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水稻是 65% 中国人口的主要食物，稻田面积占中国耕地总面积的 26%，水稻产量的稳定增长是保障国家粮食安全的基石。为了满足粮食供应，稻田往往施用超量的化学氮肥以提高作物产量，导致我国成为世界上最大的化学氮肥消费国，占全球氮肥消费量的 27%[1]。过量施用氮肥引起氨挥发、氮淋失、径流损失和反硝化等氮损失，导致我国稻田的氮素利用效率较低[2]。这不仅导致资源浪费，还引发一系列的环境问题，例如水体富营养化与土壤酸化等[3-4]。因此，探索提高稻田氮素利用效率的农田措施对实现水稻高效清洁生产具有重要意义。
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我国是农业大国，秸秆资源十分丰富，资源量约达 9 亿 t [5]。作物秸秆富有碳、氮、磷、钾等作物生长所必需的元素，秸秆还田可以抵消化肥中的全部钾、大部分磷和部分氮，在减少化肥使用方面具有巨大潜力[6]。研究表明，秸秆还田可以提高土壤有机碳含量[7]，改善土壤团聚体结构[8]，减少养分淋溶[9-10]，提高氮素利用效率[11]，增加作物产量[12]。然而，秸秆还田的效果并不总是积极的，高碳氮比（C/N）的作物秸秆（C/N=50～70）还田后，可能会因微生物氮固持而导致土壤中的植物有效氮含量下降[13]，最终抑制水稻生长、降低水稻产量[14-15]。为避免出现秸秆还田前期微生物与作物竞争氮素的现象，可以增施一定量的氮基肥来促进作物生长[16]，但增施化学氮肥会增加生产成本、降低氮素利用效率，并会对环境造成一定程度的潜在污染[17]。因此，不增施化学氮肥并能促进秸秆还田效应的农业措施开始受到越来越多的关注，例如秸秆还田与绿肥联合施用。
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红萍（Azolla）是一种水生的小型蕨类植物，与固氮蓝藻共生，因而可作为水稻的优良绿肥[18-19 ]。红萍在水稻生产中有以下几个优势： （1）红萍固氮效能高，在亚热带气候下红萍一季能固氮 30～100 kg/hm2，而且死亡的红萍能在土壤中快速分解释放养分，因而是水稻生长的优质生物肥料[20]。（2）红萍繁殖速度极快，并能覆盖水体表面，因而能形成厚厚的垫层，有助于减少稻田氨挥发，提高氮肥利用效率[18]，并抑制田间杂草生长[21]。（3）红萍还能通过增加土壤孔隙度和降低土壤容重来改善土壤物理结构[22-23]。（4）与紫云英等传统的旱作绿肥不同，红萍可与水稻间作，能更高效地利用土地。大量的试验和推广实践证明，稻田养萍可使水稻产量提高 20%～30%[24]，因此红萍在水稻的可持续性生产方面具有潜力。
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虽然前人已报道了秸秆还田或稻田养萍对水稻氮肥利用效率和籽粒产量有积极影响[11，18]，但目前关于秸秆还联合稻田养萍共作对稻田的氮素利用效率和水稻产量的影响还鲜有报道。我们推测，在秧苗生长的初期，红萍的固氮作用能为水稻提供氮素，可弥补秸秆还田初期因微生物氮固持造成的土壤氮素短缺，因而秸秆还田联合稻田养萍能提高氮素利用效率和籽粒产量。此外，随着我国经济水平的提高，人们也开始重视稻米的营养品质，因而在考虑保持稻谷高产的同时，也应考量稻米的品质。为此，本研究通过一年的田间试验，研究了秸秆还田和（或）稻田养萍对水稻产量、氮肥利用效率和水稻品质的影响。本研究将为秸秆直接还田模式下，氮肥利用效率和水稻产量的提高提供一种新的技术策略，也为红萍在水稻种植中的推广使用提供数据依据和技术支撑。
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1 材料与方法
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1.1 试验设计
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供试田块位于福建省浦城县莲塘镇马西村 （27°59′2″N，118°29′50″E，海拔 255.75 m），该地区属于典型的亚热带季风湿润气候区，年平均气温 17.4℃，年平均降水量 1780 mm，年平均日照总数 1893 h，全年无霜期 254 d 左右。该区域有进行油菜-水稻轮作的传统。种植的水稻品种为中稻嘉丰优 2 号。试验地土壤为灰泥田，土壤肥力中上。试验前耕层土壤（0～20 cm）基本理化性质为有机质 26.60 g/kg、碱解氮 103.83 mg/kg、有效磷4 9.60 mg/kg、速效钾 68.67 mg/kg、pH 4.92。
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田间试验开始于 2021 年，设置了 5 个处理： （1）不施肥为对照处理（CK）；（2）常规施用化肥处理（F）；（3）常规施用化肥 + 秸秆还田处理 （FS）；（4）常规施用化肥 + 放养红萍处理（FA）； （5）常规施用化肥 + 秸秆还田 + 放养红萍处理 （FSA）。试验采用随机区组设计，每个处理设 3 次重复，小区面积为 24 m2，小区间采用 30 cm 宽的田埂拦隔，并用塑料薄膜覆盖防止串水串肥，各小区独立排灌。试验中常规施肥量为 N180 kg/hm²、 P2O5 60 kg/hm²、K2O 90 kg/hm²。氮、磷和钾肥分别为尿素（N 46%）、过磷酸钙（P2O5 12%）和氯化钾（K2O 60%）。氮肥和钾肥按基肥∶分蘖肥∶穗肥为 4∶3∶3 施用，磷肥一次性基施。还田秸秆为粉碎后的油菜秸秆，还田量为 4.5 t/hm²，水稻移栽前 30 d 采用人工翻耕秸秆还田。水稻移栽前两周放养红萍，放养量为 3750 kg/hm2。水稻采用育秧移栽，宽窄行种植，宽行 31 cm，窄行 15 cm，株距 23 cm。田间管理按当地农田管理措施进行。
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1.2 测定指标及方法
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1.2.1 测产与考种
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水稻成熟期调查有效穗数，每小区取代表性植株 10 穴，风干至 14% 水分含量时，称重并记录水稻籽粒质量，根据小区种植密度折算成单位面积产量[25]；考种主要考查结实率、千粒重等指标。
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1.2.2 植株全氮含量测定
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水稻收获时在每个小区随机选择 3 穴水稻地上部分样品，分茎秆和籽粒于 105℃杀青 30 min。样品经过 60℃烘干碾磨过筛、浓 H2SO4-H2O2 消化后，采用凯氏定氮法测定氮含量。
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1.2.3 水稻品质测定
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外观品质：水稻成熟期时在每个小区随机选取代表性植株 6 蔸，脱粒后采用水漂法选出饱粒，使用砻谷机出糙后，计算糙米率；然后使用精米机 （LTJM-2099，浙江托普仪器公司，杭州）出精，计算精米率；使用稻米外观品质检测仪（JMWT12，北京东孚久恒仪器技术有限公司，北京）测定稻米垩白粒率和垩白度。
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营养品质：整精米磨成粉末。参照《稻米直链淀粉含量的测定分光光度法》（NY/T2639—2014） 的方法测定稻米直链淀粉含量。参照《食品中蛋白质的测定方法》（GB 5009.5—2016）的方法测定稻米蛋白质含量。参照《食品中多元素的测定》（GB 5009.268—2016） 的方法，采用 ICP-MS 型电感耦合等离子体质谱仪测定稻米矿质元素（钙、镁、铁和锌）含量。
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1.3 氮肥利用效率
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使用肥力差减法计算氮肥农学利用率、氮肥表观利用率[9]，具体计算公式如下：
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氮肥农学利用率（kg/kg）=（施氮处理籽粒产量-不施氮处理籽粒产量）/ 施氮量
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氮肥表观利用率（%）=（施氮处理地上部总吸氮量-不施氮处理地上部总吸氮量）/ 施氮量 × 100
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1.4 数据处理与统计分析
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数据用 Excel 2016 和 SPSS 19.0 进行统计和分析，以最小显著性差异法（LSD）检验数据的差异显著性。采用 Origin 2017 进行图形绘制。
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2 结果和分析
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2.1 不同处理对水稻产量和产量构成因子的影响
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总体而言，施氮处理的水稻产量都显著高于未施氮处理。FSA 处理水稻籽粒产量最高，FA 处理次之。与 F 处理相比，FS 处理平均增产 4.41%，但与 F 处理产量的差异未达到显著性水平（P>0.05）； 而 FSA 和 FA 处理平均分别增产 29.80% 和 16.89%，与 F 处理的产量存在显著差异（P<0.05）。FSA 处理的籽粒产量显著高于 FS 处理（P<0.05），而 FSA 与 FA 处理之间的籽粒产量没有显著差异（表1）。这说明单季种植水稻套养红萍对水稻的增产效应高于秸秆还田。
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秸秆还田和（或）放养红萍对水稻产量构成因素的影响结果见表1。各处理对水稻的实粒数、结实率、千粒重无显著影响，但对有效穗数影响显著。所有的施肥处理有效穗数都显著高于不施肥处理，其中 FSA 与 FA 处理的有效穗数最高，比 F 处理分别增加 21.85% 和 16.81%；F 与 FS 处理之间差异不显著。Pearson 相关分析表明，有效穗数（r=0.967，P<0.001）对籽粒产量有显著贡献。实粒数、结实率和千粒重对籽粒产量的贡献不显著。
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注：同列不同字母表示处理间差异显著（P<0.05）。下同。
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2.2 不同处理对水稻氮素吸收和氮肥回收利用率的影响
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不同处理对水稻氮素吸收影响较大（表2）。所有施肥处理水稻籽粒、秸秆和地上部总氮吸收量均显著高于 CK 处理（P<0.05）。其中 FSA 和 FA 处理的地上部总氮吸收量最高，分别为 193.56 和 186.70 kg/hm2，较 F 处理的总氮吸收量平均分别提高了 25.97%（P<0.05） 和 21.50%（P<0.05）。相似地， FSA 和 FA 处理的籽粒和秸秆氮吸收量也都显著高于 F 处理，说明稻田套养红萍有利于促进水稻植株的氮素吸收。而 F 与 FS 处理之间的水稻籽粒、秸秆和总氮吸收量不存在明显差异，说明秸秆还田没有显著促进水稻植株的氮素吸收。相应地，不同处理显著影响了水稻季的氮肥农学利用率和氮肥表观利用率（表2）。FSA 处理的氮肥农学利用率较 F 与 FS 处理有显著增加，平均分别提高 75.42% （P<0.05）和 57.96%（P<0.05）。其他处理之间的氮肥农学利用率没有显著差异（P>0.05）。类似地，与 F 处理相比，FSA 与 FA 处理的氮肥表观利用率平均分别提高了 50.43%（P<0.05）和 41.76% （P<0.05）；但 F 与 FS 处理之间的氮肥表观利用率没有显著差异（P>0.05）。以上表明稻田套养红萍有利于提高水稻季的氮肥利用率，而当季的秸秆还田没有这种效果。
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2.3 不同处理对稻米品质的影响
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2.3.1 稻米加工和外观品质
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表3 表明不同处理对水稻加工和外观品质有显著影响。与 F 处理相比，FS 处理的糙米率、精米率、垩白粒率以及垩白度均没有显著变化，表明秸秆还田处理没有影响稻米的加工和外观品质。与 F 处理相比，FA 处理的糙米率和精米率没有明显差异，但是 FA 处理的垩白粒率和垩白度分别平均增加 43.30% 和 69.34%。这表明放养红萍处理没有影响稻米的加工品质，但是降低了稻米的外观品质。类似地，与 F 处理相比，FSA 处理的糙米率和精米率平均分别下降 15.97% 和 16.12%，而垩白粒率和垩白度平均分别增加 26.70% 和 66.37%。这表明秸秆还田与套养红萍联合施用降低了稻米的加工和外观品质。
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2.3.2 稻米直链淀粉和蛋白质含量
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图1 表明，不同处理稻米的直链淀粉含量为 9.24%～9.92%，CK 处理的直链淀粉含量最高， FSA 处理的稻米直链淀粉含量最低，施肥处理不同程度地降低了稻米的直链淀粉含量，稻米品质有变好的趋势。其中 F 和 FS 处理与 CK 处理间没有达到显著性差异，而 FA 和 FSA 处理的平均降幅分别为 5.65% 和 6.85%，达到显著水平。
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与直链淀粉含量的变化趋势相反，CK 处理稻米的蛋白质含量最低，各施肥处理较 CK 处理均显著地增加了稻米的蛋白质含量，F、FA、FS、FSA 处理间的稻米蛋白质含量不存在显著性差异。
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图1 秸秆还田与放养红萍处理对稻米的直链淀粉和蛋白质含量的影响
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注：柱上不同字母表示处理间存在显著差异（P<0.05）。
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2.3.3 稻米矿质元素含量
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不同处理对稻米钙、镁、锌含量影响不同，而不同处理间的铁含量没有显著差异（表3）。与 CK 处理相比，F 处理稻米的钙、镁和锌的含量分别显著提高了 39.88%、25.21% 和 104.65%，FSA 处理稻米的钙、镁和锌的含量分别显著提高了 40.03%、 32.97% 和 121.24%。FS 和 FA 处理较 CK 处理，其钙含量没有显著变化，但分别显著提高了 27.18%和 27.51% 镁及 142.04% 和 56.28% 锌的含量。F 与 FSA 处理间的钙、镁、铁和锌含量没有显著差异； 但 FS 处理的钙含量较 F 处理显著下降了 25.78%， FA 处理的钙和锌含量较 F 处理显著下降了 23.08% 和 23.64%。说明与常规施肥处理相比，秸秆还田或放养红萍会导致稻米部分矿质元素含量下降，而秸秆还田与放养红萍联合没有降低稻米的矿质元素含量。
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3 讨论
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3.1 不同处理对水稻产量、氮素吸收和氮肥利用率的影响
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目前，由于不同试验区的气候、土壤类型、管理方式以及试验持续时间等多种因素的差异，秸秆还田对作物产量的影响效果并不一致。许多研究发现，秸秆还田增加了作物产量[12，26]，也有研究报道秸秆还田对作物产量没有明显影响[27]或产量有所下降[28]。本试验结果表明，秸秆还田没有显著增加水稻产量，这个结果与 Zhao 等[27]的结果相似，可能与秸秆还田的年限有关。Liu 等[15]报道短期秸秆还田（<3 年）晚稻的产量与对照组没有显著差异，而长期秸秆还田（>3 年）则显著提高了晚稻产量。本试验为秸秆当季还田后种植水稻，还田的秸秆腐解程度较低，提供的养分有限，土壤总有机碳、氮含量没有发生变化（数据未显示），因而没有对水稻的产量构成因子和籽粒产量产生效应。与秸秆还田的效应不同，本试验发现稻田养萍 （FA 和 FSA 处理）显著增加了水稻的产量和水稻有效穗数。已有多项研究结果表明在水稻生长期间放养红萍能提高水稻稻谷产量[18-20，22]。Yao 等[18]报道了在稻田养萍配施氮肥能增加水稻产量。陈若谷等[19]通过盆栽试验发现，稻田养萍可替代约 75 kg/ hm2 的化学氮肥。de Macale 等[29]的田间试验表明稻田放养红萍在施低水平氮肥（N 40 和 50 kg/hm2） 和施高水平氮肥（N 80 和 100 kg/hm2）条件下均显著提高了水稻产量。稻田养萍增产的原因主要是红萍能高效固氮，为水稻生长提供氮素养分[18-19]。此外，红萍可以增加土壤有效磷、有效钾和有机碳含量[30]，也促进了水稻增产。
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为了可持续地满足未来日益增长的粮食需求，提高养分利用效率已成为农业生产中最关键和最艰巨的研究课题之一。已经有大量研究探讨了秸秆还田对氮素利用效率的影响，一些研究发现秸秆还田能减少氮素淋溶损失，提高水稻的氮肥利用效率[9]。然而，也有一些研究认为参与秸秆分解的微生物与水稻竞争土壤氮素，导致短期秸秆还田降低水稻的氮素吸收，进而导致氮肥利用效率下降[15]。本试验发现短期的秸秆还田没有影响水稻的氮素吸收和氮肥利用率，可能是微生物分解所固持的土壤氮素与秸秆还田所降低的土壤氮淋溶效应达到了平衡所致。以往的研究表明，稻田养萍能显著提高水稻的氮素吸收量和氮肥利用效率[18，29]，本试验也证实了这一点。稻田养萍提高氮肥利用效率的主要原因如下：（1）稻田养萍为水稻提供了额外的氮素。红萍能高效固氮，大约三分之一红萍固定的氮素可以被水稻植株吸收[31]。此外，红萍组织含氮量高、降解迅速，从红萍脱落的衰老组织（叶片和根部）在 8～10 d 内分解[32]，释放出的氮素成为水稻植株的重要氮源，并被水稻所吸收。（2）红萍可以减少氨挥发，氮损失的减少可以为水稻植株提供更多的可利用氮，从而提高氮素的利用率[19，29]。值得注意的是，与常规施氮处理相比，FA 处理仅提高了水稻表观利用率 41.76% （P<0.05），而 FSA 处理不仅提高了氮肥表观利用率 50.43%（P<0.05），还增加了氮肥农学利用率 75.42%（P<0.05）。这表明，与秸秆还田或稻田养萍相比，秸秆还田联合稻田养萍在提高氮肥利用率方面表现更佳。这可能由于秸秆还田能改善土壤理化结构、培肥地力[23，30]，降低氮淋溶损失[9]，因而秸秆还田联合稻田养萍处理在水稻增产和氮肥利用效率方面的表现优于单独的稻田养萍处理。
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3.2 不同处理对稻米品质的影响
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水稻稻米品质受到品种特性、环境条件（包括气候条件、土壤水分条件、土壤养分条件等）、种植条件和稻种贮藏条件等多种因素控制[33]。影响稻米品质的 2 个主要环境因素分别为水稻灌浆结实期间的温度和栽培过程中的施肥，其中氮素肥料的影响尤为突出[34]。秸秆还田对水稻品质的影响已经进行了大量研究，由于试验条件、施肥水平和研究方法的差别，结果也有所差异，一般认为秸秆还田能在一定程度上改善稻米的外观、营养和蒸煮食味品质[35-37]。刘世平等[35]研究发现秸秆还田能提高稻米的整精米率，降低垩白率和垩白度，对糙米率和精米率没有影响。陈梦云等[36]和徐国伟等[37] 研究也表明秸秆还田对稻米的加工品质（糙米率、精米率和整精米率）无显著影响，但能显著降低水稻垩白粒率、垩白度和直链淀粉含量。刘世平等[35] 认为秸秆还田提高水稻的加工和外观品质是由于秸秆还田提高土壤有机质和氮、磷等养分含量，改善水稻生育后期的营养状况和生理活性，延长了水稻的叶片功能和光合时间，从而为水稻在灌浆期提供充足的营养。本试验的结果与上述研究的结果部分一致，即秸秆还田没有影响稻米的加工品质，不同之处是在本试验发现秸秆还田没有引起垩白粒率和垩白度显著的变化。垩白性状是影响稻米外观品质的重要指标。水稻籽粒垩白形成的原因之一是在灌浆期间，养分、灌浆物质供给短缺，致使胚乳中贮藏物不能被充分填充[38]。秸秆还田可以增加水稻颖花发育期的养分供应，导致垩白度下降[37]。而本研究秸秆还田的时间较短，可能秸秆分解不充分，致使释放的养分有限，因而没有改善稻米的外观和营养品质。目前，较少研究关注放养红萍对水稻品质的影响，虽然放养红萍能增加稻田的氮素营养，而氮素是影响稻米外观品质的重要因素。有研究认为增加氮肥的施用可以降低稻米的垩白粒率和垩白度[34，38]。然而，垩白的程度不仅受施氮量的影响，还受到氮肥运筹的控制。例如，金正勋等[39]报道在施用等量氮肥时，抽穗期追施氮肥比前期追施氮肥更能降低稻米垩白率。林义月等[40] 也发现垩白率、垩白度随穗氮肥比例的增加而降低。但本试验却发现放养红萍处理没有改变稻米的加工品质和外观品质，反而增加了稻米垩白粒率和垩白度。这可能与水稻生育后期穗氮肥的不足有关，因为红萍固氮主要发生在水稻生长的前期，水稻生长的中后期由于水稻植株的遮阳作用以及气温的升高，红萍开始死亡，因而氮素供应能力下降，可能造成籽粒灌浆物质不足，从而降低籽粒充实度，导致稻米的加工品质下降。相应地，与常规施氮处理相比，秸秆还田联合稻田养萍也降低了稻米的加工和外观品质，也可能是因为水稻生育后期土壤养分不足造成的。
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糙米的蛋白质含量是评价稻米营养品质的重要标准。以往的研究表明传统的氮管理方法在提高种子产量的同时，往往会降低谷物品质[41]。本试验发现，虽然秸秆还田联合稻田养萍提高了水稻籽粒产量，但却没有降低稻米的蛋白质含量，说明这是一种有潜力的农作措施。此外，稻米的矿质元素也是不可小觑的营养品质。目前关于秸秆还田对稻米矿质元素含量的研究较少，袁玲等[42]报道秸秆还田能显著提高稻米中铁和锌含量，作者把这归因于在微生物的作用下，秸秆中大量的营养元素完全矿化，为水稻生育后期提供足够的养分，从而促进籽粒养分的增加。在本研究中，FS 处理降低了稻米钙含量，FA 处理降低了钙和锌含量，可能是因为秸秆还田时间比较短暂，红萍在水稻生育后期衰亡不能固氮提供养分造成的。而秸秆还田与红萍共作没有影响稻米钙、镁、锌及铁 4 种矿质元素含量，有可能是二者共作在一定程度促进秸秆分解，提高了水稻生育后期的养分供应造成的，具体原因有待通过试验进一步去验证。
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4 结论
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田间定位试验表明，与常规施氮处理相比，秸秆还田对水稻的产量、氮素吸收、氮肥利用率和稻米品质（除了钙含量之外）均无显著的影响。而稻田养萍能显著提高水稻的产量、氮素吸收和氮肥利用率，然而稻田养萍降低了稻米的外观品质（垩白粒率和垩白度）、直链淀粉含量和钙含量。秸秆还田联合稻田养萍也显著提高了水稻的产量、氮素吸收和氮肥利用率，且在水稻增产和提高氮肥利用率方面表现更佳，然而秸秆还田联合稻田养萍同时降低了稻米的加工品质（糙米率和精米率）、外观品质和直链淀粉含量，但没有降低稻米的营养品质（蛋白质含量以及钙、镁、铁、锌含量）。总体来说，秸秆还田联合稻田养萍是一种有潜力的水稻生产方式。
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摘要
秸秆还田在提高水稻产量和土壤肥力方面具有巨大潜力。然而，在水稻生长初期，秸秆的掺入可能会导致微生物的氮固定，从而抑制水稻的生长和对氮素的吸收。具有高效固氮能力的红萍可以作为优质绿肥放养于稻田，能提供氮素来满足水稻生长的需要，可以缓解秸秆还田造成的氮缺乏。为明确秸秆还田联合稻田养萍对水稻谷物产量、氮肥利用效率和谷物品质的影响，田间试验设置了 5 个处理［不施肥（CK）、常规施用化肥（F）、常规施用化肥 + 秸秆还田（FS）、常规施用化肥 + 稻田养萍（FA）、常规施用化肥 + 秸秆还田 + 稻田养萍（FSA）］。结果表明：FS 处理水稻产量、氮素吸收量、氮肥利用率、糙米率、精米率、垩白粒率、垩白度、直链淀粉含量、蛋白质含量及镁、铁和锌含量均与 F 处理差异不显著，钙含量显著低于 F 处理（P<0.05）；FA 处理糙米率、精米率、蛋白质含量、镁和铁含量与 F 处理差异不显著，水稻产量、氮素吸收量、氮肥表观利用率、垩白粒率、垩白度显著高于 F 处理（P<0.05），直链淀粉含量、钙含量和锌含量显著低于 F 处理（P<0.05）；FSA 处理蛋白质、钙、镁、铁和锌含量与 F 处理差异不显著，水稻产量、氮素吸收量、氮肥农学利用率、氮肥表观利用率、垩白粒率、垩白度显著高于 F 处理（P<0.05），直链淀粉含量、糙米率和精米率显著低于 F 处理（P<0.05）。综上所述，秸秆还田联合套养红萍共作能显著提高水稻产量和氮肥利用效率，且未降低稻米的营养品质，是一项有潜力的南方稻田耕作措施。
Abstract
Straw incorporation has demonstrated great potential in improving rice yield and soil fertility. However，straw incorporation may lead to microbial-mediated nitrogen immobilization and inhibit the growth and nitrogen uptake of rice in early stage of rice growth. Nitrogen-fixing Azolla can be used as high-quality green manure in the rice field，which can provide nitrogen to meet the requirement of rice's growth and alleviate the nitrogen deficiency caused by straw incorporation. Field experiment was conducted to study the combined effects ofstraw incorporation and Azolla on grain yield，nitrogen use efficiency and grain quality of rice. There were five treatments，namely no fertilization application（CK），conventional chemical fertilization application（F），conventional chemical fertilization application + straw incorporation（FS），conventional chemical fertilization application + Azolla（FA），conventional chemical fertilization application + straw incorporation + Azolla（FSA）. There was no significant difference in the rice yield，nitrogen accumulation，nitrogen use efficiency，brown rice rate，milled rice rate，chalky grain rate，chalkiness，amylose content，protein content，and magnesium，zinc and iron contents between FS and F treatment. Calcium content of FS treatment was significant lower than that of F treatment（P<0.05）. There were no remarkable differencesin brown rice rate，milled rice rate，protein content，magnesium and iron contents between FA and F treatment. The rice yield，nitrogen accumulation，apparent nitrogen recovery，chalky grain rate and chalkiness of FA treatment were remarkable higher than that of F treatment（P<0.05），and amylose content，calcium and zinc contents were significantly lower than that of F treatment（P<0.05）. There were no significant differences in protein content，calcium，magnesium，zinc and iron contents between FSAand F treatment. The rice yield，nitrogen accumulation，agronomic nitrogen efficiency，apparent nitrogen recovery，chalky grain rate and chalkiness of FSA treatment were significantly higher than that of F treatment（P<0.05），amylose content，brown rice rate and milled rice rate of FSA treatment were significantly lower than that of F treatment. In conclusion，the co-operation ofstraw incorporation and Azolla significantly improved the rice yield and nitrogen use efficiency without reducing the nutritional quality of rice，making it a promising farming measure forsouthern paddy fields.