紫云英还田对耒阳市稻田土壤肥力及水稻产量的影响

匡志明 王晓辉 肖 文 谢玉华 雷梦龙

（1耒阳市农业农村局，湖南耒阳 421800；2坛下乡农业综合服务中心，湖南耒阳 421800）

水稻作为重要的粮食作物之一，在湖南地区粮食种植中占据主导地位。近些年，大量施用化肥已导致一系列环境问题，如氮、磷的过量使用引发了土壤和水体富营养化污染[1]。因此，在保持并提高稻田产量的同时，减少化肥用量已成为现代农业研究的重要课题[2]。施用绿肥改善土壤是提高农业生产力中的关键一环[3]。提升土壤有机质含量成为实施“藏粮于地、藏粮于技”战略中重要的策略，是促进“用地与养地”相互融合发展的重要手段[4]。紫云英作为一种常见的绿肥作物，其在南方水稻田的种植已成为典型模式，得到了广泛研究和实践的支持[5]。在南方稻田中采用翻压紫云英的方法可实现多重效益，一方面，紫云英能部分替代化肥，提高水稻产量，降低生产成本，并提高养分利用效率[6]；另一方面，还能增加土壤中的有机质含量，提升碱解氮、有效磷和速效钾等关键养分含量[7]。尽管紫云英的固氮效果和对土壤理化性质的改善已经得到了广泛研究，但在湖南南部地区，关于冬季种植紫云英与化肥配施对该地区土壤理化性质改善和水稻产量影响的研究较少。为此，本研究于湖南省耒阳市坛下乡寨下仙村进行了冬种紫云英对稻田土壤肥力及水稻产量的影响试验，旨在探究稻田种植中利用紫云英翻压还田对稻田土壤理化性质和水稻产量的影响，为改善当地土壤质量和水稻生产科学施肥提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验点为湖南省耒阳市坛下乡寨下仙村，位于112°50' E、26°28' N，海拔46 m，水稻土壤类型为潴育型水稻土。土壤理化性状如下：pH 6.1，有机质43.0 g/kg，碱解氮161.0 mg/kg，有效磷9.5 mg/kg，速效钾117.0 mg/kg。年均气温17～18 ℃，年均降水量1 337 mm，全年日照时数1 641 h。

1.2 供试材料

水稻品种为湖南省主导中稻品种T优300。紫云英品种为湘紫2号。

1.3 试验设计

试验设4个处理：①不种紫云英不施化肥（CK）；②紫云英还田不施化肥(GC)；③不种紫云英只施化肥(CF)；④种紫云英还田配施化肥(GF)。每处理设3 重复，随机区组排列，小区面积30 m2，小区间作田梗，并用农膜覆盖。紫云英播种量22.5 kg/hm2。单施化肥处理和化肥配施紫云英处理后作水稻化肥施用量相同，基肥施复混肥750.0 kg/hm2（纯N 15%，P2O56%，K2O 12%)，分蘖肥和穗粒肥分别施尿素120.0、75.0 kg/hm2。紫云英在水稻移栽前15 d 测生物产量后就地翻压入土。整个水稻生育期内，各处理田间管理措施保持一致。

1.4 样品采集与测定

土壤样品采集：在紫云英播种前，采用S形取样法在整个试验田进行取样，在水稻收获后，采用5点取样法，在每个试验小区进行取样。取耕层土壤，深度0～20 cm。采集的土壤样品用于测试土壤的基本理化性状指标。

水稻产量：每个小区单独测产，并采集植株样品用于考种测定产量构成因素。

1.5 统计分析

采用Excel 2010 和SPSS 22.0 软件进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 绿肥地上部生物产量

2022 年的干旱天气对紫云英的生长产生了不利影响，试验点紫云英生物产量（鲜重）28 050.0～29 835.0 kg/hm2。尽管受到干旱的不利影响，但试验点的紫云英生长状况仍然良好，表明紫云英对干旱具有较强的适应能力。平均鲜重产量超过19 500.0～22 500.0 kg/hm2的建议亩均还田[8]。

2.2 紫云英还田对稻田土壤肥力特征的影响

如表1 所示，各处理pH 平均为6.2，呈弱酸性。试验结果表明紫云英还田不施肥种（GC）和紫云英还田配施化肥（GF）对酸性土壤的pH 有提高作用，但差异不显著，可能需要长期采取紫云英还田培肥措施才能显著改善土壤pH。

表1 不同处理下稻田土壤理化性状

土壤的有机质含量受施肥措施的影响较大。3 个施肥处理的土壤中，有机质含量均显著高于不种植紫云英不施化肥的对照组（CK）。紫云英还田不施化肥（GC）处理的土壤有机质含量提高最多，比对照（CK）提高了25.66%。3 个施肥处理的土壤有机质含量由高到低依次为：紫云英还田不施化肥（GC）＞种紫云英还田配施化肥（GF）＞不种紫云英只施化肥（CF），但处理间差异均未达到显著水平。

3个施肥处理的土壤中碱解氮含量均显著高于对照，紫云英还田显著提高了土壤中碱解氮含量，相比对照（CK）提高了10.52%，其中不种紫云英只施化肥（CF）土壤中的碱解氮含量增加的更多。3个施肥处理的土壤碱解氮含量由高到低依次为：紫云英还田配施化肥（GF）＞紫云英还田不施化肥（GC）＞不种紫云英只施化肥（CF），处理间差异均未达到显著水平。说明单纯紫云英还田可以有效提高土壤中的碱解氮含量，且与施用化肥处理之间的差异不显著，紫云英还田可以在一定程度上代替化肥对土壤中的氮元素起到补充作用。

紫云英还田可以略微提高土壤中有效磷含量，但与对照差异不显著。施化肥对水稻土壤中有效磷的含量有显著提升作用，相比对照，不种紫云英只施化肥（CF）和紫云英还田配施化肥（GF）土壤中的有效磷含量分别提高了49.05%、34.26%。速效钾与有效磷相似，紫云英还田可以略微提高土壤中速效钾含量，但与对照差异不显著。施化肥处理对水稻土壤中速效钾的含量有显著提升作用，相比对照组，不种紫云英只施化肥（CF）和紫云英还田配施化肥（GF）土壤中速效钾含量分别提高了25.20%、34.27%。说明水稻土壤中的有效磷、速效钾主要还是依赖化学肥料的补充，单纯紫云英还田处理对水稻土壤中磷钾元素的补充效果有限。

2.3 紫云英还田对水稻产量的影响

由表2 可知，不同施肥处理对稻田水稻产量均有显著影响。相比不种紫云英不施化肥（CK）处理，紫云英还田不施化肥（GC）处理水稻增产12.31%，表明紫云英还田对提高水稻产量有积极的影响。相比对照处理，不种紫云英只施化肥的处理（CF）产量增加29.24%，紫云英还田配施化肥（GF）增加33.80%。相比不种紫云英只施化肥（GF）处理，紫云英还田配施化肥（GF）处理的水稻产量增加并不显著，这可能由肥料报酬递减所导致。

表2 不同处理水稻的产量及其构成因素

不同处理对早稻产量构成也有较明显的影响。各施肥处理与CK 处理相比，单位面积有效穗数，每穗实粒数，千粒重的差异均达到显著水平。紫云英还田不施化肥（GC）处理与不种紫云英只施化肥（GF）和紫云英还田配施化肥（GF）处理相比，有效穗数差异显著，每穗实粒数和千粒重差异不显著。

3 结论与讨论

本研究结果表明，紫云英还田显著提高了土壤中有机质的含量，相比对照（CK）处理，紫云英还田不施化肥（GC）处理土壤中有机质含量提高了25.66%。紫云英还田能够在一定程度上提升酸性土壤的pH，有助于防止长期施用化肥引起的土壤酸化问题。紫云英翻压后大量有机物质投入土壤，提高了土壤的缓冲能力，有助于调节土壤的pH。此外，紫云英作为一种豆科绿肥，与根瘤菌共生，固定大气中的氮素，翻压紫云英还田可以提高土壤中的氮含量，促进土壤养分循环[9]。本研究中，相比冬闲对照组，紫云英单独还田处理的碱解氮提高了10.52%，表明其能有效增加稻田土壤氮素。但单纯紫云英还田对土壤中的有效磷和速效钾的含量提升不显著。土壤有效磷和速效钾含量需施用化肥才能有显著提升，这可能是尽管紫云英的种植可以增加土壤的有机质和氮素含量，但依然无法像化肥那样为稻田土壤快速大量地提供磷、钾元素。

种植并翻压紫云英有助于促进水稻增产，本试验中相较对照，紫云英还田不施化肥(GC)水稻增产12.31%。而紫云英还田配套施化肥则增产33.80%，表明紫云英还田对于提高水稻产量有积极的影响。相比不种紫云英只施化肥(CF)，紫云英还田配施化肥(GF)水稻产量增加不显著，根据肥料报酬递减律,肥料施用过量时水稻产量增加不再明显，甚至有下降驱势[10]。今后需要进一步试验，推算出在该地区紫云英还田配施化肥的最佳施用量，以达到紫云英还田替代部分化肥的目的，即能最大化提升水稻产量，还能同时减少化肥的施用量。

综合以上数据可以看出，在耒阳地区紫云英还田无论是在改善土壤理化性质，还是在提高稻田产量方面均表现出很好的效果，是一种高效的培肥模式。