紫云英配施有機(jī)肥模式下水稻產(chǎn)量和田面水質(zhì)量變化特征

中圖分類號：S153.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-060X（2025）09-0038-06

Abstract：ThisstudyaimstoexploretheefectsofapplyingChinesemilkvetchcombinedwithorganicfertilizeronthebasisofrice strawincorporationonthericeyieldandfeldsurface waterqualityindouble-croppingpadyfeldswithedsoil.Theexperimentwas cariedoutwihfetramentstroliotfertltio（CK）ealatiofroenosposd chemicalfertilizes（NPK），ombindapicatioofganicfrtilzesadcecalfertilers （NPKM），ombedalicatiof organic fertilizersand Chinese milkvetch （NPKM2+Chinese milkvetch），andcombined aplicationof Chinese milk vetchand chemical fertilizers （NPK+Chinesemilkvetch）.Thericeyield，economic traits，leafSPADvalue，andnitrogenandphosphorus contentinfieldsurfacewaterwerecomparedamongdiferentreatments.Theresultsshowedthatthfetilizationtreatmentsgeneraly increasedthericeyield，among which the NPKM2+Chinesemilk vetchtreatment hadthebesteffect，with theannualrice yield increasingby 6.0%-43.9% compared with those of other treatments.The SPAD valuesof late rice leaves in the NPK+Chinese milk vetch，NPKM，andNK2 + Chinese milk vetch treatments were higher than those in the CK and NPK treatments，indicating that returning Chinese milk vetchtothefieldand applyingorganic fertilizers enhanced thephotosyntheticcapacityof rice.The SPAD valuesoflateicelaveshadpositivecoelationswithlatericeyield，eectiveumberofpaniclesandtousandseedweight. Theperiodof2O-30daysafterfertilization wascriticalforthepreventionandcontrolofnon-pointsourcepolution.Atthis time， theconcentrationsofammoniumnitrogenandsolublephosphorusinfieldsurface waterincreased.Thus，itisconsideredthaton thebasisofricestrawicoporation，applyingChinesemilkvetchcombinedwithorganicfertilizerscanimprovethericeyieldand photosynthetic capacity，whileattentionshould be paid to the impact offertilization on the loss of nitrogen and phosphorusin the soil. The findings providea scientific basis for optimizing the fertilization strategyand preventingand controllingnon-point sourcepollution.

Keywords： fertilization mode;returning Chinese milk vetch and rice strawto the field; riceyield;qualityoffield surfacewater

隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的加速，追求糧食高產(chǎn)的同時，保障農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境安全成為可持續(xù)發(fā)展的核心議題。農(nóng)業(yè)面源污染是導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的主要原因之一，其中稻田排水又是農(nóng)業(yè)面源污染的主要來源[1-2]。水稻作為全球重要的糧食作物，其種植過程中的產(chǎn)量提升與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的平衡至關(guān)重要[3]。傳統(tǒng)水稻種植模式中，化肥的不合理施用導(dǎo)致肥料利用率降低，且對土壤、水體等生態(tài)環(huán)境造成了負(fù)面影響，氮磷等養(yǎng)分通過田面徑流和滲漏進(jìn)入水體，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染[4-5]。田面水作為水稻生長過程中直接接觸的水分環(huán)境，其質(zhì)量狀況不僅影響水稻的生長發(fā)育，還與周邊水體生態(tài)系統(tǒng)密切相關(guān)。研究表明，有機(jī)肥配合緩釋肥替代化肥施用，有效降低了田面水全氮、全磷和氨氮的含量，同時提高了水稻的生物量和有效分蘗數(shù)[。此外，施用有機(jī)肥能夠調(diào)節(jié)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，促進(jìn)氮和有機(jī)碳的分解與循環(huán)，從而進(jìn)一步提升田面水質(zhì)量[7]。

紫云英作為一種豆科綠肥，具有固氮能力強(qiáng)、養(yǎng)分釋放緩慢的特點(diǎn)[8]，與稻草還田相結(jié)合，能夠有效提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤結(jié)構(gòu)，減少化肥用量[9-10]。紫云英與稻草還田配施有機(jī)肥模式在提高水稻產(chǎn)量的同時，也對土壤肥力和田面水質(zhì)量產(chǎn)生了積極影響。孫國峰等[1]研究表明，長期采取秸稈還田措施能有效降低田面水中總氮和總磷的含量，降低水環(huán)境污染風(fēng)險。然而，目前關(guān)于稻草還田條件下配施紫云英與有機(jī)肥對雙季稻區(qū)田面水質(zhì)量影響的研究仍較為不足，尤其是在不同施肥模式下田面水的氮磷動態(tài)變化規(guī)律及其與環(huán)境因子的關(guān)系尚不明確。本研究以紫云英還田配施有機(jī)肥為切入點(diǎn)，探討其對水稻產(chǎn)量和田面水質(zhì)量的影響，旨在為構(gòu)建綠色高效的水稻種植模式提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

（含 N6% ）。紫云英品種為湘紫1號。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及田間管理

試驗(yàn)共設(shè)置5個處理。處理1（CK）：不施肥對照，早稻和晚稻秸稈均由收割機(jī)粉碎后全量還田，粉碎后長度 10～15cm 。處理2（NPK）：常規(guī)施化肥氮、磷、鉀，磷肥全部作為基肥施用，化肥氮分3次施用，其比例為基肥：分蘗肥：穗肥 =5：2：3 ，化肥鉀分2次施用，基肥和穗肥各施 50% （后續(xù)處理中化肥鉀的施用方式與此相同），早稻和晚稻秸稈均全量還田。處理3（NPKM）：有機(jī)肥和化肥配施，以處理2中化肥氮用量為基準(zhǔn)，早稻和晚稻季有機(jī)肥氮替代 40% 化肥氮，化肥磷、鉀用量與處理2保持一致，早稻和晚稻秸稈均全量還田。處理4[NPKM2（紫云英）]：有機(jī)肥、紫云英和化肥配施，以處理2中化肥氮用量為參考，早稻施 60% 化肥氮，早稻季紫云英還田；晚稻施 60% 化肥氮和 40% 有機(jī)肥氮，化肥磷鉀用量與處理2保持一致，早稻和晚稻秸稈均全量還田。處理5[NPK（紫云英）]：紫云英和化肥配施，以處理2中化肥氮用量為參考，早稻施 60% 化肥氮，早稻季紫云英還田；晚稻施 100% 化肥氮，化肥磷鉀用量與處理2保持一致，早稻和晚稻秸稈全量還田。每個處理設(shè)置3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積14.5m×9m=130.5m² ，各處理化肥施用量見表1。

表1各處理化肥用量 （kg/hm² ）

注：有機(jī)肥用量根據(jù)其實(shí)測含氮量換算。

1材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在湖南省永州市市黎家坪鎮(zhèn)進(jìn)行，該地區(qū)為市雙季稻種植核心區(qū)，試驗(yàn)田塊土壤pH值為6.71，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀含量分別為38.0、2.4、0.6、 35.8g/kg ，土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量分別為120、19和 243mg/kg ，肥力水平中等。

1.2 試驗(yàn)材料

供試早、晚稻品種分別為中安7號、西子3號。化學(xué)氮肥為尿素（含 N46% ），磷肥為過磷酸鈣（含P₂O₅12% ），鉀肥為氯化鉀（含 K₂O60% ），有機(jī)肥為湖南科森農(nóng)業(yè)股份有限公司生產(chǎn)的植物源有機(jī)肥

早稻和晚稻季均采用深旋耕方式（旋耕深度為15cm ），水稻移栽后前期控水，返青淺水，之后無水層，每次灌水后自然落干、中期排水烤田、后期干濕交替（每次灌水后自然落干），紫云英翻壓采取干耕淺水還田。

1.4 測定指標(biāo)及方法

1.4.1水稻指標(biāo)水稻成熟后各小區(qū)稻谷和稻草單產(chǎn)單收，脫谷后實(shí)測產(chǎn)量；取5穴有代表性的稻株用以考種。在晚稻的分蘗期測定葉片SPAD值，每小區(qū)隨機(jī)選取5株長勢良好的健康植株，選取主莖上完全展開的頂部倒數(shù)第二片葉（劍葉），分別測定劍葉上部1/3處、中部和下部1/3處的SPAD值，取平均值作為每片葉的SPAD值。

1.4.2田面水指標(biāo)田面水銨態(tài)氮采用靛酚蘭比色 法測定；可溶性磷先用 0.45μm 濾膜過濾，再用堿 性過硫酸鉀消煮－鉬藍(lán)比色法測定[12]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用MicrosoftExcel2021軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，通過SPSS27.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，使用Origin2024軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 施肥處理對水稻產(chǎn)量的影響

早晚稻產(chǎn)量結(jié)果（圖1）顯示，早稻的稻草和稻谷產(chǎn)量分別以NPKM2（紫云英）和NPK（紫云英）處理最高，分別為5500和 5311kg/hm² ，較其他處理增加 5.6%～41.0% 和 3.0%～46.5% ；晚稻的稻草和稻谷產(chǎn)量分別以NPK（紫云英）和NPK處理最高，分別為7656和 9 222kg/hm² ，較其他處理增加 12.2%.43.7% 和 0.8%～19.4% 。

水稻周年產(chǎn)量結(jié)果（圖2）顯示，不施肥處理的稻草和稻谷產(chǎn)量顯著低于其他施肥處理（ Plt;0.05 ）。年度的稻草、稻谷和地上部產(chǎn)量分別以NPK（紫云英）、NPKM2（紫云英）和NPK（紫云英）處理最高，分別為12933、14322和 27 011kg/hm² ，較其他處理分別增加 0.9%～26.2% 7 6.0%～43.9% 和 2.0%～ 34.0% 。

圖1不同施肥處理早稻和晚稻產(chǎn)量的比較[圖中不同小寫字母表示處理間差異顯著（ ，下同]

圖2不同施肥處理水稻周年產(chǎn)量的比較

由表2可知，不同施肥處理的早稻和晚稻農(nóng)藝性狀有明顯差異，早稻有效穗數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重?cái)?shù)據(jù)分別以NPK、CK和CK處理最大，晚稻有效穗數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重?cái)?shù)據(jù)分別以NPK（紫云英）CK和NPKM2（紫云英）最大。

2.2施肥處理對晚稻葉片SPAD值動態(tài)變化的影響

晚稻季自分藥盛期后，水稻葉片SPAD值隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)逐漸降低（圖3），不同觀測時期的水稻葉片SPAD值均以CK處理最低，NPK處理次之，紫云英還田或紫云英還田配施有機(jī)肥能夠一定程度上增加水稻葉片的SPAD值，增強(qiáng)水稻植株的光合能力。

表2各處理早稻和晚稻的經(jīng)濟(jì)性狀

圖3不同施肥處理晚稻葉片SPAD值的變化

由圖4可知，晚稻葉片的SPAD值與產(chǎn)量、有效穗數(shù)和千粒重呈正相關(guān)關(guān)系，表明葉綠素含量的提高，增強(qiáng)了作物的光合能力，有利于干物質(zhì)的積累，從而促進(jìn)有效穗數(shù)、千粒重和產(chǎn)量提升。

2.3施肥處理對田面水銨態(tài)氮、可溶性磷含量的影響

如圖5所示，不同施肥處理下早稻和晚稻田面水銨態(tài)氮含量隨時間發(fā)生明顯變化，均呈現(xiàn)逐漸升高后降低的趨勢。早稻季施肥后 19d ，各施肥處理的田面水銨態(tài)氮含量在 4.39～12.36mg/L 之間，隨后各處理之間以及與對照不施肥和灌溉水之間均沒有顯著差異。晚稻季施肥后 12d ，各處理的田面水銨態(tài)氮含量在 2.63～2.95mg/L 之間；施肥后30d達(dá)到峰值，在 5.16～20.44mg/L 之間，施用有機(jī)肥之后顯著增加了田面水的銨態(tài)氮含量，且該時期灌溉水的銨態(tài)氮含量也較高，達(dá)到 18.66mg/L ，隨后田面水濃度均下降；到施肥后 42d ，各處理之間以及與灌溉水之間均未呈顯著差異。

圖4晚稻葉片SPAD值與產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的相關(guān)性[圖中*、**標(biāo)記表示指標(biāo)間相關(guān)性顯著（ Plt;0.05 ）、極顯著（ Plt;0.01 ）]

如圖6所示，不同施肥處理下早稻和晚稻田面水的水溶性磷含量隨時間發(fā)生明顯變化，各處理田面水的水溶性磷含量均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，總體濃度均處于較低水平。早稻季不同施肥處理田面水的水溶性磷含量在 0.02～0.07mg/L 之間起伏波動，處理之間的變化規(guī)律和差異不明顯。晚稻季田面水的水溶性磷含量總體比早稻季低，且隨著水稻生育期逐漸降低。施肥后 12d ，各處理田面水的水溶性磷含量在 0.01～0.03mg/kg 之間，以NPKM2（紫云英）和NPKM處理相對較高，隨后逐漸降低，至施肥后 42d ，各處理之間的水溶性磷含量均未有顯著差異。

圖5早稻和晚稻田面水銨態(tài)氮含量變化

圖6早稻季和晚稻田面水水溶性磷含量的變化

根據(jù)田面水的氮磷濃度變化規(guī)律，明確施肥后20～30d是面源污染防控的關(guān)鍵時期。

3 結(jié)論與討論

研究對比了不同施肥模式對早稻和晚稻產(chǎn)量的影響，結(jié)果顯示，NPK（紫云英）和NPKM2（紫云英）處理在早稻和晚稻均表現(xiàn)出較高的產(chǎn)量，表明紫云英還田能夠顯著提高水稻產(chǎn)量，這一結(jié)果與前人研究結(jié)果一致，紫云英還田可能通過增加土壤中有機(jī)質(zhì)含量和養(yǎng)分供應(yīng)，改善土壤結(jié)構(gòu)和肥力，為水稻生長提供更有利的環(huán)境，從而提高水稻的產(chǎn)量和生物量[13-14]

不同施肥處理對水稻農(nóng)藝性狀的影響也表現(xiàn)出明顯差異。早稻和晚稻的有效穗數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重在不同處理間存在顯著變化，這表明施肥處理對水稻生長的調(diào)控作用具有階段性和品種特異性。例如，NPK處理在早稻生長階段表現(xiàn)出較高的有效穗數(shù)，而NPK（紫云英）處理在晚稻階段對千粒重和結(jié)實(shí)率的提升更為顯著。這種差異可能與早、晚稻對養(yǎng)分的需求和吸收能力有關(guān)。

此外，研究還發(fā)現(xiàn)，在晚稻葉片的光合能力變化方面，自分藥盛期后，晚稻葉片的SPAD值隨生育進(jìn)程的推進(jìn)而逐漸降低，且CK處理最低，NPK處理次之，紫云英還田或配施有機(jī)肥能一定程度增加葉片的SPAD值，增強(qiáng)水稻的光合能力。SPAD值的增加通常與葉片葉綠素含量提高有關(guān)，可有效提升光合作用效率。這一結(jié)果與相關(guān)研究一致，表明紫云英還田可以通過改善土壤肥力，間接提高水稻的光合效率[15]。本研究中，SPAD值與產(chǎn)量（ r=0.84 ）、有效穗數(shù)（ r=0.96 ）和千粒重（ r=0.84 ）均表現(xiàn)出顯著的正相關(guān)性，這與Kim等[的研究結(jié)果一致。葉綠素含量（SPAD值）直接影響光合作用效率，較高的SPAD值通常意味著更強(qiáng)的光合同化能力，從而促進(jìn)干物質(zhì)積累，最終增加有效穗數(shù)、千粒重和產(chǎn)量。

施肥處理對田面水氮磷濃度的影響是當(dāng)前農(nóng)業(yè)面源污染研究中的一個重要課題。本研究結(jié)果表明，施肥后20～30d是面源污染防控的關(guān)鍵時期，且早稻和晚稻的田面水銨態(tài)氮和可溶性磷濃度均隨時間呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢。相關(guān)研究表明，施肥后土壤中的銨態(tài)氮和可溶性磷濃度通常會先升高后降低，這與植物吸收、微生物活動和養(yǎng)分流失密切相關(guān)[17-19]。此外，田面水可溶性磷濃度的變化也表明，施肥后磷濃度的升高可能對水體富營養(yǎng)化產(chǎn)生潛在的風(fēng)險。袁浩凌等[2的研究表明，有機(jī)肥替代處理的總磷徑流流失量和流失率均高于其他處理，這可能是因?yàn)橛袡C(jī)肥中的磷具有較高的水溶性，容易通過地表徑流流失，相比之下綠肥還田通過增加土壤中的有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤結(jié)構(gòu)，從而可以減少磷素流失。

綜上所述，在稻草還田的基礎(chǔ)上，紫云英還田配施有機(jī)肥的施肥模式在提升雙季稻產(chǎn)量、改善土壤肥力和降低面源污染風(fēng)險等方面具有顯著的優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn)：

[1]張福鎖，王激清，張衛(wèi)峰，等.中國主要糧食作物肥料利用率現(xiàn)狀與提高途徑[J].土壤學(xué)報，2008（5）：915-924.

[2]安志裝，索琳娜，劉寶存.我國農(nóng)業(yè)面源污染研究與展望[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2024，30（7）：1422-1436.

[3]紀(jì)薇薇，佟倩，沈洋，等.水稻種植中減少農(nóng)業(yè)面源污染的幾點(diǎn)建議[J].北方水稻，2021，51（1）：59-61.

[4]LIUXP，BIQF，QIULL，et al.Increased risk of phosphorusand metal leaching from paddy soilsafter excessive manureapplication ∵ Insights fromamesocosm study[J].Science of the TotalEnvironment，2019，666：778-785.

[5]袁沛，周旋，楊威，等.化肥減氮配施對洞庭湖區(qū)雙季稻產(chǎn)量和田面水氮磷流失風(fēng)險的影響[J].中國水稻科學(xué)，2023，37（5）：518-528.

[6]李燕飛，鄭婭琴，徐定邦，等.不同施肥模式下水稻田面水氮磷動態(tài)變化及對其生長的影響[J].農(nóng)業(yè)科技通訊，2024（10）：72-75.

[7]嚴(yán)俊，潘曉雪，李玉成，等.不同有機(jī)種植模式對稻田田面水氮磷流失風(fēng)險及經(jīng)濟(jì)效益的影響[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報，2023，36（9）：1881-1889.

[8]高嵩涓，周國朋，曹衛(wèi)東.南方稻田紫云英作冬綠肥的增產(chǎn)節(jié)肥效應(yīng)與機(jī)制[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2020，26（12）：2115-2126.

[9]TAHIRSHAH.紫云英與稻草還田條件下減施化肥對水稻生長和土壤肥力的影響[D].武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2022.

[10]FANQY，XUCX，ZHANGL，et al.Applicationof milk vetch（AstragalussinicusL.）with reducedchemical fertilizerimprovesriceyield and nitrogen，phosphorus，and potassiumuseefficiencyinSouthern China[J].EuropeanJournal ofAgronomy，2023，144：126762.

[11]孫國峰，孫仁華，周煒，等.長期秸稈還田對水稻產(chǎn)量與田面水環(huán)境的影響[J].中國稻米，2023，29（5）：57-61.

[12]陳靜蕊，陳曉芬，秦文婧，等.紫云英還田對江西早稻季田面水氮磷動態(tài)的影響[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報，2020，29（7）：1352-1358.

[13]袁何祥，朱國美，張勤.紫云英翻壓還田與化肥減施對皖東地區(qū)水稻產(chǎn)量及土壤肥力的影響[J].農(nóng)業(yè)科技通訊，2024（4）：77-80.

[14]MATT，ZHOUGP，LIU J，etal.Co-incorporatingChinesemilk vetch and rice straw increases rice yield by improvingnutrient uptake during rice growth[J].Sustainability，2023，15（16）：12183.

[15] ZHOUCH，ZHAO ZK，PANXH，et al.Integration of growingmilkvetch in winter and reducingnitrogen fertilizer application canimprove rice yield in double-rice cropping system[J].Rice Science，2016，23（3）：132-143.

[16]KIMTH，KIMSM.Effects of SPAD value variations accordingtonitrogenapplication levelsonriceyield and itscomponents[J].FrontiersinPlantScience，2024，15：1437371.

[17]戴黎，胡誠，萬建華，等.有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥料對水稻產(chǎn)量及養(yǎng)分吸收利用的影響[J].中國土壤與肥料，2024（2）：111-119.

[18]朱兆良.農(nóng)田中氮肥的損失與對策[J].土壤與環(huán)境，2000，9（1）：1-6.

[19]張志劍，董亮，朱蔭湄.水稻田面水氮素的動態(tài)特征、模式表征及排水流失研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2001，21（4）：475-480

[20]袁浩凌，黃思怡，孔小亮，等.不同施肥模式對早稻季農(nóng)田氮磷徑流流失的影響[J].農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究，2021，42（4）：776-784.

（責(zé)任編輯：成平）