减量化肥配施紫云英对稻田土壤碳、氮的影响

程会丹，鲁艳红，聂 军，朱启东，聂 鑫，曹卫东，高雅洁，廖育林，3*

（1.湖南省土壤肥料研究所，长沙 410125；2.湖南大学研究生院隆平分院，长沙 410125；3.农业农村部湖南耕地保育科学观测实验站，长沙 410125；4.中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京 100081）

土壤碳、氮是土壤肥力重要的物质基础，反映土壤的肥力状况和生产力水平[1]。土壤微生物量是土壤有机质矿化和养分循环的动力，虽然土壤微生物量碳、氮（MBC、MBN）和可溶性有机碳、氮（DOC、DON）占土壤有机碳（SOC）和全氮（TN）的比例仅为1%～5%[2]，但却是土壤碳氮库中最为重要和活跃的组分[3]，反映土壤同化和矿化能力，是土壤活性大小的标志。土壤MBC、MBN、DOC、DON对外界条件变化响应敏感[4]，尤其是外源有机物料的添加能够显著影响其含量的变化[5]。

紫云英作为一种养分丰富的有机物料还田，具有替代部分化肥，培肥土壤、改善生态环境等作用[6]，且对土壤MBC和MBN的影响明显。大量研究表明，翻压绿肥能够提高土壤MBC、MBN、DOC、DON含量。如：Yu等[7]研究表明施用绿肥紫云英有助于提高土壤MBC、MBN、DOC、DON含量。高嵩涓等[8]和杨曾平等[9]认为长期冬种绿肥能够提高土壤MBC、MBN含量，其中紫云英效果最显著。黄威等[10]研究表明化肥与紫云英长期配合施用提高了土壤MBC、MBN、DOC、DON含量。

目前，关于种植紫云英及翻压等量紫云英下不同化肥施用量对稻田土壤MBC、MBN影响的研究报道较多[7-11]，减量化肥与不同量紫云英配施对土壤微生物量特性影响的研究也有一些报道[12]，但是，不同紫云英翻压量对土壤活性有机碳、氮（DOC+MBC、DON+MBN）及土壤各形态活性碳、氮占SOC和TN的比例的研究较少。因此，本研究利用11 a田间定位试验（2008—2018年），研究了长期化肥减施下，紫云英不同翻压量对双季稻产量及活性有机碳、氮的影响，及土壤各形态活性有机碳、氮占SOC、TN的比例与相关关系，为南方双季稻田合理施用紫云英，提高土壤质量、保证水稻增产稳产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验点概况

试验于2008—2018年在湖南省南县三仙湖乡万元桥村（112°18′20″E、29°11′29″N）进行。该地处于洞庭湖双季稻区，属亚热带季风湿润气候，海拔30 m，年均气温约16.6℃，年日照时数约1 775 h，年降水量约1 238 mm。土壤类型为河湖沉积物发育的紫潮泥。供试土壤的基本理化性质如表1所示。

1.2 试验设计

定位试验共设7个处理：（1）CK（稻-稻-冬闲，不施紫云英和化肥）；（2）GM22.5（稻-稻-紫云英，单施紫云英，紫云英还田量为22.5 t·hm-2）；（3）100%CF（稻-稻-冬闲，常规施肥，不施紫云英）；（4）60%CF+GM15（稻-稻-紫云英，紫云英还田量为15 t·hm-2，氮、钾肥均减量40%）；（5）60%CF+GM22.5（稻-稻-紫云英，紫云英还田量为22.5 t·hm-2，氮、钾肥均减量 40%）；（6）60%CF+GM30（稻-稻-紫云英，紫云英还田量为30 t·hm-2，氮、钾肥均减量 40%）；（7）60%CF+GM37.5（稻-稻-紫云英，紫云英还田量为37.5 t·hm-2，氮、钾肥均减量40%）。100%CF指当地的常规施肥量，早、晚稻均为 N 150 kg·hm-2、P2O575 kg·hm-2、K2O 120 kg·hm-2。施用的氮、磷、钾肥的种类分别为尿素（N含量46%）、过磷酸钙（P2O5含量12%）、氯化钾（K2O含量60%）。由于紫云英中氮、钾含量丰富，磷含量较少，本试验紫云英与化肥配施处理的磷肥施用量与常规施肥一致，氮、钾肥减施40%。早、晚稻不同处理养分投入量见表2。磷肥和钾肥均在移栽前作基肥施入；氮肥50%作基肥施入，50%追肥在分蘖盛期施入；基肥于早、晚稻移栽前1 d施入，施入后立即用铁耙耖入5 cm深的土层中。小区面积20 m2（4 m×5 m），3次重复，随机区组排列。小区之间用泥埂隔开，泥埂宽30 cm、高20 cm，小区的四周和泥埂上用塑料薄膜覆盖，至地表下20 cm深，防止小区间串水串肥，区组之间设30 cm宽排水沟，每小区在排灌沟一端设灌排水口。

于每年晚稻收获后，设置翻压紫云英处理的各小区按22.5 kg·hm-2撒播紫云英种子（品种为“湘紫1号”）。每年早稻移栽前10 d（4月中旬），割取各小区紫云英地上部，将其全部混匀后按照各小区设置的翻压量还田，用小型旋耕机耕地后，堵住排水口，各小区单独灌水。翻压紫云英鲜草含水量为88.9%，紫云英干基养分含量为 N 37.5 g·kg-1、P 3.5 g·kg-1、K 37.2g·kg-1，紫云英鲜草含水量和干基养分含量均为多年平均值。早稻品种为湘早籼45号，晚稻品种为黄华占。

1.3 样品采集及测定方法

定位试验各小区于每年早、晚稻成熟期单打单晒，分别称质量计产。土壤样品于2018年晚稻收获后从每个小区按“S”形取7点小样（0～20 cm），组成一个混合样，剔除石砾和植物残体，分成2份，一份立即装入塑料袋，带回实验室保存于4℃冰箱，用于测定土壤MBC、MBN、DOC、DON。另一份土壤经风干磨碎过筛，用于测定SOC和TN。

表1 供试土壤的基本理化性质Table 1 Basic physical and chemical properties of the tested soil

表2 不同处理早晚稻氮、磷、钾养分投入量（kg·hm-2）Table 2 Nutrient input rates of N,Pand K for different treatments（kg·hm-2）

土壤MBC、MBN采用氯仿熏蒸-K2SO4浸提法测定[13]，土壤浸提液TN采用开氏法测定[14]。称取经前处理的土样6份，每份土壤10 g（烘干基），其中3份置于真空干燥器内用氯仿熏蒸24 h，熏蒸后的土样反复抽真空去除残存氯仿，另3份做未熏蒸空白试验，熏蒸和未熏蒸土样用 0.5 mol·L-1K2SO4浸提（180 r·min-1，振荡1 h）。过滤后取15 mL提取液，加入15 mL 2%六偏磷酸钠后用碳自动分析仪（岛津Vwp，日本）测定。熏蒸与未熏蒸土样提取的有机碳差值除以转换系数KC（0.45）得到MBC，未熏蒸土样提取的有机碳即为DOC。另取3 mL提取液，加硫酸铜和浓硫酸消化，消化后使用流动注射仪（Fiastar5000，瑞典福斯）测定样品，熏蒸与未熏蒸土样浸提液TN的差值除以转换系数KN（0.45）得到MBN。同时未熏蒸土样浸提液测定NH+4-N的含量，DON为未熏蒸土样浸提液中的TN与NH+4-N含量的差值。

SOC测定采用重铬酸钾容量法外加热法，TN采用浓硫酸消煮-凯氏定氮法测定[15]。

1.4 数据处理

数据处理及统计分析采用Microsoft Excel 2010和SPSS19.0软件数据处理系统。

2 结果与分析

2.1 紫云英不同翻压量对双季稻产量的影响

从图1可以看出，连续11 a不同处理早、晚稻及全年产量呈锯齿状波动。不施肥处理随耕种年限推移，地力消耗，产量呈下降的趋势。不同年份各施肥处理早、晚稻及全年产量均显著高于不施肥处理，表明本试验中各施肥处理均能增加水稻产量，且相同年份不同施肥处理之间的变化趋势基本一致，但同一处理不同年度间稻谷产量均有较大波动，这可能与年度间自然因素差异有关。

2008—2018年不同处理早、晚稻及全年两季稻谷平均产量如表3所示。可以看出，施肥能增加水稻产量，施肥处理早、晚稻及全年两季稻谷产量均显著高于CK和GM22.5处理（P＜0.05）。与CK相比，施肥处理早、晚稻及全年两季稻谷产量增长幅度分别为69.9%～84.9%、36.3%～42.3% 和 49.2%～57.6%。 与GM22.5相比，施肥处理早、晚稻及全年两季稻谷产量增长幅度分别为36.2%～48.3%、23.6%～29.1%和28.8%～36.1%。单施紫云英可显著增加水稻产量（P＜0.05），GM22.5处理早、晚稻及全年两季稻谷产量分别比CK处理增产24.7%、10.3%和15.8%。化肥减施40%条件下各紫云英不同翻压量处理早稻和全年两季稻谷产量较100%CF差异不显著。由图2可知，早稻及全年稻谷产量在本试验4个翻压量水平下随着紫云英翻压量增加而增加，均在60%CF+GM37.5处理达到最高；晚稻稻谷产量在一定范围内随紫云英翻压量增多而提高，超过一定量时产量呈下降趋势，拟合方程表明，其最高点为 30.4 t·hm-2。除翻压紫云英 15 t·hm-2外，其他紫云英与化肥配施处理晚稻稻谷产量与常规施肥相比无显著差异。可见，在化肥减量40%条件下，除60%CF+GM15处理外，其他紫云英与化肥配施处理对早、晚稻及全年两季稻谷产量均无显著影响，原因主要由于双季稻是一个连续生产的过程，同时本试验为连续11 a长期定位试验，紫云英与化肥的长期配合施用既能满足水稻对速效养分的吸收利用，又利用了紫云英氮、磷、钾和有机质等养分缓慢释放的特点，能够长效提供水稻所需的养分。

图1 不同施肥处理早稻、晚稻及全年产量动态变化Figure 1 Dynamic change of early rice yield,late rice yield and annual rice yield under different treatments

表3 不同施肥处理11 a早、晚稻平均产量及增长率Table 3 The average rice yields and yield increment of different fertilizer treatments in 11 years

2.2 紫云英不同翻压量对土壤肥力的影响

由表4可知，100%CF处理和化肥减施40%下各紫云英不同翻压量处理SOC、TN、碱解氮、有效磷及速效钾含量均显著高于CK（P＜0.05），且高于GM22.5处理。与CK相比，GM22.5处理显著增加SOC、TN及有效磷含量（P＜0.05），且土壤TN含量与100%CF处理基本持平。化肥减量下各紫云英还田处理SOC含量均高于100%CF处理，除60%CF+GM15处理外，其他3个处理与100%CF相比差异显著（P＜0.05），其中以紫云英翻压量30 t·hm-2最高。与100%CF相比，除60%CF+GM15处理外，其他紫云英还田量显著增加碱解氮和TN含量，其中均以紫云英还田量为22.5 t·hm-2时最高。化肥减量并翻压紫云英处理土壤有效磷含量均显著高于100%CF处理，增幅为16.3%～39.1%，同样以紫云英翻压22.5 t·hm-2最高。60%CF+GM30处理土壤有效磷含量较其他紫云英还田量显著降低。紫云英翻压37.5 t·hm-2时土壤速效钾含量最高，翻压15 t·hm-2紫云英土壤速效钾含量与100%CF相比差异不显著，而翻压 22.5 t·hm-2和 30 t·hm-2紫云英时，土壤速效钾含量与100%CF相比显著降低（P＜0.05）。

2.3 紫云英不同翻压量对土壤活性有机碳、氮的影响

图3表明，各处理土壤MBC、MBN、DOC、DON含量分别为 662～1187、68～143、76～115、11.8～17.5 mg·kg-1。各施肥处理均不同程度地提高了土壤MBC、MBN、DOC、DON含量。100%CF处理和化肥减施40%下各紫云英不同翻压量处理土壤MBC、MBN、DOC、DON含量较CK提高幅度分别为48.3%～79.3%、73.9%～111.8%、30.0%～51.5%、29.6%～47.9%。与CK相比，GM22.5处理显著增加了土壤MBC、MBN含量（P＜0.05），增长幅度分别为37.0%、44.8%。GM22.5处理土壤DOC、DON含量较CK显著增加，且均高于100%CF处理。在减施40%化肥下各紫云英不同翻压量处理土壤MBC、MBN、DOC、DON含量均高于100%CF处理。

土壤MBC、MBN与DOC、DON密切相关，且存在一定消长动态关系。本研究以DOC+MBC、DON+MBN作为土壤活性有机碳、氮成分进行分析。土壤MBC、MBN占土壤活性有机碳、氮的比例较大，分别达到90.6%、87.7%，而土壤DOC、DON占土壤活性有机碳、氮的比例较低，仅为9.4%、12.3%。说明土壤MBC、MBN是土壤活性有机碳、氮的主要成分，与土壤活性有机碳、氮的总量更为密切。

由图4可知，在减施40%化肥下各紫云英不同翻压量处理土壤 MBC、MBN、DOC、DON、DOC+MBC、DON+MBN含量随紫云英翻压量增加的变化趋势基本一致，在一定范围内均随紫云英翻压量的增加而升高，超过一定量后呈下降趋势。MBC、MBN、DOC、DON、DOC+MBC、DON+MBN随紫云英翻压量的变化趋势及拟合方程表明，翻压量最高点不同，变化范围为21.1～28.5 t·hm-2。

2.4 紫云英不同翻压量对土壤碳氮比的影响

图2紫云英翻压量与早、晚稻及全年两季稻谷产量的关系Figure 2 Relationship between incorporation of Chinese milk vetch with early rice,late rice and double-rice

图5 表明，MBC/SOC、DOC/SOC和（MBC+DOC）/SOC分别为 2.62%～3.83%、0.30%～0.40%和 2.91%～4.21%。与CK相比，紫云英与化肥配施处理显著提高了 MBC/SOC、DOC/SOC和（MBC+DOC）/SOC（P＜0.05）。减施40%化肥下各紫云英翻压量处理MBC/SOC与100%CF相比差异不显著，随着紫云英翻压量增加先增加至3.83%后降低为3.48%，以60%CF+GM22.5处理为最高。紫云英翻压量为15～22.5 t·hm-2时，DOC/SOC显著高于100%CF处理，当翻压量为37.5 t·hm-2时，则下降至0.34%，以60%CF+GM15处理为最高（0.40%）。（MBC+DOC）/SOC随着紫云英翻压量增加的变化趋势与MBC/SOC相一致。

图3 紫云英不同翻压量对土壤活性有机碳、氮的影响Figure 3 Effect of different incorporation rates of Chinese milk vetch on soil active organic carbon and nitrogen

表4 2018年晚稻后不同施肥处理土壤养分含量Table 4 Soil nutrient content in different treatments after later rice harvesting in 2018

图4 紫云英翻压量与土壤各形态活性有机碳、氮的关系Figure 4 Relationship between incorporation of Chinese milk vetch with different active organic carbon and nitrogen

图5 表明，MBN/TN、DON/TN和（MBN+DON）/TN分别为2.24%～4.12%、0.39%～0.53%和2.64%～4.61%。与CK相比，紫云英与化肥配施处理显著提高了MBN/TN、DON/TN和（MBN+DON）/TN（P＜0.05）。减施40%化肥下各紫云英翻压量处理MBN/TN与MBC/SOC的变化趋势类似，同样与100%CF处理相比差异不显著，但最高点不同，MBN/TN以60%CF+GM30处理为最高（4.12%）。DON/TN与DOC/SOC的变化趋势类似，均以60%CF+GM15处理最高（0.52%）。（MBN+DON）/TN随紫云英翻压量增加的变化趋势与MBN/TN相一致。

土壤微生物量碳氮比（MBC/MBN）可用于表征微生物群落结构特征。据研究报道[2]，土壤中细菌的碳氮比为3～5，放线菌为5～7，真菌为4.5～15。从图5可以看出，与CK相比，施肥处理的MBC/MBN普遍降低。各处理土壤MBC/MBN均在7以上，表明土壤中细菌、真菌以及放线菌均占有一定的比例，而冬闲无肥区以真菌为主。

2.5 土壤不同形态碳、氮及双季稻产量间的相关性分析

由表5可以看出，MBC、MBN、DOC、DON、DOC+MBC、DON+MBN之间均呈极显著正相关关系（P＜0.01）。MBC、MBN、DOC、DON与SOC、TN均呈极显著正相关关系（P＜0.01），从相关程度看，MBC、MBN与SOC、TN的相关程度较高，相关系数分别为0.86、0.75、0.92、0.81。DOC+MBC、DON+MBN与土壤中其他形态碳、氮的相关程度最高，说明DOC+MBC、DON+MBN比DOC、DON更能准确反映土壤活性有机碳、氮的变化，是表征土壤活性有机碳、氮变化的稳定指标。因此，DOC+MBC、DON+MBN可作为评价土壤肥力及质量的预测指标。

土壤碳、氮与多年早、晚稻及两季平均产量间的相关性分析（表5）表明，土壤MBC、MBN、DOC、DON、DOC+MBC、DON+MBN与早、晚稻及全年两季稻谷产量均呈极显著正相关关系（P＜0.01）。可以看出，与DOC和DON相比，MBC和MBN与早、晚稻及全年两季稻谷产量的相关性更强。另外，除了土壤MBC和MBN可以作为水稻产量的灵敏性指标外，从相关系数来看，SOC对产量的影响也较大，说明本研究中SOC也可作为水稻产量的灵敏性指标。

3 讨论

3.1 紫云英不同翻压量对SOC和TN的影响

图5 紫云英不同翻压量对土壤碳氮比的影响Figure 5 Effect of different incorporation rates of Chinese milk vetch on soil Cand N

表5 土壤不同形态碳、氮及双季稻产量间的相关系数Table 5 Correlation between different forms C,Nand rice yield

SOC是表征土壤地力和衡量土壤质量的重要指标，它在提供作物生长所需养分、改善土壤结构、提高土壤保水保肥能力等方面具有重要作用[11]。绿肥中有机物的含量占15%～20%[9]，其翻压后由于直接向土壤中输入了外源有机质，为微生物活动提供了丰富的碳源和氮源，在促进土壤有机质分解矿化、土壤养分循环和难溶性养分转化方面有积极作用，从而增加SOC含量。然而不同种类的绿肥还田对SOC的贡献不同。Thomsen等[16]研究结果表明，每年向土壤中分别施入8、12 t·hm-2的黑麦草时，SOC含量分别提高了21%、30%。Yu等[7]研究表明，施用紫云英绿肥SOC提高了24.5%。高菊生等[17]对连续26 a翻压3种绿肥的研究表明，不同种类的绿肥还田均有利于SOC含量的积累，尤其是种植紫云英效果最显著，年增加0.31 g·kg-1，高于双季稻与油菜及双季稻与黑麦草轮作。本研究中化肥减施40%条件下紫云英各翻压量处理均不同程度地提高了SOC含量，提高幅度为11.6%～24.4%，同时由于紫云英氮含量丰富，翻压后增加了土壤TN含量，增幅为6.7%～22.2%。紫云英与化肥配施能增加土壤有效氮含量，这可能是由于紫云英是豆科绿肥，其根部聚集大量的根瘤菌，具有很强的生物固氮作用，翻压还田后在微生物的作用下释放大量的有机无机养分，进而增加了土壤中氮含量。

吕玉虎等[18]研究显示，翻压不同量紫云英配施减量化肥均显著提高了SOC含量，在一定范围内随紫云英翻压量增加而增加，当超过一定量时增加幅度显著降低。Ghimire等[19]长期研究结果表明，有机物料碳投入量与SOC呈正相关关系。在本研究中，在化肥减量40%条件下，紫云英翻压15～30 t·hm-2时SOC含量随着紫云英翻压量增加而增加，当紫云英翻压量增加至37.5 t·hm-2时SOC含量增加幅度却显著降低，这与上述吕玉虎等[18]研究结果类似，但与Ghimire等[19]研究结果有差异，这可能是由于紫云英是C/N较低的有机物料，投入量较大时更有利于土壤微生物的利用并建成较大的微生物群落[8]，进而引起“起爆效应”，从而加速了土壤中原有机碳的损失所致[20]。

3.2 紫云英与化肥配施提高土壤MBC、MBN和DOC、DON含量

土壤MBC、MBN、DOC、DON是土壤有机质中最活跃的组分，其对环境因子的变化非常敏感，是揭示土壤肥力和质量变化的重要指标[21]。有研究表明，与单施化肥相比，施用有机肥能有效提高土壤MBC、MBN、DOC、DON、DOC+MBC、DON+MBN含量[9，22]。

Sekhon等[23]研究表明，稻麦轮作制度下化肥与有机肥配合施用均能提高土壤中MBC和DOC含量，其中配施绿肥处理土壤中MBC和DOC含量分别提高了30.2%和56.5%。陈春兰等[5]研究表明，长期化肥与绿肥及秸秆配施土壤活性碳、氮含量较单施化肥显著提高，单施化肥未能显著提高土壤中活性碳、氮含量。本研究中减施40%化肥下各紫云英翻压量处理土壤MBC、MBN、DOC、DON、DOC+MBC、DON+MBN含量均高于常规施肥处理，这与上述前人的研究结果一致，但本研究中土壤MBC和MBN含量显著高于上述陈春兰等[5]研究结果，可能主要是由于本研究的土壤肥力较高所致。紫云英与化肥配施能提高土壤活性碳、氮含量，这一方面可能与长期紫云英与化肥配合施用向土壤输入的大量活性有机物质显著提高SOC和TN含量有关[7]，并且相关分析表明土壤MBC、MBN、DOC、DON含量与SOC、TN呈显著正相关关系（表5）。另一方面，有机物料的大量输入，既补充了碳源，将紫云英中的碳同化为微生物体碳[24]，提高了土壤中微生物的数量和活性[25]，同时又改善了土壤理化性状，促进了无机氮转化为MBN和其他有机氮形式[26]。

万水霞等[12]研究表明，化肥减施30%条件下翻压紫云英7.5～30 t·hm-2时土壤MBC和MBN含量显著高于单施化肥处理，且随紫云英施用量的增加而提高。在本研究中，紫云英翻压量超过22.5 t·hm-2时，土壤MBC、MBN、DOC、DON含量有降低的趋势，原因一方面可能是由于过量的紫云英翻压，其腐解过程会产生较多的还原性气体，同时还会积累一些有害离子，使微生物数量下降[22]；另一方面可能是由于高量紫云英的添加加剧作物根系与土壤微生物对养分吸收竞争，这与周凤等[27]研究的不同生物炭用量对土壤微生物量影响的试验结果类似，但与万水霞等[12]研究的MBC和MBN对紫云英翻压量的响应程度及陈安强等[2]研究的土壤DOC与有机肥使用量呈正相关关系有差异，可能与施用有机物料的种类、有机无机肥配施比例不同有关。常规施肥处理的土壤MBC、MBN、DOC、DON含量较不施肥处理显著提高，这是因为施用无机肥后，作物产量增加，归还土壤的作物残体量也相应增多，提供了土壤中微生物可利用的碳源，进而增强了微生物活性[28]。

单施紫云英处理显著增加土壤DOC和DON含量，且略高于常规施肥处理。DOC与土壤含水量密切相关，稻田淹水的状态更有利于土壤有机质分解过程中溶出大量的DOC，且稻田淹水条件下施入紫云英对DOC溶出的影响时间更长[2]。DON含量增加一方面可能是由于紫云英绿肥参与土壤养分循环及固氮作用，大量的氮素通过紫云英还田回到土壤中，导致土壤DON含量增加；另一方面可能是由于翻压新鲜绿肥增加了土壤活性有机碳、氮，进而改变土壤微生物特征，促进了紫云英有机物质的转化和利用，引起微生物量、作物凋落物和根系分泌物增加，利于DON含量提升[9]。周国朋等[29]研究表明，紫云英与化肥配施处理较单施紫云英处理显著增加土壤DOC含量。本研究中，单施紫云英处理土壤DOC和DON含量和紫云英与化肥配施处理均无明显差异，这与上述周国朋等[29]研究结果有差异，可能与土壤类型、施肥量以及田间管理措施等不同有关。

3.3 MBC、MBN和DOC、DON与SOC和TN的比值关系

土壤微生物熵（MBC/SOC）是反映土壤碳动态的灵敏指标，能有效指示有机物输入后土壤MBC转化的效率和碳素损失[30]。而土壤中DOC与SOC的比值可反映土壤微生物量的活性[31]。有研究表明，施用绿肥可提高MBC/SOC和DOC/SOC[30]。本研究中，紫云英与化肥配施提高了MBC/SOC，主要可能是由于有机无机配施改善了土壤化学和生物环境，增强了土壤微生物活性，有利于土壤碳的“源”和“汇”[11]。土壤中MBC/SOC一般为1%～4%[30]，本研究中各处理MBC/SOC平均值为3.42%。杨曾平等[9]研究的稻-稻-绿肥耕作制度中土壤MBC/SOC介于3.67%～4.55%，与本研究结果基本一致，表明长期施用绿肥加快了双季稻田SOC周转速率。徐阳春等[32]研究的稻麦轮作下麦季土壤微生物熵为0.22%～0.33%，远低于本研究结果，这可能与麦季土壤微生物群落结构发生改变有关。DOC/SOC比值随着紫云英翻压量增加而减小，说明紫云英翻压量增加能显著增加SOC的含量，但微生物量活性却可能会降低[1]。这可能是因为虽然施用有机物料增加了DOC的溶出，但其增加幅度却低于SOC的增加幅度，从而导致DOC/SOC有所降低。

土壤MBN和DON与TN的比值（MBN/TN、DON/TN）是反映土壤氮素可利用性的指标[33]。汪文霞等[34]研究了黄土区不同土壤类型土壤MBC、MBN和DOC、DON的含量及其关系，结果表明MBN/TN大于DON/TN。陈安强等[2]报道了施用有机物料可提高土壤MBC、MBN和DOC、DON含量，MBN/TN小于DON/TN。本研究中MBN/TN大于DON/TN，与上述的研究结果有差异，可能与气候条件、供试土壤类型及种植制度不同有关。韩晓日等[35]研究发现，有机无机肥配施比单施有机肥可提高MBN/TN，较常规施肥可降低MBN/TN。在本研究中，紫云英与化肥配施处理MBN/TN显著高于单施紫云英，也高于常规施肥，这与上述韩晓日等[35]研究结果有差异，可能是由于本研究中紫云英与化肥配施处理施氮总量高于单施化肥（表1），且紫云英C/N低，较易分解和被固定。石思博等[1]研究表明，高量菌渣化肥配施降低了MBN/TN和DON/TN。本研究发现，减施40%化肥下紫云英翻压15～30 t·hm-2提高了MBN/TN和DON/TN，当紫云英翻压量超过30 t·hm-2时呈降低趋势，这与上述石思博等[1]研究结果类似。说明过量施用紫云英虽然增加土壤TN的含量，但土壤氮素的可利用性可能会降低。这可能是由于施用绿肥紫云英提高了微生物的数量及活性，进而抑制土壤氮素的矿化，增加对氮素的同化，使更多的铵态氮进入土壤活性有机氮库中[36-37]。可见，适量的翻压紫云英对提高氮素可利用性具有重要意义。

4 结论

（1）在减施40%化肥条件下，早稻及全年两季稻谷产量随紫云英翻压量的增加而增加，紫云英翻压量为15～30 t·hm-2时，晚稻稻谷产量随紫云英翻压量的增加而增加，当翻压量多于30 t·hm-2时呈下降趋势。紫云英翻压量为22.5～37.5 t·hm-2时，早、晚稻及全年两季稻谷产量较常规施肥相比基本持平。

（2）长期化肥减施条件下，翻压适量紫云英不仅能提高土壤MBC、MBN和DOC、DON含量，同时有利于提高土壤MBC的转化效率、微生物量活性及氮素可利用性。

（3）综合考虑双季稻的产量效应及土壤肥力的维持和提高，在本试验条件下或与该试验区域生态条件类似的双季稻种植区，在减施40%化肥条件下，紫云英施用量以22.5～30 t·hm-2的效果较好。