常單娜，王 慧?，周國朋，高嵩涓，劉 佳，徐昌旭，曹衛(wèi)東*

（1 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所 / 北方干旱半干旱耕地高效利用全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 / 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物營養(yǎng)與肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081；2 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，江蘇南京 210095；3 江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與資源環(huán)境研究所，江西南昌 330200）

水稻 (OryzasativaL.) 是我國最主要的糧食作物之一，其種植面積占糧食種植總面積的25.75%，產(chǎn)量占糧食總產(chǎn)量的31.64%[1]，對(duì)我國糧食安全具有重要意義。近年來水稻生產(chǎn)消耗的化肥增長幅度超過55%，產(chǎn)量卻停滯在6～7 t/hm2[2]，過量施用化肥造成資源浪費(fèi)的同時(shí)帶來巨大的環(huán)境壓力[3-4]。紫云英(AstragalussinicusL.) 是我國南方普遍種植的豆科綠肥作物，利用冬閑田種植紫云英，能夠充分利用光熱資源，其生長階段可通過生物固氮補(bǔ)充土壤氮庫，翻壓還田替代部分氮肥。多年多點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，種植利用紫云英可減施化肥20%～40%，水稻不減產(chǎn)，且提高氮肥利用率[5-6]。紫云英替代25%氮肥，能顯著降低單位糧食產(chǎn)量的全球增溫潛勢和溫室氣體強(qiáng)度[7]。據(jù)報(bào)道，紫云英體內(nèi)的氮素78%來自生物固氮[8]，種植利用紫云英能夠培育土壤氮庫，改善土壤供氮能力，促進(jìn)水稻對(duì)氮素的吸收。研究種植利用紫云英減施化肥對(duì)水稻氮素吸收及土壤供氮能力的影響，對(duì)稻田化肥減施和耕地質(zhì)量提升等行動(dòng)具有重要的支撐作用。與化學(xué)氮肥相比，紫云英腐解過程中釋放的氮肥效更長。同時(shí)，翻壓紫云英能夠促進(jìn)土壤微生物繁殖，在水稻生育前期固定較多的礦質(zhì)氮，在水稻生育后期釋放供給水稻吸收利用[9]。水稻在生長發(fā)育過程中所吸收的氮素有52%～83%來源于土壤中的氮素[10-11]。土壤中90%以上氮素以有機(jī)態(tài)氮的形式存在，有機(jī)態(tài)氮礦化成無機(jī)態(tài)氮才能被作物吸收利用[12]。土壤供氮能力是指在作物生長期間土壤能為作物提供的可利用有效氮的量，這部分氮主要是土壤殘留無機(jī)氮和可礦化有機(jī)氮。土壤的供氮能力是決定作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的主要因素和確定合理施氮量的重要依據(jù)[13-14]。研究表明，單施氮肥或者氮肥配施有機(jī)肥均可提高土壤供氮能力，且有機(jī)肥配施氮肥效果優(yōu)于單施氮肥[15-18]。也有研究發(fā)現(xiàn)，無論在旱地還是稻田單施氮肥對(duì)土壤供氮能力無顯著影響，配施有機(jī)肥后，顯著提高土壤供氮能力[19-21]。

目前，有關(guān)種植利用豆科綠肥對(duì)土壤供氮能力的影響鮮見報(bào)道。紫云英水稻輪作是合理利用冬閑稻田，維持和提高稻田生產(chǎn)力的高效手段。一方面，紫云英作為豆科綠肥通過與根瘤菌共生固氮，補(bǔ)充土壤氮庫；另一方面，種植利用紫云英通過調(diào)控土壤中的自生固氮微生物對(duì)土壤的自生固氮能力也有一定的影響[22]。種植利用紫云英減施不同比例氮肥改變了氮的供應(yīng)模式，該模式下水稻生長過程中氮素的吸收狀況如何？土壤供氮能力能否滿足水稻生育期氮素的正常需求？通過設(shè)置于江西高安市的紫云英-水稻輪作田間定位試驗(yàn)，研究種植利用紫云英條件下，早稻減施化肥對(duì)水稻氮素吸收和土壤供氮能力的影響，為我國贛北雙季稻區(qū)紫云英-水稻輪作體系化肥減施提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)始于2016 年，試驗(yàn)地點(diǎn)位于江西省高安市江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高安基地(28°15′22.03′′N，115°07′36.83′′E)。該區(qū)域?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，年平均降水量1530 mm，年平均氣溫17.5℃，無霜期273天。供試土壤為第四紀(jì)紅色黏土母質(zhì)發(fā)育的紅黃泥。2016 年試驗(yàn)地初始土壤理化性狀為：pH 5.82、有機(jī)質(zhì)23.49 g/kg、全氮0.99 g/kg、全鉀19.71 g/kg、全磷0.43 g/kg、無機(jī)氮71.88 mg/kg、有效磷12.51 mg/kg、速效鉀49.78 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用田間定位試驗(yàn)，種植制度為紫云英—早稻—晚稻。試驗(yàn)設(shè)置了6 個(gè)處理：1) CK，無紫云英和化肥；2) GF40，紫云英+40%化肥；3) GF60，紫云英+60% 化肥；4) GF80，紫云英+80% 化肥；5)GF100，紫云英+100%化肥；6) F100，100%化肥。100%化肥為當(dāng)?shù)厮痉N植推薦施用量，減肥處理早稻氮、磷、鉀肥分別為常規(guī)處理氮、磷、鉀用量的40% (GF40)、60% (GF60)、80% (GF80)，晚稻氮磷鉀肥用量按常規(guī)施肥量，綠肥季不施肥(具體用量見表1)。磷、鉀肥全部作基肥一次施用，氮肥按基肥∶分蘗肥∶孕穗肥=4∶3∶3 分次施用。供試紫云英品種為贛紫1 號(hào)，于每年9 月下旬至10 月上旬采用稻底套播的方式播種，播種量為30 kg/hm2。在盛花期測定各小區(qū)鮮草產(chǎn)量，全部收割混勻后按照22500 kg/hm2翻壓量進(jìn)行翻壓。早稻品種為‘中嘉早17’，晚稻品種為‘五豐優(yōu)T025’。各小區(qū)面積21 m2，小區(qū)之間用泥埂隔開，覆蓋塑料薄膜防止串肥串水，區(qū)組間留水溝利于排水灌水, 試驗(yàn)設(shè)置 3 個(gè)重復(fù)，完全隨機(jī)排列。

表1 各處理早稻和晚稻化肥施用量(kg/hm2)Table 1 Fertilizer application rate for early and late rice in each treatment

1.3 樣品的采集與測定

分別于2021 年5 月22 日、6 月9 日、6 月28 日和7 月18 日采集早稻分蘗期、拔節(jié)期、抽穗期和成熟期土樣和水稻樣品，于2021 年10 月27 日采集晚稻成熟期土樣和水稻樣品。水稻樣品采集方法為每個(gè)生育期分別隨機(jī)采集3 蔸水稻，營養(yǎng)生長階段不作處理，生殖生長階段將稻谷和稻秸分離。105℃殺青30 min，65℃烘干至恒重，粉碎，用于全氮的測定。定位試驗(yàn)早稻和晚稻于每年成熟期各小區(qū)單打單曬，分別稱重計(jì)產(chǎn)。

土壤樣品采集方法為每個(gè)生育期按照五點(diǎn)取樣法采集，鮮土用于土壤無機(jī)氮的測定，自然風(fēng)干土磨細(xì)過0.25 mm 篩用于測定土壤全氮。土壤無機(jī)氮(Nmin，mineral nitrogen) 采用2 mol/L KCl 浸提—連續(xù)流動(dòng)分析儀 (德國，SEAL AutoAnalyzer3) 測定。植株樣品采用濃硫酸-過氧化氫法消煮，凱氏定氮法測定全氮含量[23]。

土壤供氮能力采用淹水培養(yǎng)，分別稱取兩份20.0 g 鮮土，1 份加入100 mL 1 mol/L 的氯化鉀浸提，振蕩1 h 后過濾，用于土壤起始供氮能力的測定；1 份放入150 mL 塑料瓶中，加入20 mL 蒸餾水(土水比1∶1))，密閉搖勻，置于(40±1)℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)1 周，培養(yǎng)結(jié)束后，加入80 mL、1.25 mol/L氯化鉀溶液以稀釋成1 mol/L 氯化鉀浸提液，振蕩1 h 后過濾，用于土壤總供氮能力的測定，培養(yǎng)結(jié)束后土壤的測定值與起始未培養(yǎng)土壤的測定值之差即為土壤潛在供氮能力[24]。

1.4 數(shù)據(jù)處理及計(jì)算方法

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 20.0 單因素方差分析中的LSD 法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)(P＜0.05)，利用Origin 2021作圖。氮肥利用效率、增產(chǎn)率及土壤供氮能力計(jì)算公式如下：

氮肥利用率(N use efficiency，%) = (施肥區(qū)作物總吸氮量-不施肥區(qū)作物總吸氮量)/氮肥施用量×100

氮肥農(nóng)學(xué)效率(N agronomy efficiency，kg/kg) =(施氮區(qū)稻谷產(chǎn)量-不施氮區(qū)稻谷產(chǎn)量)/氮肥施用量

氮肥偏生產(chǎn)力(N partial factor productivity，kg/kg) =施氮區(qū)產(chǎn)量/氮肥施用量

增產(chǎn)率(yield increase rate，%) = (減施化肥處理水稻產(chǎn)量-常規(guī)施肥處理水稻產(chǎn)量)/常規(guī)施肥處理水稻產(chǎn)量×100

土壤潛在供氮能力(potential soil N supply capacity，mg/kg) = 培養(yǎng)后土壤無機(jī)氮(總供氮能能力)-培養(yǎng)前土壤無機(jī)氮(初始供氮能力)

其中，水稻不同生育期氮素吸收與土壤供氮能力的相關(guān)性分析，對(duì)兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，標(biāo)準(zhǔn)化公式為Z=(X-)/SD，式中，Z代表標(biāo)準(zhǔn)化后的值；X是樣本值；代表平均值，是樣本數(shù)據(jù)的平均值；SD代表標(biāo)準(zhǔn)差，是樣本數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植利用紫云英條件下早稻減施化肥對(duì)早稻晚稻產(chǎn)量及生物量的影響

連續(xù)6 年定位試驗(yàn)產(chǎn)量結(jié)果(圖1)表明，與常規(guī)施肥處理(F100 處理)相比，種植利用紫云英早稻季減施化肥20%，晚稻季正常施肥，顯著增加了早稻產(chǎn)量，平均增產(chǎn)707.80 kg/hm2，平均增產(chǎn)率為10.12%；種植利用紫云英早稻季減施化肥40%和60%，晚稻季正常施肥能夠保證早稻和晚稻不減產(chǎn)。

圖1 不同處理早稻、晚稻歷年產(chǎn)量(2016—2021 年)Fig.1 Early and late rice grain yield of different treatments from 2016 to 2021

與F100 處理相比，種植利用紫云英第1 年，早稻季減施化肥20%，晚稻季正常施肥，增加早稻產(chǎn)量，增產(chǎn)率為16.50%；早稻季減施化肥40% 和60%，晚稻季正常施肥，降低早稻產(chǎn)量，分別減產(chǎn)18.83% 和3.80%。種植利用紫云英第2 年到第6年，早稻季減施化肥20%、40% 和60%，晚稻季正常施肥，均能增加早稻產(chǎn)量，平均增產(chǎn)率分別為9.00%、4.70%和1.00%。與F100 處理相比，種植利用紫云英早稻減施化肥20%、40%和60%，晚稻正常施肥，晚稻的6 年平均增產(chǎn)率分別為1.83%、2.68%和-0.13% (圖2)。由此可見，種植利用紫云英條件下，早稻季減施化肥20%，晚稻季正常施肥，能顯著增加早稻產(chǎn)量。早稻季減施化肥40%和60%，晚稻季正常施肥，能滿足早稻和晚稻的正常生產(chǎn)。種植利用紫云英對(duì)早稻增產(chǎn)效果明顯高于晚稻，且其增產(chǎn)效果隨種植年限的增加而增加。

圖2 早稻和晚稻減肥處理相對(duì)于常規(guī)化肥增產(chǎn)率 (2016—2021 年)Fig.2 The yield increase rate of fertilizer reduction treatments relative to conventional fertilizer rate in early and late rice from 2016 to 2021

從水稻移栽天數(shù)與地上部生物量變化(圖3)可以看出，與F100 處理相比，GF100 處理早稻分蘗期地上部生物量增加39.45%，其他時(shí)期無顯著差異；晚稻成熟期稻谷生物量增加9.48%；GF40、GF60、GF80 處理早稻分蘗期地上部生物量分別增加43.61%、52.08%和47.50%，拔節(jié)期無顯著差異，抽穗期和成熟期稻秸生物量分別顯著降低19.60% 和14.07%、22.90%和11.11%、19.15%和8.6%，抽穗期GF40處理稻谷生物量顯著降低19.09%，成熟期稻谷生物量均無顯著差異；晚稻成熟期，GF60 處理稻秸生物量增加6.96%，GF40、GF60、GF80 處理稻谷生物量分別增加7.76%、8.62%和9.48%。以上結(jié)果表明種植翻壓紫云英條件下，早稻季減施化肥60%，晚稻季正常施肥，基本能夠滿足雙季稻的正常生長和產(chǎn)量穩(wěn)定。

圖3 不同生育期各處理水稻地上部生物量Fig.3 Aboveground biomass of rice at different growth stages

2.2 種植利用紫云英條件下早稻減施化肥對(duì)水稻氮素利用效率及氮素吸收的影響

表2 顯示，與F100 處理相比，GF100 處理晚稻氮肥農(nóng)學(xué)效率顯著增加25.15%。與F100 處理相比，GF40、GF60 和GF80 處理早稻氮肥利用率分別顯著增加39.21%、27.08%和21.37%；晚稻分別顯著增加39.91%、57.16%、45.14%。GF40 處理早稻氮肥農(nóng)學(xué)效率顯著增加99.77%，GF40、GF60、GF80 處理晚稻氮肥農(nóng)學(xué)效率分別顯著增加20.61%、22.88%和17.17%。GF40、GF60 和GF80 處理早稻氮肥偏生產(chǎn)力分別顯著增加140.28%、55.33%、23.09%，晚稻無顯著差異。可知，種植利用紫云英早稻季減施化肥20%、40%和60%，晚稻季正常施肥，顯著提高早稻晚稻氮肥利用率、晚稻氮肥農(nóng)學(xué)效率和早稻氮肥偏生產(chǎn)力。

表2 不同處理早稻晚稻氮肥利用效率Table 2 The nitrogen use efficiency of early and late rice in each treatment

圖4 顯示，與F100 處理相比，早稻季，GF100處理分蘗期地上部氮吸收量增加35.79%，早稻其他生育期及晚稻成熟期無顯著差異。與F100 處理相比，早稻季，分蘗期GF40、GF60、GF80 處理地上部氮吸收量分別顯著增加74.23%、69.50% 和43.04%；拔節(jié)期無顯著差異；抽穗期GF40 和GF60處理稻秸氮吸收量分別顯著降低22.81%和22.12%；GF40 處理稻谷氮吸收量顯著降低26.79%；成熟期GF40、GF60 和GF80 處理秸稈氮素吸收量分別顯著降低32.61%、31.97%和22.40%，GF40 和GF60 處理稻谷氮吸收量分別顯著降低21.16% 和11.43%，GF80 處理稻谷氮吸收量無顯著差異；晚稻成熟期GF40、GF60 和GF80 處理稻秸氮吸收量分別顯著增加27.51%、35.34%和23.87%，稻谷氮吸收量分別顯著增加18.21%、29.23%和26.19%?？芍?，種植利用紫云英條件下早稻季減施化肥20%，晚稻季正常施肥，能滿足早稻成熟期稻谷氮吸收，早稻季減施化肥40%和60%，晚稻季正常施肥，早稻成熟期稻谷氮素吸收量顯著降低，早稻季減施化肥20%、40%和60%，晚稻季正常施肥，晚稻季稻谷氮素吸收量顯著增加。

圖4 不同生育期各處理水稻地上部氮吸收量Fig.4 Shoot N absorption of rice at different growth stages

2.3 種植翻壓紫云英條件下早稻減施化肥對(duì)土壤供氮能力的影響

圖5 顯示，與F100 相比，初始供氮能力除抽穗期GF80 外，其余施肥處理早稻各生育期均無顯著差異，晚稻成熟期GF60 和GF80 土壤初始供氮能力顯著高于F100。與F100 處理相比，GF100 處理早稻分蘗期、抽穗期和晚稻成熟期土壤潛在供氮能力分別顯著增加21.92%、27.98% 和89.58%。GF40、GF60 和GF80 處理顯著增加了早稻季分蘗期、拔節(jié)期、抽穗期及晚稻成熟期土壤潛在供氮能力，增幅為21.38～316.31%，GF60 處理早稻成熟期土壤潛在供氮能力顯著增加32.16%。與F100 處理相比，GF100 處理顯著增加了早稻分蘗期、早稻抽穗期、晚稻成熟期土壤總供氮能力，分別增加18.50%、24.70%和99.43%。早稻季減施化肥20%、40%和60%，晚稻季正常施肥，顯著增加了早稻季分蘗期、拔節(jié)期、抽穗期及晚稻成熟期土壤總供氮能力，增幅為18.50%～250.61%。早稻各生育期(分蘗期除外)和晚稻成熟期土壤總供氮能力和潛在供氮能力均以GF60 和GF80 最大，GF60 在早稻成熟期土壤總供氮及潛在能力顯著高于GF80，而GF80 在晚稻成熟期的土壤潛在供氮能力顯著高于GF60。綜上，種植利用紫云英早稻減施化肥40%顯著增加早稻和晚稻成熟期土壤總供氮能力。

圖5 水稻不同生育期土壤供氮能力Fig.5 Soil nitrogen supply capacity at early and late rice different stages

2.4 種植翻壓紫云英條件下早稻減施化肥對(duì)土壤速效磷鉀含量的影響

圖6 顯示，與F100 處理相比，早稻分蘗期、拔節(jié)期和抽穗期，減肥各處理能維持土壤有效磷含量不降低，早稻成熟期減肥各處理土壤有效磷含量顯著降低，GF40、GF60 和GF80 處理分別降低33.15%、28.22% 和18.75%。早稻分蘗期GF40、GF60 和GF80 處理土壤速效鉀分別降低41.72%、25.52% 和21.21%，成熟期GF40 處理土壤速效鉀顯著降低26.83%。由此可見，種植利用紫云英早稻季減施化肥處理在早稻分蘗期、拔節(jié)期和抽穗期能夠維持土壤有效磷的供應(yīng)，在早稻拔節(jié)期和抽穗期能夠維持土壤速效鉀的供應(yīng)，但早稻成熟期減施化肥40%和60%土壤有效磷含量顯著降低，減施化肥60%處理速效鉀含量顯著降低。因此，要維持土壤有效磷和速效鉀的供應(yīng)磷鉀肥減量不宜超過20%。

圖6 早稻不同生育期和晚稻成熟期土壤有效磷和速效鉀含量Fig.6 Soil available phosphorus and potassium content at different stages of early rice and maturing stage of late rice

2.5 土壤供氮能力與水稻氮素吸收的相關(guān)性分析

將早稻各生育期土壤供氮能力和氮吸收量標(biāo)準(zhǔn)化處理后，進(jìn)行線性回歸擬合，分析早稻季不同生育期土壤供氮能力對(duì)水稻氮吸收量的影響(圖7)。結(jié)果表明，土壤總供氮能力、潛在供氮能力、初始供氮能力與水稻地上部氮吸收量均呈極顯著正相關(guān)，一元線性擬合的P值均小于0.01，在統(tǒng)計(jì)上達(dá)95%的置信度水平。由此可知，種植翻壓紫云英可通過增加土壤供氮能力，促進(jìn)水稻地上部氮素吸收。

圖7 土壤供氮能力與早稻地上部氮素吸收的相關(guān)性Fig.7 Correlation between soil nitrogen supply capacity and shoot nitrogen uptake of early rice

3 討論

3.1 種植利用紫云英條件下早稻減施化肥保證水稻穩(wěn)產(chǎn)、提高氮肥利用效率

在我國南方稻區(qū)，利用冬閑田種植紫云英能 夠培肥土壤、促進(jìn)水稻養(yǎng)分吸收、提高水稻產(chǎn)量[5]。本研究連續(xù)6 年定位試驗(yàn)結(jié)果表明，種植利用紫 云英條件下早稻季減施化肥20%，晚稻季正常施肥，能顯著增加早稻產(chǎn)量。早稻季減施化肥40% 和60%，晚稻季正常施肥，能夠保證早稻、晚稻 不減產(chǎn)。王慧等[25]在湘北的研究結(jié)果表明，早稻季減施化肥60%、晚稻季減施化肥40%，仍能保證早稻、晚稻不減產(chǎn)。程會(huì)丹等[26]發(fā)現(xiàn)，早稻減施化肥40%，紫云英翻壓量為15.0～30.0 t/hm2，能保證早 稻晚稻及全年稻谷穩(wěn)產(chǎn)，且隨紫云英翻壓量的增加水稻產(chǎn)量增加。主要原因是紫云英與根瘤菌共生固氮，翻壓量為22.5 t/hm2時(shí)可通過生物固氮帶入約67.39 kg 外源氮素[8]。雖然紫云英不能帶來外源磷鉀，但紫云英可通過根系分泌草酸等有機(jī)酸活化土壤中難溶性磷，翻壓還田后增加土壤有效磷含量[27-28]。同時(shí)，紫云英的根系密集、分布較深，可以將土壤深層的礦物鉀活化為有效鉀[29]。種植利用紫云英可 促進(jìn)水稻對(duì)土壤中磷鉀養(yǎng)分的吸收，提高磷肥和 鉀的利用效率[30]，在替代氮肥的同時(shí)，替代部分磷 鉀肥。

與單施化肥相比，紫云英配合化肥能夠提高氮肥的利用率[5,25,31]。本研究中，種植利用紫云英早稻季減施化肥20%、40%和60%，晚稻季正常施肥，顯著提高早稻和晚稻氮肥利用率、晚稻氮肥農(nóng)學(xué)效率和早稻氮肥偏生產(chǎn)力。研究表明紫云英氮素的釋放供應(yīng)符合早稻生育需要，氮的吸收大致呈S 曲線，分蘗至拔節(jié)期為吸氮高峰期[32]。紫云英與化肥配施有利于水稻吸收外源氮素，且水稻地上部吸收氮的差異主要來自于紫云英礦化的氮源[33]。分蘗前水稻對(duì)氮的需求量較小，化肥氮施入易快速水解成NH4+-N，過量速效氮供應(yīng)易造成氮的損失，化肥氮的損失高達(dá)50%[31]。紫云英翻壓還田后促進(jìn)土壤微生物的生長繁殖固定較多的礦質(zhì)氮減少氮素的損失，氮的后效更長，能夠滿足水稻后期對(duì)氮的需求[9]，進(jìn)而提高水稻氮肥利用效率。

3.2 種植利用紫云英早稻減施化肥提高土壤供氮能力，促進(jìn)水稻地上部氮的吸收

作物既能吸收土壤有效氮庫中的礦質(zhì)氮，又能吸收土壤有機(jī)氮庫礦化出的礦化氮[14]。起始礦質(zhì)氮作為土壤的初始供氮能力，土壤有機(jī)氮庫礦化出的礦化氮是土壤潛在供氮能力，兩者的加和是土壤總供氮能力[12]。研究表明土壤供氮能力越高, 作物對(duì)氮肥的依賴性越弱，氮肥施用量減少，氮肥利用率越高，水稻氮素吸收越高[10,11,34-35]。與常規(guī)施肥相比，早稻季減施化肥20%、40%和60%，晚稻季正常施肥，顯著增加水稻生育期的土壤潛在供氮能力和總供氮能力。紫云英翻壓還田后分解，產(chǎn)生多數(shù)為大分子疏水性的可溶性有機(jī)氮，大分子的芳香族化合物易被黏質(zhì)的稻田土壤吸附固持，減少氮的損失[36]。紫云英中當(dāng)季氮?dú)埩袈蕿?7.6%～62.4%，損失率為7.8%～38.6% (氮的損失率遠(yuǎn)小于化肥氮)[32,37]。因此，長期翻壓紫云英有助于提升水稻土氮的保存能力。各種生物培養(yǎng)法測定的土壤供氮能力與盆栽試驗(yàn)的作物吸氮量均表現(xiàn)顯著正相關(guān)[24,38-39]。陳德立等[13]的研究結(jié)果也表明盆栽條件下土壤的供氮量與作物氮素吸收呈顯著正相關(guān)，但田間條件下兩者并無相關(guān)性。本研究中厭氧生物培養(yǎng)法測得的早稻生育期土壤供氮能力與水稻地上部氮吸收呈顯著正相關(guān)。本研究中，種植利用紫云英條件下，早稻季減施化肥20%、40%和60%抽穗期和成熟期秸稈氮均顯著低于常規(guī)化肥處理，主要原因是常規(guī)施肥施氮量高，追肥造成氮素的奢侈吸收，氮素吸收量高，水稻貪青晚熟，早稻生育期短，早稻收獲時(shí)吸收的氮素尚未轉(zhuǎn)化到籽粒中，大部分積累在秸稈中，結(jié)實(shí)率低。實(shí)際生產(chǎn)中，種植利用紫云英條件下，早稻季氮肥用量必須減量，早稻減肥20%能夠保證水稻增產(chǎn)，且地上部和稻谷氮吸收量不降低。早稻季減施化肥40%和60%，早稻生育期間，土壤總供氮能力顯著高于常規(guī)化肥，但土壤磷鉀養(yǎng)分供應(yīng)不足，水稻氮素的積累需要土壤氮磷鉀養(yǎng)分的協(xié)同供應(yīng)。因此，為保證土壤養(yǎng)分的平衡供應(yīng)，贛北地區(qū)水稻生產(chǎn)過程中早稻的氮肥可減施60%，磷鉀肥減施不宜超過20%。

4 結(jié)論

在我國贛北雙季稻區(qū)，種植翻壓紫云英條件下，早稻減施化肥60%晚稻正常施肥，能夠增加土壤總供氮能力和潛在供氮能力，提高氮肥利用率和生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)水稻穩(wěn)產(chǎn)。早稻減施化肥20%可進(jìn)一步提升早稻和晚稻產(chǎn)量，滿足早稻稻谷氮素吸收，增加晚稻稻谷氮素吸收。