近年来，由中国农业科学院农业资源与农业区划研究所肥料及施肥技术团队绿肥小组牵头，在南方稻区研发提出豆科绿肥紫云英-稻草共同利用技术（图1），为破解中晚稻草全量还田难题、实现稻田养分资源高效利用、推动稻田清洁化生产提供了经济易行的解决方案。通过系统研究，在紫云英-稻草协同促进水稻增产与土壤提质、稻田养分资源高效利用、绿肥调控稻田土壤甲烷减排等效应与作用机制上取得创新发现和进展，相关结果分别在《Bioresource Technology》、《Soil & Tillage Research》、《Geoderma》、《European Journal of Soil Science》、《Crop Science》和《农业工程学报》等国内外知名期刊上发表。同时，基于该技术的后续研究还获得2020年国家自然科学基金面上项目资助。
图1 紫云英-稻草共同利用技术模式田间表现
紫云英是我国南方稻区普遍种植的豆科绿肥，在稻田冬闲期种植紫云英，能够充分利用光、水、热等资源；同时利用其生物固氮作用增加土壤氮输入，降低后茬作物氮肥投入，提高作物产量。稻草是来源广泛的有机养分资源，随着我国机械化水平的提高，稻草直接还田率持续增加。但稻草具有较高的C/N比，直接还田后，降解缓慢，往往导致土壤微生物对氮素的短暂固定，短期内易引起植物缺氮，继而影响作物生长。为此，绿肥小组结合南方稻区实际生产情况，创新提出了紫云英-水稻高留茬全量还田技术，研究明晰了该技术的综合效应、提出了该技术的作用机制。
研究表明，紫云英与稻草协同利用较单独利用短期内即可进一步增加水稻产量、提高化肥利用率，土壤有机质、全氮、土壤酶及微生物等指标大幅改善，土壤微生物群落结构明显优化（Zhou et al., 2020, Soil & Tillage Research; Yang et al., 2019 , Crop Science; 周国朋等， 2017, 农业工程学报）；紫云英-稻草协同利用驱动秸秆碳、氮协同释放，促使秸秆残体在腐解期间保持相对稳定且较低的C/N比，同时提高参与秸秆腐解的相关酶活性和有关微生物群落丰度，促进秸秆腐解及秸秆养分资源利用（Zhou et al., 2021, Bioresource Technology）；紫云英-稻草协同利用可通过降低稻田土壤中产甲烷古菌与甲烷氧化细菌群落丰度比（ mcrA / pmoA ）和提高Type I与Type II型甲烷氧化细菌群落丰度比来实现稻田土壤甲烷减排，提出了紫云英配合半量稻草还田的减排增效途径（Zhou et al., 2020, Geoderma; Zhou et al., 2020, European Journal of Soil Science）。相关研究为我国南方稻田紫云英、稻草资源综合利用和水稻清洁、轻简化生产提供了新思路和技术支撑，为今后深入研究提供了新方向。
图2 紫云英-稻草协同效应与机制
论文连接：
https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.124215
https://doi.org/10.1016/j.still.2019.104499
https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2019.114071
https://doi.org/10.1111/ejss.12930
https://doi.org/10.2135/cropsci2018.07.0427
https://doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2017.23.020
日期：2020-10-26
