压青紫云英结合稻秆还田对水稻生产的影响

2021-12-21杨仁仙

福建农业科技 2021年10期

摘要：為研究稻田压青紫云英或结合稻秆联合还田替代20%常规化肥的可行性，采用田间试验方法，设置6个不同处理，不施肥（CK）、100%化肥、减施20%化肥、压青紫云英+100%化肥、压青紫云英+减施20%化肥、压青紫云英+稻秆还田+减施20%化肥，研究稻田压青紫云英或结合稻秆联合还田对后茬单季稻产量、经济效益及土壤性质的影响。结果表明：与100%化肥处理相比，压青紫云英+稻秆还田+减施20%化肥处理水稻成熟期有效穗数提高14.8%，稻谷和稻秆产量分别增产7.7%和15.5%，经济效益增加2 013元·hm-2;压青紫云英+减施20%化肥较100%化肥处理稻谷和稻秆产量分别增产1.4%和3.1%。压青紫云英+稻秆还田+减施20%化肥处理提高了土壤肥力水平，其微生物量碳、微生物量氮、有机质、全氮及速效钾含量分别较100%化肥处理提高5.6%、39.3%、5.2%、5.4%、30.2%。综合以上分析表明，在减施20%化肥水平下，压青紫云英和稻秆联合还田可实现水稻增产增效，且能够提升土壤肥力，压青紫云英+减施20%化肥可保持稻谷稳产水平。水稻生产上可推荐使用压青紫云英22 500 kg·hm-2和稻秆还田替代20%化肥使用。

关键词：紫云英;秸秆还田;产量;化肥减量;土壤性质

中图分类号：S 511 文献标志码：A 文章编号：0253-2301（2021）10-0012-06

DOI： 10.13651/j.cnki.fjnykj.2021.10.003

Effects of Astragalus Sinicus Combined with Rice Straw on Rice Production

YANG Ren-xian

（Fujian Pucheng County Soil fertilizer Technology Extension Station， Nanping， Fujian 353400， China）

Abstract： In order to study the feasibility of replacing 20% conventional chemical fertilizer with Astragalus sinicus dressing or rice straw returning to field， by using the field experiment method， six different treatments were set up as follows： no fertilizer （CK）， 100% chemical fertilizer， 20% reduction of chemical fertilizer， Astragalus sinicus dressing+100% chemical fertilizer， Astragalus sinicus dressing+20% reduction of chemical fertilizer， and Astragalus sinicus dressing+rice straw returning to field+20% reduction of chemical fertilizer. Then， the effects of Astragalus sinicus dressing or returning to the field combined with rice straw on the yield， economic benefit and soil properties of succeeding single cropping rice were studied. The results showed that compared with the treatment of 100% chemical fertilizer， the treatment of Astragalus sinicus dressing+rice straw returning to field+20% reduction of chemical fertilizer had the effective number of panicles at rice maturity increased by 14.8%， the yield of rice and straw respectively increased by 7.7% and 15.5%， and the economic benefit increased by 2013 yuan·hm-2.Compared with the treatment of 100%chemical fertilizer，the treatment of Astragalus sinicus dressing+20% reduction of chemical fertilizer had the yield of rice and straw respectively increased by 1.4% and 3.1%. The soil fertility level could be improved by the treatment of Astragalus sinicus dressing+rice straw returning to field+20% reduction of chemical fertilizer， and the microbial biomass carbon， microbial biomass nitrogen， organic matter， total nitrogen and rapidly available potassium increased by 5.6%， 39.3%， 5.2%， 5.4% and 30.2%， respectively. In conclusion， under 20% reduction of chemical fertilizer， Astragalus sinicus dressing and rice straw returning to field could increase the rice yield and efficiency， and improve the soil fertility. Astragalus sinicus dressing+20% reduction of chemical fertilizer can maintain the stable yield of rice. Therefore， it was recommended to use 22 500 kg·hm-2 Astragalus sinicus dressing and rice straw returning to field instead of 20% chemical fertilizer in the rice production.Key words： Astragalus sinicus; Straw returning to fields; Yield; Reducing the application rate of chemical fertilizer; Soil property

秸秆与绿肥均是农田培肥的重要有机肥料资源。据估计，我国目前年产秸秆约10亿t（风干），总养分约 2 000万 t，其中N约700万t，P2O5 约200萬t 和K2O 约1 000万t;绿肥约1亿t （鲜），总养分约97万t，其中N约45万t、P2O5约11万 t、K2O约41万t[1]。紫云英作为我国南方主要的水田绿肥作物[2]，是生产无公害、绿色和有机农产品的重要肥源之一，其84%的氮素通过自身固氮[3]。翻压紫云英可有效改善土壤理化与生化性状[4]，减少化肥用量，保障作物稳产高产[5]。福建8个县连续3年的定位试验表明，与基础土壤相比，紫云英压青22 500 kg·hm-2，各试验区土壤有机质平均增幅15.8%，容重下降8.7%[6]。对我国南方地区的94个秸秆还田试验的综合评价结果表明，秸秆还田后土壤肥力综合指数（SFI）和产量较秸秆不还田平均提高了6.8%和4.4%[7]。虽然目前已基本明确秸秆与紫云英单独还田的效果，但紫云英与秸秆联合还田下对化肥减量及土壤肥力的影响研究较少，而二者农业资源丰富，且生产前后衔接，加强水稻秸秆与紫云英联合利用对稻区绿色生产意义重大。

浦城县现有耕地面积3.58万hm2，是全国、全省最早的商品粮基地县之一。水稻种植面积、产量均为福建省第一，种植面积年超过2.87万hm2，年产稻谷20万t以上，为福建省粮食安全提供有力保障。为保证水稻产量稳产增产，施用化肥是关键。由于化肥施用方法简便，浦城县水稻生产中存在偏施化肥的现象。浦城冬闲田面积大，年冬闲面积超过2万hm2，利用冬闲田种植绿肥紫云英，紫云英翻压后种植水稻替代一部分化肥，是浦城县近年推广水稻化肥减施的重要模式，浦城县水稻秸秆量大，年产生水稻秸秆总量超过22万t，秸秆还田肥料化利用可实现变废为宝，达到培肥地力，减少化肥施用的目标，但当地农户在冬种紫云英时，往往习惯将秸秆进行焚烧后种植，既浪费资源，又造成环境的污染。从2019年开始，浦城县结合秸秆综合利用项目，推广紫云英联合水稻高留桩秸秆粉碎还田种植模式，以减施常规化肥20%为目标，同步开展了紫云英协同水稻秸秆高留桩粉碎还田下水稻化肥减施试验，以期为推广该模式提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于浦城县莲塘镇山桥村潘墩畈，东经118°29′47″，北纬27°57′26″，海拔248.7 m，试验地的前作为水稻，土壤类型为灰泥田。试验地土壤基本理化性状：pH 5.46，有机质32.7 g·kg-1，碱解氮165.6 mg·kg-1，有效磷44.7 mg·kg-1，速效钾52.9 mg·kg-1。

1.2 试验设计

试验设6个处理：（1）不施肥（CK）;（2）100%化肥;（3）减施20%化肥;（4）压青紫云英+100%化肥;（5）压青紫云英+减施20%化肥;（6）压青紫云英+稻秆还田+减施20%化肥。每个处理设3次重复，小区面积15 m2。100%化肥处理施N 165 kg·hm-2，N∶P2O5∶K2O=1∶0.4∶0.7，氮肥用尿素，磷肥用过磷酸钙，钾肥用氯化钾。磷肥全部作基肥施用;其余氮肥和钾肥按基肥∶分蘖肥=6∶4施用。紫云英翻压量为22 500 kg·hm-2。

1.3 栽培管理

紫云英在2019年水稻收获后立即播种，播种22.5 kg·hm-2，直接用沙子拌匀后播种，稻秆还田处理稻秆留高茬（40 cm左右），其余粉碎全量还田（干物量约4 500 kg·hm-2），无稻秆还田处理稻秆在紫云英播种前及时移到田外。紫云英盛花期鲜草翻压量控制约22 500 kg·hm-2。

水稻品种为嘉丰优2号。单季稻于2020年5月1日播种，6月3日插秧，10月10日收割，各小区单打单收。2020年6月2日施基肥，6月12日施分蘖肥。其间6月14日针对蚜虫、卷叶螟进行第一次防治。7月15日针对稻飞虱、稻纵卷叶螟、纹枯病进行第2次防治。8月13日针对稻飞虱进行第3次防治。

1.4 项目测定方法

于水稻分蘖期定株5丛观测分蘖数与株高变化。分蘖盛期采集各小区土壤样品分析微生物量碳、氮含量，采用氯仿熏蒸浸提TOC法（日本TOC-LCSH）测定;于水稻收获期采集各小区土壤分析土壤理化性状。采用鲁如坤[8]方法测定土壤理化、生化性状。

1.5 数据统计

数据采用DPS软件进行方差分析LSD多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对水稻分蘖期生长的影响

由表1可知，在不同施肥处理下，分蘖期3次观测分蘖数均值范围在8.9～14.0 穗·丛-1，其中压青紫云英+减施20%化肥处理分蘖数高于其他处理，压青紫云英+稻秆还田+减施20%化肥处理分蘖数略低于100%化肥处理，但分蘖趋势基本一致。从分蘖期株高变化来看，与分蘖数表现相似，压青紫云英+减施20%化肥处理分蘖期株高较其他处理高，压青紫云英+稻秆还田+减施20%化肥处理株高略低于100%化肥处理。

2.2 不同施肥处理对水稻产量的影响

由表2可知，不同施肥处理均提高水稻籽粒产量与秸秆产量。与CK相比，稻谷产量增幅7.9%～16.2%，秸秆产量增幅15.1%～32.8%，其中均以压青紫云英+稻秆还田+减施20%化肥产量增幅最为明显，均显著高于不施肥处理（CK）。不同施肥处理稻谷产量排序为处理6>处理4>处理5>处理2>处理3。与100%化肥相比，压青紫云英+减施20%化肥处理稻谷增产1.4%，秸秆增产3.1%，保持稳产水平;压青紫云英+稻秆还田+减施20%化肥处理稻谷增产7.7%，秸秆增产15.5%。说明种植翻压紫云英，在减量20%化肥条件下，水稻产量保持稳产并略有提升，而在此基础上，结合秸秆还田可进一步促进产量提升。同时试验还发现，在没有有机物料替代前提下，单独化肥减量处理（减施20%化肥）导致稻谷产量降低，说明有机物料替代是化肥减量增效的重要途径。从经济性状可知，压青紫云英+稻秆还田+减施20%化肥处理较100%化肥处理水稻有效穗数提高14.8%，差异达显著水平。说明水稻在减施20%化肥条件下，通过紫云英种植翻压和稻秆联合还田模式主要通过提高有效穗数实现增产。

2.3 不同施肥处理对水稻经济效益的影响

由表3可知，对不同施肥处理经济效益进行分析，扣除肥料与紫云英种植成本后，以处理6的经济效益最高，较不施肥处理（CK）与100%化肥处理分别增加利润2 321、2 013元·hm-2，其次是处理4和处理5。表明紫云英种植翻压利用，尤其是与稻秆联合还田可有效提升水稻种植效益。

2.4 不同施肥处理对土壤理化及生化性质的影响

土壤微生物量碳、微生物量氮可以在一定程度上表征土壤微生物的生物量，土壤微生物是土壤的重要组成部分，其数量直接影响土壤的生物化学活性及土壤养分的组成与转化，是土壤肥力的重要指标之一[9]。从水稻分蘖期土壤生化性状（表4）可知，微生物量碳各处理之间差异不显著，但压青紫云英+稻秆还田+减施20%化肥处理较100%化肥增加5.6%;在微生物量氮方面，压青紫云英+稻秆还田+减施20%化肥处理与CK差异显著，且较100%化肥处理提高了39.3%。水稻收获后的土壤理化性状分析表明，各处理pH 值无显著差异，施肥均不同程度提高了土壤有机质含量，其中压青紫云英+稻秆还田+减施20%化肥处理较CK提高11.0%，差异达到显著水平，该处理有机质含量也较100%化肥处理提高5.2%，土壤全氮含量与有机质表现相同趋势，其中压青紫云英+稻秆还田+减施20%化肥处理全氮含量较100%化肥处理提高5.4%。各处理碱解氮、有效磷与速效钾含量差异不显著，但压青紫云英+稻秆还田+减施20%化肥处理较100%化肥处理速效钾含量提高30.2%（表5）。表明紫云英种植翻压和秸秆联合还田可提高微生物量氮含量、有机质以及全氮含量，从而达到培肥地力效果。

3 讨论与结论

本试验结果表明，不同施肥处理均提高了水稻稻谷产量与稻秆产量，与不施肥（CK）相比，稻谷产量增幅7.9%～16.2%，稻秆产量增幅15.1%～32.8%，且均以压青紫云英+稻秆还田+减施20%化肥处理的增幅最显著。在高产灰泥田上种植并翻压紫云英，在减量20%化肥条件下，水稻产量保持稳产并略有提升，在此基础上结合秸秆还田，可进一步促进产量提升，产量提升率达7.7%，并且高于压青紫云英+100%化肥和压青紫云英+减施20%化肥。这与周兴等[10]研究结果紫云英与稻草协同利用的增产效果优于紫云英或稻草单独利用相似。沈亚强等[11]研究表明，绿肥、秸秆还田配施，在化肥减量的情况下，可获得比常规施肥还高的产量，其增产原因主要是水稻成穗率上升使单位面积有效穗数增加，本试验研究结果与之相似，紫云英与稻秆联合还田，在减施20%化肥的前提下，有效穗数显著提高，这可能得益于联合还田下水稻全生育期均衡的养分供应。

研究表明，在等量氮投入下，稻秆与紫云英联合还田提高了中低产黄泥田氮素利用率和土壤肥力[12]，紫云英翻压可提高土壤微生物生物量碳、氮量[13]，本研究在高产灰泥田上进一步证实，紫云英与稻秆联合还田模式不同程度提高了土壤微生物量碳、微生物量氮、土壤有机质、全氮及速效钾含量，改善了土壤理化及生化性状。这可能与有机物料优化耦合产生独特的生长与供肥环境有关。从紫云英生长环境来看，稻秆适当留高茬，前期可为紫云英生长起到遮阳保墒效果，有利于紫云英早生快发，后期秸秆熟腐，促进稻田碳氮耦合利用，形成良好的稻田生态环境;从养分供应与减少损失来看，稻秆与紫云英联合还田，除了增加必要的中、微量元素营养外，有机物料投入促进土壤微生物的繁殖，增加土壤对无机肥料的固持作用，减少作物生育前期化肥养分损失，也保证联合还田可以获得较平稳的氮素供应过程。相关研究表明，南方双季稻田有机肥与化肥各半配施，氨挥发损失为7.2%～18.2%，而单独施用化肥氨挥发损失高达37.8%[14]。此外，稻秆与紫云英联合还田过程分泌的有机酸可促进矿物的分解，提高根系养分吸收能力，新鲜的有机物料还田，也可能产生“激发效应”[15]，促进有机质矿化与养分活化，从而实现生产力的提升。

本研究还对各施肥处理的经济效益进行对比分析，结果表明在扣除肥料与紫云英种植成本下，所有紫云英种植翻压还田处理的经济效益均优于不施肥和100%化肥处理，尤其是压青紫云英+稻秆还田+减施20%化肥的效益较不施肥（CK）与100%化肥处理分别增加2 321、2 013元· hm-2。综上研究表明，在高产灰泥田上，紫云英—稻秆联合还田可有效替代20%化肥，实现水稻的增产增效，同时促进土壤微生物量碳、土壤微生物量氮、土壤有机质、土壤全氮及速效钾含量的提高，从而进一步提高土壤的肥力水平。因此，生产上可进一步推广应用。

参考文献：

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[11]沈亚强，程旺大，张红梅.绿肥及秸秆还田对水稻生长和产量的影响[J].中国稻米，2011，17（4）：27-29.