紫云英還田對耒陽市稻田土壤肥力及水稻產量的影響

匡志明 王曉輝 肖 文 謝玉華 雷夢龍

（1耒陽市農業農村局，湖南耒陽 421800；2壇下鄉農業綜合服務中心，湖南耒陽 421800）

水稻作為重要的糧食作物之一，在湖南地區糧食種植中占據主導地位。近些年，大量施用化肥已導致一系列環境問題，如氮、磷的過量使用引發了土壤和水體富營養化污染[1]。因此，在保持并提高稻田產量的同時，減少化肥用量已成為現代農業研究的重要課題[2]。施用綠肥改善土壤是提高農業生產力中的關鍵一環[3]。提升土壤有機質含量成為實施“藏糧于地、藏糧于技”戰略中重要的策略，是促進“用地與養地”相互融合發展的重要手段[4]。紫云英作為一種常見的綠肥作物，其在南方水稻田的種植已成為典型模式，得到了廣泛研究和實踐的支持[5]。在南方稻田中采用翻壓紫云英的方法可實現多重效益，一方面，紫云英能部分替代化肥，提高水稻產量，降低生產成本，并提高養分利用效率[6]；另一方面，還能增加土壤中的有機質含量，提升堿解氮、有效磷和速效鉀等關鍵養分含量[7]。盡管紫云英的固氮效果和對土壤理化性質的改善已經得到了廣泛研究，但在湖南南部地區，關于冬季種植紫云英與化肥配施對該地區土壤理化性質改善和水稻產量影響的研究較少。為此，本研究于湖南省耒陽市壇下鄉寨下仙村進行了冬種紫云英對稻田土壤肥力及水稻產量的影響試驗，旨在探究稻田種植中利用紫云英翻壓還田對稻田土壤理化性質和水稻產量的影響，為改善當地土壤質量和水稻生產科學施肥提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗點為湖南省耒陽市壇下鄉寨下仙村，位于112°50' E、26°28' N，海拔46 m，水稻土壤類型為潴育型水稻土。土壤理化性狀如下：pH 6.1，有機質43.0 g/kg，堿解氮161.0 mg/kg，有效磷9.5 mg/kg，速效鉀117.0 mg/kg。年均氣溫17～18 ℃，年均降水量1 337 mm，全年日照時數1 641 h。

1.2 供試材料

水稻品種為湖南省主導中稻品種T優300。紫云英品種為湘紫2號。

1.3 試驗設計

試驗設4個處理：①不種紫云英不施化肥（CK）；②紫云英還田不施化肥(GC)；③不種紫云英只施化肥(CF)；④種紫云英還田配施化肥(GF)。每處理設3 重復，隨機區組排列，小區面積30 m2，小區間作田梗，并用農膜覆蓋。紫云英播種量22.5 kg/hm2。單施化肥處理和化肥配施紫云英處理后作水稻化肥施用量相同，基肥施復混肥750.0 kg/hm2（純N 15%，P2O56%，K2O 12%)，分蘗肥和穗粒肥分別施尿素120.0、75.0 kg/hm2。紫云英在水稻移栽前15 d 測生物產量后就地翻壓入土。整個水稻生育期內，各處理田間管理措施保持一致。

1.4 樣品采集與測定

土壤樣品采集：在紫云英播種前，采用S形取樣法在整個試驗田進行取樣，在水稻收獲后，采用5點取樣法，在每個試驗小區進行取樣。取耕層土壤，深度0～20 cm。采集的土壤樣品用于測試土壤的基本理化性狀指標。

水稻產量：每個小區單獨測產，并采集植株樣品用于考種測定產量構成因素。

1.5 統計分析

采用Excel 2010 和SPSS 22.0 軟件進行數據統計分析。

2 結果與分析

2.1 綠肥地上部生物產量

2022 年的干旱天氣對紫云英的生長產生了不利影響，試驗點紫云英生物產量（鮮重）28 050.0～29 835.0 kg/hm2。盡管受到干旱的不利影響，但試驗點的紫云英生長狀況仍然良好，表明紫云英對干旱具有較強的適應能力。平均鮮重產量超過19 500.0～22 500.0 kg/hm2的建議畝均還田[8]。

2.2 紫云英還田對稻田土壤肥力特征的影響

如表1 所示，各處理pH 平均為6.2，呈弱酸性。試驗結果表明紫云英還田不施肥種（GC）和紫云英還田配施化肥（GF）對酸性土壤的pH 有提高作用，但差異不顯著，可能需要長期采取紫云英還田培肥措施才能顯著改善土壤pH。

表1 不同處理下稻田土壤理化性狀

土壤的有機質含量受施肥措施的影響較大。3 個施肥處理的土壤中，有機質含量均顯著高于不種植紫云英不施化肥的對照組（CK）。紫云英還田不施化肥（GC）處理的土壤有機質含量提高最多，比對照（CK）提高了25.66%。3 個施肥處理的土壤有機質含量由高到低依次為：紫云英還田不施化肥（GC）＞種紫云英還田配施化肥（GF）＞不種紫云英只施化肥（CF），但處理間差異均未達到顯著水平。

3個施肥處理的土壤中堿解氮含量均顯著高于對照，紫云英還田顯著提高了土壤中堿解氮含量，相比對照（CK）提高了10.52%，其中不種紫云英只施化肥（CF）土壤中的堿解氮含量增加的更多。3個施肥處理的土壤堿解氮含量由高到低依次為：紫云英還田配施化肥（GF）＞紫云英還田不施化肥（GC）＞不種紫云英只施化肥（CF），處理間差異均未達到顯著水平。說明單純紫云英還田可以有效提高土壤中的堿解氮含量，且與施用化肥處理之間的差異不顯著，紫云英還田可以在一定程度上代替化肥對土壤中的氮元素起到補充作用。

紫云英還田可以略微提高土壤中有效磷含量，但與對照差異不顯著。施化肥對水稻土壤中有效磷的含量有顯著提升作用，相比對照，不種紫云英只施化肥（CF）和紫云英還田配施化肥（GF）土壤中的有效磷含量分別提高了49.05%、34.26%。速效鉀與有效磷相似，紫云英還田可以略微提高土壤中速效鉀含量，但與對照差異不顯著。施化肥處理對水稻土壤中速效鉀的含量有顯著提升作用，相比對照組，不種紫云英只施化肥（CF）和紫云英還田配施化肥（GF）土壤中速效鉀含量分別提高了25.20%、34.27%。說明水稻土壤中的有效磷、速效鉀主要還是依賴化學肥料的補充，單純紫云英還田處理對水稻土壤中磷鉀元素的補充效果有限。

2.3 紫云英還田對水稻產量的影響

由表2 可知，不同施肥處理對稻田水稻產量均有顯著影響。相比不種紫云英不施化肥（CK）處理，紫云英還田不施化肥（GC）處理水稻增產12.31%，表明紫云英還田對提高水稻產量有積極的影響。相比對照處理，不種紫云英只施化肥的處理（CF）產量增加29.24%，紫云英還田配施化肥（GF）增加33.80%。相比不種紫云英只施化肥（GF）處理，紫云英還田配施化肥（GF）處理的水稻產量增加并不顯著，這可能由肥料報酬遞減所導致。

表2 不同處理水稻的產量及其構成因素

不同處理對早稻產量構成也有較明顯的影響。各施肥處理與CK 處理相比，單位面積有效穗數，每穗實粒數，千粒重的差異均達到顯著水平。紫云英還田不施化肥（GC）處理與不種紫云英只施化肥（GF）和紫云英還田配施化肥（GF）處理相比，有效穗數差異顯著，每穗實粒數和千粒重差異不顯著。

3 結論與討論

本研究結果表明，紫云英還田顯著提高了土壤中有機質的含量，相比對照（CK）處理，紫云英還田不施化肥（GC）處理土壤中有機質含量提高了25.66%。紫云英還田能夠在一定程度上提升酸性土壤的pH，有助于防止長期施用化肥引起的土壤酸化問題。紫云英翻壓后大量有機物質投入土壤，提高了土壤的緩沖能力，有助于調節土壤的pH。此外，紫云英作為一種豆科綠肥，與根瘤菌共生，固定大氣中的氮素，翻壓紫云英還田可以提高土壤中的氮含量，促進土壤養分循環[9]。本研究中，相比冬閑對照組，紫云英單獨還田處理的堿解氮提高了10.52%，表明其能有效增加稻田土壤氮素。但單純紫云英還田對土壤中的有效磷和速效鉀的含量提升不顯著。土壤有效磷和速效鉀含量需施用化肥才能有顯著提升，這可能是盡管紫云英的種植可以增加土壤的有機質和氮素含量，但依然無法像化肥那樣為稻田土壤快速大量地提供磷、鉀元素。

種植并翻壓紫云英有助于促進水稻增產，本試驗中相較對照，紫云英還田不施化肥(GC)水稻增產12.31%。而紫云英還田配套施化肥則增產33.80%，表明紫云英還田對于提高水稻產量有積極的影響。相比不種紫云英只施化肥(CF)，紫云英還田配施化肥(GF)水稻產量增加不顯著，根據肥料報酬遞減律,肥料施用過量時水稻產量增加不再明顯，甚至有下降驅勢[10]。今后需要進一步試驗，推算出在該地區紫云英還田配施化肥的最佳施用量，以達到紫云英還田替代部分化肥的目的，即能最大化提升水稻產量，還能同時減少化肥的施用量。

綜合以上數據可以看出，在耒陽地區紫云英還田無論是在改善土壤理化性質，還是在提高稻田產量方面均表現出很好的效果，是一種高效的培肥模式。