近年來，由中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所肥料及施肥技術團隊綠肥小組牽頭，在南方稻區研發提出豆科綠肥紫云英-稻草共同利用技術（圖1），為破解中晚稻草全量還田難題、實現稻田養分資源高效利用、推動稻田清潔化生產提供了經濟易行的解決方案。通過系統研究，在紫云英-稻草協同促進水稻增產與土壤提質、稻田養分資源高效利用、綠肥調控稻田土壤甲烷減排等效應與作用機制上取得創新發現和進展，相關結果分別在《Bioresource Technology》、《Soil & Tillage Research》、《Geoderma》、《European Journal of Soil Science》、《Crop Science》和《農業工程學報》等國內外知名期刊上發表。同時，基于該技術的后續研究還獲得2020年國家自然科學基金面上項目資助。
圖1 紫云英-稻草共同利用技術模式田間表現
紫云英是我國南方稻區普遍種植的豆科綠肥，在稻田冬閑期種植紫云英，能夠充分利用光、水、熱等資源；同時利用其生物固氮作用增加土壤氮輸入，降低后茬作物氮肥投入，提高作物產量。稻草是來源廣泛的有機養分資源，隨著我國機械化水平的提高，稻草直接還田率持續增加。但稻草具有較高的C/N比，直接還田后，降解緩慢，往往導致土壤微生物對氮素的短暫固定，短期內易引起植物缺氮，繼而影響作物生長。為此，綠肥小組結合南方稻區實際生產情況，創新提出了紫云英-水稻高留茬全量還田技術，研究明晰了該技術的綜合效應、提出了該技術的作用機制。
研究表明，紫云英與稻草協同利用較單獨利用短期內即可進一步增加水稻產量、提高化肥利用率，土壤有機質、全氮、土壤酶及微生物等指標大幅改善，土壤微生物群落結構明顯優化（Zhou et al., 2020, Soil & Tillage Research; Yang et al., 2019 , Crop Science; 周國朋等， 2017, 農業工程學報）；紫云英-稻草協同利用驅動秸稈碳、氮協同釋放，促使秸稈殘體在腐解期間保持相對穩定且較低的C/N比，同時提高參與秸稈腐解的相關酶活性和有關微生物群落豐度，促進秸稈腐解及秸稈養分資源利用（Zhou et al., 2021, Bioresource Technology）；紫云英-稻草協同利用可通過降低稻田土壤中產甲烷古菌與甲烷氧化細菌群落豐度比（ mcrA / pmoA ）和提高Type I與Type II型甲烷氧化細菌群落豐度比來實現稻田土壤甲烷減排，提出了紫云英配合半量稻草還田的減排增效途徑（Zhou et al., 2020, Geoderma; Zhou et al., 2020, European Journal of Soil Science）。相關研究為我國南方稻田紫云英、稻草資源綜合利用和水稻清潔、輕簡化生產提供了新思路和技術支撐，為今后深入研究提供了新方向。
圖2 紫云英-稻草協同效應與機制
論文連接：
https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.124215
https://doi.org/10.1016/j.still.2019.104499
https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2019.114071
https://doi.org/10.1111/ejss.12930
https://doi.org/10.2135/cropsci2018.07.0427
https://doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2017.23.020
日期：2020-10-26
圖1 紫云英-稻草共同利用技術模式田間表現
紫云英是我國南方稻區普遍種植的豆科綠肥，在稻田冬閑期種植紫云英，能夠充分利用光、水、熱等資源；同時利用其生物固氮作用增加土壤氮輸入，降低后茬作物氮肥投入，提高作物產量。稻草是來源廣泛的有機養分資源，隨著我國機械化水平的提高，稻草直接還田率持續增加。但稻草具有較高的C/N比，直接還田后，降解緩慢，往往導致土壤微生物對氮素的短暫固定，短期內易引起植物缺氮，繼而影響作物生長。為此，綠肥小組結合南方稻區實際生產情況，創新提出了紫云英-水稻高留茬全量還田技術，研究明晰了該技術的綜合效應、提出了該技術的作用機制。
研究表明，紫云英與稻草協同利用較單獨利用短期內即可進一步增加水稻產量、提高化肥利用率，土壤有機質、全氮、土壤酶及微生物等指標大幅改善，土壤微生物群落結構明顯優化（Zhou et al., 2020, Soil & Tillage Research; Yang et al., 2019 , Crop Science; 周國朋等， 2017, 農業工程學報）；紫云英-稻草協同利用驅動秸稈碳、氮協同釋放，促使秸稈殘體在腐解期間保持相對穩定且較低的C/N比，同時提高參與秸稈腐解的相關酶活性和有關微生物群落豐度，促進秸稈腐解及秸稈養分資源利用（Zhou et al., 2021, Bioresource Technology）；紫云英-稻草協同利用可通過降低稻田土壤中產甲烷古菌與甲烷氧化細菌群落豐度比（ mcrA / pmoA ）和提高Type I與Type II型甲烷氧化細菌群落豐度比來實現稻田土壤甲烷減排，提出了紫云英配合半量稻草還田的減排增效途徑（Zhou et al., 2020, Geoderma; Zhou et al., 2020, European Journal of Soil Science）。相關研究為我國南方稻田紫云英、稻草資源綜合利用和水稻清潔、輕簡化生產提供了新思路和技術支撐，為今后深入研究提供了新方向。
圖2 紫云英-稻草協同效應與機制
論文連接：
https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.124215
https://doi.org/10.1016/j.still.2019.104499
https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2019.114071
https://doi.org/10.1111/ejss.12930
https://doi.org/10.2135/cropsci2018.07.0427
https://doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2017.23.020
日期：2020-10-26
