红壤性稻田紫云英与化肥减施对早稻品质与养分吸收的影响

唐先干 谢金水, * 徐昌旭 刘佳 袁福生 刘光荣 李祖章

红壤性稻田紫云英与化肥减施对早稻品质与养分吸收的影响

唐先干1, 2谢金水1, 2, *徐昌旭2, *刘佳2袁福生2刘光荣2李祖章2

(1江西农业大学农学院，南昌 330045；2江西省农业科学院，南昌 330200；*通信联系人，E-mail: changxux@sina.com；66582578@qq.com)

【目的】阐明紫云英种植利用后减施化肥对早稻品质、养分吸收及土壤肥力的相互影响，为红壤稻田施肥提供科学依据。【方法】以红壤稻田为研究对象，2015年开始在江西高安大田定位研究种植利用紫云英对早稻生长发育及养分吸收利用的影响。设置6个试验处理：1)不施肥对照处理(CK)；2)绿肥处理(G)，即紫云英量22 500 kg/hm2；3)100%化肥处理(N100)；4)紫云英翻压22 500 kg/hm2+100%化肥处理(GN100)；5)紫云英翻压22 500 kg/hm2+80%化肥处理(GN80)；6)紫云英翻压22 500 kg/hm2+60%化肥处理(GN60)。【结果】紫云英配施全量及减施适量(20%)化肥能提高水稻产量，保障水稻N、P营养，提高土壤有机质和碱解氮含量。紫云英配施化肥能提高早稻整精米率、垩白与胶稠度但降低蛋白质含量。早稻产量、糙米率、整精米率、垩白粒率、蛋白质与籽粒含N量呈显著正相关，与籽粒含Si量呈显著负相关；籽粒含Mg量与精米率呈显著正相关。籽粒P、Ca、Mg吸收量对碾米品质、蛋白质含量和垩白粒率是正效应，对胶稠度是负效应。土壤碱解氮对籽粒含N量是间接正效应，对籽粒含Si量是间接负效应；碱解氮、有效磷、速效钾对籽粒N、P、K吸收量是间接正效应；pH对籽粒Ca、P含量以及交换性Ca、Mg对籽粒P含量均为间接负效应。【结论】紫云英22 500 kg/hm2还田并减施20%化肥能提高水稻产量，提升稻米品质。

紫云英；早稻；稻米品质；养分吸收；土壤养分

中国是世界最大的水稻生产国，合理施肥是保证水稻高产稳产的关键。近年来，为了追求水稻高产稳产，过度依赖化肥，但化肥在保障产量的同时也带来了一系列的负面影响，如肥料增产效应减弱、养分利用率偏低和环境负荷增大等问题日益突出[1]。当前我国对耕地质量、粮食安全、生态环境、优质农产品提出了更高的要求[2]，故探索如何通过稻田种植制度调整和水稻栽培技术改进以实现节肥增效，对于保障国家粮食安全和实现农业可持续发展具有重要意义。绿肥是培养地力的重要物质基础，能有效改善土壤生态环境质量，提高农作物产量[3-6]，发展绿肥是多、快、好、省地解决养地用地和有机肥源的良好途径。

紫云英是我国南方稻田主要的冬季绿肥，具有固碳固氮、活化土壤养分、增加土壤有机质和改善土壤生境等作用，对提高水稻产量、维持水稻可持续发展和保护农田生物多样性具有重要意义。稻田种植利用紫云英能在一定程度上减少化肥施用，并能保证水稻产量不降低甚至有显著提高的效果[7-10]。以往的研究主要集中在种植利用紫云英后增加作物产量和改良土壤方面，而对水稻品质的影响及水稻品质与养分吸收的相互作用报道较少。红壤性水稻土呈酸性反应，淋溶、作物吸收及养分投入不平衡导致土壤中碱性离子含量低，土壤进一步酸化。因此，研究种植利用紫云英后碱性离子与水稻品质和养分吸收的关系，可为提高养分利用率和改善稻米品质提供参考。本研究通过田间长期定位试验，分析种植紫云英对土壤养分供应、早稻品质与养分吸收利用的作用，旨在为南方红壤性稻田水稻施肥、养分利用及品质改善提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验区状况

试验在江西省高安市江西省农业科学院高安基地(N 28°15′22.03″，E 115°07′36.83″)进行。该区域属亚热带季风气候，境内年平均降雨量1530 mm，气温17.5 ℃，无霜期273 d。供试土壤为第四纪亚红黏土母质发育的中潴黄泥田。试验地土壤养分状况为pH值5.82，有机质23.49 g/kg，全氮0.99 g/kg，全磷0.43 g/kg，全钾19.71 g/kg，碱解氮71.88 mg/kg，有效磷12.51 mg/kg，速效钾49.78 mg/kg。供试紫云英品种为赣紫1号，在紫云英盛花期就地翻压作早稻基肥。紫云英盛花期鲜草养分含量：N 0.30%，P2O50.08%，K2O 0.23%。供试水稻品种为中嘉早17。

1.2 试验设计

试验设置6个处理：1)CK，不施肥对照处；2)G，紫云英处理，即紫云英还田量22 500 kg/hm2；3)N100，100%化肥处理(推荐施肥水平)；4)GN100，紫云英翻压22 500 kg/hm2+100%化肥处理；5)GN80，紫云英翻压22 500 kg/hm2+80%化肥处理；6)GN60，紫云英翻压22 500 kg/hm2+60%化肥处理。

试验于2015年开始，本次采样时间是2018年(早稻)。各试验处理3次重复，随机区组排列，试验小区面积21 m2，小区水稻移栽密度14cm×26cm；各小区用农膜包覆的田埂隔开，独立排灌。

100%化肥(N100)处理早稻施肥量：氮肥(折合纯N)150 kg/hm2，磷肥(折合P2O5)75 kg/hm2，钾肥(折合K2O)120 kg/hm2。供试化肥种类分别为尿素、过磷酸钙与氯化钾。磷肥、钾肥全部作基肥；化学氮肥60%作基肥，40%作分蘖肥。紫云英在早稻移栽前10 d盛花期翻压。早稻2018年4月24日移栽，7月24日收获。

CK－不施肥对照处理；G－紫云英处理，即紫云英还田量22 500 kg/hm2；N100－100%化肥处理（推荐施肥水平）；GN100－紫云英翻压22 500 kg/hm2+100%化肥处理；GN80－紫云英翻压22 500 kg/hm2+80%化肥处理；GN60－紫云英翻压22 500 kg/hm2+60%化肥处理。表格中同列数值后相同字母表示差异不显著（＞0.05）。下同。

CK, Control treatment without fertilization; G, Chinese milk vetch (22 500 kg/hm2) returning; N100, 100% chemical fertilizer application; GN100, Chinese milk vetch (22 500 kg/hm2) returning + 100% chemical fertilizer application; GN80, Chinese milk vetch (22 500 kg/hm2) returning + 80% chemical fertilizer application; GN60, Chinese milk vetch (22 500 kg/hm2) returning + 60% chemical fertilizer application.Common letters in the same column indicate no significant difference (＞0.05).The same below.

1.3 样品采集

在2018、2019年早稻成熟收获期对每个试验小区单独考种。在测定稻谷产量之前，各小区取早稻植株样5蔸用于室内考种，测定每穗粒数、实粒数、千粒重、结实率等产量构成因子，考种测定籽粒养分含量。

早稻收获后，采用多点混合取样法用土钻在各小区采集0－20 cm土层土壤样品，剔除石块、植物残根等杂物，混合装袋带回实验室，土壤样品自然风干，研磨、过筛分装以备测定养分含量。

1.4 土壤、植株养分与稻米品质测定

水稻养分。将植株用H2SO4-H2O2消煮分解后(NY/T2017－2011)，用自动定氮仪法测定全氮(NY/ T2419－2013)；钼锑抗比色法测定全磷(NY/T2421 －2013)；火焰光度计法测定全钾(NY/T2420－2013)。用HNO3-HClO4消煮植株后原子吸收分光光度法测定钙、镁含量；质量称重法测定硅含量(LYT1270－1999)。

稻米品质。稻米品质委托农业部稻米及制品质量监督检验测试中心(中国水稻研究所)测定。其中，垩白粒率、垩白度和胶稠度根据(GB/T17891－1999)，出糙率依据(GB/T5495－2008)，整精米率根据(GB1350－2009)，直链淀粉含量依据(GB 15683－2008)，长宽比根据(GB/T 17891－1999)，蛋白质含量根据(NY/T 3－1982)的方法测定。

土壤养分。参照《土壤农业化学分析方法》[9]进行土壤指标测定。有机质含量用油浴加热-重铬酸钾容量法，全氮用凯氏定氮法，全磷用钼锑抗比色法，全钾用NaOH熔融火焰光度法测定；碱解氮用1.0 mol/L NaOH碱解扩散法，速效钾用火焰光度计法，有效磷用Olsen法测定。交换性钙、镁用乙酸铵交换-原子吸收分光光度法测定。

1.5 参数计算与数据分析

养分吸收量(kg/hm2)=单位面积植株干物质量×植株养分含量。

数据用Microsoft Excel 2010和SAS数据处理软件分析，应用LSD法检验各处理间差异显著性。

2 结果与分析

2.1 紫云英与化肥减施对水稻产量与品质的影响

2.1.1 水稻产量

由表1可以看出，与对照CK相比，紫云英G处理的产量显著增加27.1%，全化肥(N100)处理显著增产77.4%。与N100处理的产量相比，紫云英翻压22 500 kg/hm2后，化肥减量40%处理(GN60)产量在2018年、2019年分别下降了5.6%与9.8%，其中2019年下降显著，而GN100与GN80处理连续2年实际产量都达到了N100处理的水平，化肥减量20%处理(GN80)能保持产量水平不变。

对于水稻产量的构成因素，CK处理的结实率与千粒重较高，但G处理的有效穗数和每穗粒数均高于CK处理。表明紫云英处理水稻产量的增加主要得益于有效穗数和每穗粒数的增加。与N100处理相比，GN80与GN60处理的每穗粒数下降了13.0%和12.6%，但GN80处理有效穗数增加了12.3%，紫云英配施化肥处理的结实率和千粒重与N100处理相比无明显差异。

2.1.2 水稻品质

在表2中，稻米品质由碾米、外观、蒸煮和营养品质构成。早稻碾米品质包括糙米率、精米率和整精米率，整精米率反映稻谷的潜在出米率。与N100处理比较，紫云英配施化肥处理的整精米率提高6.7%～7.3%，其中以GN80提高最多。垩白是影响稻米外观品质和加工及蒸煮品质的重要性状。就早稻稻米外观品质而言，与N100比较，所有紫云英处理(G或GN)垩白度显著增加，垩白粒率有提高但不显著。胶稠度显示大米胶的延展性和柔软性，是评价稻米食用与储藏品质的重要指标。在一定范围内，胶稠度越大则米饭越柔软，尤其是早稻。与N100处理比较，所有紫云英处理(G或GN)早稻稻米胶稠度有较大幅度的增加。稻米蛋白质含量往往与蒸煮品质负相关。与N100处理比较，紫云英配施化肥处理均降低早稻稻米蛋白质含量，尤其是紫云英配施化肥减量40%处理(GN60)的稻米蛋白质含量显著降低。综上所述，紫云英还田与化肥配施，提高了早稻稻米的整精米率、垩白度和胶稠度，但降低了蛋白质含量。

表2 紫云英与化肥减施对稻米品质的影响

2.2 紫云英与化肥减施对早稻养分吸收影响

2.2.1 早稻籽粒养分

如表3所示，各处理籽粒含N量变化较大，以不施肥(CK)处理最低，紫云英配施100%化肥(GN100)处理最高。与CK处理比较，紫云英处理(G)籽粒含N量增加8.4%，但差异不显著；其他施肥处理(N100、GN100、GN80、GN60)则显著增加11.1% ～29.0%。与100%化肥处理(N100)比较，GN100籽粒含N量显著增加10.0%；紫云英配施80%化肥(GN80)籽粒含N量增加0.26 mg/kg，差异不显著。尽管GN80籽粒含N量低于GN100，但无显著差异。早稻籽粒P、K、Ca、Mg含量在所有处理之间无显著差异。不同处理对于籽粒含Si量有明显影响，CK处理最高且显著高于各施肥处理，各施肥处理间差异不显著；与N100处理相比，紫云英配施化肥处理籽粒含Si量均有所下降，但差异不显著。以上早稻籽粒养分含量数据表明，紫云英配施全量化肥及减施适量(20%)化肥能充分保障早稻籽粒N、P、K、Ca、Mg营养需求。

表3 紫云英与化肥减施对早稻籽粒养分含量的影响

早稻籽粒养分吸收量如图1所示。籽粒吸N量、吸P量均以GN100处理最高，吸K量则以N100最高。与N100比较，籽粒吸N量GN100处理和GN80处理分别增加9.6%和3.2%，GN60则降低8.9%，但差异均不显著。对于籽粒吸P量，GN100较N100增加5.7%，而GN80和GN60则分别降低1.4%和2.3%，但相互之间没有显著差异。在籽粒吸K量方面，GN100、GN80和GN60均较N100有所降低，降幅为2.1%～8.1%，且差异也不显著。

图中不同字母表示不同处理差异达到5%显著水平。

Fig.1.Effect of Chinese milk vetch and chemical fertilizer reduction on uptake of N, P, K, Ca, Mg and Si by grain.

在图1中，籽粒Ca、Mg吸收量，N100处理和紫云英配施化肥(GN100、GN80、GN60)处理均显著高于CK处理，并以N100处理籽粒吸Ca量(3.98 kg/hm2)、吸Mg量(3.19 kg/hm2)为最高。与N100处理相比，紫云英配施化肥处理籽粒Ca、Mg吸收量均有所下降，但降幅不显著，其中，籽粒吸Ca量降低7.5%～10.1%；籽粒吸Mg量降低4.1% ～19.2%。籽粒吸Si量，由于CK处理的籽粒含Si量显著高于其他处理(表3)，导致CK处理籽粒吸Si量与其他处理相比差异不显著。籽粒吸Si量，与N100处理比较，紫云英配施化肥处理的籽粒吸Si量也均有所下降，降幅7.3%～23.2%，差异也不显著。

2.2.2 水稻品质、产量与籽粒养分的关系

早稻稻米品质除与品种的基因型有关外，施肥管理也能影响稻米品质。在表4中，早稻产量、糙米率、整精米率、垩白粒率、蛋白质含量与籽粒含N量呈显著正相关，与籽粒含Si量呈显著负相关。籽粒含N量与籽粒含Si量呈显著负相关(＜0.01)，表明籽粒含N量与籽粒含Si量对水稻产量和品质起的作用相反，因此通过早稻施肥平衡籽粒N、Si含量将有利于提升水稻产量和品质。同时，籽粒含Mg量与精米率呈显著正相关，通过施肥提高籽粒含Mg量也能提高早稻精米率。

从表4还可见，籽粒N、P、K、Ca、Mg吸收量与产量、糙米率、整精米率、垩白粒率、蛋白质含量呈显著正相关；籽粒P、Ca、Mg吸收量与精米率呈显著正相关，与胶稠度呈显著负相关。

表4 水稻品质、产量与籽粒养分之间的相关性

*,**分别表示相关性达0.05, 0.01显著水平。下同。

,Significant correlation at the 0.05, 0.01 levels, respectively.The same below.

2.3 紫云英与化肥减施对土壤养分的影响

2.3.1 土壤养分

表5数据显示，各施肥处理土壤pH均较CK有所提高，但差异不显著，表明短期施肥对土壤pH影响有限。紫云英还田能增加土壤有机质含量，无论是紫云英(G)处理，还是紫云英配施化肥处理。与N100比较，G处理土壤有机质含量增加12.3%，效果显著；紫云英配施化肥处理土壤有机质含量则增加0.81～1.76 g/kg，且随着配施化肥量的降低，土壤有机质含量增加，但增幅不显著。G、GN100、GN80和GN60处理与N100比较均能增加土壤全量N、P、K含量，可能由于试验时间较短导致其效应不显著。

分析不同处理对土壤有效养分的影响(表5)，紫云英配施化肥处理的土壤碱解氮相比N100增加了9.1%～16.5%，其中GN80增加显著。对于土壤有效磷含量，G处理、紫云英配施化肥处理均较N100处理降低，其中G处理降低10.3 mg/kg，紫云英配施化肥处理则降低3.77～5.75 mg/kg，但不显著。与N100处理比较，土壤速效钾含量，G处理显著降低28.3%；紫云英配施化肥处理降低16.1%～24.5%，其中GN60处理，达显著水平。土壤交换性Ca含量，GN100处理降低12.3%，但不显著；而GN80与GN60处理降低24.6%，达显著水平。土壤交换性Mg含量，GN100与GN60处理分别降低12.3%～17.3%，GN80处理降低20.4%，达显著水平。

2.3.2 土壤养分与籽粒养分的关系

分析籽粒养分与土壤养分之间的相关性(表6)，可以看出，碱解氮、有效磷、速效钾含量与籽粒N、P、K吸收量呈显著正相关，土壤碱解氮、有效磷、速效钾表现为间接正效应。交换性Ca与籽粒P、Ca吸收量呈显著负相关，土壤交换性Ca表现为间接负效应。

从表6还可以看出，碱解氮与籽粒含N量呈显著正相关，与籽粒含Si量呈显著负相关；土壤pH、交换性Ca、Mg含量与籽粒含P量呈显著负相关，pH值与籽粒含Ca量呈显著负相关。

表5 紫云英与化肥减施对土壤养分的影响

表6 水稻养分吸收与土壤养分之间的相关性

3 讨论

3.1 紫云英与化肥减施对早稻品质与养分吸收的相互影响

在水稻生产过程中，稻米品质的形成受到品种基因型、气候条件以及栽培管理等因素多重影响，关于有机物料还田对水稻品质的影响报道不多，并且研究观点也不一致。刘世平等[12]研究表明，秸秆还田后稻米蛋白质含量提高，直链淀粉略增，胶稠度变硬，食味品质有变劣的趋势；严奉君等[13]认为麦秆覆盖还田能够有效提高稻米黏稠度与蛋白质含量，显著降低垩白度与垩白粒率，改善了稻米的蒸煮品质与外观品质；曾研华等[14]研究发现稻草还田能提高双季稻食味品质，但降低了外观和营养品质以及晚稻加工品质；陈培峰等[15]研究认为秸秆还田后水稻在出糙率、整精米率以及直链淀粉含量方面均有所降低；汤文光等[16]研究发现稻田冬种绿肥(黑麦草、紫云英、油菜和马铃薯)能增加晚稻出糙率、整精米率、胶稠度和直链淀粉含量，降低垩白粒率和垩白度；符冠富等[17]研究表明冬闲田种植马铃薯、黑麦草、油菜、燕麦草后均能明显提高稻米整精米率和蛋白质含量，并降低了稻米垩白度、直链淀粉含量和胶稠度。早稻生长期是低温至高温的过程，早稻灌浆期正值盛夏高温，高温易导致早稻品质降低。本研究发现紫云英配施化肥处理提高了早稻整精米率，单施紫云英处理与紫云英配施化肥处理均降低了稻米蛋白质含量，增加了稻米垩白与胶稠度。胶稠度是评价优质米的重要指标，一般而言大米的胶稠度越大，则米饭越柔软，食味品质越好。有研究表明降低蛋白质含量有助于改善稻米的食味品质[18-21]，故本研究单施紫云英或紫云英配施化肥能增加胶稠度和降低蛋白质含量，从而改善了早稻稻米食味品质。

通过早稻籽粒养分与稻米品质之间的相关性分析，本研究发现早稻糙米率、整精米率、垩白粒率、蛋白质与籽粒含N量呈显著正相关，与籽粒含Si量呈显著负相关，因此通过施肥平衡籽粒N、Si含量将有助于稻米品质的提升。与N100处理相比，紫云英配施化肥处理提高了籽粒含N量，但降低了籽粒含Si量。由于南方特别是江西地区在早稻灌浆成熟期温度高，导致早稻垩白粒率高，本研究中早稻垩白粒率高于50%。对于红壤性稻田紫云英还田增加稻米垩白度与垩白粒率的不利影响，商全玉等[22]研究表明施用硅肥能显著提高水稻碾米品质并显著降低稻米的垩白粒率和垩白度；蔡德龙[23]调查发现我国50%耕地面积缺硅，其中江西水稻土缺硅面积占91.5%[24]，今后红壤性稻田种植利用紫云英的同时增施硅肥可提升水稻籽粒含Si量，平衡籽粒中N与Si的关系，将有利于降低稻米垩白，进一步改善早稻品质。也有研究表明施用镁肥能改善稻米外观品质和食味品质、提高稻谷整精米率和蛋白质含量[25-26]。本研究中也发现籽粒含Mg量与精米率呈显著正相关，提高籽粒含Mg量能改善水稻碾米品质，江西红壤性水稻土中钙、镁含量低，故今后稻田种植紫云英后配合施用镁肥将有利于改善稻米品质。

3.2 紫云英与化肥减施对早稻养分吸收与土壤养分的相互影响

紫云英不同用量以及配施不同的化肥量对土壤养分及水稻养分吸收利用的影响也不同。例如，徐昌旭等[27]研究认为翻压22 500 kg/hm2紫云英鲜草后配施80%的常规化肥最有利于早稻对氮、磷、钾养分的吸收。王建红等[28]认为增加紫云英翻压量可促进单季晚稻对氮素的吸收，降低对磷的吸收，但对钾含量的影响不明显，水稻N、P、K的总吸收量以翻压45 000 kg/hm2紫云英配施80%常规化肥量处理最高。鲁艳红等[29]认为将相同用量紫云英配施普通氮肥尿素改用控释尿素，水稻植株对氮、钾养分的吸收积累及氮、钾肥料利用效率能够进一步提高。本研究表明紫云英配施全量及减施适量(20%)化肥能保障水稻N、P营养，紫云英还田提高了土壤碱解氮含量，碱解氮对籽粒含N量是间接正效应，对籽粒含Si量是间接负效应；碱解氮、有效磷、速效钾对籽粒N、P、K吸收量是间接正效应。

有研究表明，稻米含钙量与直链淀粉呈显著正相关，稻米钙、镁含量与淀粉谱的黏滞特性关系密切[30]；在缺钙条件下，稻米的垩白米率、垩白度、直链淀粉含量和崩解值显著增加，胶稠度和消减值显著降低，稻米的外观品质和食味品质变劣[31]。本研究发现，紫云英配施化肥处理与N100处理相比有降低籽粒Ca、Mg吸收量与土壤交换性Ca、Mg含量的趋势；交换性Ca、Mg对籽粒P含量与pH值对籽粒Ca、P含量是间接负效应。一方面由于供试土壤呈酸性，因淋洗作用和水稻收获带走致使土壤Ca、Mg等碱性离子含量下降；另一方面可能由于紫云英的活化作用提高土壤Ca、Mg活性从而增加Ca、Mg淋溶损失量，进一步导致土壤交换性Ca、Mg降低，具体原因需要深入开展研究，这也是绿肥研究长期忽视的方向，今后应当加强。本研究还发现早稻籽粒P、Ca、Mg吸收量对碾米品质、蛋白质和垩白粒率是正效应，对胶稠度是负效应。至于种植利用紫云英后如何平衡水稻中N、P、K养分与Ca、Mg、Si等养分关系，以及养分平衡对稻米品质的影响还有待进一步研究。

4 结论

紫云英配施全量及减施适量(20%)化肥能促进水稻产量，保障水稻N、P营养，提高土壤有机质和碱解氮含量。紫云英配施化肥能提高早稻整精米率、垩白与胶稠度但降低蛋白质含量。早稻产量、糙米率、整精米率、垩白粒率、蛋白质与籽粒含N量呈显著正相关，与籽粒含Si量呈显著负相关；土壤碱解氮对籽粒含N量是间接正效应，对籽粒含Si量是间接负效应；pH值对籽粒Ca、P含量与交换性Ca、Mg对籽粒P含量是间接负效应。建议今后进一步加强红壤性稻田硅、钙、镁元素与稻米品质关系的研究。

[1] 曹卫东, 包兴国, 徐昌旭, 聂军, 高亚军, 耿明建.中国绿肥科研60年回顾与未来展望[J].植物营养与肥料学报, 2017, 23(6): 1450-1461.

Cao W D, Bao X G, Xu C X, Nie J, Gao Y J, Geng M J.Reviews and prospects on science and technology of green manure in China [J]., 2017, 23(6): 1450-1461.(in Chinese with English abstract)

[2] 陈明江, 刘贵富, 余泓, 王冰, 李家洋.水稻高产优质的分子基础与品种设计[J].科学通报, 2018, 63(14): 1275-1289.

Chen M J, Liu G F, Yu Y, Wang B, Li J Y.Towards molecular design of rice plant architecture and grain quality [J]., 2018, 63(14): 1275-1289.(in Chinese with English abstract)

[3] 张浪周玲红魏甲彬, 成小琳, 徐华勤, 肖志祥, 唐启源, 唐剑武.冬季种养结合对双季稻生长与土壤肥力的影响[J].中国水稻科学, 2018, 32(3): 226-236.

Zhang L, Zhou L H, Wei J B, Cheng X L, Xu H Q, Xiao Z X, Tang Q Y, Tang J W.Effects of rice planting combined with chicken raising in winter on double-cropping rice growth and soil fertility [J]., 2018, 32(3): 226-236.(in Chinese with English abstract)

[4] 高嵩涓, 曹卫东, 白金顺, 高菊生, 黄晶, 曾闹华, 常单娜, 志水胜好.长期冬种绿肥改变红壤稻田土壤微生物生物量特性[J].土壤学报, 2015, 52(4): 902-910.

Gao S J, Cao W D, Bai J S, Gao J S, Huang J, Zeng N H, Chang D N, Zhi S S H.Long-term application of winter green manures changed the soil microbial biomass properties in red paddy soil [J]., 2015, 52(4): 902-910.(in Chinese with English abstract)

[5] 杨曾平, 高菊生, 郑圣先, 聂军, 徐明岗, 谢坚, 廖育林.长期冬种绿肥对红壤性水稻土微生物特性及酶活性的影响[J].土壤, 2011, 43(4): 576-583.

Yang Z P, Gao J S, Zheng S X, Nie J, Xu M G, Xie J, Liao Y L.Effects of long-term winter planting-green manure on microbial properties and enzyme activities in reddish paddy soil [J]., 2011, 43(4): 576-583.(in Chinese with English abstract)

[6] 王丹英, 彭建, 徐春梅, 赵锋, 章秀福.油菜作绿肥还田的培肥效应及对水稻生长的影响[J].中国水稻科学, 2012, 26(1): 85-91.

Wang D Y, Peng J, Xu C M, Zhao F, Zhang X FEffects of rape straw manuring on soil fertility and rice growth [J]., 2011, 26(1): 85-91.(in Chinese with English abstract)

[7] 万水霞, 朱宏斌, 唐杉, 郭熙盛, 王允青.紫云英与化肥配施对安徽沿江双季稻区土壤生物学特性的影响[J].植物营养与肥料学报, 2015, 21(2):387-395.

Wan S X, Zhu H B, Tang S, Guo X S, Wang Y Q.Effects ofmanure and fertilizer combined application on biological properties of soil in Anhui double cropping rice areas along the Yangtze River [J]., 2015, 21(2):387-395.(in Chinese with English abstract)

[8] 周国朋, 谢志坚, 曹卫东, 徐昌旭, 白金顺, 曾闹华, 高嵩涓, 杨璐.稻草高茬-紫云英联合还田改善土壤肥力提高作物产量[J].农业工程学报, 2017, 33(23): 157-163.

Zhou G P, Xie Z J, Cao W D, Xu C X , Bai J S, Zeng N H, Gao S J, Yang L.Co-incorporation of high rice stubble and Chinese milk vetch improving soil fertility and yield of rice [J]., 2017, 33(23): 157-163.(in Chinese with English abstract)

[9] 刘春增, 刘小粉, 李本银, 王守刚, 吕玉虎, 潘兹亮, 曹卫东.紫云英配施不同用量化肥对土壤养分、团聚性及水稻产量的影响[J].土壤通报, 2013, 44(2): 409-413.

Liu C Z, Liu X F, Li B Y, Wang S G, Lü Y H, Pan Z L, Cao W D .Effects of applying Chinese milk vetch with different amounts of chemical fertilizer on soil nutrients, aggregation and rice yield [J]., 2013, 44(2): 409-413.(in Chinese with English abstract)

[10] 刘威, 王晓雨, 朱德雄, 詹鹏, 李培根, 戴志刚, 鲁剑巍, 耿明建.紫云英与化肥配比施用对早稻养分吸收及产量的影响[J].湖北农业科学, 2017, 56(8): 1438-1444.

Liu W, Wang X Y, Zhu D X, Zhan P, Li P G, Dai Z G, Lu J W, Geng M J.Effects of combining application ofand chemical fertilizer on nutrient absorption and yield of early rice [J]., 2017, 56(8): 1438-1444.(in Chinese with English abstract)

[11] 鲁如坤.土壤农业化学分析方法[M].北京: 中国农业科技出版社,1999.

Lu R K.Analytical methods for soil and agro-chemistry [M].Beijing: China Agricultural Science and Technology Press, 1999.(in Chinese)

[12] 刘世平, 聂新涛, 戴其根, 霍中洋, 许轲.免耕套种与秸秆还田对水稻生长及稻米品质的影响[J].中国水稻科学, 2007, 21(1): 71-76.

Liu S P, Nie X T, Dai Q G, Huo Z Y, Xu K.Effects of interplanting with zero tillage and wheat straw manuring on rice growth and grain quality [J]., 2007, 21(1): 71-76.(in Chinese with English abstract)

[13] 严奉君, 孙永健, 马均, 徐徽, 李玥, 代邹, 杨志远.不同土壤肥力条件下麦秆还田与氮肥运筹对杂交稻氮素利用、产量及米质的影响[J].中国水稻科学, 2015, 29(1): 56-64.

Yan F J, Sun Y J, Ma J, Xu H, Li Y, Dai Z, Yang Z Y.Effects of wheat straw mulching and nitrogen management on grain yield, rice quality and nitrogen utilization in hybrid rice under different soil fertility conditions [J]., 2015, 29(1): 56-64.(in Chinese with English abstract)

[14] 曾研华, 吴建富, 潘晓华, 石庆华, 朱德峰.稻草不同还田方式对双季水稻产量及稻米品质的影响[J].植物营养与肥料学报, 2013, 19(3): 534-542.

Zeng Y H, Wu J F, P X H, Shi Q H, Zhu D F.Effects of rice straw incorporation on soil physical, chemical and biological properties in double cropping paddy fields[J]., 2013, 19(3): 534-542.(in Chinese with English abstract)

[15] 陈培峰，董明辉，顾俊荣, 惠锋, 乔中英, 杨代凤, 刘腾飞.麦秸还田与氮肥运筹对超级稻强弱势粒粒重与品质的影响[J].中国水稻科学, 2012, 26(6): 715-722.

Chen P F, Dong M H, Gu J R, Hui F, Qiao Z Y, Yang D F, Liu T F.Effects of returning wheat-residue to field and nitrogen management on grain weight and quality of superior and inferior grains in super rice[J]., 2012, 26(6): 715-722.(in Chinese with English abstract)

[16] 汤文光, 唐海明, 罗尊长, 汪柯, 杨光立, 肖小平.不同种植模式对稻田土壤重金属含量及晚稻稻米品质的影响[J].作物学报, 2011, 37(8): 1457-1464.

Tang W G, Tang H M, Luo Z C, Wang K, Yang G L, Xiao X P.Impacts of winter planting patterns on soil heavy metal content and grain quality in late rice in double cropping rice area[J]., 2011, 37(8): 1457-1464.(in Chinese with English abstract)

[17] 符冠富, 王丹英, 徐春梅, 彭建, 韩博, 陶龙兴, 章秀福.稻田冬季保护性耕作对土壤酶活性以及稻米品质的影响[J].植物营养与肥料学报, 2009, 15(3): 618-624.

Fu G F, Wang D Y, Xu C M, Peng J, Han B, Tao L X, Zhang X F.Effect of winter conservation tillage in paddy field on soil enzyme activities and grain quality[J]., 2009, 15(3): 618-624.(in Chinese with English abstract)

[18] 吴关庭, 李旭晨.稻米食味的研究与改良[J].中国农学通报, 2000, 16(6): 21-24.

Wu G T, Li X C.Research and improvement of rice taste [J]., 2000, 16(6): 21-24.(in Chinese with English abstract)

[19] 杨静, 罗秋香, 钱春荣, 刘海英, 金正勋.氮素对稻米蛋白质组分含量及蒸煮食味品质的影响[J].东北农业大学学报, 2006, 37(2):145-150.

Yang J, Luo Q X, Qian C R, Liu H Y, Jin Z X.Effect of nitrogen on the protein fractions content and cooking and eating quality of rice grain[J]., 2006, 37(2): 145-150.(in Chinese with English abstract)

[20] 谢宏, 原蓼蓼, 李丹丹, 梁婧婧.含二硫键的稻米蛋白质对米饭蒸煮食味品质的影响[J].食品科技, 2012, 37(9): 139-142.

Xie H, Yuan L L, Li D D, Liang J J.Impacts of proteins on cooking and eating properties of rice [J]., 2012, 37(9): 139-142.(in Chinese with English abstract)

[21] 石吕, 张新月, 孙惠艳, 曹先梅, 刘建, 张祖建.不同类型水稻品种稻米蛋白质含量与蒸煮食味品质的关系及后期氮肥的效应[J].中国水稻科学, 2019, 33(6): 541-552.

Shi L, Zhang X Y, Sun H Y, Cao X M, Liu J, Zhang Z J.Relationship of grain protein content with cooking and eating quality as affected by nitrogen fertilizer at late growth stage for different types of rice varieties[J]., 2019, 33(6): 541-552.(in Chinese with English abstract)

[22] 商全玉, 张文忠, 韩亚东, 荣蓉, 徐海, 徐正进, 陈温福.硅肥对北方粳稻产量和品质的影响[J].中国水稻科学, 2009, 23(06): 661-664.

Shang Q Y, Zhang W Z, Han Y D, Rong R, Xu H, Xu Z J, Chen W FEffect of Si fertilizer application on yield and grain quality of japonica rice from northeast China[J]., 2009, 23(06): 661-664.(in Chinese with English abstract)

[23] 蔡德龙.国内外硅肥研究与应用进展[J].磷肥与复肥, 2017, 32(1): 37-39.

Cai D L.Progress in research and application of silicon fertilizer at home and abroad [J]., 2017, 32(1): 37-39.(in Chinese with English abstract)

[24] 李祖章, 陶其骧, 刘光荣, 章和珍, 刘益仁.江西省耕地土壤有效硅含量调查研究[J].江西农业学报, 1999, 11(3): 1-9.

Li Z Z, Tao Q X, Liu G R, Zhang H Z, Liu Y R.Investigation of available silicon content in cultivated soil in Jiangxi Province [J]., 1999, 11(3): 1-9.(in Chinese with English abstract)

[25] 钱永德, 左豫虎, 郑桂萍, 李晓蕾, 马艳, 赵凤亮.氮镁耦合对寒地早粳龙粳20商品品质影响[J].核农学报,2013,27(1):118-125.

Qian Y D, Zuo Y H, Zheng G P, Li X L, Ma Y, Zhao F L.Effects of nitrogen and magnesium coupling on commercial qualities of the earlyLongjing 20 in cold region[J]., 2013, 27(1): 118-125.(in Chinese with English abstract)

[26] 马艳, 郑桂萍, 赵洋, 蔡永盛, 李丹丹, 郑悦, 潘世驹, 胡法龙, 李晓蕾.硫酸镁对水稻光合特性和品质的影响[J].黑龙江八一农垦大学学报, 2014, 26(6): 1-6.

Ma Y, Zheng G P, Zhao Y, Cai Y S, Li D D, Zheng Y, Pan S J, Hu F L, Li X L.Effects of magnesium sulfate on photosynthetic characteristics and quality of rice[J]., 2014, 26(6): 1-6.(in Chinese with English abstract)

[27] 徐昌旭, 谢志坚, 许政良, 苏全平, 李水荣, 秦文婧.等量紫云英条件下化肥用量对早稻养分吸收和干物质积累的影响[J].江西农业学报, 2010, 22(10): 13-15.

Xu C X, Xie Z J, Xu Z L, Su Q P, Li S R, Qin W JEffects of applying mineral fertilizer reasonably on nutrient absorption and dry matter accumulation of early rice under applying equivalent[J]., 2010, 22(10): 13-15.(in Chinese with English abstract)

[28] 王建红, 曹凯, 张贤.紫云英翻压量对单季晚稻养分吸收和产量的影响[J].植物营养与肥料学报, 2014, 20(1): 156-163.

Wang J H, Cao K, Z X.Effects of incorporation amounts of Chinese milk vetch on nutrient uptake and yield of single cropping late rice[J]., 2014, 20(1): 156-163.(in Chinese with English abstract)

[29] 鲁艳红, 廖育林, 聂军, 周兴, 谢坚, 杨曾平.紫云英与尿素或控释尿素配施对双季稻产量及氮钾利用率的影响[J].植物营养与肥料学报, 2017, 23(2): 360-368.

Lu Y H, Liao Y L, Nie J, Zhou X, Xie J, Yang Z P.Effect of different incorporation of Chinese milk vetch coupled with urea or controlled release urea on yield and nitrogen and potassium nutrient use efficiency in double-cropping rice system[J]., 2017, 23(2): 360-368.(in Chinese with English abstract)

[30] 王士梅, 朴钟泽, 李培德, 申广勒.钙增效剂对稻米中钙等矿质元素积累及稻米品质的影响[J].中国农学通报, 2007(2): 185-188.

Wang S M, Pu Z Z, Li P D, Shen G L.Effects of Ca potentiators to Ca contents, mineral elements and quality in rice[J]., 2007 (2): 185-188.(in Chinese with English abstract)

[31] 刘立军, 常二华, 范苗苗, 王志琴, 杨建昌.结实期钾、钙对水稻根系分泌物与稻米品质的影响[J].作物学报, 2011, 37(4): 661-669.

Liu L J, Chang E H, Fan M M, Wang Z Q, Yang J CEffects of potassium and calcium on root exudates and grain quality during grain filling[J]., 2011, 37(4): 661-669.(in Chinese with English abstract)

Effects of Chinese Milk Vetch and Reduced Chemical Fertilizer Application on Quality and Nutrient Uptake of Early Rice in Red Soil Paddy Field

TANG Xiangan1, 2, XIE Jinshui1, 2, *, XU Changxu2, *, LIU Jia2, YUAN Fusheng2, LIU Guangrong2, LI Zuzhang2

( Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, China; Jiangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanchang 330200, China; Corresponding author, E-mail: changxux@sina.com, 66582578@qq.com)

【Objective】It is important to clarify the mutual effects of reduced chemical fertilizer application on the quality and nutrient uptake of early rice and soil fertility after planting and utilizing Chinese milk vetch, and lay a scientific basis for fertilizer application of rice in red-soil paddy field.【Methods】 With red-soil paddy field as the subject, the effects of planting and utilization of Chinese milk vetch on the growth, development as well as nutrient uptake and utilization of early rice in paddy field in Gaoan, Jiangxi Province were investigated from 2015 by setting six experimental treatments: 1)control treatment without fertilization (CK); 2)green manure application with 22500 kg/hm2Chinese milk vetchreturning (G); 3)100% chemical fertilizer application (N100); 4)Chinese milk vetch (22500 kg/hm2) returning + 100% chemical fertilizer application (GN100); 5)Chinese milk vetch (22500 kg/hm2) returning + 80% chemical fertilizer application (GN80); 6)Chinese milk vetch (22500 kg/hm2) returning + 60% chemical fertilizer application (GN60).【Results】Chinese milk vetch returning and reduced chemical fertilizer application by an appropriate amount (20%) could promote rice yield, guarantee the N and P nutrition of rice and increase the contents of soil organic matters and alkali-hydrolysed nitrogen.Chinese milk vetch combined with chemical fertilizer application could improve head rice rate, chalkiness and gel consistency of early rice but reduce protein content.The yield, brown rice rate, head rice rate, chalky grain rate and protein content of early rice were significantly positively correlated with grain N content while significantly negatively correlated with grain Si content.A significantly positive correlation was found between grain Mg content and head rice rate.The uptake of P, Ca and Mg in grains showed a positive effect on milling quality, protein content and chalky grain rate but negatively affected gel consistency.Soil alkali-hydrolysed nitrogen presented an indirectly positive effect on grain N content but indirectly negatively affected grain Si content.Alkali-hydrolysed nitrogen, available phosphorus and available potassium had an indirect positive effect on N, P and K uptake in grains.The pH’s effects on grain Ca and P contents and those of exchangeable Ca and Mg contents on grain P content were indirectly negative.【Conclusion】Chinese milk vetch returning to the field (22 500 kg/hm2) and chemical fertilizer application reduced by 20% can promote rice yield and improve rice quality.

Chinese milk vetch; early rice; rice quality; nutrient uptake; soil nutrient

10.16819/j.1001-7216.2021.200802

2020-08-03；

2021-03-17。

国家自然科学基金资助项目(41967054，41461043)；国家绿肥产业技术体系资助项目(CARS-22)；公益性行业(农业)科研专项(201503123- 07-01)；国家重点研发计划资助项目(2017YFD0301603)。