绿肥压青配施减肥技术对水稻产量及土壤肥力的影响
摘要
关键词
绿肥压青;化肥减量;有机质;碳汇;经济效益
正文
1 引言
中国水稻生产长期依赖化肥,导致土壤退化、面源污染加剧(张福锁等,2018)。绿肥还田是提升耕地质量的关键措施:田菁等豆科绿肥可固氮(含氮量2%~3%),其腐解释放的有机酸、多糖类物质能促进土壤团聚体形成。本研究在灌阳县典型潴育性沙泥田开展,对比减肥配施绿肥模式对水稻产量构成、土壤理化性质及经济效益的影响,为"藏粮于地"战略落地提供实证依据。
2 材料与方法
2.1 试验地概况
试验位于灌阳县新街镇(111.09640619E, 25.38260241N)。土壤为潴育性沙泥田,耕层厚27 cm,基础肥力见表1。
表1 试验地耕层(0–20 cm)基础养分
| 指标 | 有机质(g/kg) | 全氮(g/kg) | 有效磷(mg/kg) | 速效钾(mg/kg) | pH |
| 含量 | 37.8 | 0.189 | 20.1 | 92 | 6.12|
2.2 试验设计
设2处理(简比实验):
- CK:测土配方施肥(N-P₂O₅-K₂O /11-5.2-10 kg/亩)
- T:减肥20%(N-P₂O₅-K₂O 8.8-5.2-8 kg/亩) + 田菁1500 kg/亩
小区面积0.5亩,水稻品种"德优108"。田菁于盛花期刈割,切段后翻压。
2.3 田间管理
绿肥还田:7月7日翻压田菁,增施尿素2 kg/亩(C/N调节至25:1)加速腐解。
移栽:7月26日机械插秧,CK密度8044穴/亩(25.5×32.5 cm),T处理因绿肥还田增加土壤蓬松度,微调至8012穴/亩(26×32 cm)。
施肥方案:基肥为复合肥(15-15-15)+ 过磷酸钙(含P₂O₅ 12%);追肥分蘖期与孕穗期施用(表2)。
水肥管理:浅水灌溉+间歇晒田;病虫害统防统治(纹枯病:24%井冈霉素;稻飞虱:25%吡蚜酮)。
表2 各处理施肥方案(kg/亩)
| 处理 | 基肥(7/25) | 追肥1(分蘖盛期,8/2) | 追肥2(孕穗期,9/2) |
| CK | 复合肥30+过磷酸钙13.34 | 尿素7+氯化钾7 | 尿素5.12+氯化钾4.67 |
| T | 复合肥30+过磷酸钙13.34 | 尿素4.4+氯化钾5 | 尿素3+氯化钾3.33 |
3 结果与分析
3.1 生育期与农艺性状
两处理生育期一致(表3),表明绿肥压青未延迟水稻发育。T处理株高增加1.8%(111.5 vs 109.5 cm),但有效穗数降低2.3%(12.50 vs 12.79万穗/亩),推测因绿肥腐解初期耗氮导致分蘖减少;而结实率下降4.93个百分点(81.65% vs 86.58%)与孕穗期氮供应减弱相关。
表3 水稻关键生育期(月/日)
| 处理 | 移栽期 | 分蘖盛期 | 齐穗期 | 成熟期 |
| CK | 7/26 | 8/11 | 9/20 | 10/21 |
| T | 7/26 | 8/11 | 9/20 | 10/21 |
3.2 产量构成与经济效益
T处理实际产量略降0.91%(479.80 vs 484.20 kg/亩),但理论产量提高0.64%(496.89 vs 493.73 kg/亩),归因于:
千粒重增加0.6%(25.47 vs 25.31 g) 绿肥提升灌浆期碳氮供应,每穗粒数提高1.2%(142.3 vs 140.6粒),经济效益方面,T处理化肥成本降低12.9%(192.88 vs 221.47元/亩),虽产值减少13.2元/亩(按稻谷3元/kg计),但净收益增加15.39元/亩(表4)。
表4 经济效益对比(元/亩)
| 处理 | 化肥成本 | 绿肥成本 | 总产值 | 净收益 |
| CK | 221.47 | 0 | 1452.60 | 1231.13|
| T | 192.88 | 40 | 1439.40 | 1246.52|
注:田菁及压青人工成本按40元/亩估算
3.3 土壤养分变化
收获后T处理土壤有机质显著提升8.7%(35.09 vs 32.28 g/kg),主因田菁输入有机碳约675 kg/亩(含碳量45%);pH值由6.12升至6.45,缓解土壤酸化。速效钾增加9.8%(101 vs 92 mg/kg),全氮、有效磷变化不显著。
4 讨论
4.1 减肥稳产机制
绿肥压青通过双重路径补偿化肥减量:
① 短期供氮:田菁腐解释放铵态氮,保障分蘖期需求;
② 长效养地:有机质提升土壤CEC(阳离子交换量),增强钾、镁等元素供应能力,促进灌浆充实(千粒重增加)。
4.2 土壤改良效应
田菁还田输入有机碳约303.75 kg/亩(1500 kg×45%×0.45),按土壤碳汇系数0.25估算,固碳潜力达75.9 kg/亩,助力"双碳"目标。pH值上升与有机酸中和H⁺、绿肥腐解产生NH₄⁺消耗酸根相关。
4.3 推广优化建议
适宜区域:适用于pH<6.5、有机质<40 g/kg的中低产田;
配套措施:分蘖期增施穗肥(尿素2–3 kg/亩)弥补有效穗不足;
经济性:按化肥价格年均涨幅5%计,减肥20%的收益优势将进一步扩大。
5 结论
1. 产量稳定性:减肥20%配施田菁压青(1500 kg/亩),水稻实际产量降幅<1%,理论产量反增0.64%,实现减肥稳产目标;
2. 土壤提升:有机质含量提高8.7%,pH值优化0.33个单位,缓解酸化趋势;
3. 综合效益:净收益增加15.39元/亩,兼具减排固碳生态价值。
该模式为南方水稻区化肥减量替代提供技术范式,建议扩大区域验证。
参考文献
[1] 农业农村部. 到2020年化肥使用量零增长行动方案[J]. 中国农技推广, 2015.
[2] 张福锁, 等. 绿肥驱动的可持续农业生态系统构建[J]. 中国农业科学, 2018, 51(8): 1460–1474.
[3] 曹卫东, 等. 南方稻区冬绿肥增产增效机制研究进展[J]. 植物营养与肥料学报, 2020.
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