南方稻田紫云英作冬绿肥的增产节肥效应与机制

摘要

本文对我国南方稻田紫云英作冬绿肥以及紫云英与稻草共同利用的增产和节肥效应及其植物营养学、土壤微生物学等相关作用机制进行综述.2008—2019年间开展的11个联合定位试验结果(n=930)表明,冬种紫云英在不减肥或者减肥20％条件下增产效果显著,水稻产量增加幅度分别为6.53％和4.15％;在减施40％化肥时可保障水稻与常规施肥相比不减产.紫云英的增产和节肥效应随种植年限的增加而增强,5个联合定位试验连续7年的监测结果表明,冬种紫云英减施40％化肥条件下,紫云英种植第一年相对常规施肥增产0.87％,至种植第7年增幅为3.98％.紫云英与稻草联合利用是近些年稻区推行的重要技术模式,2016—2019年间开展的7个联合定位试验结果(n=342)表明,紫云英-稻草联合还田相对于单独稻草还田,水稻产量增加了11.71％.本文分别从优化水稻产量构成、促进水稻养分吸收、提升土壤肥力3方面阐释了紫云英作冬绿肥的增产、节肥机制.稻田冬种紫云英可增加水稻有效穗数和每穗实粒数,优化了产量构成.与常规施肥相比,紫云英配施减量化肥的水稻吸氮量增加了6.4％～6.9％,氮肥利用率提高了6.6％～31.1％.稻田种植紫云英使土壤碳、氮库得到培育,土壤活性有机碳含量和碳转化酶活性提高,土壤速效养分、土壤物理性状明显改善.以有机质和全氮为例,相比常规施肥处理,种植翻压紫云英后减施20％和40％化肥处理的土壤有机质含量分别增加3.95％和4.15％,土壤全氮含量分别增加1.22％和1.74％.在紫云英调控土壤微生物及氮转化机制方面,冬种绿肥有利于土壤微生物的生长繁殖,增强与微生物活性密切相关的土壤酶活性,并通过改变土壤微生物的群落结构及功能微生物影响土壤养分循环.紫云英配施减量化肥可提高土壤固氮菌丰度,通过合理的调控措施可优化紫云英的生物固氮作用.硝化作用对冬绿肥的响应在不同类型土壤中有较大差异,碱性水稻土中冬种绿肥可通过抑制硝化作用降低氮素淋失风险,氨氧化微生物群落结构的变化是冬绿肥影响硝化作用的重要机制.通过近十多年来的研究,逐渐明晰了我国南方稻田冬种紫云英的增产、节肥效应及其机制,为今后稻田绿肥的效应与机制研究提供了重要借鉴和参考.