绿肥稻秆协同还田下氮肥减量的增产和培肥短期效应

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1、绿肥稻秆协同还田下氮肥减量的增产和培肥短期效应简要：摘 要：稻田绿肥秸秆协同还田是稻田培肥地力的有效措施，本文基于 2 年田间试验研究了绿肥稻秆协同还田下氮肥减量对水稻产量、产量构成要素及土壤养分含量的影响。试验于 2022摘 要：稻田绿肥秸秆协同还田是稻田培肥地力的有效措施，本文基于 2 年田间试验研究了绿肥稻秆协同还田下氮肥减量对水稻产量、产量构成要素及土壤养分含量的影响。试验于 20222022 年在陕西省汉中市汉台区进行，设置 5 个处理：(1) 冬闲+水稻秸秆不还田+不施肥(CK);(2) 冬闲+水稻秸秆不还田+常规施氮(NPK);(3) 冬种紫云英+水稻秸秆还田+常规施氮 (GRN

2、1);(4) 冬种紫云英+水稻秸秆还田+减氮 20% (GRN2);(5) 冬种紫云英+水稻秸秆还田+减氮 30% (GRN3)。结果说明：水稻产量方面，年际间差异较大，2022 年度 GRN1 处理荃香优 1521产量最高为 10,047 kg hm-2，显著高于 NPK 处理，增幅为 6.7%;其次为 GRN2 和 GRN3，但与 NPK 差异不显著;2022 年度 GRN2 和 GRN3 处理黄华占产量较 NPK 处理显著增加，增幅分别为 6.6%和 5.8%。绿肥稻秆协同还田处理均可以显著提高水稻产量，较 CK 和 NPK 增幅分别为 67.9%83.0% 和 2.8%6.7%。土壤养

3、分方面，紫云英稻秆协同还田提高了耕层 020 cm 土壤有机碳和速效磷，GRN2 处理较 NPK 处理分别提高了 6.8%13.2%和 9.9%12.6%。相关分析说明，水稻株高、单株鲜重、根茬鲜重、每穗实粒数及千粒重与水稻产量呈显著正相关，与 NPK 相比，2 年 GRN2 处理可以显著提高水稻有效穗 13.0%29.3%，每穗实粒数 4.5%14.3%;GRN2 处理可以显著提高水稻株高 10.4%，单株鲜重 23.6%，根茬鲜重 30.0%。紫云英-水稻轮作条件下，绿肥稻秆协同还田同时氮肥减量 20%，提高了水稻产量性状及农艺性状，增强了土壤汇碳功能，增加了土壤养分，从而有利于维持水稻稳

4、产高产，是适宜汉中地区的水稻绿色种植模式。王吕; 崔月贞; 吴玉红; 郝兴顺; 张春辉; 王俊义; 刘怡欣; 李小刚; 秦宇航， 作物学报 发表时间：2022-08-06关键词：紫云英-水稻轮作;秸秆还田;水稻产量;产量构成因素;土壤养分化肥的投入使我国水稻单位面积产量大幅增加，但过量施用也给稻田土壤和环境带来了负面影响。研究发现我国水稻单产从 1961 年的 2079 kg hm-2 增加到 2022 年的 6909 kg hm-2，但化肥投入量，尤其是氮肥的投入量却增加了 28 倍1-2。重化肥尤其是氮肥轻有机肥、绿肥等现象，在我国水稻生产中普遍存在，严重影响稻田生态系统的稳定性和可持续性

5、，不利于农业可持续开展3。因此如何在保证水稻产量和氮肥高效利用的前提下，缓解稻田农业环境压力，提高稻田土壤肥力，成了当前研究工作的重点。紫云英是一种优质的稻田冬闲绿肥，研究发现紫云英翻压还田后，可以改善水稻生长环境，增加土壤养分含量，保证水稻高产和稳产4，还可以充分利用冬季水热资源。同时绿肥还田配合化肥减量还可以提高水稻产量5和肥料利用率6，且在化肥用量不变的情况下，绿肥和稻秆还田均能提高土壤肥力、防止土壤退化、增加作物产量7-8。有研究发现在保证水稻稳产的前提下，紫云英能够替代 20%40%的化肥9-10。秸秆还田为秸秆资源化利用提供了有效途径。我国 2022 年水稻秸秆产生量占比农作物秸秆

6、产生量的 22.4%，秸秆综合化利用率达 80.11%，但仍有 20%的秸秆存在不合理利用现象，秸秆含有丰富的氮、磷、钾等养分，秸秆还田可以培肥改土，提高水稻产量品质11-13，同时秸秆还田配合氮肥减量对培肥地力和提高作物产量也具有积极意义14。绿肥和稻秆是稻田土壤重要的有机物料，绿肥和稻秆还田为稻田生态系统的稳定性开展提供了有利条件。前人研究针对紫云英和稻秆单独还田及其配合氮肥减量方面做了大量工作 14-17。也有学者发现紫云英和稻秆联合还田可以发挥其各自的互补效应，即稻草高钾素含量可以缓解冬种紫云英土壤钾的下降，紫云英根瘤固氮可以缓解稻秆腐解引发的作物前期氮素供给缺乏18。绿肥稻秆协同还田

7、配合化肥减量比秸秆单独还田早稻产量增加 9.2% 19，二者联合还田较绿肥单独还田可以提高土壤有机质 1.4%、全氮 1.5%、速效磷 3.0%、速效钾 2.5% 20。紫云英稻秆联合还田较二者单独还田对水稻产量的奉献、肥料利用率及土壤培肥效果更好21。因此在稻田开展绿肥、稻秆等有机物料就地还田对培肥改土，减少肥料本钱和农业可持续开展具有重要作用22-23。虽然有关绿肥稻秆协同还田前人做了相关工作，但对其联合还田后的节肥效应研究还较少，仍需开展相关研究以明确其联合还田的节肥效应。绿肥稻秆等有机养分资源还田可以替代化肥、消纳废物、增产增肥，又能推动稻作清洁生产，对农业的可持续开展具有重要意义24

8、。本文旨在通过研究绿肥稻秆协同还田下氮肥减量对水稻产量、农艺性状及土壤养分含量的影响，明确本地区有机物料原位还田后的培肥、增产及减氮效应，为汉中地区氮肥合理使用和稻田绿色高效可持续开展提供理论依据。1 材料与方法1.1 试验地概况试验于 2022 年至 2022 年在陕西省汉中市汉台区市农业科学研究所韩塘基地进行，该区属亚热带湿润季风气候，年均气温 14，年均降水量 8001000 mm，无霜期 260 d，10积温 4480。供试土壤类型为潴育性水稻土。试验前土壤根本理化性质为：pH 5.19 (水土比为 2.51)，有机质 18.78 g kg-1，全氮 1.25 g kg-1，全磷 0.

9、95 g kg-1，全钾 14.16 g kg-1，速效磷 35.32 mg kg-1，速效钾 78.91 mg kg-1。1.2 试验设计试验采用大区完全随机区组设计，共设 5 个处理：冬闲+水稻秸秆不还田+不施肥(CK);冬闲+水稻秸秆不还田+常规施肥(NPK);冬种紫云英+水稻秸秆还田+常规施肥(GRN1);冬种紫云英+水稻秸秆还田+氮肥减量 30% (GRN2);冬种紫云英+水稻秸秆还田+氮肥减量 20% (GRN3)。每个处理重复 3 次，小区面积 20 m2 (4 m5 m)。供试肥料为洋丰掺混肥料(NP2O5K2O = 151515)，尿素(含 N 46%)，氯化钾(含 K2O

10、60%)，常规施肥为纯 N 180 kg hm-2，K2O 105 kg hm-2，P2O5 90 kg hm-2，除对照外其余各处理钾肥和磷肥均作底肥一次性基施，氮肥基追比均为 73，氮肥减量 20%和 30%处理分别在基肥时减少相应 20%和 30%，于水稻分蘖期追施剩余氮肥。水稻收获后免耕播种紫云英，播种密度为 2.5 kg hm-2，于次年盛花期翻压还田。2022 年度，供试水稻品种为杂交籼稻荃香优 1521 (汉中农业科学研究所自育新品种)， 2022 年度供试水稻品种为主推优质籼稻黄华占。水稻收获后水稻秸秆粉碎覆盖地表，翌年水稻插秧前翻压还田。1.3 测定工程在水稻收获期(2022

11、 年 9 月和 2022 年 9 月)分别采集耕层土壤 020 cm 样品。土壤样品的分析参照?土壤农化分析?25。土壤有机质用外加热-重铬酸钾容量法;土壤碱解采用碱解扩散法测定;土壤速效磷采用 0.5 mol L-1 NaHCO3 浸提-钼锑抗比色法;土壤速效钾采用 l mol L-1 NH4OAc 浸提-火焰光度法：pH 采用 pH 计测定，水土比为 2.51.0。土壤硝态氮和铵态氮用 l mol L-1 KCl 浸提-连续流动分析仪(AA3)测定26。水稻成熟后各小区单独收获测产，并根据平均有效穗数取 3 蔸进行考种，调查株高、单株鲜重、根茬鲜重、根长、有效穗、每穗实粒数、千粒重。1.4

12、 数据处理数据应用 Microsoft Excel 2022 程序和 SAS 8.1 统计分析软件进行处理，使用单因素完全随机区组设计方差分析和最小显著性差异法(LSD)对数据均值进行多重比拟，Origin 2022 作图。2 结果与分析2.1 紫云英稻秆协同还田对水稻产量的影响氮肥和生长季显著或极显著影响水稻产量(图 1)。20222022 年度荃香优 1521水稻产量表现为 GRN1GRN2GRN3NPKCK，其中 GRN1 水稻产量最高，为 10,047 kg hm-2，较对照增产 83.0%，较常规施氮增产 6.7%;20222022 年度黄华占水稻产量表现为 GRN2GRN3GRN1

13、NPKCK，其中 GRN2 水稻产量最高，为 9185 kg hm-2，较对照增产 74.2%，较常规施氮增产 6.6%。与 CK 相比，2 年绿肥稻秆协同还田各处理水稻产量均显著提高，增幅分别为 78.5%83.0%和 63.4%74.2%。与 NPK 相比，20222022 年 GRN1 处理水稻产量显著提高，增幅为 6.7%;20222022 年 GRN2 和 GRN3 处理水稻产量均显著提高，增幅为 6.6%和 5.8%。绿肥稻秆协同还田可以显著增加水稻产量，增幅为 67.9%83.0%，20222022 年绿肥稻秆协同还田比照不施氮处理增产幅度大于 20222022 年，绿肥稻秆协同

14、还田减氮 20%30%比常规施氮增产 4.1%6.6%。2.2 紫云英稻秆协同还田对水稻产量构成要素的影响氮肥显著影响水稻有效穗、千粒重和结实率，年度间水稻有效穗、每穗实粒数和千粒重差异显著，水稻有效穗和每穗实粒数的氮肥和年度交互作用极显著(表 2)。与 CK 相比，2 年绿肥稻秆协同还田均可以显著提高水稻有效穗、每穗实粒数及千粒重，20222022 年度增幅分别为 86.4%91.8%、13.9%31.3%、 3.1%4.3%，20222022 年度增幅分别为 111.1%134.1%、6.9%10.3%、7.3%10.8%。与 NPK 相比， 20222022 年，GRN1 和 GRN2

15、处理均显著提高水稻每穗实粒数，GRN1 和 GRN2 每穗实粒数增幅分别为 11.2%、14.3%;20222022 年度 GRN2 显著提高水稻每穗实粒数，增幅为 4.5%;20222022 年度 GRN2 和 GRN3 可以显著提高水稻千粒重，增幅为 6.6%和 4.7%。无论是 CK 还是 NPK，2 个生长季绿肥稻秆协同还田各处理均可以显著提高水稻有效穗。2 年绿肥稻秆协同还田可以提高水稻有效穗 86.4%134.1%，每穗实粒数 6.9%31.3%，千粒重 3.1%10.8%。与 NPK 相比，GRN2 可以提高水稻有效穗 13.0%29.3%，每穗实粒数 4.5%14.3%。水稻产量构成要素相关性分析说明(图 2)，两年度有效穗、每穗实粒数与千粒重之间均显著正相关，且均与水稻产量极显著正相关(P2.3 紫云英稻秆协同还田对土壤养分含量的影响氮肥和年度显著影响水稻速效磷、速效钾和土壤有机碳，土壤速效磷和速效钾的氮肥和年度间交互作用极显著(表 2)。与 CK 相比，紫云英稻秆协同还田可以显著提高土壤碱解氮 46.7%64.9%、矿质氮 12.0%19