紫云英與油菜混播對綠肥及早稻產量的影響

黃建余，廖育林，魯艷紅，聶 軍，高雅潔，孫玉桃

（1.沅江市草尾鎮農業綜合服務中心，湖南 沅江 413108；2.湖南省土壤肥料研究所，農業部湖南耕地保育科學觀測實驗站，湖南 長沙 410125）

湖南省位于我國中南部，雙季稻是該區域主要種植模式之一，擁有大量冬閑田，可用于發展綠肥。但目前湖南省稻田綠肥存在品種單一、種植結構單一的問題。例如，綠肥品種基本限于豆科綠肥紫云英，其他品種綠肥種植較少；種植結構主要以單播紫云英為主，20 世紀60～70 年代的“三花混播”和不同品種綠肥間套種已非常少見[1]。

不同種類綠肥作物單獨種植利用具有各自特點。例如：紫云英綠肥的氮素營養含量較高，但磷、鉀含量較低，碳氮比低，翻壓利用存在養分供應不均衡的問題，且單播紫云英冬前生長緩慢而影響鮮草產量，或因秋冬季強冷空氣侵襲造成幼苗大量死亡而減產[2]；十字花科油菜作為綠肥種植，具有株型高大、直立生長、根系吸磷能力強、鮮草含磷較高的特點[3-4]。若將油菜與紫云英混播，可發揮2 種不同類型綠肥作物在生長上相互促進以及在肥效上相互補充的作用[5]。然而，目前稻田多以紫云英單獨種植利用為主，關于不同種類綠肥混播對土壤培肥以及對后茬作物肥效的研究還較為缺乏。為此，筆者通過田間試驗研究了紫云英和不同量油菜混播對綠肥鮮草產量、養分積累、碳氮比調節以及后茬作物早稻產量和土壤養分的影響，探討紫云英和油菜混播的適宜比例，以期充分發揮2 種綠肥作物各自的特點，使其肥效相互協同，為我國南方現代稻作制中綠肥高效種植利用和水稻高效生產提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及材料

試驗于2019 年10 月至2020 年7 月在湖南省沅江市草尾鎮進行，種植模式為雙季稻，土壤類型為河流沉積物發育的紫潮泥。試驗前0～20 cm 耕層土壤的基本理化性狀為：pH 值7.6，土壤有機質45.9 g/kg，全氮2.74 g/kg，堿解氮258.0 mg/kg，全磷1.08 g/kg，有效磷17.7 mg/kg，全鉀25.2 g/kg，速效鉀101.0 mg/kg。綠肥紫云英品種為湘紫1 號，綠肥油菜品種為肥油1 號，早稻品種為湘早秈45。氮、磷、鉀化肥品種分別為尿素、過磷酸鈣和氯化鉀。

1.2 試驗設計

試驗設6 個處理：冬閑（CK）、紫云英單播（VR0）、紫云英與油菜混播（VR1、VR2、VR3 和VR4）。CK處理冬季休閑，VR0處理紫云英播種量為1.5 kg/667m2，VR1、VR2、VR3 和VR4 處理紫云英播種量均為1.5 kg/667m2，油菜播種量分別為0.10、0.15、0.20和0.25 kg/667m2。

CK 處理冬閑不施肥，早稻化肥按N、P2O5、K2O 分別為10.0、5.0、6.0 kg/667m2施用；其他處理綠肥種植季化肥按N、P2O5、K2O 分別為3.0、2.0、2.0 kg/667m2施用，早稻季化肥按N、P2O5、K2O 分別為7.0、3.0、4.0 kg/667m2施用。VR0 處理在綠肥季磷、鉀肥全部作基肥施用，氮肥全部在春季作提苗肥施用；紫云英與油菜混播處理氮、磷、鉀肥50%作基肥施用，50%作越冬肥施用。所有處理早稻季磷肥全部作基肥于早稻移栽前1 d 施用，氮、鉀肥分2 次施用，70%作基肥于早稻移栽前1 d 施用，30%作分蘗肥于早稻移栽后15 d 內追施。

2019 年晚稻收獲翻耕后直播紫云英和油菜，2020 年早稻移栽前15 d 將紫云英和油菜綠肥全部翻壓入田。試驗設3 次重復，小區面積30 m2，隨機區組排列。綠肥季各小區之間用溝隔開，早稻季用泥埂隔開，并沿泥埂覆塑料膜以免水肥竄灌。田間其他管理與當地大田一致。

1.3 測定項目與方法

試驗前采集0～20 cm 耕層基礎土壤樣品，用于基本理化性狀測定。

紫云英和油菜綠肥翻壓前，每個小區分別測定紫云英和油菜鮮草產量，并采集植株樣用于N、P、K、C 含量測定。

早稻成熟期每個小區分別測產，并采集植株樣用于考種測定。早稻收獲后采集0～20 cm 耕層土壤樣品，用于測定pH 值、有機質、全氮、堿解氮、有效磷和速效鉀含量。

土壤有機質、全氮、堿解氮、全磷、有效磷、全鉀、速效鉀含量和土壤pH 值及植株全氮、全磷、全鉀和碳含量按常規方法測定[6]。

1.4 數據處理與分析

所有試驗數據均采用Excel 和SPSS 軟件進行處理與分析。

2 結果與分析

2.1 紫云英與油菜混播對綠肥產量及養分含量的影響

由表1 可知，紫云英與不同用量油菜混播對綠肥鮮草產量有顯著影響。紫云英鮮草產量隨混播油菜播種量增加而下降，不同處理間差異均達到顯著水平；油菜鮮草產量則隨混播油菜播種量增加而提高，當油菜播種量由0.1 kg/667m2增加到0.15 kg/667m2時，油菜鮮草產量提高38.8%，油菜播種量超過0.15 kg/667m2時油菜鮮草產量提高幅度減小（VR3 較VR2提高13.4%，VR4 較VR3 提高0.2%）。從紫云英和油菜2 種綠肥鮮草總產量來看，以VR3 的鮮草總產量最高，其次是VR4 和VR2，VR3 較VR0 和VR1 分別提高127.4%和22.0%，較VR4 和VR2 分別提高3.7%和4.6%。

從表1 還可看出，紫云英與不同用量油菜混播對紫云英和油菜綠肥養分含量也有一定的影響。紫云英N、P 和K 養分含量隨混播油菜播種量增加均呈下降趨勢，油菜P 和K 養分含量也呈類似變化趨勢；除VR4 處理紫云英C/N 值約為11.0 外，其他處理紫云英C/N 值均約為10.7；油菜C/N 值在20.7～21.4 之間變化，隨混播油菜播種量的增加無明顯變化規律。

表1 各處理綠肥的鮮草產量及養分含量

2.2 紫云英與油菜混播對綠肥養分積累的影響及對碳氮比調節作用

由表2 可知，紫云英與不同用量油菜混播對綠肥N、P 和K 養分積累量有明顯影響。單播紫云英（VR0）處理綠肥N、P 和K 養分積累量均顯著低于紫云英與油菜混播處理；所有混播處理中綠肥N、P 和K 養分積累量均以VR3 處理最高，其次為VR2 和VR4 處理。進一步分析發現在紫云英用種量相同條件下，綠肥N、P 和K 養分積累量與混播油菜用種量均呈極顯著二元一次方程曲線關系（圖1），說明綠肥N、P 和K 養分積累量先隨混播油菜用種量增加而增加，增加到一定量后則隨混播油菜用種量增加而降低。

圖1 綠肥養分積累量與混播油菜用種量的關系

表2 各處理綠肥的總養分積累量 （kg/667m2）

從表2 還可看出，紫云英與不同用量油菜混播對綠肥碳氮比調控也有顯著作用。各處理綠肥C/N 值在10.8～17.8 范圍內變化，綠肥C/N 值隨混播油菜用種量增加而升高，不同處理間差異均達到顯著水平（該數據未列出）。

2.3 紫云英與油菜混播對早稻產量及產量構成因素的影響

由表3 可知，不同處理對早稻產量有顯著影響。在化肥總用量相同的情況下，冬季種植綠肥較不種植綠肥早稻顯著增產，增產幅度為8.0%～16.3%；紫云英與油菜混播處理較紫云英單播處理早稻顯著增產，增產幅度為3.2%～7.7%；紫云英與不同用量油菜混播處理中，以VR3 處理最高，其次為VR2。

表3 各處理早稻的產量及產量構成因素

從表3 還可看出，不同處理對早稻產量構成因素也有較明顯的影響。在化肥總用量相同的情況下，冬季種植綠肥處理的早稻單位面積有效穗數、每穗實粒數、結實率和千粒重較不種植綠肥均有所提高，其中CK 處理與所有冬種綠肥處理千粒重的差異均達到顯著水平，CK 處理與VR1、VR2、VR3 和VR4 處理單位面積有效穗數的差異也達到顯著水平。紫云英單播處理（VR0）單位面積有效穗數顯著低于紫云英與油菜混播的VR2、VR3 和VR4 處理，但與VR1 處理間差異不顯著；紫云英單播處理（VR0）與綠肥混播處理（VR1、VR2、VR3 和VR4）的每穗實粒數、結實率和千粒重差異不顯著。

進一步分析表明，早稻單位面積有效穗數、每穗實粒數、結實率、千粒重與早稻產量之間的相關性均達到極顯著水平（圖2）。

圖2 早稻產量與產量構成因素相關性分析

2.4 紫云英與油菜混播對土壤肥力的影響

由表4 可知，不同處理對早稻成熟期土壤pH 值及全氮含量無明顯影響，對土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀有一定影響。除VR4 處理土壤有效磷低于CK 外，其他處理的土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量均在一定程度上有所增加，與CK 相比提高幅度分別為1.1%～2.0%、2.0%～5.1%、0.5%～3.3%和6.4%～13.3%。紫云英與油菜混播處理較紫云英單播處理的土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量也有所提高。紫云英與油菜混播處理中，以VR2 和VR3 處理提高土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀效果較好。

表4 各處理土壤的養分含量變化

3 結論與討論

雙季稻是我國南方稻區主要種植模式之一，冬季種植綠肥可以充分利用作物茬口，在不影響主作物生產的同時發揮綠肥培肥地力和促進糧食作物高產穩產的作用。不同種類綠肥混種，由于各自不同的生理生態特征，例如根部呼吸作用、分泌作用不同，地面莖葉和地下根系發育形態不同等，從而相互作用對后茬作物產生直接影響，也可以通過改變土壤環境和生長空間對后茬作物產生間接影響[7]。紫云英和油菜作綠肥單獨種植各具特點，紫云英可固定空氣中的氮素供給土壤，油菜則可以活化土壤中礦物態磷素提高土壤供磷能力[8]。不同種類綠肥混播在提高綠肥產量和后茬作物水稻產量的同時可以平衡綠肥養分、優化綠肥碳氮比值[5,9]。李萍等[7]研究表明，紫云英與油菜混播處理有利于提高后茬作物早稻的有效穗、每穗粒數、結實率和千粒重，從而提高水稻產量。宋莉等[10]研究發現，紫云英與油菜混種還田可促進微生物繁殖，加速油菜秸稈分解，增強土壤供肥能力。筆者的研究中，在化肥總用量一致條件下，將30%化肥移至綠肥季，單播紫云英及紫云英與油菜混播均較冬閑處理顯著增加早稻產量，增產幅度達到8.0%～16.3%；紫云英與油菜混播也較紫云英單播提高后茬作物早稻產量，增產幅度3.2%～7.7%；但相同播量紫云英與不同用量油菜混播對早稻的增產效應并非油菜播量越多越好，播種1.5 kg/667m2紫云英與不同用量油菜混播的早稻產量先隨油菜播種量增加而提高，當油菜播種量超過0.20 kg/667m2時則隨油菜播種量增加反而有所下降。該研究結果也表明，紫云英與油菜混播較單播紫云英顯著增加綠肥鮮草產量及養分積累量，且均以1.5 kg/667m2紫云英混播0.20 kg/667m2油菜時最高。紫云英與油菜混播對于調節綠肥C/N 值也有明顯效果，該研究中不同處理紫云英C/N 值范圍為10.7～11.0，油菜C/N 值范圍為20.7～21.4，二者混合后綠肥C/N 值在10.8～17.8范圍內變化，且隨油菜播種量增加而升高。相比冬閑及紫云英單播，紫云英與油菜混播對于土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀的提高也有一定的效果，呈現出較好的培肥效應。

綜上所述，紫云英混播油菜對于提高綠肥鮮草產量、綠肥養分積累量、調節綠肥C/N 值及促進后茬早稻增產和稻田土壤培肥有較好效果，綠肥紫云英與適宜比例油菜混播是優化綠肥養分、提高水稻產量和實現稻田土壤培肥的有效手段。