摘 要：稻萍共生是我國傳統(tǒng)的稻作方式，能提高水稻產(chǎn)量和氮肥利用效率，然而目前還鮮有研究關(guān)注稻萍共生對(duì)水稻磷肥利用效率的影響。通過田間試驗(yàn)，探討稻萍共生處理對(duì)稻田土壤理化性質(zhì)、水稻產(chǎn)量和磷肥利用效率的影響。結(jié)果表明：稻萍共生處理未顯著改變土壤有機(jī)質(zhì)、總氮、總磷和有效磷含量，但顯著提高土壤硝態(tài)氮含量（P＜0.05）。稻萍共生促進(jìn)了水稻的磷吸收，顯著增加了籽粒磷吸收量（P＜0.05）和地上部總磷吸收量（P＜0.05）。此外，稻萍共生還提高了水稻的磷肥回收利用率（P＜0.05），說明稻萍共生處理能有效提高水稻磷肥利用效率，為水稻磷肥的高效利用提供了參考途徑。

關(guān)鍵詞：水稻；稻田；稻萍共生；磷肥利用效率；磷肥回收利用率

中圖分類號(hào)：S511 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：0253?2301（2024）05?0055?05

DOI： 10.13651/j.cnki.fjnykj.2024.05.010

Effect of the Rice-Azolla Imbircata Cropping on Phosphorus Absorption and Phosphorus Fertilizer Use Efficiency in Rice

ZHENG Hui-fen，YING Zhao-yang

（Institute of Resources， Environment and Soil Fertilizer， Fujian Academy of Agricultural Sciences，F(xiàn)uzhou， Fujian 350013， China）

Abstract： The integrated rice-Azolla imbircata cropping is a traditional rice cultivation way in China， which can improve the rice yield and nitrogen use efficiency. However， few studies have focused on the effect of integrated rice Azolla imbircata cropping on the phosphorus fertilizer use efficiency in rice. A field experiment was conducted to investigate the effects of the treatment of integrated rice-Azolla imbircata cropping on the soil physical and chemical properties in paddy field， rice yield and the utilization efficiency of phosphorus fertilizer. The results showed that the treatment of integrated rice-Azolla imbircata cropping did not significantly change the contents of soil organic matter，total nitrogen， total phosphorus and available phosphorus， but significantly increased the content of nitrate nitrogen in soil （P＜ 0.05）. The integrated rice-Azolla imbircata cropping promoted the acquisition of phosphorus in rice，significantly increased the phosphorus uptake in grain （P＜0.05） and the total phosphorus uptake in the aboveground part （P＜0.05）. In addition， the integrated rice-Azolla imbircateauTZSu3ykaK5+Qn0BlcWkSlW8qN/xoUC5Ej2+kgofI=a cropping also improved the recovery and utilization rate of phosphate fertilizer in rice （P＜0.05）， indicating that the treatment of integrated rice-Azolla imbircata cropping could effectively improve the utilization efficiency of phosphate fertilizer in rice， which provided a reference way for the efficient utilization of phosphate fertilizer in rice.

Key words： Rice； Paddy fields； Integrated rice-Azolla imbircata cropping； Phosphorus fertilizer use efficiency；Recovery utilization rate of phosphorus fertilizer

紅萍又名滿江紅，為水生蕨藻共生體，能高效固氮，是我國傳統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)水生綠肥。過去幾十年，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式以高投入、高產(chǎn)出的集約型農(nóng)業(yè)為主導(dǎo)，紅萍在水稻生產(chǎn)中的作用一度被忽視。然而，近年來，隨著農(nóng)業(yè)面源污染、土壤退化、能源緊張等問題的涌現(xiàn)，作為環(huán)境友好型綠肥的紅萍引起人們的重視。水稻生長(zhǎng)期間放養(yǎng)紅萍或者紅萍作為綠肥還田，均能增加水稻稻谷產(chǎn)量[1?2]。此外，紅萍能抑制稻田氨揮發(fā)[3?4]、提高氮肥利用效率[3]，起到部分替代氮肥的作用[4]。然而，前人的研究多聚焦于紅萍對(duì)稻田氮素循環(huán)的作用，而紅萍對(duì)稻田磷肥利用效率的影響，目前還缺乏系統(tǒng)研究。本研究通過田間試驗(yàn)，探討稻萍共生對(duì)稻田土壤理化性質(zhì)、水稻產(chǎn)量和磷肥利用效率的效應(yīng)，為提高稻田的磷素資源利用效率提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試田塊位于福建省浦城縣蓮塘鎮(zhèn)馬西村（118°29′50″-N，27°59′2″-E，海拔 255.75 m），該地區(qū)屬于典型的亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，年平均氣溫 17.4℃，年平均降水量 1 780 mm，年平均日照總數(shù) 1 893 h，全年無霜期 254 d 左右。該區(qū)域有進(jìn)行油菜-水稻輪作的傳統(tǒng)，種植的水稻品種為中稻嘉豐優(yōu) 2 號(hào)。試驗(yàn)地土壤為灰泥田，土壤肥力中上。試驗(yàn)前耕層土壤（0～20 cm）基本理化性質(zhì)為：有機(jī)質(zhì) 26.60 g·kg?1，堿解氮 103.83 mg·kg?1，有效磷49.60 mg·kg?1，速效鉀 68.67 mg·kg?1，pH 4.82。

田間試驗(yàn)開始于 2021 年，設(shè)置了 3 個(gè)處理，分別為：（1）不施肥處理（CK）；（2）常規(guī)施肥處理（F），為施用氮、磷、鉀化肥處理；（3）稻萍共生處理（FA），為常規(guī)施肥處理的同時(shí)稻田放養(yǎng)紅萍。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)處理設(shè) 3 次重復(fù)，小區(qū)面積為 24 m2，小區(qū)間采用 30 cm 寬的田埂攔隔，并用塑料薄膜覆蓋防止串水串肥，各小區(qū)獨(dú)立排灌。試驗(yàn)中常規(guī)施肥量為：N180 kg·hm?2、P2O5 60 kg·hm?2、K2O 90 kg·hm?2。氮、磷和鉀肥分別為尿素（46% N）、過磷酸鈣（12% P2O5）和氯化鉀（60% K2O）。氮肥和鉀肥按基肥：分蘗肥：穗肥為 4：3：3 施用，磷肥一次性基施。水稻移栽前兩周放養(yǎng)紅萍，放養(yǎng)量為 3 750 kg·hm?2。水稻采用育秧移栽，寬窄行種植，寬行 31 cm，窄行 15 cm，株距 23 cm。田間管理按當(dāng)?shù)剞r(nóng)田管理措施進(jìn)行。

1.2 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.2.1稻田土壤養(yǎng)分測(cè)定 水稻收獲期，每個(gè)小區(qū)按照“S”型，取 0～20 cm 土樣，并混合均勻。部分新鮮土壤樣品存于便攜式冰箱，用于硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的測(cè)定（流動(dòng)分析儀）。另一部分土壤經(jīng)風(fēng)干、碾磨、過篩后測(cè)定有機(jī)碳（重鉻酸鉀容量法-熱稀釋法）、全氮（凱氏定氮法）、全磷（酸溶-鉬銻抗比色法）。土壤有效磷（Available P）含量采用 NaHCO3 浸提，鉬銻抗比色法測(cè)定。土壤速效鉀（Available K）含量采用 NH4OAc 浸提，火焰光度法測(cè)定。土壤 pH 值采用水浸提電位法（土水質(zhì)量比為 1：2.5）測(cè)定。

1.2.2水稻產(chǎn)量測(cè)定及考種 水稻成熟期調(diào)查有效穗數(shù)，每小區(qū)取代表性植株 8 穴，風(fēng)干至 14% 水分含量時(shí)，稱重并記錄水稻籽粒質(zhì)量，根據(jù)小區(qū)種植密度折算成單位面積產(chǎn)量；考種主要考查結(jié)實(shí)率、千粒重等指標(biāo)。

1.2.3水稻植株和籽粒磷含量測(cè)定 植物樣品用HNO3-H2O2 消煮處理，后用鉬銻抗比色法測(cè)定不同植物組織的磷含量。

1.3 指標(biāo)計(jì)算

作物吸磷量（kg·hm?2）=籽粒產(chǎn)量×籽粒含磷量+秸稈產(chǎn)量×秸稈含磷量[5]

磷肥吸收利用指標(biāo)依照以下公式計(jì)算[6]：

磷肥回收利用率（P recovery rate，PRE，%）=（施磷處理地上部的吸磷量?不施磷處理地上部的吸磷量）/施磷量× 100% ；

磷 肥 偏 生 產(chǎn) 力 （ partial factor productivity of P fertilizer，PFPP，kg·kg?1）=施磷處理籽粒產(chǎn)量/施磷量；

磷肥農(nóng)學(xué)效率（agronomic efficiency of P ferti lizer，AEP，kg·kg?1）=（施磷處理籽粒產(chǎn)量?不施磷處理籽粒產(chǎn)量）/施磷量；

磷肥生理利用率（physiological efficiency of P fertilizer，PEP，kg·kg?1）=（施磷處理籽粒產(chǎn)量?不施磷處理籽粒產(chǎn)量）/（施磷處理地上部的吸磷量?不施磷處理地上部的吸磷量）

以上吸磷量、施磷量均以純磷量（P，kg·hm?2）進(jìn)行計(jì)算。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)用 Microsoft Excel 2016 和 SPSS 19.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，方差分析以最小顯著性法（LSD）檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的差異顯著性。水稻產(chǎn)量和磷累積量與土壤養(yǎng)分之間進(jìn)行皮爾森相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 稻萍共生處理對(duì)稻田土壤養(yǎng)分含量的影響

由表 1 可知，不同處理之間土壤的 pH、有機(jī)碳、全氮、銨態(tài)氮、有效磷和速效鉀含量無顯著差異；土壤硝態(tài)氮含量存在顯著差異，表現(xiàn)為稻萍共生處理＞常規(guī)施肥處理＞不施肥處理，說明在本試驗(yàn)的施氮水平下（N180 kg·hm?2），紅萍也具有較高的固氮能力，從而增加了土壤的硝態(tài)氮含量。

2.2 稻萍共生處理對(duì)水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響

水稻產(chǎn)量構(gòu)成因子由有效穗數(shù)、實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率及千粒重組成。由表 2 可知，與不施肥處理（CK）相比，稻萍共生和常規(guī)施肥處理顯著提高了水稻產(chǎn)量。稻萍共生與常規(guī)施肥處理產(chǎn)量差異未達(dá)到顯著水平（P＞0.05）；實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重各處理間無顯著差異；有效穗數(shù)稻萍共生處理顯著高于常規(guī)施肥和不施肥處理。結(jié)果表明稻萍共生和常規(guī)施肥處理通過增加水稻的有效穗數(shù)，提高了水稻產(chǎn)量。

2.3 稻萍共生處理對(duì)水稻磷素吸收量的影響

由表 3 可知，與不施肥處理、常規(guī)施肥處理相比，稻萍共生處理顯著增加了籽粒磷吸收量（P＜0.05）和地上部總磷吸收量（P＜0.05）。與不施肥處理相比，稻萍共生與常規(guī)施肥處理秸稈磷吸收量分別提高了 69.53%（P＜0.05）與 36.20%（P＞0.05），但稻萍共生與常規(guī)施肥處理之間差異不顯著?？傮w而言，稻萍共生處理比常規(guī)施肥處理提高了水稻的磷素吸收量，說明稻萍共生更能滿足水稻的磷素營養(yǎng)需求。

2.4 稻萍共生處理對(duì)水稻磷肥利用效率的影響

磷肥回收利用率（PRE）表征當(dāng)季作物對(duì)施入土壤中的肥料磷的回收效率，磷肥偏生產(chǎn)力（PFPP）反映了單位投入的肥料磷所能生產(chǎn)的作物籽粒產(chǎn)量，磷肥生理利用率（PEP）是指作物地上部每吸收單位肥料中的磷所獲得籽粒產(chǎn)量的增加量，它們是從不同角度代表作物的磷肥利用效率。由表 4 可知，稻萍共生處理磷肥回收利用率（PRE）達(dá) 29.83%，顯著高于常規(guī)施肥處理的 17.08%（P＜0.05）；磷肥偏生產(chǎn)力和磷肥農(nóng)學(xué)效率較常規(guī)施肥處理略微提高，但差異不顯著；磷肥生理利用率較常規(guī)施肥處理下降，但差異也不顯著。

2.5 水稻產(chǎn)量和磷累積量與土壤養(yǎng)分的相關(guān)分析

相關(guān)性分析結(jié)果（表 5）表明， 水稻產(chǎn)量與土壤硝態(tài)氮含量顯著正相關(guān)（P＜0.01），但與土壤pH、有效磷、有效鉀含量之間無顯著相關(guān)。水稻磷累積量與土壤硝態(tài)氮含量顯著正相關(guān)（P＜0.01），與土壤有效磷之間無顯著相關(guān)。

3 討論與結(jié)論

獲得作物高產(chǎn)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要目標(biāo)。稻田放養(yǎng)紅萍增加水稻產(chǎn)量主要是因?yàn)榧t萍生物固氮，給水稻生長(zhǎng)提供了氮素養(yǎng)分。當(dāng)?shù)咎锸┑勘容^充足時(shí)，稻萍共生處理的增產(chǎn)效果就不顯著。從本試驗(yàn)的產(chǎn)量構(gòu)成因子可以看出，稻萍共生處理增產(chǎn)是因?yàn)橛行霐?shù)增加。許和水[7]報(bào)道稻萍共生通過增加早稻穗粒數(shù)、千粒重和收獲指數(shù)增加早稻稻谷產(chǎn)量，而顯著影響晚稻產(chǎn)量的構(gòu)成因子為有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、千粒重和收獲指數(shù)。本試驗(yàn)種植的是中稻，可見隨氣候、土壤肥力、水稻品種等條件的差異，稻萍共生處理的增產(chǎn)效果和增產(chǎn)因素也會(huì)有所不同。

磷是水稻生長(zhǎng)發(fā)育所必需的營養(yǎng)元素之一。前人從施肥角度對(duì)磷素營養(yǎng)已進(jìn)行了大量研究，表明適宜的氮、磷、鉀肥配施有利于水稻磷的吸收和利用[8?9]。林洪鑫等[10]研究發(fā)現(xiàn)，在等量磷投入的條件下，磷素累積量隨著施氮量的增加而增加。朱啟東等[11]也認(rèn)為，適宜的施氮量可以促進(jìn)水稻對(duì)氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收，同時(shí)提高雙季稻的氮、磷、鉀素利用效率。由此可見，水稻對(duì)氮素和磷素吸收存在協(xié)同效應(yīng)[12]。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)稻萍共生處理顯著增加了水稻籽粒磷吸收量、磷總累積量，與前人的施氮試驗(yàn)結(jié)果類似[10?11]，這可能是因?yàn)榈咎镳B(yǎng)萍增加了土壤的含氮量。合理的土壤氮素供應(yīng)狀況，可以使作物能更好地進(jìn)行新陳代謝，進(jìn)而促進(jìn)對(duì)磷素的吸收利用[11]。

我國稻田的磷肥利用效率并不高，本研究從磷肥回收利用率、磷肥偏生產(chǎn)力、磷肥農(nóng)學(xué)效率和磷肥生理利用率 4 個(gè)方面說明水稻利用磷肥的程度。稻萍共生處理磷肥偏生產(chǎn)力和磷肥農(nóng)學(xué)效率較常規(guī)施肥處理略微提高，但差異不顯著；磷肥生理利用率較常規(guī)施肥處理有所下降，但差異不顯著；磷肥回收利用率（PRE）達(dá) 29.83%，顯著高于常規(guī)施肥處理的 17.08%（P＜0.05），說明稻萍共生處理可提高施入土壤中的肥料磷回收效率。稻萍共生處理并沒有提高土壤有效磷含量，磷肥回收利用率的提高可能是由于紅萍提供氮素營養(yǎng)，促進(jìn)水稻植株生長(zhǎng)，增強(qiáng)了根系吸收和利用磷的能力。

本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)稻萍共生處理增加了土壤的硝態(tài)氮含量，這可能是紅萍固氮造成的。許和水[7]通過多年的田間試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，稻田養(yǎng)萍可提高土壤有機(jī)碳含量，具有培肥地力作用。然而，本試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)稻萍共生處理沒有改變土壤的 pH、有機(jī)質(zhì)和總氮含量，這可能是因?yàn)榈咎镳B(yǎng)萍只進(jìn)行了一個(gè)生長(zhǎng)季，紅萍生長(zhǎng)的時(shí)間太短，所以與長(zhǎng)期試驗(yàn)的效果不同。

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（責(zé)任編輯：柯文輝）