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不同施肥处理与接种根瘤菌对黄泥田紫云英产量及养分吸收累积的影响



全 文 :不同施肥处理与接种根瘤菌对黄泥田紫云英产量及养分
吸收累积的影响
王 飞,林 诚,林新坚,李 昱,李清华,何春梅
(福建省农业科学院土壤肥料研究所/福建省农业科学院农业资源与环境研究中心,福建 福州 350013)
收稿日期:2011-02-21初稿;2011-05-09修改稿
作者简介:王飞 (1976-),男,硕士,副研究员,主要研究方向:土壤资源评价与持续利用 (E-mail:sfikf@vip.163.com)
基金项目:公益性行业 (农业)科研专项经费 (201103005);福建省科技计划———省属公益类科研院所基本科研专项 (2010R1024-4);
福建省农业标准化示范项目 (闽农标办 [2008]4号)
摘 要:研究了福建黄泥田施用种肥、苗肥和接种根瘤菌及其组合对紫云英产量、有机C及养分吸收累积的影
响。结果表明,施肥显著提高了的紫云英枝茎长度与根瘤数量,各施肥处理鲜草产量、干物质产量分别较CK增
幅81.2%~162.6%,45.8%~101.1%,分别达极显著与显著增产水平;各施肥处理有机C累积量与养分累积
量分别较CK增幅51.6%~99.4%与54.4%~105.3%。不同施肥模式以种肥 (钙镁磷肥75kg·hm-2)+PK
苗肥 (钙镁磷肥375kg·hm-2+氯化钾90kg·hm-2)的紫云英鲜草产量、干物质产量、有机C累积量与养分
累积量相对较高,分别较单施种肥处理提高42.1%、37.9%、31.5%、29.5%,也总体优于种肥+P苗肥处理。
而在该处理结合接种根瘤菌的干物质产量与养分累积量未见提高。可见,在当前黄泥田肥力水平下,增施磷钾
肥是提高紫云英产量与养分累积量的有效途径。
关键词:紫云英;施肥;产量;养分累积;根瘤菌
中图分类号:S 551.9 文献标识码:A
Effect of Fertilizations and Rhizobia Inoculation on Yield and Nutrient Uptake/Accumulation of
Milk Vetch(Astragalus sinicus L.)in Yelow Paddy Field
WANG Fei,LIN Cheng,LIN Xin-jian,LI Yu,LI Qing-hua,HE Chun-mei
(Institute of Soiland Fertilizer,Resources and Environment Research Center,Fujian Aeademy of Agrimltural
Sciences,Fuzhou,Fujian 350013,China)
Abstract:Effects of seed manure,seedling fertilization,rhizobia inoculation and their combinations on the yield,
organic carbon,nutrient uptake/accumulation of milk vetch(Astragalus sinicus L.)were studied in yelow-clay
paddy fields.The results indicated that the fertilization significantly increased the stalk length and amount of root
nodules of the milk vetch as compared to the control.The fresh grass output was most significantly increased by
81.2%-162.6%,and the dry matters output significantly increased by 45.8%-101.1%.The organic carbon and
nutrient accumulations increased ranging from 51.6% -99.4% and 54.4% -105.3%,respectively.The
fertilization with the mixture of the seed manure(calcium magnesium phosphate 75kg·hm-2)and PK seedling
fertilizer(calcium magnesium phosphate 375kg·hm-2+ potassium chloride 90kg·hm-2)increased the fresh
grass,dry matters,organic carbon and nutrient accumulations by 42.1%,37.9%,31.5% and 29.5%,
respectively,as compared to the control.The mixture of the seed manure and P seedling fertilizer improved the
results as wel.On the other hand,rhizobia inoculation with the fertilization did not enhance the nutrient
accumulation.It was found that increased phosphorus and potassium could effectively improve the yield and nutrient
uptake/accumulation of the milk vetch in the current fertility level of yelow paddy field.
Key words:milk vetch(Astragalus sinicus L.);fertilization;yield;nutrient accumulation;rhizobia
  紫云英是我国主要的绿肥作物,在培育土壤、
改善环境、提高农产品产量和品质、减少化肥投入
等方面发挥着重要作用[1-2]。然而,从全国来看,
20世纪80年代后期,随着化肥的普及与迅速发
展,以及对绿肥无直接经济效益的片面认识等原
因,绿肥生产迅速滑坡。生产最低迷时全国绿肥种
植面积较历史最高时期下降了70%以上,紫云英
种植面积也由20世纪70年代的660万hm2下降到
近年来的133万hm2,产量由22.5t·hm-2下降
到15t·hm-2,最低时仅7.5t·hm-2[3]。当前因
福建农业学报26(4):632~636,2011
Fujian Journal of Agricultural Sciences
文章编号:1008-0384 (2011)04-632-05
化肥施用不当所带来的农业生产成本提高、环境污
染、土壤退化等问题日益突出,在此背景下,绿肥
发展又重新得到重视[4-7],紫云英等绿肥种植面积
近年正逐步扩大。如何提高紫云英鲜草产量无疑具
有现实的意义,一方面超过4.5t·hm-2的高产鲜
草量可以实现1hm2紫云英肥2hm2地,从而增加
稻田培肥面积,另一方面,随着各地紫云英推广面
积的扩大,紫云英种子市场价格上涨较快,应用高
产栽培技术可适当减少播种量,以降低农业生产成
本。紫云英绿肥现有种植利用技术、经验多形成于
20世纪60~80年代[1],10多年来,农业耕作制度
与稻田肥力发生了较大变化,加之对绿肥研究的基
本停滞[5],在当前耕作制度与稻田肥力水平下如何
施肥以实现紫云英高效生产还较为盲目。
福建省地处东南沿海,属亚热带海洋性季风气
候,冬季光热资源丰富,每年全省中、晚稻种植面
积约66.7万hm2,冬闲田面积30万hm2,适宜紫
云英种植的冬闲田面积20万hm2以上,发展冬种
紫云英潜力巨大。黄泥田是福建等南方省份广泛分
布的一种渗育型水稻土,仅福建省面积就达32.5
万hm2,占全省水稻土面积的30.4%[8]。该水稻
土多分布在低山丘陵缓坡地,以心土层呈灰黄色,
锈斑不明显为主要特征。通常因水分不足,缺乏
P、K而低产,在水稻田中属中低产田[9],种植紫
云英无疑是提高稻田肥力的轻简途径之一。为此,
本研究探讨典型黄泥田条件下,不同施肥与接种根
瘤菌及其组合对紫云英产量及养分累积的影响,旨
在为福建稻区紫云英高效种植提供依据。
1 材料与方法
试验地位于闽侯县白沙镇溪头村福建省农业科
学研究野外观测站红壤肥力与生态环境福州试验
站。土壤类型为渗育型水稻田亚类黄泥田土属,土
壤理化性状:pH 5.6、有机质31.4g·kg-1、碱
解N 264.9mg·kg-1、速效P 7.0mg·kg-1、速
效K 127.4mg·kg-1。试验设5个处理 (表1):
①对照 (不施肥,CK);②种肥 (钙镁磷肥75
kg·hm-2);③种肥 (钙镁磷肥75kg·hm-2)+
P苗肥 (钙镁磷肥375kg·hm-2);④种肥 (钙镁
磷肥75kg·hm-2)+PK 苗肥 (钙镁磷肥375
kg·hm-2+氯化钾90kg·hm-2);⑤种肥 (钙镁
磷肥75kg·hm-2)+根瘤菌剂 (根瘤菌1 500
g·hm-2)+PK苗肥 (钙镁磷肥375kg·hm-2+
氯化钾90kg·hm-2)。3次重复,随机区组排列,
每小区15m2。钙镁磷肥含P2O512%,氯化钾含
K2O 60%。根瘤菌剂由秦皇岛生产菌剂企业提供。
2009年11月7日种子浸清水24h后播种,每
公顷播种子30kg,拌钙镁磷肥后均匀撒施 (处理
⑤先拌紫云英根瘤菌剂再拌钙镁磷肥)。12月29
日幼苗期追施苗肥,撒施。2010年3月24日盛花
期采收、翻压。翻压时每小区随机取20株进行考
种。供试紫云英品系为 “8324411”,由福建省农业
科学院土壤肥料研究所选育。紫云英收割后取处理
的样品于105℃杀青15min,65℃烘干24h至恒
重,供有机C与N、P、K养分含量测定。按常规
分析测定[10]。试验数据采用 DPS 统计软件分
析[11]。
表1 各施肥处理施肥量
Table 1 Formulation of fertilizer treatments
(单位:kg·hm-2)
编号 处理 N  P2O5 K2O
① CK - - -
② 种肥 - 9 -
③ 种肥+P苗肥 - 54 -
④ 种肥+PK苗肥 - 54  54
⑤ 种肥+根瘤菌+PK苗肥 - 54  54
2 结果与分析
2.1 不同施肥处理和接种根瘤菌对紫云英鲜草产
量的影响
紫云英地上部的生物产量或养分积累量,均以
盛花期至初荚期间较高[12]。由表2可知,不同施
肥和接种根瘤菌处理均极显著提高了盛花期紫云英
鲜草产量,分别较CK增幅81.2%~162.6%,表
明施肥与接种根瘤菌是黄泥田紫云英鲜草高产的保
证。苗期增施磷肥 (处理③)或磷钾肥 (处理④)
的鲜草产量较单拌种肥处理分别增产42.7%与
42.1%,均达到极显著差异水平,且二者处理均达
到45 000kg·hm-2以上的鲜草高产标准。上述表
明拌种肥基础上追施苗肥是提高紫云英鲜草产量的
有效措施。与种肥+PK苗肥的处理相比,结合接
种根瘤菌 (处理⑤)的鲜草产量有增加趋势,但无
显著差异。
施肥对紫云英主要经济性状影响:施肥均提高
了紫云英枝茎长度、根瘤数量与干物质产量,其中
枝茎长度增幅50.2%~97.4%,根瘤数量增幅
64.5%~105.8%,干物质产量增幅 45.8% ~
101.1%,其中干物质产量与鲜草产量呈极显著正
336第4期 王 飞等:不同施肥处理与接种根瘤菌对黄泥田紫云英产量及养分吸收累积的影响
相关 (r=0.96**,n=15)。对不同施肥处理而
言,单拌种肥处理的紫云英烘干率最高,而干物质
产量则以拌种肥+PK苗肥处理最高,较单施种肥
提高37.9%。与拌种肥+P苗肥处理相比,追施
钾肥一定程度上提高了植株干物质的积累量,这可
能与钾素促进糖类合成与运输有关[13]。另从表2
可知,接种根瘤菌的紫云英根瘤数与其他施肥处理
并无显著提高,这也从侧面说明该试验条件下接种
根瘤菌对鲜草产量影响较小。
表2 不同施肥处理和接种根瘤菌对紫云英鲜草主要经济性状及产量的影响
Table 2 Effect of fertilizations on fresh grass yield and main economic characteristics
编号 处理
枝茎数
(万·hm-2)
分枝数
(个·株-1)
枝茎长度
(cm)
茎粗(cm)
根瘤数
(个·株-1)
烘干率
(%)
鲜草产量
(kg·hm-2)
干物质产量
(kg·hm-2)
① CK  586.2  1.6aA  50.8dD  0.41a 31.0cB  11.7  17895cC  2097.3dC
② 种肥 730.8  1.0cB  76.3cC  0.39a 52.6abA  9.4  32430bB  3058.1cB
③ 种肥+P苗肥 800.4  1.0cB  92.4abAB  0.46a 63.6aA  8.2  46270aA  3784.9abA
④ 种肥+PK苗肥 637.1  1.2bcAB  86.7bBC  0.44a 63.8aA  9.2  46092aA  4217.4aA
⑤ 种肥+根瘤菌+PK苗肥 567.0  1.4abAB  100.3aA  0.46a 51.0bAB  7.8  47000aA  3670.7bAB
注:同列数据后不同大、小写字母分别表示在1%、5%水平上差异显著。
2.2 不同施肥处理和接种根瘤菌对紫云英有机C、
养分含量的影响
由表3可知,除拌种肥+PK苗肥处理外,施
肥均有提高紫云英有机C含量的趋势,其中以拌
种肥+P苗肥处理增幅最大,较CK增加3.15个
百分点;除拌种肥+P苗肥处理外,不同施肥处理
紫云英含 N 量较 CK 提高0.253~0.484个百分
点;各施肥处理的含P量均较CK有不同程度提
高,增幅0.041~0.125个百分点;另外,处理②
与处理⑤的含 K量分别较CK增加0.108~0.196
个百分点,表明施肥总体提高了紫云英植株的有机
C与养分含量尤其是磷素含量。值得一提的是,种
肥+PK苗肥与种肥+P苗肥处理单位重量紫云英
养分或有机C含量较CK有所降低,可能与二者处
理显著提高了紫云英干物质产量,产生稀释效应有
关[14]。
表3 不同施肥处理和接种根瘤菌对紫云英有机C及养分含量的影响
Table 3 Effect of fertilizations on organic carbon and nutrient content of milk vetch (单位:%)
编号 处理 有机C 含N量 含P量 含K量
① CK  33.45  2.388  0.259  2.693
② 种肥 34.77  2.641  0.307  2.801
③ 种肥+P苗肥 36.60  2.299  0.312  1.959
④ 种肥+PK苗肥 33.17  2.862  0.300  2.291
⑤ 种肥+根瘤菌+PK苗肥 33.90  2.872  0.384  2.889
2.3 不同施肥处理和接种根瘤菌对紫云英有机C、
养分累积及土壤养分表观盈亏的影响
由表4可知,不同施肥处理均提高了紫云英有
机C累积量,分别较 CK 提高51.6%~99.4%。
不同施肥处理以种肥+PK苗肥处理有机C累积量
最高,较单施种肥处理提高31.5%,也优于种肥
+P苗肥处理。对养分吸收而言,不同施肥处理的
紫云英吸N量、吸P2O5量、吸K2O量分别较CK
增 幅 72.9% ~ 159.8%、61.3% ~ 141.0%、
31.3%~87.8%。其中吸N量以拌种肥+PK苗肥
处理最高,吸P2O5量与吸K2O量均以拌种肥+根
瘤菌+PK苗肥处理最高。从养分积累总量来看,
各施肥处理分别较CK增幅55.8%~103.9%,以
处理④处理⑤分累积量较高,其中处理④单施种肥
处理提高29.5%。上述表明种肥+PK苗肥有利于
提高黄泥田紫云英有机C与养分的吸收富集。另
外,种植紫云英土壤养分均出现表观盈余,并以拌
种肥相对最高。
436 福建农业学报 第26卷
表4 不同施肥处理和接种根瘤菌对紫云英有机C、养分吸收与土壤养分表观盈亏的影响
Table 4 Effect of fertilizations on organic carbon and nutrient uptake of milk vetch and cost analysis
编号 处理
有机C累积量
(kg·hm-2)
吸N量
(kg·hm-2)
吸P2O5量
(kg·hm-2)
吸K2O量
(kg·hm-2)
养分积累总量
(kg·hm-2)
土壤养分表观盈亏
(kg·hm-2)
①〗CK  701.5  50.08  12.43  67.78  130.29  130.29
② 种肥 1063.5  80.77  21.50  102.79  205.07  196.07
③ 种肥+P苗肥 1385.3  87.01  27.04  88.98  203.03  149.03
④ 种肥+PK苗肥 1399.0  120.70  28.97  115.94  265.61  157.61
⑤ 种肥+根瘤菌+PK苗肥 1244.5  105.42  32.29  127.26  264.97  156.97
注:土壤养分表观盈亏(kg·hm-2)=盛花期紫云英全部翻埋入土壤提供养分量-紫云英施肥投入养分量。
3 讨论与结论
绿肥生产的一个重要目的就是以 “小肥换大
肥”[15]。与一般粮经作物相比,紫云英对 N、P、
K养分需求较少,但N、P、K矿质养分在紫云英
生产中却发挥着重要作用。
P是根瘤发育的重要营养元素和多种酶 (如胱
氨酶、辅酶、氨基转移酶等)的重要成分,P素不
足,植株矮小,叶色暗绿,结实不良,根瘤形成
迟,数目小,发育差,色暗灰,固 N 能力差[12]。
本供试条件下黄泥田土壤速效P低于临界值[16],
使紫云英对P尤为敏感,磷肥作为种肥或苗肥均
达到显著增产效果,其植株含P量、P素累积吸收
量也明显提高。另外,施用适量的P肥明显提高
了植株固N量,达到 “以P增 N”效果,这也为
后作水稻的栽培提供了丰富的 N源。因而福建黄
泥田栽培紫云英应重视补充P肥。
K虽不是紫云英的形态结构物质,但在紫云英
植株中K的含量比P要高,起到促进光合作用和
光合产物的代谢和运输等功能。从本试验结果来
看,在施P肥基础上,施K肥与不施K肥在鲜草
产量上基本相当,但施 K的紫云英干物质产量却
提高11.4%,养分累积量提高30.8%。表明即使
在土壤K含量相对丰富条件下,黄泥田增施 K肥
仍然具有增产潜力。
一些报道认为,紫云英的固 N能力有限,在
获得较大生物量时,根瘤固定的 N素满足不了紫
云英的生长需求,土壤供N和肥料供N在N素来
源中占有很大比例,因而,外施 N肥能显著促进
紫云英鲜草产量的提高[3,17],但也有研究认为紫云
英有机N素的来源主要来自根瘤N氮,固N量占
植株总N量的42.4%,土壤供N和肥料供N分别
占29.26%和28.34%。施用N肥能促进紫云英干
物质的积累和鲜草产量的提高,但对其根瘤的形成
及生物固N有负面影响[18-19]。上述表明外源N肥
可促进紫云英产量提高,但也可能影响到紫云英的
固N能力,如何科学施用氮肥既可最大程度发挥
根瘤菌的固氮潜力,又能保证较高的紫云英产量及
养分累积量,并能有效降低施肥成本,还有待进一
步研究。
从本试验结果分析,虽然种肥+PK苗肥土壤
表观盈余值低于单施种肥处理,但可作为紫云英高
效生产推荐施肥的首选,主要原因是该施肥条件
下,鲜草产量与干物质产量较高,可以满足1hm2
紫云英肥2hm2地的要求,从而增加了肥田面积,
而该处理较高的固碳量对减缓温室效应也具现实的
意义。另一方面,该施肥模式也为开发有机稻提供
了理论与技术支撑,通过在紫云英生育期增施磷钾
肥,大力增加鲜草产量,起到有效的固氮、固磷、
固钾效果,而压青后又可作为后作有机稻的重要肥
源。相关研究也表明,当紫云英翻压量达37 500
kg·hm-2时,后作早稻化肥减量40%,仍可达到
显著增产效果[20]。
此外,本试验条件下,拌根瘤菌的与未拌根瘤
菌的紫云英产量差异不明显,拌根瘤菌的紫云英有
机C与养分累积量也未超过未拌根瘤菌的,其可
能原因是一方面该区域以往有种植紫云英的习惯,
土著根瘤菌较为活跃,影响了外来根瘤菌的结瘤固
氮效应[21]。另一方面,相关研究表明一些豆科作
物根瘤菌菌株间存在明显的结瘤固氮差异,快生大
豆根瘤菌表现出比慢生根瘤菌更严格的大豆品种匹
配性[22]。供试紫云英与根瘤菌株也可能存在共生
匹配性差,从而影响其结瘤与固氮效应,甚至降低
了土著根瘤菌自身固氮能力。关于这一推测,还有
待进一步验证。
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(责任编辑:柯文辉)
636 福建农业学报 第26卷