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Effect of the same amount of faba bean fresh straw returning with different ratios of chemical fertilizer on single cropping late rice.

等量蚕豆鲜秆还田配施不同比例化肥对单季晚稻的影响


2012年4—11月在浙江省丽水市碧湖镇下季村进行田间试验,研究等量蚕豆鲜秆还田配施不同比例常规用量化肥对单季晚稻养分吸收、养分利用率和产量的影响.试验设置不翻压蚕豆鲜秆和不施化肥(CK)、常规用量化肥(CF)及翻压15 t·hm-2(GM15)蚕豆鲜秆配施0、20%、40%、60%和80% CF共7个处理.结果表明: 在所有的蚕豆鲜秆还田配施化肥处理中,GM15+60%CF和GM15+80%CF处理的水稻N、P、K养分的总吸收量高于其他处理,但GM15+40%CF和GM15+60%CF处理的水稻N、P、K养分的农学利用效率最高.水稻稻谷产量与N、P、K的养分农学利用效率和养分生理利用效率之间均有显著的相关性,因此养分农学利用效率和养分生理利用效率2个指标可以用来准确综合评价N、P、K养分的肥效.与CK相比,CF和蚕豆鲜秆还田配施化肥处理的稻谷产量分别提高25.0%和6.1%~29.2%.在蚕豆单季晚稻耕作制中,蚕豆鲜秆异地还田量15 t·hm-2不会使单季晚稻苗期产生僵苗现象.本试验条件下,从提高水稻产量、水稻养分利用率及降低环境风险的角度出发,蚕豆鲜秆异地还田量为15 t·hm-2时,以配施常规用量化肥60%为宜.

 

A field experiment was conducted on paddy soil derived from alluvial materials at Bihu Town, Lishui City, Zhejiang Province, China to explore the effects of combined application of faba bean fresh straw and differentrate chemical fertilizer on nutrient uptake, nutrient use efficiencies, and yields of single cropping late rice and to determine the optimal rate of chemical fertilizer under the condition of application of faba bean fresh straw at the rate of 15 t·hm-2 (GM15) in 2012, April to December. The experiments consisted of 7 treatments: CK (no fertilizers), CF (conventional chemical fertilizer rate), and combined application of 15 t·hm-2 of faba bean fresh straw and 0%, 20%, 40%, 60% and 80% of the conventional chemical fertilizer rate. The results showed that the highest total uptake amounts of N, P and K by the aboveground part were obtained from the treatments of GM15+60%CF and GM15+80%CF, but the highest nutrient agronomy use efficiencies of N, P and K in rice grains were obtained from the treatments of GM15+60%CF and GM15+40%CF. The agronomy use efficiencies and physiological use efficiencies of N, P, and K were significantly correlated with rice grain yields, thus they could be used for accurate comprehensive evaluation of fertilizer efficiencies of N, P, and K. Compared with no fertilizer treatment, the treatments of 100%CF and combined application of faba bean fresh straw and differentrate chemical fertilizer increased rice gain yields by 25.0% and 6.1%-29.2%, respectively. In the cropping system of faba beansingle cropping late rice, returning of 15 t·hm-2 faba bean fresh straw to the paddy field did not result in the runt seedling of rice. From the point of improving fertilizer use efficiency and reducing environmental risk perspective, the optimum rate of chemical fertilizer was 60% of the conventional chemical fertilizer rate when 15 t·hm-2 of faba bean fresh straw was applied.


全 文 :等量蚕豆鲜秆还田配施不同比例化肥
对单季晚稻的影响∗
王建红1∗∗  张  贤1  曹  凯1  华金渭2
( 1浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所, 杭州 310021; 2丽水市农业科学研究院, 浙江丽水 323000)
摘  要  2012年 4—11月在浙江省丽水市碧湖镇下季村进行田间试验,研究等量蚕豆鲜秆还
田配施不同比例常规用量化肥对单季晚稻养分吸收、养分利用率和产量的影响.试验设置不
翻压蚕豆鲜秆和不施化肥(CK)、常规用量化肥(CF)及翻压 15 t·hm-2(GM15)蚕豆鲜秆配施
0、20%、40%、60%和 80% CF 共 7 个处理.结果表明: 在所有的蚕豆鲜秆还田配施化肥处理
中,GM15+60%CF和 GM15 +80%CF 处理的水稻 N、P、K 养分的总吸收量高于其他处理,但
GM15+40%CF和 GM15+60%CF 处理的水稻 N、P、K 养分的农学利用效率最高.水稻稻谷产量
与 N、P、K的养分农学利用效率和养分生理利用效率之间均有显著的相关性,因此养分农学
利用效率和养分生理利用效率 2个指标可以用来准确综合评价 N、P、K养分的肥效.与 CK相
比,CF和蚕豆鲜秆还田配施化肥处理的稻谷产量分别提高 25.0%和 6.1% ~29.2%.在蚕豆⁃单
季晚稻耕作制中,蚕豆鲜秆异地还田量 15 t·hm-2不会使单季晚稻苗期产生僵苗现象.本试验
条件下,从提高水稻产量、水稻养分利用率及降低环境风险的角度出发,蚕豆鲜秆异地还田量
为 15 t·hm-2时,以配施常规用量化肥 60%为宜.
关键词  蚕豆; 单季晚稻; 养分吸收; 产量; 养分利用率
∗公益性行业(农业)科研专项(201103005)和浙江省重大专项重点农业项目(2009C12001)资助.
∗∗通讯作者. E⁃mail: jianhong1203@ sina.com
2014⁃04⁃14收稿,2015⁃02⁃26接受.
文章编号  1001-9332(2015)05-1365-08  中图分类号  S511.4  文献标识码  A
Effect of the same amount of faba bean fresh straw returning with different ratios of chemi⁃
cal fertilizer on single cropping late rice. WANG Jian⁃hong1, ZHANG Xian1, CAO Kai1, HUA
Jin⁃wei2 ( 1Institute of Environmental Resources and Soil and Fertilizer, Zhejiang Academy of Agri⁃
cultural Sciences, Hangzhou 310021, China; 2Lishui Academy of Agricultural Sciences, Lishui
323000, Zhejiang, China) . ⁃Chin. J. Appl. Ecol., 2015, 26(5): 1365-1372.
Abstract: A field experiment was conducted on paddy soil derived from alluvial materials at Bihu
Town, Lishui City, Zhejiang Province, China to explore the effects of combined application of faba
bean fresh straw and different⁃rate chemical fertilizer on nutrient uptake, nutrient use efficiencies,
and yields of single cropping late rice and to determine the optimal rate of chemical fertilizer under
the condition of application of faba bean fresh straw at the rate of 15 t·hm-2(GM15) in 2012, April
to December. The experiments consisted of 7 treatments: CK (no fertilizers), CF ( conventional
chemical fertilizer rate), and combined application of 15 t·hm-2 of faba bean fresh straw and 0%,
20%, 40%, 60% and 80% of the conventional chemical fertilizer rate. The results showed that the
highest total uptake amounts of N, P and K by the aboveground part were obtained from the treat⁃
ments of GM15+60%CF and GM15 +80%CF, but the highest nutrient agronomy use efficiencies of
N, P and K in rice grains were obtained from the treatments of GM15+60%CF and GM15+40%CF.
The agronomy use efficiencies and physiological use efficiencies of N, P, and K were significantly
correlated with rice grain yields, thus they could be used for accurate comprehensive evaluation of
fertilizer efficiencies of N, P, and K. Compared with no fertilizer treatment, the treatments of 100%
CF and combined application of faba bean fresh straw and different⁃rate chemical fertilizer increased
rice gain yields by 25.0% and 6.1%-29.2%, respectively. In the cropping system of faba bean⁃
single cropping late rice, returning of 15 t·hm-2 faba bean fresh straw to the paddy field did not
应 用 生 态 学 报  2015年 5月  第 26卷  第 5期                                                         
Chinese Journal of Applied Ecology, May 2015, 26(5): 1365-1372
result in the runt seedling of rice. From the point of improving fertilizer use efficiency and reducing
environmental risk perspective, the optimum rate of chemical fertilizer was 60% of the conventional
chemical fertilizer rate when 15 t·hm-2 of faba bean fresh straw was applied.
Key words: faba bean; single cropping late rice; nutrient uptake; yield; nutrient use efficiency.
    蚕豆(Vicia faba)是 1 年生或越年生豆科草本
植物,也是粮、菜、肥、饲兼用作物.我国蚕豆种植面
积较广,年栽培面积近 80×104 hm2,按播种季节不同
主要分为冬蚕豆和春蚕豆两类[1] .我国北方地区以
春蚕豆为主,常与小麦、玉米、油菜间作.因此,有关
蚕豆⁃小麦、蚕豆⁃玉米、蚕豆⁃油菜的间作施肥技术与
作物养分吸收和产量特征研究较多[2-7] .我国南方各
省以冬蚕豆为主,耕作方式主要与水稻轮作.蚕豆⁃
水稻轮作较好地解决了蚕豆的土壤连作障碍问题.
21世纪以来,浙江省蚕豆的种植利用方式由粮用为
主逐步转向以采收蚕豆鲜荚菜用为主.与此同时,浙
江省单季晚稻的种植面积逐年增加,由于冬蚕豆与
单季晚稻能实现较好轮茬,鲜食蚕豆的经济效益又
比较高,而且蚕豆鲜荚采收后鲜秆还田可以作为后
季水稻肥料,一举两得,因此蚕豆⁃单季晚稻轮作已
成为浙江省一种重要的耕作制度.据统计,近年来浙
江省鲜食蚕豆的种植面积稳定在 2×104 hm2,主要分
布在丽水、台州、宁波、绍兴等地[8] .南方鲜食蚕豆的
高产栽培技术和菜用蚕豆的营养价值多有研
究[9-11] .蚕豆鲜荚采收后,蚕豆鲜秆全量还田,可以
为后季水稻提供一定量的养分,从而减少了单稻晚
稻的化肥施用量.在单季晚稻栽培时大量施用化肥
导致养分因过剩而流失,从而加剧了农田面源污染.
目前,对紫云英绿肥还田减施化肥的研究比较系
统[12-16],而冬蚕豆与水稻轮作的施肥技术主要集中
在氮肥减量上[17-20] .由于不同地区的土壤条件不
同,同时蚕豆生长期的施肥技术也不同,因此很难确
定蚕豆栽培后轮作单季晚稻合理的化肥用量.为了
明确蚕豆鲜秆还田的肥效特征,本研究采用采收鲜
荚后的蚕豆鲜秆异地还田配施不同比例化肥,了解
单季晚稻的生长与养分吸收特性,从而明确蚕豆鲜
秆还田后对单季晚稻的肥料效应,以期为蚕豆⁃单季
晚稻轮作时确定合理化肥用量提供参考.
1  研究区域与研究方法
1􀆰 1  试验区概况与供试材料
试验地点位于浙江省丽水市碧湖镇下季村
(28°23′38″ N,119°48′32″ E,海拔 108 m).该地区属
于中亚热带季风气候,年均气温 15.9 ℃,年均日照
时数 1769 h,年均降水量 1838 mm,降水主要集中在
4—9月,无霜期 230 d,具有明显的山地立体气候特
征.试验区土壤为河谷洪积物发育的泥沙田水稻土.
试验前测得 0 ~ 20 cm 耕层土壤基础肥力:有机
质 25.3 g·kg-1,全氮 1. 87 g·kg-1,碱解氮 127􀆰 2
mg·kg-1,速效磷 43. 6 mg · kg-1,速效钾 65􀆰 8
mg·kg-1, pH 4.81.
试验选用的蚕豆品种是当地主栽的日本大白
蚕,蚕豆鲜秆翻压时含水量 87.3%,C / N 为 9.73,鲜
秆干物质 N、P 2O5、K2O 含量分别为 41􀆰 3、9􀆰 7、32.7
g·kg-1 .供试水稻品种为当地主栽的籼粳杂交晚稻
中浙优 8号.
1􀆰 2  试验设计
试验在 2012 年 4—11 月进行,选用前作是冬
闲、土壤肥力基本一致的水稻田.采用大田小区试
验,各小区随机排列,小区面积 20 m2 .小区于 4月 20
日布置完成,各小区用硬田埂并用包覆塑料膜隔开,
独立排灌,防止水肥串流.设置 7 个处理:CK(不
施肥,对照);CF(常规化肥: 225 kg N·hm-2,75
kg P 2O5·hm
-2,150 kg K2O·hm
-2);GM15(15 t 蚕
豆鲜秆· hm-2);GM15 + 20%CF(15 t 蚕豆鲜秆·
hm-2+ 20%常规化肥);GM15 +40%CF(15 t 蚕豆鲜
秆· hm-2+40%常规化肥);GM15 +60%CF(15 t 蚕
豆鲜秆· hm-2 + 60%常规化肥量);GM15 +80%CF
(15 t蚕豆鲜秆· hm-2+80%常规化肥).15 t蚕豆鲜
秆· hm-2为当地鲜食蚕豆的常规鲜秆产量[9] .蚕豆
鲜秆还田方式为异地还田,目的是减少蚕豆根系对
土壤养分的影响.3次重复.
5月 7日从采收鲜荚后的蚕豆田块收割蚕豆鲜
秆,移入供试小区,移入小区的鲜秆均匀撒布田间后
人工翻压,并淹水腐解后供试验.供试水稻于 5月 21
日播种,6月 27日移栽.试验选用分蘖 2 ~ 3 个且长
势相对一致的晚稻秧苗,移栽密度为 25 cm×25 cm
(16.0×104 穴·hm-2).氮素基肥用碳酸氢铵(含 N
17%),追肥用尿素(含 N 46%),氮肥基施 1 次,追
施 2次,3次氮素施用量比为 5 ∶ 3 ∶ 2.磷肥用过磷
酸钙(含 P 2O5 12%),1 次基施.钾肥用氯化钾(含
K2O 60%),用作追肥,分 2次施用,与氮素追肥同时
施入,2次钾素施用量比为5︰5.基肥施用时间6月
6631 应  用  生  态  学  报                                      26卷
表 1  不同处理的 N、P2O5、K2O投入量
Table 1  Input rate of N, P2O5 and K2O in different treat⁃
ments (kg·hm-2)
处理
Treatment
化肥
Chemical fertilizer
N P2O5 K2O
蚕豆秆
Faba bean straw
N P2O5 K2O
CK 0 0 0 0 0 0
CF 225 75 150 0 0 0
GM15 0 0 0 78.8 18.5 62.3
GM15+20%CF 45 15 30 78.8 18.5 62.3
GM15+40%CF 90 30 60 78.8 18.5 62.3
GM15+60%CF 135 45 90 78.8 18.5 62.3
GM15+80%CF 180 60 120 78.8 18.5 62.3
CK: 对照 Control; CF: 化肥 Chemical fertilizer; GM15: 蚕豆鲜秆 15
t·hm-2 Faba bean fresh straw 15 t·hm-2 . 下同 The same below.
27日,第 1次追肥时间 7 月 12 日,第 2 次追肥时间
8月 15 日.不同处理的养分投入量见表 1.10 月 15
日水稻统一收割,各小区单打单收,并测定稻谷和稻
草产量.
1􀆰 3  样品采集与测定
水稻移栽后在各小区中间固定选取 15 穴水稻
作为考种植株,在水稻收获时 10 月 15 日测定单株
有效穗数、每穗实粒数、结实率、千粒重等水稻农艺
性状指标,并将这部分植株作为测定水稻收获期稻
谷、秸秆 N、P、K养分含量的样品.
土壤有机质采用重铬酸钾滴定法,全氮采用硫
酸⁃双氧水消煮、蒸馏滴定法;土壤碱解氮采用碱解
扩散法,速效磷采用碳酸氢钠浸提、钼锑抗比色法,
速效钾采用醋酸铵浸提、火焰光度法,pH 采用电位
法;水稻植株中全氮采用浓硫酸⁃双氧水消煮、奈氏
比色法,全磷采用浓硫酸⁃双氧水消煮、钒钼黄比色
法,全钾采用浓硫酸⁃双氧水消煮、火焰光度法[21] .
1􀆰 4  养分利用率计算方法
水稻对 N、P、K养分利用率的计算公式:每 100
kg籽粒养分需要量(NRAP, kg·hm-2)= (N、P、K)
总吸收量 /稻谷产量×100;养分表观利用率(ANRE)
= [施肥区作物养分吸收量(kg·hm-2) -无肥区作
物养分吸收量(kg·hm-2)] /施肥量( kg·hm-2) ×
100%,表示施肥对促进作物养分吸收的能力;养分
农学利用效率(NAUE, kg·kg-1) = [施肥区作物
经济产量 ( kg · hm-2 ) -无肥区作物经济产量
(kg·hm-2)] /施肥量(kg·hm-2),表示施用肥料的
每千克养分(如 N、P、K 等)增加作物经济产量的能
力;养分生理利用效率(NPUE, kg·kg-1) = [施肥
区作物生物产量(kg·hm-2) -无肥区作物生物产量
(kg·hm-2)] / [施肥区养分吸收量-无肥区养分吸
收量(kg·hm-2)],表示施肥后养分在作物生理方
面的利用效率[ 22-25] .
1􀆰 5  数据处理
采用 Excel 2003和 SAS 9.0 软件进行统计和方
差分析,并采用 Duncan新复极差法(LSR)进行多重
比较.显著性水平设定为 α= 0.05.
2  结果与分析
2􀆰 1  单季晚稻农艺性状与产量
单季晚稻苗期田间生长观察表明,所有蚕豆鲜
秆还田配施不同比例常规用量化肥处理均未发现水
稻秧苗因蚕豆秆翻压腐解而产生的僵苗现象.由表 2
可以看出,与不施肥处理(CK)相比,所有施肥处理
的有效穗数均显著增加,而对千粒重没有显著影响.
所有施肥处理的稻谷和秸秆产量均显著增加,与 CK
相比,常规用量化肥和蚕豆鲜秆翻压配施不同比例
常规用量化肥处理的稻谷产量分别增加 25.0%和
17.7%,其中 GM15+60%CF处理的稻谷产量最高,达
到 9020 kg·hm-2 .
水稻产量由单位面积有效穗数、每穗粒数和千
粒重三要素构成.由表 2可以看出,常规用量化肥和
表 2  蚕豆鲜秆配施不同用量化肥对单季晚稻农艺性状和产量的影响
Table 2  Effects of incorporation of faba bean fresh straw and different chemical fertilizer rates on agronomic characters and
yields of single cropping late rice (mean±SD)
处理
Treatment
有效穗数
EPN
(×104·hm-2)
每穗实粒数
FGNPP
结实率
Seed setting
rate (%)
千粒重
1000⁃seed
mass (g)
稻谷产量
Grain yield
(kg·hm-2)
秸秆产量
Straw yield
(kg·hm-2)
成熟期
Mature
CK 153.5±6.6d 178.2±3.9a 88.3±1.9a 25.3±0.2a 6983±150e 5217±152d 10⁃05
CF 212.3±4.8a 165.3±3.4bc 84.8±1.5b 25.1±0.2a 8730±195ab 8343±232ab 10⁃12
GM15 168.7±5.5cd 178.5±3.4a 88.0±1.7a 25.0±0.2a 7406±175d 6347±178c 10⁃06
GM15+20%CF 180.1±6.2c 172.6±3.3ab 87.2±1.7a 25.2±0.2a 7785±143c 6966±199c 10⁃08
GM15+40%CF 202.5±5.0b 168.9±3.0b 86.6±1.5a 25.3±0.1a 8549±189b 7739±221b 10⁃10
GM15+60%CF 215.6±5.1a 166.4±3.1b 85.3±1.5ab 25.1±0.2a 9020±201a 8513±219a 10⁃12
GM15+80%CF 221.9±5.5a 159.2±3.0c 83.2±1.6b 24.9±0.2a 8865±193a 8659±230a 10⁃14
同列不同字母表示差异显著(P<0.05) Different letters in the same column meant significant difference at 0.05 level. 下同 The same below. EPN:
Effective panicle number; FGNPP: Filled grain number per panicle.
76315期                      王建红等: 等量蚕豆鲜秆还田配施不同比例化肥对单季晚稻的影响           
蚕豆鲜秆还田配施不同比例常规用量化肥处理的稻
谷产量的增加主要归因于有效穗数的增加.随化肥
配施量的增加,蚕豆鲜秆还田处理的水稻有效穗数
增加,而每穗实粒数和结实率缓慢下降;稻谷产量的
变化规律出现先增加后下降的趋势,秸秆产量则增
加.稻谷产量的峰值较秸秆产量的峰值提前出现.稻
谷最高产量出现在 GM15+60%CF 处理中,而秸秆最
高产量出现在 GM15+80%CF 处理中.从水稻成熟期
来看,随化肥配施量的增加,蚕豆鲜秆还田处理的成
熟期明显推迟.GM15 +80%CF 处理成熟期迟于常规
化肥处理 2 d.
2􀆰 2  单季晚稻养分含量
由表 3可以看出,在蚕豆鲜秆还田处理中,稻谷
和秸秆中 N含量均随化肥配施量的增加而增加,但
稻谷中 N 含量在化肥配施量达到 40%后增加不显
著,秸秆中 N含量在化肥配施量达到 60%后增加不
显著.蚕豆鲜秆还田处理中,稻谷中 P 含量随化肥配
施量增加有下降趋势,与 GM15处理相比,化肥配施
量为 20%(GM15+20%CF)时,稻谷中 P 含量降低并
不显著,但化肥配施量超过 40%以后,稻谷中 P 含
量显著降低.秸秆中 P 含量随化肥配施量的增加而
缓慢增加,化肥配施量达到 40%后秸秆中 P 含量的
增加达到显著水平.蚕豆鲜秆还田处理中,稻谷中 K
含量变化特征与稻谷中 N 含量变化特征相反,秸秆
中 K含量不受化肥配施量变化的影响.
2􀆰 3  单季晚稻养分吸收量
由表 1 可以看出,蚕豆鲜秆还田配施化肥各处
理的 N、P、K养分投入量,其中 15 t·hm-2蚕豆鲜秆
还田不施化肥处理明显低于常规施化肥处理(CF);
GM15+20%CF 处理和 GM15+40%CF 处理的 N、P、K
养分投入也均低于 CF 处理;GM15 +60%CF 处理各
养分投入与 CF处理相当;GM15+80%CF 处理的 N、
K投入量明显高于 CF处理,但 P 的投入量与 CF处
理相差不大.
表 4结果表明,蚕豆鲜秆还田各处理,稻谷中 N
养分的吸收量随化肥用量的增加而增加,但化肥配
施量达到 60%后,稻谷中 N养分的吸收量增加不显
著,稻谷中 P、K养分的吸收量随化肥配施量增加没
有表现出显著性差异;秸秆中 N、P、K养分的吸收量
均随化肥配施量的增加而增加,但在化肥配施量达
到 60%后增加不显著.
    水稻地上部(稻谷+秸秆)N、P、K养分的总吸收
量与秸秆中养分的总吸收量变化规律相似.此外,各
施肥处理与 CK相比,N、P、K 养分的总吸收量均显
著增加.GM15+80%CF处理的 N、P、K养分的总吸收
量增加最多,与 CK比较,N、P、K养分的总吸收量分
表 3  蚕豆鲜秆配施不同用量化肥对水稻成熟期稻谷和秸秆中 N、P、K含量的影响
Table 3  Effects of incorporation of faba bean fresh straw and different chemical fertilizer rates on contents of N, P and K in
grain and straw of single cropping late rice (mean±SD, g·kg-1)
处理
Treatment
稻谷 Grain
N P K
秸秆 Straw
N P K
CK 10.34±0.21c 2.37±0.02c 1.52±0.03ab 5.64±0.19c 0.76±0.02b 21.12±0.20b
CF 12.40±0.22a 2.46±0.06ab 1.44±0.03b 8.53±0.22a 0.95±0.03a 22.41±0.21a
GM15 10.81±0.19bc 2.68±0.07a 1.70±0.04a 5.88±0.21c 0.80±0.02b 21.50±0.25ab
GM15+20%CF 11.23±0.21b 2.52±0.06a 1.64±0.04a 6.52±0.20bc 0.84±0.04ab 22.12±0.22a
GM15+40%CF 11.89±0.28a 2.42±0.04b 1.50±0.03ab 7.13±0.18b 0.89±0.03a 22.35±0.24a
GM15+60%CF 12.38±0.25a 2.42±0.05b 1.44±0.03b 8.41±0.21a 0.93±0.03a 21.98±0.22a
GM15+80%CF 12.65±0.27a 2.40±0.02b 1.41±0.02b 8.82±0.22a 0.96±0.04a 22.10±0.23a
表 4  蚕豆鲜秆还田配施不同用量化肥对单季晚稻养分吸收的影响
Table 4  Effects of incorporation of faba bean fresh straw and different chemical fertilizer rates on nutrient uptake of single
cropping late rice (kg·hm-2)
处理
Treatment
稻谷 Grain
N P K
秸秆 Straw
N P K
合计 Total
N P K
CK 72.2c 16.5b 10.6b 29.4d 3.96c 110.2e 101.6e 20.5c 120.8d
CF 108.3a 21.5a 12.6a 71.2a 7.93a 187.0a 179.4a 29.4a 199.5a
GM15 80.1bc 19.8a 12.6a 37.3c 5.08b 136.5d 117.4d 24.9b 149.1c
GM15+20%CF 87.4b 19.6a 12.8a 45.4bc 5.85b 154.1c 132.8c 25.5b 166.9b
GM15+40%CF 101.6ab 20.7a 12.8a 55.2b 6.89ab 173.0b 156.8b 27.6ab 185.8ab
GM15+60%CF 111.7a 21.8a 13.0a 71.6a 7.92a 187.1a 183.3a 29.7a 200.1a
GM15+80%CF 112.1a 21.3a 12.5a 76.4a 8.31a 191.4a 188.5a 29.6a 203.9a
8631 应  用  生  态  学  报                                      26卷
表 5  蚕豆鲜秆还田配施不同用量化肥对水稻养分利用率的影响
Table 5  Effects of incorporation of faba bean fresh straw and different chemical fertilizer rates on nutrient use efficiency of
rice
处理
Treatment
每 100 kg稻谷养分需要量
NRAP (kg·hm-2)
N P K
养分表观利用率
NARE (%)
N P K
养分农学利用效率
NAUE (kg·kg-1)
N P K
养分生理利用效率
NPUE (kg·kg-1)
N P K
CK 1.45c 0.29b 1.73c - - - - - - - - -
CF 2.05a 0.34a 2.29a 34.6b 26.9c 63.2a 7.76b 52.9b 14.0a 62.6c 548.3ab 61.9ab
GM15 1.59bc 0.34a 2.01b 20.0d 54.2a 54.6b 5.37c 52.0b 8.2c 98.6a 352.1c 55.0b
GM15+20%CF 1.71b 0.33a 2.14ab 25.2c 33.6b 60.1a 6.48bc 54.4b 10.5bc 81.7b 514.8b 55.4b
GM15+40%CF 1.83b 0.32a 2.17a 32.7b 33.1b 64.0a 9.28a 73.4a 15.4a 74.1bc 578.9a 62.9ab
GM15+60%CF 2.03a 0.33a 2.22a 38.2a 33.0b 62.7a 9.53a 72.9a 16.1a 65.3c 577.7a 67.2a
GM15+80%CF 2.13a 0.33a 2.30a 33.6b 26.2c 54.9b 7.27b 54.3b 12.4b 61.3c 586.7a 64.1a
NRAP: Nutrient requirement amount per 100 kg rice grain; NARE: Nutrient apparent recovery efficiency; NAUE: Nutrient agronomy use efficiency;
NPUE: Nutrient physiological use efficiency. 下同 The same below.
别增加 85.5%、44.4%和 68.8%,其中来源于稻谷中
的 N、P、K养分的吸收增加量分别占 45.9%、52.2%
和 2.3%.
2􀆰 4  单季晚稻养分利用率
由表 5 可以看出,与 CK 相比,各施肥处理每
100 kg籽粒 N、P、K养分的需要量显著增加.在蚕豆
鲜秆还田各处理中,N 和 K 的需要量随化肥配施量
的增加而增加,其中 N的需要量在化肥配施量达到
60%后增加不显著,K 的增加在化肥配施量达到
40%后增加不显著,而 P 的需要量在蚕豆鲜秆还田
各处理中差异不显著.
蚕豆鲜秆还田配施化肥处理中,N 的表观利用
率随化肥配施量的增加有先增后降的变化趋势. P
的表观利用率随化肥配施量的增加有下降的趋势.K
的表观利用率随化肥配施量的增加而稍有增加(P
>0.05),但 80%化肥配施量则导致 K表观利用率显
著降低.N的表观利用率在 GM15+60%CF处理最高.
蚕豆鲜秆还田配施化肥处理的 N、P、K 养分农
学利用效率变化特征相似,均随化肥配施量的增加
有先增加后下降的趋势,其中 GM15+60%CF 处理的
N、P、K养分农学利用效率均较高,这与稻谷最高产
量时的处理一致(表 2).
蚕豆鲜秆还田配施化肥处理的 N、P、K 养分生
理利用效率变化特征各不相同,其中 N 的养分生理
利用效率随化肥配施量的增加有下降趋势,P 的养
分生理利用效率则有增加趋势,K 的养分生理利用
效率表现为先增加后下降,但变化幅度不大.
2􀆰 5  水稻稻谷产量与养分肥效指标的相关分析
由表 6可以看出, 水稻稻谷产量与所研究的 4
个氮肥肥效指标之间均有显著的相关性;水稻稻谷
产量与磷肥表观利用率和养分生理利用效率之间有
显著的相关性,与磷肥农学利用率存在显著的相关
表 6  水稻稻谷产量(y)与养分肥效指标(x)的相关分析
Table 6  Correlation analysis between rice grain yields (y)
and nutrient efficiency indicators (x) (n=15)
养分
Nutrient
肥效指标
Fertilizer efficiency indicator
回归方程
Regression equation

N 每 100 kg籽粒养分需要量 NRAP y=2892.3x + 2957.0 0.937∗∗
养分表观利用率 ANRE y=88.899x + 5662.8 0.954∗∗
养分农学利用效率 NAUE y=298.54x + 6060.7 0.797∗∗
养分生理利用效率 NPUE y=-42.169x + 11542 0.927∗∗
P 每 100 kg籽粒养分量 NRAP y=-1339.6x + 8768.0 0.028
养分表观利用率 ANRE y=-33.988x + 9642.2 0.651∗∗
养分农学利用效率 NAUE y=32.623x + 6173.9 0.588∗
养分生理利用效率 NPUE y=3.8047x + 6320.4 0.685∗∗
K 每 100 kg籽粒养分需要量 NRAP y=5581.6x - 3787.2 0.871∗∗
养分表观利用率 ANRE y=40.476x + 5924.2 0.318
养分农学利用效率 NAUE y=172.97x + 6158.0 0.849∗∗
养分生理利用效率 NPUE y=116.53x + 1225.4 0.941∗∗
∗P<0.05; ∗∗P<0.01.
性,而与每 100 kg 籽粒需磷量没有显著的相关性;
水稻稻谷产量与所研究的 4个钾肥肥效指标之间除
了与表观利用率不存在显著的相关性外,其余 3 个
钾肥肥效指标均有显著的相关性.
3  讨    论
3􀆰 1  蚕豆鲜秆还田配施化肥对单季晚稻生长和产
量的影响
试验表明,蚕豆鲜秆异地还田,翻压量 15
t·hm-2时单季晚稻能正常生长,未出现象紫云英⁃
双季稻耕作制中紫云英过量翻压对早稻秧苗的毒害
现象[26],究其原因:一是虽然蚕豆鲜秆与紫云英鲜
草翻压时 C / N 比值接近[17],但蚕豆鲜秆翻压期与
水稻移栽期时间间隔较长(本试验为 50 d,而紫云
英鲜草翻压引起早稻僵苗时,翻压期与水稻移栽期
的时间间隔一般只有 7 d),较长的时间间隔已使蚕
豆鲜秆有机物矿化过程接近完成,土壤还原性物质
积聚不复存在[27];二是蚕豆鲜秆还田的翻压量并不
96315期                      王建红等: 等量蚕豆鲜秆还田配施不同比例化肥对单季晚稻的影响           
大,本试验蚕豆鲜秆的翻压量 15 t·hm-2,低于紫云
英翻压引起水稻僵苗的下限施用量 22.5 t·hm-2 .
试验结果还表明,单稻晚稻生产中,蚕豆鲜秆还
田配施的化肥量并不是越高越好.本试验条件下,
GM15+60%CF 处理已使单季晚稻达最高经济产量
(表 2),进一步增加化肥用量虽然水稻秸秆产量增
加,但水稻经济产量并没有显著增加,GM15+80%CF
处理水稻生育期已迟于 CF处理 2 d,表明养分投入
存在过剩现象,容易引起水稻营养体徒长,加剧水稻
病虫害风险.
3􀆰 2  蚕豆鲜秆还田配施化肥的养分吸收特征
蚕豆鲜秆还田配施不同比例用量化肥,稻谷中
N的养分吸收量随化肥配施量的增加而增加,但化
肥配施量超过 60%以后,稻谷 N的吸收量不会再显
著增加;稻谷中 P 和 K的养分吸收量在蚕豆鲜秆还
田各处理中差异并不显著,而且与 CF 处理比较也
没有显著性差异,但显著高于 CK.蚕豆鲜秆还田各
处理中秸秆 N、P、K 的吸收量均有随化肥配施量的
增加而增加趋势,但化肥配施量超过 60%以后,N、
P、K的吸收量也不会再显著增加.蚕豆鲜秆还田各
处理中水稻地上部 N、P、K 养分的总吸收量随化肥
配施量的增加而增加,化肥配施量超过 60%以后 N、
P、K的总吸收量不会显著增加,并且与 CF 处理的
差异也不显著,但显著高于 CK.上述结果表明,15 t
·hm-2蚕豆鲜秆还田化肥配施量达到常规用量的
60%以后,水稻地上部对 N、P、K 的吸收量和水稻经
济产量均已达到较高水平,进一步增加化肥用量并
不能增加单季晚稻地上部养分吸收量和经济产量,
只会增加养分流失风险.
3􀆰 3  单季晚稻的养分利用率
养分表观利用率大致反映了作物对当季投入养
分的利用率.吴萍萍等[25]研究表明,红壤稻田长期
不同施肥方式下的水稻,N、P、K 的养分表观利用率
分别在 27. 0% ~ 37. 5%、28. 9% ~ 52. 1%、32. 7% ~
50􀆰 8%.本试验求得的 N、P、K 养分表观利用率(表
5)与上述结果基本一致.试验同时观测到,单一蚕豆
鲜秆还田,N、K的养分表观利用率低于各化肥配施
处理,而 P 的养分表观利用率则高于各化肥配施处
理,说明本研究的基础土壤肥力,N、K 比较缺乏,而
P 相对丰富.
养分的农学利用效率表征了养分投入对增加作
物经济产量的能力.本研究中,GM15 +60%CF 处理
N、K农学利用效率最高,而 GM15+40%CF处理 P 的
养分农学利用效率最高(表 5).GM15 +40%CF 处理
虽然有较高的 N、P、K养分农学利用效率,但此处理
水稻经济产量不是最高的,而 GM15+60%CF 处理不
但 N、P、K 养分的农学利用效率较高,而且水稻的
经济产量亦最高 (表 2),表明本试验条件下,15
t·hm-2蚕豆鲜秆还田配施 60%常规用量化肥最有
利于水稻高产和养分农学利用效率的提升.
表 5显示,蚕豆鲜秆还田各处理中,GM15处理 N
的养分生理利用效率最高;P、K 的养分生理利用效
率随化肥配施量的增加而增加,其中 K 的养分生理
利用效率在化肥配施量超过常规用量 60%以后
下降.
目前,国内外有很多指标来评价肥料的肥
效[24-25,28-30] .由于每个指标所包含的意义不同,因而
在不同试验条件和试验目的下的适用性也有所区
别.本研究的水稻稻谷产量与养分肥效指标之间的
相关分析表明(表 6), 在 4 个肥效指标中,养分农
学利用效率和养分生理利用效率与水稻稻谷产量之
间均达显著相关性,而每 100 kg 籽粒养分需要量和
养分表观利用率与水稻稻谷产量之间在分别描述
P、K养分时未达显著相关水平,因此利用养分农学
利用效率和养分生理利用效率指标来准确综合评价
N、P、K养分的肥效比较合理.
4  结    论
在南方稻区,蚕豆⁃单季晚稻耕作制中,蚕豆鲜
秆翻压还田(异地还田,15 t·hm-2)不会对单季晚
稻秧苗产生毒害现象.本试验条件下,GM15 +60%CF
处理可以获得单季晚稻的最高产量和最高的 N、P、
K养分农学利用效率.实际生产中,蚕豆与单季晚稻
轮作,由于蚕豆生长期施入了较多量的化肥,这些养
分不会因蚕豆吸收和养分流失而完全损失,因此蚕
豆鲜荚采收后蚕豆鲜秆还田,若蚕豆鲜秆产量在 15
t·hm-2左右时,单季晚稻生产中化肥的配施量低于
常规施肥量的 60%比较合理.它不仅可维持单季晚
稻的最高产量和最佳经济效益,显著提高投入 N、P、
K养分的农学利用效率,还可以有效防止肥料的损
失及因肥料过量施用而带来的环境问题,具有经济
和环境双重效益.
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作者简介   王建红,男,1971 年生,硕士研究生,副研究员.
主要从事土壤改良与草业开发利用研究. E⁃mail: jian⁃
hong1203@ sina.com
责任编辑  张凤丽
2731 应  用  生  态  学  报                                      26卷