區(qū)地上部養(yǎng)分吸收量 - 不施肥區(qū)地上部養(yǎng)分吸收量)/施肥量×100%

肥料農(nóng)學(xué)效率 (agronomic efficiency of fertilizer，F(xiàn)AE) = (施肥區(qū)籽粒產(chǎn)量 - 不施肥區(qū)籽粒產(chǎn)量)/施肥量

肥料偏生產(chǎn)力 (partial factor productivity of fertilizer，PFP) = 施肥區(qū)籽粒產(chǎn)量/施肥量

數(shù)據(jù)處理及分析采用 Microsoft Excel 2003 和DPS 7.5 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對水稻產(chǎn)量的影響

2009～2014 年不同處理的早、晚稻平均產(chǎn)量結(jié)果如表 1 所示。可以看出，各處理早稻稻谷產(chǎn)量為CRU60 + A40 ＞ CRU40 + A60 ＞ CF60 + A40 ＞ CF100 ＞CF40 + A60 ＞ CK，各處理晚稻和全年稻谷產(chǎn)量為CRU60 + A40 ＞ CF60 + A40 ＞ CRU40 + A60 ＞ CF100 ＞CF40 + A60 ＞ CK。所有處理中，CK 處理的早、晚稻及全年兩季稻谷產(chǎn)量均最低，且與各施肥處理的差異均達(dá)到顯著水平 (P ＜ 0.05)。早、晚稻及全年兩季稻谷產(chǎn)量均以 CRU60 + A40 處理最高，其全年兩季稻谷總產(chǎn)量較 CK、CF100 和 CF60 + A40 處理分別增產(chǎn) 63.1%、9.5% 和 4.0%，說明該施肥方式能促進(jìn)早晚稻生長，有利于水稻產(chǎn)量形成。

早稻 CRU40 + A60 和 CF60 + A40 處理較 CF100處理分別增產(chǎn) 6.4% 和 6.8%，晚稻分別增產(chǎn) 4.5% 和2.2%，兩季總產(chǎn)分別增產(chǎn) 5.3% 和 4.2%，說明這兩種施肥方式也有利于雙季水稻增產(chǎn)。

盡管 CF40 + A60 處理早晚稻施肥量與 CRU40 + A60 處 理 一 致 ，CRU40 + A60 處 理 早 晚 稻 均 較CF100 處理增產(chǎn)，而 CF40 + A60 處理早晚稻均較CF100 處理有所減產(chǎn)，可能主要是 CRU40 + A60 處理施用的氮肥為控釋尿素，由于其緩效性和長效性，使其氮素供應(yīng)在早晚稻整個(gè)生育期與水稻對氮素養(yǎng)分的需求達(dá)到較一致的同步性，因此晚稻季即使在氮肥常規(guī)用量上減少了 60%，也表現(xiàn)出較好的后效作用。

表1 不同施肥處理 6 年早、晚稻平均產(chǎn)量及相對于對照的增產(chǎn)率Table 1 The average rice yields and yield increment of different treatments in 6 years

2.2 不同施肥處理對水稻植株氮含量、氮吸收量及氮素利用效率的影響

2.2.1植株氮含量 不同施肥處理對早晚稻稻谷和稻草氮含量有一定的影響 (表 2)。各施肥處理的早晚稻稻谷和稻草氮含量均高于 CK 處理。早稻所有紫云英配施處理稻谷和稻草氮含量均高于 CF100 處理；而晚稻 CF100 處理的稻谷和稻草氮含量較高，其中稻谷氮含量在所有處理中最高，稻草氮含量僅低于CF60 + A40 處理。這可能是因?yàn)樵谠绲炯舅惺┓侍幚淼牡昧恳恢?，CF100 處理施用的是速效氮肥(尿素)，其他處理配施了紫云英，有利于早稻后期植株氮含量的提高，而晚稻 CF100 處理施氮量高于其他施肥處理。

2.2.2植株氮吸收量 不同施肥處理對早晚稻稻谷、稻草和植株氮素總積累量有較大影響 (表 3)。所有施肥處理早晚稻籽粒和稻草氮素積累量及植株氮素總積累量均顯著高于 CK 處理 (P ＜ 0.05)。所有施肥處理中，除CRU60 + A40 處理晚稻稻草氮素積累量略低于 CF60 + A40 處理外，早晚稻籽粒氮素積累量、稻草氮素積累量和植株氮素總積累量均以 CRU60 + A40處理最高。說明該施肥模式有利于促進(jìn)早晚稻對氮素的吸收積累。

早稻所有紫云英配施處理的籽粒、稻草及植株氮素積累量均高于 CF100 處理，而晚稻僅 CRU60 + A40 和 CF60 + A40 處理高于 CF100 處理，CRU40 + A60 和 CF40 + A60 處理均低于 CF100 處理。

2.2.3氮肥利用效率 2009～2014 年的早晚稻氮肥回收利用率、氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力平均結(jié)果(表 4) 表明，不同施肥處理對氮肥利用效率有明顯影響。早晚稻各施肥處理中配施紫云英處理的氮肥回收利用率均高于 CF100 處理，且早稻 CRU60 + A40處理和 CF100 處理的差異達(dá)到顯著水平 (P ＜ 0.05)，晚稻所有配施紫云英處理與 CF100 處理的差異均達(dá)到顯著水平 (P ＜ 0.05)。控釋尿素配施紫云英處理(CRU60 + A40 和 CRU40 + A60) 的早晚稻氮肥回收利用率均高于尿素配施紫云英處理 (CF60 + A40 和CF40 + A60)。所有紫云英配施處理 (CF60 + A40、CF40 + A60、CRU60 + A40 和 CRU40 + A60) 晚稻氮肥回收利用率均高于早稻，可能主要與這些處理晚稻施氮量低于早稻，同時(shí)早稻施入的紫云英或控釋尿素對晚稻產(chǎn)生后效有關(guān)。

表2 6 年不同施肥處理的早、晚稻植株平均氮含量 (g/kg)Table 2 The average nitrogen content in early and late rice plant of different treatments in 6 years

表3 6 年不同施肥處理的早、晚稻植株平均氮素積累量 (kg/hm2)Table 3 The average nitrogen accumulation in early and late rice plant of different treatments in 6 years

表4 6 年不同施肥處理的早、晚稻氮素養(yǎng)分吸收利用效率Table 4 The average nitrogen use efficiency in early and late rice plant of different treatments in 6 years

CF100 處理早晚稻氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力均低于其他施肥處理，且晚稻 CF100 處理與其他施肥處理差異均達(dá)到了顯著水平 (P ＜ 0.05)。早稻氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力均以 CRU60 + A40 處理最高，晚稻 CF40 + A60 和 CRU40 + A60 處理氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力均高于 CRU60 + A40 處理，可能主要與它們晚稻施氮量較 CRU60 + A40 處理低有關(guān)。

2.3 不同施肥處理對水稻植株鉀含量、鉀吸收量及鉀素利用效率的影響

2.3.1植株鉀含量 不同施肥處理對早、晚稻稻谷和稻草鉀素含量有一定影響 (表 5)，但各處理的差異均未達(dá)到顯著水平 (P ＞ 0.05)。早稻各施肥處理的稻谷和稻草鉀含量均低于 CK 處理，晚稻各施肥處理的稻谷和稻草鉀含量均高于 CK 處理。早、晚稻所有紫云英配施處理的稻谷鉀含量均高于 CF100 處理，稻草鉀含量除早稻 CF100 處理低于 CF40 + A60 處理，早晚稻 CF100 處理稻草鉀含量高于所有紫云英配施處理。說明 CF100 處理盡管有利于提高稻草鉀含量，但對于促進(jìn)稻草鉀向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)的能力不及配施紫云英處理。

表5 6 年不同施肥處理的早、晚稻植株平均鉀含量 (g/kg)Table 5 The average potassium content in early and late rice plant of different treatments in 6 years

2.3.2植株鉀吸收量 不同施肥處理對早晚稻稻谷、稻草和植株鉀素總積累量有較明顯影響 (表 6)。所有施肥處理的早晚稻稻谷、稻草鉀素積累量和植株鉀素總積累量均顯著高于 CK 處理 (P ＜ 0.05)。各施肥處理中，早晚稻籽粒鉀素積累量、稻草鉀素積累量和植株鉀素總積累量均以 CRU60 + A40 處理最高，其次為 CF60 + A40 和 CRU40 + A60 處理。

早稻所有紫云英配施處理的籽粒和稻草鉀素積累量及植株鉀素總積累量均高于 CF100 處理，晚稻除 CF40 + A60 處理的稻草鉀素積累量和植株鉀素總積累量均低于 CF100 處理，其他紫云英配施處理的籽粒、稻草及植株鉀素總積累量均高于 CF100 處理。說明與配施紫云英處理相比，CF100 處理不利于早晚稻植株鉀素的吸收積累。

表6 6 年不同施肥處理的早、晚稻植株平均鉀素積累量 (kg/hm2)Table 6 The average potassium accumulation in early and late rice plant of different treatments in 6 years

2.3.3鉀肥利用效率 由表 7 可以看出，不同處理對早、晚稻鉀肥回收利用率、鉀肥農(nóng)學(xué)效率和鉀肥偏生產(chǎn)力有明顯影響。早、晚稻配施紫云英處理鉀肥回收利用率均高于 CF100 處理，早稻僅 CRU60 + A40 和 CF100 處理的差異達(dá)到顯著水平 (P ＜ 0.05)，晚稻所有配施紫云英處理與 CF100 處理的差異均達(dá)到顯著水平 (P ＜ 0.05)。控釋尿素配施紫云英處理的早、晚稻鉀肥回收利用率均高于相應(yīng)的尿素配施紫云英處理 (CRU60 + A40 處理高于 CF60 + A40 處理，CRU40 + A60 處理高于 CF40 + A60 處理)。CF60 + A40、CF40 + A60、CRU60 + A40 和 CRU40 + A60 處理晚稻鉀肥回收利用率高于早稻，可能與這些處理晚稻施鉀量低于早稻及早稻施入紫云英對晚稻的后效有關(guān)。

除 CF40 + A60 處理，早稻鉀肥農(nóng)學(xué)效率和鉀肥偏生產(chǎn)力 CF100 處理均低于紫云英配施處理；晚稻鉀肥農(nóng)學(xué)效率和鉀肥偏生產(chǎn)力 CF100 處理低于所有紫云英配施處理。除 CF40 + A60 處理的鉀肥農(nóng)學(xué)效率外，CF100 處理鉀肥農(nóng)學(xué)效率和鉀肥偏生產(chǎn)力與其他處理的差異均達(dá)到了顯著水平 (P ＜ 0.05)。早、晚稻鉀肥農(nóng)學(xué)效率均以 CRU60 + A40 處理最高，其次為 CRU40 + A60 和 CF60 + A40 處理。早稻鉀肥偏生產(chǎn)力以 CRU60 + A40 處理最高，其次為 CRU40 + A60 和 CF60 + A40 處理；晚稻鉀肥偏生產(chǎn)力以CRU40 + A60 處理最高，其次為 CF40 + A60 處理，可能主要與它們的晚稻施鉀量較低有關(guān)。

表7 6 年不同施肥處理的早、晚稻鉀素養(yǎng)分吸收利用效率Table 7 Average potassium use efficiency in early and late rice plant of different treatments in 6 years

2.4 連續(xù)不同施肥對土壤氮、鉀養(yǎng)分的影響

2.4.1土壤全氮和堿解氮的變化 連續(xù) 6 年不同施肥對土壤全氮和堿解氮含量有較明顯的影響 (表 8)。各施 肥 處 理 無 論 土 壤 全 氮 還 是 堿 解 氮 均 高 于 CK 處理；所有紫云英配施處理的全氮和堿解氮含量均高于 CF100 處理。在紫云英配施處理中，CRU60 + A40 處理土壤全氮和堿解氮含量低于其他處理。

2.4.2土壤全鉀和速效鉀的變化 土壤鉀素主要來源為土壤的礦物質(zhì)鉀及施入土壤中的鉀肥及有機(jī)物料的鉀。由表 8 可以看出，土壤全鉀含量以對照 CK處理最低，其次為 CRU60 + A40 處理，土壤全鉀含量最高的為 CRU40 + A60 處理，其次為 CF100 處理，但與試驗(yàn)前相比，不同處理對土壤全鉀含量的影響均不明顯。所有處理中，土壤速效鉀含量也以CK 處理最低。施肥處理中，所有紫云英配施處理的土壤速效鉀含量均高于 CF100 處理，其中土壤速效鉀含量最高的為 CF60 + A40 處理，其次為 CRU60 + A40 處理。

表8 2014 年晚稻后不同施肥處理土壤氮鉀養(yǎng)分含量Table 8 Soil nitrogen and potassium content in different treatments after late rice harvesting in 2014

3 討論

3.1 紫云英配施尿素與紫云英配施控釋尿素水稻產(chǎn)量效應(yīng)差異及原因分析

大量研究表明有機(jī)無機(jī)肥合理配施是提高作物產(chǎn)量和培肥地力的有效途徑[9]。紫云英綠肥作為南方稻田的重要有機(jī)肥源，富含氮鉀等養(yǎng)分，其施用能替 代 部 分 化 肥[10]。 以 往 研 究 表 明 在 紫 云 英 翻 壓 條 件下，適當(dāng)降低化肥用量可保證水稻產(chǎn)量或促進(jìn)水稻產(chǎn)量提高。周興等[11]研究認(rèn)為在紫云英利用條件下減少 20%～40% 的氮、鉀肥用量水稻不減產(chǎn)；也有研究表明翻壓 45 t/hm2紫云英條件下降低氮肥用量20%～60% 可實(shí)現(xiàn)晚稻增產(chǎn)[12]。本研究結(jié)果也表明在早稻季用紫云英替代 40% 化肥氮、21% 化肥鉀，晚稻減施 40% 化肥氮、21% 化肥鉀的條件下，氮肥采用尿素早、晚稻及全年產(chǎn)量均較全量化肥處理增產(chǎn)，而將尿素改為控釋尿素時(shí)，早、晚稻及全年產(chǎn)量還可進(jìn)一步增加；在早稻季用紫云英替代 60% 化肥氮、32% 化肥鉀，晚稻減施 60% 化肥氮、32% 化肥鉀的條件下，氮肥采用尿素早晚稻及全年產(chǎn)量均較全量化肥處理有所減產(chǎn)，但將普通氮肥尿素改為控釋尿素時(shí)，早、晚稻及全年產(chǎn)量均較全量化肥處理有所增產(chǎn)。

這表明紫云英配施控釋尿素與紫云英配施尿素對雙季稻產(chǎn)量的效應(yīng)有所差異，相同比例的紫云英與控釋尿素配施其雙季稻產(chǎn)量高于相應(yīng)比例的紫云英與尿素配施。紫云英與普通氮肥尿素配施，從保持和提高雙季稻產(chǎn)量的角度考慮，早稻用紫云英替代 40% 左右氮肥、20% 左右鉀肥，晚稻減施 40% 左右氮肥、20% 左右鉀肥，可實(shí)現(xiàn)雙季水稻增產(chǎn)，表明這一比例是適宜的。其較全量化肥處理增產(chǎn)的主要原因可能是有機(jī)無機(jī)肥配合施用結(jié)合了化肥速效性和有機(jī)肥持久性的特點(diǎn)，60% 氮肥、80% 鉀肥量能夠滿足水稻生長前期和中期對氮鉀養(yǎng)分的需要，而早稻季施入的紫云英養(yǎng)分釋放慢于速效化肥，有利于水稻中后期對氮鉀養(yǎng)分的需求，同時(shí)也有利于補(bǔ)充土壤養(yǎng)分庫，對后季作物產(chǎn)生后效，從而促進(jìn)了早晚稻水稻生長和產(chǎn)量形成。而當(dāng)紫云英替代比例和晚稻氮、鉀肥減施比例提高至 60% 左右氮肥、30% 左右鉀肥時(shí)，較全量化肥處理均有所減產(chǎn)，可能是由于在該配施和減施比例下施入的氮鉀肥及紫云英不足以滿足水稻生長對氮鉀養(yǎng)分的需要。

將尿素改為控釋尿素，早稻用紫云英替代 40%左右氮肥、20% 左右鉀肥，晚稻減施 40% 左右氮肥、20% 左右鉀肥，較相應(yīng)的紫云英配施尿素處理進(jìn)一步提高了雙季稻產(chǎn)量，當(dāng)紫云英替代比例和化肥減施比例提高至 60% 左右氮肥、30% 左右鉀肥時(shí)也可實(shí)現(xiàn)雙季水稻增產(chǎn)。相同比例的紫云英與控釋尿素配施雙季稻產(chǎn)量高于紫云英與化肥尿素配施，主要是由于雙季稻是一個(gè)連續(xù)的生產(chǎn)過程，同時(shí)本試驗(yàn)為 6 年 12 季水稻種植的中長期定位試驗(yàn)，控釋尿素由于其養(yǎng)分供應(yīng)的長效性和持續(xù)穩(wěn)定性，可有效降低養(yǎng)分損失，當(dāng)季未利用完的氮素養(yǎng)分可留在土壤中，繼續(xù)為后季水稻利用，尤其是在與紫云英配施條件下，更能為雙季水稻的連續(xù)生產(chǎn)提供穩(wěn)定的養(yǎng)分供應(yīng)。因此，其與紫云英配施對產(chǎn)量的促進(jìn)作用更為明顯和穩(wěn)定。

3.2 紫云英配施尿素或控釋尿素對氮鉀養(yǎng)分吸收利用的影響

肥料施用不合理、養(yǎng)分損失大和養(yǎng)分供應(yīng)與作物對養(yǎng)分需求不同步是導(dǎo)致養(yǎng)分利用效率低的主要原因[13]。普通化肥養(yǎng)分釋放速率快，肥效期短，前期無效損失大[14]，用紫云英替代部分化肥施用有利于實(shí)現(xiàn)紫云英養(yǎng)分與化肥養(yǎng)分的合理耦合[12]，控釋尿素代替普通化肥尿素可以延緩養(yǎng)分釋放速率，具有肥效的長效性和養(yǎng)分供應(yīng)持續(xù)穩(wěn)定性的特點(diǎn)[5,15]。因此，適當(dāng)減少化肥施用量[16]，采用緩控釋肥代替速效肥料[17]或有機(jī)無機(jī)肥合理配施[18]等都是提高肥料養(yǎng)分利用效率的有效途徑。前人關(guān)于這三種方法對作物養(yǎng)分吸收和養(yǎng)分利用效率等已有較多研究，但將三種方法結(jié)合起來 (紫云英配施控釋尿素并減少肥料量) 在雙季稻種植體系中對雙季稻養(yǎng)分吸收和利用效率的研究相對較少。本研究結(jié)果表明早稻采用適宜比例紫云英替代部分化肥氮、鉀，晚稻減施部分化肥氮、鉀的施肥方法從總體上有利于水稻植株對氮、鉀養(yǎng)分吸收積累量的提高，同時(shí)有利于氮、鉀肥料利用率、農(nóng)學(xué)效率和偏生產(chǎn)力的提高。而在相同用量紫云英配施下將普通氮肥尿素改用控釋尿素時(shí)，進(jìn)一步提高了水稻植株對氮、鉀養(yǎng)分的吸收積累及氮、鉀肥料利用效率。同時(shí)本試驗(yàn)結(jié)果還表明，經(jīng)過 6年 12 季的水稻種植，與全量化肥處理相比，紫云英配施尿素或控釋尿素土壤全氮、堿解氮和速效鉀含量均有所提高，說明其對于土壤氮鉀養(yǎng)分的保持和提高也是有利的。

4 結(jié)論

在南方雙季稻種植區(qū)，綠肥紫云英利用條件下可適當(dāng)減少早晚稻氮、鉀化肥用量。綜合考慮作物的產(chǎn)量效應(yīng)、養(yǎng)分吸收利用效率及土壤肥力的維持和提高，在本試驗(yàn)條件下或與該試驗(yàn)區(qū)域生態(tài)條件類似的雙季稻種植區(qū)，在氮肥品種采用普通尿素條件下，早稻可用紫云英替代 40% 氮肥、20% 鉀肥，晚稻減施 40% 氮肥、20% 鉀肥。如果將尿素改為控釋尿素，可以按這一替代和減施比例施用，也可適當(dāng)提高早稻紫云英的替代比例和晚稻氮鉀肥減施比例，實(shí)現(xiàn)雙季稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)和氮鉀養(yǎng)分的高效利用。

[1]張福鎖, 王激清, 張衛(wèi)峰, 等. 中國主要糧食作物肥料利用率現(xiàn)狀與提高途徑[J]. 土壤學(xué)報(bào), 2008, 45(5)： 915-924. Zhang F S, Wang J Q, Zhang W F, et al. Nutrient use efficiencies of major cereal crops in China and measures for improvement[J]. Acta Pedologica Sinca, 2008, 45(5)： 915-924.

[2]李繼明, 黃慶海, 袁天佑, 等. 長期施用綠肥對紅壤稻 田水稻產(chǎn)量和土壤養(yǎng)分的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2011, 17(3)： 563-570. Li J M, Huang Q H, Yuan T Y, et al. Effects of long-term green manure application on rice yield and soil nutrients in paddy soil[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2011, 17(3)： 563-570.

[3]謝志堅(jiān), 徐昌旭, 徐政良, 等. 翻壓等量紫云英條件下 不同化肥用量對土壤養(yǎng)分有效性及水稻產(chǎn)量的影響[J]. 中國土壤與肥料, 2011,(4)： 79-82. Xie Z J, Xu C X, Xu Z L, et al. Effects of applying mineral fertilizer reasonably on the availability of soi nutrient and yields of rice under apllying equivalent green manure[J]. Soil and Fertilizer Sciences in China, 2011, (4)： 79-82.

[4]唐杉, 王允青, 趙決建, 等. 紫云英還田對雙季稻產(chǎn)量及穩(wěn)定性的影響[J]. 生態(tài)學(xué)雜志, 2015, 34(11)： 3086-3093. Tang S, Wang Y Q, Zhao J J, et al. Effects of milk vetch application on double cropping rice yield and yield stability[J]. China Journal of Ecology, 2015, 34(11)： 3086-3093.

[5]宋付朋, 張民, 史衍璽, 胡瑩瑩. 控釋氮肥的氮素釋放特性及其對水稻的增產(chǎn)效應(yīng)[J]. 土壤學(xué)報(bào), 2005, 42(7)： 619-627. Song F P, Zhang M, Shi Y X, Hu Y Y. Releasing characteristics of controlled-release nitrogen fertilizer and its effcets on rice yield[J]. Acta Pedologica Sinca, 2005, 42(7)： 619-627.

[6]魯艷紅, 紀(jì)雄輝, 鄭圣先, 廖育林. 施用控釋氮肥對減少稻田氮素徑流損失和提高水稻氮素利用率的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2008, 14(3)： 490-495. Lu Y H, Ji X H, Zheng S X, Liao Y L. Effect of controlled-release nitrogen fertilizer on reducing nitrogen runoff loss and increasing nitrogen recovery efficiency of rice plant[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2008, 14(3)： 490-495.

[7]許仙菊, 馬洪波, 寧運(yùn)旺, 等. 緩釋氮肥運(yùn)籌對稻麥輪作周年作物產(chǎn)量和氮肥利用率的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2016,22(2)：307-316. Xu X J, Ma H B, Ning Y W, et al. Effects of slow-released nitrogen fertilizers with different application patterns on crop yield and nitrogen fertilizer use efficiency in rice-wheat rotation system [J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizer, 2016, 22(2)：307-316.

[8]魯 如 坤. 土 壤 農(nóng) 業(yè) 化學(xué)分析方法[M]. 北 京 ： 中國農(nóng)業(yè)科技 出 版 社, 1999. Lu R K. Analytical methods for soil and agro-chemistry [M]. Beijing：China Agricutural Science and Technology Press, 1999.

[9]高菊生, 徐明崗, 董春華, 等. 長期稻-稻-綠肥輪作對水稻產(chǎn)量及土壤肥力的影響[J]. 作物學(xué)報(bào), 2013, 39(2)： 343-349. Gao J S, Xu M G, Dong C H, et al. Effects of long-term rice-ricegreen manure cropping rotation on rice yield and soil fertility[J]. Acta Agronomica Sinica, 2013, 39(2)： 343-349.

[10]侯紅乾, 劉秀梅, 劉光榮, 等. 有機(jī)無機(jī)肥配施比例對紅壤稻田水稻產(chǎn)量和土壤肥力的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2011,44(3)： 516-523. Hou H Q, Liu X M, Liu G R, et al. Effect of long-term located organic-inorganic fertilizer application on rice yield and soil fertility in red soil area of China[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2011, 44(3)：516-523.

[11]周興, 李再明, 謝堅(jiān), 等. 紫云英利用后減施化肥對水稻產(chǎn)量和產(chǎn)值及土壤碳氮含量的影響[J]. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2014, 40(3)： 225-230. Zhou X, Li Z M, Xie J, et al. Effect of reducing chemical fertilizer on rice yield, output value, content of soil carbon and nitrogen after utilizing the milk vetch[J]. Journal of Hunan Agricultural University (Natural Scienes), 2014, 40(3)： 225-230.

[12]王建紅, 曹凱, 張賢. 紫云英還田配施化肥對單季晚稻養(yǎng)分利用和產(chǎn)量的影響[J]. 土壤學(xué)報(bào), 2014, 51(4)： 888-896. Wang J H, Cao K, Zhang X. Effects of incorporation of Chinese milk vetch coupled with application of chemical fertilizer on nutrient use efficiency and yield of single-cropping late rice[J]. Acta Pedologica Sinca, 2014, 51(4)： 888-896.

[13]閆湘, 金繼運(yùn), 何萍, 梁鳴早. 提高肥料利用率技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2008,41(2)： 450-459. Yan X, Jin J Y, He P, Liang M Z. Recent advances in technology of increasing fertilizer use efficiency[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2008, 41(2)： 450-459.

[14]邵蕾, 張民, 王麗霞. 不同控釋肥類型及施肥方式對肥料利用率和氮素平衡的影響[J]. 水土保持學(xué)報(bào), 2006, 20(6)：115-119. Hao L, Zhang M, Wang L X. Effects of different controlled-release fertilizers and different applying methods on fertilizer use efficiency and nitrogen balance[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2008, 20(6)： 115-119.

[15]王曉巍, 蒯佳林, 劉曉靜, 等. 4種緩控釋氮肥在不同環(huán)境條件下的養(yǎng)分釋放特性的研究[J]. 草地學(xué)報(bào), 2013, 21(2)： 332-337. Wang X W, Kuai J L, Liu X J, et al. Nutrient release characteristics of four slow and controlled release nitrogen fertilizer in different environmental condition[J]. Acta Agrestia Sinica, 2013, 21(2)：332-337.

[16]劉小虎, 邢巖, 趙斌, 韓曉日. 施肥量與肥料利用率關(guān)系研究與應(yīng)用[J]. 土壤通報(bào), 2012,43(1)： 131-135. Liu X H, Xing Y, Zhao B,Han X R.Study on relation between fertilizer dosage and its recovery efficiency and their application[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2012, 43(1)： 131-135.

[17]劉德林, 聶軍, 肖劍.15N標(biāo)記水稻控釋氮肥對提高氮素利用效率的研究[J]. 激光生物學(xué)報(bào), 2002,11(2)： 87-92. Liu D L, Nie J, Xiao J. Study on15N labled rice controlled release fertilizer in increasing nitrogen utilization efficiency[J]. Acta Laser Biology Sinica, 2002, 11(2)： 87-92.

[18]劉益仁, 李想, 郁潔, 等. 有機(jī)無機(jī)肥配施提高麥-稻輪作系統(tǒng)中水稻氮肥利用率的機(jī)制[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2012,23(1)： 81-86. Liu Y R, Li X, Yu J, et al. Mechanisms for the increased fertilizer nitrogen use efficiency of rice in wheat-rice rotation system under combined application of inorganic and organic fertilizers [J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2012, 23(1)： 81-86.

Effect of different incorporation of Chinese milk vetch coupled with urea or controlled release urea on yield and nitrogen and potassium nutrient use efficiency in double-cropping rice system

LU Yan-hong1,2, LIAO Yu-lin1,2, NIE Jun1,2*, ZHOU Xing1,2, XIE Jian1,2, YANG Zeng-ping1,2
[ 1 Soil and Fertilizer Institute of Hunan Province, Changsha 410125, China; 2 Scientific Observing and Experimental Station of Arable Land Conservation (Hunan), Ministry of Agriculture of China, Changsha 410125, China ]

【Objective】In order to develop scientific strategy to improve the efficiency of chemical fertilizer usage, a study of different proportion of Astragalussincus and urea or controlled release urea (CRU) under the condition of reduced nitrogen and potassium fertilizer application rate on rice yield in south China during double rice season was conducted. 【Method】The 6-year field trial was conducted to study the effects of combined applying of Astragalussincus with urea or controlled release urea (CRU) on double rice yield, content of nitrogen and potassium in rice plant, accumulation of nitrogen and potassium in rice plant, nitrogen and potassium use efficiency and status of soil nitrogen and potassium fertility. 【Results】Results showed that CF60 + A40,CRU60 + A40 and CRU40 + A60 treatments could increase both early rice yield and late rice yield compared with CF100 treatment and the yield increasing effect was the most obvious in CRU60 + A40 treatment. Both CF60 + A40 and CRU60 + A40 treatments increased nitrogen and potassium nutrients accumulation in rice grain, rice straw in early and late rice compared with CF100 treatment. The increasing effect in CRU60 + A40 was more significant than CF60 + A40. Combined applying of Astragalussincus with urea or CRU could increase nitrogen and potassium nutrient use efficiency. The nitrogen recovery efficiency, potassium recovery efficiency, nitrogen agronomic efficiency, potassium agronomic efficiency, nitrogen partial factor efficiency and potassium partial factor efficiency were all higher in CF60 + A40, CF40 + 60A, CRU60 + A40 and CRU40 + A60 treatments than in CF100 treatment. The increasing effect of nutrient use efficiency was higher with combined Astragalussincus with CRU than with urea under the same substitution proportion of Astragalussincus and the same fertilizer rate. After six years (twelve rice seasons), contents of total N, alkalytic N and available K all increased in all the treatments combined Astragalussincus with urea or CRU compared with CF100 treatment. 【Conclusions】Considering the crop yield response, efficient use of nutrient and soil fertility cultivation, recommended fertilization practice was that in early rice season, nitrogen chemical fertilizer can be cut down by 40% and substituted by Astragalussincus, potassium chemical fertilizer can be cut down by 20% and substituted by Astragalussincus, and in late rice season, nitrogen chemical fertilizer can be cut down by 40% and potassium fertilizer can be cut down by 20% associated with the usage of urea or CRU. When CRU was adopted, the substitute proportion of Astragalussincus in early rice and the fertilizer reduction ratio in late rice can be properly raised.

Astragalussincus; controlled release urea; double rice; yield;

2016-10-08 接受日期：2016-12-16

公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)（201103005-08；201203013）；湖南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2016JJ6063）資助。

魯艷紅（1974—），女，湖北武穴人，副研究員，主要從事植物營養(yǎng)與作物施肥研究。E-mail:luyanhong6376432@163.com

* 通信作者 E-mail:junnie@foxmail.com