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紫云英是我国南方地区种植历史悠久的绿肥之一,其养分含量丰富,利用后可以提高并稳定作物产量、改善土壤结构和提高土壤肥力。发展绿肥生产不仅具有传统意义上的作用及地位,对于现代农业生产同样意义重大。因此,开展绿肥研究、加大绿肥在农业应用中的作用对推动化肥减量增效、农业可持续发展具有重要支撑作用。本研究利用连续11年田间定位试验,共设6个处理,分别为CK(不施肥)、F100(常规单施化肥)和减施20%化肥条件下(F80)翻压紫云英量15000kg/hm2(GM1)、22500kg/hm2(GM2)、30000kg/hm2(GM3)和37500kg/hm2(GM4)4个水平。研究了化肥减量施用下紫云英翻压量对双季稻产量及产量稳定性、土壤结构稳定性、养分的高效利用及土壤培肥效果的影响,初步研究了在减施化肥条件下紫云英替代化肥的可行性和适宜翻压量。为南方双季稻区减肥增效及紫云英利用提供理论依据,研究主要结果如下:
(1)减施化肥20%条件下,翻压紫云英量提高了早、晚稻及全年稻谷产量,紫云英翻压量为30000kg/hm2时水稻的产量最高。与CK处理相比,早、晚稻季水稻产量增幅为78.4-90.3%、42.2-46.5%;与F100处理相比,减量施用化肥翻压紫云英15000-37500kg/hm2时,早、晚稻及全年两季稻谷产量无显著差异;与CK处理相比,减施化肥翻压紫云英处理降低了产量变异系数,提高了产量稳定性指数。
(2)与CK、F100处理相比,减施化肥20%、翻压紫云英15000-37500kg/hm2时,土壤中有机碳、有效磷、全氮和碱解氮含量均显著(P<0.05)提高。考虑土壤养分稳定性因素,减量施用化肥条件下,翻压紫云英30000kg/hm2左右对土壤培肥效果明显。
(3)与CK和F100处理相比,减施化肥翻压紫云英)降低了土壤耕层的紧实度,随紫云英翻压量的增加,土壤紧实度显著下降,在0-10cm和10-20cm土层分别以F80+GM3和F80+GM4处理紧实度最低。与CK处理相比,施肥处理,尤其是减施化肥翻压紫云英处理显著降低了土壤容重,同时,提高了土壤中的含水率。
(4)减量施肥翻压紫云英对土壤水稳性大团聚体中1-2mm、0.5-1mm粒级的形成与稳定有促进作用,过量翻压紫云英不利于>2mm粒级团聚体形成、稳定;与CK、F100处理相比,减量施用化肥翻压紫云英可以增大水稳性大团聚体内各粒级有机碳、全氮含量,且对1-2mm、0.5-1mm粒级影响最大,以减量施用化肥翻压紫云英30000kg/hm2效果最显著。
(5)与F100处理相比,长期减量施用化肥翻压紫云英处理显著(P<0.05)提高早稻季的化肥氮、磷、钾素利用率和晚稻季总投入氮、磷、钾素的肥料利用率,以减量施用化肥翻压紫云英30000kg/hm2处理的效果最佳。同时,长期减量施用化肥翻压紫云英可提高水稻对氮、磷、钾养分的吸收积累。
综合考虑双季稻的产量及产量稳定性、土壤结构稳定性、养分的高效利用及土壤培肥效果,在本试验条件下或与该试验区气候特点类似的南方双季稻种植区,在减量施用化肥20%条件下,翻压紫云英量30000kg/hm2左右较为适宜。
(1)减施化肥20%条件下,翻压紫云英量提高了早、晚稻及全年稻谷产量,紫云英翻压量为30000kg/hm2时水稻的产量最高。与CK处理相比,早、晚稻季水稻产量增幅为78.4-90.3%、42.2-46.5%;与F100处理相比,减量施用化肥翻压紫云英15000-37500kg/hm2时,早、晚稻及全年两季稻谷产量无显著差异;与CK处理相比,减施化肥翻压紫云英处理降低了产量变异系数,提高了产量稳定性指数。
(2)与CK、F100处理相比,减施化肥20%、翻压紫云英15000-37500kg/hm2时,土壤中有机碳、有效磷、全氮和碱解氮含量均显著(P<0.05)提高。考虑土壤养分稳定性因素,减量施用化肥条件下,翻压紫云英30000kg/hm2左右对土壤培肥效果明显。
(3)与CK和F100处理相比,减施化肥翻压紫云英)降低了土壤耕层的紧实度,随紫云英翻压量的增加,土壤紧实度显著下降,在0-10cm和10-20cm土层分别以F80+GM3和F80+GM4处理紧实度最低。与CK处理相比,施肥处理,尤其是减施化肥翻压紫云英处理显著降低了土壤容重,同时,提高了土壤中的含水率。
(4)减量施肥翻压紫云英对土壤水稳性大团聚体中1-2mm、0.5-1mm粒级的形成与稳定有促进作用,过量翻压紫云英不利于>2mm粒级团聚体形成、稳定;与CK、F100处理相比,减量施用化肥翻压紫云英可以增大水稳性大团聚体内各粒级有机碳、全氮含量,且对1-2mm、0.5-1mm粒级影响最大,以减量施用化肥翻压紫云英30000kg/hm2效果最显著。
(5)与F100处理相比,长期减量施用化肥翻压紫云英处理显著(P<0.05)提高早稻季的化肥氮、磷、钾素利用率和晚稻季总投入氮、磷、钾素的肥料利用率,以减量施用化肥翻压紫云英30000kg/hm2处理的效果最佳。同时,长期减量施用化肥翻压紫云英可提高水稻对氮、磷、钾养分的吸收积累。
综合考虑双季稻的产量及产量稳定性、土壤结构稳定性、养分的高效利用及土壤培肥效果,在本试验条件下或与该试验区气候特点类似的南方双季稻种植区,在减量施用化肥20%条件下,翻压紫云英量30000kg/hm2左右较为适宜。