壓青紫云英結合稻稈還田對水稻生產的影響

摘 要：為研究稻田壓青紫云英或結合稻稈聯合還田替代20%常規化肥的可行性，采用田間試驗方法，設置6個不同處理，不施肥（CK）、100%化肥、減施20%化肥、壓青紫云英+100%化肥、壓青紫云英+減施20%化肥、壓青紫云英+稻稈還田+減施20%化肥，研究稻田壓青紫云英或結合稻稈聯合還田對后茬單季稻產量、經濟效益及土壤性質的影響。結果表明：與100%化肥處理相比，壓青紫云英+稻稈還田+減施20%化肥處理水稻成熟期有效穗數提高14.8%，稻谷和稻稈產量分別增產7.7%和15.5%，經濟效益增加2 013元·hm-2;壓青紫云英+減施20%化肥較100%化肥處理稻谷和稻稈產量分別增產1.4%和3.1%。壓青紫云英+稻稈還田+減施20%化肥處理提高了土壤肥力水平，其微生物量碳、微生物量氮、有機質、全氮及速效鉀含量分別較100%化肥處理提高5.6%、39.3%、5.2%、5.4%、30.2%。綜合以上分析表明，在減施20%化肥水平下，壓青紫云英和稻稈聯合還田可實現水稻增產增效，且能夠提升土壤肥力，壓青紫云英+減施20%化肥可保持稻谷穩產水平。水稻生產上可推薦使用壓青紫云英22 500 kg·hm-2和稻稈還田替代20%化肥使用。

關鍵詞：紫云英;秸稈還田;產量;化肥減量;土壤性質

中圖分類號：S 511 文獻標志碼：A 文章編號：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

秸稈與綠肥均是農田培肥的重要有機肥料資源。據估計，我國目前年產秸稈約10億t（風干），總養分約 2 000萬 t，其中N約700萬t，P2O5 約200萬t 和K2O 約1 000萬t;綠肥約1億t （鮮），總養分約97萬t，其中N約45萬t、P2O5約11萬 t、K2O約41萬t[1]。紫云英作為我國南方主要的水田綠肥作物[2]，是生產無公害、綠色和有機農產品的重要肥源之一，其84%的氮素通過自身固氮[3]。翻壓紫云英可有效改善土壤理化與生化性狀[4]，減少化肥用量，保障作物穩產高產[5]。福建8個縣連續3年的定位試驗表明，與基礎土壤相比，紫云英壓青22 500 kg·hm-2，各試驗區土壤有機質平均增幅15.8%，容重下降8.7%[6]。對我國南方地區的94個秸稈還田試驗的綜合評價結果表明，秸稈還田后土壤肥力綜合指數（SFI）和產量較秸稈不還田平均提高了6.8%和4.4%[7]。雖然目前已基本明確秸稈與紫云英單獨還田的效果，但紫云英與秸稈聯合還田下對化肥減量及土壤肥力的影響研究較少，而二者農業資源豐富，且生產前后銜接，加強水稻秸稈與紫云英聯合利用對稻區綠色生產意義重大。

浦城縣現有耕地面積3.58萬hm2，是全國、全省最早的商品糧基地縣之一。水稻種植面積、產量均為福建省第一，種植面積年超過2.87萬hm2，年產稻谷20萬t以上，為福建省糧食安全提供有力保障。為保證水稻產量穩產增產，施用化肥是關鍵。由于化肥施用方法簡便，浦城縣水稻生產中存在偏施化肥的現象。浦城冬閑田面積大，年冬閑面積超過2萬hm2，利用冬閑田種植綠肥紫云英，紫云英翻壓后種植水稻替代一部分化肥，是浦城縣近年推廣水稻化肥減施的重要模式，浦城縣水稻秸稈量大，年產生水稻秸稈總量超過22萬t，秸稈還田肥料化利用可實現變廢為寶，達到培肥地力，減少化肥施用的目標，但當地農戶在冬種紫云英時，往往習慣將秸稈進行焚燒后種植，既浪費資源，又造成環境的污染。從2019年開始，浦城縣結合秸稈綜合利用項目，推廣紫云英聯合水稻高留樁秸稈粉碎還田種植模式，以減施常規化肥20%為目標，同步開展了紫云英協同水稻秸稈高留樁粉碎還田下水稻化肥減施試驗，以期為推廣該模式提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于浦城縣蓮塘鎮山橋村潘墩畈，東經118°29′47″，北緯27°57′26″，海拔248.7 m，試驗地的前作為水稻，土壤類型為灰泥田。試驗地土壤基本理化性狀：pH 5.46，有機質32.7 g·kg-1，堿解氮165.6 mg·kg-1，有效磷44.7 mg·kg-1，速效鉀52.9 mg·kg-1。

1.2 試驗設計

試驗設6個處理：（1）不施肥（CK）;（2）100%化肥;（3）減施20%化肥;（4）壓青紫云英+100%化肥;（5）壓青紫云英+減施20%化肥;（6）壓青紫云英+稻稈還田+減施20%化肥。每個處理設3次重復，小區面積15 m2。100%化肥處理施N 165 kg·hm-2，N∶P2O5∶K2O=1∶0.4∶0.7，氮肥用尿素，磷肥用過磷酸鈣，鉀肥用氯化鉀。磷肥全部作基肥施用;其余氮肥和鉀肥按基肥∶分蘗肥=6∶4施用。紫云英翻壓量為22 500 kg·hm-2。

1.3 栽培管理

紫云英在2019年水稻收獲后立即播種，播種22.5 kg·hm-2，直接用沙子拌勻后播種，稻稈還田處理稻稈留高茬（40 cm左右），其余粉碎全量還田 （干物量約4 500 kg·hm-2），無稻稈還田處理稻稈在紫云英播種前及時移到田外。紫云英盛花期鮮草翻壓量控制約22 500 kg·hm-2。

水稻品種為嘉豐優2號。 單季稻于2020年5月1日播種，6月3日插秧，10月10日收割，各小區單打單收。2020年6月2日施基肥，6月12日施分蘗肥。其間6月14日針對蚜蟲、卷葉螟進行第一次防治。7月15日針對稻飛虱、稻縱卷葉螟、紋枯病進行第2次防治。8月13日針對稻飛虱進行第3次防治。

1.4 項目測定方法

于水稻分蘗期定株5叢觀測分蘗數與株高變化。分蘗盛期采集各小區土壤樣品分析微生物量碳、氮含量，采用氯仿熏蒸浸提TOC法（日本TOC-LCSH）測定;于水稻收獲期采集各小區土壤分析土壤理化性狀。采用魯如坤[8]方法測定土壤理化、生化性狀。

1.5 數據統計

數據采用DPS軟件進行方差分析LSD多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對水稻分蘗期生長的影響

由表1可知，在不同施肥處理下，分蘗期3次觀測分蘗數均值范圍在8.9～14.0 穗·叢-1，其中壓青紫云英+減施20%化肥處理分蘗數高于其他處理，壓青紫云英+稻稈還田+減施20%化肥處理分蘗數略低于100%化肥處理，但分蘗趨勢基本一致。從分蘗期株高變化來看，與分蘗數表現相似，壓青紫云英+減施20%化肥處理分蘗期株高較其他處理高，壓青紫云英+稻稈還田+減施20%化肥處理株高略低于100%化肥處理。

2.2 不同施肥處理對水稻產量的影響

由表2可知，不同施肥處理均提高水稻籽粒產量與秸稈產量。與CK相比，稻谷產量增幅7.9%～16.2%，秸稈產量增幅15.1%～32.8%，其中均以壓青紫云英+稻稈還田+減施20%化肥產量增幅最為明顯，均顯著高于不施肥處理（CK）。不同施肥處理稻谷產量排序為處理6>處理4>處理5>處理2>處理3。與100%化肥相比，壓青紫云英+減施20%化肥處理稻谷增產1.4%，秸稈增產3.1%，保持穩產水平;壓青紫云英+稻稈還田+減施20%化肥處理稻谷增產7.7%，秸稈增產15.5%。說明種植翻壓紫云英，在減量20%化肥條件下，水稻產量保持穩產并略有提升，而在此基礎上，結合秸稈還田可進一步促進產量提升。同時試驗還發現，在沒有有機物料替代前提下，單獨化肥減量處理（減施20%化肥）導致稻谷產量降低，說明有機物料替代是化肥減量增效的重要途徑。從經濟性狀可知，壓青紫云英+稻稈還田+減施20%化肥處理較100%化肥處理水稻有效穗數提高14.8%，差異達顯著水平。說明水稻在減施20%化肥條件下，通過紫云英種植翻壓和稻稈聯合還田模式主要通過提高有效穗數實現增產。

2.3 不同施肥處理對水稻經濟效益的影響

由表3可知，對不同施肥處理經濟效益進行分析，扣除肥料與紫云英種植成本后，以處理6的經濟效益最高，較不施肥處理（CK）與100%化肥處理分別增加利潤2 321、2 013元·hm-2，其次是處理4和處理5。表明紫云英種植翻壓利用，尤其是與稻稈聯合還田可有效提升水稻種植效益。

2.4 不同施肥處理對土壤理化及生化性質的影響

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組成部分，其數量直接影響土壤的生物化學活性及土壤養分的組成與轉化，是土壤肥力的重要指標之一[9]。從水稻分蘗期土壤生化性狀（表4）可知，微生物量碳各處理之間差異不顯著，但壓青紫云英+稻稈還田+減施20%化肥處理較100%化肥增加5.6%;在微生物量氮方面，壓青紫云英+稻稈還田+減施20%化肥處理與CK差異顯著，且較100%化肥處理提高了39.3%。水稻收獲后的土壤理化性狀分析表明，各處理pH 值無顯著差異，施肥均不同程度提高了土壤有機質含量，其中壓青紫云英+稻稈還田+減施20%化肥處理較CK提高11.0%，差異達到顯著水平，該處理有機質含量也較100%化肥處理提高5.2%，土壤全氮含量與有機質表現相同趨勢，其中壓青紫云英+稻稈還田+減施20%化肥處理全氮含量較100%化肥處理提高5.4%。各處理堿解氮、有效磷與速效鉀含量差異不顯著，但壓青紫云英+稻稈還田+減施20%化肥處理較100%化肥處理速效鉀含量提高30.2%（表5）。表明紫云英種植翻壓和秸稈聯合還田可提高微生物量氮含量、有機質以及全氮含量，從而達到培肥地力效果。

3 討論與結論

本試驗結果表明，不同施肥處理均提高了水稻稻谷產量與稻稈產量，與不施肥（CK）相比，稻谷產量增幅7.9%～16.2%，稻稈產量增幅15.1%～32.8%，且均以壓青紫云英+稻稈還田+減施20%化肥處理的增幅最顯著。在高產灰泥田上種植并翻壓紫云英，在減量20%化肥條件下，水稻產量保持穩產并略有提升，在此基礎上結合秸稈還田，可進一步促進產量提升，產量提升率達7.7%，并且高于壓青紫云英+100%化肥和壓青紫云英+減施20%化肥。這與周興等[10]研究結果紫云英與稻草協同利用的增產效果優于紫云英或稻草單獨利用相似。沈亞強等[11]研究表明，綠肥、秸稈還田配施，在化肥減量的情況下，可獲得比常規施肥還高的產量，其增產原因主要是水稻成穗率上升使單位面積有效穗數增加，本試驗研究結果與之相似，紫云英與稻稈聯合還田，在減施20%化肥的前提下，有效穗數顯著提高，這可能得益于聯合還田下水稻全生育期均衡的養分供應。

研究表明，在等量氮投入下，稻稈與紫云英聯合還田提高了中低產黃泥田氮素利用率和土壤肥力[12]，紫云英翻壓可提高土壤微生物生物量碳、氮量[13]，本研究在高產灰泥田上進一步證實，紫云英與稻稈聯合還田模式不同程度提高了土壤微生物量碳、微生物量氮、土壤有機質、全氮及速效鉀含量，改善了土壤理化及生化性狀。這可能與有機物料優化耦合產生獨特的生長與供肥環境有關。從紫云英生長環境來看，稻稈適當留高茬，前期可為紫云英生長起到遮陽保墑效果，有利于紫云英早生快發，后期秸稈熟腐，促進稻田碳氮耦合利用，形成良好的稻田生態環境;從養分供應與減少損失來看，稻稈與紫云英聯合還田，除了增加必要的中、微量元素營養外，有機物料投入促進土壤微生物的繁殖，增加土壤對無機肥料的固持作用，減少作物生育前期化肥養分損失，也保證聯合還田可以獲得較平穩的氮素供應過程。相關研究表明，南方雙季稻田有機肥與化肥各半配施，氨揮發損失為7.2%～18.2%，而單獨施用化肥氨揮發損失高達37.8%[14]。此外，稻稈與紫云英聯合還田過程分泌的有機酸可促進礦物的分解，提高根系養分吸收能力，新鮮的有機物料還田，也可能產生“激發效應”[15]，促進有機質礦化與養分活化，從而實現生產力的提升。

本研究還對各施肥處理的經濟效益進行對比分析，結果表明在扣除肥料與紫云英種植成本下，所有紫云英種植翻壓還田處理的經濟效益均優于不施肥和100%化肥處理，尤其是壓青紫云英+稻稈還田+減施20%化肥的效益較不施肥（CK）與100%化肥處理分別增加2 321、2 013元· hm-2。綜上研究表明，在高產灰泥田上，紫云英—稻稈聯合還田可有效替代20%化肥，實現水稻的增產增效，同時促進土壤微生物量碳、土壤微生物量氮、土壤有機質、土壤全氮及速效鉀含量的提高，從而進一步提高土壤的肥力水平。因此，生產上可進一步推廣應用。

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（責任編輯：林玲娜）

收稿日期：2021-06-08

作者簡介：楊仁仙，女，1967年生，高級農藝師，主要從事土壤肥料技術推廣工作。

基金項目：中央農業資源及生態保護補助項目（閩財農指〔2020〕59號）;國家重點研發計劃子課題（2018YFD02003035）。