新墾耕地紫云英替代氮肥對(duì)水稻產(chǎn)量及氮肥利用效率的影響

汪玉磊，單英杰，童文彬

(1.浙江省耕地質(zhì)量與肥料管理總站，浙江 杭州 310020； 2.衢江區(qū)土壤肥料技術(shù)推廣站，浙江 衢州 324022)

冬種綠肥在浙江有著悠久的歷史，但隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展及各類(lèi)化學(xué)肥料的施用，種植面積一度銳減。隨著對(duì)生態(tài)環(huán)境、用地養(yǎng)地的日益重視，國(guó)家、浙江省相繼出臺(tái)扶持政策，鼓勵(lì)農(nóng)民種植綠肥。2007年以來(lái)，全省綠肥種植面積穩(wěn)定在16.7萬(wàn)hm2左右[1]。紫云英是浙江省播種面積較大的冬季綠肥作物，2019年紫云英種植面積達(dá)4.5萬(wàn)hm2，在新墾耕地地力培肥、熟化耕地、提升地力上起著重要作用[2]。本文研究在新墾耕地冬季空閑期種植綠肥紫云英替代化肥的效果，旨在充分利用紫云英的肥效，適量減少稻田的化肥用量，以達(dá)到不降低產(chǎn)量、改善生態(tài)環(huán)境的目的。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)田位于衢州市衢江區(qū)全旺鎮(zhèn)馬蹊村，2017年新墾造為水田，表層耕作土壤全部由未經(jīng)培肥熟化的紅壤生土組成。試驗(yàn)前測(cè)得耕層土壤(0～20 cm)基礎(chǔ)肥力，pH 7.83，有機(jī)質(zhì)6.91 g·kg-1，全氮0.248 g·kg-1，有效磷20.6 mg·kg-1，速效鉀194 mg·kg-1。

試驗(yàn)的紫云英品種為當(dāng)?shù)刂髟缘膶幉ù髽蚍N，供試水稻品種為當(dāng)?shù)刂髟缘亩i粳雜交晚稻甬優(yōu)9號(hào)。氮、磷、鉀肥分別為尿素(含純N 46%)、過(guò)磷酸鈣(含P2O512%)和氯化鉀(含 K2O 60%)。

1.2 處理設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)計(jì)6個(gè)處理：T1處理，冬閑+0 N；T2處理，冬閑+100%N；T3處理，紫云英+0 N；T4處理，紫云英+40%N；T5處理，紫云英+60%N；T6處理，紫云英+80%N。試驗(yàn)采用中區(qū)設(shè)計(jì)，每個(gè)中區(qū)面積70 m2。 2018年9月27日播種紫云英，播量45 kg·hm-2，2019年4月25日紫云英盛花期實(shí)割測(cè)產(chǎn)、翻壓還田。水稻于2019年5月26日播種，6月27日移栽，6月25日施基肥，7月5日施追肥。水稻統(tǒng)一種植密度為25 cm×25 cm。氮肥分2次施用，基肥追肥各50%；各處理磷鉀肥用量分別為120、90 kg·hm-2，一次基施。各處理水稻田間管理和病蟲(chóng)防治一致。10月14日統(tǒng)一收割。

1.3 調(diào)查與考察項(xiàng)目

水稻移栽后在各中區(qū)固定選取3個(gè)點(diǎn)作為重復(fù)，每個(gè)重復(fù)5 叢水稻作為觀測(cè)和考種植株。對(duì)各處理計(jì)算氮肥農(nóng)學(xué)利用效率和偏生產(chǎn)力。氮肥農(nóng)學(xué)利用效率=[施氮肥區(qū)作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量-無(wú)氮肥區(qū)作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量]/施氮量；氮肥偏生產(chǎn)力=施肥后所獲得的作物產(chǎn)量/氮肥投入量。

采用Excel 2007和Spss 13.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)水稻經(jīng)濟(jì)性狀的影響

從表1可以看出，冬閑不施氮肥處理的水稻各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)性狀均較差，與T2處理冬閑+100%N相比，紫云英替代對(duì)千粒重、株高和每穗粒數(shù)都有一定影響，對(duì)有效穗數(shù)影響不大。T3處理完全不施氮肥的株高下降最多；千粒重以冬閑不施氮肥處理最低，為24 g；與T2處理相比，紫云英替代處理能提高千粒重；每穗實(shí)粒數(shù)以紫云英替代+80%N的效果最好。

表1 不同施肥處理對(duì)水稻性狀的影響

2.2 對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

從圖1可以看出，T1處理冬閑不施氮肥的產(chǎn)量最低，為6 840 kg·hm-2，略低于T3處理紫云英+不施氮肥，但兩者沒(méi)有顯著差異；T6處理紫云英+80%N產(chǎn)量最高。與常規(guī)施肥相比，冬季種植紫云英替代部分氮肥，不會(huì)導(dǎo)致水稻減產(chǎn)；在紫云英還田的情況下，氮肥施用得多，產(chǎn)量也增加，但是差異不明顯。從產(chǎn)量構(gòu)成分析，不同處理的每穗實(shí)粒數(shù)與產(chǎn)量的變化趨勢(shì)相似，說(shuō)明每穗實(shí)粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量的影響較大。如以不顯著減產(chǎn)為目標(biāo)，冬季種植紫云英，甬優(yōu)9 號(hào)常規(guī)氮肥減量40%是可行的。

柱間無(wú)相同字母表示組間差異顯著(P<0.05)。圖1 不同施肥處理水稻產(chǎn)量表現(xiàn)

2.3 對(duì)氮肥利用效率的影響

紫云英替代能提高氮肥的利用效率。表2表明，與T2處理比較，紫云英替代的氮肥偏生產(chǎn)力均有提高，各處理間差異顯著，其中，以紫云英+40%N處理最高；以不施氮肥處理為對(duì)照，紫云英+80%的氮肥農(nóng)學(xué)利用效率最高，但各處理間沒(méi)有顯著差異。

表2 不同施肥處理水稻的氮肥利用效率

3 小結(jié)與討論

經(jīng)過(guò)2年種植，試驗(yàn)區(qū)不同處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量均有明顯提升，由新墾的2.51 g·kg-1提高到9～10 g·kg-1，目前紫云英種植還田的養(yǎng)地效果還不很明顯。但周?chē)?guó)朋等[3]經(jīng)過(guò)4年試驗(yàn)研究表明，紫云英還田較冬閑處理的土壤有機(jī)質(zhì)提高8%。在經(jīng)過(guò)幾年的紫云英種植后，新墾耕地的肥力應(yīng)該會(huì)有明顯提升。

本試驗(yàn)冬季種植紫云英還田，常規(guī)氮肥減量40%，種植甬優(yōu)9號(hào)不會(huì)顯著減產(chǎn)，這與詹鵬等[4]的結(jié)論施用紫云英 15～45 t·hm-2均能夠替代常規(guī)化肥用量的40%而不會(huì)導(dǎo)致減產(chǎn)是一致的。程會(huì)丹等[5]也認(rèn)為，在一定條件下，紫云英翻壓 22.5～30 t·hm-2，減少40%化肥用量是可行的。

國(guó)際農(nóng)學(xué)界常用偏生產(chǎn)力表征農(nóng)田肥料利用率，原因是它不需要空白區(qū)產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收量的測(cè)定，簡(jiǎn)單明了，易為農(nóng)民所掌握。張福鎖等[6]認(rèn)為，這比較適合我國(guó)目前土壤和環(huán)境養(yǎng)分供應(yīng)量大、化肥增產(chǎn)效益下降的現(xiàn)實(shí)，是評(píng)價(jià)肥料效應(yīng)的適宜指標(biāo)。肥料農(nóng)學(xué)利用效率是評(píng)價(jià)肥料增產(chǎn)效應(yīng)較為準(zhǔn)確的指標(biāo)，只是由于必須測(cè)無(wú)肥區(qū)產(chǎn)量, 應(yīng)用起來(lái)較為不便。本試驗(yàn)用不施氮肥的處理產(chǎn)量作為對(duì)照，得出紫云英替代部分氮肥能提高氮肥利用效率，以紫云英+40%N處理的氮肥偏生產(chǎn)力最高，紫云英+80%N處理的農(nóng)學(xué)利用效率最高。