【目的】分析不同外源有机物料(稻草、葡萄糖)及氮素投入对紫云英季土壤固氮微生物的调控作用,为我国南方紫云英-水稻轮作体系中秸秆还田及化肥减施增效提供支持。【方法】采用盆栽试验,共设7个处理,即CK(对照,不添加有机物料和氮)、稻草等量添加并配施不同量氮素(分别表示为Rs、RsN1和RsN2,对应C/N比分别为66、25和13);等秸秆碳量添加葡萄糖并配施不同量氮素(即Glc、GlcN1、GlcN2)、调整C/N比与秸秆添加相应处理保持一致。采集紫云英快速生长期土壤样品,利用Illumina Miseq PE300高通量测序和绝对定量PCR技术分析固氮功能基因nifH及固氮微生物群落特征。【结果】单独添加外源秸秆或葡萄糖处理的土壤C/N与对照无明显差异,但增施氮肥后C/N比呈下降趋势,GlcN2处理土壤C/N显著低于对照;对于土壤速效养分,Rs和RsN1处理土壤NO3--N含量与CK类似,但RsN2处理明显增加了60%;而添加葡萄糖处理土壤NO3--N含量整体较高(增幅为35%—79%);稻草单独添加或与氮素配施对土壤速效磷含量无明显影响,添加葡萄糖处理则显著降低其含量,降幅为16%—24%,但不同氮水平之间无明显差异。不同处理土壤nifH基因拷贝数为80.4×106—140.5×106 g-1土,稻草和葡萄糖添加处理nifH基因拷贝数较CK呈增加趋势,而增施氮素后有所下降。外源碳、氮添加导致固氮微生物α-多样性较CK整体降低,但α-多样性对氮素的响应因碳源种类而异,即稻草添加后增加氮素供应(RsN1和RsN2)处理土壤固氮微生物物种数目和Chao 1指数较Rs显著降低,降低幅度分别为6%—11%和13%—15%,而添加葡萄糖后增施氮肥则对α-多样性有一定促进作用。PCoA结果显示土壤固氮微生物群落结构主要因碳源种类差异而聚集为不同组别,受氮水平供应的影响相对较小。属水平上不同物种对外源碳、氮添加的响应存在明显差异:慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)相对丰度最高,而外源碳、氮添加后较CK明显降低,且稻草添加处理的降低幅度(12.3%—19.7%)小于葡萄糖添加处理(31.6%—40.5%);第二优势菌属(地杆菌,Geobacter)对碳源添加的响应趋势与Bradyrhizobium相反,与CK相比,葡萄糖添加处理Geobacter相对丰度的增加幅度(170%—270%)明显大于秸秆添加处理(25.0%—54.6%)。同时,多元回归树、RDA及相关性分析表明土壤固氮微生物丰度、多样性和群落结构组成主要受土壤NO3--N和速效磷的影响较大。【结论】氮素供应对固氮微生物多样性和群落结构的调控作用受碳源种类(或秸秆和葡萄糖中碳源有效性差异)影响;同时,不同碳源添加后造成土壤速效磷含量的差异也可能是影响紫云英季土壤固氮微生物群落组成的重要环境因子。

紫云英是南方双季稻区最主要种植的冬季绿肥作物,是我国传统农业的精髓,曾对我国粮食安全做出了重要贡献。针对紫云英-早稻-晚稻系统的生态功能服务价值进行综合评估,有助于人们更深入了解紫云英对现代生态农业发展的重要性及其直接贡献,有利于恢复发展与推广种植紫云英等稻区冬季绿肥作物和政府部门制定相关政策。论文以连续8 a的大田定位试验数据为基础,选取农产品与轻工业原料供给、大气调节与净化、土壤养分累积和水分涵养等功能服务价值,采用生态经济学方法,构建紫云英-早稻-晚稻系统的生态功能服务价值评价体系。结果表明:冬闲-早稻-晚稻和紫云英-早稻-晚稻系统生态功能服务总价值分别为64 230.89元/(hm~2·a)和87 438.46元/(hm~2·a),后者较之前者平均显著增加36.13%。该评价体系的各项功能服务指标中,冬闲-早稻-晚稻和紫云英-早稻-晚稻生态系统的农产品与轻工业原料供给服务价值分别达到38 777.03元/(hm~2·a)和56 635.83元/(hm~2·a),占系统功能服务总价值的比例均超过60%;其次为大气调节与净化和水分涵养服务价值(占比15%~22%),而土壤养分累积服务价值最低(占比<2%)。紫云英-早稻-晚稻系统的土壤养分累积服务价值主要表现为土壤有机质、速效钾和碱解氮的累积价值。由此可见,紫云英-早稻-晚稻系统能更好地兼顾经济和生态价值,而且评估结果还可为恢复发展与推广种植紫云英等稻田冬季绿肥作物的生态补偿政策提供理论依据。

【目的】分析紫云英不同还田量下土壤有效硒的释放特征及水稻植株各部位对硒元素的富集规律,为利用紫云英建立富硒水稻的安全生产模式提供理论依据。【方法】设置6个紫云英还田量(13 500、16 500、19 500、21 000、22 500和24 000 kg/hm~2)处理(CT1～CT6),以无紫云英翻压还田为对照(CK),测定各处理在水稻移栽当天、返青期、分蘖期、拔节期、抽穗期和成熟期的土壤有效硒含量及水稻根、茎、叶的全硒含量;收获后测定稻米的全硒含量。【结果】紫云英还田可促进土壤有效态硒释放,各还田处理的土壤有效硒含量均呈先升高后降低的变化趋势,并在分蘖期达峰值,其中CT1～CT6处理的土壤有效硒含量分别为0.437、0.448、0.567、0.604、0.729和0.747 mg/kg,极显著高于CK(PCT5>CT4>CT3>CT2>CT1,且均极显著高于CK。相关性分析结果显示,紫云英还田量与稻米硒含量呈显著正相关(P

通过大田定位试验,研究连续5年紫云英利用后不同化肥施用量对水稻产量和稻谷经济效益及土壤碳、氮含量的影响。试验共设6个处理,处理CK:不施紫云英和化肥(对照);处理CF:不施紫云英,施100%化肥(N、P2O5、K2O施用量分别为150、75、120 kg/hm2);处理A1:紫云英(22 500 kg/hm2,下同)+100%化肥+100%磷肥;处理A2:紫云英+80%氮、钾肥+100%磷肥;处理A3:紫云英+60%氮、钾肥+100%磷肥;处理A4:紫云英+40%氮、钾肥+100%磷肥。结果表明:施肥可以显著提高水稻产量,紫云英利用后化肥的增产效果更为显著,与CF相比,处理A2的早稻产量提高了...

通过连续4年定位大田试验,研究基于紫云英利用下的不同化肥施用方法对水稻产量及稻谷经济效益、氮素累积量以及土壤碳氮含量的影响。结果表明:①在紫云英利用(22 500 kg/hm2)下,与农民习惯施肥处理相比,化肥施用时间适当后移可以提高水稻两季总产量,其中减少20%和40%化肥施用量处理比基肥、分蘖肥、壮籽肥质量比为3∶4∶3处理分别增产2.37%和3.34%,基肥、分蘖肥、壮籽肥质量比为0∶7∶3处理的增产效果次之;②紫云英利用后化肥施用时间适当后移可增加水稻产值,基肥、分蘖肥、壮籽肥质量比为3∶4∶3的处理能增加水稻年平均产值3.0%,基肥、分蘖肥、壮籽肥质量比为0∶7∶3的处理增加年平均产...

研究了3种旱田除草剂(氟乐灵、乙草胺和阿特拉津)对玉米品种瓦试13(抗)和瓦试15(感)内根圈土壤微生物(真菌、细菌、放线菌等)种群和数量的影响。结果表明:随着玉米的生长,不同抗性品种内根圈土壤中的真菌、细菌呈增长趋势,而放线菌则在幼苗初期数量最多。从抗感玉米内根圈的分离获得的细菌数量远远高于真菌和放线菌的数量。经常规鉴定明确玉米内根圈土壤有真菌6个属,细菌6个菌落形态,放线菌3个菌落形态。通过对立枯丝核菌的拮抗试验表明,拮抗菌中细菌数量最多,真菌和放线菌对立枯丝核菌的拮抗作用不明显。

为了探索紫云英替代化肥的可行性和适宜翻压量,利用连续11 a田间定位试验,共设置7个处理,分别为CK(不施紫云英和化肥)、GM_(22.5)(单施紫云英22.5 t/hm~2)、100%CF(常规施肥)及60%化肥施用量条件下将紫云英翻压量设15.0(GM_(15.0)),22.5(GM_(22.5)),30.0(GM_(30.0)),37.5(GM_(37.5)) t/hm~2 4个水平,研究化肥减施下不同紫云英翻压量对双季稻产量、氮磷钾积累量、氮磷钾利用率及土壤肥力的影响。结果表明:与CK相比,施肥处理均能显著增加早晚稻及全年两季籽粒产量(P<0.05),增幅分别为79.1%～91.1%,44.8%～50.7%,56.8%～64.7%。单施紫云英可显著增加水稻产量(P<0.05)。因此,在本试验施用60%化肥条件下长期翻压紫云英有利于促进水稻增产及水稻氮、磷、钾素的吸收,提高双季稻氮、磷、钾养分利用效率及土壤肥力。

【目的】评价紫云英还田条件下化学氮（N）肥减施对水稻光合特性、产量及稻米品质的影响，探明水稻轮作紫云英的化学N肥替代潜力，为生产优质水稻提供科学依据。【方法】开展多年定位试验，设置常规施N（100%N）、紫云英还田配施100%、80%、60%和40% N肥（分别以MV+100%N、MV+80%N、MV+60%N和MV+40%N表示）及不施N肥（对照，CK）6个处理，在水稻抽穗期测定各处理的叶绿素含量（SPAD值）、净光合速率（P_(n)）、气孔导度（G_(s)）、胞间CO_(2)浓度（C_(i)）和蒸腾速率（T_(r)）等光合指标，在收获期考种测产并检测稻米的品质指标。【结果】与CK相比，紫云英还田配施100%、80%、60%和40% N肥均可显著提高水稻剑叶的SPAD值、P_(n)和G_(s)（P0.05，下同）；在水稻产量及性状方面，MV+100%N处理、MV+80%N处理和MV+60%N处理分别较100%N处理增产12.06%、7.72%和6.64%，但水稻产量及有效穗数、穗长、千粒重和结实率等与100%N处理均无显著差异；在稻米品质特征方面，MV+100%N、MV+80%N和MV+60%N处理稻米的加工品质、外观品质、营养品质与100%N处理均无显著差异，但MV+80%N和MV+60%N处理的稻米蒸煮品质显著高于100%N处理。相关分析结果表明，紫云英还田可通过提高水稻的SPAD值、P_(n)和G_(s)改善水稻产量性状，提高水稻产量，改善稻米的加工品质、蒸煮品质和营养品质。【结论】紫云英还田条件下配施100%、80%、60%和40%N肥均可显著提高水稻剑叶的SPAD值、P_(n)和G_(s)等光合指标和水稻产量，其中紫云英还田配施80%N肥或60%N肥对改善稻米加工品质、蒸煮品质和营养品质的效果均较佳，可在优质水稻生产中参考应用。