紫云英與油菜混播對(duì)綠肥及早稻產(chǎn)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(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，湖南 沅江 413108；2.湖南省土壤肥料研究所，農(nóng)業(yè)部湖南耕地保育科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，湖南 長(zhǎng)沙 410125）

湖南省位于我國(guó)中南部，雙季稻是該區(qū)域主要種植模式之一，擁有大量冬閑田，可用于發(fā)展綠肥。但目前湖南省稻田綠肥存在品種單一、種植結(jié)構(gòu)單一的問(wèn)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(jié)構(gòu)主要以單播紫云英為主，20 世紀(jì)60～70 年代的“三花混播”和不同品種綠肥間套種已非常少見(jiàn)[1]。

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

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及材料

試驗(yàn)于2019 年10 月至2020 年7 月在湖南省沅江市草尾鎮(zhèn)進(jìn)行，種植模式為雙季稻，土壤類型為河流沉積物發(fā)育的紫潮泥。試驗(yàn)前0～20 cm 耕層土壤的基本理化性狀為：pH 值7.6，土壤有機(jī)質(zhì)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(hào)，綠肥油菜品種為肥油1 號(hào)，早稻品種為湘早秈45。氮、磷、鉀化肥品種分別為尿素、過(guò)磷酸鈣和氯化鉀。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)6 個(gè)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(nèi)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(yàn)設(shè)3 次重復(fù)，小區(qū)面積30 m2，隨機(jī)區(qū)組排列。綠肥季各小區(qū)之間用溝隔開(kāi)，早稻季用泥埂隔開(kāi)，并沿泥埂覆塑料膜以免水肥竄灌。田間其他管理與當(dāng)?shù)卮筇镆恢隆?/p>

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

試驗(yàn)前采集0～20 cm 耕層基礎(chǔ)土壤樣品，用于基本理化性狀測(cè)定。

紫云英和油菜綠肥翻壓前，每個(gè)小區(qū)分別測(cè)定紫云英和油菜鮮草產(chǎn)量，并采集植株樣用于N、P、K、C 含量測(cè)定。

早稻成熟期每個(gè)小區(qū)分別測(cè)產(chǎn)，并采集植株樣用于考種測(cè)定。早稻收獲后采集0～20 cm 耕層土壤樣品，用于測(cè)定pH 值、有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷和速效鉀含量。

土壤有機(jī)質(zhì)、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(guī)方法測(cè)定[6]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用Excel 和SPSS 軟件進(jìn)行處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 紫云英與油菜混播對(duì)綠肥產(chǎn)量及養(yǎng)分含量的影響

由表1 可知，紫云英與不同用量油菜混播對(duì)綠肥鮮草產(chǎn)量有顯著影響。紫云英鮮草產(chǎn)量隨混播油菜播種量增加而下降，不同處理間差異均達(dá)到顯著水平；油菜鮮草產(chǎn)量則隨混播油菜播種量增加而提高，當(dāng)油菜播種量由0.1 kg/667m2增加到0.15 kg/667m2時(shí)，油菜鮮草產(chǎn)量提高38.8%，油菜播種量超過(guò)0.15 kg/667m2時(shí)油菜鮮草產(chǎn)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(chǎn)量來(lái)看，以VR3 的鮮草總產(chǎn)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(duì)紫云英和油菜綠肥養(yǎng)分含量也有一定的影響。紫云英N、P 和K 養(yǎng)分含量隨混播油菜播種量增加均呈下降趨勢(shì)，油菜P 和K 養(yǎng)分含量也呈類似變化趨勢(shì)；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(wú)明顯變化規(guī)律。

表1 各處理綠肥的鮮草產(chǎn)量及養(yǎng)分含量

2.2 紫云英與油菜混播對(duì)綠肥養(yǎng)分積累的影響及對(duì)碳氮比調(diào)節(jié)作用

由表2 可知，紫云英與不同用量油菜混播對(duì)綠肥N、P 和K 養(yǎng)分積累量有明顯影響。單播紫云英（VR0）處理綠肥N、P 和K 養(yǎng)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(yǎng)分積累量均以VR3 處理最高，其次為VR2 和VR4 處理。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)在紫云英用種量相同條件下，綠肥N、P 和K 養(yǎng)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(guān)系（圖1），說(shuō)明綠肥N、P 和K 養(yǎng)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(yǎng)分積累量與混播油菜用種量的關(guān)系

表2 各處理綠肥的總養(yǎng)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(duì)綠肥碳氮比調(diào)控也有顯著作用。各處理綠肥C/N 值在10.8～17.8 范圍內(nèi)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(dá)到顯著水平（該數(shù)據(jù)未列出）。

2.3 紫云英與油菜混播對(duì)早稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表3 可知，不同處理對(duì)早稻產(chǎn)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(chǎn)，增產(chǎn)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(chǎn)，增產(chǎn)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(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素

從表3 還可看出，不同處理對(duì)早稻產(chǎn)量構(gòu)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(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)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(dá)到顯著水平，CK 處理與VR1、VR2、VR3 和VR4 處理單位面積有效穗數(shù)的差異也達(dá)到顯著水平。紫云英單播處理（VR0）單位面積有效穗數(shù)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(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重差異不顯著。

進(jìn)一步分析表明，早稻單位面積有效穗數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重與早稻產(chǎn)量之間的相關(guān)性均達(dá)到極顯著水平（圖2）。

圖2 早稻產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素相關(guān)性分析

2.4 紫云英與油菜混播對(duì)土壤肥力的影響

由表4 可知，不同處理對(duì)早稻成熟期土壤pH 值及全氮含量無(wú)明顯影響，對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)、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(jī)質(zhì)、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(jī)質(zhì)、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(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀效果較好。

表4 各處理土壤的養(yǎng)分含量變化

3 結(jié)論與討論

雙季稻是我國(guó)南方稻區(qū)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(chǎn)的同時(shí)發(fā)揮綠肥培肥地力和促進(jìn)糧食作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的作用。不同種類綠肥混種，由于各自不同的生理生態(tài)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(fā)育形態(tài)不同等，從而相互作用對(duì)后茬作物產(chǎn)生直接影響，也可以通過(guò)改變土壤環(huán)境和生長(zhǎng)空間對(duì)后茬作物產(chǎn)生間接影響[7]。紫云英和油菜作綠肥單獨(dú)種植各具特點(diǎn)，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(tài)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(chǎn)量和后茬作物水稻產(chǎn)量的同時(shí)可以平衡綠肥養(yǎng)分、優(yōu)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(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重，從而提高水稻產(chǎn)量。宋莉等[10]研究發(fā)現(xiàn)，紫云英與油菜混種還田可促進(jìn)微生物繁殖，加速油菜秸稈分解，增強(qiáng)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(chǎn)量，增產(chǎn)幅度達(dá)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(chǎn)量，增產(chǎn)幅度3.2%～7.7%；但相同播量紫云英與不同用量油菜混播對(duì)早稻的增產(chǎn)效應(yīng)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(chǎn)量先隨油菜播種量增加而提高，當(dāng)油菜播種量超過(guò)0.20 kg/667m2時(shí)則隨油菜播種量增加反而有所下降。該研究結(jié)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(chǎn)量及養(yǎng)分積累量，且均以1.5 kg/667m2紫云英混播0.20 kg/667m2油菜時(shí)最高。紫云英與油菜混播對(duì)于調(diào)節(jié)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(nèi)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(duì)于土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀的提高也有一定的效果，呈現(xiàn)出較好的培肥效應(yīng)。

綜上所述，紫云英混播油菜對(duì)于提高綠肥鮮草產(chǎn)量、綠肥養(yǎng)分積累量、調(diào)節(jié)綠肥C/N 值及促進(jìn)后茬早稻增產(chǎn)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(yōu)化綠肥養(yǎng)分、提高水稻產(chǎn)量和實(shí)現(xiàn)稻田土壤培肥的有效手段。