全 文 ：doi:10. 11838 /sfsc. 20150314
紫云英与化肥配施对稻田土壤养分和微生物学特性的影响
万水霞，朱宏斌，唐 杉，郭熙盛，王允青*
(安徽省农业科学院土壤肥料研究所 /安徽养分循环与资源环境省级实验室，安徽 合肥 230031)
摘 要:在安徽沿江双季稻区，通过 4 年田间定位试验研究了不同用量紫云英绿肥与化肥配施对水稻产量、土壤
肥力和土壤微生物数量及活度的影响。结果表明，施用紫云英绿肥比不施肥增产 40. 75% ～ 92. 10%，比单施化肥
处理增产 26. 30% ～ 36. 49%;与纯施化肥相比较，施用紫云英处理的微生物总量增加了 48. 26% ～ 115. 78%，微
生物活度增加了 5. 88% ～ 29. 41%，且施用紫云英土壤全 N、碱解 N、有效 P、速效 K和有机质含量均较高。简单
相关分析表明，土壤微生物特性与土壤全 N、碱解 N之间具有极显著的相关性。施肥土壤有机质含量与细菌总数
之间无直接相关性，而与真菌、放线菌数量及微生物活度正相关。土壤微生物及土壤养分分析发现，化肥量 70%
与紫云英 22 500 kg·hm －2配施比较适宜于安徽沿江双季稻区早稻生产。
关键词:紫云英;土壤微生物;微生物活度;土壤肥力
中图分类号:S147. 2;S153. 6;S154. 3 文献标识码:A 文章编号:1673 －6257 (2015)03 －0079 －05
收稿日期:2014 － 05 － 19;最后修订日期:2014 － 09 － 12
基金项目:公益性行业 (农业)专项 (201103005、201203032);
安徽省农业成果转化项目 (12040302003);安徽省科技厅项目
(1406c085025)。
作者简介:万水霞 (1978 －)，女，安徽省东至人，硕士，助理研究
员，从事农业微生物和农业废弃物资源化研究。E － mail:wanshui-
xia2006@126. com。
通讯作者:王允青，E － mail:yungingw@ 126. com。
安徽省长江中下游地区是我国重要的粮食产
区，在全国粮食生产布局中占有重要的战略地位。
近年来，由于农村劳动力的转移，种植制度改变，
该地区水稻冬闲田逐年增加。稻 －稻 －冬闲的种植
制度不仅使土地光热资源得不到有效利用，同时也
由于冬闲泡水易造成稻田土壤耕层板结，土壤质量
退化［1］。利用冬闲田种植绿肥，可以充分利用冬季
稻田的光热和土地资源，并且，绿肥的种植和施用
将有利于培肥土壤、提高粮食产量、保障粮食安
全、防止水土流失、实现农业生产的可持续发
展［2 － 4］。紫云英 (Astragalus sinicus L．)作为一种
主要的水田豆科绿肥含有丰富的大、中、微量元
素，其翻压还田不仅可以固定、活化、富集土壤中
的养分供作物生长需要，提高土壤有机质含量、改
善生态环境，同时稻 －稻 －紫云英轮作对于减少病
虫害、改善农田土壤微环境、改良土壤理化性状、
发展生态农业具有重要意义［5］。
多年来国内外研究者从不同角度开展关于稻田
保护性耕作方面的研究，朱波等［6］研究表明，在双
季稻区冬种覆盖作物显著提高土壤有机质含量，提
高土壤微生物活性。李继明等［7］通过对 26 年长期定
位试验结果分析表明，绿肥与化肥配施能提高土壤
有机质及养分，特别是全氮、全磷含量，进而提高
作物的产量。但李可懿等［8］通过陕西长武试验研究
发现，翻压一季豆科绿肥的后茬小麦产量降低 9. 7%
～26. 6%。说明研究的土壤类型、耕作方式、作物
种类及施肥量等不同，各种研究结果并不完全一
致。目前关于化肥与紫云英配施的研究已经很
多［9 － 11］，而对化肥与紫云英配施条件下，紫云英不
同施用量对土壤特性的影响报道较少。本试验以安
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，通过研究 “紫云英 －稻
－稻”种植制度中化肥配施不同量紫云英对早稻产
量及土壤微生物特性的影响，以确定合理的施肥
量，为安徽沿江双季稻区推广冬种紫云英及紫云英
－稻 －稻耕作制度下合理施肥提供理论依据。
1 材料与方法
1. 1 试验地点与材料
于 2008 ～2012年，在安徽省桐城市吕亭镇新店村
安排试验，成土母质为河流冲积物发育的水稻土，作
物体系为紫云英 －早稻 －晚稻。土壤主要农化性状:
pH值 6. 2，有机质 17. 5 g·kg －1，全氮 1. 34 g·kg －1，
碱解氮 75 mg·kg －1，有效磷 (P)6 mg·kg －1，速效
—97—
中国土壤与肥料 2015 (3)
钾 (K)78 mg·kg －1，缓效钾 (K)246 mg·kg －1。
早稻品种为早籼 7038，早稻每年 3 月 28 日左右播种，
4月 28日左右移栽，栽插密度 30万穴·hm －2，每穴 5
苗。紫云英为弋江籽，每年在晚稻收获后免耕播种并
于第二年早稻移栽前两星期收割还田。
1. 2 试验设计
当地大田一般的化肥用量为 330 kg· hm －2
(N －P2O5 － K2O =165 －75 －90)，考虑到绿肥可以取
代大约 30%化肥用量，所以除对照外，各试验处理均
配施当地化肥用量 70%的化肥。试验设 5 个处理:
(1)CK，不施紫云英和化肥; (2)T1，化肥 (施当
地化肥用量 70% 的化肥，下同)，不施紫云英;
(3)T2，化肥，施紫云英 15 000 kg·hm －2;(4)T3，
化肥，施紫云英 22 500 kg·hm －2;(5)T4，化肥，施
紫云英 30 000 kg·hm －2。除对照外，各处理均施硫酸
锌15 kg·hm －2。试验中的磷肥、钾肥、锌肥全部作基
肥一次施用。氮肥按基 －蘖 －穗 (50% －30% －20%)
分 3次施用。小区面积 20 m2，4次重复，随机区组排
列，每年度各处理均在固定田块上进行。小区埂宽
30 cm，高20 cm，用薄膜覆盖，防止小区间串水串肥。
每小区在灌排小沟一端设灌排水口。
1. 3 采样方法与测定项目
2012 年早稻成熟时期随机选取 0 ～ 20 cm 土层
采集 5 个土样，混匀。样品带回实验室后手工拣去
植物残体、砾石等，过 2 mm 筛，将一部分土样保
存在 4℃冰箱用于测定土壤微生物数量及微生物活
度，剩余部分风干过 0. 15 mm 筛测定土壤养分。
土壤微生物数量采用稀释平板计数法。好气性细
菌在 30℃培养 30 h，放线菌和真菌 28 ℃培养 5 d，观
察结果［12 －13］。微生物活度测定采用改进的 FDA法测
定，在 490 nm波长处进行比色，记录 OD值，各设 3
次重复，以隔日二次高压湿热灭菌土壤为对照［14］。土
壤化学性质采用常规土壤农化分析方法测定［15］。
1. 4 数据分析方法
本研究所有数据的基本统计采用 Microsoft Ex-
cel 2010 软件完成，方差分析及相关性分析采用
SPPS 17. 0 统计软件进行分析。
2 结果与分析
2. 1 施用紫云英对土壤微生物特性的影响
2. 1. 1 对土壤微生物数量的影响
不同施肥处理对土壤微生物数量的影响如表 1
所示。各处理土壤中可培养的三大菌的菌落数均表
现为细菌最多，放线菌次之，真菌最少。微生物总
量方面，单施化肥处理 T1较 CK增加了63. 88%，差
异性达到显著水平;配施紫云英的处理较单施化肥
处理增加了 48. 26% ～ 115. 78%，同时土壤微生物总
量随着紫云英施用量的增加而增加，但当紫云英施
用超过 22 500 kg·hm －2时微生物数量呈下降趋势。
各处理好气性细菌数量的变化表现为 T3 ＞ T2 ＞ T4 ＞
T1 ＞ CK，其中紫云英施用超过 22 500 kg·hm －2时 T4
较 T3 降低了 32. 18%。真菌、放线菌变化趋势与细菌
稍有不同，各处理表现为 T3 ＞ T4 ＞ T2 ＞ T1 ＞ CK，紫
云英施用量超过 22 500 kg·hm －2时，真菌、放线菌数
量 T4分别较 T3下降了 13. 58%、7. 69%，显然细菌对
环境变化更为敏感。这也说明紫云英与化肥合理配施
虽能显著提高土壤中微生物的数量，但紫云英的施用
量并不是越多越好，过多的紫云英会对微生物产生不
利影响。
表 1 紫云英与化肥配施对土壤微生物数量及活度的影响
处理
微生物数量 (CFU·g － 1)
好气性细菌
(× 106)
真菌
(× 104)
放线菌
(× 105)
总量
(× 106)
微生物活度
OD
CK 2. 41e 1. 51d 2. 01d 2. 63e 0. 24c
T1 4. 06d 2. 85c 2. 25c 4. 31d 0. 34b
T2 8. 21b 3. 15b 2. 74b 8. 52b 0. 36b
T3 8. 95a 3. 83a 3. 12a 9. 30a 0. 44a
T4 6. 07c 3. 31b 2. 88b 6. 39c 0. 41ab
注:同列数据后不同字母表示差异达到 0. 05 显著水平，下同。
2. 1. 2 对土壤微生物活度的影响
长期施用紫云英对土壤微生物活度的影响如表 1
所示，施用紫云英的各处理微生物活度均高于 CK
及 T1。T3、T4、T2 分别比 CK 提高 83. 3%、70. 8%、
50. 0%，比 T1 分别提高 29. 41%、20. 59%、5. 88%;
当紫云英超过 22 500 kg·hm －2时微生物活度降低。T1
比 CK提高 41. 7%，差异显著。施用化肥能增加土壤
养分，增强水稻的生理活动，从而促使水稻代谢总量
得以提高，最终也表现出微生物活度提高，但其提高
幅度要低于紫云英与化肥配施的处理。
2. 2 施用紫云英对水稻产量的影响
本试验 2009 ～ 2012 年稻谷平均产量见表 2。定
位试验开始 4 年来，各处理稻谷平均产量高低依次
为 T3 ＞ T4 ＞ T2 ＞ T1 ＞ CK。相对于不施肥 CK 处理，
T2、T3、 T4 水 稻 增 产 幅 度 分 别 为 77. 77%、
92. 10%、81. 52%，但紫云英不同施用量之间无显
著性差异。单施化肥处理 T1 与 CK相比，提高产量
40. 75%，但与 CK产量差异不显著。施紫云英的处
—08—
中国土壤与肥料 2015 (3)
理与单施化肥相比较水稻增产幅度依次为 26. 30%、
36. 49%、28. 97%。说明紫云英与化肥配施可以显
著提高水稻产量。
表 2 2009 ～ 2012 年水稻平均产量
处理
水稻产量
(kg·hm －2)
比 CK增产
(kg·hm －2)
比 CK增产率
(%)
比单施化肥
增产率 (%)
CK 3 196. 56b — — —
T1 4 499. 06ab 1 302. 50 40. 75 —
T2 5 682. 50a 2 485. 94 77. 77 26. 30
T3 6 140. 63a 2 944. 07 92. 10 36. 49
T4 5 802. 50a 2 605. 94 81. 52 28. 97
2. 3 施用紫云英对土壤化学性质的影响
不同施肥处理除了影响作物产量外，对其土
壤化学性质的影响也存在明显差异。试验结果
(表 3)显示，经过连续 4 年定位试验的观测，土
壤化学性质与试验前相比有了较大的变化。各处
理与试验前相比，碱解氮含量均有明显增加。以
T3 处理增加最多，与试验前相比增加 95. 47%。
紫云英与化肥长期配施的处理，其有效磷与速效
钾的含量与试验前相比有了大幅度的提高，有效
磷增加了 5. 13 ～ 9. 33 mg·kg － 1，速效钾增加了
24. 4 ～ 60. 7 mg· kg － 1，增加幅度为 31. 28% ～
77. 82%，不施肥 CK处理因为水稻植株生长消耗
了大量的磷、钾没有得到补充而使有效磷、速效
钾含量有所降低。处理间相比较，土壤有机质含
量，T3、T4 与 CK差异显著，而紫云英不同施用
量间无显著性差异。氮素养分方面，稻田单施化
肥可能由于径流损失、淋洗损失或是气态损失使得
全氮、碱解氮显著低于紫云英处理，这也说明紫云
英替代部分氮肥与化肥配合施用能改善稻田土壤营
养状况，提高氮肥利用效率。
表 3 不同处理对土壤有机质及养分含量的影响
处理
有机质
(g·kg －1)
全氮
(g·kg －1)
碱解氮
(mg·kg －1)
有效磷
(mg·kg －1)
速效钾
(mg·kg －1)
试验前 17. 50 1. 34 75. 00 6. 00 78. 00
CK 19. 71b 1. 14c 80. 20c 5. 20c 67. 60b
T1 20. 03ab 1. 21b 105. 50b 12. 63ab 110. 40a
T2 20. 22ab 1. 40a 129. 80ab 12. 97ab 102. 40a
T3 20. 80a 1. 46a 146. 60a 11. 13b 110. 70a
T4 21. 01a 1. 44a 144. 10ab 15. 33a 138. 70a
2. 4 土壤微生物特性与土壤有机质、养分及水稻
产量的相关性分析
相关分析 (表 4)表明，土壤中真菌、细菌、
放线菌数量和微生物活度与水稻产量、土壤全氮及
碱解氮含量达到显著或极显著水平。其中真菌、放
线菌数量及微生物活度还与有机质含量显著相关。
微生物活度与速效钾、细菌、放线菌数量显著相
关，与真菌数量有极显著相关性。表明土壤微生物
数量和活度在一定程度上影响土壤肥力及健康状
况，从而对作物产量产生影响。土壤有机质含量与
土壤微生物活度显著相关，说明施肥制度会通过影
响土壤中物质循环的速度和强度来改变土壤微生物
的活性。水稻产量与土壤全氮、碱解氮呈极显著相
关，这说明氮素是水稻生长的重要营养元素;本研
究中有效磷、速效钾之间有相关性，但与其他各指
标均无相关性。
表 4 土壤微生物学性状、土壤有机质、养分及水稻产量的相关系数
指标 产量 有机质 全氮 碱解氮 有效磷 速效钾 细菌 真菌 放线菌 活度
产量 1
有机质 0. 837* 1
全氮 0. 973＊＊ 0. 899* 1
碱解氮 0. 978＊＊ 0. 930* 0. 984＊＊ 1
有效磷 0. 735 0. 698 0. 695 0. 774 1
速效钾 0. 725 0. 850* 0. 724 0. 816* 0. 941* 1
细菌 0. 955* 0. 675 0. 915* 0. 882* 0. 546 0. 491 1
真菌 0. 964＊＊ 0. 827* 0. 898* 0. 949* 0. 778 0. 790 0. 881* 1
放线菌 0. 974＊＊ 0. 901* 0. 986＊＊ 0. 979＊＊ 0. 632 0. 690 0. 925* 0. 923* 1
活度 0. 951* 0. 913* 0. 919* 0. 971＊＊ 0. 764 0. 833* 0. 837* 0. 983＊＊ 0. 946* 1
注:* 为显著相关 (P ＜ 0. 05)，＊＊为极显著相关 (P ＜ 0. 01)。
3 结论与讨论
3. 1 适量紫云英与化肥配施对土壤微生物数量及
活度的影响。
土壤微生物是土壤生态系统的重要组成部分，
微生物群落组成及活性的变化在一定程度上反映了
土壤的质量及其健全性。前人研究表明，不同的农
业措施对土壤微生物的种群、数量和微生物活度有
着深刻的影响［16 － 18］。赵秋等［19］研究表明，冬绿肥显
著提高了土壤微生物数量，以细菌数量变化最为明
显。张久东等［20］试验表明，玉米间作绿肥压青处理
能促进微生物活动，增加微生物数量，其中细菌数
—18—
中国土壤与肥料 2015 (3)
量较对照增加 60. 3%。本试验中得到类似的结论，
施肥处理微生物数量显著高于不施肥 CK处理，其中
紫云英与化肥配施对提高微生物数量最为显著，而
且随着紫云英施用量的增大微生物活性增强。分析
原因，一方面，施入化肥后水稻生长加快，水稻根
系分泌物增加，土壤微生物数量增加活性增强。另
一方面，减施化肥并配施紫云英，在土壤微生物的
作用下紫云英分解释放出大量可溶性有机物及无机
养分［21］，而这些养分又为微生物提供了充足碳源和
氮源，促进微生物的大量繁殖，使土壤微生物数量
及活性提高。但当紫云英配施量超过 22 500 kg·hm －2
时，过量的紫云英翻压，其腐解时间相对延长，其腐
解过程易引起土壤氧化还原电位的降低，致使土壤还
原性气体量增多，同时还会积累一些有害离子，使微
生物数量下降。因此紫云英翻压量并不是越大越好，
而是以 22 500 kg·hm －2与化肥配施为最佳。
3. 2 施用不同量紫云英对作物产量与土壤肥力的
影响
施用不同量紫云英对作物产量与土壤肥力的影
响不尽相同，其中紫云英施用量为 22 500 kg·hm －2
的水稻产量最高。
绿肥与化肥配施，培肥地力，优化作物的根系
生态环境，为作物稳产高产创造了良好的土壤条
件。本试验 4 年水稻平均产量各处理表现为 T3 ＞ T4
＞ T2 ＞ T1 ＞ CK。配施紫云英的处理中，施用
22 500 kg·hm －2紫云英处理的产量比其他 2 组产量
要高，这就说明相同化肥用量条件下紫云英施用量
要合适，施入过多或过少的紫云英对提高作物产量
不利。这与有些研究者［22 － 23］的研究结果相一致。
紫云英施用量过低，紫云英腐解释放及作物吸收的
养分少，从而水稻前期分蘖少，成穗数少，产量
低;过多的紫云英施用量会使水稻出现贪青晚熟，
并且水稻生长前期无效分蘖增加，秕粒增加，从而
影响水稻产量。因此，70% 化肥 + 22 500 kg·
hm －2紫云英是安徽沿江双季稻区比较合适的施肥配
比，值得进一步深入研究和推广。
土壤有机质是土壤中各种营养元素特别是氮、磷
的重要来源。高菊生等［24］研究表明，种植绿肥可显著
提高土壤有机质含量。本研究发现，4 年施用紫云英
绿肥，土壤有机质的含量得到提高，并呈现出随着绿
肥施用量增加而增加的趋势。同 CK相比，单施化肥
或是紫云英与化肥配施均能提高土壤碱解氮、有效磷、
速效钾的含量。这可能是由于长期施用紫云英，紫云
英腐解后土壤腐殖质和有机质含量增加，从而结合更
多的氮、磷，有效减少铝、铁等矿物对氮、磷的固定，
同时也加速土壤矿化而加快有效成分的释放。另外，
绿肥强大的根系和活性根表面积可以对作物的吸钾能
力产生一定影响。试验时间、土壤类型、耕作方式等
的不同都会对结果产生不同影响。梁玉斯［25］试验表
明，间种绿肥后土壤有效磷含量有一定程度的提高，
而土壤有机质、全氮、有效钾含量都略有下降。李继
明等［7］通过长期定位试验分析表明，长期绿肥与化肥
配合施用，土壤有机质、全氮和全磷均有所积累，积
累的量与肥料施用量及有机肥种类有关。本研究中紫
云英与化肥配施的土壤养分比不施肥或单施化肥有所
提高，特别是 T3、T4的有机质、全氮、碱解氮、速效
钾提高幅度较大。从生产的经济实效考虑，T3即 70%
化肥 +22 500 kg·hm －2紫云英最适于本试验地区的土
壤培肥。
3. 3 施用紫云英条件下土壤微生物与土壤养分及
作物产量的关系
长期施用绿肥的土壤有机质含量与细菌总数无
直接相关性，土壤有机质含量的高低并不能作为评
价土壤微生物数量多少的指标。罗明等［26］曾研究
指出，土壤微生物数量可能与有机质的活性有关。
本研究中真菌、放线菌数量与土壤有机质有显著的
相关性，说明真菌、放线菌与土壤肥力有更为密切
的关系。谭周进等［27］研究表明，长期施肥的土壤
有机质含量与细菌总数及放线菌总数之间无直接相
关，但与真菌数量显著相关，真菌数量可反映土壤
的肥力水平。土壤类型、土壤初始肥力水平、耕作
制度、不同地域等都会对土壤中微生物的数量和种
类产生影响，这可能成为本研究与其他研究结果有
所不同的原因。微生物活度与土壤有机质显著相
关，是否可以将土壤微生物活度作为土壤肥力评价
的指标有待进一步的试验论证。本研究中全氮、碱
解氮与产量有极显著的相关性，说明长期施用紫云
英通过对土壤氮素的供应产生了显著影响，从而提
高土壤肥力，增加作物产量。
综合以上结果，在本试验条件下，紫云英绿肥
与化肥长期配合施用可以提高水稻产量，改善稻田
土壤的微生态环境，尤其是化肥量 70%与紫云英翻
压量 22 500 kg·hm －2配施对提高水稻产量和培肥
地力具有显著效果，是安徽沿江双季稻区稻田增产
和培肥地力的有效途径。
—28—
中国土壤与肥料 2015 (3)
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Effects of Astragalus sinicus manure and fertilizer combined application on soil nutrient and microbiological characteristics
WAN Shui-xia，ZHU Hong-bin，TANG Shan，GUO Xi-sheng，WANG Yun-qing* (Soil and Fertilizer Ｒesearch Institute，
Anhui Academy of Agricultural Sciences，Anhui Provincial Key Laboratory of Nutrient Ｒecycling，Ｒesources and Environment，
Hefei 230031)
Abstract:In double cropping rice areas along the Yangtze Ｒiver in Anhui Province，a 4-year site-specific field experiment was
carried out to investigate the effect of different amount of Astragalus sinicus with chemical fertilizers application on rice yield，
soil fertility and the number and activity of microorganisms． Ｒesults showed that，under the application of Astragalus sinicus，
the yield was increased by 40. 75% ～ 92. 10% than no fertilizer treatment and 26. 30% ～ 36. 49% than chemical fertilizer treat-
ment． Compared with chemical fertilizers，when Astragalus sinicus was applied，the microbial amount increased by 48. 26% ～
115. 78%，and microbial activity increased by 5. 88% ～ 29. 41% ． In addition，the soil total N，available N，available P，
available K and organic matter content were much higher． The results of correlation analysis revealed that there were significant
positive correlations between microbial characteristics and soil total N and available N． The organic matter content was not di-
rectly correlated to the numbers of bacteria but had a positive correlation with the numbers of fungi，actinomycetes and microbi-
al activity． The results implied that combined application of 70% chemical fertilizer with 22 500 kg·hm －2 Astragalus sinicus
was more suitable for early rice production along the Yangtze river in Anhui．
Key words:Astragalus sinicus;soil microbes;soil microbial activity;soil fertility
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中国土壤与肥料 2015 (3)