紫云英协同秸秆还田下氮钾减施对双季稻产量及光合特性的影响

胡柯鑫1,2,罗尊长1,2,董春华2,孙 梅2,洪 曦2,谢 宜1,2,周 旋2,刘 杰2,孙 耿2

(1.湖南大学研究生院 隆平分院,湖南 长沙 410125;2.湖南省土壤肥料研究所,湖南 长沙 410125)

摘要:为探究化肥氮钾减施配合紫云英秸秆还田对双季稻产量与光合特性的影响。通过田间小区试验,以常规化肥处理(100%化肥)为对照,研究紫云英协同晚稻秸秆还田下早稻减施20%,30%,40%化肥氮和同时减施40%化肥钾对双季稻产量、幼穗分化期倒三叶叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)、叶绿素含量(SPAD)及早晚稻收获期土壤理化性质的影响。结果表明:不同氮肥减施比例下紫云英协同晚稻秸秆还田均能增强水稻光合作用,提高土壤肥力,增加水稻年产量,且以减施30%化肥氮、40%化肥钾处理(T4)效果较好。与常规施肥处理相比,T4的水稻年产量增加4.5%,早稻稻谷增产6.8%,倒三叶叶片Pn、Gs、Tr和 SPAD值分别降低7.8%,23.9%,21.0%,9.5%,Ci提高19.5%;其晚稻稻谷增产2.0%,倒三叶叶片Pn、Gs、Tr和SPAD值分别提高27.0%,55.3%,14.8%,13.4%,Ci降低1.6%;早晚稻收获期土壤碱解氮、有效磷、速效钾和有机质含量均有提高。研究结果,对指导双季稻田紫云英协同晚稻秸秆还田下化肥氮钾减施、水稻增产和地力提升有重要意义。

关键词:双季稻;化肥氮钾减施;紫云英秸秆还田;产量;光合特征

氮、钾等作为主要营养元素一直影响着水稻的生长发育,也是保证我国农业持续稳定发展的重要因素[1]。近些年来,化肥氮施用量迅速增加,增产效果渐微,利用率低下,造成农田土壤的酸化、板结,环境风险大大增加[2-5];氮素的流失,氨与亚硝态氮挥发也带来大气温室效应、酸雨等一系列环境问题[6],成为农业面源污染的重要原因之一。同时,土壤钾素缺乏与钾矿资源不足间矛盾也是我国农田面临的重要问题[7],亟待解决。

紫云英(Astragalus sinicus)是我国南方主要的绿肥作物,是一种优秀清洁的有机肥资源,含有大量氮素,通过对其翻压还田增加土壤肥力,改良土壤环境,在提高水稻产量与品质中发挥重要作用[8-9]。周兴等[10]研究表明,紫云英翻压后,水稻的增产效果更为显著,增加水稻产值,减少生产成本,提高养分利用效率。稻草秸秆还田能不同程度增加水稻产量及其地上部分钾素含量,对中、低钾土壤的钾肥吸收利用率有显著提高[11-12],在养分资源循环利用、减少环境污染、培肥土壤等方面均具有重要作用。曾研华等[13]发现秸秆还田配合化肥减施能增加双季早、晚稻周年产量与生物量,且双季早稻增产效应高于双季晚稻。大量研究表明,水稻叶片叶绿素含量、净光合速率都直接或间接地与水稻干物质积累及产量形成有关[14-15]。田红刚等[16]研究表明,水稻生育期90%以上干物质来自叶片的光合作用,稻谷产量的40%~60%直接来自水稻剑叶的光合作用[17]。韩勇等[18]以辽宁省为例,发现水稻灌浆中期叶片的Pn与产量呈显著正相关,与Gs和Tr呈显著的二次曲线关系,与Ci呈极显著的直线关系。

前人对紫云英、秸秆还田研究较多,但其中涉及对水稻生理指标的研究鲜有报道[19-21]。本研究采用周年定位试验,探究紫云英协同晚稻秸秆还田替代早稻20%,30%,40%化肥氮及早稻减施40%化肥钾对双季稻产量、幼穗分化期叶片光合特性以及早晚稻收获期土壤理化特征的影响,对指导双季稻化肥合理减施、水稻增产和地力提升意义重大。

1 材料和方法

1.1 供试地点

试验于湖南省益阳市赫山区兰溪镇(N 28°34′33″,E 112°25′43″)进行。该区属于亚热带季风性湿润气候,季节分明,降水丰沛,分配均匀。本区热量资源丰富,年平均气温介于14~21 ℃,平均年降水量一般在800~1 600 mm。试验地土壤肥力中等,红黄泥地块,质地为黏壤,其0~20 cm土壤耕层基本理化性质主要肥力性状为:pH值 5.43,有机质22.1 g/kg,全氮2.18 g/kg,全磷0.86 g/kg,全钾14.8 g/kg;碱解氮181.0 mg/kg,有效磷26.0 mg/kg,速效钾99.8 mg/kg,缓效钾190.6 mg/kg。

1.2 供试材料

供试水稻品种:早稻为湘早籼45号,晚稻为玉针香。

供试肥料品种:尿素(含N 46.00%),过磷酸钙(含P 12.00%),氯化钾(含K 60.00%)。

1.3 试验设计

本试验采用随机区组设计,设6个处理(表1),每处理3次重复。小区面积40 m2(4 m×10 m),共18个小区,总面积720 m2(24 m×30 m),小区用田埂分开,田埂宽度20 cm,田埂上覆膜,扎入泥下,防止肥水串流。水稻晚稻插值规格一致,长32株×宽25株。

早稻施肥:T1处理不施肥,无紫云英还田;T2处理施尿素(施用量:326.1 kg/hm2)、过磷酸钙(以P2O5计,施用量:500.0 kg/hm2)、氯化钾(以K2O计,施用量:150.0 kg/hm2),尿素按基肥∶分蘖期∶穗肥= 6∶2∶2施入;T3、T4、T5分别按T2处理氮肥量减施20%,30%,40%,钾肥量均减施40%,尿素按基肥∶分蘖期∶穗肥=3∶4∶3施入;T3、T4、T5处理前茬晚稻秸秆留高茬后全部还田,水稻移栽前10 d左右紫云英还田,紫云英翻压量为22 500.0 kg/hm2。T2、T3、T4、T5处理磷肥、钾肥作基肥一次性施入。

晚稻施肥:T1处理不施肥;T2、T3、T4、T5处理施尿素(施用量:391.3 kg/hm2)、钾肥(以K2O计,氯化钾:200.0 kg/hm2)与磷肥(以P2O5计,过磷酸钙施用量:375.0 kg/hm2),氮肥按基肥∶分蘖期∶穗肥= 6∶2∶2施入,钾肥与磷肥均作基肥一次性施入。

表1 双季稻不同处理施肥设计

Tab.1 Design of different treatment fertilization for double season rice

处理Treatment早稻施肥Fertilization of early rice晚稻施肥Fertilization of late riceT1(CK)--T2N + P + KN + P + KT380%N + P + 60%K + 紫云英 + 稻草N + P + KT470%N + P + 60%K + 紫云英 + 稻草N + P + KT560%N + P + 60%K + 紫云英 + 稻草N + P + K

注:N、P、K分别指施用尿素、过磷酸钙以及氯化钾,早晚稻施用量不同;+.添加,-.不添加。

Note:N,P and K refer to the application of urea,calcium superphosphate and potassium chloride,respectively, the application amount of early and late rice is different; +.Adding,-.Not adding.

基肥在水稻秧苗移栽前撒施,分蘖肥在移栽后7~10 d施用,穗肥在移栽后40~50 d施用。早稻:2018年4-7月,历时94 d;晚稻:2018年7-10月,历时105 d。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 测定指标 试验前采用梅花形五点取样法取0~20 cm耕层土壤,测定土壤pH值、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾及缓效钾含量;早晚稻收获期测定土壤碱解氮、有效磷、速效钾和有机质含量;早晚稻水稻幼穗分化期测定叶片叶绿素含量(SPAD)与叶片光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)以及蒸腾速率(Tr);收获时每个小区单打单收单晒,测定稻谷和稻草质量。

1.4.2 测定方法 土壤化学性质采用常规分析法测定;pH值采用水∶土= 2.5∶1(V/V)电位计法测定;土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷和速效钾含量均采用常规分析方法测定[22]

水稻幼穗分化期(早稻6月4日,晚稻9月5日)选用倒三叶,其叶片叶绿素含量(SPAD)与叶片光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)以及蒸腾速率(Tr)分别用SPAD 502 叶绿素含量测定仪与LI-6400(Portable Photosynthesis System)进行测定;水稻稻草质量与稻谷质量等数据均用磅秤称量。

1.5 数据处理

分别利用Microsoft Excel 2016和IBM SPSS Statistics 20.0进行作图和数据的统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对双季稻幼穗分化期叶片净光合速率(Pn)的影响

Pn反映的是水稻叶片单位时间内积累或增加的有机物(或葡萄糖)量。图1为双季稻不同处理水稻叶片Pn。早稻Pn表现为T2>T5>T4>T3>T1,以T2处理最高,较T1与T3处理显著高17.7%和15.2%(P<0.05),T4处理较其低7.8%,但与T4和T5差异均未达显著水平。晚稻Pn表现为T4>T5>T3>T2>T1,以T4处理Pn最高,达到16.43 μ mol/(m2·s),与T5处理差异不显著,较T1、T2、T3处理显著高31.8%,27.0%,24.9%(P<0.05)。

图中不同小写字母表示早稻或晚稻处理间差异达5%显著水平。图2-6同。

Different lowercase letters in the figure indicate that there is a significant difference of 5% between early rice and late rice treatments. The same as Fig.2-6.

图1 双季稻不同处理水稻叶片净光合速率(Pn)

Fig.1 Net photosynthetic rate of rice leaves treated differently in double season rice

2.2 不同处理对双季稻幼穗分化期叶片气孔导度(Gs)的影响

Gs反映的是植物叶片与外界进行气体交换的通道开度的量。双季稻不同处理水稻Gs如图2所示,早稻以T2处理最高,达到0.67 mol/(m2·s),较T1、T3、T4和T5高36.7%,42.6%,31.4%,15.5%,差异显著(P<0.05),T4处理较T2处理降低23.9%;晚稻以T4处理最高,较T1和T2高62.2%,55.3%,差异显著(P<0.05),较T3和T5处理高25.9%,21.7%,差异不显著。

2.3 不同处理对双季稻幼穗分化期叶片胞间CO2浓度(Ci)的影响

Ci指的是叶片内部叶肉细胞间隙的二氧化碳浓度。双季稻不同处理水稻Ci如图3所示,早稻以T3处理最高,其次是T4处理,二者较T1处理高18.0%,13.2%,较T2处理高24.6%,19.5%,差异均显著(P<0.05),T5处理与其他处理间差异均未达到显著水平;晚稻Ci以T1处理最高,达400.57 μmol/L,显著高于其他处理(P<0.05),T4处理较T2处理低1.6%,T2、T3、T4和T5处理间无显著差异。

图2 双季稻不同处理水稻叶片气孔导度(Gs)

Fig.2 Stomatal conductivity of rice leaves treated differently in double season rice

图3 双季稻不同处理水稻叶片胞间CO2浓度(Ci)

Fig.3 Intercellular CO2 concentration of rice leaves treated differently in double season rice

2.4 不同处理对双季稻幼穗分化期叶片蒸腾速率(Tr)的影响

图4为双季稻不同处理幼穗分化期叶片蒸腾速率。由图4可知,早稻叶片Tr表现为T2>T5>T1>T4>T3,T2处理叶片Tr最高,较T3、T4处理高29.4%,26.6%,差异显著(P<0.05),T4处理较T2处理低21.0%,T1、T5处理与其他处理差异均未达到显著水平;晚稻叶片Tr表现为T4>T5>T3>T2>T1,T2、T3、T4与T5分别较T1处理高11.0%,15.8%,27.4%,24.1%,差异均显著(P<0.05),T4与T5处理显著高于T2处理(P<0.05),分别高14.8%,11.9%。

2.5 不同处理对双季稻幼穗分化期叶片叶绿素含量(SPAD)的影响

双季稻不同处理水稻幼穗分化期叶片叶绿素含量如图5所示。早稻叶片SPAD值表现为T2>T5>T3>T4 >T1,以T2处理最高,较T1处理高34.3%,差异显著(P<0.05),较T3、T4、T5处理高8.6%,10.5%,4.9%,T4处理较T2处理降低9.5%,但差异均未达到显著水平。晚稻叶片SPAD值表现为T4>T5> T3>T2>T1,以T4处理最高,其次是T5处理,二者较T1处理高14.8%,11.6%,较T2处理高13.4%,10.3%,差异均显著(P<0.05),T3处理与其他处理差异均不显著。

图4 双季稻幼穗分化期叶片蒸腾速率(Tr)

Fig.4 Transpiration rate of leaves in double season rice panicle stage

图5 双季稻幼穗分化期叶片叶绿素含量(SPAD)

Fig.5 Chlorophyll content of leaves in double season rice panicle stage

2.6 不同处理对双季稻收获期土壤理化性质的影响

双季稻收获期土壤的理化性质如表2所示。除早稻土壤速效钾与有机质含量以T2处理最低外,双季稻收获期不同处理土壤速效养分(碱解氮、有效磷、速效钾含量)与有机质含量均以T1处理最低。早稻土壤碱解氮含量以T3处理最高,晚稻以T4处理最高,早晚稻不同处理中均无显著差异。早晚稻土壤有效磷含量均以T4处理最高,较T2处理高5.1%,12.0%,但差异均未达显著水平。早晚稻收获期土壤速效钾含量分别以T4、T5处理最高,分别较同季T2处理高48.8%,2.0%;T4处理早稻速效钾含量显著高于T2处理,与其他处理差异不显著;晚稻处理间无显著差异。早稻收获期不同处理土壤有机质含量介于34.8 ~ 36.8 g/kg,均无显著差异;晚稻以T4与T5处理有机质含量最高,较T1处理高10.2%,9.9%,差异显著(P<0.05)。

2.7 不同处理对双季稻产量的影响

双季稻稻谷与稻草产量如图6所示。双季稻不同施肥处理稻谷产量均显著高于T1处理(P<0.05)。早稻稻谷产量表现为T4>T5>T3>T2>T1,以T4处理最高,较T2处理高6.8%,差异显著(P<0.05);晚稻稻谷产量表现为T5>T4>T3>T2>T1,以T5处理较高,T4处理较T2处理高2.0%,但差异未达显著水平。早稻稻草产量以T2处理最高,与其他施肥处理无显著差异,各施肥处理均显著高于T1处理(P<0.05);晚稻稻草产量以T5处理最高,T3处理最低,T1、T4、T5处理显著高于T2、T3处理(P<0.05)。

表2 双季稻收获期土壤理化性质

Tab.2 Soil physicochemical properties of double-season rice harvest period

处理Treatment碱解氮/(mg/kg)Hydrolysable nitrogen有效磷/(mg/kg)Available phosphorus速效钾/(mg/kg)Available potassium有机质/(g/kg)Organic matter早稻Early rice晚稻Late rice早稻Early rice晚稻Late rice早稻Early rice晚稻Late rice早稻Early rice晚稻Late riceT1165.0±3.0a155.0±6.6a3.3±0.7a2.1±1.0a 95.0±14.8ab94.0±4.6a35.8±2.2a35.2±1.1bT2 166.0±10.7a 179.3±13.7a3.9±0.6a2.5±0.6a69.7±8.1b 98.0±16.0a34.8±2.8a37.3±1.5abT3175.0±8.7a 170.7±22.3a3.4±0.8a2.2±0.4a 94.7±9.8ab101.7±10.2a36.6±1.5a38.4±3.0abT4172.3±4.2a183.7±9.5a4.1±0.7a2.8±0.6a103.7±14.0a100.0±12.3a36.1±1.9a38.7±0.8aT5 171.0±14.1a162.3±6.0a3.6±0.8a2.7±0.1a 93.7±16.4ab111.0±9.5a36.8±2.2a38.8±1.0a

注:表中不同小写字母表示早稻或晚稻处理间差异达5%显著水平。

Note:Different lowercase letters in the table indicate that there is a significant difference of 5% between early rice and late rice treatments.

图6 双季稻不同处理稻谷与稻草产量

Fig.6 Yield of rice and straw treated by different treatment of double season rice

表3为双季稻不同处理早晚稻总生物量与周年总产量。由表3可知,T4处理早稻总生物量最高,较T1处理显著高30.3%(P<0.05),较T2处理高2.5%但差异未达显著水平;晚稻总生物量以T5处理最高,较T1处理显著高22.6%(P<0.05),较T2处理高6.5%但差异未达显著水平。不同施肥处理稻谷周年总产量均显著高于T1处理(P<0.05),以T4处理最高,较T2处理高4.5%,但差异未达显著水平;稻草周年总产量以T5处理最高,显著高于T1处理(P<0.05),与其他施肥处理差异不显著。

2.8 相关性分析

表4为双季稻水稻产量与叶片生理指标以及生理指标间的相关性。除叶片Tr与稻谷产量和SPAD值、Ci与Pn和Gs外,早稻产量与生理指标以及生理指标间均呈正相关关系,其中Pn与Gs、Gs与Tr、SPAD值与稻草产量间正相关性均达到显著水平(P<0.05)。晚稻中,Ci与其他指标均呈负相关关系,且与稻谷产量负相关关系达到极显著水平;其他指标间均呈正相关关系,其中Pn与Tr、Pn与SPAD、Gs与Tr、Gs与SPAD、Tr与SPAD间均存在显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)正相关。

表3 双季稻不同处理总生物量与周年总产量

Tab.3 Total biomass and annual total production of different treatment of double season rice kg/hm2

处理Treatment早稻总生物量Total biomass of early rice晚稻总生物量Total biomass of late rice稻谷周年总产量Annual total yield of rice稻草周年总产量Annual total yield of rice strawT19 960.8±554.0b11 012.4±606.8b11 782.1±345.1b9 191.0±557.7bT212 575.1±678.6ab12 522.1±860.8ab14 824.8±417.7a10 272.4±759.2abT312 420.9±786.0ab 12 450.1±737.9ab14 903.2±664.1a9 967.8±594.1abT412 891.8±608.6a 13 499.2±631.5ab15 484.6±381.4a10 906.3±415.7abT512 170.4±837.0ab14 107.6±947.3a15 216.0±605.7a11 062.0±529.1a

注:表中不同小写字母表示同一指标不同处理间差异达5%显著水平。

Note:Different small letters in the table indicate that the difference between different treatments of the same index is 5% significant.

3 讨论与结论

水稻产量是土壤肥力、气候条件及人为管理等因素下的综合表现,施肥是保证水稻增产稳产的重要途径,氮、钾的合理施用显得尤为重要[8,23]。本试验中,T4(紫云英协同晚稻稻草还田替代30%化肥氮、40%化肥钾)处理的水稻稻谷周年总产量最高,其早稻稻谷产量、晚稻稻谷产量及周年稻谷总产量较T2(常规施肥)提高6.8%,2.0%,4.5%,与刘威等[24]和廖海燕等[25]研究结果一致。早稻稻谷产量表现为T4>T5>T3,晚稻表现为T5>T4>T3。紫云英和稻草腐解速率慢,且参与腐解的微生物与水稻发生争“氮”现象,早稻季T5处理氮肥减施比例(40%)较高,养分供应不足;T3处理氮肥减施20%、钾肥减施40%,效果与T2处理基本一致,说明紫云英和稻草腐解弥补了减施的氮、钾肥养分;另外T4处理产量较高可能与紫云英腐解释放养分搭配氮肥减施30%、钾肥减施40%与水稻养分需求同步有关[26];晚稻季T5处理较高可能与紫云英和稻草腐解与化肥的互作有关,具体的互作机制有待于进一步研究。

表4 双季稻水稻产量与生理指标及生理指标间的相关性

Tab.4 Correlation between yield,physiological index and physiological index of rice in double season rice

不同指标Different indicatorsPnGsCiTrSPAD早稻Early rice稻谷产量0.5460.2180.503-0.0650.772稻草产量0.6020.4040.2780.1320.902∗Pn10.931∗-0.4050.7980.827Gs1-0.6860.953∗0.671Ci10.0580.095Tr1-0.821SPAD1晚稻Late rice稻谷产量0.5800.619-0.996∗∗0.6410.843稻草产量0.7570.416-0.0430.4680.613Pn10.875-0.5990.913∗0.963∗∗Gs1-0.6460.910∗0.962∗∗Ci1-0.853-0.656Tr10.952∗SPAD1

注:*.在0.05水平上显著相关;**.在0.01水平上显著相关。

Note:* .Significant correlation at 0.05 level; **.Significant correlation at 0.01 level.

早稻叶片光合速率以常规施肥处理最高,这可能与早稻常规施肥的速效氮肥增加了水稻叶片的叶绿素含量,进而提高Pn有关,与李海涛等[27]研究结果一致;其他处理均表现为T5>T4>T3,Pn随氮肥减施比例增加而提高,可能与紫云英翻压后提供氮素过程偏水稻生育后期有关,与苏姗等[28]发现Pn随氮肥后移而增加的结果基本一致。早稻Gs与Pn表现出相同趋势,杨福等[29]研究在非盐碱胁迫下Gs对Pn的影响最大,其与Pn的关系较为复杂,可能存在着一定的正相关关系,与本研究结论相符。晚稻Pn与Gs均以T4处理最高,T5处理次之,表明紫云英协同稻草还田下减施30%化肥氮和40%化肥钾处理能有效促进晚稻叶片的光合作用,增加干物质累积,从而实现水稻增产。早稻水稻叶片Ci表现为T3>T4>T5,晚稻叶片Ci不施肥(T1)处理显著高于其他处理(P<0.05),陈根云等[30]研究表明,Ci取决于叶片周围空气的 CO2浓度、气孔导度、叶肉导度和叶肉细胞的光合活性,水稻Pn越弱,细胞中CO2被用来进行光合作用的量降低,从而导致胞间CO2浓度(Ci)较高[31],与本研究吻合。早稻、晚稻幼穗分化期叶片Tr分别以T2与T4处理最高,可能与叶片Gs有直接相关,叶片气孔开度越大,蒸腾作用越强;晚稻季幼穗分化期叶片Tr均高于早稻季,可能与晚稻季气温较高,光照较强有关。

双季稻收获期紫云英协同稻草还田不同处理土壤速效钾、碱解氮、有效磷与有机质含量均高于常规施肥处理,含量略微增加,王璐等[32]研究表明,紫云英协同稻草还田紫云英和稻草还田可以降低土壤容重,提高土壤养分,与本研究基本一致。与常规施肥相比,早晚稻收获期减施化肥氮、钾处理土壤中养分含量较其他处理高,存在养分盈余,产量也处于较高水平,表明紫云英配合秸秆还田对肥料利用效率有促进作用,与连泽晨[33]研究结果一致。

晚稻Pn、Gs与双季稻产量间相关性强于早稻可能与晚稻季温度较高,光照较强有关;陈根云等[30]研究发现,Pn与Ci间在不同情况下存在正相关、负相关以及无关的关系,本试验中Ci与早、晚稻产量以及生理指标间相关性存在差异,具体原因还有待进一步研究。

紫云英协同晚稻秸秆还田不同处理均能增强水稻光合作用,提高双季稻产量,培肥土壤。本研究中,以减施30%化肥氮和40%化肥钾处理效果最好,与常规处理相比,两季稻谷总产量增长4.5%,其早稻稻谷产量增产6.8%,幼穗分化期倒三叶叶片Pn、Gs、Tr及 SPAD值分别降低7.8%,23.9%,21.0%,9.5%,Ci提高19.5%;其晚稻稻谷产量提高2.0%,Pn、Gs、Tr及SPAD值分别提高27.0%,55.3%,14.8%,13.4%,Ci降低1.6%;早晚稻收获期土壤碱解氮、有效磷、速效钾和有机质含量均略有提高。

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Effects of Nitrogen and Potassium Reduction on Yield and Photosynthetic Characteristics of Double Cropping Rice by Astragalus sinicus and Late Rice Straw Returning

HU Kexin1,2,LUO Zunchang1,2,DONG Chunhua2,SUN Mei2,HONG Xi2,XIE Yi1,2,ZHOU Xuan2,LIU Jie2,SUN Geng2

(1.Long Ping Branch,Graduate School of Hunan University,Changsha 410125,China; 2.Hunan Institute of Soil and Fertilizer,Changsha 410125,China)

Abstract To explore the effect of nitrogen and potassium fertilizer reduction combined with Astragalus and straw returning on the yield and photosynthetic characteristics of double cropping rice. Field plot experiments were conducted to study the effects of Astragalus sinensis combined with late rice straw returning on yield,net photosynthetic rate(Pn),stomatal conductance(Gs),intercellular CO2 concentration(Ci),transpiration rate(Tr)and chlorophyll content(SPAD)of double-cropping rice during panicle differentiation stage,soil physical and chemical properties by reducing 20%,30%,40% fertilizer nitrogen and 40% fertilizer potassium simultaneously. The results showed that the combination of different nitrogen fertilizer reducing ratio and the return of Astragalus sinensis and late rice straw could enhance rice photosynthesis,improve soil fertility and increase annual rice yield,and the effect of reducing 30% fertilizer nitrogen and 40% fertilizer potassium treatment(T4)was better. Compared with conventional fertilization treatment,the annual yield of rice T4 increased by 4.5%,early rice by 6.8%,Pn,Gs,Tr and SPAD values of the top three leaves decreased by 7.8%,23.9%,21.0% and 9.5%,Ci increased by 19.5%. The yield of late rice increased by 2.0%,Pn,Gs,Tr and SPAD values of the top three leaves increased by 27.0%,55.3%,14.8% and 13.4%,respectively,and Ci decreased by 1.6%. The contents of available phosphorus,available potassium and organic matter were all increased. The results are of great significance for guiding the reduction of fertilizer N and K application,the increase of rice yield and the improvement of fertility in double-cropping paddy fields with Astragalus sinensis and late rice straw returning.

Key words: Double cropping rice; Reduced application of fertilizer nitrogen and potassium; Returning Astragalus straw to field; Yield; Photosynthetic characteristics

中图分类号:S147.2

文献标识码:A

文章编号:1000-7091(2020)01-0141-08

doi:10.7668/hbnxb.20190303

收稿日期:2019-04-29

基金项目:国家“十三五”重点研发计划(2016YFD0200809;2017YFD0200808);湖南省农业科技创新资金项目(2018ZD02-2);国家“十二五”科技支撑计划课题(2015BAD23B03)

作者简介:胡柯鑫(1994-),男,安徽安庆人,在读硕士,主要从事植物营养与施肥研究。

通讯作者:董春华(1976-),男,湖南祁阳人,副研究员,博士,博士后,主要从事新型肥料研发与植物营养研究。