科研产出
绿肥稻田土壤甲烷减排材料筛选及减排机制研究
《农业环境科学学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：绿肥在培育健康土壤和保障水稻高产优质方面具有重要作用，然而高量有机物还田可能引发稻田土壤的甲烷（CH4）增排，须研发相应的管控路径。本研究通过在添加绿肥后的稻田土壤中施用田菁炭、过氧化钙、硫磺、2-氯乙烷磺酸钠和针铁矿5种CH4减排材料，研究其CH4减排效果，并针对减排效果较好的材料开展了作用机制研究。结果表明：与无绿肥（CK）相比，绿肥还田增加了稻田土壤CH4排放，添加减排材料后CH4排放降低。其中，与单独绿肥（GM）相比，添加田菁炭（GM+C）和硫磺（GM+S）CH4累积排放量降幅较小，分别为19.5%和23.8%;2-氯乙烷磺酸钠（GM+CES）相较于GM的CH4减排效果最佳，CH4累积排放量降低了66.7%，全球增温潜势（GWP）降低了52.5%。培养结束时（90 d），与GM相比，添加2-氯乙烷磺酸钠的土壤pH降低了0.4个单位，产甲烷古菌mcrA丰度降低了29.9%。随机森林模型和相关性分析发现产甲烷古菌mcrA基因丰度与CH4排放呈显著正相关，说明产甲烷古菌是驱动绿肥稻田CH4排放的重要因子。研究表明，绿肥稻田土壤可通过添加减排材料实现CH4减排，本研究中以2-氯乙烷磺酸钠的效果最优，其专一、高效抑制产甲烷古菌群落，是未来值得探索的绿肥稻田土壤CH4减排材料。
关键词： 绿肥 CH4 减排材料 产甲烷古菌 2-氯乙烷磺酸钠
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绿肥配合氮肥减施40%对长江中下游稻田氮素径流形态及损失的影响
《农业环境科学学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：为准确评价稻田绿肥的环境效益，本研究采用多点联网观测的方法，研究稻田系统中绿肥配合氮肥减施对稻田氮素径流损失的影响。田间试验于江苏南京、湖北荆州、安徽池州和江西高安4个试验站展开，各点田间试验设置一致，包括4个处理：常规施肥处理（FR）、常规施肥+秸秆还田处理（FRS）、紫云英+减氮40%处理（MR）和紫云英+秸秆联合还田+减氮40%处理（MRS）。在水稻施肥当天（施肥前）及施肥后10 d内多次测定稻田田面水氮素浓度，结合水位-雨量动态观测与水平衡模型，量化分析了绿肥配合氮肥减施对长江中下游稻区氮素径流损失及其形态特征的影响。结果表明：相比于冬闲处理（FR、FRS），绿肥处理（MR、MRS）下的总氮（TN）峰值和平均浓度分别降低了11.1%～57.9%和17.1%～27.3%。模型模拟的稻田田面水高度和径流量一致性指数和模型模拟效率的范围分别为0.738～0.985和0.737～0.986，可配合田面水氮素浓度量化不同处理氮素损失量。FR、FRS、MR和MRS处理TN径流损失量分别为19.94～25.22、17.71～22.36、14.6～17.92 kg·hm-2和13.72～16.73 kg·hm-2。相较于冬闲处理，绿肥处理下的TN径流损失量降低了22.5%～45.6%。安徽池州的减排效果最好，主要是绿肥在施肥前期对氮素径流损失的减排效果更显著。绿肥主要降低了铵态氮（NH4+-N）和可溶性有机氮（DON）的径流损失，各点的降幅范围分别为7.7%～43.4%和3.7%～39.5%，这说明绿肥主要通过降低NH4+-N和DON来降低稻田氮素径流损失。研究表明，绿肥配合化肥减施40%可显著降低稻田NH4+-N和DON的含量，从而减少了TN损失量，降低了面源污染风险，是长江中下游地区值得推广的绿色生产模式。
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紫云英还田对红壤水稻土氨氧化微生物功能基因丰度的影响
《土壤学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：硝化作用是氮循环的重要组成部分,会影响土壤氮素有效性,进而引发水体富营养化和温室气体氧化亚氮排放等生态环境问题.为研究水稻-紫云英种植模式下,紫云英还田对红壤水稻土氨氧化微生物功能基因丰度的影响,以不施肥处理(CK)作为对照,分别设置紫云英还田(G)、施用 100%化肥(C)、紫云英还田+100%化肥(GC),紫云英还田+化肥减量20%(GCT20)处理.通过实时定量PCR的方法,对各处理氨氧化古菌(AOA)、氨氧化细菌(AOB)和完全氨氧化菌(Comammox Nitrospira)分支A(Clade A)、分支B(Clade B)功能基因丰度进行研究.结果表明:与不施肥处理相比,紫云英还田可提升红壤水稻土中有机碳和全氮含量,而单施化肥对其无显著影响.土壤AOA和Clade B基因丰度在各处理间均无明显差异,表明这两类氨氧化微生物对化肥氮和绿肥氮的响应均较弱.然而,单施化肥或紫云英还田配施化肥均可显著提高 AOB 和Clade A基因丰度,但仅紫云英还田处理对AOB和Clade A基因丰度无显著影响,表明AOB和Clade A对化肥氮更敏感,而对绿肥氮的响应相对较小.此外,所有氨氧化微生物丰度均呈成熟期、孕穗期、分蘖期依次降低的趋势,表明水稻的生长和氧气浓度是影响氨氧化微生物生长的重要因素.综上所述,生育期是影响水稻土壤氨氧化微生物丰度的关键因素,但在同一生育期,紫云英还田对AOB和Clade A丰度的提升作用远低于化肥,绿肥可能更有利于氮素的保留和稳定.
关键词： 红壤水稻土 绿肥 氨氧化古菌 氨氧化细菌 完全氨氧化菌
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桑树间作不同绿肥对桑园土壤养分与酶活性的影响
《贵州农业科学 》 2025 北大核心
摘要：[目的]探明桑树间作不同绿肥对桑园土壤养分与酶活性的影响,为优化桑园间作模式提供理论依据.[方法]以桑园为研究对象开展田间试验,以桑树单作为对照(CK),设置6种不同绿肥作物间作模式(T1,桑树‖中油116;T2,桑树‖中油杂39;T3,桑树‖矮早萝1号;T4,桑树‖肥田萝卜;T5,桑树‖紫芥1号;T6,桑树‖中油36),分析间作不同绿肥桑园土壤养分与酶活性的差异.[结果]不同间作模式绿肥的植株生物量、养分含量差异明显,T4绿肥植株的生物量达9.95 kg/m2,显著高于其余处理;绿肥植株的全碳含量为T1>T2>T6>T4>T5>T3,T3 全磷含量为 5.68 g/kg,显著高于 T1、T2、T6;全钾含量为 T3>T4>T5>T1>T2>T6;钙含量以T3、T5相对较高,分别为2.85g/kg、2.92g/kg;镁含量以T5最高,为4.08 g/kg.桑树间作不同绿肥可提升桑园土壤养分和酶活性,T1 土壤有机质、全碳、全氮、全磷含量分别较CK提高33.22%、36.14%、39.90%、52.98%;间作土壤全钾含量均高于CK;全磷含量为T1>T2>T3>T5>CK>T6>T4;T6 土壤速效磷含量最高,达267.01 mg/kg.各处理桑园土壤酶活性存在差异:T5 土壤淀粉酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶活性最强,与CK差异显著;土壤过氧化氢酶活性为T6>T1>T5>T2>T4>T3>CK,土壤碱性磷酸酶、脲酶活性以T4最高,分别较CK高33.33%、13.76%.[结论]桑园间作绿肥可提升土壤肥力,综合考量绿肥生物量、植株养分、土壤养分含量和酶活性等因素,桑树分别间作中油116和矮早萝1号模式表现较佳,宜在桑园中应用推广.
关键词： 桑树 桂桑优12号 中油116 矮早萝1号 绿肥 间作模式 土壤养分 酶活性
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添加毛叶苕子对红壤旱地土壤真菌群落的影响
《微生物学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：【目的】长期高强度的连作及大量化肥施用导致红壤旱地退化和土传植物病原菌累积。真菌是农业生态系统中与土壤健康密切相关的微生物。本文通过研究土壤真菌群落的变化，探究施用毛叶苕子对红壤旱地农业生态系统的影响。【方法】采用定量聚合酶链式反应和高通量测序技术，研究红壤旱地真菌群落对单施矿质肥（mineral nitrogen,phosphorus and potassium fertilization,NPK）与矿质肥配施毛叶苕子（mineral nitrogen,phosphorus and potassium fertilization with hairy vetch,NPKG） 2种施肥措施的响应。【结果】与对照NPK相比，NPKG显著提高土壤肥力、花生产量和土壤真菌丰度，降低土壤p H和土壤真菌多样性。不同处理显著改变土壤真菌群落组成。与对照NPK相比，NPKG处理土壤腐生营养型真菌相对丰度显著提高37.42%，花生尾孢菌（Cercospora arachidicola）和可可毛色二孢菌（Lasiodiplodia theobromae） 2种花生病原菌相对丰度分别降低89.11%和88.10%。【结论】施用毛叶苕子显著提高了红壤旱地肥力，降低了花生土传病害风险，提高了花生作物产量。因此，施用毛叶苕子有利于我国南方红壤旱地的可持续发展。
关键词： 绿肥 农业生态系统 真菌群落 植物病原菌 红壤旱地
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不同干耕措施下紫云英还田水稻土中DOM组成特征与CH4排放的关联
《光谱学与光谱分析 》 2024 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：为研究不同水分管理下（先干耕再复水）紫云英还田水稻土中可溶性有机质（DOM）组成结构与甲烷（CH4）排放量之间的关系,采用室内培养法,以不添加绿肥（紫云英）不干耕（DW-0）为对照,设置不同水分管理处理（不干耕、干耕5 d、干耕10 d）,运用三维荧光光谱（3DEEM）和平行因子分析（PARAFAC）评估土壤DOM组成、荧光光谱对CH4排放的影响。结果表明,添加紫云英干耕5 d（G+DW-5）处理下DOM含量与CH4累计排放量均显著降低;随着干耕时间延长,DOM含量与CH4累计排放量都呈上升趋势。通过3DEEM-PARAFAC法得到三种荧光组分,包括类富里酸（C1）、类腐殖酸（C2）、类蛋白质（C3）,且不同水分管理措施下土壤DOM荧光组分组成存在明显差异。G+DW-5处理下土壤DOM中类腐殖质组分（C1+C2）含量最高,占比可达79.88%;限制性主成分分析表明,不同水分管理下土壤DOM组分分异明显。G+DW-5处理下DOM腐殖化指数（HIX）为5.11,显著高于其他水分处理。相关性分析表明,CH4排放量与C1组分、HIX指数显著负相关,而与C2组分、自生源指数（BIX）显著正相关,说明短期干耕可通过增加C1组分含量及土壤DOM腐质化程度来降低CH4排放。不同水分管理措施下紫云英还田水稻土DOM组成和结构特征与CH4排放量密切相关,可为稻田减排提供科学依据。
关键词： 绿肥 干耕 甲烷 可溶性有机质 三维荧光光谱 平行因子分析
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江西红壤绿肥季施用磷矿粉的磷素效应
《草业学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：绿肥-水稻轮作是我国南方稻田常见的生产模式，研究绿肥活化磷矿粉的效果及对后茬水稻产量、磷素吸收的影响，可为江西红壤利用磷矿粉替代部分磷肥提供理论支撑。在江西南昌开展盆栽试验，设置绿肥种类和磷矿粉用量双因素，绿肥种类为紫云英（MV）、油菜（RA）、黑麦草（RY）及冬闲（WF）对照；磷矿粉用量为0（P0）、0.74（P1）和1.48 g·kg-1（P2），共12个处理。测定绿肥盛花期干物重、磷素吸收量、土壤磷库和磷酸酶活性，早稻、晚稻产量及磷素吸收量。结果显示，MVP2、RAP2和RYP2处理的地上部干物重分别为18.31、18.07和25.33 g·pot-1，较P0处理分别增加42.0%、42.7%和38.6%；磷素吸收量分别为49.10、60.83和36.13mg·pot-1，较P0处理分别提高40.5%、86.7%和45.5%。与P0处理相比，施用磷矿粉增加了不同处理土壤总磷、微生物量磷含量和稳定性磷库占比，增幅分别为13.4%～34.2%、23.0%～93.2%和4.0%～10.6%。与WF处理相比，绿肥处理活性磷库占比提高0.4%～1.0%，中等活性磷库占比降低0.6%～2.9%。各处理早稻和晚稻籽粒产量分别为26.33～45.87 g·pot-1和39.17～49.04 g·pot-1。与P0处理相比，MVP1和MVP2处理晚稻籽粒产量分别增加8.5%和11.8%，早稻籽粒磷素吸收量分别提高34.4%和23.3%,MVP1处理晚稻籽粒磷素吸收量提高30.3%;RAP1处理晚稻籽粒产量增加9.1%;RYP1处理早稻籽粒磷素吸收量提高20.0%。与WF处理相比，MVP1、RAP1和RYP1处理早稻季磷矿粉利用率分别提高了2.2%、1.5%和2.3%,MVP2处理提高了1.9%,MVP1处理晚稻季磷矿粉利用率提高了2.6%。综上，施用磷矿粉提高了绿肥生物量及磷素吸收量，紫云英和油菜活化磷矿粉效果优于黑麦草，紫云英处理后茬水稻的产量及磷素吸收量、磷矿粉利用率高于油菜和黑麦草处理。
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绿肥填闲种植下土壤细菌群落特性对土壤多功能性的调控
《土壤 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：为研究绿肥填闲种植下土壤细菌群落在调节土壤多功能性中的作用，选取4种不同冬绿肥(黑麦草、肥田萝卜、毛叶苕子、油菜)，以冬闲田(CK)为对照，在旱地红壤进行了大田试验，评估了细菌生物量、物种丰富度、网络复杂度及群落组成对土壤多功能性的影响。结果表明：绿肥填闲种植提升了土壤多功能性，特别是肥田萝卜和油菜处理，较冬闲处理分别提高了54.36%和55.65%。绿肥填闲种植诱导的土壤细菌群落物种丰富度、网络复杂度及优势菌门(变形杆菌门和芽单胞菌门)丰度的增加与较高的土壤多功能性有关。细菌群落物种丰富度是土壤多功能性的关键驱动因素，其作用比细菌网络复杂度和群落组成更强。综上，绿肥填闲种植驱动的土壤细菌群落物种丰富度的增加对促进土壤多功能性至关重要。
关键词： 绿肥 细菌群落 土壤多功能性 物种丰富度 网络复杂度
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长期绿肥利用下红壤性水稻土有机碳和可溶性有机碳的垂直分布特征
《浙江农业学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：为了探讨长期绿肥翻压对红壤性水稻土有机碳(SOC)和可溶性有机碳(DOC)垂直分布的影响,利用在江西丰城水稻田进行了8 a的长期定位试验,研究了不施肥不种植绿肥(CK)、不施肥种植绿肥(M)、施用化肥(F)和施用化肥并种植绿肥(F+M)4个处理下土壤SOC和DOC的垂直分布特征,以及SOC和DOC的计量关系.结果表明,早稻和晚稻季土壤SOC和DOC含量随深度变化可以用S函数描述,拟合曲线的决定系数分别为0.928~0.966和0.876~0.975,均达到极显著(P<0.01)水平.施用化肥或绿肥还田(F、M和F+M处理)主要影响了表层(0~20 cm)土壤的SOC和DOC,20 cm以下土层各处理的SOC和DOC差异不显著.绿肥还田(F+M和M处理)显著(P<0.05)提高了表层土壤的SOC和DOC,而化肥处理(F)仅显著(P<0.05)提高了表层土壤的SOC.与CK相比,M、F、F+M处理的早稻季表层土壤SOC含量分别显著(P<0.05)提高了51.1%、80.9%、92.8%,M、F+M处理的早稻季表层土壤DOC含量分别显著(P<0.05)提高了12.9%、46.2%,M、F、F+M处理的晚稻季表层土壤SOC和DOC含量分别显著(P<0.05)提高了66.6%、81.3%、81.2%和37.1%、10.8%、45.2%.表层土壤DOC含量随SOC呈线性增长,晚稻季DOC随SOC增长率要高于早稻季.施肥降低了土壤DOC/SOC,但施用绿肥减缓了DOC/SOC下降.可见,绿肥不仅有利于土壤有机碳提高,同时有利于土壤有机碳生态功能的稳定.
关键词： 绿肥 红壤性水稻土 有机碳 可溶性有机碳 垂直分布
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中国绿肥科研60年回顾与未来展望
《植物营养与肥料学报 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：本文梳理了建国后我国绿肥生产与科研的发展历程,回顾了各时期的主要工作和成就,提出了绿肥行业未来发展建议。上世纪50年代中后期至今的60年里,我国绿肥生产和研究经历了繁荣、萧条、恢复三大时期。二十世纪50~80年代初的近30年是生产繁荣、科研经验累积时期。科学家对大量历史经验和科学成果进行了总结提升,提出了"以磷增氮"、"磷肥治标,绿肥治本"、"起爆效应"等经验、技术和理论;组建了全国绿肥试验网。绿肥生产于二十世纪70年代达到最高峰,面积最高年份约1300万公顷。二十世纪80年代至本世纪初的20多年里绿肥生产萧条,绿肥面积下降至约200万公顷。绿肥科研方面,全国绿肥试验网组织了全国性协作研究,推动了绿肥学科的系统进步;90年代,着眼提升综合经济效益开展工作,积极寻找绿肥发展途径,为我国的绿肥事业积累了许多经验和资源;研究制订了中国绿肥区划,整理鉴定了一批绿肥资源,选育出一批丰产性能好的绿肥新品种,评选出具有综合效益的绿肥种植利用模式,明确了绿肥提高土壤有机质的效果及其作用条件,出版了一批具有重要价值的绿肥文献。2007年以来,绿肥生产回升,科研快速恢复。国家和部分省份实施了绿肥补贴试点,绿肥科研专项"十一五"、"十二五"期间连续实施,国家绿肥产业技术体系获准建设。通过绿肥科研专项的实施,绿肥种质资源条件进一步完善,绿肥轻简化生产水平大大提升,一批生产新方式、新技术被研发运用,基于绿肥的高产稳产及清洁生产技术体系广泛推广。证明了绿肥在有效促进作物养分供给、保障作物稳产高产、全面改善土壤物理、化学、生物性状以及减少温室气体排放等方面的作用。60年的实践证明,绿肥是农作物生产的重要物质基础,是绿色农业的有效技术支撑。"绿水青山就是金山银山"的发展理念将主导今后农业生产。未来,绿肥科研要围绕种质资源利用与创新、轻简化高效生产、绿色生产模式构建、绿肥供肥与培肥技术及机制、绿肥产业增值增效路径、宏观战略及产业经济等绿肥产业的全链条,研发关键技术,解决生产难题,夯实理论基础,努力形成适应新形势的绿肥生产技术与理论体系。
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