全 文 ：浙江农业学报 Acta Agriculturae Zhejiangensis，2013，25(3) :587-592 http:/ /www． zjnyxb． cn
王建红，曹凯，张贤． 紫云英腐解对土壤速效养分动态变化和单季稻产量的影响［J］． 浙江农业学报，2013，25(3) :587-592．
DOI:10. 3969 / j． issn． 1004-1524. 2013. 03. 30
收稿日期:2012-10-24
基金项目:公益性行业(农业)科研专项经费项目(201103005) ;
浙江省重大科技专项重点农业项目(2009C12001)
作者简介:王建红(1971—)，男，浙江淳安人，硕士，副研究员，从事土
壤改良与草业开发利用研究。E-mail:Jianhong1203@ sina． com
紫云英腐解对土壤速效养分动态变化和单季稻产量的影响
王建红，曹 凯，张 贤
(浙江省农业科学院 环境资源与土壤肥料研究所，浙江 杭州 310021)
摘 要:为明确紫云英翻压后轮作单季稻对水稻生长和产量的影响，在种植和不种植单季稻的条件下，以紫
云英为单一肥源，研究了翻压 75 000 kg·hm －2高量紫云英鲜草后土壤速效氮、磷、钾养分的动态变化和对单
季稻产量的影响。结果表明，紫云英翻压腐解后不轮作单季稻条件下，养分释放对土壤速效氮、磷、钾养分的
动态变化影响结果不一，对土壤速效磷的影响时间最短，一般不超过 20 d，对速效氮和速效钾的影响时间较
长，分别达到 120 和 150 d左右。种植单季稻后，水稻根系吸收养分对土壤速效钾和速效氮含量的变化影响
比较明显，对土壤速效磷含量影响不大。以紫云英为单一肥源与不施化肥处理比较，收获期单季水稻稻秆和
稻谷产量都显著提高。
关键词:紫云英;腐解;土壤速效养分;动态变化;单季稻生长
中图分类号:S 551 + ． 9 文献标志码:A 文章编号:1004-1524(2013)03-0587-06
Effects of Chinese milk vetch decomposing on soil available nutrient dynamic changes and
yields of single season rice
WANG Jian-hong，CAO Kai，ZHANG Xian
(Institute of Environmental Resources and Soil and Fertilizer，Zhejiang Academy of Agricultural Sciences，Hangzhou
310021，China)
Abstract:Effects of decomposing and ploughing Chinese milk vetch (CMV)under soil on growth and yield of suc-
ceeding single-season rice were studied． Available N，P and K in the soil，together with the rice yield，in the soil with
75 000 kg·hm －2 decomposed CMV as the only manure were detected． The results showed that the nutrients released
from decomposed CMV could differentially affect the dynamic changes of N，P and K releasing in soil without succee-
ding single-season rice，i． e． P in no more than 20 d，N in about 120 d，and K in about 150 d． After planting with sin-
gle-cropping rice，nutrient-sorption by the root had a significant effect on available K and N content，but not on availa-
ble P content． Compared to using no chemical fertilizer in the field，planting CMV and using the decomposed sub-
stances as the only manure in the field could significantly increase the yields of straw and rice．
Key words:Chinese milk vetch;decomposition;soil available nutrient;dynamic changes;single-cropping rice
growth
紫云英属于豆科黄耆属，一年生或越年生草 本植物，俗称红花草、草子等。我国具有种植和
利用紫云英的悠久历史［1］。20 世纪 80 年代化肥
未被大量生产利用之前，紫云英是中国南方稻区
冬季绿肥主栽品种［1，2］。大量研究表明紫云英具
有固氮能力和土壤培肥作用［3-7］，相关研究主要
集中在紫云英的固氮根瘤菌形成过程、固氮机
理、固氮能力和紫云英还田后与化肥配施对水稻
的增产作用。在这些研究中虽然涉及到紫云英
还田腐解对土壤养分的影响，但仅限于某一水稻
生育期对土壤养分指标的影响，而且多数研究采
用紫云英与化肥配施的方法［4，5，7］，无法明确紫云
英单一要素腐解后养分释放对土壤养分动态变
化的影响。
近年来有研究人员对紫云英还田腐解过程
中土壤速效养分动态变化的规律进行了研
究［8，9］，但方法都以室内盆钵模拟试验研究为主，
研究结果是否与大田实际情况相符，还有待验
证。以往紫云英种植利用都以与双季稻轮作为
主，紫云英的肥效重点表现在对早稻生长和产量
的影响方面。此外，紫云英—早稻轮作由于间隔
时间短，紫云英鲜草还田量必需要有一定限制，
否则会引起早稻僵苗等毒害现象［1］。当前浙江
省水稻种植以单季稻为主，紫云英鲜草翻压到种
植单季稻期间存在较长时间间隔，紫云英腐解养
分释放对土壤速效养分动态变化和轮作单季稻
的生长影响有待研究。另外，当前有机稻米种植
正倍受关注，不施任何化肥或仅以绿肥为水稻唯
一肥源的有机稻米生产方式对水稻的产量究竟
有何影响也不清楚。本研究在大田条件下，采用
单一高量(75 000 kg·hm －2)紫云英鲜草翻压还
田，并对紫云英腐解过程中土壤速效 N、P、K 养
分动态变化进行连续观测，研究紫云英翻压后至
单季稻生长结束期内对土壤速效养分的动态变
化，以便更深入地了解紫云英翻压后轮作单季稻
对水稻生长和产量的影响，这不仅可以为紫云英
翻压后轮作单季稻的施肥管理提供参考，也可为
在紫云英—单季稻轮作模式中生产有机稻米的
科学性提供理论依据。
1 材料与方法
1. 1 材料
试验安排在金华市婺城区蒋堂农业科学试
验站(119°3212″E，29°048″N) ，海拔 62. 5 m，属
中亚热带季风气候，四季分明，年温适中，热量丰
富。全年日照时数约 1 700 h，平均降水量约
1 500 mm，平均气温约 17. 9℃。
试验地土壤类型为红壤黄筋泥土发育而成
的水稻土，紫云英播种前测定的土壤基本肥力特
性:pH 4. 50，有机质 21. 7 g·kg －1，全氮 1. 30 g·
kg －1，速效氮 142. 2 mg·kg －1，速效磷 37. 9 mg·
kg －1，速效钾 53. 1 mg·kg －1。
试验选用的紫云英品种是当地主栽的宁波
大桥种。翻压时紫云英鲜草的干物质氮、磷、钾
含量分别为:2. 94%、0. 74%和 3. 35%，紫云英鲜
草含水量 92. 3%。紫云英鲜草翻压后移栽单季
晚稻品种为涌优 9 号。
1． 2 试验设计
试验在 2010 年 10 月至 2011 年 10 月间进
行。设 2 个对照处理和 2 个紫云英翻压处理:1)
CKRP(对照种单季水稻处理) ;2)CKWRP(对照
不种水稻处理) ;3)APRP(紫云英 75 000 kg·
hm －2翻压轮作单季水稻处理) ;4)APWRP(紫云
英 75 000 kg·hm －2翻压不种水稻处理)。试验采
用随机排列，小区面积 20 m2，重复 4 次，各小区
独立排灌，互不干扰。两对照处理冬季空闲。两
紫云英翻压处理冬种紫云英，2010 年 10 月 9 日
播种，播种前各小区取原始土样，2011 年 4 月 17
日紫云英盛花期翻压，翻压时称重 75 000 kg·
hm －2紫云英鲜草还田。翻压时紫云英 C /N 为
14. 8。紫云英翻压时两组对照处理同时翻耕，并
在紫云英开始腐解至移栽单季稻期间各小区均
保持淹水状态。紫云英翻压后 60 d，CKRP 和
APRP 两处理移栽单季水稻。紫云英翻压前
(2011-04-16)取各小区土样作对照土样。紫云英
翻压后 10，20，30，40(2011-05-26) ，50，60，90，
120，150，180 d(2011-10-14)各小区连续取土样
10 次，供试验分析。紫云英翻压 60 d 后移栽水
稻，水稻生长期各试验小区水分管理按水稻生长
需要模拟大田实际管理。整个紫云英翻压至单
季稻收获期内各小区均不施任何化肥。紫云英
翻压 180 d后水稻收获，同时取最后一次土样。
1． 3 项目测定
土壤速效氮用凯氏定氮扩散法，土壤速效磷
用碳酸氢钠分光光度计法，土壤速效钾用醋酸铵
浸提原子分光光度法。具体项目测定方法参见
参考文献［10］。水稻收获时各小区随机抽取 5
丛水稻植株样本进行考种，并实测各小区稻谷产
量和稻秆产量。
·885· 浙江农业学报 第 25 卷 第 3 期(2013 年 5 月)
1． 4 数据处理
试验数据采用 Excel 和 SPSS 软件进行统计
分析。
2 结果与分析
2． 1 紫云英腐解对土壤速效氮动态变化的影响
CKRP和 CKWRP两对照处理土壤速效氮自
开始观测(2011-04-16)至水稻移栽后 60 d 内变
化不大(图 1)。CKRP处理在水稻移栽后土壤速
效氮开始下降，至移栽后 30 d 下降至较低值，且
与 CKWRP差异显著(P ＜ 0. 05) ，表明水稻移栽
后由于水稻根系对氮的吸收作用使土壤速效氮
快速下降，但 30 d 后变化趋于稳定，至移栽 90 d
后与 CKWRP差异最大，往后两对照处理的土壤
速效氮又开始下降，且两者之间无显著差异直至
试验结束。APRP 和 APWRP 两处理土壤速效氮
在紫云英翻压后明显增加，至翻压后 20 d达最高
水平，APRP 和 APWRP 土壤速效氮含量分别比
两对照平均高出 60. 5 mg·kg －1和 87. 3 mg·kg －1
(P ＜ 0. 01) ，但两处理间差异不显著。紫云英
翻压后 20 d，两处理土壤速效氮出现一个明显下
降过程，在紫云英翻压后 40 ～ 50 d 达到最低值，
此时土壤速效氮的含量与两对照相比仍有显著
性差异(P ＜ 0. 05)。此后两处理土壤速效氮又
出现一个缓慢上升。水稻移栽前 60 d 两处理的
速效氮变化规律相似。水稻移栽后，APRP 处理
土壤速效氮开始出现一个明显下降的过程，至水
稻移栽后的 90 d，土壤速效氮含量已低于 CK-
WRP，但 APWRP处理土壤速效氮一直保持在较高
水平，直至翻压 120 d后才在土壤自身胶体环境的
调节作用下降至较低水平。至试验结束，4 个处理
的土壤速效氮含量因土壤自身调节作用已无显著
差异。这一结果表明，紫云英翻压后会引起土壤
速效氮的持续上升并维持较长时间，在没有后季
作物情况下，紫云英翻压 120 d后这种影响才在土
壤自身胶体环境调节作用下逐步减弱。通过 CK-
RP和 APRP处理在水稻移栽后的土壤速效氮变化
特征分析表明，水稻对氮的吸收会引起土壤速效
氮含量的变化，水稻移栽后 30 d 内速效氮下降最
快，但这种影响会随着时间延长在土壤自身胶体
环境调节作用下又回复到一个较稳定的区域内。
图 1 紫云英翻压腐解后土壤速效氮含量动态变化
Fig． 1 Dynamic changes in soil available nitrogen contents
after decomposition of Chinese milk vetch
2． 2 紫云英腐解对土壤速效磷动态变化的影响
CKRP处理的土壤速效磷在水稻移栽后 30 d
始终低于 CKWRP处理，水稻移栽后 60 d 至试验
结束，土壤速效磷一直处于下降过程，但两者的
差异没有达到 5% 显著水平(图 2)。APRP 与
APWRP处理在紫云英翻压后 10 d土壤速效磷达
最高值，此时土壤速效磷含量与翻压前比差异显
著(P ＜ 0. 05) ，但两处理间差异不明显。翻压后
30 d两处理土壤速效磷含量与两对照比已无显
著性差异。另外，紫云英翻压后 60 d至水稻收获
期内两处理之间土壤速效磷含量也没有表现出
显著性差异。这一结果表明，紫云英翻压后只在
较短时期内(20 d)对土壤速效磷含量动态变化
有一定影响，此后由于土壤胶体对速效磷的调节
作用，使土壤速效磷含量一直在一个相对稳定的
区域内波动，并且种植水稻也不会对土壤速效磷
含量变化产生显著影响。这也说明土壤自身胶
体环境对磷的调节作用是快速且稳定的，紫云英
腐解释放入土壤的大量速效磷会被土壤胶体快
图 2 紫云英腐解后土壤速效磷含量的动态变化
Fig． 2 Dynamic changes in soil available phosphorus con-
tents after decomposition of Chinese milk vetch
·985·王建红，等．紫云英腐解对土壤速效养分动态变化和单季稻产量的影响
速固定，水稻根系吸收磷不会引起土壤速效磷含
量的较大波动。
2． 3 紫云英腐解对土壤速效钾动态变化的影响
CKRP与 CKWRP两对照处理土壤速效钾在
观测期前 60 d内变化规律相似，且无显著性差异
(图 3)。CKRP在水稻移栽后土壤速效钾明显下
降，至移栽后的 60 d降至最低值，约为 43. 9 mg·
kg －1，此后略有上升，但变化不明显，直至试验结
束。CKWRP在观测期 60 d后土壤速效钾虽有一
个下降过程，但与 CKRP 相比，仍处于较高水平，
最低也达 71. 8 mg·kg －1，并在这一水平波动，直
至试验结束。APRP 和 APWRP 两处理土壤速效
钾在紫云英翻压后 10 d内快速上升，在 10 ～ 20 d
内维持在较高水平，与两对照处理相比差异达极
显著水平(P ＜ 0. 01) ，此后两处理土壤速效钾均
缓慢下降，至观测期 50 d 左右降至较低水平。水
稻移栽后，APRP 处理土壤速效钾快速下降，至水
稻移栽后 60 d降至最低水平，仅为 40. 3 mg·kg －1，
此后缓慢上升并在较低水平波动，APWRP 处理观
测期 60 d后土壤速效钾虽有缓慢下降趋势，但维
持在较高水平波动，其变化规律与 CKWRP 相似，
但至试验结束土壤速效钾已降至 CKWRP 水平。
试验结束时 APWRP 与 CKWRP 土壤速效钾含量
差异不显著，但显著高于 CKRP 和 APRP 两处理，
而 CKRP和 APRP土壤速效钾含量接近，差异不显
著。以上结果表明，紫云英翻压腐解后会引起土壤
速效钾的快速上升，虽然在 50 d左右下降至较低水
平，但在没有移栽水稻的情况下，直至试验 150 d后
才会逐步下降至对照水平，而紫云英翻压后轮作水
稻会导致土壤速效钾含量快速下降，并且下降趋势
一直保持到水稻收获。这说明土壤自身胶体环境对
土壤速效钾的调节能力较弱，大量紫云英翻压在没
有轮作后季作物情况下对土壤速效钾含量变化的影
响会持续到 150 d左右。而水稻根系对速效钾的吸
收会引起土壤速效钾含量的较大波动。
图 3 紫云英翻压腐解后土壤速效钾含量的动态变化
Fig． 3 Dynamic changes in soil available potassium con-
tents after decomposition of Chinese milk vetch
2． 4 紫云英翻压还田轮作单季稻对水稻生长和
产量的影响
紫云英翻压腐解释放的氮、磷、钾养分对土
壤速效养分含量的动态变化会影响单季水稻生
长过程中根系对养分的吸收，并最终影响水稻收
获期的植株生物学特性和产量。在试验过程中
可以观测到，CKRP 和 APRP 处理的水稻生长一
直比较健康，没有发现明显的病虫危害和倒伏现
象。APRP处理与 CKRP 处理相比(表 1) ，除了
稻谷的千粒重差异不显著外，收获期水稻的株
高、穗长、每穗实粒数、稻谷产量、稻秆产量都有
显著增加，其中稻谷产量 APRP 处理比 CKRP 处
理高 54. 8%，而且谷秆比 APRP 处理也比 CKRP
处理高，说明 75 000 kg·hm －2紫云英鲜草翻压还
田轮作单季水稻的耕作模式不会产生像紫云
英—双季稻轮作模式中因紫云英翻压量过高而
对早稻生长产生不利影响的状况，相反可以显著
提高单季稻产量。
3 讨论与结论
紫云英翻压腐解后会引起土壤速效氮含量
的显著上升，并前后出现两次速效氮含量的峰
表 1 紫云英鲜草翻压还田轮作单季稻对水稻生长和产量的影响
Table 1 Influence of decomposition of fresh Chinese milk vetch on growth and yield of succeeding single cropping rice
处理 平均株高 / cm 平均穗长 / cm 每穗实粒数 千粒重 / g 稻谷产量 /(kg·hm －2) 稻秆产量 /(kg·hm －2) 谷秆比
CKRP 92. 1 a 20. 9 a 132. 2 a 27. 9 a 7160. 8 a 7762. 2 a 0. 92
APRP 100. 8 b 22. 1 b 151. 8 b 27. 6 a 11081. 4 b 10186. 9 b 1. 09
注:同一列不同行数据后没有相同小写字母者表示差异显著(P ＜ 0. 05) ;谷秆比表示稻谷与稻秆的产量比，比值越大表示水稻的籽实体
转化率越高。
·095· 浙江农业学报 第 25 卷 第 3 期(2013 年 5 月)
值，在没有轮作后季作物的情况下对土壤速效氮
含量动态变化的影响时间持续期约为 120 d，但
轮作水稻后土壤速效氮的含量会随着水稻的生
长明显下降，说明水稻根系吸收对土壤速效氮的
含量变化影响较大。紫云英翻压后土壤速效氮
含量出现二次高峰，与唐家泽［11］、卢萍［12］等的研
究结果相似，但峰值出现时间略有差异。根据黄
显淦等［13］的研究，土壤速效氮的第一次高峰应以
铵态氮为主，二次高峰则以硝态氮为主，本研究
虽未对速效氮进行分类测定，但有机物料在土壤
中的氮素释放和转化规律应相似。本研究中紫
云英翻压腐解对土壤速效氮含量动态变化的持
续影响时间未见有其他相关报道。
紫云英翻压后对土壤速效磷含量的增加出
现在翻压后的 10 d左右，此后缓慢降低。这一研
究结果与刘威等［14］对紫云英腐解后磷素的释放
规律研究结果基本符合。据研究，紫云英翻压后
6 d左右磷素释放占紫云英磷素总含量的 80%以
上，大量的速效磷进入土壤会引起土壤速效磷含
量的快速上升。而土壤中的速效磷是很容易被
土壤胶体固定的，因此紫云英翻压后对土壤速效
磷含量的影响时间较短也是可以解释的。
紫云英翻压腐解后会引起土壤速效钾的快
速上升，紫云英翻压后 10 d 左右即达最高水平，
在没有轮作后季作物的情况下，观测期内土壤速
效钾含量一直保持在较高水平，直至观测期 150
d后才会逐步下降并至对照水平。这一研究结果
与刘威［14］等对紫云英翻压腐解后钾素的释放规
律研究结果较相符，认为钾素在紫云英翻压 2 d
后释放量可占总量的 80%以上，因此引起土壤速
效钾含量的急剧上升是很自然的。紫云英腐解
释放速效钾后在土壤中的存在与速效磷不同，它
不会被土壤胶体快速固定，因此它对土壤速效钾
含量动态变化的影响时间远比速效磷要长，本试
验的影响期达到 150 d 左右。另外，移栽水稻后
由于水稻根系对钾素的吸收作用会引起土壤速
效钾的快速下降，这也说明土壤胶体对土壤速效
钾的调控能力较弱，这一研究结果未见相关
报道。
研究发现，在紫云英 75 000 kg·hm －2高量鲜
草还田轮作单季水稻系统中，由于紫云英翻压期
至单季稻移栽期约有 2 个月的时间间隔，没有出
现紫云英双季稻轮作中由于紫云英高量翻压与
早稻移栽期间隔过短而出现的水稻僵苗现象，而
且单季稻的生长和产量明显优于不施肥处理。
这表明以高量紫云英为唯一肥源轮作单季稻生
产有机稻米在技术上是可行的，它比不施肥生产
有机稻米的产量要明显提高，从而使有机稻米的
种植效益进一步提高。
综合上述结果分析和讨论，本试验条件下紫
云英翻压腐解养分释放在没有轮作后季作物的
情况下，对土壤速效氮、磷、钾养分的动态变化影
响持续时间结果不一，对土壤速效磷的影响时间
最短，一般不超过 20 d，对速效氮和速效钾的影
响时间较长，分别达到 120 和 150 d左右，说明土
壤自身胶体环境对紫云英腐解释放的氮、磷、钾
养分调节能力不一样，对磷的调节能力最强，其
次是氮，对钾的调节能力最弱。水稻生长过程中
通过根系吸收作用，对土壤速效钾的影响最大，
其次是氮，对磷的影响最弱。这一研究结果对指
导紫云英绿肥翻压后种植单季水稻的施肥管理
具有一定的指导意义。此外，研究发现在紫云
英—单季稻轮作模式中，紫云英高量翻压不会对
单季稻生长产生不利影响。在有机稻米生产过
程中，以紫云英绿肥为唯一肥源的高量紫云英翻
压模式比不施肥模式能获得更高的水稻产量，从
而获得更好的经济效益。
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(责任编辑 黄 芳)
·295· 浙江农业学报 第 25 卷 第 3 期(2013 年 5 月)