全 文 ：种植利用紫云英对稻田土壤微生物及酶活性的影响
张珺穜1，2，曹卫东1，3* ，徐昌旭4，刘 佳4
(1． 农业部作物营养与施肥重点开放实验室，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，
北京 100081;2． 中国农业科学院研究生院，北京 100081;3． 青海大学，青海 西宁 810016;
4． 江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所，江西 南昌 330200)
摘 要: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。
关键词:绿肥;紫云英;稻田;土壤酶;土壤微生物
中图分类号:S154;S142 + . 1 文献标识码:A 文章编号:1673 － 6257 (2012)01 － 0019 － 07
收稿日期:2011 － 04 － 29;最后修订日期:2011 － 06 － 13
作者简介:张珺穜 (1986 －) ，男，河北省南宫市人，硕士研究
生，从事绿肥相关方面的研究。通讯作者为曹卫东。
我国南方稻区水、热资源丰富，多数地区适宜
水稻复种冬季作物。然而，现阶段南方稻区一般只
进行单季稻或双季稻生产，稻田在冬季多处于休闲
状态。据农业部统计，目前我国南方可利用的冬闲
田约 9. 3 × 106 hm2，其中 6. 7 × 106 hm2较容易开发
利用［1］。冬闲田的大量存在，是对当地有利的农业
生产条件的极大浪费。
利用冬闲田种植冬季绿肥是南方稻区传统的生
产方式，这种方式不仅能够充分利用冬季水、热及
土地等资源条件生产出一茬鲜草，同时对稻田培肥
也有着重要作用。绿肥作物对活化土壤矿质元素、
改善土壤结构都具有良好效果，特别是豆科绿肥与
根瘤菌共生形成根瘤，能够从空气中固定氮素并提
供给后茬作物吸收利用［2］。紫云英是我国南方稻区
重要的冬绿肥，具有固定氮素、改善土壤物理性
状、提高土壤养分含量等效果［3 － 6］，因此，冬季种
植紫云英能为后茬水稻提供良好的生长环境。
近 3 年来，国家对绿肥的重视和投入有了较
大恢复。在新的历史条件下，有必要加强绿肥生
化方面的研究来阐释现代农业中发展绿肥的必要
性。土壤中进行的大量生化反应如土壤有机质的
积累与转化、矿质元素的活化与固定等过程均有
土壤酶和土壤微生物的参与［7，8］，土壤酶和微生物
活性的变化能够很好地反映土壤肥力的变化［9，10］。
为了更好地阐明紫云英对稻田的培肥作用，本试
验研究了种植和翻压紫云英对稻田土壤微生物及
酶活性的影响。
1 材料与方法
1. 1 试验方法
利用公益性行业 (农业)科研专项绿肥项目设
在江西省余江县的定位试验开展本研究工作。该定
位试验于 2008 年开始，2008 年前为水稻 －冬闲种
植方式。本研究在 2009 ～ 2010 年进行。
试验设 4 个处理: (1)对照 (不种紫云英，
不施化肥) ; (2)紫云英 (种紫云英，不施化
肥) ; (3)单施化肥 (不种紫云英，按当地习惯
施肥量施肥) ; (4)紫云英 +化肥 (种紫云英同
时施用化肥，此处理早稻化肥施用量按常规的
60%进行，以平衡紫云英带入的养分，晚稻不减
施)。各处理重复 3 次，小区面积为 20 m2。紫云
英采用当地优势品种余江大叶种，紫云英播种量
为 22. 5 kg /hm2，播种时间在 9 月下旬，播种时用
钙镁磷肥 (P2 O5 12%)拌种，P2 O5用量 45 kg /
hm2，所用磷肥在水稻施肥总量中扣除，紫云英在
盛花期翻压。紫云英翻压量和化肥用量参照当地
常规施肥量:紫云英翻压量 22 500 kg /hm2，早、
晚稻所用化肥为尿素 (N 46%) ，普钙 (P2O512%) ，
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氯化钾 (K2O 60%) ，常规用量为 N － P2O5 － K2O =
150 － 50 － 120 kg /hm2。化肥使用方法为磷肥、钾肥
全部作基肥，氮肥按基肥∶分蘖肥∶穗肥 = 30∶ 40∶ 30
施用。分蘖肥在水稻移栽后 5 ～ 7 d 时施用，穗肥
在主茎幼穗长 1 ～ 2 cm 时施用。田间管理措施按
当地习惯施行。
1. 2 样品采集与测定
在紫云英苗期 (2010 年 1 月 22 日)、紫云英翻
压期 (2010 年 4 月 10 日)、早稻收获期 (2010 年 7
月 18 日)、晚稻收获期 (2010 年 12 月 5 日)4 个
时期采集 0 ～ 20 cm 深度土壤样品。依据鲁如坤
等［11］相关方法测定土壤 pH 值、电导率、碱解氮、
速效磷、速效钾、全氮等理化指标。依据关松荫等
的方法［12］测定土壤脲酶、土壤酸性磷酸酶、土壤
中性磷酸酶等指标。依据姚槐应等的技术［13］采用
稀释平板法测定土壤中细菌、放线菌、真菌、氨化
细菌、纤维素分解菌等性状。
表 1 试验地基础土壤状况
试验
地点
pH
有机质
(g /kg)
全氮
(g /kg)
全磷
(P，g /kg)
全钾
(K，g /kg)
碱解氮
(N，mg /kg)
有效磷
(P，mg /kg)
有效钾
(K，mg /kg)
江西
余江
4. 91 24. 9 1. 70 0. 04 31. 3 144 3. 9 58
2 结果与分析
2. 1 种植利用紫云英对土壤养分及化学性状的
影响
表 2 为不同时期的土壤养分及化学性状情况。
可以看出，在紫云英盛花期，对照处理 pH 略有升
高，有肥料投入的 3 个处理 pH 都有所降低，其中
以单施化肥处理下降幅度最大，低于紫云英 +化肥
处理;在早稻收获期，各处理的土壤 pH 值均有所
上升，在晚稻收获期，种植绿肥的两个处理 pH 继
续上升，对照处理和单施化肥处理则均有所降低。
可见，单施化肥处理土壤 pH 有一定下降，而种植
紫云英似乎能够起到稳定 pH 的作用，这是否因为
绿肥翻压腐解后释放的有机物质及离子对土壤 pH
变化具有缓冲作用，有待进一步探讨。
土壤电导率在整个试验过程中表现为，对照处
理一直处于最低水平，单种紫云英处理略高于对照
处理;而单施化肥处理处于较高水平，但变化幅度
较大，在早稻收获期略低于紫云英 +化肥处理。这
可能是因为化肥的投入和损失对土壤中可溶性盐含
量影响波动较大，而绿肥养分元素的释放过程相对
较为平缓所造成的。
种植翻压紫云英对土壤有机碳的提高有一定作
用。紫云英处理在整个时期呈逐步上升的趋势，紫
云英 +化肥处理的土壤有机碳在除了早稻收获期的
其它时期均高于另外 3 个处理。单施化肥处理土壤
有机碳的变化整体平稳，但也略有上升，说明单施
化肥条件下土壤有机碳的形成和分解基本平衡，略
有积累。
种植翻压紫云英有利于土壤全氮的提高。晚稻
收获期，紫云英处理比对照处理高 12. 9%，比紫云
英苗期提高 24. 0%;紫云英 +化肥处理比单施化肥
处理高 11. 8%，比紫云英苗期提高 13. 0%。施用
化肥的两个处理土壤全氮水平高于相应未施化肥的
处理，说明化肥氮素对于土壤全氮也有明显的影
响。各处理土壤的铵态氮都呈现先上升后下降的趋
势，但不同处理对土壤铵态氮影响不明显，这可能
是因为作物生长吸收了较多氮素及氮素转化等导致
各处理铵态氮水平趋于相近。
在土壤速效磷、速效钾方面，对照处理土壤速
效磷波动较小，呈持续下降趋势，3 个有肥料投入
的处理波动较大。早、晚稻收获期，种植翻压紫云
英的两个处理土壤速效磷相对较高，特别是紫云英
+化肥处理，明显高于单施化肥处理，表明在施肥
条件下同时种植翻压紫云英有利于维持土壤较高的
速效磷水平。在紫云英盛花期，有紫云英的两个处
理土壤速效钾比前一时期有所下降，而未种植紫云
英处理的速效钾含量都有所上升，说明紫云英的生
长会吸收一定的钾元素。随后的两个时期 4 个处理
的变化规律趋于一致，说明种植紫云英并未影响后
茬作物的钾素营养。考虑到紫云英吸收的磷和钾来
源于土壤，并且紫云英 +化肥处理的化肥施用量仅
为常规量的 60%，因此，结果也表明了紫云英对化
肥磷、钾具有明显的替代作用。
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表 2 不同处理对土壤养分和化学性状的影响
时期 处理 pH
电导率
(μS /cm)
有机碳
(mg /kg)
全氮
(g /kg)
铵态氮
(mg /kg)
速效磷
(P，mg /kg)
速效钾
(K，mg /kg)
紫云英苗期 对照 5. 17a 36. 9b 17. 47a 1. 37a 5. 16b 5. 70b 30. 6c
紫云英 5. 23a 52. 1a 13. 94b 1. 17b 6. 52a 4. 20c 35. 1bc
单施化肥 5. 04b 57. 8a 16. 79a 1. 40a 5. 48ab 4. 25c 40. 4b
紫云英 +化肥 4. 99b 57. 2a 18. 46a 1. 42a 4. 50b 7. 80a 48. 7a
紫云英盛花期 对照 5. 19a 36. 4c 14. 88a 1. 22b 12. 77a 4. 60b 33. 7b
紫云英 5. 12a 42. 0bc 16. 51a 1. 20b 12. 26a 9. 07a 32. 8b
单施化肥 4. 85b 61. 7a 17. 85a 1. 36a 13. 08a 10. 73a 46. 8a
紫云英 +化肥 4. 93b 51. 0ab 18. 35a 1. 38a 13. 14a 9. 53a 42. 4a
早稻收获期 对照 5. 27a 32. 1b 17. 58a 1. 26b 10. 52a 3. 88a 35. 8b
紫云英 5. 16a 35. 0b 17. 97a 1. 52a 10. 12a 4. 08a 34. 8b
单施化肥 5. 25a 44. 5a 18. 29a 1. 40ab 12. 53a 4. 07a 46. 3a
紫云英 +化肥 5. 11a 48. 6a 17. 43a 1. 59a 11. 86a 4. 43a 46. 5a
晚稻收获期 对照 5. 15a 40. 3c 17. 66b 1. 29b 6. 94a 2. 83c 28. 3a
紫云英 5. 21a 46. 6bc 19. 40ab 1. 45ab 7. 44a 4. 76b 26. 9a
单施化肥 5. 11a 65. 9a 18. 74ab 1. 44ab 6. 93a 5. 34b 31. 1a
紫云英 +化肥 5. 20a 58. 1ab 20. 74a 1. 60a 8. 22a 6. 69a 31. 0a
注:各时期同列不同字母表示差异显著 (P ＜ 0. 05)。
2. 2 种植利用紫云英对土壤酶活性的影响
图 1、2、3 分别是为种植翻压紫云英后对土壤
脲酶、酸性磷酸酶、中性磷酸酶活性的影响。图 1
表明，紫云英盛花期土壤脲酶活性处于较高水平，
而在早稻收获期水平较低，晚稻收获期活性略有增
强。但除在紫云英苗期对照处理脲酶活性较高外，
各处理之间没有明显的差别。这可能是因为试验进
行时间较短，施肥或翻压紫云英对土壤脲酶活性的
提高在土壤性状未发生明显变化时仅能持续较短时
间的原因［12］。
与土壤脲酶活性有所不同，各处理土壤酸性磷
酸酶和中性磷酸酶活性均在早稻收获期达到最大值，
随后又有所下降。这可能是由于土壤磷酸酶活性与
作物对磷元素的吸收规律相关，在早稻生长时，土
图 1 不同处理对土壤脲酶活性的影响
图 2 不同处理对土壤酸性磷酸酶活性的影响
图 3 不同处理对土壤中性磷酸酶活性的影响
壤中可供植物利用的磷缺乏，作物向土壤中分泌磷
酸酶，加速土壤磷元素转化［14］。相对而言，紫云
英 +化肥处理土壤磷酸酶活性在不同时期变化较为
平稳，可能是由于绿肥中磷素分解释放平稳，可较
好地满足作物需要，所以磷酸酶活性较低。
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2. 3 种植利用紫云英对土壤微生物数量的影响
图 4 为不同处理对土壤细菌数量的影响。可以
看出，对照处理的土壤细菌数量明显低于其他处
理，单施化肥以及紫云英 +化肥处理的土壤细菌数
量相对较多。对照处理和单施化肥处理的土壤细菌
数量先上升然后趋于平缓。紫云英处理和紫云英 +
化肥处理的变化规律类似，均在紫云英盛花期有较
大幅度升高，然后下降，趋于平稳，并明显高于相
应不种紫云英处理。紫云英盛花期各处理土壤细菌
数量普遍提高，可能是温度上升的原因所致;翻压
紫云英后土壤细菌数量下降，可能是稻田淹水后紫
云英残茬等有机物质在腐解时释放出的还原性物质
影响了微生物的活动。同时可以看出，施用化肥的
两个处理土壤细菌数量明显高于未施化肥的两个处
理，说明养分元素和碳源的供应均对细菌生长十分
必要。
图 4 不同处理对土壤细菌数量的影响
图 5 为土壤放线菌数量的变化情况。总体看，
各处理放线菌数目均在紫云英盛花期达到最高，随
后呈下降趋势，这可能是因为前期土壤通气性好并
且气温逐渐回升，有利于放线菌生长繁殖，而稻田
淹水则可能使放线菌数量下降。相对而言，对照处
理的土壤放线菌数量处于较低水平，紫云英 +化肥
处理的土壤放线菌数量处于较高水平，说明种植绿
肥对提高土壤放线菌数量有一定效果。
图 5 不同处理对土壤放线菌数量的影响
图 6 为土壤真菌数量变化过程。可以看出，
与土壤细菌、放线菌变化总体规律相似，对照处
理的土壤真菌数量始终相对较少，紫云英 +化肥
处理的土壤真菌数量较多。在早稻收获期和晚稻
收获期，紫云英处理的土壤真菌数量与其他两个
施肥处理接近，说明种植翻压紫云英可以增加土
壤真菌数量。
图 6 不同处理对土壤真菌数量的影响
图 7 为土壤氨化细菌的变化过程。可以看出，
对照处理的土壤氨化细菌数量较少并呈持续下降趋
势，各施肥处理则表现为先上升然后逐渐下降趋势。
单施化肥以及紫云英 +化肥处理在晚稻收获期土壤
氨化细菌数量均高于其他两个处理，紫云英处理的
土壤氨化细菌数量高于对照处理。这说明，土壤氨
化细菌数量可能是受土壤中矿质养分含量影响较大，
而种植翻压紫云英也可增加土壤氨化细菌数量。
图 7 不同处理对土壤氨化细菌数量的影响
图 8 为纤维素分解菌数量变化过程。从整个过
程来看，种植紫云英的两个处理与未种植紫云英的
相应处理相比，紫云英 + 化肥处理比单施化肥处
理、紫云英处理比对照处理的土壤纤维素分解菌明
显增加，表明种植利用紫云英可以有效改善纤维素
分解菌的生长环境，促进其生长。对照处理的土壤
纤维素分解菌数量明显低于其他处理，可能是因为
同时缺乏矿质元素与碳源的供给，对纤维素分解菌
生长造成较大影响。
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中国土壤与肥料 2012(1)
图 8 不同处理对纤维素分解菌数量的影响
3 讨论与结论
土壤酸碱环境以及土壤电导率变化对植物生长
有着重要影响，土壤 pH 过低会造成土壤养分有效
性下降，同时会对作物产生铝锰毒害;土壤电导率
变化则反映土壤溶液离子浓度的变化。刘威进行的
紫云英翻压腐解模拟试验表明，紫云英还田后土壤
pH 值从弱酸性 (pH 值 6. 08)逐步上升至中性
(pH值 7. 0 左右) ，土壤电导率值也随着紫云英翻
压量的增加而提高［15］。吴增琪的研究则认为，土
壤 pH值随紫云英翻压量的增加而降低［16］，这可能
是不同地区土壤状况对翻压紫云英反应不同。在本
试验中，稻田土壤 pH 值处于较低水平，种植和翻
压紫云英使土壤 pH 值趋于稳定，特别是紫云英 +
化肥处理，避免了化肥施入对土壤 pH的大幅影响，
有助于后茬作物的生长。同时，种植和翻压紫云英
向土壤中释放了较多的可溶性盐，提高了土壤电导
率，说明土壤中矿质元素供给得到改善，这对作物
生长也十分必要。
土壤矿质养分的提高特别是速效养分的提高
对作物生长具有重要意义。然而长期单一施用化
肥造成化肥用量不断提高而报酬递减，土壤质量
日益退化，这使得绿肥还田对土壤的培肥作用越
来越得到重视。前人的研究表明，种植和翻压绿
肥能够明显提高土壤肥力，同时适量紫云英与化
肥配施对后茬水稻的增产具有良好效果。刘英的
研究认为，种植和翻压紫云英后，土壤有机质、
碱解氮、速效磷、速效钾含量有明显提高，适量
紫云英与化肥配施能够促进水稻增产［17］。赵晓齐
的研究也指出，紫云英还田能够向土壤中释放磷
素，并且活化土壤磷素，降低土壤对磷素的固定
作用［18］。解开治的研究认为，紫云英压青可提高
土壤有机质，在水稻收获期比不压青对照提高
2. 4%，但压青并配伍石灰、碳铵、有机氮等腐熟
剂会使土壤有机质比不压青对照下降［19］。本试验
中，不同施肥处理对土壤铵态氮的影响较小，而
对土壤全氮的影响较为明显，这说明紫云英在生
长过程中固定的氮素随着翻压还田积累到了土壤
中。种植利用紫云英可以改善土壤速效磷、钾供
应状况，特别是紫云英与化肥配施，有利于维持
土壤较高的速效磷、钾水平。种植和翻压紫云英
还能增加土壤有机碳含量，这可能是因为有较多
的紫云英翻压进入土壤有关。种植紫云英并配施
化肥有利于土壤矿质元素的富集与活化，以及土
壤有机碳的积累，提高了土壤肥力。
土壤酶是土壤中进行的大量生化反应的重要
催化剂，广泛参与土壤中能量与物质的转化过程。
许多有关土壤酶活性的研究表明，施用化肥对土
壤酶活性升高或下降的影响不一［20，21］，而以有机
无机肥料配施对提高土壤酶活性效果最好［22 － 24］。
作为一种重要的有机肥，绿肥在生长过程和翻压
后均能向土壤中释放酶，同时绿肥还田为土壤微
生物提供能源与养分，从而引起来自土壤微生物
的土壤酶活性发生改变［25］。本试验中，各处理之
间土壤脲酶活性除在紫云英苗期对照处理较高外，
在其他时期均相差不大，可能是因为在一定土壤
条件下，土壤脲酶的保护容量相对恒定，脲酶活
性仅在施用化肥或翻压紫云英后的较短时间内得
到提高，随后又基本一致［12］。而本试验开展时间
较短，尚未使土壤脲酶的保护容量发生改变。土
壤酸性磷酸酶活性和土壤中性磷酸酶活性表现为
在土壤中速效磷含量最低的早稻收获期达到最高，
这可能与土壤速效磷含量较低，从而使作物向土
壤中分泌磷酸酶有关。而在这一时期，紫云英 +
化肥处理的磷酸酶活性处于 4 个处理的较低水平，
说明种植紫云英并配施化肥能够改善作物对磷的
吸收。不施化肥的两个处理相比，种植和翻压紫
云英能够提高土壤磷酸酶活性，说明在缺乏磷素
的情况下，绿肥所含的有机磷促进了土壤磷酸酶
活性的提高。
土壤微生物广泛参与土壤矿质元素的活化与固
定以及有机物的分解与转化等过程，同时土壤微生
物内积聚的矿质元素也构成了植物生长所需的有效
养分储存库，对土壤肥力的形成具有重要作用。另
一方面，土壤微生物活性也受到土壤环境的影响，
能够敏感的反应土壤环境的变化［26］。前人的研究
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中国土壤与肥料 2012(1)
认为，紫云英还田能为土壤微生物创造良好的土壤
条件，促进微生物生长。刘国顺等的研究表明，翻
压黑麦草能够明显提高烟田土壤微生物碳含量、微
生物氮含量［27］。肖嫩群等对烟田翻压紫云英的研
究表明，适量紫云英还田有助于土壤好气性细菌的
繁殖，有益于烟草生长;而放线菌和真菌数量的变
化则随着翻压时期和化肥施用量的不同而有所变
化［28］。本试验表明，单独施用化肥或单独种植翻
压紫云英与未施肥对照相比，微生物数量均有不同
程度的增加，但不同种类微生物对化肥或绿肥的反
应不一致，而种植翻压紫云英并配施化肥能够更好
地促进土壤微生物生长。这可能是绿肥还田主要为
微生物提供了碳源、能源，化肥则从另一个方面提
供了微生物生长所需的矿质元素，从而对微生物数
量产生明显的影响［29］。这与前人在秸秆及绿肥还
田的研究中强调有机无机肥料配合施用对土壤微生
物生长的影响是一致的［30，31］。
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Effects of incorporation of milk vetch (Astragalus sinicus)on microbial populations and enzyme activities of paddy
soil in Jiangxi
ZHANG Jun-tong1，2，CAO Wei-dong1，3* ，XU Chang-xu4，LIU Jia4 (1． Ministry of Agriculture Key Laboratory of Crop
Nutrition and Fertilization，Institute of Agricultural Resources and Regional Planning，Chinese Academy of Agricultural Sci-
ences，Beijing 100081;2． The Graduate School，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100081;3． Qing-
hai University，Xining 810016;4． Soil and Fertilizer ＆ Resources and Environment Institute，Jiangxi Academy of Agricul-
tural Sciences，Nanchang 330200)
Abstract:An experiment was carried out in Jiangxi to find the effects of plantation and incorporation of green manure，milk
vetch (Astragalus sinicus) ，on chemical and biological fertilities of paddy soil． Four treatments were designed，including
winter fallow without or with fertilization on rice (CK，F) ，green manure without or with fertilization on rice (G，G + F)．
Soil chemical characteristics，enzyme activities，microbial populations were investigated at seedling and full － bloom periods
of milk vetch，and at harvesting periods of both early and late rice． The results showed that，comparing with CK，soil fer-
tility was improved by both fertilization and green manure，in which the treatment of green manure with fertilization on rice
performed the best by increasing soil available phosphorous，available potassium and total nitrogen significantly． Both fertili-
zation and green manure could promote the growth of soil microorganisms，and the best effects were found in the treatment of
green manure with fertilization on rice performed as well． This experiment proved that green manure was beneficial to soil
quality，especially to soil biological fertility．
Key words:green manure;Astragalus sinicus;paddy field;enzyme activity of soil;soil microbial population
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