紫云英、油菜长期混播还田的作物增产和土壤培肥效应

陶云彬，刘晓霞

(1.兰溪市土壤肥料工作站，浙江 兰溪 321100； 2.浙江省耕地质量与肥料管理总站，浙江 杭州 310020)

水稻是浙江省种植面积最大的粮食作物[1]，其产量占全省粮食总产量的80%左右[2]，但农业生产中片面追求高产，重施化肥、轻施有机肥，重用地轻养地的不良习惯，致使土壤肥力状况日趋退化，当前全省大部分水稻田土壤有机质含量处于较中低水平[3-4]，提高土壤有机质含量，推进“用地与养地”相结合已成为实施藏粮于地、藏粮于技战略的重要手段[5]。绿肥还田是维持土壤有机质含量、提高土壤微生物活性、改善土壤理化性质和增加土壤养分含量的有效方式[6]。紫云英和油菜是浙江省种植历史最久，种植面积最大的两种绿肥种类[7]，部分地区在开展紫云英清种(单一种植)或油菜清种的基础上，探索性尝试紫云英与油菜混播还田，但两种绿肥混播是否可以发挥 “互作”优势以及是否具有长期的土壤培肥效应尚不完全清楚。为此，本研究通过11年的长期定位试验探索了紫云英与油菜混播还田对土壤的培肥效果以及对作物增产效应。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验地点位于浙江省兰溪市游埠镇邵家村，试验始于2007年，土壤类型为水稻土，耕作制度为一年两熟制，紫云英品种为宁波大桥种，油菜品种为浙双72，单季晚稻品种均为当年推广的优良杂交水稻品种。供试土壤的有机质、全氮分别为24.4、1.3 g·kg-1，有效磷、速效钾分别为9.0、33.0 mg·kg-1，pH值5.2。

1.2 处理设计

试验设3个处理。处理1，对照(无绿肥还田)；处理2，紫云英清种还田(仅种植紫云英并还田)；处理3，紫云英与油菜混播还田。为避免前茬单季稻机械收割对绿肥的碾压损失，推迟到单季稻收获后播种。以667 m2计，紫云英播种量1.5 kg，油菜播种量100 g，后茬作物为单季晚稻。绿肥播种前撒施25 kg复混肥(N 15%，P2O56%，K2O 9%)，并翻耕入土；油菜抽薹期撒施25 kg复混肥，油菜成熟期，紫云英和油菜一同翻压入土，紫云英鲜草全部还田，油菜秸秆还田量为秸秆总量的50%。后作单季稻667 m2均施用75 kg复混肥，基肥占总用量50%，分蘖肥和穗粒肥各占25%。各处理施肥管理和其他农艺措施保持一致。本试验为长期定位试验，不设重复，各小区面积130 m2。

1.3 样品采集及测定

水稻收获期测产，同时测土样有机质含量，土壤有机质测定采用重铬酸钾容量法。

2 结果与分析

2.1 紫云英、油菜长期混播还田对后茬作物产量水平的影响

由表1可知，相比无绿肥还田处理，紫云英清种还田、紫云英与油菜混播还田均提高了后茬水稻的产量，其中紫云英清种还田处理的水稻产量较对照高3.1%～24.1%，紫云英与油菜混播还田处理水稻产量较对照高6.3%～27.6%，且紫云英与油菜混播还田处理水稻增产率均高于紫云英清种还田。可见，相比紫云英清种还田处理，紫云英与油菜混播还田处理的水稻增产效果更为明显。

表1 不同绿肥还田模式对后茬水稻产量的影响

2.2 紫云英、油菜长期混播还田对土壤机质含量的影响

绿肥种植是提高土壤有机质含量的重要措施[5]。由表2可见，相比无绿肥还田处理，紫云英清种还田、紫云英与油菜混播还田处理均提高了土壤有机质含量，相比之下，紫云英与油菜混播还田对土壤有机质含量的提升作用较为明显。2017年紫云英清种还田、紫云英与油菜混播还田土壤有机质含量均大幅高于无绿肥还田处理，其中紫云英清种还田处理的土壤有机质含量较对照高17.8%，紫云英与油菜混播还田土壤有机质含量较对照高32.4%。绿肥连续还田对土壤有机质含量存在长期效应，无绿肥还田土壤有机质含量自2007—2017年稳定在24.3～24.7 g·kg-1，基本无变化。连续不间断实施绿肥还田，土壤有机质含量呈现逐年增加趋势。其中，紫云英连续11年还田，土壤有机质含量由2007年的24.5 g·kg-1增至2017年的29.1 g·kg-1，增幅为18.8%；紫云英、油菜混播还田的土壤有机质含量由2007年的24.7 g·kg-1增至2017年的32.7 g·kg-1，增幅达32.4%，可见绿肥还田可以持续提高土壤有机质含量水平，具有较好的耕地培肥效果。

表2 不同绿肥还田模式对土壤有机质含量的影响

2.3 土壤有机质变化的产量效应

通过对水稻产量与土壤有机质含量的统计分析，确定了有机质与作物产量的关系符合线性增长模型。由图1得出，土壤有机质每提升1 g·kg-1，水稻667 m2产量最多可增加36.43 kg。

图1 水稻产量与土壤有机质关系

大量统计结果显示，土壤有机质与作物产量之间存在“线性-平台”关系[8]，据此可确定区域土壤有机质阈值(90%最大产量处的土壤有机质)，作为培肥目标和确定培肥模式(有机质快速提升、有机质稳步提升、有机质稳定维持)。经过11年绿肥培肥试验，试验区土壤仍处于快速提升阶段，需要增施有机肥、普及秸秆还田或绿肥，快速提升土壤有机质等肥力水平，促进作物增产和稳产。

2.4 紫云英与油菜混播还田的增收效益

测产结果(表3)显示，紫云英、油菜混播还田处理中油菜籽667 m2产量为192.5 kg，扣除生产成本后，667 m2平均增收450元左右。相比无绿肥还田，紫云英与油菜混播还田处理的水稻产量年均增产114 kg，按水稻2.6元·kg-1均价计算，仅水稻一季年均增收296.4元，外加油菜籽增收部分，年均增收总额高达740.7元。相比无绿肥还田，667 m2紫云英清种处理水稻产量年均增收87.8 kg，年均增收总额为228.3元。

表3 不同绿肥还田模式下增收效益分析

3 讨论

绿肥含有大量的矿质元素，如紫云英N、P、K含量分别为26.5、4.4、41.4 g·kg-1，翻压还田可显著提高土壤有机质含量[9]。本研究结果表明，紫云英清种还田、紫云英与油菜混播还田均可提高土壤有机质含量，其中紫云英与油菜混播还田处理提高土壤有机质含量的效果更为突出。绿肥连续翻压还田对土壤具有长期培肥效应，连续11年实施紫云英清种还田、紫云英与油菜混播还田，土壤有机质含量分别由24.5、24.7 g·kg-1增至29.1、32.7 g·kg-1。可见，紫云英清种还田、紫云英与油菜混播还田均具有长期的土壤培肥效应，两种模式相比，紫云英与油菜混播还田对土壤的培肥效果优于紫云英清种还田。

绿肥还田可显著提高后茬水稻、冬小麦等作物产量。配施1 500 kg紫云英绿肥，水稻产量较单施等量化学肥料增产3.7%[10]，豆科绿肥翻压还田，后茬小麦产量可提高8.3%[11]。本研究发现，紫云英清种还田、紫云英与油菜混播还田均可提高后茬水稻产量，其中紫云英清种还田处理水稻产量提高3.1%～24.1%，紫云英与油菜混播还田处理水稻产量提高6.3%～27.6%，两种绿肥种植模式相比，紫云英与油菜混播对水稻产量的提升效果优于紫云英清种还田处理。两种绿肥种植模式对后茬水稻的增产效应不一，可能是由于紫云英、油菜混播还田发挥了两种绿肥的“互补”优势，对土壤的培肥效应更加突出，进而促进了后茬水稻的增产增收。

相比紫云英清种还田处理，紫云英与油菜混播还田不仅呈现出较好的土壤培肥效应，而且在水稻增产增收方面也有突出作用。经过11年绿肥培肥试验，试验区土壤仍处于快速提升阶段，需要增施有机肥、普及秸秆还田或绿肥，快速提升土壤有机质等肥力水平，促进作物增产和稳产。