紫云英与油菜混播对绿肥及早稻产量的影响

黄建余，廖育林，鲁艳红，聂 军，高雅洁，孙玉桃

（1.沅江市草尾镇农业综合服务中心，湖南 沅江 413108；2.湖南省土壤肥料研究所，农业部湖南耕地保育科学观测实验站，湖南 长沙 410125）

湖南省位于我国中南部，双季稻是该区域主要种植模式之一，拥有大量冬闲田，可用于发展绿肥。但目前湖南省稻田绿肥存在品种单一、种植结构单一的问题。例如，绿肥品种基本限于豆科绿肥紫云英，其他品种绿肥种植较少；种植结构主要以单播紫云英为主，20 世纪60～70 年代的“三花混播”和不同品种绿肥间套种已非常少见[1]。

不同种类绿肥作物单独种植利用具有各自特点。例如：紫云英绿肥的氮素营养含量较高，但磷、钾含量较低，碳氮比低，翻压利用存在养分供应不均衡的问题，且单播紫云英冬前生长缓慢而影响鲜草产量，或因秋冬季强冷空气侵袭造成幼苗大量死亡而减产[2]；十字花科油菜作为绿肥种植，具有株型高大、直立生长、根系吸磷能力强、鲜草含磷较高的特点[3-4]。若将油菜与紫云英混播，可发挥2 种不同类型绿肥作物在生长上相互促进以及在肥效上相互补充的作用[5]。然而，目前稻田多以紫云英单独种植利用为主，关于不同种类绿肥混播对土壤培肥以及对后茬作物肥效的研究还较为缺乏。为此，笔者通过田间试验研究了紫云英和不同量油菜混播对绿肥鲜草产量、养分积累、碳氮比调节以及后茬作物早稻产量和土壤养分的影响，探讨紫云英和油菜混播的适宜比例，以期充分发挥2 种绿肥作物各自的特点，使其肥效相互协同，为我国南方现代稻作制中绿肥高效种植利用和水稻高效生产提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地点及材料

试验于2019 年10 月至2020 年7 月在湖南省沅江市草尾镇进行，种植模式为双季稻，土壤类型为河流沉积物发育的紫潮泥。试验前0～20 cm 耕层土壤的基本理化性状为：pH 值7.6，土壤有机质45.9 g/kg，全氮2.74 g/kg，碱解氮258.0 mg/kg，全磷1.08 g/kg，有效磷17.7 mg/kg，全钾25.2 g/kg，速效钾101.0 mg/kg。绿肥紫云英品种为湘紫1 号，绿肥油菜品种为肥油1 号，早稻品种为湘早籼45。氮、磷、钾化肥品种分别为尿素、过磷酸钙和氯化钾。

1.2 试验设计

试验设6 个处理：冬闲（CK）、紫云英单播（VR0）、紫云英与油菜混播（VR1、VR2、VR3 和VR4）。CK处理冬季休闲，VR0处理紫云英播种量为1.5 kg/667m2，VR1、VR2、VR3 和VR4 处理紫云英播种量均为1.5 kg/667m2，油菜播种量分别为0.10、0.15、0.20和0.25 kg/667m2。

CK 处理冬闲不施肥，早稻化肥按N、P2O5、K2O 分别为10.0、5.0、6.0 kg/667m2施用；其他处理绿肥种植季化肥按N、P2O5、K2O 分别为3.0、2.0、2.0 kg/667m2施用，早稻季化肥按N、P2O5、K2O 分别为7.0、3.0、4.0 kg/667m2施用。VR0 处理在绿肥季磷、钾肥全部作基肥施用，氮肥全部在春季作提苗肥施用；紫云英与油菜混播处理氮、磷、钾肥50%作基肥施用，50%作越冬肥施用。所有处理早稻季磷肥全部作基肥于早稻移栽前1 d 施用，氮、钾肥分2 次施用，70%作基肥于早稻移栽前1 d 施用，30%作分蘖肥于早稻移栽后15 d 内追施。

2019 年晚稻收获翻耕后直播紫云英和油菜，2020 年早稻移栽前15 d 将紫云英和油菜绿肥全部翻压入田。试验设3 次重复，小区面积30 m2，随机区组排列。绿肥季各小区之间用沟隔开，早稻季用泥埂隔开，并沿泥埂覆塑料膜以免水肥窜灌。田间其他管理与当地大田一致。

1.3 测定项目与方法

试验前采集0～20 cm 耕层基础土壤样品，用于基本理化性状测定。

紫云英和油菜绿肥翻压前，每个小区分别测定紫云英和油菜鲜草产量，并采集植株样用于N、P、K、C 含量测定。

早稻成熟期每个小区分别测产，并采集植株样用于考种测定。早稻收获后采集0～20 cm 耕层土壤样品，用于测定pH 值、有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量。

土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷、有效磷、全钾、速效钾含量和土壤pH 值及植株全氮、全磷、全钾和碳含量按常规方法测定[6]。

1.4 数据处理与分析

所有试验数据均采用Excel 和SPSS 软件进行处理与分析。

2 结果与分析

2.1 紫云英与油菜混播对绿肥产量及养分含量的影响

由表1 可知，紫云英与不同用量油菜混播对绿肥鲜草产量有显著影响。紫云英鲜草产量随混播油菜播种量增加而下降，不同处理间差异均达到显著水平；油菜鲜草产量则随混播油菜播种量增加而提高，当油菜播种量由0.1 kg/667m2增加到0.15 kg/667m2时，油菜鲜草产量提高38.8%，油菜播种量超过0.15 kg/667m2时油菜鲜草产量提高幅度减小（VR3 较VR2提高13.4%，VR4 较VR3 提高0.2%）。从紫云英和油菜2 种绿肥鲜草总产量来看，以VR3 的鲜草总产量最高，其次是VR4 和VR2，VR3 较VR0 和VR1 分别提高127.4%和22.0%，较VR4 和VR2 分别提高3.7%和4.6%。

从表1 还可看出，紫云英与不同用量油菜混播对紫云英和油菜绿肥养分含量也有一定的影响。紫云英N、P 和K 养分含量随混播油菜播种量增加均呈下降趋势，油菜P 和K 养分含量也呈类似变化趋势；除VR4 处理紫云英C/N 值约为11.0 外，其他处理紫云英C/N 值均约为10.7；油菜C/N 值在20.7～21.4 之间变化，随混播油菜播种量的增加无明显变化规律。

表1 各处理绿肥的鲜草产量及养分含量

2.2 紫云英与油菜混播对绿肥养分积累的影响及对碳氮比调节作用

由表2 可知，紫云英与不同用量油菜混播对绿肥N、P 和K 养分积累量有明显影响。单播紫云英（VR0）处理绿肥N、P 和K 养分积累量均显著低于紫云英与油菜混播处理；所有混播处理中绿肥N、P 和K 养分积累量均以VR3 处理最高，其次为VR2 和VR4 处理。进一步分析发现在紫云英用种量相同条件下，绿肥N、P 和K 养分积累量与混播油菜用种量均呈极显著二元一次方程曲线关系（图1），说明绿肥N、P 和K 养分积累量先随混播油菜用种量增加而增加，增加到一定量后则随混播油菜用种量增加而降低。

图1 绿肥养分积累量与混播油菜用种量的关系

表2 各处理绿肥的总养分积累量 （kg/667m2）

从表2 还可看出，紫云英与不同用量油菜混播对绿肥碳氮比调控也有显著作用。各处理绿肥C/N 值在10.8～17.8 范围内变化，绿肥C/N 值随混播油菜用种量增加而升高，不同处理间差异均达到显著水平（该数据未列出）。

2.3 紫云英与油菜混播对早稻产量及产量构成因素的影响

由表3 可知，不同处理对早稻产量有显著影响。在化肥总用量相同的情况下，冬季种植绿肥较不种植绿肥早稻显著增产，增产幅度为8.0%～16.3%；紫云英与油菜混播处理较紫云英单播处理早稻显著增产，增产幅度为3.2%～7.7%；紫云英与不同用量油菜混播处理中，以VR3 处理最高，其次为VR2。

表3 各处理早稻的产量及产量构成因素

从表3 还可看出，不同处理对早稻产量构成因素也有较明显的影响。在化肥总用量相同的情况下，冬季种植绿肥处理的早稻单位面积有效穗数、每穗实粒数、结实率和千粒重较不种植绿肥均有所提高，其中CK 处理与所有冬种绿肥处理千粒重的差异均达到显著水平，CK 处理与VR1、VR2、VR3 和VR4 处理单位面积有效穗数的差异也达到显著水平。紫云英单播处理（VR0）单位面积有效穗数显著低于紫云英与油菜混播的VR2、VR3 和VR4 处理，但与VR1 处理间差异不显著；紫云英单播处理（VR0）与绿肥混播处理（VR1、VR2、VR3 和VR4）的每穗实粒数、结实率和千粒重差异不显著。

进一步分析表明，早稻单位面积有效穗数、每穗实粒数、结实率、千粒重与早稻产量之间的相关性均达到极显著水平（图2）。

图2 早稻产量与产量构成因素相关性分析

2.4 紫云英与油菜混播对土壤肥力的影响

由表4 可知，不同处理对早稻成熟期土壤pH 值及全氮含量无明显影响，对土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾有一定影响。除VR4 处理土壤有效磷低于CK 外，其他处理的土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量均在一定程度上有所增加，与CK 相比提高幅度分别为1.1%～2.0%、2.0%～5.1%、0.5%～3.3%和6.4%～13.3%。紫云英与油菜混播处理较紫云英单播处理的土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量也有所提高。紫云英与油菜混播处理中，以VR2 和VR3 处理提高土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾效果较好。

表4 各处理土壤的养分含量变化

3 结论与讨论

双季稻是我国南方稻区主要种植模式之一，冬季种植绿肥可以充分利用作物茬口，在不影响主作物生产的同时发挥绿肥培肥地力和促进粮食作物高产稳产的作用。不同种类绿肥混种，由于各自不同的生理生态特征，例如根部呼吸作用、分泌作用不同，地面茎叶和地下根系发育形态不同等，从而相互作用对后茬作物产生直接影响，也可以通过改变土壤环境和生长空间对后茬作物产生间接影响[7]。紫云英和油菜作绿肥单独种植各具特点，紫云英可固定空气中的氮素供给土壤，油菜则可以活化土壤中矿物态磷素提高土壤供磷能力[8]。不同种类绿肥混播在提高绿肥产量和后茬作物水稻产量的同时可以平衡绿肥养分、优化绿肥碳氮比值[5,9]。李萍等[7]研究表明，紫云英与油菜混播处理有利于提高后茬作物早稻的有效穗、每穗粒数、结实率和千粒重，从而提高水稻产量。宋莉等[10]研究发现，紫云英与油菜混种还田可促进微生物繁殖，加速油菜秸秆分解，增强土壤供肥能力。笔者的研究中，在化肥总用量一致条件下，将30%化肥移至绿肥季，单播紫云英及紫云英与油菜混播均较冬闲处理显著增加早稻产量，增产幅度达到8.0%～16.3%；紫云英与油菜混播也较紫云英单播提高后茬作物早稻产量，增产幅度3.2%～7.7%；但相同播量紫云英与不同用量油菜混播对早稻的增产效应并非油菜播量越多越好，播种1.5 kg/667m2紫云英与不同用量油菜混播的早稻产量先随油菜播种量增加而提高，当油菜播种量超过0.20 kg/667m2时则随油菜播种量增加反而有所下降。该研究结果也表明，紫云英与油菜混播较单播紫云英显著增加绿肥鲜草产量及养分积累量，且均以1.5 kg/667m2紫云英混播0.20 kg/667m2油菜时最高。紫云英与油菜混播对于调节绿肥C/N 值也有明显效果，该研究中不同处理紫云英C/N 值范围为10.7～11.0，油菜C/N 值范围为20.7～21.4，二者混合后绿肥C/N 值在10.8～17.8范围内变化，且随油菜播种量增加而升高。相比冬闲及紫云英单播，紫云英与油菜混播对于土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾的提高也有一定的效果，呈现出较好的培肥效应。

综上所述，紫云英混播油菜对于提高绿肥鲜草产量、绿肥养分积累量、调节绿肥C/N 值及促进后茬早稻增产和稻田土壤培肥有较好效果，绿肥紫云英与适宜比例油菜混播是优化绿肥养分、提高水稻产量和实现稻田土壤培肥的有效手段。