紫云英和復合肥不同施用量對土壤養分及水稻產量的影響

唐光貴

（興安縣農業科技教育培訓中心，廣西興安 541300）

水稻是我國重要的糧食作物，水稻生產安全對我國糧食安全起著至關重要的作用。在我國南方紅壤土地區，水稻是最大的糧食作物，水稻的安全穩定生產對南方地區的發展起著重要作用，而南方紅壤區具有豐富的水熱資源，有利于發展多種作物[1-2]。綠肥作為一種重要的有機肥料，具有提高土壤有機質含量和肥沃土地的作用，可以為作物提供養分，改善土壤結構，確保糧食安全，改善生態環境，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，實現高產穩產[4]，綠肥還具有更新土壤腐殖質、增加土壤有機質的能力，改善土壤理化性質[5]。研究表明，與閑置的冬季農田相比，冬季綠肥作物可以促進土壤養分積累和良性循環，進而提高作物產量和質量[6-7]。綠肥紫云英耕作還田可以為后續作物水稻生長提供必需的速效養分，如氮、磷和鉀，從而提高水稻產量，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業支柱產業之一，是全區近80%人口的主食，占全年糧食播種面積60%以上、總產量的80%以上。

目前，關于南方紅壤區綠肥紫云英對水稻產量和土壤養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量及土壤養分的影響，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 試驗設計

試驗地點位于廣西興安縣水稻農田，試驗設置5個處理，分別為處理1（T1），施用100 kg·hm-2復合肥和22 500 kg·hm-2紫云英；處理2（T2），施用200 kg·hm-2復合肥和18 000 kg·hm-2紫云英；處理3（T3），施用300 kg·hm-2復合肥和13 500 kg·hm-2紫云英；處理4（T4），施用400 kg·hm-2復合肥和9 000 kg·hm-2紫云英；對照處理（CK），施用500 kg·hm-2復合肥。每個小區面積30 m2，3 次重復。種植密度參照興安縣當地水稻生產平均水平。

1.2 調查項目

在水稻分蘗期、孕穗期和成熟期時，每個小區采集1 個混合土壤樣品；在水稻成熟期時，每個小區采集1 個稻谷混合樣品，另外收集小區內所有稻谷用于計算產量。交由專業檢測機構檢測各個時期土壤樣品中的有機質、硝態氮、有效磷、速效鉀含量。

1.3 數據分析

采用IMB SPSS 19.0 進行試驗數據統計分析，通過Duncan 法進行差異顯著性分析，采用Excel 2016 進行圖表制作。

2 結果與分析

2.1 不同處理的土壤養分含量比較

2.1.1 有機質含量

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含量具有明顯差異，CK 處理的土壤有機質含量均為最低。不同生育期都表現為隨著綠肥施用量增加，土壤有機質含量也隨之增加，其中T1 和T2 處理的土壤有機質含量均顯著高于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含量也有所不同，除CK 處理外，其他處理的土壤有機質含量均隨著水稻生長而降低。結果表明施用綠肥可以有效提高稻田土壤有機質含量。

表1 不同生育期各處理稻田土壤的有機質含量 單位：mg·kg-1

2.1.2 硝態氮含量

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 處理的土壤硝態氮含量顯著高于其他處理，T3處理的土壤硝態氮含量最低，比CK 處理低6.2%。在水稻孕穗期時，除T2處理外，CK處理的土壤硝態氮含量低于其他處理，T4處理的土壤硝態氮含量最高，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，土壤硝態氮含量也隨之增加，其中T1、T2處理的土壤硝態氮含量均顯著高于CK 處理，分別高2.6%、1.4%。相較于分蘗期，水稻成熟期5 個處理的土壤硝態氮含量分別降低了8.1%、7.9%、5.8%、6.2%、12.7%。結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氮含量。

表2 不同生育期各處理稻田土壤的硝態氮含量 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 不同處理的水稻產量比較

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

表5 不同處理的水稻產量比較

3 小結與討論

3.1 小結

施用綠肥紫云英與一定量的復合肥，不僅能提高各個時期稻田土壤的有機質含量，增加水稻成熟期時稻田土壤的硝態氮、有效磷、速效鉀含量；也能促進水稻持續穩定增產，施用400 kg·hm-2復合肥和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]。土壤養分總量代表了土壤養分潛在供給能力，有機質含量反映了土壤肥力水平，是土壤結構和土壤環境適宜性的重要體現[17]。同時，施用綠肥后，土壤有機膠體和腐殖質的數量增加，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分循環中的氮素，還可以增加土壤中的可用磷、有效鉀和有機質含量，提高土壤肥力[19-21]。劉英等對綠肥栽培研究結果表明，土壤有機質含量比試驗前增加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，為改善農業生態環境提供了重要的參數依據[23]。綠肥處理可以降低土壤硝態氮，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]。試驗結果表明施用綠肥（紫云英）后，水稻田土壤有機質含量均有所增高，且隨著綠肥施用量的增加，土壤有機質含量也隨之增加；在施用綠肥紫云英后，水稻成熟期時稻田土壤硝態氮、有效磷和速效鉀含量均有所增高。另外研究發現水稻處于分蘗期時，CK 處理的土壤硝態氮、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分的保持。

現有研究還表明，紫云英配施化肥可以提高水稻產量，同時減少化肥用量[24]。曾慶利等對湖南省雙季稻的研究結果表明，施用紫云英37 500 kg·hm-2以后對早稻產量的影響最好，對晚稻的影響較差[25]。李雙來等對湖北水稻的研究結果表明，當化肥施用量減少20%時，早稻產量在紫云英翻壓量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，滾動增加了水稻的有效穗數，而每穗實粒數隨著施肥量滾動增加而減少[27]。試驗結果表明，復合肥用量減少20%情況下，紫云英施用量9 000 kg·hm-2時水稻產量最高，增產率為5.6%；在復合肥用量減少60%，紫云英施用量18 000 kg·hm-2時水稻產量最接近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；然而，當復合肥施用量較CK 減少超過60%時會造成水稻減產。