萬水霞，唐杉，蔣光月，李帆，郭熙盛，王允青*，曹衛(wèi)東

(1.安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，安徽養(yǎng)分循環(huán)與資源環(huán)境省級(jí)實(shí)驗(yàn)室，安徽 合肥 230031；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，農(nóng)業(yè)部植物營養(yǎng)與肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081)

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紫云英與化肥配施對(duì)土壤微生物特征和作物產(chǎn)量的影響

萬水霞1，唐杉1，蔣光月1，李帆1，郭熙盛1，王允青1*，曹衛(wèi)東2

(1.安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，安徽養(yǎng)分循環(huán)與資源環(huán)境省級(jí)實(shí)驗(yàn)室，安徽 合肥 230031；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，農(nóng)業(yè)部植物營養(yǎng)與肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081)

為了探討紫云英綠肥與化肥配施對(duì)稻田土壤培肥的微生物機(jī)制，本研究以7年肥料定位試驗(yàn)為材料，研究了不同施肥對(duì)安徽沿江雙季稻區(qū)稻田土壤可培養(yǎng)微生物數(shù)量、微生物量碳氮、微生物熵及水稻產(chǎn)量的影響，探討施用紫云英綠肥對(duì)稻田土壤的培肥效果。結(jié)果表明，1)與不施肥相比，長期施用紫云英可顯著增加土壤微生物總數(shù)量(58.09%～86.86%)，尤其是增加了細(xì)菌數(shù)量(77.93%～112.76%)，土壤微生物總數(shù)量及細(xì)菌數(shù)量均于G3F1處理(70%化肥配施22500 kg/hm2紫云英)達(dá)最大值(288.26×104和263.95×104CFU/g)。2)施用紫云英可有效增加土壤微生物量。其中，70%化肥配施中高量紫云英的處理與CK相比，土壤微生物量碳(SMBC)、微生物量氮(SMBN)、微生物熵(qMB)分別增加了102.77%～113.94%、172.53%～185.17%、69.47%～84.65%；與100%化肥相比，SMBC、SMBN、qMB分別增加27.74%～34.77%、74.14%～82.22%、20.50%～31.29%。(3)施用紫云英處理的水稻產(chǎn)量與100%化肥處理相當(dāng)或稍有提高，但明顯高于70%化肥和CK處理。與CK相比，紫云英與化肥配施可提高產(chǎn)量46.22%～51.44%。 因此，化肥減量30%配施15000～30000 kg/hm2紫云英可以提高安徽沿江雙季稻區(qū)水稻產(chǎn)量，本試驗(yàn)以施加22500 kg/hm2的紫云英產(chǎn)量最高(增產(chǎn)率達(dá)51.44%)，同時(shí)，紫云英與化肥配施對(duì)提高土壤微生物量碳氮、微生物熵及調(diào)節(jié)土壤微生物群落組成，改善稻田土壤生物學(xué)性狀產(chǎn)生顯著影響。

紫云英；稻田土壤；土壤微生物；水稻產(chǎn)量

在水稻(Oryzasativa)種植中，由于長期的高產(chǎn)集約化耕作，化肥投入量大，施肥不合理造成了我國部分稻田理化性狀變劣、養(yǎng)分利用下降、地力衰退，同時(shí)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量下降，已經(jīng)成為我國水稻生產(chǎn)中重要的限制因素[1-2]。在水稻種植區(qū)利用稻田冬季休閑空間種植綠肥，將綠肥與化肥配合施用, 可以有效改善土壤理化性狀，促使土壤中有益微生物大量繁殖，可以提高土壤有機(jī)質(zhì)含量、增加作物產(chǎn)量、提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，并在一定程度上替代化學(xué)肥料，減少N肥施用量[3]。因此，建立綠肥與化肥配合施用的施肥體系，對(duì)提高糧食產(chǎn)量、保障糧食安全具有十分重要的意義。

土壤微生物通過參與土壤生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)，在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)能量轉(zhuǎn)化過程中起著重要作用[4]。土壤微生物量是土壤有機(jī)質(zhì)的活性部分,也是土壤中最活躍的因子, 前人研究表明土壤微生物量對(duì)于土壤有機(jī)質(zhì)變化的反應(yīng)非常敏感,可以作為有機(jī)碳變化的預(yù)警指標(biāo)之一[5]。土壤微生物熵(qMB)是指土壤微生物量碳(SMBC)與土壤總有機(jī)碳(SOC)的比值, 它使用相對(duì)比值使不同環(huán)境中的微生物狀況具有可比性，能夠更為客觀地反映土壤中輸入的有機(jī)質(zhì)向微生物量碳的轉(zhuǎn)化效率、土壤中碳損失和土壤礦物對(duì)有機(jī)質(zhì)的固定[6]。土壤微生物量、微生物熵均被用作評(píng)價(jià)土壤肥力和土壤質(zhì)量早期變化的有效指標(biāo)[7]。不同的耕作與施肥對(duì)土壤微生物及土壤養(yǎng)分具有不同的影響。研究表明，綠肥的施入為微生物生長繁殖提供充足的碳源及氮源，影響微生物對(duì)碳源的利用，從而改變微生物群落結(jié)構(gòu)及多樣性[8-9]。施用綠肥能夠改變土壤化學(xué)及生物學(xué)性狀，并對(duì)作物生長產(chǎn)生影響[10]。但是由于環(huán)境條件、施肥管理及土壤類型的復(fù)雜多樣性，不同的地域環(huán)境，施肥及土壤質(zhì)地對(duì)土壤微生物的影響也不盡相同[11-12]。因此，本文以安徽沿江雙季稻區(qū)稻田土壤培肥定位試驗(yàn)為平臺(tái)，探索雙季稻-綠肥種植模式下，長期施用紫云英(Astragalussinicus)綠肥對(duì)稻田土壤微生物特征及作物產(chǎn)量的影響，為安徽沿江雙季稻區(qū)稻田土壤培肥、提高肥料效率和紫云英合理施用提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)地點(diǎn)與材料

定位試驗(yàn)開始于2008年，在安徽省桐城市呂亭鎮(zhèn)新店村(117°04′43.62″ E，31°06′26.46″ N)開展。年平均溫度16.0℃，年降雨量1250 mm，年日照時(shí)數(shù)1903 h，無霜期 246 d。供試土壤成土母質(zhì)為河流沖積物發(fā)育的水稻土，試驗(yàn)前采集耕層土壤分析其基本理化性質(zhì)為：有機(jī)質(zhì) 17.5 g/kg，全氮 1.34 g/kg，堿解氮 75 mg/kg，速效磷 6 mg/kg，速效鉀 78 mg/kg，緩效鉀 246 mg/kg，pH 6.2。供試作物體系為紫云英-早稻-晚稻，早稻品種為“早秈7038”，早稻每年3月28日左右播種，4月28日左右移栽，栽插密度30萬穴/hm2，每穴5苗。紫云英品種為“弋江籽”，每年在晚稻收獲后免耕播種并于第2年早稻移栽前兩星期收割還田。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用田間定位試驗(yàn)研究方法。設(shè)7個(gè)處理：(1) CK(對(duì)照)，不施紫云英和化肥；(2)G0F2，100%化肥，不施紫云英；(3)G0F1，70%化肥，不施紫云英；(4)G1F1，70%化肥，施紫云英鮮草 7500 kg/hm2；(5)G2F1，70%化肥，施紫云英鮮草 15000 kg/hm2；(6)G3F1，70%化肥，施紫云英鮮草 22500 kg/hm2；(7)G4F1，70%化肥，施紫云英鮮草 30000 kg/hm2。其中，100%化學(xué)肥料用量(N-P2O5-K2O=165-75-90 kg/hm2)，70%化肥用量為在 100%化肥基礎(chǔ)上N、P2O5、K2O 均減少30%。除對(duì)照外，各處理均施硫酸鋅15 kg/hm2。試驗(yàn)中的磷肥、鉀肥、鋅肥全部作基肥一次施用。氮肥按基肥-分蘗期-穗期各占50%-30%-20%分3次施用。小區(qū)面積 20 m2，4次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，每年度各處理均在固定田塊上進(jìn)行。小區(qū)埂寬 30 cm，高 20 cm，用薄膜覆蓋，防止小區(qū)間串水串肥。每小區(qū)在灌排小溝一端設(shè)灌排水口。

1.3樣品采集及測(cè)定方法

定位試驗(yàn)各小區(qū)于每年早稻成熟期分別收割計(jì)產(chǎn)，土壤樣品采集于 2014年7月28日(早稻收割后)，每個(gè)小區(qū)按5點(diǎn)取樣法采集 0～20 cm 的耕層土壤，組成混合代表樣，去除雜物、細(xì)根，混勻，分成兩部分，一部分土壤樣品保存于4℃冰箱用于微生物數(shù)量及微生物生物量的測(cè)定；另一部分土樣風(fēng)干后測(cè)定土壤理化特性。

土壤微生物數(shù)量采用稀釋平板法進(jìn)行分離測(cè)定[13]；土壤微生物量碳、氮的測(cè)定采用氯仿熏蒸浸提法，其含量計(jì)算用熏蒸和未熏蒸樣品碳含量之差除以回收系數(shù)KC=0.45和KN=0.45[14]；土壤總有機(jī)碳采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法[15]。

1.4數(shù)據(jù)處理

原始數(shù)據(jù)經(jīng)Excel 2007 軟件整理后，采用SPSS 17.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并對(duì)水稻產(chǎn)量與土壤微生物特性進(jìn)行相關(guān)性分析。作物產(chǎn)量的可持續(xù)性程度用 SYI(sustainability yield index)表示，作物產(chǎn)量的變異程度用變異系數(shù)CV(coefficient of variance)表示[16]。

SYI=(ū-σ)/umax

CV=σ/ū

式中，ū為水稻的平均產(chǎn)量，σ為標(biāo)準(zhǔn)差，umax為試驗(yàn)點(diǎn)水稻的最高產(chǎn)量。

2　結(jié)果與分析

2.1施用紫云英綠肥對(duì)稻田土壤可培養(yǎng)微生物的影響

不同施肥處理稻田三大類微生物總數(shù)以 70%化肥與紫云英配施>100%化肥>70%化肥>CK(表1)。施用紫云英綠肥有利于稻田土壤微生物總數(shù)的提高，相比較于CK，施用紫云英的處理微生物總量提高了58.09%～86.86%，而單施化肥微生物總量提高37.11%～39.67%?？梢姡┓蕦?duì)土壤微生物的數(shù)量產(chǎn)生了一定的影響，尤其是綠肥與化肥配施產(chǎn)生的影響較大。

稻田土壤中細(xì)菌、真菌和放線菌對(duì)不同施肥表現(xiàn)出不同的響應(yīng)特征。細(xì)菌是稻田土壤中的主要類群，其占比為 80.42%～91.57%，且變化趨勢(shì)與微生物總數(shù)相一致。放線菌數(shù)量介于細(xì)菌與真菌之間，本研究中各施肥處理放線菌數(shù)量稍低于CK，但所有處理之間放線菌數(shù)量未顯示出顯著性差異。真菌數(shù)量最低，占總數(shù)的 0.97%～1.89%，100%化肥處理顯著提高了土壤中真菌的數(shù)量，而紫云英與化肥配施對(duì)真菌未產(chǎn)生顯著影響。

土壤中不同種類微生物數(shù)量的比值反映了土壤微生物群落組成的變化。表1顯示，100%化肥處理細(xì)菌/真菌值降低了 29.64%，而紫云英與化肥配施顯著提高了土壤的細(xì)菌/真菌，并且隨著紫云英用量的增加而升高，但紫云英施用量超過 22500 kg/hm2時(shí)，則不同處理間細(xì)菌/真菌值沒有顯著性差異。說明 100%化肥或化肥與紫云英配施可以改變土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)。單施化肥降低了土壤中細(xì)菌的占比，但增施紫云英使細(xì)菌/真菌提高，使土壤向“細(xì)菌化”方向發(fā)展。

2.2施用紫云英綠肥對(duì)稻田土壤微生物生物量碳、氮及微生物熵的影響

表2顯示的是稻田不同施肥條件下SMBC及SMBN 含量，各處理的SMBC、SMBN 變化范圍分別為 196.93～421.31 mg/kg 和 55.04～156.95 mg/kg，施肥均不同程度地提高了SMBC及SMBN 的含量。施用紫云英處理的SMBC較CK提高幅度為 49.57%～113.94%，較G0F2(100%化肥)處理提高了 27.74%～34.77%，施用紫云英的 4個(gè)處理以G3F1(70%化肥+22500 kg/hm2紫云英)SMBC含量為最高。SMBN的變化與SMBC類似，與單施化肥或是不施肥相比，紫云英與化肥配施顯著提高了SMBN的含量?？梢?，紫云英與化肥配施對(duì)土壤微生物量的提高產(chǎn)生了顯著的正效應(yīng)。

表1　不同施肥處理稻田可培養(yǎng)微生物數(shù)量和占比Table 1　Effect of different fertilization on microorganisms in paddy soil

注：不同小寫字母表示處理間在P<0.05水平差異顯著。下同。

Note: Different letters indicate data significantly different among treatments (P<0.05).The same below.

表2　不同施肥處理對(duì)土壤微生物生物量和微生物熵的影響Table 2　Effects of different fertilizer managements on microbial biomass and soil microbial quotient

SMBC/SMBN值可間接反映微生物群落結(jié)構(gòu)的信息[17]。由表2可以看出，與CK相比，G0F2的SMBC/SMBN值沒有顯著性差異，G0F1的SMBC/SMBN值降低了 5.67%。在 70%化肥條件下，隨著紫云英施用量的增加SMBC/SMBN值呈降低趨勢(shì)。與CK、G0F2相比，施用紫云英處理的SMBC/SMBN降低7.35%～27.44%、8.54%～28.37%。結(jié)果表明，化肥與紫云英配施降低了稻田土壤微生物量碳與土壤微生物量氮的比值。此結(jié)果也就喻示了紫云英的施用對(duì)稻田土壤微生物群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了影響。

土壤微生物熵(qMB)指的是土壤微生物量碳(SMBC)與土壤總有機(jī)碳(SOC)的比值，它的變化反映了土壤中輸入的有機(jī)質(zhì)向微生物量碳的轉(zhuǎn)化效率、土壤中碳損失和土壤礦物對(duì)有機(jī)質(zhì)的固定[18]。由表2可見，該試驗(yàn)田土壤微生物熵的變化范圍是1.98%～3.65%。紫云英與化肥配施與不施肥及單施化肥之間存在顯著性差異。與100%化肥相比，中高量紫云英與化肥配施qMB值提高了 20.50%～31.29%，其中 G3F1處理qMB值最大，這與SMBC、SMBN的變化相一致。

2.3施用紫云英綠肥對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

圖1　不同施肥處理早稻產(chǎn)量動(dòng)態(tài)變化Fig.1　Dynamic change of early-rice yield under different treatments

2.3.1不同施肥處理早稻稻谷產(chǎn)量的變化圖1表明不同施肥處理早稻產(chǎn)量的動(dòng)態(tài)變化，同一處理不同年份水稻產(chǎn)量變化較大，不同處理間，不同年份各施肥處理早稻產(chǎn)量均顯著高于不施肥處理，表明本試驗(yàn)中各種施肥均能使早稻增產(chǎn)。相同年份不同處理之間的變化趨勢(shì)基本一致，即70%化肥配施中高量(15000～30000 kg/hm2)紫云英的處理早稻產(chǎn)量>100%化肥處理>70%化肥處理>CK。說明稻田施用紫云英能夠替代30%化肥促進(jìn)早稻增產(chǎn)，減少化肥用量。

2.3.2多年紫云英還田對(duì)雙季稻產(chǎn)量穩(wěn)定性的影響從7年早稻的平均產(chǎn)量來看(表3)，相比于CK，70%化肥配施紫云英可以提高早稻產(chǎn)量46.22%～51.44%。相比于100%化肥處理，中高量(15000～30000 kg/hm2)紫云英與化肥配施可提高水稻產(chǎn)量2.91%～8.73%。對(duì)于70%化肥條件下不同紫云英施用量之間，隨著紫云英施用量的增加，水稻產(chǎn)量均有增加的趨勢(shì)，但當(dāng)紫云英施用超過22500 kg/hm2時(shí)，水稻產(chǎn)量又呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，由此可見，紫云英的施用必須注意適量才能達(dá)到最佳的增產(chǎn)效果。施肥與不施肥產(chǎn)量差異顯著，而不同施肥的處理之間差異未達(dá)顯著水平。

表3　不同施肥處理早稻的可持續(xù)性指數(shù)(SYI)和變異系數(shù)(CV)Table 3　SYI values and CV of early-rice under different treatments

從不同處理產(chǎn)量的變異性及可持續(xù)性指數(shù)來看，施用紫云英的條件下，早稻產(chǎn)量的變異系數(shù)均低于、可持續(xù)性指數(shù)均高于100%化肥處理。顯然，稻田采用適量紫云英與化肥配施的施肥模式可以獲得穩(wěn)定及持續(xù)的增產(chǎn)效果。

2.4水稻產(chǎn)量與土壤微生物特征之間的相關(guān)性分析

多年早稻的平均產(chǎn)量與土壤生物學(xué)性狀相關(guān)性分析表明，水稻產(chǎn)量與土壤細(xì)菌數(shù)量呈極顯著相關(guān)(P<0.01)(表4)，與土壤微生物量碳、土壤微生物量氮及土壤微生物熵顯著相關(guān)(P<0.05)，而與其他微生物指標(biāo)的相關(guān)性不顯著(P>0.05)。微生物熵與微生物量碳氮都呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，微生物量碳氮比與細(xì)菌真菌數(shù)量比呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)。綜上所述，采取紫云英代替部分化肥可以提高土壤微生物生物學(xué)性狀，能夠促進(jìn)水稻生長發(fā)育、增加水稻產(chǎn)量。

表4　水稻產(chǎn)量與土壤微生物性狀之間的相關(guān)性Table 4　Correlation matrix between rice yield and soil microbial properties

*為顯著相關(guān)(P<0.05), **為極顯著相關(guān)(P<0.01)。* indicate significant correlation atP<0.05 level; ** indicate significant correlation atP<0.01 level.

3　討論

紫云英是我國南方稻田冬季主要的綠肥作物，將其作為一種有機(jī)物料還田可提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤理化性質(zhì)，為微生物的生長繁殖提供良好的生存環(huán)境[11]。研究證實(shí)[19]，施用有機(jī)肥或有機(jī)物料(如秸稈、綠肥、動(dòng)物廄肥等)將增加土壤中微生物的數(shù)量。本研究中所有施肥處理的可培養(yǎng)細(xì)菌、真菌數(shù)量明顯增加，但放線菌數(shù)量無顯著變化，并且化肥與紫云英綠肥配施顯著促進(jìn)了土壤中細(xì)菌和微生物總數(shù)的增加，這與肖嫩群等[11]、楊曾平等[20]的研究結(jié)果一致。因?yàn)樽显朴⑦€田后在微生物的作用下腐解，釋放營養(yǎng)元素，并逐漸轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)，增加土壤有機(jī)質(zhì)的含量[21]。同時(shí)，釋放的營養(yǎng)物質(zhì)又能催生更多的微生物生長和繁殖，從而使土壤微生物數(shù)量增加。此外，本研究中施肥對(duì)放線菌未產(chǎn)生顯著的影響，與顏志雷等[22]報(bào)道的化肥與紫云英翻壓可顯著增加真菌和放線菌的數(shù)量的結(jié)果存在差異，這可能與環(huán)境條件、耕作栽培及田間管理不同有關(guān)。紫云英與化肥配施不但改變了細(xì)菌、真菌、放線菌的數(shù)量，同時(shí)也顯著增加了土壤細(xì)菌/真菌，這與孫瑞蓮等[5]的研究一致。說明紫云英的施用增加了土壤的營養(yǎng)成分，它在優(yōu)化調(diào)控土壤細(xì)菌、真菌等微生物群落結(jié)構(gòu)方面起了一定的作用。

土壤微生物量碳、氮與土壤中碳、氮元素的循環(huán)密切相關(guān)，雖然土壤微生物量碳僅占土壤總碳的1%～4%，土壤微生物量氮僅占土壤全氮的2%～7%，但微生物量碳、氮轉(zhuǎn)化速率較快，可直接或間接地對(duì)土壤環(huán)境的變化作出反饋，是比較敏感的生物學(xué)指標(biāo)[7]。本研究結(jié)果表明，施肥均不同程度地提高了土壤微生物量碳、氮含量，紫云英與化肥配施處理明顯高于單施化肥處理，并且土壤微生物量隨著紫云英施用量的增大而提高。究其原因，首先，紫云英施用于稻田在淺水條件下浸漚腐解，釋放出大量可溶性有機(jī)物[23-24]，改善了土壤的理化性質(zhì)，為微生物的生長繁殖提供了良好的生存環(huán)境，促進(jìn)了微生物量的增加。另外，紫云英腐解改善了土壤活性有機(jī)碳組分和土壤腐殖質(zhì)品質(zhì)，同時(shí)還將一些難溶養(yǎng)分轉(zhuǎn)化成易溶養(yǎng)分[25]，促進(jìn)水稻植株的生長及根系分泌物的增加，而根際分泌物中大量的活性碳物質(zhì)可促進(jìn)微生物繁殖生長[26]，從而使土壤微生物量得以提高。第三，有研究認(rèn)為有機(jī)肥與化肥配施可以提高化肥的利用率[27]，化肥的施入調(diào)整了紫云英的C/N，使之更有利于微生物分解，及微生物利用同化物質(zhì)來構(gòu)建微生物體，使微生物量提高。上述結(jié)果與前人在有機(jī)肥或是有機(jī)物料研究中強(qiáng)調(diào)有機(jī)無機(jī)配合施用對(duì)土壤微生物生長的影響是一致的[5,22]。林多胡和顧榮申[28]的研究顯示，紫云英-雙季稻耕作制中的紫云英適宜翻壓量為22.5～30.0 t/hm2，增加翻壓量會(huì)加劇早稻秧苗產(chǎn)生毒害的風(fēng)險(xiǎn)。本研究中得到類似的結(jié)論，對(duì)于紫云英不同施用量之間，土壤微生物量呈現(xiàn)G3F1>G4F1>G2F1>G1F1的變化趨勢(shì)。顯然紫云英施用量超過22500 kg/hm2(G3F1)時(shí)微生物量稍有降低。過量的紫云英翻壓，其腐解時(shí)間相對(duì)延長，其腐解過程易引起土壤氧化還原電位的降低，產(chǎn)生大量H2S、CO2、有機(jī)酸等有毒物質(zhì)，同時(shí)還會(huì)積累一些有害離子[29]，使微生物數(shù)量下降。因此紫云英翻壓量并不是越大越好，適量紫云英與化肥配施才能獲得良好的微生態(tài)環(huán)境。

微生物熵的變化比土壤有機(jī)碳和微生物量碳更穩(wěn)定，更能反映人為干擾對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的影響。土壤中微生物商值一般為1%～4%[18]，本研究中施用紫云英的處理土壤微生物熵平均值為3.33%，稍低于楊曾平等[20]對(duì)南方紅壤性水稻土微生物熵(3.67%～4.55%)的研究。可見，紫云英施用條件下，土壤中有機(jī)碳更容易被微生物利用，從而提高了土壤有機(jī)質(zhì)的活性，減少土壤碳素?fù)p失。有研究者指出，細(xì)菌型土壤的SMBC/SMBN低于真菌型[17]，紫云英條件下SMBC/SMBN有所降低，這一點(diǎn)與前面紫云英顯著增加了土壤細(xì)菌/真菌值的變化相吻合，說明紫云英的腐解對(duì)微生物群落組成產(chǎn)生影響，至于紫云英對(duì)微生物群落結(jié)構(gòu)的具體影響尚待深入研究。

前人研究表明綠肥與化肥長期配合施用可以提高作物產(chǎn)量[19,30-31]，減少化肥用量，本研究也證實(shí)了這一論點(diǎn)。7年定位試驗(yàn)早稻的平均產(chǎn)量顯示，紫云英與化肥配施相對(duì)于不施肥可以提高早稻產(chǎn)量46.22%～51.44%。同時(shí)，施用紫云英后，水稻產(chǎn)量與常規(guī)100%化肥處理持平或有提高。一方面，紫云英的施用能夠滿足水稻對(duì)速效養(yǎng)分需求，紫云英養(yǎng)分釋放緩慢，可持續(xù)為水稻生長提供所需養(yǎng)分，維持水稻產(chǎn)量。另一方面，紫云英的腐解促進(jìn)了土壤微生物繁殖，在水稻生育前期，微生物固持的SMBN增多，在水稻生育中后期，這些氮素被釋放供水稻吸收、利用，從而維持和提高水稻產(chǎn)量。土壤微生物特征與作物產(chǎn)量的相關(guān)性分析也表明，水稻產(chǎn)量與土壤微生物量及微生物熵及土壤細(xì)菌數(shù)量顯著相關(guān)(P<0.05)，紫云英的施用改變土壤微生物特性從而提高產(chǎn)量。另外，紫云英施用量超過22500 kg/hm2時(shí)，產(chǎn)量有下降的現(xiàn)象，各施肥處理之間無顯著性差異。過量的紫云英翻壓，腐解初期微生物大量繁殖可能會(huì)與水稻爭肥造成水稻生育期延遲，這可能成為過量紫云英施用產(chǎn)量下降的原因之一。因此，紫云英的施用宜適量，過多的紫云英施用對(duì)產(chǎn)量的增加沒有產(chǎn)生正效應(yīng)，同時(shí)還增加了材料浪費(fèi)及環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。

綜上所述，稻田長期施用紫云英綠肥后，土壤微生物特征明顯改善，作物穩(wěn)定增產(chǎn)。本試驗(yàn)條件下，70%化肥配施22500 kg/hm2紫云英綜合效果較好。

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*Effects of Chinese milk vetch manure and fertilizer on soil microbial characteristics and yield of rice

WAN Shui-Xia1, TANG Shan1, JIANG Guang-Yue1, LI Fan1, GUO Xi-Sheng1, WANG Yun-Qing1*, CAO Wei-Dong2

1.SoilandFertilizerResearchInstitute,AnhuiAcademyofAgriculturalSciences,LaboratoryofNutrientRecycling,ResourcesandEnvironmentofAnhui,Hefei230031,China； 2.InstituteofAgriculturalResourcesandRegionalPlanning,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,MinistryofAgricultureKeyLaboratoryofPlantNutritionandFertilizer,Beijing100081,China

To explore the microbiological response to incorporation of Chinese milk vetch and chemical fertilizers in paddy soils, a 7-year field experiment was used to investigate the effects of different fertilization regimes on the number of microorganisms, microbial biomass carbon (SMBC) and nitrogen (SMBN) contents, soil microbial quotient (qMB) and rice yield. The results showed that: (1) Compared to the control (CK), long-term use of milk vetch significantly increased soil microorganisms by 58.1%-86.9%, especially the number of bacteria (77.9%-112.8%). The highest soil microorganism and bacteria numbers were found in the 70% mineral fertilizer combined with 22500 kg/ha milk vetch treatment with value of 288.26×104and 263.95×104CFU/g, respectively. (2) Application of milk vetch can effectively increase the content of microbial biomass. Compared with CK, 70% of normal mineral fertilizer application combined with milk vetch increased SMBC, SMBN, qMB by 102.8%-113.9%, 172.5%-185.2% and 69.5%-84.7% respectively. Compared with 100% mineral fertilizer treatment, 70% mineral fertilizer application combined with milk vetch increased SMBC, SMBN, qMB by 27.7%-34.8%, 74.1%-82.2%, 20.5%-31.3% respectively. (3) 70% mineral fertilizer application combined with milk vetch incorporation maintain or improved crop yields compared with 100% the mineral fertilizer treatment, but significantly increased crop yields compared with CK and the 70% mineral fertilizer treatment. Compared with CK, mineral fertilizer application combined with milk vetch increased crop yield by 46.2%-51.4%. It was concluded that mineral fertilizer reduction of 30% combined with milk vetch can increase the rice yield in Anhui double cropping areas along the Yangtze River. In this experiment, the application of 22500 kg/ha milk vetch achieved the highest yield increase (51.44%). Application of 70% mineral fertilizer combined with milk vetch plays a significant role in increasing soil microbial biomass and soil microbial quotient, regulating soil microbial community composition as well as improving soil biological properties in paddy soil.

(Chinese) milk vetch (Astragalussinicus); paddy soil; soil microbes; rice yield

10.11686/cyxb2016030

http://cyxb.lzu.edu.cn

2016-01-20；改回日期：2016-03-08

安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院院長青年創(chuàng)新基金項(xiàng)目(15B1016)，公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))專項(xiàng)(201503123，201103005)和國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41401308)資助。

萬水霞(1978-)，女，安徽東至人，助理研究員，碩士。 E-mail: wanshuixia2006@126.com

Corresponding author. E-mail:yunqingw@yeah.net

萬水霞，唐杉，蔣光月，李帆，郭熙盛，王允青，曹衛(wèi)東. 紫云英與化肥配施對(duì)土壤微生物特征和作物產(chǎn)量的影響. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2016, 25(6): 109-117.

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