种植利用紫云英对稻田土壤微生物及酶活性的影响

为研究种植利用紫云英对稻田土壤的培肥作用,设不种紫云英不施化肥(对照)、种植紫云英不施化肥(紫云英)、不种紫云英施化肥(单施化肥)、种植紫云英同时施化肥(紫云英+化肥)4个处理,分析了各处理在紫云英苗期、紫云英盛花期、早稻收获期、晚稻收获期的土壤养分、酶活性、微生物数量。结果表明,与对照相比,施化肥及种植翻压紫云英均能改善土壤养分状况,紫云英与化肥配施效果最好,能够明显提高土壤速效磷、速效钾、全氮含量。施用化肥或种植翻压紫云英均能促进微生物生长,4个处理中以紫云英+化肥处理对土壤微生物生长有较好的促进作用,其次为单施化肥处理。     

紫云英不同翻压时期对土壤养分和水稻产量的影响

为了明确紫云英作为稻田绿肥利用的最佳翻压时期,通过田间试验,研究紫云英不同翻压时期配合常规施肥对土壤养分、水稻主要农艺性状及产量的影响。结果表明,在盛花期翻压紫云英,土壤耕层速效氮和速效钾含量,分别比常规施肥、盛花期前和盛花期后翻压紫云英高22.8%、11.0%、2.1%和23.2%、11.5%、4.4%,盛花期翻压紫云英为水稻的生长发育提供更多的氮钾养分;盛花期翻压紫云英水稻产量达到9 288.0 kg/hm2,比常规施肥、盛花期前和盛花期后翻压紫云英分别高16.3%、4.9%、3.1%。盛花期是翻压紫云英的最佳时期。     

连年翻压紫云英对早稻田土壤性质及酶活性动态的影响

依托7年定位试验,研究翻压紫云英对土壤pH值、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾及蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶活性动态的影响。试验设对照(不施化肥、不翻压紫云英)、化肥、紫云英+化肥3个处理。在紫云英翻压后2、4、8、16、32 d及早稻拔节期、孕穗期、收获期取样。结果表明,翻压紫云英对土壤性质和酶活性动态影响显著,土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾动态变化与紫云英养分释放规律基本一致,而蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶又与土壤有机质、碱解氮、有效磷等养分的动态基本一致。与化肥处理相比,紫云英+化肥显著提高了土壤pH值;在基础土壤有机质、碱解氮较高条件下,紫云英+化肥对蔗糖酶、碱解氮、脲酶等影响不显著,但在基础土壤有效磷、速效钾较低条件下,紫云英+化肥显著提升了有效磷、酸性磷酸酶活性及速效钾含量。因此,紫云英培肥土壤明显受土壤基础养分限制。     

紫云英还田量对烟田土壤微生物及酶的影响

为在翻耕条件下合理施用紫云英,保障农业的可持续性发展,定位试验研究了15000kg·hm-2、22500kg·hm-2、30000kg·hm-2紫云英还田和22500kg·hm-2紫云英还田减施化肥(施肥时扣除紫云英中氮、磷、钾)及紫云英不还田5个处理对烟田土壤微生物数量、微生物活度、酶的影响。结果表明:烟草生育期内,不同处理好气性细菌数量呈前期均迅速上升、中期均稍有上升,但后期各有升降的趋势;烟草生长早期,紫云英还田减施化肥能增加好气性细菌数量。放线菌数量烟草生育前期略有下降,中期有所回升,后期又缓慢下降;烟草生长早期,紫云英还田能增加放线菌数量;整个烟草生育期,紫云英还田减施化肥可减少放线菌数量。真菌呈现烟草生育前中期迅速上升,后期缓慢下降的趋势;相对较少的紫云英还田量对土壤真菌数量增长的刺激作用较为明显。微生物活度呈烟草生育前期下降、中期趋于平稳、后期迅速升高达到最高点的趋势;烟草成熟期,紫云英还田的微生物活度明显高于不还田处理,增加紫云英还田量,微生物活度增加,但紫云英还田减施化肥会降低微生物活度。土壤纤维素酶活性以烟草旺长期为界点,表现出前期增加、后期下降的特点;烟草生长后期,紫云英还田土壤的纤维素酶活性高于对照土壤。土壤脲酶活性呈先快速下降,再缓慢上升,最后再快速上升趋势。土壤蛋白酶活性呈烟草生育前期下降,后期缓慢上升的特点;土壤蛋白酶活性与紫云英施用量呈正相关。过氧化氢酶活性在烟草各生育期的变化不大。土壤生物学评价发现,22500kg·hm-2紫云英翻耕还田栽培烟草较佳。     

施用绿肥条件下减施化肥对土壤养分及持水供水能力的影响

以长期定位试验为基础,设置7个紫云英和化肥施用配比试验处理,以探索施用绿肥情况下减施化肥对土壤养分、持水和供水能力的影响。结果表明:在翻压紫云英条件下,即使不施化肥土壤氮也可基本得到满足,应适量施用化学钾肥,必须合理施用磷肥,以保证土壤全量和速效养分得到平衡和持续供给,化肥施用量减少未显著降低水稻产量;土壤持水、供水能力在处理间的趋势表现为:紫云英+40%化肥紫云英+60%化肥紫云英+80%化肥、紫云英+100%化肥单施100%化肥、单施紫云英CK,与CK相比,其它6个处理田间持水量提高了1.6%~15.4%,有效含水量增幅更大,平均提高1.5%~30.5%,说明紫云英化肥配施能显著提高土壤的持水、供水能力,且化肥施用量越少效果越好,而单施化肥或单施紫云英效果有限。因此,紫云英施用量一定时(22 500 kg/hm~2),化肥施用量应减少至40%甚至更低。     

紫云英叶面喷硒效应和硒素积累特性研究

田间小区试验研究了喷施亚硒酸钠不同浓度、时期、品种对紫云英硒含量的影响,结果表明:在120~360mg L-1亚硒酸钠溶液浓度范围内对紫云英鲜草产量可增产9.32%~14.8%,到420mg L-1对紫云英有轻微中毒现象,鲜草产量减产;在0~360 mg L-1浓度范围内,紫云英茎叶和花蕾的含硒量、硒蛋白含量和蛋白硒含量随喷施浓度的提高而增加,到420mg L-1紫云英茎叶和花蕾的硒含量降低。紫云英的茎叶浸出液的硒含量在0~300 mg L-1的范围内变化很小,但花蕾的浸出液的硒含量较大。在不同生长时期喷施对紫云英的硒含量影响较小,但随喷施时期的延迟对紫云英有机硒的含量有显著降低。不同品种紫云英在未喷施硒的情况下影响较小,喷施硒后,品种间有一定的差异,闽紫1号硒含量最高。     

紫云英还田方式对烟田土壤微生物及酶的影响

为探明紫云英不同还田方式对土壤生物学特性的影响,选择合理的还田方式,通过定位试验进行了全层翻耕紫云英覆盖、全层翻耕紫云英深埋和全层翻耕紫云英不还田3种方法对烟草不同生育期的土壤微生物数量、微生物活度和酶活性的影响研究。结果表明:在烟草生育期内,好气性细菌数量呈现前期急速下降,中期缓慢上升,后期稍微波动的趋势,深埋处理都略高于覆盖处理;真菌数量整体呈现上升趋势,紫云英覆盖前期可显著增加真菌数量,深埋对真菌数量影响不大;放线菌数量紫云英还田处理呈现前期下降,中期急速上升,后期缓慢上升的趋势。土壤微生物活度则先下降再持续上升,至烟草成熟期,紫云英覆盖紫云英深埋不还田。土壤纤维素酶活性以旺长期为分界点,表现为前期增加、后期下降的特点,紫云英还田高于不还田;土壤脲酶活性呈现先迅速下降,再缓慢上升,再急速上升的趋势,以紫云英深埋处理的脲酶活性最高;土壤蛋白酶和过氧化氢酶的活性在烟草生育期的变化不大,都表现为早期稍微下降,以后趋于平缓,以紫云英深埋的酶活性较高。土壤生物学综合评价表明,采用全层翻耕紫云英深埋(1500kg/667m2)更利于提高土壤质量。     

紫云英还田量对稻田土壤微生物数量及活度的影响

采用田间小区试验,进行了紫云英不同翻压量对水稻不同生育期的土壤微生物数量和微生物活度的影响研究。结果表明,紫云英还田显著提高土壤微生物数量。以紫云英22 500 kg.hm-2配施当地大田化肥用量70%处理的土壤微生物数量最多;紫云英还田使土壤好气性细菌、真菌数量增加,放线菌数量减少。在早稻分蘖盛期好气性细菌,真菌数量升到最大,放线菌数量降到最低;紫云英翻压还田能提高微生物活度。以紫云英22 500 kg.hm-2配施当地大田化肥用量70%处理的微生物活度最强。     

紫云英还田后不同施肥下的腐解及土壤供钾特征

采用尼龙网袋法研究了紫云英翻压后不同施肥处理下在稻田的腐解和养分释放规律,以及不同施肥处理土壤钾库的变化特征。结果表明:紫云英还田后,不同施肥处理对其腐解及养分释放无明显影响。紫云英的腐解,氮、磷、钾释放量与翻压时间的关系可用一级动力学方程拟合,不同施肥处理下紫云英最大腐解率达到64.8%~68.3%,氮、磷、钾最大累计释放率分别为84.2%~86.7%、85.3%~89.3%、89.9%~98.0%,养分释放速度表现为钾磷氮。紫云英养分释放主要集中在翻压后15 d之内,应加强水稻生育后期的养分运筹管理。紫云英短期(1个生育期)内能够活化土壤中的钾,但晚稻收获后的土壤速效钾含量明显降低,说明紫云英还田不能完全替代化学钾肥效果。在连续3年不施化学钾肥的情况下,种植紫云英还田后,不会降低早稻土壤速效钾含量,但晚稻收获后土壤速效钾含量低于施用化学钾肥处理,说明紫云英还田不能完全替代化学钾肥效果。     

紫云英配施氮肥对双季稻产量、干物质量及氮素吸收利用的影响

为研究紫云英配施氮肥对双季稻产量、干物质量以及氮素吸收利用的影响,本研究于2014年10月-2016年11月在江西省余江县进行田间定位试验,共设置5个处理:冬闲+不施氮、紫云英+不施氮、紫云英+减量施氮(90 kg·hm~(-2))、紫云英+常规施氮(150 kg·hm~(-2))、紫云英+高量施氮(225kg·hm~(-2))。结果表明,与冬闲处理相比,紫云英配施氮肥的各处理早稻和晚稻每穗粒数分别增加了23.20%和14.15%,产量分别增加了17.75%和28.32%,其中早稻和晚稻产量均以紫云英+常规施氮最高,分别增加了20.55%和30.49%,其次为紫云英+减量施氮处理,分别增加了19.48%和28.13%;与冬闲处理相比,冬种紫云英后各处理早稻和晚稻干物质量增幅分别为15.57%~36.21%和14.41%~24.89%,水稻群体吸氮量2年平均增幅为60.24%~93.04%;与单施紫云英相比,紫云英还田配施氮肥各处理早稻和晚稻干物质量增幅分别为20.14%~28.35%和14.79%~18.07%,水稻群体吸氮量2年平均增幅为40.73%~69.53%;与紫云英+常规施氮处理相比,紫云英+减量施氮处理下的氮肥回收效率、氮肥农学利用率和氮肥偏生产力分别提高了43.18%、64.55%和56.14%(2年平均值)。综上,紫云英+减量施氮是本研究区域氮肥利用率最高的施肥模式,该结果为提高稻田氮肥资源高效利用和保护农田生态环境提供了科学依据。     

多氯联苯污染土壤的紫云英–根瘤菌联合修复效应

选用紫云英(Astragalus sinicus L.)作为宿主植物,通过盆栽试验研究了接种紫云英根瘤菌(Rhizobium huakuii)对多氯联苯污染土壤的修复效应。结果表明,经过100天的修复作用后,单接种根瘤菌、种植紫云英以及紫云英接种根瘤菌处理土壤中多氯联苯的去除率分别为20.5%、23.0%、53.1%,均显著高于对照处理(P<0.01)。而且发现接种根瘤菌显著增加了紫云英根际土壤的微生物生物量碳、氮,明显增强了土壤微生物群落的碳源利用能力,从而改善了微生物群落功能多样性。可见,紫云英–根瘤菌共生体对多氯联苯污染土壤表现出较好的修复潜力。     

稻茬-紫云英联合还田对水稻土表层水可溶性碳氮的影响

紫云英是南方稻田广泛种植利用的冬季绿肥,但利用不当可能带来养分流失的风险。研究探讨了稻茬-紫云英联合还田对水稻土表层水可溶性碳氮的影响,旨在为紫云英的合理利用、农业面源污染的科学防控提供理论依据和技术支撑。以江西省最典型的红壤性水稻土和冲积性水稻土为研究对象,布置精准控制水稻盆栽试验,设4个处理:不施用稻茬和紫云英(CK)、紫云英单独还田(MV)、低量稻茬和紫云英联合还田(LSMV)、高量稻茬和紫云英联合还田(HSMV),各处理施用等量化肥。结果表明:在红壤性水稻土上,MV处理表层水中的可溶性有机碳(DOC)、可溶性总氮(DTN)和可溶性有机氮(DON)含量急剧增加,三者最高时分别达到414.3     

紫云英高效栽培技术要点

紫云英作为重要的绿肥作物,能增加土壤有机质含量,改善土壤理化性状,提高土壤肥力,在南方地区用作稻田冬季绿肥栽种。简介紫云英的生物学特性和主要应用价值,从种子管理、播种、田间管理、病虫害防治、适时翻沤等方面介绍紫云英栽培技术。     

红壤地区紫云英中氮素的转化及其对水稻有效性的研究

紫云英是我国南方稻田传统的有机肥料,近年来更逐渐北移。随着化学氮肥增加,有些地区紫云英播种面积有所减少,但在红壤地区以及某些水稻区,紫云英仍是水稻的一项重要肥源。研究紫云英在土壤中的腐解、养分转化及对土壤肥力和水稻生育的影响具有一定实践意义。我们于1980年利用¹⁵N标记与非标记的紫云英进行了水稻田间小区、微区及温室盆栽等试验,现将所得结果整理如下。     

紫云英翻压量对单季晚稻养分吸收和产量的影响

通过2年田间试验,研究了不同紫云英翻压量对单季晚稻养分吸收、 养分利用效率和产量的影响,并以此确定紫云英鲜草的最佳翻压量。试验设CK（不施肥）,CF（常规施化肥）和4个紫云英鲜草翻压量（30、 60、 90、 120 t/hm2）共6个处理。结果表明,在所有紫云英翻压处理中,稻谷中氮、 磷、 钾吸收量,水稻氮、 磷、 钾的养分农学利用效率和稻谷产量均以翻压紫云英鲜草60 t/hm2处理最高。与不施肥处理相比,施化肥和紫云英翻压处理分别增加稻谷产量11.8% 和7.4%1~3.5%。将紫云英作为单季晚稻的唯一肥源不会产生僵苗现象,并可获得高产。     

施硒对紫云英硒积累和硒形态的影响研究

对安徽南部8个样点的土壤和紫云英样品总硒含量进行调查和检测,并以亚硒酸钠为硒源,通过紫云英的水培、盆栽及大田施硒实验,探讨硒在紫云英的根、茎、叶、花和种子中的积累特征及赋存形态的变化。结果表明:安徽南部8个调查样点的土壤大部分为富硒土壤,其中,宁国采样点为高硒土壤。在自然状态下,紫云英不同部位的硒含量为根花叶茎。适度施硒能够显著提高紫云英植株的硒含量,但施硒过量(≥5mg/L水培、≥250.00g/hm2试验田)会对紫云英生长造成一定的伤害。在一定浓度范围内,紫云英地上部分和地下部分的硒含量随施硒量的增加而增加。紫云英各部分的硒含量因施硒方式不同存在显著性的差异,水培施硒有利于根部对硒的积累,土培施硒有利于其地上部分对硒的积累。不同生长发育时期,紫云英不同器官硒的含量如下:现蕾期,根叶茎;盛花期,根花叶茎;成熟期,根种子叶茎。紫云英植株硒积累以SeMet、SeCys2、SeMeCys、Se(IV)和少量其它未知硒的形态存在。其中,根部所积累的硒主要以SeMet、SeCys2、SeMeCys的形态存在;其他器官主要以SeMet的形态存在。     

化肥减量配合紫云英还田对双季稻产量及氮肥利用率的影响

旨在明确化肥减量条件下不同紫云英还田量对亚热带双季稻区早、晚稻产量及氮肥利用率的影响。以双季稻种植模式为研究对象,设置2个不同的减肥量处理配施不同的紫云英还田量,观察紫云英连续还田下不同处理对双季稻产量和养分利用率的影响。结果表明:与常规施肥处理(100%F)相比,20%减肥量各处理的早稻产量均得到显著提高,增产幅度为5.0%～13.2%;40%减肥量条件下,配施15 000～22 500 kg/hm~2紫云英早稻产量不减产,而配施30 000～37 500 kg/hm~2紫云英后早稻产量有显著提高,增产幅度为5.4%～8.5%。各减肥配施紫云英处理的晚稻产量均随紫云英还田量的增加而升高(P0.05)。各减肥配施紫云英处理早稻化学氮肥的农学利用率、偏生产力及回收率均较常规施肥处理显著提高,但晚稻的氮肥利用率无显著差异。将紫云英还田输入的氮纳入总氮素投入后,早稻总氮素的农学利用率和回收率均随紫云英还田量的增加而降低;与100%F相比,各减肥配施紫云英处理的农学利用率未显著降低,但紫云英还田量达到37 500 kg/hm~2及以上时会导致早稻的氮素回收率显著降低。各紫云英还田处理土壤全氮含量均高于100%F(P0.05),且土壤速效氮含量均显著高于100%F处理(P0.05)。亚热带双季稻种植模式下,长期紫云英还田配合减量施肥对早、晚稻产量和氮肥利用率均产生正面效应,且能提高土壤有机质含量和全氮含量,土壤速效氮含量显著高于常规施肥处理。因此,适量紫云英还田配施化肥除可减少化肥用量外,也是亚热带双季稻区兼顾提升稻米产量和培肥土壤的有效技术。本试验条件下,化肥减量40%配合22 500～30 000 kg/hm~2紫云英的配比综合效果较好。     

紫云英对水稻硒累积特征和糙米硒含量的影响

通过对土壤含硒量、紫云英和外源硒对水稻硒累积特征和糙米硒含量的田间小区试验研究结果表明:作物含硒量直接受土壤全硒量的影响,紫云英对土壤硒的吸收量是糙米吸收量5.13～6.07倍。增施紫云英可显著提高糙米的含硒量,施入富硒紫云英糙米含硒量为0.0910mgkg-1;施入紫云英糙米含硒量为0.0501mgkg-1。紫云英的施用量以22500mghm-2为宜。喷施适宜用量的外源硒对水稻生育性状和产量影响较小,但可迅速显著提高糙米和秸秆的含硒量,其含硒量与喷施量成正比,使无机硒的含量提高。在普通紫云英下喷施以10mgkg-1亚硒酸钠为宜,在生长期后期喷施的效果为好,其中乳熟期喷施效果更好。紫云英对水稻产量有一定的增产作用,增产幅度为2.16%～4.39%。     

土壤活性有机碳周年变化对紫云英翻压量的响应

为了探索紫云英替代化肥的生态效应和适宜翻压量,以11年(2008—2018年)长期定位试验为对象,研究了紫云英不同翻压量下土壤活性有机碳(AOC)的季节变化。在稻–稻–紫云英轮作体系典型时期(紫云英翻压前、早稻分蘖盛期、早稻成熟期、晚稻分蘖盛期、晚稻成熟期)采集土壤样品,分析土壤总有机碳(TOC)、AOC及其组分微生物生物量碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)等的变化。结果表明:与对照处理相比,减量40%化肥下紫云英各翻压量处理提高了土壤TOC含量;与常规施肥处理相比,减量化肥配合不同量紫云英翻压处理不同程度地提高了土壤AOC、MBC及DOC含量,且均随紫云英翻压量的增加呈先增加后下降的变化趋势,AOC含量以翻压紫云英30.0t/hm2时最高,MBC和DOC含量以翻压紫云英22.5t/hm2时最高;取样时期对土壤MBC、DOC含量及MBC/TOC、DOC/TOC比值有较大的影响,其随取样时期进展呈先降低后升高再降低的变化趋势;在土壤性质相对稳定的晚稻成熟期,AOC/TOC、MBC/TOC、DOC/TOC比值在一定范围随紫云英翻压量的增加而增加,超过一定量时,AOC/TOC、MBC/TOC比值无明显变化,DOC/TOC比值则显著下降(P0.05)。因此,在本试验减施化肥条件下长期翻压紫云英有利于提高土壤AOC含量及比例,以紫云英翻压22.5～30.0 t/hm2效果最好。     

紫云英与化肥配施对安徽沿江双季稻区土壤生物学特性的影响

【目的】紫云英-水稻轮作生产体系是近年来为解决大面积冬闲田而提出的水稻生产新模式。研究紫云英-水稻轮作模式下,不同量紫云英与化肥配施对稻谷增产效果及稻田土壤生物学特性的影响,为合理施用紫云英,有效改善稻田土壤微生态环境、提高土壤质量、保证水稻高产稳产提供理论支撑。【方法】以安徽省农科院土壤肥料研究所2008年设置的紫云英-稻-稻定位试验为平台,分析了5种不同施肥模式下[不施紫云英和化肥(CK)、100%化肥不施紫云英以及70%化肥分别配施紫云英7500、15000、30000 kg/hm2])稻田耕层土壤(0—20 cm)微生物量碳、微生物量氮(SMBC、SMBN)和土壤酶活性的变化,及土壤生物学特性与土壤养分的相关性,并以水稻农艺性状和产量检验了土壤生产力。【结果】1)施用紫云英绿肥能够显著提高水稻籽粒产量,增加水稻单位面积的有效穗数和水稻结实率。尤其是70%化肥配施紫云英15000 kg/hm2处理,稻谷产量达7604.53 kg/hm2,比未施肥处理和单施化肥处理分别增产228.06%和36.29%,差异达显著水平。2)与对照相比,单施化肥处理土壤微生物量碳、氮增加,脲酶、酸性磷酸酶活性提高,过氧化氢酶活性降低;70%化肥的条件下,配施紫云英处理土壤微生物量及土壤酶活性显著高于单施化肥及对照处理,且随紫云英施用量的提高而增加。整个生育期,与对照相比,施紫云英处理土壤微生物量碳、氮分别提高21.03%~142.33%、19.97%~83.91%,土壤脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性分别提高10.12%~100.33%、10.22%~43.23%、0.14%~7.28%。土壤微生物量及脲酶、酸性磷酸酶与土壤有机质、全氮、碱解氮呈显著或极显著正相关;过氧化氢酶与土壤养分之间无明显相关性。【结论】紫云英绿肥与化肥长期配合施用可显著提高水稻产量、土壤微生物量及土壤酶活性,改善稻田土壤的微生态环境。本试验条件下,在70%化肥施用量的前提下,紫云英施用量以15000~30000 kg/hm2的综合效果较好。故适量紫云英与化肥配施有利于提高土壤生产能力,是安徽沿江双季稻区稻田增产和培肥地力的有效途径。