李凤杰，于 晨，马 力，周 鹏，安 渊

（1. 上海交通大学农业与生物学院 / 农业部都市农业重点实验室，上海 200240；2. 黄河水利科学研究院，河南 郑州 450003）

我国南方地区气候条件好，水热资源丰富，适宜发展高效农业，具有发展粮经饲统筹、种养加一体的得天独厚的自然条件。目前，南方农业种植模式分为一年两熟和一年三熟的轮作制度。单纯的粮食作物轮作或粮食作物-经济作物轮作模式，产量增加的空间越来越小，对农药、化肥的依赖程度越来越高，导致土壤酸碱和养分失衡，有机质含量下降，土壤质量退化的问题普遍存在，已经影响到作物持续高产、稳产[1]。因此，南方种植业结构急待调整和改善。南方秋冬春三季相对较低的温度不能保障农作物籽实优质高产，但能够满足以营养体生产为特征的牧草优质高产。因此，大面积的冬闲田是南方发展草地农业非常适宜的土地资源，可以有效利用冬闲田种植和生产优质饲草，以实现“藏粮于草”，同时，有效改良农田土壤，增加单位面积耕地的经济效益。任继周院士将单位面积水稻(Oryza sativa)生产的粗蛋白质和代谢能折算成“稻田当量”。以此为标准，南方1 hm2冬闲田种植紫花苜蓿(Medicago sativa)和黑麦草(Lolium perenne)所生产的代谢能分别相当于2.18 和1.44 hm2的稻田当量[2]。经济效益非常可观，同时又不影响夏季农作物种植，有利于稳定粮食生产。因此，增加冬季饲草种植比重将是南方种植业结构优化和调整的重要方向，是建立合理的粮食作物-饲草-经济作物三元种植结构的基础。

紫花苜蓿为优良的豆科牧草，营养价值好，产草量高，被誉为“牧草之王”，在我国北方大面积种植，已形成紫花苜蓿产业，甚至成为一些地区的农业支柱产业。而在我国南方地区，受到土地资源短缺、土壤酸化等因素限制，紫花苜蓿仅在安徽、江苏、上海、湖南等少数省(区)的非强酸性土壤种植，严重制约了南方草食动物养殖业的发展。因此，寻求适宜南方紫花苜蓿发展的途径，破解南方土地资源紧缺的难题，增加紫花苜蓿种植面积，摆脱长期依赖进口的被动局面，是提升南方地区紫花苜蓿自给率、推动草食动物养殖业发展的有效途径。

南方冬闲田面积非常大，如2012 年湖南、湖北和江西[3]的冬闲田面积达到225 万hm2。利用这些冬闲田种植紫花苜蓿，形成苜蓿-作物轮作生产模式，可生产优质苜蓿草，经过加工、贮藏、销售，形成南方紫花苜蓿产业，满足畜牧业发展的需求，同时还有效保护了农田，这种先进的栽培模式非常适宜在我国南方推广。紫花苜蓿在我国南方可以全年生长，秋季播种，生长7～8 个月(第2 年5 月底)或20 个月(即第3 年5 月底)，分别可以收获3 茬或11 茬苜蓿，干草产量依次可以达到15 000 和37 500 kg·hm−2[4-5]，然后轮种水稻、玉米(Zea mays)等作物。按照此方法，既可以生产南方养殖业紧缺的紫花苜蓿，又可对南方大面积中低产田进行改良，实现经济效益和生态效益双赢。

紫花苜蓿具有固氮、培肥、提高土壤有机质含量的功效，既是优良的牧草，又是优良的绿肥植物资源，能增加土壤有机质含量，改善土壤团粒结构。紫花苜蓿与作物轮作增加产量、改良土壤的研究已有报道，在生产中也得到了验证[6-11]。如紫花苜蓿与小麦(Triticum aestivum)、棉花(Gossypiumspp.)、玉米轮作明显促进了轮作作物产量，增加了土壤有机质和氮、速效磷等营养元素含量，增产增肥的效益好于大豆(Glycine max)与作物轮作[6-11]。然而，关于南方紫花苜蓿与作物周年轮作，特别是与水稻轮作的研究报道非常少。氮(N)、磷(P)、钾(K)是植物生长所必需的大量元素，植物对氮素的利用效率与体内磷饥饿状态有关，植物体内的磷饥饿是诱发和促进植物氮素转化的动力，可提高植物的氮素利用效率[12-13]。因此，N、P、K 平衡施肥是维持植物高产的基础，也是紫花苜蓿施肥应该遵循的原则。有报道表明，在北方，NPK 复合肥能够提高紫花苜蓿的产量和品质，增加粗蛋白含量，降低中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量[14-15]。

上海交通大学安渊课题组前期已对南方冬闲田适宜种植的紫花苜蓿品种进行了研究，确定了适宜种植的苜蓿品种[5]。但是稻田土壤理化性质对轮作紫花苜蓿的生长有何影响？如何科学施肥能够发挥稻田土壤优势，增加轮作紫花苜蓿产量？轮作紫花苜蓿对水稻生长有何影响？这些问题的解决对科学实施苜蓿与水稻轮作、制定轮作栽培技术措施十分重要，相关研究亟待开展。因此，本研究探讨了NPK 基肥和追肥对苜蓿生长和土壤养分的影响，以及苜蓿绿肥对轮作水稻生长的影响，以期为长江中下游大规模开展紫花苜蓿与水稻周年轮作提供理论依据和技术指导。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验设在上海市闵行区浦江镇(121.38 E，31.12 N)的水稻田。上海位于长江下游，属于亚热带季风气候，四季分明，日照充分，雨量充沛，气候温和湿润，全年平均气温15.5 ℃，年均无霜期225 d，年降雨日130 d，年平均降水量1 145.4 mm，土壤质地粘重，呈弱酸性。试验开始前稻田土壤营养基况如表1 所列。

表1 试验开始前稻田土壤营养基本概况Table 1 Nutrient content in paddy soil before the experiment conducted in this work

1.2 供试材料

试验所用紫花苜蓿品种为WL903，秋眠级9.5，由北京正道生态科技有限公司提供。供试水稻品种为早熟−0914。

1.3 试验设计

为了对紫花苜蓿与水稻轮作进行整体研究，本研究设置了3 个试验：稻田土对苜蓿出苗率和苗期生长的影响、施肥对苜蓿生长的影响和再生苜蓿耕翻还田对轮作水稻产量的影响。

1)稻田土对苜蓿出苗率和苗期生长的影响试验设计：长期淹水导致稻田土壤可溶性有机物(dissolved organic matter, DOM)大量溶出[16-18]，土壤氧化还原电位(Eh) 下降[19-20]，阳离子浓度和NO−3含量降低[21-22]。这是否会影响到轮作苜蓿苗期生长？为此，开展了本研究。采用盆栽法，盆正方形，边长20 cm，高16 cm。分别将等量的稻田土和旱作土(种玉米土壤)放入盆中，至盆面1.5 cm；每盆均匀播种10 粒饱满苜蓿种子，3 次重复。置于28 ℃/23 ℃(白天/夜晚)、光强4 000 lx、光照14 h 的人工气候室中，定期浇水。播种第6 天测定出苗率，第45 天测定幼苗地上生物量，折合成单株生物量。

2)施肥对苜蓿生长的影响试验设计：设置基肥和追肥2 种施肥方式，基肥选择NPK 复合肥(N ∶ P ∶K = 15% ∶ 15% ∶ 15%)，设0、225 和450 kg·hm−2共3 个水平，于紫花苜蓿播种前均匀撒于地表，并翻耕至土壤中。每个处理3 次重复，共9 个小区，每个处理小区面积20 m2(8 m × 2.5 m)，间距40 cm，3 次重复。苜蓿播种采用条播，行距20 cm，播量为22.5 kg·hm−2，试验区四周设保护行，宽50 cm，2018 年10 月20 日完成播种。由于稻田土壤速效养分含量相对较低，根据实验室前期开展的冬闲田紫花苜蓿施肥试验结果[23]，追肥也选择NPK 肥，比例为N ∶ P ∶K = 12 g·m−2∶ 7.2 g·m−2∶ 24 g·m−2，由 尿 素(含N 46%)、磷肥(粉状过磷酸钙，含P2O512%)和钾肥(颗粒状硝酸钾，含N 13%，含K 38%)配制而成。追肥量设置0 和NPK 2 个追肥水平，将每个基肥处理区一分为二，一半为追肥区，另一半为对照区(不追肥)，于2019 年3 月8 日沟施(深度2～3 cm)，覆土，灌溉。5 月12 日收获苜蓿，测定株高和产量，并取苜蓿和土壤样品进行营养分析。

3)苜蓿绿肥对轮作水稻产量的影响试验设计：苜 蓿 再 生10 d，地 上 生 物 量 约3 000 kg·hm−2(干重)时，将苜蓿草作为绿肥耕翻还田。试验设置3 个处理：苜蓿绿肥(3 000 kg·hm−2干草)、蚕豆(Vicia faba)绿肥(3 000 kg·hm−2干草)和对照(未种苜蓿且未施绿肥)，其中，蚕豆绿肥作为苜蓿绿肥的对照之一，每个处理的小区面积20 m2(5 m × 4 m)，重复3 次，四周设水稻保护行，宽50 cm。5 月22 日耕翻、灌 水，耕 地 前 施NPK 基 肥(N ∶ P ∶ K = 15% ∶ 15% ∶15%) 225 kg·hm−2，于6 月8 日完成水稻插秧，10 月3 日测产，样方面积1 m2，期间按照品种说明进行水稻栽培管理。

1.4 测定指标和方法

苜蓿茎、叶的蛋白质、全P 和全K 含量：用粉碎机将分开的苜蓿茎和叶分别磨碎过0.3 mm 筛后装入自封袋备用。蛋白质含量采用用凯氏定氮仪(型号：Foss-K2300)测定；全P 和全K 含量采用电感耦合等离子体发射光谱仪(型号：PE8000)测定。

土壤全氮含量：与苜蓿氮含量测定方法一致。

土壤速效钾含量：采用1.0 mol·L−1乙酸铵溶液浸提，使用电感耦合等离子体发射光谱仪(型号：PE8000)测定。

土壤速效磷含量：使用0.5 mol·L−1NaHCO3浸提，采用钼锑抗比色法进行测定[24]。

土壤有机质含量：采用重铬酸钾容量法(稀释热法)测定[24]。

1.5 数据统计和分析

使用SAS 9.1 统计分析软件(SAS Institute, US)对不同处理的数据结果进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 稻田土对紫花苜蓿苗期生长的影响

稻田土壤播种的苜蓿出苗率明显提高(图1)，播种第6 天苜蓿出苗率比旱作土壤提高了55.6% (P<0.05)；播种第45 天，尽管稻田土壤和旱田土壤播种的苜蓿平均单株产量差异不显著(P> 0.05)，但旱田土壤苜蓿平均单株重比稻田土壤苜蓿提高了13.4%，说明稻田土壤播种的苜蓿生长受到一定程度的营养限制。

图1 稻田土和旱作土对苜蓿播种第6 天出苗率和第45 天生物量的影响Figure 1 Effects of paddy soil and upland soil on the emergence rate and biomass of alfalfa on the 6th and 45th day of sowing, respectively

2.2 施肥对紫花苜蓿株高、产量和分枝数的影响

施用NPK 基肥促进了紫花苜蓿的生长(表2)。其中，450 kg·hm−2NPK 基肥处理的苜蓿株高最高，明显高于未施基肥对照(P< 0.05)，但与225 kg·hm−2NPK 基肥处理间差异不显著(P> 0.05)。在不施基肥的条件下，追肥处理的植株高度明显高于对照，而在施NPK 基肥的基础上，追施NPK 肥增加了苜蓿株高，其中450 kg·hm−2基肥 + 追肥的苜蓿株高最大。

施用NPK 基肥显著提高了紫花苜蓿的产量(P<0.05) (表2)。450 和225 kg·hm−2NPK 基肥处理的苜蓿产量依次比对照增加了41.9%和22.6%。在同一基肥量处理下，追施NPK 肥明显增加了苜蓿产量(P< 0.05)，其中，在450 和225 kg·hm−2基肥处理的基础上，追施NPK 肥的苜蓿产量明显高于未追施处理。在3 个追肥处理之间，450 kg·hm−2基肥处理下的苜蓿产量最高，但与225 kg·hm−2基肥处理之间差异不显著(P> 0.05)。

表2 不同施肥处理对稻田紫花苜蓿生长的影响Table 2 Effect of basal and topical application of fertilizer on alfalfa growth in a paddy field

施用NPK 基肥明显促进了苜蓿分枝数的增加，且分枝数随着基肥施入量的增加而小幅增加(表2)。450 和225 kg·hm−2基肥处理的苜蓿分枝数依次比对照增加了45.5%和26.4%。追施NPK 复合肥明显提高了苜蓿的分枝数，并且随着基肥施入量的增加而增加，450 kg·hm−2基肥处理下，追肥处理的苜蓿分枝数达到最高。

2.3 施肥对紫花苜蓿蛋白质、全磷和全钾含量的影响

施用NPK 基肥对苜蓿叶蛋白质含量的影响不显著(P> 0.05)，但提高了茎蛋白质含量，其中，450 kg·hm−2基肥处理的茎蛋白质含量显著高于对照(P<0.05) (表3)。追肥显著提高了苜蓿叶和茎的蛋白质含量(P< 0.05)，但3 个追肥处理间差异不显著(P>0.05)。450 kg·hm−2基肥+追肥处理的叶和茎蛋白质含量依次比对照增加了26.2%和25.1%。

施用NPK 基肥对苜蓿叶和茎的全磷含量的影响不显著(P> 0.05)，但追肥处理显著提高了叶片的全磷含量(P< 0.05)，并且，450 kg·hm−2基肥处理下的追肥效果最为显著，其叶片全磷含量显著高于其他处理(P< 0.05)，与对照及其追肥处理相比，叶片全磷含量依次提高了33.3%和15.1% (表3)。无论施基肥还是基肥+追肥处理，苜蓿叶全磷含量均高于茎部。随着NPK 基肥施入量的增加，苜蓿叶和茎中的全钾含量呈现逐渐增加的趋势，并且，450 kg·hm−2基肥处理的苜蓿叶和茎的全钾含量显著高于对照处理(P< 0.05)，增加幅度依次达到43.5% 和28.1%(表3)。追肥处理提高了同一基肥水平的苜蓿叶和茎的全钾含量，与0、225 和450 kg·hm−2基肥处理相比，追肥处理的叶全钾含量依次增加了26.7%、24.68%和18.84%，茎全钾含量依次增加了39.16%、35.92%和5.21%。无论是否追肥，450 kg·hm−2NPK 基肥处理对苜蓿叶和茎的钾积累均具有显著的促进作用，并且，追肥促进了450 kg·hm−2NPK 基肥处理植株的钾由茎向叶的转移。

表3 不同施肥处理下紫花苜蓿茎和叶的蛋白质、磷和钾含量变化Table 3 Effect of basal and topical application of fertilizer on the contents of protein, phosphorus,and potassium in the stems and leaves of alfalfa plants

2.4 施肥对紫花苜蓿草地土壤全氮、速效磷、速效钾和有机质含量的影响

NPK 基肥处理对0 - 20 cm 土层的全氮含量影响不显著(P> 0.05) (表4)。同一基肥水平下，追肥处理显著增加了0 - 10 cm 土层的全氮含量(P<0.05)，0、225 和450 kg·hm−2基肥水平下，追肥处理的土壤全氮含量依次增加了51.1%、94.2%和140.7%，追肥效果随着基肥水平的增加而增加。同样，10 -20 cm 土层的全氮含量增幅与基肥施入密切相关，225 和450 kg·hm−2基肥水平下，追肥处理的土壤全氮含量依次增加了31.4% 和41.5%，显著高于不追肥处理(P< 0.05)。

NPK 基肥处理对0 - 20 cm 土层的速效磷含量影响不显著(P> 0.05) (表4)。但在同一基肥水平下，追肥处理显著增加了0 - 10 cm 土层的速效磷含量(P< 0.05)，0、225 和450 kg·hm−2基肥水平下，追肥处理的速效磷含量依次增加了34.9%、29.1%和62.3%。10 - 20 cm 土层的速效磷含量变幅较小，仅在450 kg·hm−2基肥水平下，追肥处理的土壤速效磷含量显著高于对照处理(P< 0.05)，增加了32.8%。

0 - 10 cm 土层中，无论是否追肥，225 kg·hm−2基肥处理的土壤速效钾含量均显著高于450 kg·hm−2基肥处理(P< 0.05)，增加幅度达到18.4% (基肥)和33.9% (基肥+追肥) (表4)。10 - 20 cm 土层的土壤速效钾含量在各处理之间差异不显著(P> 0.05)。0 -10 和10 - 20 cm 土层中，450 kg·hm−2基肥处理的土壤速效钾含量均低于其他处理。

施用NPK 基肥对0 - 10 cm 土层的有机质含量影响不显著(P> 0.05)，但10 - 20 cm 土层中，450 kg·hm−2基肥处理的有机质含量显著高于对照(P< 0.05)(表4)。450 kg·hm−2基肥处理下，追肥显著提高了0 - 20 cm 土层的有机质含量(P< 0.05)，与对照及其基肥处理相比，有机质含量依次增加了47.8%和33.8% (0 - 10 cm)、86.0%和52.5% (10 - 20 cm)。

表4 不同施肥处理下土壤全氮、速效磷、速效钾和有机质含量变化Table 4 Effect of basal and topical application of fertilizer on total nitrogen, available phosphorus,available potassium and organic matter content in soil

2.5 紫花苜蓿还田对水稻产量的影响

与对照(未种苜蓿且未施绿肥)相比，苜蓿和蚕豆绿肥均显著促进水稻生长(P< 0.05)，其中，苜蓿绿肥处理的株高、秸秆和穗子重量均显著高于蚕豆处理(P< 0.05) (表5)。苜蓿绿肥和蚕豆绿肥处理的籽实产量依次比对照增加了18.2%和7.8%。

表5 苜蓿和蚕豆绿肥对水稻生长的影响Table 5 Effect of alfalfa and broad bean green manure on rice growth

3 讨论

3.1 NPK 基肥和追肥结合明显促进紫花苜蓿的生长和品质

紫花苜蓿喜干燥、凉爽的气候环境。长江中下游地区四季分明，秋季和春季气候凉爽，持续期约6 个月，非常适宜紫花苜蓿生长。而冬季气温较低的1 月和2 月的平均最低温度分别为1 和2 ℃，最高温度为8 和9 ℃，这个时期非秋眠紫花苜蓿处于轻度休眠状态，地上部分仍保持绿色。因此，当2 月下旬气温开始升高时，秋眠品种仍处于休眠状态，而非秋眠品种迅速恢复生长，4 月上旬可第1 次刈割，品质非常好，全株蛋白质含量超过22%，到6 月底可刈割3 茬，干草产量可达20 000 kg·hm−2[5]。本研究中，紫花苜蓿于10 月20 日种植，第2 年5 月上旬收获11 198 kg·hm−2的紫花苜蓿干草，效益远高于种植冬小麦。此后一茬苜蓿于10 d 后收获，作为轮作水稻的绿肥还田，增加土壤养分。本研究结果充分证明了长江中下游地区冬闲田轮种紫花苜蓿，获得高产的可行性。

速生高产必然需要较高的养分投入，科学合理的施肥是非秋眠紫花苜蓿丰产、高品质栽培的基础和保障。N、P、K 元素对紫花苜蓿生长具有显著的促进作用，其增产作用的大小顺序为磷肥 > 氮肥 >钾肥，说明磷肥对苜蓿高产的重要性。施磷具有提高苜蓿结瘤数和根瘤血红蛋白含量的作用，从而增加固氮活性，并且，磷可促进碳素向根系和根瘤分配，达到以磷促氮的增产效果。氮素具有活化植物对磷的吸收、促进有机物质形成的功能；钾是多种酶的活性中心，可以促进植物对营养元素的吸收和同化作用[15,24-27]。对于植物生长而言，氮、磷、钾之间具有协同增效的作用，配合施用可起到平衡养分、增加产量的作用[26-27]。本研究中，稻田土壤速效养分含量相对较低，NPK 复合肥的施入增加了稻田土壤速效养分含量，有助于促进苜蓿生长，株高、产量和分枝数明显增加，并且，追肥增产的效果随基肥数量的增加而增加。其中，促进苜蓿分枝是追施NPK 肥增产的主要原因之一，说明NPK 基肥和追肥对稻田轮种紫花苜蓿十分重要。

谢开云等[28]对我国北方紫花苜蓿主产区49 个样地的土壤养分、植物养分和第1 茬苜蓿产量的分析发现，苜蓿植株N 素营养状况较好，而P、K 营养状况较差，限制了紫花苜蓿高产和生产性能的发挥，说明P、K 元素在苜蓿丰产、高品质栽培中的重要性。本研究中，NPK 基肥和追肥均明显促进了K 由茎向叶的转移，提高了苜蓿叶片的K 含量及其与N、P 的协同增效作用。在一定的施肥量范围内，NPK 施肥量与苜蓿植株的粗蛋白质含量成正比，与中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量成负相关[14-15,29]。本研究中，NPK 追肥处理明显提高了苜蓿茎和叶的蛋白质含量以及叶片P 含量，促进了营养元素之间的协同增效作用[12-13]，并且，基肥+追肥的作用效果更为显著，明显增加了苜蓿产量。上述结果说明，NPK 基肥与追肥配合施用有助于促进稻田土苜蓿的营养吸收和养分平衡，满足非秋眠苜蓿速生丰产对主要养分的需求。孙洪仁等[30-31]研究发现中国北方紫花苜蓿土壤速效钾和有效磷含量与苜蓿产量之间存在密切的关系，建立了苜蓿产量与速效钾和有效磷的丰缺指标，指导北方紫花苜蓿生产。南方冬闲田紫花苜蓿种植刚刚开始，尽快开展长江中下游冬闲田紫花苜蓿的N、P、K 需求规律研究，建立NPK 丰缺指标，制定冬闲田紫花苜蓿种植的合理施肥方案，对高效利用化肥、增加冬闲田苜蓿产量和品质十分重要。

3.2 NPK 基肥和追肥结合明显促进土壤养分积累

紫花苜蓿生长过程中土壤养分受到根系吸收、有机物质分泌、微生物活动等影响而发生规律性变化，而施肥因改变苜蓿生长和土壤微生物活动过程对土壤养分平衡产生影响。施氮降低了紫花苜蓿草地土壤速效磷含量，增加了碱解氮和有机质含量，但对土壤全氮含量的作用结果不统一[32-33]。PK 复合肥能够有效增加苜蓿草地表层土壤的N、P 含量，增加效果优于单施P 和K 肥[23]。张丽娟等[34]研究表明，与第2 年和第3 年相比，苜蓿播种当年施基肥和追肥对提高土壤N、P、K 含量的作用更为显著。本研究中，NPK 基肥处理对0 - 20 cm 土层的全N、速效P 和有机质含量的作用不显著，这与苜蓿越年后快速生长，消耗大量土壤速效养分有关。但在基肥基础上，追施NPK 复合肥明显提高了土壤全N、速效P 和有机质的含量，说明NPK 基肥和追肥结合使用能够有效促进苜蓿土壤的总N 和速效P 积累，增强苜蓿根瘤菌活性和固氮能力[25]，从而提高有机质的积累，为下茬轮作水稻提供更多的活性养分。胡伟等[33]研究表明，施肥对土壤速效K 含量的影响不显著。本研究中，450 kg·hm−2基肥处理的土壤速效K 含量均低于其他处理，特别在追肥处理下降低更明显，这个结果与叶片K 含量结果相反，进一步说明450 kg·hm−2基肥+追肥处理促进了苜蓿对速效钾的吸收和钾素向叶片的转运，同时，说明追施NPK 复合肥对苜蓿增产的必要性。

3.3 紫花苜蓿绿肥促进轮作水稻增产

紫花苜蓿与水稻周年轮作是我国南方稻-草轮作的新模式，该模式是在秋季水稻收获后播种紫花苜蓿，第2 年5 月中旬前收获1～2 茬苜蓿草，此后，继续生长10 d，再生的苜蓿草(约3 000 kg·hm−2干草)作为绿肥还田，轮种水稻。由于传统的绿肥作物如紫云英(Astragalus sinicus)、蚕豆等经济效益低，仅能作为绿肥改良土壤，因此，推广难度较大。而紫花苜蓿与水稻轮作模式的最大优点是发挥了紫花苜蓿再生性强、市场需求量高、土壤改良功能强的特点。该轮作系统中，紫花苜蓿兼顾了牧草生产和绿肥生产的双重功能，前两茬草作为苜蓿草收获与加工，第3 茬草作为绿肥还田，改良土壤，因此紫花苜蓿种植兼顾了经济效益和生态效益双重功能，是南方一种新型的绿肥种植模式和轮作模式，具有非常好的应用前景，近5 年来，每年在上海、江苏的轮作种植面积超过1 000 hm2。

紫花苜蓿种植能够有效提高土壤肥力，增加轮作作物产量，如紫花苜蓿分别与玉米、水稻和小麦轮作，明显提高了作物产量，增产幅度依次可达59.1%、8.8% 和26.8%[7-9]。而紫花苜蓿作为绿肥还田同样具有促进作物增产的功能。赵鲁等[35]将异地收割的苜蓿作为绿肥还田，水稻产量比对照增加了8.6%。而紫花苜蓿种植并部分作为绿肥还田具有更高的水稻增产作用，并且降低化肥投入。在800 kg紫花苜蓿鲜草还田的条件下，如减少稻田20%的氮肥用量，可以保障水稻高产，如减少稻田40%的氮肥用量，能使产量接近常规水平[8]。与轮作大豆相比，轮作紫花苜蓿对土壤氮的增加效果更明显，氮肥替代值约是大豆的1 倍[6]。本研究中，种植苜蓿并部分还田大幅促进水稻产量，增幅达到18.2%，明显高于蚕豆绿肥处理的水稻产量。增产的原因一方面是种植紫花苜蓿有效提高了土壤有机质和养分含量，另一方面，再生10 d 的苜蓿草品质好，作为绿肥还田直接向土壤输入高含量和高活性的N、P、K 等营养元素，创造适合水稻生长的微生物环境，促进有机物分解和提高土壤养分利用效率。

4 结论

在紫花苜蓿和水稻轮作栽培系统中，施肥方式对苜蓿生长具有显著的影响，NPK 基肥明显促进紫花苜蓿分枝，提高苜蓿产量，而追肥明显促进了基肥对苜蓿的增产效果，充足的基肥大幅提高了追肥的增产效果，同时，明显提高了苜蓿植株的蛋白质、P 和K 含量，特别是基肥+追肥促进了K 的吸收和向叶的转移，发挥了K 与N、P 的协同增效作用。紫花苜蓿种植并部分还田明显增加了水稻产量。本研究结果证明紫花苜蓿与水稻轮作是南方发展紫花苜蓿种植、推动南方紫花苜蓿产业形成的一条行之有效的途径，具有非常好的发展前景。