魯艷紅，廖育林，周 興，謝 堅，楊曾平，聶 軍，曹衛(wèi)東

（1. 湖南省土壤肥料研究所，湖南 長沙 410125；2. 農(nóng)業(yè)部湖南耕地保育科學(xué)觀測實驗站，湖南長沙 410125；3. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，湖南 長沙 410128；4. 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，北京 100081）

湖南省是典型農(nóng)業(yè)大省，是我國重要的糧食生產(chǎn)基地之一，歷來是主要的糧食調(diào)出省份。水稻是湖南省的主要糧食作物，其產(chǎn)量和種植面積均居全國第一[1]。隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以及城鎮(zhèn)化的快速推進(jìn)，耕地非農(nóng)業(yè)利用趨勢已是不可逆轉(zhuǎn)[2]，耕地面積的日趨減少在很大程度上影響了湖南省的糧食安全生產(chǎn)。紫云英作為綠肥種植歷史悠久，在有效培肥土壤、改善環(huán)境、提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)、減少化肥投入上起著重要作用[3]。稻-稻-綠肥曾是湖南省稻田最主要的耕作模式。湖南省最大綠肥種植面積曾達(dá)到2 000 000 hm2，占耕地面積58%[4]。然而，近30 a 來，經(jīng)濟(jì)重心的轉(zhuǎn)移影響了稻田有機(jī)物料投入構(gòu)成和數(shù)量，目前湖南省的水稻生產(chǎn)幾乎全部依賴于化肥投入，投入稻田的有機(jī)肥料和農(nóng)家肥偏低，綠肥種植面積也急劇下降。加之雙季稻的復(fù)種指數(shù)高，產(chǎn)量高，養(yǎng)分消耗量大，導(dǎo)致稻田土壤出現(xiàn)肥力衰退，耕層變淺，土壤養(yǎng)分表聚，次生潛育化加劇，中低產(chǎn)田面積增大，土壤總體質(zhì)量持續(xù)下降等一系列問題[5-6]。因此，發(fā)展綠肥作物生產(chǎn)利用對于培育提升當(dāng)前湖南省雙季稻田耕地地力和保障糧食安全具有重要的現(xiàn)實意義。

稻-稻-冬閑是當(dāng)前湖南省稻田最主要種植模式。據(jù)統(tǒng)計全省水田稻-稻二熟制面積為1 635 000 hm2，而稻-稻-綠肥在300 000 hm2左右徘徊[7]。湖南省一直有種植綠肥生產(chǎn)的習(xí)慣，紫云英是湖南稻區(qū)的最主要綠肥品種。長期以來，紫云英種植與利用在中低產(chǎn)田的土壤改良、地力培肥和生態(tài)環(huán)境改善等方面都曾發(fā)揮了重要作用[8]。湖南省土壤肥料工作者在20 世紀(jì)70年代先后培育適應(yīng)雙季稻生產(chǎn)的紫云英品種——湘肥1 號、湘肥2 號、湘肥3 號等。由于紫云英種植面積的縮減和研究工作的停滯，這些適宜的紫云英品種在市場上已很難有種子出售，且這些紫云英品種的品性已逐步退化。同時，當(dāng)前雙季稻生產(chǎn)的農(nóng)事季節(jié)已經(jīng)發(fā)生巨大變化，翻耕、移栽等農(nóng)事措施較20 世紀(jì)70～80年代已大幅提前，已有的紫云英品種花期不適應(yīng)現(xiàn)代雙季稻耕作制的需求。紫云英新品種的缺乏是限制湖南省雙季稻區(qū)綠肥恢復(fù)發(fā)展的最主要瓶頸，尤其是適應(yīng)現(xiàn)代雙季稻生產(chǎn)的“早花、適產(chǎn)型”紫云英新品種缺乏。為了恢復(fù)綠肥生產(chǎn)，篩選出適應(yīng)南方現(xiàn)代雙季稻農(nóng)作制度的紫云英新品種，湖南省土壤肥料研究所自2008年以來以早花、適產(chǎn)、高養(yǎng)分含量為紫云英新品種培育的目標(biāo)，并成功培育出湘紫2號。為了驗證湘紫2 號在現(xiàn)代雙季稻生產(chǎn)中的適宜性，于2010～2014年在長沙市長沙縣高橋鎮(zhèn)開展田間試驗，以期使該品種盡快服務(wù)于雙季稻生產(chǎn)。

1 材料與方法

1.1 供試品種

供試紫云英品種有湘紫2 號、湘肥2 號、湘肥3 號、余江大葉和信陽紫云英5個品種。其中湘肥2 號是早花型品種、湘肥3 號和余江大葉是中花型品種、信陽紫云英是早花型品種，湘紫2 號是湖南省土壤肥料研究所以長沙市望城區(qū)本地野生紫云英品種為親本培育的新品種，屬早花型品種。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2010～2014年在長沙市高橋鎮(zhèn)范林村進(jìn)行。供試土壤為河流沉積物發(fā)育的河沙泥，肥力中等，前作晚稻，生長均勻，該試驗田已30 a 以上未種紫云英。晚稻收獲后，移除稻草，開溝作廂。試驗采取隨機(jī)排列，重復(fù)3次，小區(qū)面積66.7 m2，小區(qū)間挖寬30 cm、深15 cm 的排水溝，四周開圍溝，保證排水暢通，且小區(qū)外設(shè)置1.5 m的保護(hù)行。每年選取不同地塊進(jìn)行試驗。

1.3 播種方法與管理情況

晚稻收獲后2～3 d 播種紫云英。播種前進(jìn)行根瘤菌拌種，晾干后播種，播種方式采取條播，幅寬10 cm，播種后灌“跑馬水”一次，以促種子發(fā)芽。冬春季清溝排水。試驗期間保證田面無積水，并于冬前抗旱一次，于早春季清溝一次。

1.4 觀測項目與數(shù)據(jù)處理

試驗過程中，進(jìn)行田間觀察，于苗期、越冬期、盛花期和成熟期測定植株農(nóng)藝性狀，并在其生長過程中觀察植株生長速度。試驗各品種盛花期各小區(qū)刈割一半測鮮草產(chǎn)量，并化驗植株氮磷鉀含量，另一半成熟期收割測定種子產(chǎn)量，種子成熟期時單打單曬，測定種子產(chǎn)量。

植株氮、磷和鉀養(yǎng)分測定采用常規(guī)方法[9]。

所有數(shù)據(jù)均采用Excel 2003 軟件進(jìn)行統(tǒng)計處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 生育期對比

紫云英的生育期，尤其是盛花期，對南方現(xiàn)代雙季稻適時生產(chǎn)尤為重要。南方稻田翻耕從3月底至4月初開始，因此紫云英品種的盛花期必須在3月底至4月初。從表1 中可知，湘紫2 號的播種至盛花期時間與信陽紫云英較為接近（表1），分別為166 和167 d，無顯著差異；湘紫2 號盛花期較湘肥2 號、湘肥3 號和余江大葉平均分別提前4、7 和8 d，湘紫2 號與該3個品種間存在極顯著差異（P＜0.01）；湘紫2 號和信陽紫云英平均全生育期（播種至成熟期）均為202 d，極顯著短于其他3個品種。湘紫2 號表現(xiàn)出早花、早熟的特性。

表1 2010～2014年不同品種紫云英生育期 （d）

2.2 冬前植株素質(zhì)對比

冬前紫云英植株的素質(zhì)對紫云英盛花期產(chǎn)量起著決定性的作用。2010～2013年冬前（12月底）對各品種進(jìn)行了植株素質(zhì)調(diào)查（見表2），從各個品種紫云英的冬前素質(zhì)來看，除信陽紫云英在株高、分支數(shù)和根長上表現(xiàn)出較弱的生長勢外，其他品種間差異不明顯，湘紫2 號的株高和分支略高于其他品種。根瘤的差異年內(nèi)較明顯，但年際間差異不明顯。

表2 不同品種紫云英冬前植株素質(zhì)

2.3 盛花期養(yǎng)分含量對比

紫云英盛花期的氮、磷和鉀含量的高低直接影響紫云英種植培肥土壤和為作物提供養(yǎng)分的效果。盛花期養(yǎng)分含量（以干基計）見表3。湘紫2 號全N 含量為3.00%，湘肥2 號、湘肥3 號、余江大葉與信陽紫云英分別為2.96%、2.85%、2.96%和2.87%。湘紫2 號全N 養(yǎng)分含量顯著高于其他品種。但在全磷、全鉀和植株水分含量上各品種間差異不明顯。

表3 不同品種紫云英盛花期紫云英草養(yǎng)分含量 （%）

2.4 盛花期植株素質(zhì)對比

紫云英的主要作用是春季用作翻壓綠肥，紫云英盛花期的植株素質(zhì)是衡量品種好壞的關(guān)鍵指標(biāo)。盛花期調(diào)查各品種性狀見表4，湘紫2 號株高為114.8 cm，略低于湘肥2 號，湘肥3 號和余江大葉；單株重為115.9 g，低于湘肥2 號、湘肥3 號和余江大葉。但株高和單株重明顯高于信陽紫云英，表現(xiàn)出產(chǎn)量適中的特性；各個品種間莖粗差異不明顯。

2.5 盛花期鮮草產(chǎn)量和成熟期種子產(chǎn)量對比

紫云英最佳翻壓期為盛花期，盛花期鮮草產(chǎn)量直接影響投入土壤中的氮、磷、鉀養(yǎng)分量和有機(jī)質(zhì)含量的多少[10]。紫云英翻壓量過低，其養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)含量較低，會導(dǎo)致翻壓后不能達(dá)到理想的肥田效果，而過高的翻壓量可能會造成翻壓難度增加，同時可能由于腐解時間不夠引起早稻僵苗等毒害現(xiàn)象[11]，因此，紫云英翻壓量也并非越多越好。有研究表明現(xiàn)代農(nóng)作制中稻田紫云英最佳翻壓量為1 500 kg/667m2左右[12]。從表5 中可見，湘紫2 號盛花期的鮮草平均產(chǎn)量為1 589.5 kg/667m2，低于湘肥2號、湘肥3 號和余江大葉的鮮草產(chǎn)量，但高于信陽紫云英鮮草產(chǎn)量。由于通常認(rèn)為紫云英鮮草翻壓的最適量為1 500 kg/667m2左右，湘紫2 號產(chǎn)量在紫云英壓青還田的適宜量范圍，有利于稻田土壤培肥和水稻作物增產(chǎn)。

表4 不同品種紫云英盛花期植株素質(zhì)

紫云英種子產(chǎn)量直接影響紫云英留種效益。從表5中可見湘紫2 號種子產(chǎn)量明顯高于其他品種。湘紫2 號4 a 平均種子產(chǎn)量為43.0 kg/667m2，較湘肥2 號、湘肥3號、余江大葉和信陽紫云英分別高26.8%、70.4%、31.6%和59.1%。

表5 不同品種紫云英盛花期鮮草產(chǎn)量和成熟期種子產(chǎn)量 （kg/667m2）

3 結(jié)論與討論

通過品種觀察比較，發(fā)現(xiàn)湘紫2 號具有其獨特的品種特征和特性，較其他4個紫云英品種更符合現(xiàn)在雙季稻區(qū)冬季綠肥的種植要求。

（1）湘紫2 號生育期短，適宜在雙季稻區(qū)種植利用。可在晚稻收獲后10月底至11月上旬播種，也可于10月上中旬晚稻收獲前套播，次年3月中下旬至4月上旬盛花，5月上旬成熟，全生育期202 d 左右，盛花期較湘肥2 號、湘肥3 號和余江大葉明顯提早，與信陽紫云英生育期相似。湖南省雙季稻區(qū)早稻移栽時間在4月下旬至5月上旬，紫云英一般需要提前5～15 d 翻壓，早花品種湘紫2 號和信陽紫云英與雙季稻農(nóng)作制的季節(jié)要求相匹配較好，不會影響早稻農(nóng)事操作。

（2）湘紫2 號鮮草產(chǎn)量適中，養(yǎng)分含量高。苗期生長健壯，生長勢強(qiáng)，抗寒、抗旱及抗病力強(qiáng)。大量試驗證明，紫云英盛花期翻壓1 500 kg/667m2鮮草為現(xiàn)代水稻種植中紫云英的最適翻壓量[13-14]。本試驗表明，信陽紫云英為早花品種，但其鮮草產(chǎn)量過低（僅為湘紫2 號的61.5%）而達(dá)不到理想肥田效果；湘肥2 號也能滿足雙季稻農(nóng)作制的季節(jié)要求，但其盛花期鮮草產(chǎn)量較1500 kg/667m2的最佳翻壓量高39.9%，如果全量翻壓可能造成翻壓操作難度增加和早稻僵苗，將其部分移出則費時費工。極早花型湘紫2 號盛花期產(chǎn)量平均為1 589.5 kg/667m2，較接近紫云英最適翻壓量，且湘紫2 號盛花期鮮草養(yǎng)分含量與其他品種比較全氮含量較高，表現(xiàn)出較好的肥力特性，適合雙季稻區(qū)的種植利用。

（3）南方稻田紫云英留種中種子產(chǎn)量低下一直是困擾南方紫云英種子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。南方稻田紫云英留種產(chǎn)量通常在20～30 kg/667m2左右，種子產(chǎn)量低下直接影響紫云英留種效益。湘紫2 號盛花期比余江大葉等常用品種早3～10 d，能有效避開南方降雨對授粉的影響，另外，湘紫2 號繁殖能力強(qiáng)，種子產(chǎn)量高，能夠很快形成規(guī)模，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供需要。

紫云英作為綠肥作物，不僅具有培肥地力、改善生態(tài)環(huán)境等功能，且其植株本身含有大量的氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素，翻壓后可為其他作物提供營養(yǎng)[15]。湖南雙季稻面積達(dá)160 萬hm2，這些雙季稻田均適宜種植紫云英。本研究表明湘紫2 號是早花型紫云英新品種，具有苗期生長勢強(qiáng)，出苗快、早花、適產(chǎn)、養(yǎng)分含量高、性狀穩(wěn)定、適應(yīng)性廣等特性，適宜在湖南雙季稻區(qū)及生態(tài)條件相近的同緯度雙季稻區(qū)種植。

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