翻压紫云英对稻田土壤还原物质变化特征及温室气体排放的影响

，**，，，，，*

(1.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.河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所，河南 郑州450002；4.信阳市农业科学研究所，河南 信阳 464000)

紫云英(Astragalussinicus)又名红花草，属于豆科黄芪属作物，是我国南方稻田主要的冬季绿肥[1]。紫云英-水稻(Oryzasativa)轮作是一种资源高效生态环保的种植模式，研究表明紫云英-水稻轮作可以减少化肥用量、提高水稻产量、增加稻田土壤养分[2]、改善稻田土壤的理化[3-4]及生物学性状[5]、减少稻田温室气体N2O的排放[6]、降低稻田土壤有效镉及稻米中镉的含量[7]。

实际生产中翻压紫云英后移栽水稻有时会造成水稻僵苗，特别是当紫云英翻压较多、翻压时间离水稻移栽过近或翻压后遇到低温腐解不完全时。小麦(Triticumaestivum)-水稻轮作中秸秆还田后水稻僵苗的研究表明在水田嫌气条件下秸秆腐解消耗大量氧气导致稻田土壤氧化还原电位降低，产生大量的还原性物质如Fe2+、Mn2+、硫化氢、有机酸等，这些还原性物质产生的毒害是造成水稻僵苗的主要原因[8-9]。紫云英翻压还田腐解过程中也会消耗大量氧气导致稻田氧化还原电位降低，理应会产生大量还原性物质，这些还原性物质的毒害可能是造成水稻僵苗的原因。

温室气体排放是导致全球变暖的重要因素之一。CH4和 N2O 是大气中两种重要的温室气体，对地球的气候变化有重要影响，其单位分子的增温潜能分别是CO2的25和298倍[10]。稻田系统是CH4和N2O等温室气体排放的一个重要来源，水分管理、耕作方式、施肥措施是影响稻田CH4和N2O排放的重要因素。研究表明间歇灌溉、免耕、施用化肥和有机肥均影响稻田CH4和N2O排放[11]。CH4是极端还原条件下甲烷微生物的活动产物，研究表明当氧化还原电位(oxidation-reduction potential，Eh)低于-150 mV时CH4净排放出[12-13]。还原环境的产生离不开土壤还原性物质的作用，土壤还原性物质主要有活性还原性物质、Fe2+、Mn2+、H2S等，其中Fe2+是影响土壤氧化还原状况的重要物质。研究表明稻田土壤还原性物质总量、活性还原性物质含量、Eh、Fe2+含量与CH4排放通量密切相关[14-17]。土壤N2O 的排放也受氧化还原状况的影响[18]。

紫云英腐解是个耗氧过程，会增加土壤的还原程度和还原性物质的含量[19]。同时，紫云英腐解影响土壤碳氮转化，对温室气体排放产生一定的影响。Zhu等[20]研究发现与单施化肥相比，单施紫云英或者紫云英配施化肥增加CH4的排放但降低N2O的排放。Sang等[21]研究表明绿肥促进CO2和CH4的排放，增加全球暖化潜势(global warming potential，GWP)，但与单施化肥相比，绿肥化肥配施增加水稻产量，紫云英配施化肥单位水稻产量的GWP差异不显著，黑麦草(Loliumperenne)配施化肥显著增加了单位水稻产量的GWP。Liu等[22]研究发现紫云英与稻草联合翻压与单独翻压稻草相比降低了CH4的排放量，增加了N2O的排放量，但最终降低GWP。Xiao等[23]通过培养试验得出不同作物残体配合不同种类氮肥下CO2和CH4的累计排放量紫云英>黑麦草>油菜(Brassicanapus)；N2O的累计排放量与氮肥种类密切相关，尿素、铵态氮肥及不施氮肥时紫云英处理下的N2O排放量最低，硝态氮肥时紫云英处理下最高。但关注翻压紫云英对稻田土壤还原性物质和温室气体排放及两者关联性的研究较为鲜见。本研究设置不同翻压量，采用室内培养监测翻压紫云英后土壤还原性物质和温室气体排放的动态变化，旨在为紫云英还田造成水稻僵苗及紫云英还田带来的环境效应提供理论依据。后续可通过盆栽试验和大田试验从稻田土壤还原特性和温室气体环境效应角度探索适宜的紫云英翻压量，实现水稻增产和环境效应的双赢。

1 材料与方法

1.1 供试土壤和绿肥

供试土壤采集于信阳市农业科学院的试验园区，该地区属亚热带向暖温带过渡区，日照充足，年平均气温15 ℃，无霜期平均220 d左右；年均降水量900～1400 mm。供试土壤为黄棕壤性潜育型水稻土，土壤有机碳22.98 g·kg-1，全氮1.13 g·kg-1，有效磷23.30 mg·kg-1，速效钾87.23 mg·kg-1，pH 5.72。供试紫云英采集于紫云英盛花期，紫云英全氮3.72%，有机碳44.13%，含水量90%。

1.2 试验设计及实施

2017年4月5日在紫云英盛花期时采集地上部烘干粉碎，按大田紫云英鲜体15000、30000、45000 kg·hm-2的翻压量，设置3个不同的紫云英翻压量，同时设置一个对照(CK)，每个处理4次重复。取225 g风干土装入1 L的玻璃杯中，按大田翻压量，紫云英换算成干物质分别为0.15(M1)、0.30(M2)、0.45 g(M3)，按水土比1∶1加水，25 ℃恒温培养，在培养第1、3、5、7、10、14、21、28天破坏性取样，每处理取样4瓶，测定土壤的还原性物质含量。同时，在培养第1、3、5、7、10、12、14、16、21、28天于上午9:00-10:00任选4瓶抽取气体，取气前轻摇让气体混匀，取完后将所有培养瓶敞口通气1 h，之后用橡皮塞密封好继续培养，下次同样方法收集气体。

1.3 测试内容及方法

还原性物质由Al2(SO4)3浸提，采用重铬酸钾氧化法测定还原性物质总量；采用高锰酸钾滴定法测定活性还原性物质含量；采用邻菲罗啉比色法测定二价铁含量；釆用高碘酸钾比色法测定二价锰含量；采用电位法测定土壤Eh[24]。采用气相色谱仪(Agilent 7890A，美国)测定温室气体(CO2、CH4和N2O)浓度。CO2、CH4采用火焰离子化检测器(FID)，N2O采用电子捕获检测器(ECD)，分别为200和330 ℃，分离材料为PQ 填充柱，柱温55 ℃，载气为高纯N2。气相色谱仪在每次测试时使用国家标准计量中心的气体进行标定。CO2、CH4、N2O的排放速率公式：

(1)

式中：F为CO2、CH4产生速率(mg·kg-1·d-1)，N2O产生速率(μg·kg-1·d-1)；Qt和Q0分别为室温下气相色谱法检测的样品气体浓度(×10-6mol·mol-1)；V为培养容器中气体体积(L)；M为CO2摩尔质量(g·mol-1)；t为培养时间(d)；m为土壤样品干重(kg)；T为培养温度(℃)。

(2)

式中：Ct′和Ct分别为t′和t时气体累积排放量[CO2、CH4(mg·kg-1)，N2O (μg·kg-1)]，Ft′和Ft分别为t′和t时气体产生速率[CO2、CH4(mg·kg-1·d-1)，N2O(μg·kg-1·d-1)]，t和t′分别为取样时间(d)和t之后一次取样时间(d)。

不同的温室气体的辐射特性不同，其排放后所造成的增温效应也不相同。对此提出了GWP这一评估标准。GWP计算公式：

GWP(g CO2·kg-1)=CO2+25×CH4+298×N2O

(3)

式中：在 100年增温尺度上，CH4与 N2O的增温系数分别为CO2的 25和298 倍。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2013和SAS 8.1 软件进行数据整理和统计分析，Origin 8.5作图。

2 结果与分析

2.1 翻压紫云英对稻田土壤Eh的影响

图1 翻压紫云英对稻田土壤Eh的影响Fig.1 Effects of incorporation of Chinese milk vetch on Eh of paddy soil 图中CK代表对照处理，M1、M2、M3分别代表大田翻压紫云英鲜体15000、30000、45000 kg·hm-2。下同。CK stands the control treatment and M1, M2, and M3 represent incorporating 15000, 30000, and 45000 kg·ha-1 fresh Chinese milk vetch in the field, respectively. The same below.

淹水后，翻压紫云英处理与对照处理土壤Eh变化一致，均随时间延长而降低(图1)。翻压紫云英各处理土壤Eh在培养前10 d迅速下降，后期变化比较平稳，对照处理土壤Eh一直缓慢下降。翻压紫云英显著降低了土壤Eh，翻压量越大，效果越明显。与CK相比，M1、M2、M3土壤Eh平均值分别降低32.76、48.11、57.26 mV，最高分别降低50.60、61.54、68.04 mV。综上，淹水和翻压紫云英均降低了稻田土壤Eh，紫云英翻压量越大效果越明显。

2.2 翻压紫云英对稻田土壤还原性物质的影响

淹水后，翻压紫云英处理与对照处理的土壤还原性物质总量变化趋势一致，均随时间先上升后下降(图2a)。各处理均在培养第14天达到峰值，CK、M1、M2、M3还原性物质总量分别比培养第1天增加0.85、1.19、1.86、2.24 cmol·kg-1。翻压紫云英增加了土壤还原性物质总量，翻压量越大，土壤还原性物质总量增加效果越明显。与CK相比，M1、M2、M3土壤还原性物质总量平均值分别增加0.34、0.80、1.16 cmol·kg-1，最高分别增加0.60、1.13、1.59 cmol·kg-1。

与还原性物质总量相比，活性还原性物质的高低才是决定稻田土壤氧化还原状况的关键指标。淹水后，翻压紫云英处理与对照处理的土壤活性还原性物质均随时间先上升后下降(图2b)。CK在培养第7天土壤活性还原性物质含量达到峰值，比第1天增加0.07 cmol·kg-1，M1、M2、M3均在培养第14天土壤活性还原性物质含量达到峰值，分别比第1天增加0.32、0.43、0.59 cmol·kg-1。翻压紫云英增加土壤活性还原性物质含量，翻压量越大，土壤活性还原性物质增加效果越明显。与CK相比，M1、M2、M3的土壤活性还原性物质平均值分别增加0.14、0.35、0.52 cmol·kg-1，最高分别增加0.33、0.52、0.77 cmol·kg-1。综上，翻压紫云英增加稻田还原性物质总量和活性还原性物质含量，翻压量越大效果越明显，各处理还原性物质总量和活性还原性物质含量在翻压紫云英约半月时达到峰值。

图2 翻压紫云英对土壤还原性物质总量和活性还原性物质的影响Fig.2 Effects of incorporation of Chinese milk vetch on total amount of redox and active redox substance in paddy soil

2.3 翻压紫云英对稻田土壤Fe2+和Mn2+的影响

水溶性Fe2+是稻田最重要的活性还原性物质。淹水后，翻压紫云英处理与对照处理土壤Fe2+含量的变化趋势一致(图3a)，均随时间先上升后下降。各处理在培养第14天达到峰值，CK、M1、M2、M3土壤Fe2+含量最高分别为2.89、198.99、321.91、422.83 mg·kg-1。翻压紫云英显著增加了土壤Fe2+含量，翻压量越大，效果越明显。与CK相比，M1、M2、M3的土壤Fe2+含量平均值分别增加87.91、182.91、280.61 mg·kg-1，最高分别增加196.10、319.01、419.94 mg·kg-1。

淹水后，翻压紫云英处理和对照处理土壤Mn2+变化趋势一致(图3b)，均随时间先上升后下降。CK、M1、M2在培养第10天达到峰值，M3在培养第14天达到峰值，CK、M1、M2、M3土壤Mn2+含量最高分别为9.26、20.05、21.34、26.29 mg·kg-1。翻压紫云英显著增加了土壤Mn2+含量，翻压量越大，效果越明显。与CK相比，M1、M2、M3土壤Mn2+含量平均值分别增加10.12、12.77、15.73 mg·kg-1，最高分别增加12.65、15.80、18.93 mg·kg-1。综上，翻压紫云英增加稻田Fe2+和Mn2+含量，翻压量越大，效果越明显，各处理Fe2+和Mn2+在翻压紫云英约15 d达到峰值。

图3 翻压紫云英对稻田土壤Fe2+和Mn2+的影响Fig.3 Effects of incorporation of Chinese milk vetch on Fe2+ and Mn2+ content in paddy soil

2.4 翻压紫云英对稻田土壤温室气体的影响

2.4.1翻压紫云英对稻田土壤CO2排放的影响 整个培养期间，各处理CO2的排放速率均随培养时间先上升后下降(图4a)。CK处理在培养第16天达到峰值，M1、M2、M3均在培养第14天达到峰值。与培养第1天相比，各处理CO2排放速率分别增加17.20、28.20、37.01、46.83 mg·kg-1·d-1。翻压紫云英增加了CO2的排放速率，翻压量越大，效果越明显。与CK相比，M1、M2、M3的CO2排放速率平均值分别增加7.67、12.48、20.54 mg·kg-1·d-1，最高分别增加15.75、24.48、37.54 mg·kg-1·d-1。

各处理CO2的累计排放量随培养时间不断增加，培养前14 d迅速增加，随后逐渐缓慢(图4b)。培养前16 d，各处理CO2的累计排放量占整个培养期间的59.82%～91.04%。培养结束时，翻压紫云英处理M1、M2、M3分别比CK处理增加171.63、293.42、498.45 mg·kg-1。综上，翻压紫云英增加CO2的排放速率和累计排放量，CO2的排放主要集中在培养前期。

图4 翻压紫云英对稻田土壤CO2排放速率和累计排放量的影响Fig.4 Effects of incorporation of Chinese milk vetch on CO2 emission rate and accumulation in paddy soil

2.4.2翻压紫云英对稻田土壤CH4排放的影响 整个培养期间，各处理CH4的排放速率均随培养时间先上升后下降(图5a)。各处理在培养前7 d CH4的排放速率几乎为零，培养第12天迅速增加。各处理均在培养第14天达到峰值，与培养第1天相比，各处理CH4排放速率分别增加0.34、0.53、0.85、1.38 mg·kg-1·d-1。翻压紫云英增加了CH4的排放速率，翻压量越大，效果越明显。与CK相比，M1、M2、M3的CH4排放速率平均值分别增加0.04、0.09、0.21 mg·kg-1·d-1，最高分别增加0.19、0.51、1.06 mg·kg-1·d-1。

各处理CH4的累计排放量随培养时间不断增加(图5b)，各处理在培养前10 d的累积排放量很低，培养前10 d，各处理甲烷的累计排放量占整个培养期间的4.99%～6.73%。培养结束时，翻压紫云英处理M1、M2、M3分别比CK处理增加0.36、0.69、1.77 mg·kg-1。综上，翻压紫云英增加了稻田土壤CH4排放速率和累计排放量，翻压量越大，效果越明显，培养前期CH4的排放速率和累计排放量较低， CH4排放主要集中在培养后期。

图5 翻压紫云英对稻田土壤CH4排放速率和累计排放量的影响Fig.5 Effects of incorporation of Chinese milk vetch on CH4 emission rate and accumulation in paddy soil

2.4.3翻压紫云英对稻田土壤N2O排放的影响 整个培养期间，各处理N2O的排放速率均随培养时间不断下降，培养前5 d迅速下降，随后缓慢下降，培养结束时N2O的排放速率几乎为零(图6a)。翻压紫云英显著降低了N2O的排放速率，翻压量越大，效果越明显。与CK相比，M1、M2、M3的N2O排放速率平均值分别降低0.46、0.64、0.72 μg·kg-1·d-1，最高分别降低1.42、1.94、2.10 μg·kg-1·d-1。

各处理N2O的累计排放量随培养时间不断增加(图6b)。培养前7 d，各处理N2O的累计排放量占整个培养期间的56.74%～77.81%。培养结束时，翻压紫云英处理M1、M2、M3分别比CK处理降低10.00、13.02、14.36 μg·kg-1。综上，翻压紫云英抑制N2O的排放速率和累计排放量，N2O的排放主要集中在培养前期。

图6 翻压紫云英对稻田土壤N2O排放速率和累计排放量的影响Fig.6 Effects of incorporation of Chinese milk vetch on N2O emission rate and accumulation in paddy soil

2.4.4翻压紫云英对稻田土壤温室气体GWP的影响 本试验条件下，GWP中CO2的贡献率最高，其次是CH4、N2O。翻压紫云英显著提高了稻田土壤的GWP，翻压量越高效果越显著，M1、M2、M3的GWP平均值分别是CK的1.59、2.04、2.91倍(图7)。其中，在3种温室气体的GWP中，翻压紫云英增加了CO2和CH4的GWP，降低了N2O的GWP。

图7 翻压紫云英对GWP的影响Fig.7 Effects of incorporating Chinese milk vetch on global warming potential不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。The different letters mean the significant differences at P<0.05.

2.5 紫云英碳氮含量及稻田土壤还原特性与温室气体排放的关系

翻压紫云英的碳氮含量与CO2累计排放量均呈极显著正相关，与CH4累计排放量均呈显著正相关，与N2O的排放量呈负相关但不显著(表1)。培养期间，稻田还原性物质总量、活性还原性物质与CH4的排放速率均呈显著正相关，与CO2的排放速率呈显著正相关，与N2O的排放速率呈极显著负相关。Fe2+、Mn2+与CH4的排放速率分别呈极显著正相关、显著正相关，与CO2的排放速率均呈极显著正相关，与N2O的排放速率均呈极显著负相关。Eh与CH4的排放速率呈显著负相关，与CO2的排放速率呈极显著负相关，与N2O的排放速率呈极显著正相关。还原性物质总量与活性还原性物质、Fe2+、 Mn2+均呈极显著正相关，与Eh呈极显著负相关(表2)。综上，CO2和CH4的排放不但与翻压紫云英的碳氮含量有关,还与稻田还原特性有关，而N2O的排放仅与土壤还原特性有关。稻田的还原性促使CH4和CO2的排放，抑制N2O的排放。

3 讨论

3.1 翻压紫云英对稻田土壤还原性物质的影响

绿肥压青后随即移栽或者绿肥未经腐烂移栽会引起水稻黑根僵苗的现象，生产上一般在绿肥压青15 d后移栽水稻可防止水稻僵苗现象的发生，但其机制并不清楚。研究表明秸秆还田能降低土壤Eh、增加土壤中还原性物质总量、活性还原性物质、Fe2+含量，这些还原性物质积累到一定程度毒害水稻，对根系的生长产生抑制作用，造成水稻僵苗[8-9]。与前人研究结果一致，本试验中翻压紫云英显著降低了土壤Eh、显著增加了还原性物质总量、活性还原性物质、Fe2+、Mn2+含量，这些还原性物质的积累可能是造成水稻僵苗的主要原因。

表1 紫云英的碳、氮含量与温室气体累计排放量的相关性分析Table 1 Person correlation between carbon, nitrogen of the Chinese milk vetch and greenhouse gas cumulative emission in paddy soil

注：表中***、**、*分别表示极显著相关(P<0.001)、极显著相关(P<0.01)、显著相关(P<0.05)，下同。

Note: ***, **, * in the table represent two factors have a highly significant correlation with each other (P<0.001,P<0.01) and significant correlation with each other (P<0.05), respectively. The same below.

表2 稻田土壤还原特性与温室气体排放速率的相关性分析Table 2 Person correlation between reducing traits and greenhouse gas emission rates in paddy soil

本研究条件下淹水后，翻压紫云英显著降低了土壤Eh，M3处理Eh最低为-181.56 mV已经属于强还原条件。研究表明土壤Eh的降低主要是由于土壤还原性物质的增加，特别是土壤Fe2+[25]。这与本研究紫云英翻压使土壤还原性物质总量、活性还原性物质、Fe2+、Mn2+含量增加相互印证。与对照相比，本研究中翻压紫云英显著增加了土壤还原性物质总量、活性还原性物质含量，这与李学垣等[19]研究结果一致，这种差异主要是由活性还原性物质引起的，其中Fe2+起着重要作用。

铁是植物必需的微量元素，一定浓度范围土壤Fe2+有促进氮素吸收同化的作用，但是超过一定浓度则会产生毒害。陈娜[26]研究发现土培条件下土壤Fe2+含量超过300 mg·kg-1时，水稻生长和土壤微生物活性均会受到显著影响。本研究条件下，M3处理在淹水培养第10天至第28天培养结束时土壤Fe2+含量均大于300 mg·kg-1，第14天最高为422.83 mg·kg-1，M2处理只有在培养第14天(321.91 mg·kg-1)大于300 mg·kg-1，M1和CK处理整个淹水培养期间均小于300 mg·kg-1。锰也是维持植物正常生长生命活动所必需的微量元素，对植物光合有不可替代的作用。当土壤pH值较低或者处于还原状态下，Mn2+大量进入土壤溶液，过量的Mn2+对水稻产生毒害。朱端卫等[27]研究表明，对于中酸性土壤(pH=6.6)，Mn2+含量大于60 mg·kg-1时，油菜即呈现中毒现象。本研究中各处理土壤Mn2+均小于30 mg·kg-1，不足以对水稻幼苗产生毒害。土壤中Mn2+是从原生矿物中释放出来的，除受土壤pH和还原状况的影响，土壤Mn2+含量还与成土母质有关[28]，本研究土壤为黄棕壤，母质本身锰含量低于红壤、砖红壤，因此土壤Mn2+含量较低。由于本研究中各处理Fe2+含量均较高，所以土壤中难以存在高浓度S2-，水稻僵苗是过量的Fe2+含量造成的。生产实践中紫云英翻压量不宜过大，如果生物量过大则需要移出一部分。

3.2 翻压紫云英对稻田土壤温室气体的影响

稻田是农业活动温室气体排放的主要来源，研究翻压绿肥对稻田温室气体的影响对合理利用冬闲田，发展冬季绿肥，以及评价冬种绿肥的环境效应具有重要意义。本研究翻压紫云英增加了CO2、CH4排放，降低了N2O的排放，这与前人的研究结果一致[20-22]。与翻压紫云英相比，研究表明秸秆直接还田也会增加稻田CO2、CH4排放[29-31]。关于秸秆直接还田对N2O排放的影响各学者的研究结果迥异，蒋静艳等[32]和张艳波等[33]研究表明在延续淹水时，秸秆还田降低稻田N2O的排放。Lou等[34]和唐海明等[35]表明秸秆还田增加了稻田土壤N2O的排放。Liu等[22]研究发现紫云英与稻草联合翻压与单独翻压稻草相比降低了CH4的排放量，对N2O的排放影响较小，最终降低GWP。Xiao等[23]研究表明紫云英与尿素、铵态氮肥配施均可以降低水稻土N2O排放，与硝态氮肥配施增加水稻土N2O的排放。N2O的排放受环境因素特别是土壤氧化还原状况和水分的影响较大，因此不同的研究结果迥异。本试验条件下CO2的排放主要集中在培养前半月，因为紫云英在翻压后前10～20 d分解快速，随后腐解速率降低[36]，且在翻压0～20 d是紫云英有机碳的释放高峰期[37]。培养初期有大量碳源可作为产甲烷菌的底物，但各处理CH4的排放极低，因为土壤Eh低于-150 mV时才有利于CH4产生。而培养后期土壤Eh降低，CH4排放逐渐降低是因为随着紫云英腐解可利用的碳源被微生物消耗而导致产甲烷菌的底物不足。N2O排放主要集中在培养前期，这是因为培养后期强还原条件下反硝化作用易完成整个还原过程，硝态氮被还原为N2从而减少了N2O的排放[18]。翻压紫云英增加CO2和CH4的增温潜势，降低N2O的增温潜势。但排放的CO2只是短期碳循环过程中的一部分，一般可不计入温室气体排放中，因为植物残体在分解过程中周年排放的CO2量与植物吸收的CO2量基本相等，碳的收支基本平衡[38]。翻压紫云英对环境的负面影响主要是增加了CH4的排放量，但翻压紫云英同时可增加水稻产量。因此，适宜的紫云英翻压量能保证单位水稻产量下的GWP不增加，实现增产和环境的双赢，具体还需要盆栽和大田试验验证。

3.3 翻压紫云英碳氮含量及稻田还原性与温室气体的关联性

本试验条件下，CO2和CH4累计排放量均与翻压紫云英的碳氮含量呈显著正相关，说明两者的排放受土壤还原特性和翻压紫云英的碳氮含量的双重影响。N2O的累计排放量与翻压紫云英的碳氮含量相关性不显著，主要受土壤还原特性的影响。培养期间CH4的排放速率与土壤还原性物质总量、活性还原性物质含量、Fe2+、Mn2+含量呈显著正相关，与土壤Eh呈显著负相关，这与前人研究结果一致[14-17]。本研究中N2O的排放速率与土壤Eh呈显著正相关，而张艳波等[33]表明N2O的排放速率与土壤Eh呈负相关，这是由于试验条件不同，本试验处于淹水条件下反硝化起主要作用，土壤Eh降低即还原性增强促使反硝化作用进行完全产生更多N2，而张艳波等[33]的试验是非淹水条件下硝化起主要作用，在一定范围内较高的土壤Eh有利于N2O的产生。

4 结论

翻压紫云英显著增加土壤还原性物质总量、活性还原性物质含量、Fe2+和Mn2+含量，显著降低土壤Eh，显著增加CO2、CH4的排放速率和累计排放量，显著降低N2O的排放速率和累计排放量，增加了GWP。翻压紫云英的碳氮含量与CO2和CH4累计排放量分别均呈极显著正相关、显著正相关，与N2O的累计排放量均呈负相关但不显著。CO2、N2O的排放主要集中在培养前期，CH4排放主要集中在培养后期。稻田还原性物质含量与CO2、CH4的排放呈显著正相关，与N2O排放呈显著负相关，即稻田的还原性促使CO2、CH4的排放，抑制N2O的排放。还原性物质含量均在培养约半月时达到高峰，M3处理Fe2+含量最高超过400 mg·kg-1，已经达到水稻幼苗中毒浓度。当紫云英翻压过量或者腐解不完全时移栽水稻过量的Fe2+易造成水稻僵苗。实践中翻压紫云英可增加水稻产量，适宜的紫云英翻压量能保证单位水稻产量下的GWP不增加，实现增产和环境的双赢，具体还需要盆栽和大田试验验证。