9 个绿肥紫云英品种(系)在汉中地区的适应性

吴玉红，王 吕，郝兴顺，何春梅，崔月贞，黄毅斌，张春辉，何忠军

（1. 汉中市农业科学研究所，陕西 汉中 723000；2. 福建省农业科学院土壤肥料研究所，福建 福州 350013）

汉中市北依秦岭，南临巴山，汉江穿境而过，气候温润，无霜期240～250 d，年降水量800 mm 左右，是优质籼稻(Oryza sativa)的适宜生态种植区，常年种植面积8 万hm2左右，是陕西省水稻主产区，面积和总产量占全省70%以上，主要种植制度为冬油菜(Brassica campestris)→水稻或冬小麦(Triticum aestivum)→水稻轮作。近年来，农业生产中盲目、不合理使用化肥，有机肥投入量少，导致土壤肥力退化、肥料利用率低等现象较为突出[1]，加之近年来随着粮油种植效益低下以及劳动力短缺，撂荒冬闲田比例呈逐步上升趋势[2]，冬闲田利用及培肥地力技术急需解决，而绿肥是养地的清洁有机肥源，发展绿肥是多、快、好、省解决养地用地与有机肥源的有效途径[3-4]，因此利用冬闲田发展绿肥是适宜汉中地区农业绿色可持续发展的必然选择。

紫云英(Astragalus sinicus)是我国稻田最主要的绿肥作物[5]，紫云英翻压是提高稻田土壤肥力的传统农业措施[6]，鲜草还田后有效提升土壤肥力，提高作物产量，改善作物品质，还可以替代部分化肥，减少养分流失[7-9]，同时具有气候调节、气体调节、土壤水分涵养等生态功能[10]。紫云英同其他作物一样，也需要因时、因地建立配套栽培技术，构建合理群体结构确保高产稳产[11-12]，不同生态区和稻作区，耕作制度差异较大，适宜种植的紫云英品种有所差异，同一品种在不同生态区的生长形状及生物量均有所不同，因此需要结合当地生产实际，综合考虑种植制度和紫云英品种的生育期、鲜草产量、群体结构等因素，选择适应不同稻作区栽培和管理技术需求的紫云英品种就显得极为重要[13-14]，而汉中属于优质籼稻单季稻区，同南方单季稻区栽培技术差异较大，目前有关汉中市气候及不同水稻栽培模式适宜紫云英品种的研究尚少见报道。因此，本研究旨为筛选出在汉中市种植适应性强、适宜不同水稻种植模式下栽培种植的紫云英品种(系)，以期推动汉中市稻田绿肥紫云英的推广应用。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试紫云英品种(系) 9 个，新品种(系) 6 个，其中‘闽紫7 号’和‘848711’为福建省农业科学院土壤肥料研究所选育，‘湘紫1 号’和‘湘紫4 号’为湖南省农业科学院土壤肥料研究所选育，‘yH925’和‘yiJ’为信阳市农业科学研究院选育。地方品种3 个，包括‘宁波大桥’、‘戈江籽’和‘南郑种’，分别由浙江省农业科学院、湖南省农业科学院和汉中市农业科学研究所提供。9 个品种(系)除‘南郑种’由汉中市农业科学研究所提供外，其他8 个品种(系)均由福建省农业科学院土壤肥料研究所提供。

1.2 试验设计

采用随机区组设计，9 个品种(系)每个品种(系)4 次重复，共36 个试验小区，其中3 个重复用于品种性状观测和鲜草产量测定，1 个重复用于生育期观测。每小区面积3 m × 5 m = 15 m2，紫云英播种量为16.5 kg·hm−2。试验地地块四周设1 m 宽的保护行。每个小区间沟宽50 cm。2018 年9 月28 日播种。

1.3 供试地点

选择汉中市农业科学研究所水稻综合试验站韩塘试验基地进行试验，该地位于33°08′03″ N，107°00′40″ E，海拔约500 m，属亚热带湿润季风性气候，年均温约14 ℃，年均降水量800～1 000 mm，无霜期235 d，年均日照时数约1 400 h，≥ 10 ℃年积温为4 480 ℃·d。供试土壤为水稻土，土壤基本形状理化性质：pH 为6.58，有机质含量为15.64 mg·kg−1，碱解氮含量为124.37 mg·kg−1，速效钾含量为104.12 mg·kg−1，速效磷含量为17.27 mg·kg−1。

1.4 测定指标与方法

1.4.1 生育期

生育周期指出苗到种子成熟所需天数。从紫云英播种到种子收获期，分别记录出苗期、现蕾期、盛花期、成熟期，鉴别标准为50%植株达到某一生育阶段即为达到该生育期。

1.4.2 生长特性

盛花期，每小区随机选取20 株样株，测定从地面至植株最高叶片尖端的高度，取其平均值即为株高；于每个分枝最粗处测量茎粗，取其平均值即为茎粗；数植株基部的大分枝，包括主茎在内，但不包括枝茎上部的分枝，取其平均值即为分枝数；数每个分枝上的花序数，取其平均值即为每分枝花序数花。观察记载根瘤数、色泽，测定根瘤重。叶片、花序、嫩荚均作为叶；花梗、枝茎作为茎，分别测定茎、叶重量，求出茎叶比。

1.4.3 鲜草产量

盛花期，一般选晴天下午进行收割，收割时先割除小区四周50 cm 边行(不计算在产量内)，齐地面收割去除边行后的8 m2，并测其鲜草产量。将盛花期割下的鲜草即时烘干测定水分，根据水分测定值将鲜草产量换算成干草产量。

1.5 数据处理

采用Excel 2003 软件对数据进行处理和绘图，采用DPS 7.05 统计分析软件对数据进行方差分析及差异显著性检验(LSD 法，P = 0.05)。

2 结果与分析

2.1 不同品种(系)生育期比较

‘南郑种’和‘yH925’盛花期较早，‘宁波大桥’、‘湘紫4 号’和‘戈江籽’盛花期较晚(表1)。‘南郑种’生育期最短，为211 d，‘湘紫4 号’生育期最长，为228 d，二者相差17 d。按开花和成熟期可分为特早熟种(215～220 d)、早熟种(220～225 d)、中熟种(225～230 d)、晚熟种(230～235 d)[15]，供试品种(系)中‘南郑种’、‘yH925’、‘宁波大桥’、‘湘紫1 号’属于特早熟种，‘yiJ’、‘848711’、‘闽紫7 号’、‘弋江籽’属于早熟种，‘湘紫4 号’属中熟种。

表1 不同品种(系)生育期Table 1 Growth period of different varieties (strains)

2.2 不同品种(系)生长特性比较

2.2.1 不同品种(系)外形比较

叶色除了‘yH925’叶缘紫、叶脉及中间紫色外，其他品种(系)叶色均为绿色(表2)。茎色为紫色的品种(系)有‘yiJ’、‘848711’、‘yH925’、‘南郑种’；茎色为浅紫色的品种(系)有‘湘紫4 号’、‘弋江籽’；茎色为绿、紫色的品种(系)有‘闽紫7 号’、‘宁波大桥’；茎色为绿色的品种(系)有‘湘紫1 号’。花色除了‘弋江籽’为深紫色外，其他品种(系)花色均为紫色。叶形方面，‘南郑种’为近圆形，其他品种(系)叶形均为椭圆形。

2.2.2 各品种(系)盛花期主要性状

各品种(系)间株高差异较大(表3)，‘弋江籽’和‘闽紫7 号’株高均在70 cm 以上，二者差异不显著(P ＞ 0.05)，但显著高于除‘湘紫4 号’外的其他品种(系) (P ＜ 0.05)，‘湘紫1 号’、‘yH925’、‘南郑种’株高较低，均在50 cm 以下，三者差异不显著，但显著低于其他品种(系)。‘yiJ’、‘848711’、‘湘紫4 号’、‘宁波大桥’株高介于50～70 cm，四者间差异不显著，但与其他品种(系)差异显著。平均单株分枝方面，‘南郑种’分枝数最多为3.8 个，显著高于其他8 个品种(系)，而其他8 品种(系)间差异不显著。9 个品种(系)中‘宁波大桥’茎粗最大(3.65 mm)，其次为‘湘紫4 号’(3.61 mm)、‘弋江籽’(3.56 mm)、‘闽紫7 号’(3.38 mm)、‘湘紫1 号’(3.23 mm)、‘yiJ’(3.13 mm)，‘南郑种’茎粗最小(2.23 mm)。9 个品种(系)单株总花序，‘南郑种’平均单株总花序数最大(15.1 个)，其次为‘湘紫1 号’(13.0 个)，显 著 高于除‘弋 江 籽’、‘湘紫4 号’、‘yH925’外的其他品种(系)，从高到低依次为‘南郑种’、‘湘紫1 号’、‘弋江籽’、‘yH925’、‘湘紫4 号’、‘宁波大桥’、‘yiJ’、‘闽紫7 号’、‘848711’。

表2 不同品种(系)外形特性Table 2 Shape and color characteristics of different varieties (strains)

表3 不同品种(系)盛花期主要性状Table 3 Plant characteristics of different varieties (strains) at the flowering stage

2.2.3 各品种(系)盛花期根瘤情况

如表4 所列，9 个品种(系)，平均单株根瘤数范围为6.47～17.73 个，‘弋江籽’最高为17.73 个，显著高于‘闽紫7 号’、‘南郑种’和‘yH925’(P ＜ 0.05)，但与其他品种(系)差异不显著(P ＞ 0.05)。‘湘紫4 号’单株根瘤重最大，为0.191 g，显著高于除‘弋江籽’、‘宁波大桥’、‘848711’外其他品种(系)，‘yH925’最小，仅为0.030 g。‘湘紫4 号’根瘤平均重最大，为0.011 6 g，显著高于其他品种(系)，‘闽紫7 号’最小，为0.003 3 g，从高到低依次为‘湘紫4 号’、‘848711’、‘弋江籽’、‘宁波大桥’、‘湘紫1 号’、‘南郑种’、‘yiJ’、‘yH925’、‘闽紫7 号’。‘宁波大桥’根瘤占根的比例最高，‘yH925’最低，二者差异显著，其他各品种间差异不显著。

表4 不同品种(系)盛花期根瘤情况Table 4 Root nodules of different varieties (strains) at the flowering stage

2.2.4 各品种(系)盛花期地上部特征

如表5 所列，9 个品种(系)盛花期茎叶比，‘弋江籽’最高，显著高于其他品种(系) (P ＜ 0.05)；‘南郑种’茎叶比最低，显著低于其他品种(系)；其他品种(系)间差异不显著(P ＞ 0.05)。各品种(系)单株鲜重差异较大，‘湘紫4 号’单株鲜重最高，为20.89 g，显著高于‘yH925’、‘848711’、‘湘紫1 号’及‘南郑种’，‘南郑种’单株鲜重最低，仅为8.58 g。9 个品种(系)，盛花期鲜草产量差异较大，‘闽紫7 号’最高(24 192.45 kg·hm−2)，此外‘yiJ’表现也良好(23 494.50 kg·hm−2)，‘南郑种’最 低(9 601.50 kg·hm−2)，显 著 低 于 其 他8 个 品 种(系)，9 个品种(系)鲜草产量从高到低依次为‘闽紫7 号’、‘yiJ’、‘848711’、‘弋江籽’、‘湘紫4 号’、‘宁波大桥’、‘yH925’、‘湘紫1 号’、‘南郑种’。与‘南郑种’相比，其他8 个品种(系)鲜草产量增幅为22.50%～151.97% 。

表5 不同品种(系)盛花期地上部特征及鲜草产量Table 5 Characteristics of aerial parts and fresh grass yield of different varieties (strains) at the flowering stage

3 讨论与结论

紫云英盛花期鲜草产量是衡量其作为绿肥利用的重要指标，鲜草产量过低达不到培肥地力的效果，过量会对后茬水稻秧苗产生不利影响，王建红等[16]研究表明，紫云英在南方早稻生产中适宜的翻压 量为22.5～30.0 t·hm−2，本研 究 中9 个供试 品种(系)中仅‘yiJ’(23.5 t·hm−2)和‘闽紫7 号’(24.2 t·hm−2)盛花期鲜草产量略高于22.5 t·hm2，二者均为早熟种。总体而言，鲜草产量方面呈早熟种最高、中熟种次之、特早熟鲜草产量最低的特点，这与张辉等[9]在福建长汀县紫云英品比试验中中晚熟紫云英品种产量超过早熟品种的结果不一致，可能是因为气候差异较大，本研究中特早熟品种(系)鲜草平均产量比早熟品种(系)和中熟品种(系)，分别下降了9 330.71 和3 717.60 kg·hm−2，说明早熟种在汉中具有较强的适宜性，群体生长势较强，表现为植株株高较高、茎粗较粗、单株鲜重较重等。

种子退化是影响紫云英鲜草产量的重要因素，9 个供试品种(系)中‘南郑种’为收集的地方品种，并未进行提纯复壮，种子退化较为严重，尽管分枝数及单株总花序均最高，但茎粗、单株鲜重及根瘤数及鲜草产量明显低于其他品种(系)，而其他8 个品种(系)是由福建农业科学院土壤肥料研究所提供的原种，均表现为茎粗、鲜草产量高。此外，同一品种在不同生态区种植生育期和鲜草产量差异较大，且在同一生态区年际间生育期也存在差异。何春梅等[17]研究表明，‘弋江籽’在福州市闽侯县平均生育期为175.5 d，年际间相差26 d，鲜草产量达40 139.10 kg·hm−2，本研究中‘弋江籽’生育期为220 d，鲜草产量为19 349.10 kg·hm−2，说明紫云英生育期与种植区气候关系较为密切，紫云英属冬作绿肥，性喜湿润，不耐干旱，又怕渍水，冬春季气候因素对其生长影响较大，汉中市地处南北过渡带，秋季雨水较多，冬季气温较低，干旱少雨易对紫云英生长产生不利影响，因此，汉中市紫云英种植应选择抗寒性和抗旱性强的品种(系)。此外，播种量是影响紫云英群体质量的关键因素，适宜播种量有利于构建合理的群体，改善紫云英的生长性状，增加紫云英的鲜草产量。刘彩玲等[18]研究表明，紫云英播种量在15.0～22.5 kg·hm−2，播种量与鲜草产量呈正相关关系，本研究中供试品种(系)播种量为16.5 kg·hm−2，播种量偏低，鲜草产量普遍较低，因此今后需要因地、因品种建立与之配套的栽培条件，探究适宜该地区紫云英种植的播种量和鲜草产量的关系。

紫云英翻压时期是影响肥效的关键因素，许多研究[5,16,19]均表明，紫云英盛花期是最佳翻压时期。同时翻压还田沤田种植水稻的安全间隔期为7～14 d[20]。汉中市水稻不同种植方式及茬口插秧时间差异较大，直播稻适宜播种时间为4 月中旬，机插秧和手插秧适宜插秧期为5 月上旬至6 月初[21]。供试紫云英品种盛花期在4 月6 日至15 日之间，‘南郑种’、‘yH925’和‘湘紫1 号’盛花期较早可作为水稻直播模式的紫云英品种进行种植，其余品种为适宜机插秧和手插秧模式的紫云英品种(系)。根据汉中市气候特点，水稻适时早插秧是获得高产的重要措施[21-22]，冬闲绿肥茬口，与其他水稻茬口相比，较油菜茬口(5 月20 日左右)插秧提前5 d 左右，较小麦茬口(5 月25 日左右)插秧提前10 d 左右。

综上所述，9 个品种(系)在汉中稻区物候期差异较大，‘宁波大桥’盛花期株高、地上部分特征及根瘤等综合特性表现较好，可作为优良的特早熟品种，在水稻直播模式中种植；‘闽紫7 号’和‘yiJ’盛花期鲜草产量优势显著，可作为优良的早熟品种，在水稻机插秧和手插秧模式中种植。