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紫云英绿肥因其养分含量丰富，具有固氮、活磷、增钾等优点，在我国南方稻作产区被广泛种植，用紫云英替代部分化肥不仅能保证水稻稳产增产，提升土壤肥力，同时是南方稻田减少化肥用量，提高肥料资源利用效率和减少面源污染的有效途径之一。因此，开展绿肥研究、加大绿肥在农业生产中的作用对农业可持续性发展具有重要意义。本研究利用连续11年田间定位试验(2008—2018年)，共设置7个处理，分别为CK(不施紫云英和化肥)，GM22.5(单施紫云英22.5t·hm-2)，100%CF(常规施肥)和减施40%化肥条件下将紫云英翻压量设15.0，22.5，30.0，37.5t·hm-24个水平，研究了长期化肥减施下翻压紫云英对双季稻产量、养分利用效率及土壤活性有机碳、氮的影响，探索紫云英替代化肥的可行性和适宜翻压量，为南方稻区减肥增效及紫云英合理施用提供理论依据。主要结果如下：
(1)长期减施40%化肥条件下紫云英各翻压量处理可增加双季稻产量，促进水稻氮、磷、钾素吸收，同时提高双季稻氮、磷、钾养分利用效率；紫云英还田通过提升稻田土壤肥力，减小了双季稻产量年度间的变异系数，进而提高水稻产量稳定性。除翻压紫云英15.0t·hm-2外，其他紫云英与化肥配施处理早晚稻及全年稻谷产量与100%CF处理相比无显著差异。在所有化肥配施紫云英处理中，早晚稻稻谷氮、磷、钾养分积累量均以翻压紫云英30.0t·hm-2时最高。与100%CF处理相比，紫云英与化肥配施可明显提高氮、钾肥的回收利用率、农学效率和偏生产力。紫云英翻压量为22.5~30.0t·hm-2时，土壤有机碳、全氮、碱解氮和有效磷含量均显著高于100%CF处理(P＜0.05)。
(2)紫云英与化肥配施能有效提高土壤活性有机碳(AOC)含量、碳库管理指数(CPMI)及土壤铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)含量。与100%CF处理相比，减施40%化肥下紫云英各翻压量处理均提高了土壤AOC含量和CPMI，提高幅度分别为26.8%~54.0%和32.0%~56.9%。土壤AOC和CPMI以60%CF+GM30.0处理为最高，土壤NH4+-N和NO3--N含量均以60%CF+GM22.5处理为最高。
(3)减量化肥翻压紫云英不仅能增加土壤微生物量碳(MBC)和微生物量氮(MBN)含量，同时有利于提高土壤微生物量碳的转化效率、微生物量活性及氮素可利用性。从全年平均值来看，与100%CF相比，减施化肥下紫云英各翻压量处理均提高了土壤MBC和MBN含量，增幅分别为12.9%~24.1%和6.5%~28.5%。土壤MBC、MBN、MBC/SOC及MBN/TN随紫云英翻压量的增加呈先增加后下降的变化趋势，均以60%CF+GM22.5处理最高。土壤MBC、MBN含量及MBC/SOC和MBN/TN随取样时期不同而波动。
(4)从全年平均值来看，与100%CF相比，减量化肥配施紫云英不同程度地提高了土壤可溶性有机碳(DOC)、可溶性有机氮(DON)含量及DOC/SOC和DON/TN，且随紫云英翻压量的增加呈先增加后下降的变化趋势，DOC和DOC/SOC均在60%CF+GM22.5处理最高，DON和DON/TN均以60%CF+GM30.0处理最高。土壤DOC、DON含量及DOC/SOC和DON/TN随取样时期不同而波动。
(5)土壤MBC和DOC、MBN和DON随着土壤有机碳、全氮的增加呈显著线性增加。MBC、MBN、DOC、DON、DOC+MBC和DON+MBN之间均呈极显著正相关(P＜0.01)。土壤中各形态碳、氮与早、晚稻及全年两季稻谷的产量均呈极显著正相关(P＜0.01)。
因此，综合考虑双季稻的产量、养分的高效利用及土壤培肥效果，在本试验条件下或与该试验区域气候特点和种植制度类似的南方水稻种植区，在减施40%化肥条件下，紫云英翻压22.5~30.0t·hm-2较为适宜。
(1)长期减施40%化肥条件下紫云英各翻压量处理可增加双季稻产量，促进水稻氮、磷、钾素吸收，同时提高双季稻氮、磷、钾养分利用效率；紫云英还田通过提升稻田土壤肥力，减小了双季稻产量年度间的变异系数，进而提高水稻产量稳定性。除翻压紫云英15.0t·hm-2外，其他紫云英与化肥配施处理早晚稻及全年稻谷产量与100%CF处理相比无显著差异。在所有化肥配施紫云英处理中，早晚稻稻谷氮、磷、钾养分积累量均以翻压紫云英30.0t·hm-2时最高。与100%CF处理相比，紫云英与化肥配施可明显提高氮、钾肥的回收利用率、农学效率和偏生产力。紫云英翻压量为22.5~30.0t·hm-2时，土壤有机碳、全氮、碱解氮和有效磷含量均显著高于100%CF处理(P＜0.05)。
(2)紫云英与化肥配施能有效提高土壤活性有机碳(AOC)含量、碳库管理指数(CPMI)及土壤铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)含量。与100%CF处理相比，减施40%化肥下紫云英各翻压量处理均提高了土壤AOC含量和CPMI，提高幅度分别为26.8%~54.0%和32.0%~56.9%。土壤AOC和CPMI以60%CF+GM30.0处理为最高，土壤NH4+-N和NO3--N含量均以60%CF+GM22.5处理为最高。
(3)减量化肥翻压紫云英不仅能增加土壤微生物量碳(MBC)和微生物量氮(MBN)含量，同时有利于提高土壤微生物量碳的转化效率、微生物量活性及氮素可利用性。从全年平均值来看，与100%CF相比，减施化肥下紫云英各翻压量处理均提高了土壤MBC和MBN含量，增幅分别为12.9%~24.1%和6.5%~28.5%。土壤MBC、MBN、MBC/SOC及MBN/TN随紫云英翻压量的增加呈先增加后下降的变化趋势，均以60%CF+GM22.5处理最高。土壤MBC、MBN含量及MBC/SOC和MBN/TN随取样时期不同而波动。
(4)从全年平均值来看，与100%CF相比，减量化肥配施紫云英不同程度地提高了土壤可溶性有机碳(DOC)、可溶性有机氮(DON)含量及DOC/SOC和DON/TN，且随紫云英翻压量的增加呈先增加后下降的变化趋势，DOC和DOC/SOC均在60%CF+GM22.5处理最高，DON和DON/TN均以60%CF+GM30.0处理最高。土壤DOC、DON含量及DOC/SOC和DON/TN随取样时期不同而波动。
(5)土壤MBC和DOC、MBN和DON随着土壤有机碳、全氮的增加呈显著线性增加。MBC、MBN、DOC、DON、DOC+MBC和DON+MBN之间均呈极显著正相关(P＜0.01)。土壤中各形态碳、氮与早、晚稻及全年两季稻谷的产量均呈极显著正相关(P＜0.01)。
因此，综合考虑双季稻的产量、养分的高效利用及土壤培肥效果，在本试验条件下或与该试验区域气候特点和种植制度类似的南方水稻种植区，在减施40%化肥条件下，紫云英翻压22.5~30.0t·hm-2较为适宜。