壓青紫云英結(jié)合稻稈還田對(duì)水稻生產(chǎn)的影響

摘 要：為研究稻田壓青紫云英或結(jié)合稻稈聯(lián)合還田替代20%常規(guī)化肥的可行性，采用田間試驗(yàn)方法，設(shè)置6個(gè)不同處理，不施肥（CK）、100%化肥、減施20%化肥、壓青紫云英+100%化肥、壓青紫云英+減施20%化肥、壓青紫云英+稻稈還田+減施20%化肥，研究稻田壓青紫云英或結(jié)合稻稈聯(lián)合還田對(duì)后茬單季稻產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益及土壤性質(zhì)的影響。結(jié)果表明：與100%化肥處理相比，壓青紫云英+稻稈還田+減施20%化肥處理水稻成熟期有效穗數(shù)提高14.8%，稻谷和稻稈產(chǎn)量分別增產(chǎn)7.7%和15.5%，經(jīng)濟(jì)效益增加2 013元·hm-2;壓青紫云英+減施20%化肥較100%化肥處理稻谷和稻稈產(chǎn)量分別增產(chǎn)1.4%和3.1%。壓青紫云英+稻稈還田+減施20%化肥處理提高了土壤肥力水平，其微生物量碳、微生物量氮、有機(jī)質(zhì)、全氮及速效鉀含量分別較100%化肥處理提高5.6%、39.3%、5.2%、5.4%、30.2%。綜合以上分析表明，在減施20%化肥水平下，壓青紫云英和稻稈聯(lián)合還田可實(shí)現(xiàn)水稻增產(chǎn)增效，且能夠提升土壤肥力，壓青紫云英+減施20%化肥可保持稻谷穩(wěn)產(chǎn)水平。水稻生產(chǎn)上可推薦使用壓青紫云英22 500 kg·hm-2和稻稈還田替代20%化肥使用。

關(guān)鍵詞：紫云英;秸稈還田;產(chǎn)量;化肥減量;土壤性質(zhì)

中圖分類號(hào)：S 511 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：0253-2301（2021）10-0012-06

DOI： 10.13651/j.cnki.fjnykj.2021.10.003

Effects of Astragalus Sinicus Combined with Rice Straw on Rice Production

YANG Ren-xian

（Fujian Pucheng County Soil fertilizer Technology Extension Station， Nanping， Fujian 353400， China）

Abstract： In order to study the feasibility of replacing 20% conventional chemical fertilizer with Astragalus sinicus dressing or rice straw returning to field， by using the field experiment method， six different treatments were set up as follows： no fertilizer （CK）， 100% chemical fertilizer， 20% reduction of chemical fertilizer， Astragalus sinicus dressing+100% chemical fertilizer， Astragalus sinicus dressing+20% reduction of chemical fertilizer， and Astragalus sinicus dressing+rice straw returning to field+20% reduction of chemical fertilizer. Then， the effects of Astragalus sinicus dressing or returning to the field combined with rice straw on the yield， economic benefit and soil properties of succeeding single cropping rice were studied. The results showed that compared with the treatment of 100% chemical fertilizer， the treatment of Astragalus sinicus dressing+rice straw returning to field+20% reduction of chemical fertilizer had the effective number of panicles at rice maturity increased by 14.8%， the yield of rice and straw respectively increased by 7.7% and 15.5%， and the economic benefit increased by 2013 yuan·hm-2.Compared with the treatment of 100%chemical fertilizer，the treatment of Astragalus sinicus dressing+20% reduction of chemical fertilizer had the yield of rice and straw respectively increased by 1.4% and 3.1%. The soil fertility level could be improved by the treatment of Astragalus sinicus dressing+rice straw returning to field+20% reduction of chemical fertilizer， and the microbial biomass carbon， microbial biomass nitrogen， organic matter， total nitrogen and rapidly available potassium increased by 5.6%， 39.3%， 5.2%， 5.4% and 30.2%， respectively. In conclusion， under 20% reduction of chemical fertilizer， Astragalus sinicus dressing and rice straw returning to field could increase the rice yield and efficiency， and improve the soil fertility. Astragalus sinicus dressing+20% reduction of chemical fertilizer can maintain the stable yield of rice. Therefore， it was recommended to use 22 500 kg·hm-2 Astragalus sinicus dressing and rice straw returning to field instead of 20% chemical fertilizer in the rice production.Key words： Astragalus sinicus; Straw returning to fields; Yield; Reducing the application rate of chemical fertilizer; Soil property

秸稈與綠肥均是農(nóng)田培肥的重要有機(jī)肥料資源。據(jù)估計(jì)，我國(guó)目前年產(chǎn)秸稈約10億t（風(fēng)干），總養(yǎng)分約 2 000萬(wàn) t，其中N約700萬(wàn)t，P2O5 約200萬(wàn)t 和K2O 約1 000萬(wàn)t;綠肥約1億t （鮮），總養(yǎng)分約97萬(wàn)t，其中N約45萬(wàn)t、P2O5約11萬(wàn) t、K2O約41萬(wàn)t[1]。紫云英作為我國(guó)南方主要的水田綠肥作物[2]，是生產(chǎn)無(wú)公害、綠色和有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品的重要肥源之一，其84%的氮素通過(guò)自身固氮[3]。翻壓紫云英可有效改善土壤理化與生化性狀[4]，減少化肥用量，保障作物穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)[5]。福建8個(gè)縣連續(xù)3年的定位試驗(yàn)表明，與基礎(chǔ)土壤相比，紫云英壓青22 500 kg·hm-2，各試驗(yàn)區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)平均增幅15.8%，容重下降8.7%[6]。對(duì)我國(guó)南方地區(qū)的94個(gè)秸稈還田試驗(yàn)的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果表明，秸稈還田后土壤肥力綜合指數(shù)（SFI）和產(chǎn)量較秸稈不還田平均提高了6.8%和4.4%[7]。雖然目前已基本明確秸稈與紫云英單獨(dú)還田的效果，但紫云英與秸稈聯(lián)合還田下對(duì)化肥減量及土壤肥力的影響研究較少，而二者農(nóng)業(yè)資源豐富，且生產(chǎn)前后銜接，加強(qiáng)水稻秸稈與紫云英聯(lián)合利用對(duì)稻區(qū)綠色生產(chǎn)意義重大。

浦城縣現(xiàn)有耕地面積3.58萬(wàn)hm2，是全國(guó)、全省最早的商品糧基地縣之一。水稻種植面積、產(chǎn)量均為福建省第一，種植面積年超過(guò)2.87萬(wàn)hm2，年產(chǎn)稻谷20萬(wàn)t以上，為福建省糧食安全提供有力保障。為保證水稻產(chǎn)量穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)，施用化肥是關(guān)鍵。由于化肥施用方法簡(jiǎn)便，浦城縣水稻生產(chǎn)中存在偏施化肥的現(xiàn)象。浦城冬閑田面積大，年冬閑面積超過(guò)2萬(wàn)hm2，利用冬閑田種植綠肥紫云英，紫云英翻壓后種植水稻替代一部分化肥，是浦城縣近年推廣水稻化肥減施的重要模式，浦城縣水稻秸稈量大，年產(chǎn)生水稻秸稈總量超過(guò)22萬(wàn)t，秸稈還田肥料化利用可實(shí)現(xiàn)變廢為寶，達(dá)到培肥地力，減少化肥施用的目標(biāo)，但當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶在冬種紫云英時(shí)，往往習(xí)慣將秸稈進(jìn)行焚燒后種植，既浪費(fèi)資源，又造成環(huán)境的污染。從2019年開始，浦城縣結(jié)合秸稈綜合利用項(xiàng)目，推廣紫云英聯(lián)合水稻高留樁秸稈粉碎還田種植模式，以減施常規(guī)化肥20%為目標(biāo)，同步開展了紫云英協(xié)同水稻秸稈高留樁粉碎還田下水稻化肥減施試驗(yàn)，以期為推廣該模式提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于浦城縣蓮塘鎮(zhèn)山橋村潘墩畈，東經(jīng)118°29′47″，北緯27°57′26″，海拔248.7 m，試驗(yàn)地的前作為水稻，土壤類型為灰泥田。試驗(yàn)地土壤基本理化性狀：pH 5.46，有機(jī)質(zhì)32.7 g·kg-1，堿解氮165.6 mg·kg-1，有效磷44.7 mg·kg-1，速效鉀52.9 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)6個(gè)處理：（1）不施肥（CK）;（2）100%化肥;（3）減施20%化肥;（4）壓青紫云英+100%化肥;（5）壓青紫云英+減施20%化肥;（6）壓青紫云英+稻稈還田+減施20%化肥。每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，小區(qū)面積15 m2。100%化肥處理施N 165 kg·hm-2，N∶P2O5∶K2O=1∶0.4∶0.7，氮肥用尿素，磷肥用過(guò)磷酸鈣，鉀肥用氯化鉀。磷肥全部作基肥施用;其余氮肥和鉀肥按基肥∶分蘗肥=6∶4施用。紫云英翻壓量為22 500 kg·hm-2。

1.3 栽培管理

紫云英在2019年水稻收獲后立即播種，播種22.5 kg·hm-2，直接用沙子拌勻后播種，稻稈還田處理稻稈留高茬（40 cm左右），其余粉碎全量還田 （干物量約4 500 kg·hm-2），無(wú)稻稈還田處理稻稈在紫云英播種前及時(shí)移到田外。紫云英盛花期鮮草翻壓量控制約22 500 kg·hm-2。

水稻品種為嘉豐優(yōu)2號(hào)。 單季稻于2020年5月1日播種，6月3日插秧，10月10日收割，各小區(qū)單打單收。2020年6月2日施基肥，6月12日施分蘗肥。其間6月14日針對(duì)蚜蟲、卷葉螟進(jìn)行第一次防治。7月15日針對(duì)稻飛虱、稻縱卷葉螟、紋枯病進(jìn)行第2次防治。8月13日針對(duì)稻飛虱進(jìn)行第3次防治。

1.4 項(xiàng)目測(cè)定方法

于水稻分蘗期定株5叢觀測(cè)分蘗數(shù)與株高變化。分蘗盛期采集各小區(qū)土壤樣品分析微生物量碳、氮含量，采用氯仿熏蒸浸提TOC法（日本TOC-LCSH）測(cè)定;于水稻收獲期采集各小區(qū)土壤分析土壤理化性狀。采用魯如坤[8]方法測(cè)定土壤理化、生化性狀。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

數(shù)據(jù)采用DPS軟件進(jìn)行方差分析LSD多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)水稻分蘗期生長(zhǎng)的影響

由表1可知，在不同施肥處理下，分蘗期3次觀測(cè)分蘗數(shù)均值范圍在8.9～14.0 穗·叢-1，其中壓青紫云英+減施20%化肥處理分蘗數(shù)高于其他處理，壓青紫云英+稻稈還田+減施20%化肥處理分蘗數(shù)略低于100%化肥處理，但分蘗趨勢(shì)基本一致。從分蘗期株高變化來(lái)看，與分蘗數(shù)表現(xiàn)相似，壓青紫云英+減施20%化肥處理分蘗期株高較其他處理高，壓青紫云英+稻稈還田+減施20%化肥處理株高略低于100%化肥處理。

2.2 不同施肥處理對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

由表2可知，不同施肥處理均提高水稻籽粒產(chǎn)量與秸稈產(chǎn)量。與CK相比，稻谷產(chǎn)量增幅7.9%～16.2%，秸稈產(chǎn)量增幅15.1%～32.8%，其中均以壓青紫云英+稻稈還田+減施20%化肥產(chǎn)量增幅最為明顯，均顯著高于不施肥處理（CK）。不同施肥處理稻谷產(chǎn)量排序?yàn)樘幚?>處理4>處理5>處理2>處理3。與100%化肥相比，壓青紫云英+減施20%化肥處理稻谷增產(chǎn)1.4%，秸稈增產(chǎn)3.1%，保持穩(wěn)產(chǎn)水平;壓青紫云英+稻稈還田+減施20%化肥處理稻谷增產(chǎn)7.7%，秸稈增產(chǎn)15.5%。說(shuō)明種植翻壓紫云英，在減量20%化肥條件下，水稻產(chǎn)量保持穩(wěn)產(chǎn)并略有提升，而在此基礎(chǔ)上，結(jié)合秸稈還田可進(jìn)一步促進(jìn)產(chǎn)量提升。同時(shí)試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，在沒(méi)有有機(jī)物料替代前提下，單獨(dú)化肥減量處理（減施20%化肥）導(dǎo)致稻谷產(chǎn)量降低，說(shuō)明有機(jī)物料替代是化肥減量增效的重要途徑。從經(jīng)濟(jì)性狀可知，壓青紫云英+稻稈還田+減施20%化肥處理較100%化肥處理水稻有效穗數(shù)提高14.8%，差異達(dá)顯著水平。說(shuō)明水稻在減施20%化肥條件下，通過(guò)紫云英種植翻壓和稻稈聯(lián)合還田模式主要通過(guò)提高有效穗數(shù)實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。

2.3 不同施肥處理對(duì)水稻經(jīng)濟(jì)效益的影響

由表3可知，對(duì)不同施肥處理經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析，扣除肥料與紫云英種植成本后，以處理6的經(jīng)濟(jì)效益最高，較不施肥處理（CK）與100%化肥處理分別增加利潤(rùn)2 321、2 013元·hm-2，其次是處理4和處理5。表明紫云英種植翻壓利用，尤其是與稻稈聯(lián)合還田可有效提升水稻種植效益。

2.4 不同施肥處理對(duì)土壤理化及生化性質(zhì)的影響

土壤微生物量碳、微生物量氮可以在一定程度上表征土壤微生物的生物量，土壤微生物是土壤的重要組成部分，其數(shù)量直接影響土壤的生物化學(xué)活性及土壤養(yǎng)分的組成與轉(zhuǎn)化，是土壤肥力的重要指標(biāo)之一[9]。從水稻分蘗期土壤生化性狀（表4）可知，微生物量碳各處理之間差異不顯著，但壓青紫云英+稻稈還田+減施20%化肥處理較100%化肥增加5.6%;在微生物量氮方面，壓青紫云英+稻稈還田+減施20%化肥處理與CK差異顯著，且較100%化肥處理提高了39.3%。水稻收獲后的土壤理化性狀分析表明，各處理pH 值無(wú)顯著差異，施肥均不同程度提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量，其中壓青紫云英+稻稈還田+減施20%化肥處理較CK提高11.0%，差異達(dá)到顯著水平，該處理有機(jī)質(zhì)含量也較100%化肥處理提高5.2%，土壤全氮含量與有機(jī)質(zhì)表現(xiàn)相同趨勢(shì)，其中壓青紫云英+稻稈還田+減施20%化肥處理全氮含量較100%化肥處理提高5.4%。各處理堿解氮、有效磷與速效鉀含量差異不顯著，但壓青紫云英+稻稈還田+減施20%化肥處理較100%化肥處理速效鉀含量提高30.2%（表5）。表明紫云英種植翻壓和秸稈聯(lián)合還田可提高微生物量氮含量、有機(jī)質(zhì)以及全氮含量，從而達(dá)到培肥地力效果。

3 討論與結(jié)論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，不同施肥處理均提高了水稻稻谷產(chǎn)量與稻稈產(chǎn)量，與不施肥（CK）相比，稻谷產(chǎn)量增幅7.9%～16.2%，稻稈產(chǎn)量增幅15.1%～32.8%，且均以壓青紫云英+稻稈還田+減施20%化肥處理的增幅最顯著。在高產(chǎn)灰泥田上種植并翻壓紫云英，在減量20%化肥條件下，水稻產(chǎn)量保持穩(wěn)產(chǎn)并略有提升，在此基礎(chǔ)上結(jié)合秸稈還田，可進(jìn)一步促進(jìn)產(chǎn)量提升，產(chǎn)量提升率達(dá)7.7%，并且高于壓青紫云英+100%化肥和壓青紫云英+減施20%化肥。這與周興等[10]研究結(jié)果紫云英與稻草協(xié)同利用的增產(chǎn)效果優(yōu)于紫云英或稻草單獨(dú)利用相似。沈亞強(qiáng)等[11]研究表明，綠肥、秸稈還田配施，在化肥減量的情況下，可獲得比常規(guī)施肥還高的產(chǎn)量，其增產(chǎn)原因主要是水稻成穗率上升使單位面積有效穗數(shù)增加，本試驗(yàn)研究結(jié)果與之相似，紫云英與稻稈聯(lián)合還田，在減施20%化肥的前提下，有效穗數(shù)顯著提高，這可能得益于聯(lián)合還田下水稻全生育期均衡的養(yǎng)分供應(yīng)。

研究表明，在等量氮投入下，稻稈與紫云英聯(lián)合還田提高了中低產(chǎn)黃泥田氮素利用率和土壤肥力[12]，紫云英翻壓可提高土壤微生物生物量碳、氮量[13]，本研究在高產(chǎn)灰泥田上進(jìn)一步證實(shí)，紫云英與稻稈聯(lián)合還田模式不同程度提高了土壤微生物量碳、微生物量氮、土壤有機(jī)質(zhì)、全氮及速效鉀含量，改善了土壤理化及生化性狀。這可能與有機(jī)物料優(yōu)化耦合產(chǎn)生獨(dú)特的生長(zhǎng)與供肥環(huán)境有關(guān)。從紫云英生長(zhǎng)環(huán)境來(lái)看，稻稈適當(dāng)留高茬，前期可為紫云英生長(zhǎng)起到遮陽(yáng)保墑效果，有利于紫云英早生快發(fā)，后期秸稈熟腐，促進(jìn)稻田碳氮耦合利用，形成良好的稻田生態(tài)環(huán)境;從養(yǎng)分供應(yīng)與減少損失來(lái)看，稻稈與紫云英聯(lián)合還田，除了增加必要的中、微量元素營(yíng)養(yǎng)外，有機(jī)物料投入促進(jìn)土壤微生物的繁殖，增加土壤對(duì)無(wú)機(jī)肥料的固持作用，減少作物生育前期化肥養(yǎng)分損失，也保證聯(lián)合還田可以獲得較平穩(wěn)的氮素供應(yīng)過(guò)程。相關(guān)研究表明，南方雙季稻田有機(jī)肥與化肥各半配施，氨揮發(fā)損失為7.2%～18.2%，而單獨(dú)施用化肥氨揮發(fā)損失高達(dá)37.8%[14]。此外，稻稈與紫云英聯(lián)合還田過(guò)程分泌的有機(jī)酸可促進(jìn)礦物的分解，提高根系養(yǎng)分吸收能力，新鮮的有機(jī)物料還田，也可能產(chǎn)生“激發(fā)效應(yīng)”[15]，促進(jìn)有機(jī)質(zhì)礦化與養(yǎng)分活化，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)力的提升。

本研究還對(duì)各施肥處理的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果表明在扣除肥料與紫云英種植成本下，所有紫云英種植翻壓還田處理的經(jīng)濟(jì)效益均優(yōu)于不施肥和100%化肥處理，尤其是壓青紫云英+稻稈還田+減施20%化肥的效益較不施肥（CK）與100%化肥處理分別增加2 321、2 013元· hm-2。綜上研究表明，在高產(chǎn)灰泥田上，紫云英—稻稈聯(lián)合還田可有效替代20%化肥，實(shí)現(xiàn)水稻的增產(chǎn)增效，同時(shí)促進(jìn)土壤微生物量碳、土壤微生物量氮、土壤有機(jī)質(zhì)、土壤全氮及速效鉀含量的提高，從而進(jìn)一步提高土壤的肥力水平。因此，生產(chǎn)上可進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

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（責(zé)任編輯：林玲娜）

收稿日期：2021-06-08

作者簡(jiǎn)介：楊仁仙，女，1967年生，高級(jí)農(nóng)藝師，主要從事土壤肥料技術(shù)推廣工作。

基金項(xiàng)目：中央農(nóng)業(yè)資源及生態(tài)保護(hù)補(bǔ)助項(xiàng)目（閩財(cái)農(nóng)指〔2020〕59號(hào)）;國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃子課題（2018YFD02003035）。