紫云英和復(fù)合肥不同施用量對土壤養(yǎng)分及水稻產(chǎn)量的影響

唐光貴

（興安縣農(nóng)業(yè)科技教育培訓(xùn)中心，廣西興安 541300）

水稻是我國重要的糧食作物，水稻生產(chǎn)安全對我國糧食安全起著至關(guān)重要的作用。在我國南方紅壤土地區(qū)，水稻是最大的糧食作物，水稻的安全穩(wěn)定生產(chǎn)對南方地區(qū)的發(fā)展起著重要作用，而南方紅壤區(qū)具有豐富的水熱資源，有利于發(fā)展多種作物[1-2]。綠肥作為一種重要的有機肥料，具有提高土壤有機質(zhì)含量和肥沃土地的作用，可以為作物提供養(yǎng)分，改善土壤結(jié)構(gòu)，確保糧食安全，改善生態(tài)環(huán)境，減少化肥使用[3]。在南方稻田，冬季施用綠肥作為有機肥，可以改善和提高土壤肥力，實現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)[4]，綠肥還具有更新土壤腐殖質(zhì)、增加土壤有機質(zhì)的能力，改善土壤理化性質(zhì)[5]。研究表明，與閑置的冬季農(nóng)田相比，冬季綠肥作物可以促進土壤養(yǎng)分積累和良性循環(huán)，進而提高作物產(chǎn)量和質(zhì)量[6-7]。綠肥紫云英耕作還田可以為后續(xù)作物水稻生長提供必需的速效養(yǎng)分，如氮、磷和鉀，從而提高水稻產(chǎn)量，改善土壤和施肥[8-10]。萬水霞等研究表明，在某些處理中施肥棗樹增加了土壤堿性氮、有效磷和速效鉀含量，有機質(zhì)含量顯著增加[11]。劉春增等研究表明種植22.5 t·hm-2的紫云英，水稻產(chǎn)量也會增加，化肥用量減少20%～40%[12]。水稻是廣西糧食主體和農(nóng)業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)之一，是全區(qū)近80%人口的主食，占全年糧食播種面積60%以上、總產(chǎn)量的80%以上。

目前，關(guān)于南方紅壤區(qū)綠肥紫云英對水稻產(chǎn)量和土壤養(yǎng)分的影響研究鮮有報道。因此，研究施用不同比例的綠肥并配合施用一定量化肥對水稻產(chǎn)量及土壤養(yǎng)分的影響，對保障南方糧食安全具有十分重要的意義。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

試驗地點位于廣西興安縣水稻農(nóng)田，試驗設(shè)置5個處理，分別為處理1（T1），施用100 kg·hm-2復(fù)合肥和22 500 kg·hm-2紫云英；處理2（T2），施用200 kg·hm-2復(fù)合肥和18 000 kg·hm-2紫云英；處理3（T3），施用300 kg·hm-2復(fù)合肥和13 500 kg·hm-2紫云英；處理4（T4），施用400 kg·hm-2復(fù)合肥和9 000 kg·hm-2紫云英；對照處理（CK），施用500 kg·hm-2復(fù)合肥。每個小區(qū)面積30 m2，3 次重復(fù)。種植密度參照興安縣當(dāng)?shù)厮旧a(chǎn)平均水平。

1.2 調(diào)查項目

在水稻分蘗期、孕穗期和成熟期時，每個小區(qū)采集1 個混合土壤樣品；在水稻成熟期時，每個小區(qū)采集1 個稻谷混合樣品，另外收集小區(qū)內(nèi)所有稻谷用于計算產(chǎn)量。交由專業(yè)檢測機構(gòu)檢測各個時期土壤樣品中的有機質(zhì)、硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀含量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用IMB SPSS 19.0 進行試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，通過Duncan 法進行差異顯著性分析，采用Excel 2016 進行圖表制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理的土壤養(yǎng)分含量比較

2.1.1 有機質(zhì)含量

在水稻分蘗期、孕穗期和成熟期等3 個生育期，各處理的稻田土壤有機質(zhì)含量變化如表1所示。可知，3 個生育期各處理的土壤有機質(zhì)含量具有明顯差異，CK 處理的土壤有機質(zhì)含量均為最低。不同生育期都表現(xiàn)為隨著綠肥施用量增加，土壤有機質(zhì)含量也隨之增加，其中T1 和T2 處理的土壤有機質(zhì)含量均顯著高于CK 處理。分蘗期、孕穗期和成熟期T1 處理的土壤有機質(zhì)含量較CK 處理分別增加了21.7%、12.9%、7.2%，T2 處理較CK 處理增加了19.6%、10.9%、5.2%。相同處理在不同生育期的土壤有機質(zhì)含量也有所不同，除CK 處理外，其他處理的土壤有機質(zhì)含量均隨著水稻生長而降低。結(jié)果表明施用綠肥可以有效提高稻田土壤有機質(zhì)含量。

表1 不同生育期各處理稻田土壤的有機質(zhì)含量 單位：mg·kg-1

2.1.2 硝態(tài)氮含量

在水稻分蘗期、孕穗期和成熟期等3 個生育期，不同處理的稻田土壤硝態(tài)氮含量變化如表2 所示。可知，在水稻分蘗期時，CK 處理的土壤硝態(tài)氮含量顯著高于其他處理，T3處理的土壤硝態(tài)氮含量最低，比CK 處理低6.2%。在水稻孕穗期時，除T2處理外，CK處理的土壤硝態(tài)氮含量低于其他處理，T4處理的土壤硝態(tài)氮含量最高，比CK 處理高0.7%，顯著高于T2 處理。在水稻進入成熟期后，隨著綠肥施用量增加，土壤硝態(tài)氮含量也隨之增加，其中T1、T2處理的土壤硝態(tài)氮含量均顯著高于CK 處理，分別高2.6%、1.4%。相較于分蘗期，水稻成熟期5 個處理的土壤硝態(tài)氮含量分別降低了8.1%、7.9%、5.8%、6.2%、12.7%。結(jié)果表明施用綠肥可以有效提高水稻成熟期稻田土壤的硝態(tài)氮含量。

表2 不同生育期各處理稻田土壤的硝態(tài)氮含量 單位：mg·kg-1

2.1.3 有效磷含量

由表3 可知，在水稻分蘗期時，CK 處理的土壤有效磷含量顯著高于其他3 個處理，T3 處理的土壤有效磷含量最低，比CK 處理低12.7%。在水稻孕穗期時，除T4 處理外，CK 處理的土壤有效磷含量高于其他3 個處理；T4 處理的土壤有效磷含量最高，比CK 處理高0.7%，顯著高于T2 處理；T2 處理的有效磷含量最低，比CK 處理低3.4%。在水稻進入成熟期后，隨著綠肥施用量的增加，土壤有效磷含量也隨之增加，其中T1 處理的土壤有效磷含量顯著高于CK 處理，比CK 處理高5.4%。相較于分蘗期，水稻成熟期5 個處理土壤有效磷含量分別降低了15.3%、15.2%、11.4%、12.1%、23.3%。結(jié)果表明施用綠肥后可以有效提高水稻成熟期稻田土壤的有效磷含量。

表3 不同生育期各處理稻田土壤的有效磷含量 單位：mg·kg-1

2.1.4 速效鉀含量

由表4可知，在水稻分蘗期時，CK 處理的土壤速效鉀含量顯著高于其他處理，T3處理的土壤速效鉀含量最低，比CK 處理低6.5%，顯著低于其他3 個處理。在水稻孕穗期時，除T4 處理外，CK 處理的土壤速效鉀含量高于其他3 個處理；T4 處理的土壤速效鉀含量最高，比CK 處理高0.7%，顯著高于T2處理；T2處理的土壤速效鉀含量最低，比CK 處理低0.8%。在水稻進入成熟期后，隨著綠肥施用量的增加，土壤速效鉀含量也隨之增加，其中T1處理的土壤速效鉀含量顯著高于CK處理，比CK處理高2.5%。相較于分蘗期，水稻成熟期5 個處理的土壤速效鉀含量分別降低了8.1%、7.9%、5.8%、6.2%、12.6%。結(jié)果表明施用綠肥后可以有效提高水稻成熟期稻田土壤的速效鉀含量。

表4 不同生育期各處理稻田土壤的速效鉀含量 單位：mg·kg-1

2.2 不同處理的水稻產(chǎn)量比較

不同處理的水稻產(chǎn)量如表5 所示，可知不同處理的水稻產(chǎn)量存在較大差異，除T1 處理外，施用綠肥后的水稻產(chǎn)量均顯著高于CK 處理。5 個處理中，T3處理的水稻產(chǎn)量最高，較CK 處理增產(chǎn)5.6%；T2 處理的水稻產(chǎn)量最接近CK 處理，T1 處理的水稻產(chǎn)量最低，顯著低于CK 處理，較CK 處理減產(chǎn)1.7%。結(jié)果表明，當(dāng)復(fù)合肥施用量比CK 減少超過60%時會造成水稻減產(chǎn)。

表5 不同處理的水稻產(chǎn)量比較

3 小結(jié)與討論

3.1 小結(jié)

施用綠肥紫云英與一定量的復(fù)合肥，不僅能提高各個時期稻田土壤的有機質(zhì)含量，增加水稻成熟期時稻田土壤的硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀含量；也能促進水稻持續(xù)穩(wěn)定增產(chǎn)，施用400 kg·hm-2復(fù)合肥和9 000 kg·hm-2紫云英，可以在減少肥料施用量的同時增加水稻產(chǎn)量。

3.2 討論

近年來研究表明，綠肥對土壤肥力的重要性越來越明顯[13-16]。土壤養(yǎng)分總量代表了土壤養(yǎng)分潛在供給能力，有機質(zhì)含量反映了土壤肥力水平，是土壤結(jié)構(gòu)和土壤環(huán)境適宜性的重要體現(xiàn)[17]。同時，施用綠肥后，土壤有機膠體和腐殖質(zhì)的數(shù)量增加，土壤膠體對鹽分的吸附能力增強，土壤中鹽離子的活性降低，起到降低土壤鹽分的作用[18]。紫云英屬豆科植物中，根瘤菌可以固氮和共生，不僅可以增加土壤養(yǎng)分循環(huán)中的氮素，還可以增加土壤中的可用磷、有效鉀和有機質(zhì)含量，提高土壤肥力[19-21]。劉英等對綠肥栽培研究結(jié)果表明，土壤有機質(zhì)含量比試驗前增加11.7%～38.3%，堿解氮含量增加14.3%～42.9%，速效磷含量是試驗前的1.78 倍，速效鉀含量明顯增加，促進了土壤礦化作用[22]。更多的分解試驗顯示了綠肥的特性和適宜的還田期和模式，為改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境提供了重要的參數(shù)依據(jù)[23]。綠肥處理可以降低土壤硝態(tài)氮，提高土壤中可用磷和可用鉀的含量，其中豌豆處理對降低硝態(tài)氮流失效果最好，向日葵處理的土壤犁層中可用磷含量最高，黑麥處理的土壤犁層中可用鉀含量最高[23-26]。試驗結(jié)果表明施用綠肥（紫云英）后，水稻田土壤有機質(zhì)含量均有所增高，且隨著綠肥施用量的增加，土壤有機質(zhì)含量也隨之增加；在施用綠肥紫云英后，水稻成熟期時稻田土壤硝態(tài)氮、有效磷和速效鉀含量均有所增高。另外研究發(fā)現(xiàn)水稻處于分蘗期時，CK 處理的土壤硝態(tài)氮、有效磷和速效鉀含量均高于其他處理，但成熟期時均低于其他處理，說明施用綠肥可以促進土壤對養(yǎng)分的保持。

現(xiàn)有研究還表明，紫云英配施化肥可以提高水稻產(chǎn)量，同時減少化肥用量[24]。曾慶利等對湖南省雙季稻的研究結(jié)果表明，施用紫云英37 500 kg·hm-2以后對早稻產(chǎn)量的影響最好，對晚稻的影響較差[25]。李雙來等對湖北水稻的研究結(jié)果表明，當(dāng)化肥施用量減少20%時，早稻產(chǎn)量在紫云英翻壓量22 500、30 000、37 500 kg·hm-2時最好；化肥施用量減少40%時，早稻產(chǎn)量在紫云英翻壓量30 000 kg·hm-2和37 500 kg·hm-2時為佳，晚稻產(chǎn)量略有下降[26]。王建紅等試驗表明施肥主要增加了每穗實粒數(shù)，滾動增加了水稻的有效穗數(shù)，而每穗實粒數(shù)隨著施肥量滾動增加而減少[27]。試驗結(jié)果表明，復(fù)合肥用量減少20%情況下，紫云英施用量9 000 kg·hm-2時水稻產(chǎn)量最高，增產(chǎn)率為5.6%；在復(fù)合肥用量減少60%，紫云英施用量18 000 kg·hm-2時水稻產(chǎn)量最接近CK 處理，說明施用18 000 kg·hm-2紫云英可以有效降低60%的肥料施用量，且不會造成水稻減產(chǎn)；然而，當(dāng)復(fù)合肥施用量較CK 減少超過60%時會造成水稻減產(chǎn)。