江西红壤绿肥季施用磷矿粉的磷素效应

doi:10.11686/cyxb2024008

草业学报 ›› 2024, Vol. 33 ›› Issue (11): 149-160.DOI: 10.11686/cyxb2024008

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江西红壤绿肥季施用磷矿粉的磷素效应

吕帅磊¹(), 常单娜¹(), 周国朋¹, 刘蕊², 赵鑫¹, 刘佳³, 徐昌旭³, 曹卫东¹()

^1.中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室，北京 100081
^2.甘肃农业大学农学院，甘肃省干旱生境作物学重点实验室，甘肃兰州 730070
^3.江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所，江西南昌 330200

收稿日期:2024-01-04 修回日期:2024-04-29 出版日期:2024-11-20 发布日期:2024-09-09
通讯作者: 曹卫东
作者简介:E-mail： caoweidong@caas.cn
吕帅磊（1999-），男，河南周口人，在读硕士。E-mail： lvshuailei2023@163.com
常单娜（1987-），女，河南新乡人，助理研究员，博士。E-mail： changdanna@caas.cn。第一联系人：（吕帅磊、常单娜并列第一作者）
基金资助:
国家重点研发计划项目(2021YFD1700200);国家绿肥产业技术体系(CARS-22);中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(1610132022013);绿肥种质资源安全保存(19230869);国家作物种质资源库绿肥分库运行服务(NCGRC-2023-19);中国农业科学院科技创新工程资助

The phosphorus effect of applying phosphate rock powder during the green manure season in red soil of Jiangxi Province

Shuai-lei LYU¹(), Dan-na CHANG¹(), Guo-peng ZHOU¹, Rui LIU², Xin ZHAO¹, Jia LIU³, Chang-xu XU³, Wei-dong CAO¹()

^1.State Key Laboratory of Efficient Utilization of Arid and Semi-arid Arable Land in Northern China，Institute of Agricultural Resources and Regional Planning，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100081，China
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Received:2024-01-04 Revised:2024-04-29 Online:2024-11-20 Published:2024-09-09
Contact: Wei-dong CAO

摘要/Abstract

摘要：

绿肥-水稻轮作是我国南方稻田常见的生产模式，研究绿肥活化磷矿粉的效果及对后茬水稻产量、磷素吸收的影响，可为江西红壤利用磷矿粉替代部分磷肥提供理论支撑。在江西南昌开展盆栽试验，设置绿肥种类和磷矿粉用量双因素，绿肥种类为紫云英（MV）、油菜（RA）、黑麦草（RY）及冬闲（WF）对照；磷矿粉用量为0（P₀）、0.74（P₁）和1.48 g·kg^-1（P₂），共12个处理。测定绿肥盛花期干物重、磷素吸收量、土壤磷库和磷酸酶活性，早稻、晚稻产量及磷素吸收量。结果显示，MVP₂、RAP₂和RYP₂处理的地上部干物重分别为18.31、18.07和25.33 g·pot^-1，较P₀处理分别增加42.0%、42.7%和38.6%；磷素吸收量分别为49.10、60.83和36.13 mg·pot^-1，较P₀处理分别提高40.5%、86.7%和45.5%。与P₀处理相比，施用磷矿粉增加了不同处理土壤总磷、微生物量磷含量和稳定性磷库占比，增幅分别为13.4%~34.2%、23.0%~93.2%和4.0%~10.6%。与WF处理相比，绿肥处理活性磷库占比提高0.4%~1.0%，中等活性磷库占比降低0.6%~2.9%。各处理早稻和晚稻籽粒产量分别为26.33~45.87 g·pot^-1和39.17~49.04 g·pot^-1。与P₀处理相比，MVP₁和MVP₂处理晚稻籽粒产量分别增加8.5%和11.8%，早稻籽粒磷素吸收量分别提高34.4%和23.3%，MVP₁处理晚稻籽粒磷素吸收量提高30.3%；RAP₁处理晚稻籽粒产量增加9.1%；RYP₁处理早稻籽粒磷素吸收量提高20.0%。与WF处理相比，MVP₁、RAP₁和RYP₁处理早稻季磷矿粉利用率分别提高了2.2%、1.5%和2.3%，MVP₂处理提高了1.9%，MVP₁处理晚稻季磷矿粉利用率提高了2.6%。综上，施用磷矿粉提高了绿肥生物量及磷素吸收量，紫云英和油菜活化磷矿粉效果优于黑麦草，紫云英处理后茬水稻的产量及磷素吸收量、磷矿粉利用率高于油菜和黑麦草处理。

关键词: 绿肥, 磷矿粉, 水稻产量, 水稻磷素吸收

Abstract:

Rotation of rice and green manure crops is a common practice in red soil rice fields in southern China. This study investigated the effect of green manure on activating phosphate rock powder and its impact on the yield and phosphorus absorption of subsequent rice crops， to test the efficacy of using phosphate rock powder to replace phosphate fertilizer in red paddy soil. Pot experiments comprising two factors： green manure cultivars and rate of phosphate rock powder， were conducted in Nanchang city， Jiangxi Province. The green manure crops tested were Chinese milk vetch （Astragalus sinicus）（MV）， rape （Brassica napus）（RA）， and ryegrass （Lolium multiflorum）（RY） with a winter fallow （WF） as control. The phosphate rock powder application rates were 0 （P₀）， 0.74 （P₁）， and 1.48 g·kg^-1 （P₂）. The dry weight of green manure during flowering， phosphorus absorption， the soil phosphorus pool， and phosphatase activity were measured， as well as the yield and phosphorus absorption of early and late rice. The results showed that the average aboveground dry matter weights of MVP₂， RAP₂， and RYP₂ treatments were 18.31， 18.07， and 25.33 g·pot^-1， respectively. These values were increases of 42.0%， 42.7%， and 38.6%， respectively， compared to the P₀ treatment. The average phosphorus absorption amounts were 49.10， 60.83， and 36.13 mg·pot^-1， respectively， representing increases of 40.5%， 86.7%， and 45.5%， respectively， compared to the P₀ treatment. Compared to the P₀ treatment， applying phosphate rock powder increased soil total phosphorus， microbial phosphorus content， and stable phosphorus pool percentage by 13.4%-34.2%， 23.0%- 93.2%， and 4.0%-10.6% respectively. Compared to WF treatment， the active phosphorus pool ratio in green manure treatments increased by 0.4%-1.0%， while the moderately active phosphorus pool ratio decreased by 0.6%-2.9%. The average grain yields of early and late rice were 26.33-45.87 g·pot^-1 and 39.17-49.04 g·pot^-1 respectively. Compared to the P₀ treatment， the late rice grain yield increased by 8.5% and 11.8% in the MVP₁ and MVP₂ treatments， respectively， and the phosphorus absorption of early rice increased by 34.4% and 23.3% in the MVP₁ and MVP₂ treatments， respectively. The RAP₁ treatment increased the late rice grain yield by 9.1%. The phosphorus absorption of early rice increased by 20.0% in the RYP₁treatment. Compared with the WF treatment， the utilization rates of phosphate rock powder in the early rice season for MVP₁， RAP₁， and RYP₁ treatments increased by 2.2%， 1.5%， and 2.3%， respectively. For the MVP₂ treatment， there was an increase of 1.9%. Additionally， the utilization rate of phosphate rock powder for MVP₁ treatment in the late rice season increased by 2.6%. In conclusion， applying phosphate rock powder increased the biomass and phosphorus absorption of green manure， with better solubilization effects observed in Chinese milk vetch and rape than ryegrass. Using Chinese milk vetch as the green manure crop resulted in higher yield， phosphorus absorption， and phosphate rock powder utilization efficiency in second-crop rice than rape and ryegrass treatments.

Key words: green manure, phosphate rock powder, rice yield, rice phosphorus absorption

吕帅磊, 常单娜, 周国朋, 刘蕊, 赵鑫, 刘佳, 徐昌旭, 曹卫东. 江西红壤绿肥季施用磷矿粉的磷素效应[J]. 草业学报, 2024, 33(11): 149-160.

Shuai-lei LYU, Dan-na CHANG, Guo-peng ZHOU, Rui LIU, Xin ZHAO, Jia LIU, Chang-xu XU, Wei-dong CAO. The phosphorus effect of applying phosphate rock powder during the green manure season in red soil of Jiangxi Province[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2024, 33(11): 149-160.

图/表 10

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处理 Treatment	干物重 Dry weight （g·pot^-1）	有机碳 Organic carbon （g·pot^-1）	总氮 Total nitrogen （mg·pot^-1）
MVP₀	12.90	4.85	397.14
MVP₁	13.97	5.11	401.63
MVP₂	18.31	7.36	488.85
RAP₀	12.67	5.73	193.90
RAP₁	16.52	6.31	219.94
RAP₂	18.07	7.84	224.59
RYP₀	18.28	8.75	83.54
RYP₁	23.68	11.66	144.64
RYP₂	25.33	12.43	160.93

处理 Treatment	干物重 Dry weight （g·pot^-1）	有机碳 Organic carbon （g·pot^-1）	总氮 Total nitrogen （mg·pot^-1）
MVP₀	12.90	4.85	397.14
MVP₁	13.97	5.11	401.63
MVP₂	18.31	7.36	488.85
RAP₀	12.67	5.73	193.90
RAP₁	16.52	6.31	219.94
RAP₂	18.07	7.84	224.59
RYP₀	18.28	8.75	83.54
RYP₁	23.68	11.66	144.64
RYP₂	25.33	12.43	160.93

处理 Treatment	活性磷库 Labile P	中等活性磷库 Moderately labile P	稳定性磷库 Stable P
WFP₀	63.65±3.01a	162.50±1.58a	305.83±8.04c
WFP₁	65.37±1.06a	161.14±0.94a	404.08±3.08b
WFP₂	63.48±0.76a	162.83±1.06a	483.06±13.77a
平均值Average	64.17±1.02A	162.15±0.68A	397.66±22.40A
MVP₀	67.95±1.72a	151.61±0.43a	303.64±6.31b
MVP₁	63.14±1.63ab	155.93±2.53a	417.55±13.77a
MVP₂	59.89±2.52b	141.92±2.08b	437.02±7.89a
平均值Average	63.66±1.44A	149.82±2.03B	86.07±18.47A
RAP₀	66.56±1.72a	152.25±1.81ab	306.48±7.19c
RAP₁	68.56±2.40a	154.93±1.39a	384.84±6.65b
RAP₂	65.94±1.87a	148.66±2.80b	449.60±18.87a
平均值Average	67.02±1.11A	151.95±1.34B	380.30±18.77A
RYP₀	60.83±1.90b	144.28±2.30c	316.95±7.05c
RYP₁	66.31±1.22a	150.60±1.24b	397.63±16.57b
RYP₂	65.14±1.54ab	156.35±1.90a	476.24±2.11a
平均值Average	64.1±1.09A	150.41±1.78B	396.97±20.36A
GM	2.02ns	30.99***	1.94ns
P	1.41ns	3.97*	214.09***
GM×P	2.15ns	8.83***	2.15ns

处理 Treatment	活性磷库 Labile P	中等活性磷库 Moderately labile P	稳定性磷库 Stable P
WFP₀	63.65±3.01a	162.50±1.58a	305.83±8.04c
WFP₁	65.37±1.06a	161.14±0.94a	404.08±3.08b
WFP₂	63.48±0.76a	162.83±1.06a	483.06±13.77a
平均值Average	64.17±1.02A	162.15±0.68A	397.66±22.40A
MVP₀	67.95±1.72a	151.61±0.43a	303.64±6.31b
MVP₁	63.14±1.63ab	155.93±2.53a	417.55±13.77a
MVP₂	59.89±2.52b	141.92±2.08b	437.02±7.89a
平均值Average	63.66±1.44A	149.82±2.03B	86.07±18.47A
RAP₀	66.56±1.72a	152.25±1.81ab	306.48±7.19c
RAP₁	68.56±2.40a	154.93±1.39a	384.84±6.65b
RAP₂	65.94±1.87a	148.66±2.80b	449.60±18.87a
平均值Average	67.02±1.11A	151.95±1.34B	380.30±18.77A
RYP₀	60.83±1.90b	144.28±2.30c	316.95±7.05c
RYP₁	66.31±1.22a	150.60±1.24b	397.63±16.57b
RYP₂	65.14±1.54ab	156.35±1.90a	476.24±2.11a
平均值Average	64.1±1.09A	150.41±1.78B	396.97±20.36A
GM	2.02ns	30.99***	1.94ns
P	1.41ns	3.97*	214.09***
GM×P	2.15ns	8.83***	2.15ns

处理	早稻Early rice		晚稻Late rice
Treatment	籽粒产量Grain yield	秸秆产量Straw yield	籽粒产量Grain yield	秸秆产量Straw yield
WFP₀	26.33±1.02e	34.70±1.89a	39.17±0.76a	33.64±1.49a
WFP₁	30.33±2.31de	32.51±2.86ab	39.75±0.60a	36.16±1.39a
WFP₂	28.91±3.70de	31.51±1.50abc	41.29±1.17a	38.57±2.45a
平均值Average	28.52±1.37C	32.90±1.19A	40.07±0.53C	36.12±1.14A
MVP₀	41.25±1.37ab	29.79±0.92bc	43.88±0.29b	39.34±0.92a
MVP₁	41.95±0.94a	30.38±0.48abc	47.60±0.67a	37.34±2.12a
MVP₂	45.87±0.65a	32.72±2.46ab	49.04±1.27a	39.30±1.29a
平均值Average	43.02±0.81A	30.97±0.89A	46.84±0.79A	38.66±0.85A
RAP₀	29.15±1.73de	30.72±1.02abc	42.75±1.16b	37.27±1.58a
RAP₁	33.29±1.54cd	32.31±1.90ab	46.63±1.56a	38.95±2.51a
RAP₂	30.47±2.25cde	27.12±0.66c	41.53±1.22b	37.27±1.61a
平均值Average	30.97±1.10BC	30.04±0.94A	43.64±0.95B	37.87±1.04A
RYP₀	32.57±2.44cd	29.19±1.88bc	41.58±0.39a	40.37±2.56a
RYP₁	35.96±2.18bc	31.30±1.49abc	40.82±0.23a	36.14±1.84a
RYP₂	33.41±2.10cd	32.64±0.59ab	40.46±0.61a	39.50±1.34a
平均值Average	33.98±1.25B	31.04±0.86A	40.95±0.27C	38.67±1.17A
GM	32.27***	1.60ns	32.51***	1.28ns
P	2.73ns	0.17ns	4.17*	0.75ns
GM×P	0.69ns	1.82ns	4.66**	1.01ns

江西红壤绿肥季施用磷矿粉的磷素效应

The phosphorus effect of applying phosphate rock powder during the green manure season in red soil of Jiangxi Province

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处理 Treatment	早稻Early rice		晚稻Late rice
处理 Treatment	籽粒磷素吸收量 Phosphorus absorption in rice	秸秆磷素吸收量 Phosphorus absorption of straw	籽粒磷素吸收量 Phosphorus absorption in rice	秸秆磷素吸收量 Phosphorus absorption of straw
WFP₀	78.67±4.97g	75.95±3.59a	112.04±11.03bcd	25.29±1.35cd
WFP₁	94.30±3.02ef	62.29±4.39bc	120.7±10.57bc	28.93±2.71bc
WFP₂	94.39±7.36ef	54.58±4.91bcde	106.34±8.90cd	37.09±2.70a
平均值Average	89.12±3.60C	64.27±3.50A	113.03±5.62BC	30.44±1.92AB
MVP₀	106.87±5.33cde	46.80±3.29def	117.02±5.99bc	22.69±2.06d
MVP₁	143.57±6.93a	36.66±4.84f	152.43±11.81a	27.37±2.15bcd
MVP₂	131.81±4.97ab	65.82±5.66ab	129.24±2.94bc	28.90±1.44bc
平均值Average	127.42±5.52A	49.76±4.40B	132.95±6.02A	26.32±1.27C
RAP₀	91.73±2.87fg	43.17±2.46ef	92.07±2.38d	26.55±0.22bcd
RAP₁	96.43±5.03def	56.58±4.90bcd	105.06±10.54cd	30.35±2.14bc
RAP₂	101.71±4.48def	46.63±1.86def	112.96±9.57bcd	26.52±0.50bcd
平均值Average	96.62±2.53C	48.79±2.45B	103.36±5.07C	27.78±0.85BC
RYP₀	98.64±3.51def	42.44±3.13ef	113.11±3.45bcd	29.59±0.48bc
RYP₁	118.42±2.72bc	50.32±6.47cde	113.40±4.50bcd	30.71±1.82b
RYP₂	110.27±5.96cd	50.29±6.10cde	130.84±8.93ab	37.03±1.82a
平均值Average	109.11±3.32B	47.68±3.05B	119.09±4.06B	32.43±1.26A
GM	33.84***	8.96***	6.42***	6.82***
P	16.77***	0.45ns	3.30*	12.39***
GM×P	1.89ns	6.47***	1.78ns	2.81*

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