绿肥紫云英对稻田土壤系统氮素平衡的影响综述

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb20191000747

中国农学通报 ›› 2020, Vol. 36 ›› Issue (30): 49-54.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb20191000747

所属专题：水稻

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绿肥紫云英对稻田土壤系统氮素平衡的影响综述

王赢¹^,²(), 罗琦¹, 吕新新¹, 唐杉², 周楠楠¹()

¹安徽师范大学环境科学与工程学院安徽省水土污染治理与修复工程实验室,安徽芜湖 241002
²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,合肥 230001

收稿日期:2019-10-22 修回日期:2019-12-15 出版日期:2020-10-25 发布日期:2020-10-16
通讯作者: 周楠楠
作者简介:王赢,男,1984年出生,安徽安庆人,副教授,博士,研究方向：农田养分循环及环境效应。通信地址：241002 安徽省芜湖市弋江区九华南路189号安徽师范大学环境科学与工程学院,Tel：0553-5910728,E-mail： gleaner@foxmail.com。
基金资助:
国家重点研发计划项目“稻作区土壤培肥与丰产增效耕作技术-双季稻稻田配肥与丰产增效耕作模式”(2016YFD0300906);安徽省自然科学基金项目“水稻-紫云英种植体系中氮平衡的研究”(1708085QD88);安徽省教育厅高校自然科学研究项目“水深对苦草周年生长的影响研究”(KJ2018A0316);“绿肥还田下氮肥减施的定量研究——以紫云英为例”(KJ2019A0492);养分循环与资源环境安徽省级实验室开放课题项目“氮肥调控下土壤硝态氮残留效应对蔬菜产量的影响机理”;安徽省农业科学院院长青年创新基金项目“水稻-紫云英种植体系中依据氮平衡制定合理氮肥减施量”(17B1017);分子基材料安徽省级重点实验室开放课题项目“紫云英-水稻种植体系中氮肥减施量的确定”(fzj19012);安徽师范大学校级科研项目“土壤硝态氮残留效应下蔬菜产量预测模型的构建与验证”(2018XJJ55);“浅水湖泊中沉水植物适宜水位研究”(2018XJJ56);绿肥还田下氮肥减施的定量研究——以紫云英为例”(2018XJJ81);“水深变化对不同水深区域内马来眼子菜生长影响研究”(2018XJJ94)

Effect of Green Manure Chinese Milk Vetch on Nitrogen Balance in Paddy Soil System: A Review

Wang Ying¹^,²(), Luo Qi¹, Lv Xinxin¹, Tang Shan², Zhou Nannan¹()

¹Anhui Provincial Engineering Laboratory of Water and Soil Pollution Control and Remediation, College of Environmental Science and Engineering, Anhui Normal University, Wuhu Anhui 241002
²Anhui Provincial Key Laboratory of Nutrient Recycling, Resources and Environment, Soil and Fertilizer Research Institute, Anhui Academy of Agricultural Sciences, Hefei 230001

Received:2019-10-22 Revised:2019-12-15 Online:2020-10-25 Published:2020-10-16
Contact: Zhou Nannan

摘要/Abstract

摘要：

为了系统了解稻田种植豆科填闲作物紫云英后氮素流通的变化情况,笔者综合阐述了紫云英对稻田土壤系统中氮素的输入、输出的影响,整体评价水稻-紫云英种植体系中氮素的平衡,结论主要包括：（1）紫云英能高效固氮并替代部分化肥、提高氮肥利用率;（2）通过提高水稻产量和氮含量,紫云英可以增加水稻收割携走氮量;（3）紫云英能够有效降低土壤氮素的径流损失;（4）紫云英可能具有降低土壤氮素淋溶损失的潜力,但是支撑数据较少;（5）紫云英能够显著减少稻田NH₃挥发,但是对N₂O的影响尚存争议。综上所述,紫云英在保障水稻产量的基础上,能够降低氮素损失所带来的环境风险,有效改善稻田土壤系统氮素平衡情况。

关键词: 紫云英, 化肥减量, 氮肥利用率, 氮平衡, 水稻

Abstract:

To systematically clarify the change of nitrogen circulation in paddy field after introducing Chinese milk vetch (Astragalus sinicus L.) as leguminous catch crop, this paper synthetically reviewed the effects of Chinese milk vetch on nitrogen (N) input and output in paddy soil and evaluated the N balance in rice-Chinese milk vetch cropping system. The conclusions mainly included: (1) Chinese milk vetch could effectively fix N and replace partial fertilizer, increase the N use efficiency; (2) by increasing rice yield and N content, Chinese milk vetch could raise N output through rice harvest; (3) Chinese milk vetch could effectively reduce N runoff loss; (4) Chinese milk vetch may have the potential to reduce nitrogen leaching loss, but the supporting data was limited; (5) Chinese milk vetch could significantly reduce NH₃ volatilization in paddy fields, but the effect on N₂O emission remained controversial at present. In summary, on the basis of maintaining rice yield, Chinese milk vetch could effectively reduce the environmental risk caused by N loss and ameliorate the N balance in paddy soil system.

Key words: Chinese milk vetch, chemical fertilizer reduction, nitrogen use efficiency, nitrogen balance, paddy rice

中图分类号:

S142

王赢, 罗琦, 吕新新, 唐杉, 周楠楠. 绿肥紫云英对稻田土壤系统氮素平衡的影响综述[J]. 中国农学通报, 2020, 36(30): 49-54.

Wang Ying, Luo Qi, Lv Xinxin, Tang Shan, Zhou Nannan. Effect of Green Manure Chinese Milk Vetch on Nitrogen Balance in Paddy Soil System: A Review[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2020, 36(30): 49-54.

参考文献 61

[1]	巨晓棠, 谷保静. 氮素管理的指标[J]. 土壤学报, 2017,54(2):281-296.
[2]	Oenema O, Kros H, de Vries W, et al. Approaches and Uncertainties in Nutrient Budgets:Implications for Nutrient Management and Environmental Policies[J]. European Journal of Agronomy, 2003,20(1-2):3-16. doi: 10.1016/S1161-0301(03)00067-4 URL
[3]	Ju X T, Kou C L, Zhang F S, et al. Nitrogen Balance and Groundwater Nitrate Contamination:Comparison among Three Intensive Cropping Systems on the North China Plain[J]. Environmental Pollution, 2006,143(1):117-125. doi: 10.1016/j.envpol.2005.11.005 URL pmid: 16364521
[4]	Min J, Zhao X, Shi W M, et al. Nitrogen Balance and Loss in a Greenhouse Vegetable System in Southeastern China[J]. Pedosphere, 2011,21(4):464-472.
[5]	Guo J H, Liu X J, Zhang Y, et al. Significant Acidification in Major Chinese Croplands[J]. Science, 2010,327(5968):1008-1010. doi: 10.1126/science.1182570 URL pmid: 20150447
[6]	Ma J F, Zheng S J, Matsumoto H, et al. Detoxifying Aluminium with Buckwheat[J]. Nature, 1997,390:569-570. doi: 10.1038/37514 URL pmid: 9403684
[7]	Guo J H, Zhang X S, Vogt R D, et al. Evaluating Controlling Factors to Ali/(Ca + Mg) Molar Ratio in Acidic Soil Water, Southern and Southwestern China:Multivariate Approach[J]. Environmental Monitoring and Assessment, 2007,129(1-3):321-329. doi: 10.1007/s10661-006-9365-8 URL
[8]	Liao B, Guo Z, Probest A, et al. Soil Heavy Metal Contamination and Acid Deposition: Experimental Approach on Two Forest Soils in Hunan, Southern China[J]. Geoderma, 2005,127:91-103. doi: 10.1016/j.geoderma.2004.11.019 URL
[9]	Shi W M, Yao J, Yan F. Vegetable Cultivation under Greenhouse Conditions Leads to Rapid Accumulation of Nutrients, Acidification and Salinity of Soils and Groundwater Contamination in South-Eastern China[J]. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 2009,83:73-84. doi: 10.1007/s10705-008-9201-3 URL
[10]	Ongley E D, Zhang X L, Yu T. Current Status of Agricultural and Rural Non-Point Source Pollution Assessment in China[J]. Environmental Pollution, 2010,158:1159-1168. doi: 10.1016/j.envpol.2009.10.047 URL pmid: 19931958
[11]	Sun B, Zhang L X, Yang L Z. Agricultural Non-Point Source Pollution in China:Causes and Mitigation Measures[J]. AMBIO, 2012,41(4):370-379. doi: 10.1007/s13280-012-0249-6 URL
[12]	Wu Y Y, Gu B J, Erisman J W, et al. PM_2.5 Pollution is Substantially Affected by Ammonia Emissions in China[J]. Environmental Pollution, 2016,218:86-94. doi: 10.1016/j.envpol.2016.08.027 URL pmid: 27552041
[13]	Liu X, Zhang Y, Han W X, et al. Enhanced Nitrogen Deposition over China[J]. Nature, 2013,494(7438):459-462. doi: 10.1038/nature11917 URL
[14]	Matson P, Lohse K A, Hall S J. The Globalization of Nitrogen Deposition:Consequences for Terrestrial Ecosystems[J]. Ambio, 2002,31(2):113-119. doi: 10.1579/0044-7447-31.2.113 URL pmid: 12077999
[15]	Clark C M, Tilman D. Loss of Plant Species after Chronic Low-Level Nitrogen Deposition to Prairie Grasslands[J]. Nature, 2008,451(7179):712-715. doi: 10.1038/nature06503 URL pmid: 18256670
[16]	International Fertilizer Association [DB/OL]. Assessment of Fertilizer Use by Crop at the Global Level. 2014. https://www.ifastat.org/plant-nutrition.
[17]	Zhao X, Xie Y X, Xiong Z Q, Yan X Y, et al. Nitrogen Fate and Environmental Consequence in Paddy Soilunder Rice-Wheat Rotation in the Taihu Lake Region, China[J]. Plant and Soil, 2009,319:225-234. doi: 10.1007/s11104-008-9865-0 URL
[18]	Jiang T T, Huo S L, Xi B D, et al. The Influences of Land-Use Changes on the Absorbed Nitrogen and Phosphorus Loadings in the Drainage Basin of Lake Chaohu, China[J]. Environmental Earth Sciences, 2014,71(9):4165-4176. doi: 10.1007/s12665-013-2807-z URL
[19]	巨晓棠, 谷保静. 我国农田氮肥施用现状、问题及趋势[J]. 植物营养与肥料学报, 2014,20(04):783-795.
[20]	Xie Z J, Tu S X, Shah F, et al. Substitution of Fertilizer-N by Green Manure Improves the Sustainability of Yield in Double-Rice Cropping System in South China[J]. Field Crops Research, 2016,188:142-149. doi: 10.1016/j.fcr.2016.01.006 URL
[21]	宋莉, 韩上, 鲁剑巍, 等. 油菜秸秆、紫云英绿肥及其不同比例配施还田的腐解及养分释放规律研究[J]. 中国土壤与肥料, 2015(3):100-104.
[22]	李子双, 廉晓娟, 王薇, 等. 我国绿肥的研究进展[J]. 草业科学, 2013,30:1135-1140.
[23]	刘春增, 常单娜, 李本银, 等. 种植翻压紫云英配施化肥对稻田土壤活性有机碳氮的影响[J]. 土壤学报, 2017,54(3):657-669.
[24]	廖育林, 鲁艳红, 谢坚, 等. 紫云英配施控释氮肥对早稻产量及氮素吸收利用的影响[J]. 水土保持学报, 2015,29(3):190-195,201.
[25]	张颖睿, 杨滨娟, 黄国勤. 紫云英翻压量与不同施氮量对水稻生长和氮素吸收利用的影响[J]. 生态学杂志, 2018,37(2):430-437.
[26]	王建红, 曹凯, 张贤. 紫云英还田配施化肥对单季晚稻养分利用和产量的影响[J]. 土壤学报, 2014,51(4):888-896.
[27]	袁嫚嫚, 刘勤, 张少磊, 等. 太湖地区稻田绿肥固氮量及绿肥还田对水稻产量和稻田土壤氮素特征的影响[J]. 土壤学报, 2011,48(4):797-803.
[28]	张岳芳, 周炜, 陈留根, 等. 太湖地区不同水旱轮作方式下稻季甲烷和氧化亚氮排放研究[J]. 中国生态农业学报, 2013,21(3):290-296.
[29]	俞巧钢, 叶静, 马军伟, 等. 山地果园套种绿肥对氮磷径流流失的影响[J]. 水土保持学报, 2012,26(2):6-10,20.
[30]	马艳芹, 钱晨晨, 邓丽萍, 等. 紫云英配施氮肥对双季稻产量、干物质量及氮素吸收利用的影响[J]. 核农学报, 2017,31(12):2399-2407.
[31]	曹卫东, 黄鸿翔. 关于我国恢复和发展绿肥若干问题的思考[J]. 中国土壤与肥料, 2009,4:1-3.
[32]	姚仲生, 姚易根, 吴建富, 等. 紫云英还田替代部分化肥对早稻产量及经济效益的影响[J]. 中国农技推广, 2018,34(07):57-58.
[33]	Lee C H, Do-Park K, Jung K Y, et al. Effect of Chinese Milk Vetch (Astragalus Sinicus L.) as a Green Manure on Rice Productivity and Methane Emission in Paddy Soil[J]. Agriculture Ecosystem & Environment, 2010,138(3-4):343-347.
[34]	周国朋, 谢志坚, 曹卫东, 等. 稻草高茬-紫云英联合还田改善土壤肥力提高作物产量[J]. 农业工程学报, 2017,33(23):157-163.
[35]	程秀洲, 邢潇晨, 胡林彬, 等. 潢川地区紫云英绿肥翻压对土壤肥力、水稻产量及经济效益的影响[J]. 中国农学通报, 2018,34(11):74-80.
[36]	钱晨晨. 紫云英翻压还田与氮肥配施对水稻生长、稻田重金属含量及养分平衡的影响[D]. 南昌:江西农业大学, 2017: 35-36.
[37]	唐杉, 王允青, 赵决建, 等. 紫云英还田对双季稻产量及稳定性的影响[J]. 生态学杂志, 2015,34(11):3086-3093.
[38]	Pramanik P, Haque M M, Kim S Y, et al. C and N Accumulations in Soil Aggregates Determine Nitrous Oxide Emissions From Cover Crop Treated Rice Paddy Soils during Fallow Season[J]. Science of the Total Environment, 2014,490:622-628. doi: 10.1016/j.scitotenv.2014.05.046 URL
[39]	谢志坚. 填闲作物紫云英对稻田氮素形态变化及其生产力的影响机理[D]. 武汉:华中农业大学, 2016: 97-107.
[40]	丁炳红. 紫云英等有机物料还田对稻田氮磷损失及重金属活性的影响[D]. 杭州:浙江农林大学, 2012: 12-17.
[41]	赵冬, 颜廷梅, 乔俊, 等. 太湖地区绿肥还田模式下氮肥的深度减量效应[J]. 应用生态学报, 2015,26(06):1673-1678.
[42]	陈晓燕, 张娜, 吴芳芳. 降雨和土地利用对地表径流的影响——以北京北护城河周边区域为例[J]. 自然资源学报, 2014,29(08):1391-1402.
[43]	夏永秋, 杨旺鑫, 施卫明, 等. 我国集约化种植业面源氮发生量估算[J]. 生态与农村环境学报, 2018,34(09):782-787.
[44]	佀国涵, 赵书军, 王瑞, 等. 连年翻压绿肥对植烟土壤物理及生物性状的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2014,20(04):905-912.
[45]	李太魁, 张香凝, 寇长林, 等. 丹江口库区坡耕地柑橘园套种绿肥对氮磷径流流失的影响[J]. 水土保持研究, 2018,25(02):94-98.
[46]	栾好安, 王晓雨, 韩上, 等. 三峡库区橘园种植绿肥对土壤养分流失的影响[J]. 水土保持学报, 2016,30(02):68-72.
[47]	程谊, 黄蓉, 余云飞, 等. 应重视硝态氮同化过程在降低土壤硝酸盐浓度中的作用[J]. 土壤学报, 2017,54(6):1326-1331.
[48]	屈兴红, 何文寿, 何进智, 等. 填闲作物防治保护地土壤硝酸盐淋溶损失的研究进展[J]. 农业科学研究, 2007,2007(02):72-75.
[49]	卢萍, 单玉华, 杨林章, 等. 绿肥轮作还田对稻田土壤溶液氮素变化及水稻产量的影响[J]. 土壤, 2006,38(3):270-275.
[50]	吉艳芝. 填闲作物阻控设施蔬菜土壤硝态氮累积和淋失的研究[D]. 保定:河北农业大学, 2010: 56-63.
[51]	程谊, 张金波, 蔡祖聪, 等. 气候-土壤-作物之间氮形态契合在氮肥管理中的关键作用[J]. 土壤学报, 2019,56(3):507-515.
[52]	时亚文, 李宙炜, 阳剑, 等. 农田系统氨挥发与温室气体排放研究进展[J]. 作物研究, 2011,25(06):621-625.
[53]	谢志坚, 涂书新, 徐昌旭, 等. 紫云英还田对单季稻田氨挥发的影响[J]. 核农学报, 2017,31(08):1576-1584.
[54]	俞巧钢, 叶静, 符建荣, 等. 不同有机物料还田对稻田氨挥发和水稻产量的影响[J]. 浙江农业科学, 2011(04):908-909,913.
[55]	胡冰涛, 张龙江, 杨士红, 等. 稻田氮、磷损失与过程监测方法研究进展[J]. 生态与农村环境学报, 2018(09):788-796.
[56]	唐海明, 肖小平, 汤文光, 等. 双季稻区冬季覆盖作物残茬还田对稻田甲烷和氧化亚氮排放的影响[J]. 作物学报, 2011,37(09):1666-1675.
[57]	张帆. 冬季作物-双季稻轮作种植模式氮、磷、钾养分循环与产量可持续性特征[J]. 中国生态农业学报(中英文), 2019. 27(5):705-716.
[58]	程洋. 稻田不同冬绿肥种植模式的生产效益、养分利用及土壤培肥效应[D]. 武汉:华中农业大学, 2016: 23-24.
[59]	Chen Song, Liu Shaowen, Zheng Xi, et al. Effect of Various Crop Rotations on Rice Yield and Nitrogen Use Efficiency in Paddy-upland Systems in Southeastern China[J]. The Crop Journal, 2018,6(6):576-588. doi: 10.1016/j.cj.2018.07.007 URL
[60]	Hong Xi, Ma Jusheng, Gao Shiming, et al. Effects of Different Green Manure Treatments on Soil Apparent N and P Balance under A 34-year Double-rice Cropping System[J]. Journal of Soils and Sediments, 2019,19(1):73-80.
[61]	Vitousek P M, Naylor R, Crews T, et al. Nutrient Imbalances in Agricultural Development[J]. Science, 2009,324:1519-1520. URL pmid: 19541981

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[1]	白玛仁增, 顿玉多吉, 德例归吉, 德吉央宗, 益西多吉, 边巴次仁. 星-地结合对水稻高温热害监测模型的研究[J]. 中国农学通报, 2023, 39(1): 133-141.
[2]	罗先富, 刘文强, 潘孝武, 董铮, 刘三雄, 刘利成, 阳标仁, 盛新年, 李小湘. 应用剩余杂合体衍生的近等基因系定位水稻株高QTL[J]. 中国农学通报, 2022, 38(9): 1-5.
[3]	黄钰, 陈斌, 肖关丽. 云南哈尼族地方水稻‘月亮谷’对褐飞虱取食危害的生理反应[J]. 中国农学通报, 2022, 38(9): 123-129.
[4]	李兴华, 王欢, 张盛, 蔡星星, 周强, 周楠. 氮肥用量与运筹方式对晚籼稻产量及花后干物质积累与转运的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(9): 6-13.
[5]	王一凡, 劳晓璨, 余丽萍, 叶海龙. 水稻‘甬优15’分期播种的气象条件适宜性试验研究[J]. 中国农学通报, 2022, 38(7): 106-109.
[6]	陈慧, 周晓月, 谭诚, 张永春, 汪吉东, 马洪波. 紫云英还田对土壤养分和重金属含量的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(7): 80-85.
[7]	李雪枫, 王坚, 叶晓园, 张秀婷, 王丽学. 苦瓜植株水浸提液对水稻种子萌发和秧苗生长的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(6): 1-7.
[8]	闫蕴韬, 何兮, 张海清, 贺记外. 水稻种子耐贮性研究进展[J]. 中国农学通报, 2022, 38(5): 1-8.
[9]	翟彩娇, 张蛟, 崔士友, 陈澎军. 盐逆境对耐盐水稻穗部性状及产量构成因素的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(4): 1-9.
[10]	李荣田, 时柳, 黄丽莹, 刘长华. 利用分子选择培育水稻‘吉粳88’(hd2/hd4)导入系[J]. 中国农学通报, 2022, 38(33): 1-9.
[11]	伊嘉雯, 冯棣, 朱崴, 亓娜, 滕奉魁, 卢小引. 不同品种水稻发芽阶段耐盐性对比研究[J]. 中国农学通报, 2022, 38(33): 10-14.
[12]	张博, 石峰, 宋福强. AMF复合菌剂对寒地水稻光合作用和生长效应的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(33): 15-22.
[13]	许丹阳, 李虹颖, 孙义祥, 邬刚, 王家宝, 袁嫚嫚, 王佩旋, 张祥明, 束孝海. 不同比例有机无机肥配施对水稻产量与氮素利用率的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(31): 1-5.
[14]	王洋, 张瑞, 周雨晴, 刘永昊, 刘高生, 戴其根. 基于文献计量的国内水稻耐盐性研究态势分析[J]. 中国农学通报, 2022, 38(31): 147-153.
[15]	李舟, 杨雅云, 戴陆园, 张斐斐, 阿新祥, 董超, 王斌, 汤翠凤. 水稻白叶枯病抗性基因和相关因子研究利用进展[J]. 中国农学通报, 2022, 38(30): 91-99.