紫云英和复合肥不同施用量对土壤养分及水稻产量的影响

2023-09-03唐光贵

南方农业·上旬 2023年6期

唐光贵.紫云英和复合肥不同施用量对土壤养分及水稻产量的影响[J].南方农业，2023，17（11）：122-125，130.

摘要在广西兴安县开展绿肥紫云英和复合肥不同施用量对土壤养分及水稻产量影响的田间试验。结果表明，施用绿肥后，在水稻分蘖期、孕穗期和成熟期3个生育期的稻田土壤有机质含量明显提高，随着施用量增加，稻田土壤有机质含量随之增加，其中施用22 500 kg·hm-2紫云英的处理， 3个生育期的稻田土壤有机质含量增加了21.7%、12.9%、7.2%；在水稻成熟期，稻田土壤的硝态氮、有效磷和速效钾含量均有所增高；在复合肥用量减施20%情况下，紫云英施用量9 000 kg·hm-2时水稻产量最高，增产5.6%；在复合肥用量减施60%情况下，紫云英施用量18 000 kg·hm-2时水稻产量最接近CK处理，表明施用18 000 kg·hm-2紫云英可以有效降低60%复合肥施用量，且不会造成水稻减产，但复合肥施用量减少超过60%时会造成水稻减产。

关键词紫云英；土壤养分；水稻产量；兴安县

中图分类号：S142+.1；S153.6 文献标志码：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.11.031

水稻是我国重要的粮食作物，水稻生产安全对我国粮食安全起着至关重要的作用。在我国南方红壤土地区，水稻是最大的粮食作物，水稻的安全稳定生产对南方地区的发展起着重要作用，而南方红壤区具有丰富的水热资源，有利于发展多种作物[1-2]。绿肥作为一种重要的有机肥料，具有提高土壤有机质含量和肥沃土地的作用，可以为作物提供养分，改善土壤结构，确保粮食安全，改善生态环境，减少化肥使用[3]。在南方稻田，冬季施用绿肥作为有机肥，可以改善和提高土壤肥力，实现高产稳产[4]，绿肥还具有更新土壤腐殖质、增加土壤有机质的能力，改善土壤理化性质[5]。研究表明，与闲置的冬季农田相比，冬季绿肥作物可以促进土壤养分积累和良性循环，进而提高作物产量和质量[6-7]。绿肥紫云英耕作还田可以为后续作物水稻生长提供必需的速效养分，如氮、磷和钾，从而提高水稻产量，改善土壤和施肥[8-10]。万水霞等研究表明，在某些处理中施肥枣树增加了土壤碱性氮、有效磷和速效钾含量，有机质含量显著增加[11]。刘春增等研究表明种植22.5 t·hm-2的紫云英，水稻产量也会增加，化肥用量减少20%～40%[12]。水稻是广西粮食主体和农业支柱产业之一，是全区近80%人口的主食，占全年粮食播种面积60%以上、总产量的80%以上。

目前，关于南方红壤区绿肥紫云英对水稻产量和土壤养分的影响研究鲜有报道。因此，研究施用不同比例的绿肥并配合施用一定量化肥对水稻产量及土壤养分的影响，对保障南方粮食安全具有十分重要的意义。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验地点位于广西兴安县水稻农田，试验设置5个处理，分别为处理1（T1），施用100 kg·hm-2复合肥和22 500 kg·hm-2紫云英；处理2（T2），施用200 kg·hm-2复合肥和18 000 kg·hm-2紫云英；处理3（T3），施用300 kg·hm-2复合肥和13 500 kg·hm-2紫云英；处理4（T4），施用400 kg·hm-2复合肥和9 000 kg·hm-2紫云英；对照处理（CK），施用500 kg·hm-2复合肥。每个小区面积30 m2，3次重复。种植密度参照兴安县当地水稻生产平均水平。

1.2 调查项目

在水稻分蘖期、孕穗期和成熟期时，每个小区采集1个混合土壤样品；在水稻成熟期时，每个小区采集1个稻谷混合样品，另外收集小区内所有稻谷用于计算产量。交由专业检测机构检测各个时期土壤样品中的有机质、硝态氮、有效磷、速效钾含量。

1.3 数据分析

采用 IMB SPSS 19.0进行试验数据统计分析，通过Duncan法进行差异显著性分析，采用 Excel 2016进行图表制作。

2 结果与分析

2.1 不同处理的土壤养分含量比较

2.1.1 有机质含量

在水稻分蘖期、孕穗期和成熟期等3个生育期，各处理的稻田土壤有机质含量变化如表1所示。可知，3个生育期各处理的土壤有机质含量具有明显差异， CK处理的土壤有机质含量均为最低。不同生育期都表现为随着绿肥施用量增加，土壤有机质含量也随之增加，其中T1和T2处理的土壤有机质含量均显著高于CK处理。分蘖期、孕穗期和成熟期T1处理的土壤有机质含量较CK处理分别增加了21.7%、12.9%、7.2%，T2处理较CK处理增加了19.6%、10.9%、5.2%。相同处理在不同生育期的土壤有机质含量也有所不同，除CK处理外，其他处理的土壤有机质含量均随着水稻生长而降低。结果表明施用绿肥可以有效提高稻田土壤有机质含量。

2.1.2 硝态氮含量

在水稻分蘖期、孕穗期和成熟期等3个生育期，不同处理的稻田土壤硝态氮含量变化如表2所示。可知，在水稻分蘖期时，CK处理的土壤硝态氮含量显著高于其他处理，T3处理的土壤硝态氮含量最低，比CK处理低6.2%。在水稻孕穗期时，除T2处理外，CK处理的土壤硝态氮含量低于其他处理，T4处理的土壤硝态氮含量最高，比CK处理高0.7%，显著高于T2处理。在水稻进入成熟期后，随著绿肥施用量增加，土壤硝态氮含量也随之增加，其中T1、T2处理的土壤硝态氮含量均显著高于CK处理，分别高2.6%、1.4%。相较于分蘖期，水稻成熟期5个处理的土壤硝态氮含量分别降低了8.1%、7.9%、5.8%、6.2%、12.7%。结果表明施用绿肥可以有效提高水稻成熟期稻田土壤的硝态氮含量。

2.1.3 有效磷含量

由表3可知，在水稻分蘖期时，CK处理的土壤有效磷含量显著高于其他3个处理，T3处理的土壤有效磷含量最低，比CK处理低12.7%。在水稻孕穗期时，除T4处理外，CK处理的土壤有效磷含量高于其他3个处理；T4处理的土壤有效磷含量最高，比CK处理高0.7%，显著高于T2处理；T2处理的有效磷含量最低，比CK处理低3.4%。在水稻进入成熟期后，随着绿肥施用量的增加，土壤有效磷含量也随之增加，其中T1处理的土壤有效磷含量显著高于CK处理，比CK处理高5.4%。相较于分蘖期，水稻成熟期5个处理土壤有效磷含量分别降低了15.3%、15.2%、11.4%、12.1%、23.3%。结果表明施用绿肥后可以有效提高水稻成熟期稻田土壤的有效磷含量。

2.1.4 速效钾含量

由表4可知，在水稻分蘖期时，CK处理的土壤速效钾含量显著高于其他处理，T3处理的土壤速效钾含量最低，比CK处理低6.5%，显著低于其他3个处理。在水稻孕穗期时，除T4处理外，CK处理的土壤速效钾含量高于其他3个处理；T4处理的土壤速效钾含量最高，比CK处理高0.7%，显著高于T2处理；T2处理的土壤速效钾含量最低，比CK处理低0.8%。在水稻进入成熟期后，随着绿肥施用量的增加，土壤速效钾含量也随之增加，其中T1处理的土壤速效钾含量显著高于CK处理，比CK处理高2.5%。相较于分蘖期，水稻成熟期5个处理的土壤速效钾含量分别降低了8.1%、7.9%、5.8%、6.2%、12.6%。结果表明施用绿肥后可以有效提高水稻成熟期稻田土壤的速效钾含量。

2.2 不同处理的水稻产量比较

不同处理的水稻产量如表5所示，可知不同处理的水稻产量存在较大差异，除T1处理外，施用綠肥后的水稻产量均显著高于CK处理。5个处理中，T3处理的水稻产量最高，较CK处理增产5.6%；T2处理的水稻产量最接近CK处理，T1处理的水稻产量最低，显著低于CK处理，较CK处理减产1.7%。结果表明，当复合肥施用量比CK减少超过60%时会造成水稻减产。

3 小结与讨论

3.1 小结

施用绿肥紫云英与一定量的复合肥，不仅能提高各个时期稻田土壤的有机质含量，增加水稻成熟期时稻田土壤的硝态氮、有效磷、速效钾含量；也能促进水稻持续稳定增产，施用400 kg·hm-2复合肥和9 000 kg·hm-2紫云英，可以在减少肥料施用量的同时增加水稻产量。

3.2 讨论

近年来研究表明，绿肥对土壤肥力的重要性越来越明显[13-16]。土壤养分总量代表了土壤养分潜在供给能力，有机质含量反映了土壤肥力水平，是土壤结构和土壤环境适宜性的重要体现[17]。同时，施用绿肥后，土壤有机胶体和腐殖质的数量增加，土壤胶体对盐分的吸附能力增强，土壤中盐离子的活性降低，起到降低土壤盐分的作用[18]。紫云英属豆科植物中，根瘤菌可以固氮和共生，不仅可以增加土壤养分循环中的氮素，还可以增加土壤中的可用磷、有效钾和有机质含量，提高土壤肥力[19-21]。刘英等对绿肥栽培研究结果表明，土壤有机质含量比试验前增加11.7% ～ 38.3%，碱解氮含量增加14.3% ～ 42.9%，速效磷含量是试验前的1.78倍，速效钾含量明显增加，促进了土壤矿化作用[22]。更多的分解试验显示了绿肥的特性和适宜的还田期和模式，为改善农业生态环境提供了重要的参数依据[23]。绿肥处理可以降低土壤硝态氮，提高土壤中可用磷和可用钾的含量，其中豌豆处理对降低硝态氮流失效果最好，向日葵处理的土壤犁层中可用磷含量最高，黑麦处理的土壤犁层中可用钾含量最高[23-26]。试验结果表明施用绿肥（紫云英）后，水稻田土壤有机质含量均有所增高，且随着绿肥施用量的增加，土壤有机质含量也随之增加；在施用绿肥紫云英后，水稻成熟期时稻田土壤硝态氮、有效磷和速效钾含量均有所增高。另外研究发现水稻处于分蘖期时，CK处理的土壤硝态氮、有效磷和速效钾含量均高于其他处理，但成熟期时均低于其他处理，说明施用绿肥可以促进土壤对养分的保持。

现有研究还表明，紫云英配施化肥可以提高水稻产量，同时减少化肥用量[24]。曾庆利等对湖南省双季稻的研究结果表明，施用紫云英37 500 kg·hm-2以后对早稻产量的影响最好，对晚稻的影响较差[25]。李双来等对湖北水稻的研究结果表明，当化肥施用量减少20%时，早稻产量在紫云英翻压量22 500、30 000、37 500 kg·hm-2时最好；化肥施用量减少40%时，早稻产量在紫云英翻压量30 000 kg·hm-2和37 500 kg·hm-2时为佳，晚稻产量略有下降[26]。王建红等试验表明施肥主要增加了每穗实粒数，滚动增加了水稻的有效穗数，而每穗实粒数随着施肥量滚动增加而减少[27]。试验结果表明，复合肥用量减少20%情况下，紫云英施用量9 000 kg·hm-2时水稻产量最高，增产率为5.6%；在复合肥用量减少60%，紫云英施用量18 000 kg·hm-2时水稻产量最接近CK处理，说明施用18 000 kg·hm-2紫云英可以有效降低60%的肥料施用量，且不会造成水稻减产；然而，当复合肥施用量较CK减少超过60%时会造成水稻减产。

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