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紫云英连续3年压青还田对福建稻区土壤肥力及水稻产量的影响



全 文 :黄功标.紫云英连续3年压青还田对福建稻区土壤肥力及水稻产量的影响 [J].福建农业学报,2013,28 (8):796-801.
HUANG G-B.Effect of Turnover of Chinese Milk Vetch(Astragalus sinicus L.)Straws in Three Consecutive Years on Fertility of Soil and
Yield of Rice on Paddy Fields in Fujian [J].Fujian Journal of Agricultural Sciences,2013,28 (8):796-801.
紫云英连续3年压青还田对福建稻区土壤肥力及水稻产量的影响
黄功标
(福建省农田建设与土壤肥料技术总站,福建 福州 350003)
收稿日期:2013-05-12初稿;2013-07-12修改稿
作者简介:黄功标 (1970-),男,高级农艺师,主要从事耕地质量建设与土壤肥料的技术研究及推广 (E-mail:fjflk@163.com)
基金项目:国家财政部耕地地力保护专项 (20090819);福建省冬季农业示范专项 (20091118)
摘 要:为研究紫云英连续压青还田对福建稻区土壤肥力及水稻产量的影响,在8个县开展3年定位试验。结
果表明,与基础土壤相比,连续3年配合紫云英压青22 500kg·hm-2,各试验区土壤有机质平均增幅15.8%,
容重下降8.7%,均达极显著差异水平;土壤全氮、全磷、全钾、有效磷和速效钾分别增加18.4%、16.7%、
9.5%、19.7%和70.5%;与常规施肥 (CK)相比,后季水稻有效穗和每穗实粒数显著增加,水稻增产6.8%,
增产极显著。福建稻区连续种植翻压紫云英对土壤肥力及生产力提升明显,应大面积推广。
关键词:紫云英;压青还田;土壤肥力;水稻产量
中图分类号:S 541+.3;S 158.3;S 551 文献标识码:A
Effect of Turnover of Chinese Milk Vetch(Astragalus sinicus L.)Straws in Three Consecutive
Years on Fertility of Soil and Yield of Rice on Paddy Fields in Fujian
HUANG Gong-biao
(Farmland,Soil &Fertilizer Technology Center of Fujian Province,Fuzhou,Fujian 350003,China)
Abstract:By turning over the straws of Chinese milk vetch(Astragalus sinicus L.)after rice harvest to the paddy
fields in Fujian in three consecutive years,the effects of the organic farming practice on the soil fertility and rice
productivity were studied.The result showed that,as compared with the control,the organic matters in the soil
increased by 15.8%on average when the straws were turned over at a rate of approximately 22 500kg·hm-2 per
year.And,the bulk density of the soil declined by 8.7%.Both of the above reached significant difference.
Furthermore,the total N,P,K,effective P and available K in the soil increased by 18.4%,16.7%,9.5%,
19.7%and 70.5%,respectively.In comparison with the chemical fertilization,a significant 6.8%increase on the
rice output from the straw-turnover was realized from the gains in panicle and grains per panicle.Consequently,the
practice could be promoted in the province to benefit the fertility of the soil as wel as the productivity of the rice.
Key words:Chinese milk vetch(Astragalus sinicus L.);straw turnover;soil fertility;rice productivity
  紫云英是我国南方稻区主要的冬季绿肥作物。
利用紫云英作为稻田肥料,能提高耕层土壤有机质
含量、降低土壤容重,改善土壤物理性状,活化和
富集土壤养分,提高水稻产量,对保持水稻可持续
生产具有重要意义[1-3]。福建省地处东南沿海,冬
季光热资源丰富,冬闲田适宜种植紫云英。林多胡
等[4]选育的紫云英 “闽紫”系列品种种性优势明
显,相关的高产栽培技术研究也较为深入,发展冬
种紫云英潜力巨大,20世纪70年代中期,福建冬
种紫云英近20万hm2。但80年代以后,由于存在
种植、收益期长、绿肥经济效益不明显的片面认
识,导致绿肥研究与种植支持力度大大萎缩,化肥
使用量加大,紫云英种植面积呈现逐年下降趋势,
至2008年下降为2.5万hm2左右,这与当前国家
和社会对于耕地质量、粮食安全、生态环境、优质
农产品要求不符[5]。
对福建省耕地地力评价和等级分析也表明,全
省二、三等地占耕地总面积78.07%,而一等耕地
仅占21.93%[6]。因此,通过冬种绿肥提升耕地地
力水平显得尤为必要。但因近20年来的研究停滞,
对紫云英压青还田利用,尤其在当前耕作制度与肥
力水平下的效应研究较少。为此,本研究在8个县
福建农业学报28(8):796~801,2013
Fujian Journal of Agricultural Sciences
文章编号:1008-0384 (2013)08-796-06
(市、区)连续3年实施紫云英压青还田的定位试验,
旨在研究紫云英连续压青还田对福建稻区土壤肥力
及水稻产量的影响,为紫云英绿肥在改良土壤、培肥
地力及水稻生产上的推广应用提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 试验区概况
选择8个县 (市、区),分别为南平延平区、
建瓯市、浦城县、尤溪县、上杭县、连城县、古田
县、福鼎市,每个县 (市、区)选择田面平整、肥
力均匀、排灌方便,种植水平、土壤类型及土壤肥
力等方面具有代表性的田块开展定位试验,各试验
区土壤类型为灰泥田和黄泥田。
1.2 试验设计
2010年起连续3年实施紫云英压青还田试验,
定位试验设2个处理:①常规施肥 (CK),②常规
施肥+紫云英还田,3次重复,随机排列,小区面
积33.3m2,水稻轮作制度为肥 (紫云英)-稻-稻
或肥 (紫云英)-稻,水稻常规施肥为每公顷施 N
量157.5kg,N∶P2O5∶K2O=1∶0.4∶0.65,化
肥分别选用尿素 (N 46%)、过磷酸钙 (P2O5
12%)和氯化钾 (K2O 60%)。紫云英在每年9~
10月播种,次年盛花期 (4月份)压青还田,紫云
英压青还田量为22 500kg·hm-2,地上部干物质
有机物含量850.0g·kg-1,N 含量30.0g·
kg-1,P2O5含量7.5g·kg-1,K2O含量25.0g·
kg-1。处理间其他田间管理与大田一致。
1.3 样品采集与测定
2009年9月,紫云英播种前采集耕层 (0~20
cm)基础土样,2010~2012年连续3年定点观测
紫云英压青还田应用效果。2012年紫云英压青还
田3年后,水稻收割时采集耕层试验土样,按常规
测试方法[7]测定土壤有机质、容重、全氮、全磷、
全钾、有效磷、速效钾。后茬水稻产量及其构成因
素测定:成熟期每个处理取具有代表性平均茎蘖数
植株10穴,测定单株穗数、穗粒数、实粒数、千
粒重;水稻成熟收获时,各处理小区现场实割称
重,单打单晒,测定水稻产量。各试验区基础土壤
主要理化性状如表1。
1.4 数据统计
使用Excel 2003软件进行数据统计和比较分
析。其中,数据比较分析采用平均值的成对二样本
分析的t值检验法。
表1 各试验区基础土壤主要理化性状
Table 1 Physical and chemical properties of soil from test site
试验区 土壤类型
有机质/
(g·kg-1)
容重/
(g·cm-3)
全氮/
(g·kg-1)
全磷/
(g·kg-1)
全钾/
(g·kg-1)
有效磷/
(mg·kg-1)
速效钾/
(mg·kg-1)
延平区 黄泥田 20.30  1.17  0.74  0.90  7.78  30.7  32.6
建瓯市 灰泥田 25.47  1.37  1.17  0.53  33.04  20.7  89.4
浦城县 灰泥田 27.27  1.10  1.51  0.97  27.02  10.7  57.8
尤溪县 黄泥田 26.72  1.00  1.46  0.53  10.80  26.0  21.8
上杭县 灰泥田 33.90  1.06  1.95  1.29  24.72  24.2  41.2
连城县 黄泥田 26.74  1.23  1.71  0.81  19.86  22.8  67.9
古田县 灰泥田 26.70  1.05  1.36  0.47  16.10  25.8  92.8
福鼎市 灰泥田 27.35  1.22  1.82  0.41  19.45  8.8  43.5
2 结果与分析
2.1 连续3年压青还田对土壤有机质含量变化的
影响
土壤有机质是土壤肥力的最重要的指标,不仅
是土壤中各种营养元素的重要来源,而且还能刺激
植物的生长,改善土壤的理化性质,其高低很大程
度决定了农作物产量水平[8-9]。由表2可见,配合
常规施肥,连续3年紫云英压青还田各试验区土壤
有机质含量均有提升,与基础土壤相比绝对增量
1.22~6.72g·kg-1,平均增加4.26g·kg-1,相
对增幅15.8%,经t值检验,达到极显著差异水
平。紫云英连续压青还田为提高土壤有机质及矿质
养分含量提供物质基础,紫云英绿肥含氮量较高,
C/N比在15左右,腐解时间短,约有1/3的氮素
可为当季作物利用,是补给土壤有机质的重要肥
源[10]。
797第8期 黄功标:紫云英连续3年压青还田对福建稻区土壤肥力及水稻产量的影响
表2 紫云英连续3年压青还田土壤有机质含量变化情况
Table 2 Change of organic matters in soil after three consecutive years of applying Chinese milk vetch(A.sinicus L.)as green
manure after rice harvest
试验区
2009年基础土壤
/(g·kg-1)
连续压青还田3年后
/(g·kg-1)
绝对增量
/(g·kg-1)
相对增幅
/%
延平区 20.30  21.52  1.22  6.0
建瓯市 25.47  29.63  4.16  16.3
浦城县 27.27  31.37  4.10  15.0
尤溪县 26.72  29.83  3.11  11.6
上杭县 33.90  36.16  2.26  6.7
连城县 26.74  33.46  6.72  25.1
古田县 26.70  33.00  6.30  23.6
福鼎市 27.35  33.40  6.05  22.1
平均 26.80  31.05  4.26  15.8
t值 5.99**
注:**表示差异达极显著水平。表3、5、6同。
2.2 连续3年压青还田对土壤容重的影响
土壤容重反映土壤结构特性的重要指标,土壤
容重关系到土壤的水、气、热状况、养分调节以及植
物根系的伸展和植物的生长发育等[11]。表3表明,
紫云英连续压青还田3年,整体土壤容重均有下降,
与基础土壤相比绝对增量-0.05~-0.18g·
kg-1,平均降低0.10g·cm-3,相对降幅8.7%,
经t值检验,达到极显著差异水平。说明紫云英连
续压青还田使土壤坚实度降低、结构疏松,增加了
土壤通透性和持水性,微生物活动和作物根际透气
性得以改善,从而为作物增产创造条件。
2.3 连续3年压青还田对土壤养分性状的影响
紫云英压青还田,除自身根瘤菌生物固氮外,
还带入了大量有机物、氮素、磷素和钾素。有关研
究表明[12-13],紫云英配合化肥施用,提高了土壤
速效养分和缓效养分含量,并有利于土壤养分的积
累。表4结果表明,紫云英压青还田3年,增加土壤
有机质,提高土壤C/N,诱导微生物N固定,在土壤
中有明显的氮素净残留,有助于土壤全氮量的提
高[11],与基础土壤相比,耕层土壤全氮绝对增量
0.04~0.48g·kg-1,平均增量0.27g·m-3,相对
增幅18.4%。
紫云英还田自身带入一定量的磷素,且增加的
腐殖质与难溶性磷反应,增加土壤磷的有效性,同
时紫云英分解产生的有机酸等有利于速效磷的释
放。相比基础土壤,试验田全磷绝对增量0.02~
0.25g·kg-1,平均增量0.12g·kg-1,相对增幅
16.7%;有效磷绝对增量1.6~5.7mg·kg-1,平
均增量3.6mg·kg-1,相对增幅19.7% (表4)。
表3 紫云英连续3年压青还田土壤容重变化情况
Table 3 Change in bulk density of soil after three consecutive years of Chinese milk vetch strawturnover
试验区
2009年基础土壤
/(g·kg-1)
连续压青还田3年后
/(g·kg-1)
绝对增量
/(g·kg-1)
相对增幅
/%
延平区 1.17  1.09 -0.08 -6.7
建瓯市 1.37  1.19 -0.18 -13.0
浦城县 1.10  1.00 -0.10 -9.2
尤溪县 1.00  0.92 -0.08 -7.6
上杭县 1.06  0.96 -0.10 -9.4
连城县 1.23  1.16 -0.06 -5.2
古田县 1.05  0.90 -0.15 -14.3
福鼎市 1.22  1.17 -0.05 -4.5
平均 1.15  1.05 -0.10 -8.7
t值 6.62**
897 福建农业学报 第28卷
  相比基础土壤,试验田全钾绝对增量0.05~
5.92g·kg-1,平均增量1.95g·kg-1,相对增幅
9.5%;速效钾绝对增量6.7~109.6mg·kg-1,
平均增量37.9mg·kg-1,相对增幅70.5%;土
壤速效钾增幅最大,这是因为紫云英钾含量较高,
多为速效养分,且各试验区基础土壤速效钾含量
低,平均55.9mg·kg-1,处于缺乏水平 (福建省
临界指标为100mg·kg-1),因此能显著提高土壤
有效钾含量。以上说明通过连续紫云英压青还田,
稻田土壤肥力得到全面提升。
表4 紫云英连续3年压青还田土壤理化性状变化情况
Table 4 Change in soil properties after three consecutive years of straw turnover
试验区
全氮 全磷 有效磷 全钾 速效钾
增量/
(g·kg-1)
增幅
/%
增量/
(g·kg-1)
增幅
/%
增量/
(mg·kg-1)
增幅
/%
增量/
(g·kg-1)
增幅
/%
增量/
(mg·kg-1)
增幅
/%
延平区 0.04  5.4  0.02  2.2  5.5  17.9  0.05  0.6  17.8  54.6
建瓯市 0.4  34.2  0.13  24.5  5.7  27.5  4.46  13.5  25.2  28.2
浦城县 0.37  24.5  0.25  25.8  4.9  45.8  0.32  1.2  109.6  189.6
尤溪县 0.15  10.3  0.14  26.4  2.7  10.4  0.18  1.6  25.8  118.3
上杭县 0.16  8.2  0.15  11.6  1.6  6.6  1.5  6.1  6.7  16.3
连城县 0.48  28.1  0.18  22.2  2.0  7.0  0.84  4.2  40.6  59.8
古田县 0.42  30.9  0.03  6.4  4.3  16.7  5.92  36.8  65.8  70.9
福鼎市 0.11  6.0  0.06  14.6  2.1  18.2  2.3  11.8  11.5  26.4
平均 0.27  18.4  0.12  16.7  3.6  19.7  1.95  9.5  37.9  70.5
注:与基础土样比增量百分率。
2.4 连续3年压青还田对水稻产量效应及构成要
素的影响
2.4.1 水稻产量效应 表5显示,连续3年紫云
英压青还田,各试验区水稻均表现为增产。与常规
施肥 (CK) 相 比,绝 对 增 产 391.5~853.5
kg·hm-2,平均增产546.0kg·hm-2,平均增幅
6.8%,t值检验达到极显著差异水平。紫云英压
青还田,增加了土壤有机质,降低土壤容重,土壤
理化、生化性状均得到明显改善,有利于水稻根系
对养分的吸收利用和生长,并改善了水稻的微生态
生长条件,促进了水稻生长发育,从而促进增产。
表5 不同区域紫云英还田的水稻增产效应(2012年)
Table 5 Effect of straw turnover on output of rice on paddy fields during 2012
试验区
常规施肥(CK)
/(kg·hm-2)
常规施肥+紫云英
/(kg·hm-2)
绝对增产量
/(kg·hm-2)
产量增幅
/%
延平区 8515.5  9087.0  571.5  6.7
建瓯市 8086.5  8614.5  528.0  6.5
浦城县 9615.0  10215.0  600.0  6.2
尤溪县 8035.5  8451.0  415.5  5.2
上杭县 7288.5  7714.5  426.0  5.8
连城县 6423.0  6814.5  391.5  6.1
古田县 8952.0  9805.5  853.5  9.5
福鼎市 7308.0  7894.5  586.5  8.0
平均值 8028.0  8574.0  546.0  6.8
t值 10.38**
997第8期 黄功标:紫云英连续3年压青还田对福建稻区土壤肥力及水稻产量的影响
2.4.2 紫云英压青还田对水稻产量构成要素的影
响 单位面积的有效穗数、每穗实粒数以及千粒重
是构成水稻产量的3个基本因素[14]。表6结果表
明,各试验区水稻考种平均有效穗数、每穗实粒数
均高于常规施肥 (CK),表现出的规律与产量增幅
规律基本一致。与常规施肥 (CK)相比,连续3
年紫云英压青还田,水稻平均有效穗数及每穗实粒
分别增加9.5万穗·hm-2和5.0粒·穗-1,平均
增幅4.5%和3.6%,经t值检验,均达到极显著
差异水平。而水稻千粒重则无显著差异。分析其主
要原因,认为紫云英压青还田配施化肥既满足了水
稻对速效养分的吸收利用,又利用了紫云英缓慢释
放养分的特点,持续不断地提供水稻生长所需养
分,有利于水稻的营养生长和生殖生长,促进水稻
植株分蘖,增加水稻有效穗数和每穗实粒数,最终
达到提高水稻产量的效果,这与有关研究结果基本
一致[12,15]。紫云英与化肥配合施用对水稻千粒重
影响不明显。说明后季水稻增产主要通过增加有效
穗数和每穗实粒数所致。
表6 不同区域紫云英还田对水稻产量构成要素的影响(2012年)
Table 6 Effect of straw turnover on factors affecting rice output in 2012
试验区
有效穗/(万·hm-2) 每穗实粒数/粒 千粒重/g
对照 紫云英 对照 紫云英 对照 紫云英
延平区 220.0  235.5  145  150  28.2  28.1
建瓯市 213.5  217.6  137  142  27.7  27.5
浦城县 223.0  238.3  148  152  28.0  28.1
尤溪县 215.7  220.2  135  142  28.2  28.3
上杭县 193.2  200.5  133  138  28.3  28.2
连城县 192.8  199.5  130  135  27.9  28.2
古田县 221.0  237.5  143  149  28.0  28.3
福鼎市 195.3  201.2  134  138  27.8  28.0
平均值 209.3  218.8  138  143  28.0  28.1
t值 5.03** 5.46**
3 讨论与结论
连续3年紫云英压青还田22 500kg·hm-2,
增加了土壤有机质,降低土壤容重,土壤结构性、
通气性、缓冲性和供肥能力等土壤理化性状和生物
特征得到改善,土壤改良效果显著;同时,也为稻
田土壤提供大量矿质养分,土壤养分得到全面提
升,为水稻高产、稳产创造了适宜的土壤环境和良
好的营养基础。
紫云英压青还田配合当地常规施肥,充分发挥
化学肥料的速效、有机肥料长效特点,满足水稻整
个生长期对养分的需求,促进了水稻的营养生长和
生殖生长,比单施化肥提高了有效穗数和每穗实粒
数,最终达到提高水稻产量的目的[16]。高菊生
等[17]研究结果表明,水稻田施用紫云英可有效促
进水稻分蘖速度,增加水稻有效穗数以及穗粒数
等。本研究结果也表明,水稻增产主要是通过增加
水稻有效穗数和每穗实粒数所致。
综合以上,紫云英种植还田对提升福建稻区地
力水平、保障区域粮食安全、促进农业可持续发展
等方面意义重大。福建人多地少,人地矛盾异常紧
张、中低产田比重大,大力发展现代农业轮作制度
下紫云英还田是实现上述目标的有效途径。
当然,本 研 究 主 要 是 对 连 续 翻 压 22 500
kg·hm-2紫云英条件下,稻区土壤肥力与生产力
的定位试验。与20世纪80年代相比,当前稻田耕
作制度与施肥水平已发生较大变化,在此条件下,
紫云英与水稻的科学应用模式,包括不同翻压量、
翻压时期绿肥秸秆还田配施模式以及主作物化肥减
量化水平及翻压紫云英条件下的水肥调控方式均有
待于进一步研究,以提高紫云英在福建稻区的推广
应用水平。另外,福建当前多为单季稻区,紫云英
翻压时期一般在3月下旬至4月上旬,而插秧时间
为6月下旬至7月上旬,中间相隔近3个月,待水
稻施肥时,紫云英已基本分解殆尽[18],其氮肥的
损失可能较大,这也有待于进一步深入研究。
008 福建农业学报 第28卷
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(责任编辑:黄爱萍)
108第8期 黄功标:紫云英连续3年压青还田对福建稻区土壤肥力及水稻产量的影响