紫云英與化肥配比施用對(duì)早稻養(yǎng)分吸收及產(chǎn)量的影響

劉威++王曉雨++朱德雄++詹鵬++李培根++戴志剛++魯劍巍++耿明建

摘要：研究了等氮磷鉀養(yǎng)分下紫云英（Astragalus sinicus）與化肥不同配比施用對(duì)早稻產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收、經(jīng)濟(jì)效益及土壤性質(zhì)的影響。結(jié)果表明，與完全不施肥相比，施化肥、紫云英、化肥與紫云英配合施用均可顯著增加稻谷產(chǎn)量。與施全量化肥相比，等量養(yǎng)分投入條件下（N 117.0 kg/hm2，P2O5 25.2 kg/hm2，K2O 71.1 kg/hm2），完全施用紫云英而不施化肥會(huì)降低水稻的穗實(shí)粒數(shù)、穗粒重、千粒重和結(jié)實(shí)率，導(dǎo)致稻谷減產(chǎn)；而紫云英與化肥配施可增加水稻有效穗數(shù)、穗實(shí)粒數(shù)、穗粒重、千粒重和結(jié)實(shí)率，從而提高產(chǎn)量。紫云英與化肥配施較施全量化肥或施全量紫云英可增加稻谷及稻草中的養(yǎng)分積累量，可提高氮磷鉀養(yǎng)分表觀利用率。從經(jīng)濟(jì)效益上看，在相同養(yǎng)分供給條件下，以1/3化肥+2/3紫云英的配比產(chǎn)投比和收益最高，與施全量化肥相比，產(chǎn)投比增加0.46，收益增加293元/hm2。紫云英施用可明顯提高土壤速效鉀含量，提高幅度隨著紫云英施用比例的增加而增加。

關(guān)鍵詞：紫云英（Astragalus sinicus）；化肥；早稻；產(chǎn)量；養(yǎng)分吸收

中圖分類號(hào)：S142+.1；S511 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2017）08-1438-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.08.010

Effects of Combining Application of Astragalus sinicus and Chemical Fertilizer on Nutrient Absorption and Yield of Early Rice

LIU Wei1，2，WANG Xiao-yu1，ZHU De-xiong3，ZHAN Peng3，LI Pei-gen3，

DAI Zhi-gang4，LU Jian-wei1，GENG Ming-jian1

（1.College of Resources and Environment， Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070，China；2.Institute of Plant Protection and Soil Fertilizer，Hubei Academy of Agricultural Science，Wuhan 430064，China；3.Huangpi Soil and Fertilizer Station of Wuhan，Wuhan 430300，China；4.Cultivated Land and Fertilizer Station of Hubei Province，Wuhan 430070，China）

Abstract： The effects of combined application different ratio of Astragalus sinicus and chemical fertilizer on early-rice yield，nutrient absorption， economic benefit and soil properties. The results showed that comparing with no fertilizer treatment（NF），all fertilization treatments including A. sinicus（GM） or chemical fertilizer application alone（CF） and combined application could significantly improve grain yield. Comparing with chemical fertilizer application alone， A. sinicus application alone under same nutrient level of N，P and K（N 117.0 kg/hm2，P2O5 25.2 kg/hm2，K2O 71.1 kg/hm2） could decrease the grain number per panicle， the grain weight per panicle， 1 000-grain weight， seed setting percentage and reduce the grain yield. But combined application of A. sinicus and chemical fertilizer could increase the effective panicle number， the grain number per panicle， the grain weight per panicle， 1 000-grain weight， seed setting percentage and improve the grain yield. Furthermore， this combined appliction could promoted nutrients absorption amount and apparent utilizing rate. Under the same nutrient input， the treatment of 1/3CF+2/3GM produced the highest input-output ratio and the highest profit， which compared with CF treatment increased by 0.46 and 293 yuan/hm2，respectively. The application of A. sinicus could significantly increase available potassium content.

Key words： Astragalus sinicus； chemical fertilizer； early rice； yield； nutrient absorption

施肥是作物產(chǎn)量提高的重要措施，由于化肥相對(duì)于有機(jī)肥運(yùn)輸和施用更為方便，當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中單純大量施用化肥而忽略有機(jī)肥的現(xiàn)象十分普遍。長期施用化肥導(dǎo)致土壤養(yǎng)分失衡、肥料利用率降低以及養(yǎng)分耗散等生態(tài)環(huán)境問題日益嚴(yán)重[1]。近年來，化肥資源緊張，價(jià)格逐年上升，農(nóng)民化肥投入過大導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益降低。因此，在充分利用有機(jī)肥的基礎(chǔ)上減少化肥的施用量，對(duì)于節(jié)省資源、減少環(huán)境污染、增加農(nóng)民收入具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[2，3]。

紫云英（Astragalus sinicus）屬豆科黃芪屬越年生草本植物，是中國南方稻田的主要綠肥作物[4]。利用紫云英可以提高土壤有機(jī)質(zhì)，改善土壤肥力，為后季作物直接提供大量養(yǎng)分，并能通過提高養(yǎng)分利用效率而減少化肥用量，對(duì)緩解化肥資源緊張、實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[5]。綠肥與化肥配合施用的增產(chǎn)效果已為國內(nèi)外大量生產(chǎn)實(shí)踐所證實(shí)[6-8]，但適合區(qū)域現(xiàn)代農(nóng)業(yè)特點(diǎn)的綠肥具體技術(shù)環(huán)節(jié)及利用效果有待進(jìn)一步明確。本試驗(yàn)研究紫云英與化肥養(yǎng)分等量替代效果，為合理利用紫云英減施化肥、改善土壤環(huán)境、提高水稻生產(chǎn)效益提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)設(shè)在湖北省武漢市黃陂區(qū)羅漢寺街羅漢村（北緯30°56′51.5″，東經(jīng)114°17′56.3"，海拔39 m）。供試土壤為河流沖積物發(fā)育的水稻土，土壤肥力中等，主要農(nóng)化性狀為pH 5.3，有機(jī)質(zhì)25.9 g/kg、全氮1.6 g/kg、速效磷8.6 mg/kg、速效鉀60.1 mg/kg。供試紫云英品種為信陽種，翻壓前測定鮮草含水量為89.4%，烘干后全氮、全磷、全鉀、全碳含量分別為2.46%、0.23%、1.24%、43.20%。供試早稻品種為仙優(yōu)33。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)根據(jù)施化肥（Chemical fertilization，CF）和施綠肥紫云英（Green manure，GM）養(yǎng)分所占總氮磷鉀養(yǎng)分用量比例不同設(shè)4個(gè)等養(yǎng)分施肥處理，①施全量化肥對(duì)照（CF）；②2/3CF+1/3GM；③1/3CF+2/3GM）；④全量紫云英（GM），另加上1個(gè)空白對(duì)照；⑤不施肥（NF），共5個(gè)處理。試驗(yàn)中的設(shè)計(jì)氮磷鉀總養(yǎng)分量等于供試紫云英鮮草45 000 kg所含的養(yǎng)分，分別為N 117.0 kg/hm2，P2O5 25.2 kg/hm2，K2O 71.1 kg/hm2。肥料運(yùn)籌方法為：紫云英在移栽前2周翻壓；磷肥全部作基肥一次性施用；氮肥按基肥-蘗肥-穗肥為50%-25%-25%的比例分3次施用；鉀肥2/3作基肥、1/3作穗肥施入?；势贩N：氮肥為尿素（含N 46%），磷肥為過磷酸鈣（含P2O5 12%），鉀肥為氯化鉀（含K2O 60%）。

采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，小區(qū)面積為20 m2（5 m×4 m），各小區(qū)四周埂寬40 cm，埂高30 cm，并用聚乙烯薄膜覆蓋，防止肥水相互滲漏，每個(gè)小區(qū)均能獨(dú)立排灌。2009年4月10日整地、布置小區(qū)，4月25日翻埋紫云英，5月3日移栽早稻，秧苗株距為13.6 cm、行距16.2 cm，每穴2～3株苗。7月17日小區(qū)實(shí)打測產(chǎn)，收獲前每小區(qū)隨機(jī)取6蔸進(jìn)行考種，考種項(xiàng)目包括株高、穗長、有效穗數(shù)、穗總粒數(shù)、穗實(shí)粒數(shù)、千粒重和結(jié)實(shí)率。

1.3 分析方法

試驗(yàn)土壤樣品分析采用常規(guī)方法測定[9]，植株樣品氮、磷、鉀含量用濃H2SO4-H2O2消煮，流動(dòng)注射分析儀（瑞典FIAstar5000）測氮和磷，火焰光度計(jì)測鉀[10]。

養(yǎng)分吸收量=干物質(zhì)產(chǎn)量×養(yǎng)分含量；

表觀利用率=（施肥處理的吸收量-不施肥處理的吸收量）/施肥量×100%。

經(jīng)濟(jì)效益分析：產(chǎn)值=稻谷產(chǎn)量×稻谷價(jià)格；施肥成本=化肥成本+紫云英種子成本+紫云英播種的勞動(dòng)成本；經(jīng)濟(jì)效益=施肥處理區(qū)的稻谷產(chǎn)值-不施肥區(qū)的稻谷產(chǎn)值-施肥成本；產(chǎn)投比=經(jīng)濟(jì)效益/施肥成本。計(jì)算公式中的相關(guān)價(jià)格按2009年市場價(jià)：尿素（含N 46%）2.40元/kg，折合N 5.22元/kg； 過磷酸鈣（含P2O5 12%）0.46元/kg，折合P2O5 3.83元/kg；氯化鉀（含K2O 60%）4.00元/kg，折合K2O 6.67元/kg。早稻價(jià)格為1.84元/kg。紫云英種子價(jià)格為12元/kg，播種紫云英的勞動(dòng)成本為10元/kg。按每1 kg種子產(chǎn)紫云英鮮草1 000 kg計(jì)算。

數(shù)據(jù)通過Excel 2003程序和SAS 8.1統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行匯總、計(jì)算及統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)早稻產(chǎn)量的影響

由表1可知，在等氮磷鉀養(yǎng)分投入條件下，施全量化肥（CF）、全量紫云英（GM）、紫云英與化肥配施均能明顯提高早稻的稻谷和稻草產(chǎn)量。與不施肥（NF）相比，施肥后稻谷增產(chǎn)1 139～1 671 kg/hm2，增幅為28.7%～42.1%；稻草增產(chǎn)955～1 580 kg/hm2，增幅為25.4%～41.9%。等氮磷鉀養(yǎng)分下各施肥處理之間的早稻稻谷和稻草產(chǎn)量差異未達(dá)到顯著水平，但紫云英與化肥配施有增加稻谷和稻草產(chǎn)量的趨勢。與CF相比，2/3CF+1/3GM處理與1/3CF+2/3GM處理的稻谷產(chǎn)量分別提高了0.8、1.6個(gè)百分點(diǎn)，稻草產(chǎn)量分別提高了13.2%和5.0%。

2.2 不同處理對(duì)早稻產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表2可知，與不施肥（NF）相比，施肥處理的水稻千粒重和結(jié)實(shí)率略有下降，但能明顯提高早稻的株高、穗長、有效穗數(shù)、穗粒重和每穗總粒數(shù)，從而顯著增加早稻產(chǎn)量。與施全量化肥（CF）相比，施全量紫云英（GM）有增加水稻株高、穗長和有效穗數(shù)的趨勢，分別較CF提高了4.2、5.7、10.4個(gè)百分點(diǎn)；而每穗實(shí)粒數(shù)、穗粒重、千粒重和結(jié)實(shí)率有降低的趨勢，分別下降了4.4、4.8、3.2、4.8個(gè)百分點(diǎn)。2/3CF+1/3GM、1/3CF+2/3GM與GM相比，早稻的每穗實(shí)粒數(shù)、穗粒重、千粒重和結(jié)實(shí)率均有增加的趨勢。表明單施紫云英導(dǎo)致了早稻子粒的結(jié)實(shí)情況較差，而紫云英配施化肥后能夠得以改善。

2.3 不同處理對(duì)早稻養(yǎng)分含量的影響

由表3可知，與不施肥（NF）處理相比，施肥對(duì)稻谷中的全磷和全鉀以及稻草中的全氮、全磷和全鉀含量的影響不大，除施全量化肥（CF）外，均能顯著提高稻谷中的全氮含量。對(duì)等氮磷鉀的各施肥處理間比較可以看出，稻谷中的全氮、全鉀含量以及稻草中的全鉀含量均隨著紫云英用量的增加而呈升高的趨勢，其中均以CF的含量最低，但是與其他施肥處理的差異不顯著。

2.4 不同處理下的早稻氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收及表觀利用率

由表4可知，施肥顯著提高了稻谷和稻草中氮、磷積累量，稻谷和稻草中氮、磷和鉀積累量均以不施肥（NF）最低。等氮磷鉀養(yǎng)分投入量的施肥處理間比較，稻谷中的氮、磷、鉀積累量均以施1/3的全量化肥（CF）+2/3的全量紫云英（GM）最高，分別為83.9、45.5和16.1 kg/hm2；稻草中氮、磷、鉀積累量均以 2/3CF+1/3GM最高，分別為44.6、14.0和152.3 kg/hm2，且兩個(gè)處理的稻谷和稻草中氮、磷和鉀積累量均明顯高于CF。表明紫云英與化肥配施后有增加水稻稻谷和稻草養(yǎng)分積累量的趨勢。而GM除稻草中的鉀積累量高于CF處理外，稻谷中氮、磷和鉀養(yǎng)分以及稻草中的氮和磷養(yǎng)分積累量在各施肥處理中均最低。

2/3CF+1/3GM和1/3CF+2/3GM處理的氮、磷、鉀養(yǎng)分表觀利用率分別較CF增加了5.9%、9.6%、28.0%和6.1%、6.0%、17.3%。而GM處理的氮和磷養(yǎng)分表觀利用率較CF處理分別減少了2.5%和6.7%，鉀養(yǎng)分表觀利用率較CF處理增加了18.7%。

2.5 不同處理綜合經(jīng)濟(jì)效益的比較

由表5可知，與不施肥（NF）相比，施肥可增收1 105～2 020元/hm2。在施入等氮磷鉀養(yǎng)分條件下，施全量紫云英（GM）的施肥成本明顯減少，但是純收益和產(chǎn)投比仍低于施全量化肥（CF）；2/3CF+1/3GM、1/3CF+2/3GM處理的純收益和產(chǎn)投比均高于CF，其中以1/3CF+2/3GM的產(chǎn)投比最高，為1.92，純收益較CF增加293元/hm2、增幅為17.0%。表明紫云英替代部分化肥能夠起到保證產(chǎn)量、降低成本和提高早稻種植經(jīng)濟(jì)效益的作用，而單施紫云英的經(jīng)濟(jì)效益不及單施化肥。

2.6 不同施肥對(duì)土壤性質(zhì)的影響

由表6可知，各處理的土壤pH均高于試驗(yàn)前的基礎(chǔ)土壤，其中以施全量紫云英（GM）處理的土壤pH上升最高；與施全量化肥（CF）相比，施用紫云英后有提高土壤pH的趨勢。各處理的土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量均高于基礎(chǔ)土樣，但不同處理之間差異不顯著。試驗(yàn)結(jié)束后的各處理土壤速效磷含量均低于基礎(chǔ)土壤。不同施肥處理間比較可以看出，施用紫云英后的土壤速效磷含量略低于CF，其中以2/3CF+1/3GM的含量最低。不同施肥處理對(duì)土壤速效鉀含量的影響較大，與試驗(yàn)前的基礎(chǔ)土壤相比，不施肥（NF）處理速效鉀明顯降低；而各施肥處理的速效鉀含量均有所升高，且紫云英用量越高，土壤速效鉀含量越高。

3 小結(jié)與討論

紫云英作為中國南方稻田的一種主要綠肥，其翻壓還田后能夠提高水稻產(chǎn)量[6，7]。紫云英適宜的壓青量為15 000～22 500 kg/hm2，并非越多越好[11，12]。紫云英翻壓后，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)條件下水稻施肥措施包括施肥品種、施肥量和施肥方法以及作物的產(chǎn)量水平、養(yǎng)分需求等均較以往發(fā)生了很大的改變[13]，過去積累的養(yǎng)分管理技術(shù)并不能完全適應(yīng)當(dāng)前需求。本研究結(jié)果表明，在氮磷鉀養(yǎng)分施入總量相同的條件下，以2/3紫云英+1/3化肥配比的早稻產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益最高，而單施紫云英的早稻產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益低于單施化肥。說明紫云英不能完全替代等養(yǎng)分的化肥氮磷鉀養(yǎng)分。產(chǎn)量構(gòu)成分析結(jié)果進(jìn)一步表明，單施紫云英能提高早稻的有效穗數(shù)，但同時(shí)導(dǎo)致了每穗實(shí)粒數(shù)、穗粒重、千粒重和結(jié)實(shí)率均有不同程度的降低，這些指標(biāo)可以反映水稻生育后期的子粒形成情況，由此說明單施紫云英可能在水稻生育后期存在養(yǎng)分供應(yīng)不足的問題，引起水稻稻谷結(jié)實(shí)情況差。而紫云英與化肥配合施用可以彌補(bǔ)這一缺陷，不僅較單施化肥增加了有效穗數(shù)，也較單施紫云英提高了穗實(shí)粒數(shù)、穗粒重、千粒重和結(jié)實(shí)率，從而有增加稻谷產(chǎn)量的趨勢。王允青等[8]研究表明，單施化肥，養(yǎng)分釋放快，能為早稻前期生長提供較充足的養(yǎng)分，但不能保證后期養(yǎng)分的供應(yīng)，配施紫云英可以彌補(bǔ)這一缺陷，為水稻的整個(gè)生育期甚至下一季晚稻生長提供養(yǎng)分。

李雙來等[14]研究表明，紫云英與化肥配施后能顯著提高土壤氮磷鉀速效養(yǎng)分，且土壤pH向中性靠攏。張珺穜[15]在南方多地的研究也表明，紫云英還田對(duì)于酸性土壤pH的提高作用以及偏堿土壤pH的降低作用均有助于后茬水稻的生長，在紫云英與化肥配施的情況下，紫云英以及化肥的合理用量對(duì)創(chuàng)造良好的土壤酸堿環(huán)境有重要意義。本研究進(jìn)一步證實(shí)，單施紫云英以及紫云英與化肥配施后的土壤pH均較單施化肥有升高的趨勢，但差異不顯著。此外，本研究還表明施用紫云英后的土壤速效鉀含量高于單施化肥，其中單施紫云英與單施化肥的土壤速效鉀含量差異已達(dá)顯著性水平，而施用紫云英的土壤速效磷含量有低于單施化肥的趨勢，土壤全氮無顯著性變化。等養(yǎng)分投入條件下紫云英與化肥配施對(duì)土壤養(yǎng)分的影響及其差異的機(jī)制與綠肥改善養(yǎng)分利用效率、土壤養(yǎng)分庫轉(zhuǎn)化的關(guān)系還有待進(jìn)一步研究。

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