紫云英、油菜長期混播還田的作物增產和土壤培肥效應

陶云彬，劉曉霞

(1.蘭溪市土壤肥料工作站，浙江 蘭溪 321100； 2.浙江省耕地質量與肥料管理總站，浙江 杭州 310020)

水稻是浙江省種植面積最大的糧食作物[1]，其產量占全省糧食總產量的80%左右[2]，但農業生產中片面追求高產，重施化肥、輕施有機肥，重用地輕養地的不良習慣，致使土壤肥力狀況日趨退化，當前全省大部分水稻田土壤有機質含量處于較中低水平[3-4]，提高土壤有機質含量，推進“用地與養地”相結合已成為實施藏糧于地、藏糧于技戰略的重要手段[5]。綠肥還田是維持土壤有機質含量、提高土壤微生物活性、改善土壤理化性質和增加土壤養分含量的有效方式[6]。紫云英和油菜是浙江省種植歷史最久，種植面積最大的兩種綠肥種類[7]，部分地區在開展紫云英清種(單一種植)或油菜清種的基礎上，探索性嘗試紫云英與油菜混播還田，但兩種綠肥混播是否可以發揮 “互作”優勢以及是否具有長期的土壤培肥效應尚不完全清楚。為此，本研究通過11年的長期定位試驗探索了紫云英與油菜混播還田對土壤的培肥效果以及對作物增產效應。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗地點位于浙江省蘭溪市游埠鎮邵家村，試驗始于2007年，土壤類型為水稻土，耕作制度為一年兩熟制，紫云英品種為寧波大橋種，油菜品種為浙雙72，單季晚稻品種均為當年推廣的優良雜交水稻品種。供試土壤的有機質、全氮分別為24.4、1.3 g·kg-1，有效磷、速效鉀分別為9.0、33.0 mg·kg-1，pH值5.2。

1.2 處理設計

試驗設3個處理。處理1，對照(無綠肥還田)；處理2，紫云英清種還田(僅種植紫云英并還田)；處理3，紫云英與油菜混播還田。為避免前茬單季稻機械收割對綠肥的碾壓損失，推遲到單季稻收獲后播種。以667 m2計，紫云英播種量1.5 kg，油菜播種量100 g，后茬作物為單季晚稻。綠肥播種前撒施25 kg復混肥(N 15%，P2O56%，K2O 9%)，并翻耕入土；油菜抽薹期撒施25 kg復混肥，油菜成熟期，紫云英和油菜一同翻壓入土，紫云英鮮草全部還田，油菜秸稈還田量為秸稈總量的50%。后作單季稻667 m2均施用75 kg復混肥，基肥占總用量50%，分蘗肥和穗粒肥各占25%。各處理施肥管理和其他農藝措施保持一致。本試驗為長期定位試驗，不設重復，各小區面積130 m2。

1.3 樣品采集及測定

水稻收獲期測產，同時測土樣有機質含量，土壤有機質測定采用重鉻酸鉀容量法。

2 結果與分析

2.1 紫云英、油菜長期混播還田對后茬作物產量水平的影響

由表1可知，相比無綠肥還田處理，紫云英清種還田、紫云英與油菜混播還田均提高了后茬水稻的產量，其中紫云英清種還田處理的水稻產量較對照高3.1%～24.1%，紫云英與油菜混播還田處理水稻產量較對照高6.3%～27.6%，且紫云英與油菜混播還田處理水稻增產率均高于紫云英清種還田。可見，相比紫云英清種還田處理，紫云英與油菜混播還田處理的水稻增產效果更為明顯。

表1 不同綠肥還田模式對后茬水稻產量的影響

2.2 紫云英、油菜長期混播還田對土壤機質含量的影響

綠肥種植是提高土壤有機質含量的重要措施[5]。由表2可見，相比無綠肥還田處理，紫云英清種還田、紫云英與油菜混播還田處理均提高了土壤有機質含量，相比之下，紫云英與油菜混播還田對土壤有機質含量的提升作用較為明顯。2017年紫云英清種還田、紫云英與油菜混播還田土壤有機質含量均大幅高于無綠肥還田處理，其中紫云英清種還田處理的土壤有機質含量較對照高17.8%，紫云英與油菜混播還田土壤有機質含量較對照高32.4%。綠肥連續還田對土壤有機質含量存在長期效應，無綠肥還田土壤有機質含量自2007—2017年穩定在24.3～24.7 g·kg-1，基本無變化。連續不間斷實施綠肥還田，土壤有機質含量呈現逐年增加趨勢。其中，紫云英連續11年還田，土壤有機質含量由2007年的24.5 g·kg-1增至2017年的29.1 g·kg-1，增幅為18.8%；紫云英、油菜混播還田的土壤有機質含量由2007年的24.7 g·kg-1增至2017年的32.7 g·kg-1，增幅達32.4%，可見綠肥還田可以持續提高土壤有機質含量水平，具有較好的耕地培肥效果。

表2 不同綠肥還田模式對土壤有機質含量的影響

2.3 土壤有機質變化的產量效應

通過對水稻產量與土壤有機質含量的統計分析，確定了有機質與作物產量的關系符合線性增長模型。由圖1得出，土壤有機質每提升1 g·kg-1，水稻667 m2產量最多可增加36.43 kg。

圖1 水稻產量與土壤有機質關系

大量統計結果顯示，土壤有機質與作物產量之間存在“線性-平臺”關系[8]，據此可確定區域土壤有機質閾值(90%最大產量處的土壤有機質)，作為培肥目標和確定培肥模式(有機質快速提升、有機質穩步提升、有機質穩定維持)。經過11年綠肥培肥試驗，試驗區土壤仍處于快速提升階段，需要增施有機肥、普及秸稈還田或綠肥，快速提升土壤有機質等肥力水平，促進作物增產和穩產。

2.4 紫云英與油菜混播還田的增收效益

測產結果(表3)顯示，紫云英、油菜混播還田處理中油菜籽667 m2產量為192.5 kg，扣除生產成本后，667 m2平均增收450元左右。相比無綠肥還田，紫云英與油菜混播還田處理的水稻產量年均增產114 kg，按水稻2.6元·kg-1均價計算，僅水稻一季年均增收296.4元，外加油菜籽增收部分，年均增收總額高達740.7元。相比無綠肥還田，667 m2紫云英清種處理水稻產量年均增收87.8 kg，年均增收總額為228.3元。

表3 不同綠肥還田模式下增收效益分析

3 討論

綠肥含有大量的礦質元素，如紫云英N、P、K含量分別為26.5、4.4、41.4 g·kg-1，翻壓還田可顯著提高土壤有機質含量[9]。本研究結果表明，紫云英清種還田、紫云英與油菜混播還田均可提高土壤有機質含量，其中紫云英與油菜混播還田處理提高土壤有機質含量的效果更為突出。綠肥連續翻壓還田對土壤具有長期培肥效應，連續11年實施紫云英清種還田、紫云英與油菜混播還田，土壤有機質含量分別由24.5、24.7 g·kg-1增至29.1、32.7 g·kg-1。可見，紫云英清種還田、紫云英與油菜混播還田均具有長期的土壤培肥效應，兩種模式相比，紫云英與油菜混播還田對土壤的培肥效果優于紫云英清種還田。

綠肥還田可顯著提高后茬水稻、冬小麥等作物產量。配施1 500 kg紫云英綠肥，水稻產量較單施等量化學肥料增產3.7%[10]，豆科綠肥翻壓還田，后茬小麥產量可提高8.3%[11]。本研究發現，紫云英清種還田、紫云英與油菜混播還田均可提高后茬水稻產量，其中紫云英清種還田處理水稻產量提高3.1%～24.1%，紫云英與油菜混播還田處理水稻產量提高6.3%～27.6%，兩種綠肥種植模式相比，紫云英與油菜混播對水稻產量的提升效果優于紫云英清種還田處理。兩種綠肥種植模式對后茬水稻的增產效應不一，可能是由于紫云英、油菜混播還田發揮了兩種綠肥的“互補”優勢，對土壤的培肥效應更加突出，進而促進了后茬水稻的增產增收。

相比紫云英清種還田處理，紫云英與油菜混播還田不僅呈現出較好的土壤培肥效應，而且在水稻增產增收方面也有突出作用。經過11年綠肥培肥試驗，試驗區土壤仍處于快速提升階段，需要增施有機肥、普及秸稈還田或綠肥，快速提升土壤有機質等肥力水平，促進作物增產和穩產。