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我国科学家揭示紫云英-稻秸共同利用促腐机制
新京报 记者 周怀宗 编辑 张树婧
2021-08-04 16:39
较二者单独利用,紫云英-稻秸共同利用时,重组了关键种群,增加了细菌之间的竞争作用。

嫩绿的小叶、紫色的花朵,在地上匍匐丛生,它是紫云英,一种在长江流域广泛生存的豆科野草,也曾是南方稻田普遍的绿肥作物。近日,记者从中国农科院获悉,该院农业资源与农业区划研究所肥料及施肥技术创新团队,探明紫云英-稻秸共同利用的技术原理,这为实现南方稻区耕地用养结合、支撑农业绿色发展提供了新思路。相关研究成果发表在《生物资源技术(Bioresource Technology)》上。

 

紫云英-稻秸共同还田。中国农科院供图


优质绿肥:从普遍种植到逐渐萎缩

 

上世纪五十到七十年代,紫云英是南方稻田中重要的绿肥作物之一。中国农科院农业资源与农业区划研究所研究员曹卫东告诉记者,当时农民肥田手段较少,紫云英又是非常好的绿肥作物,因此在当时,它成为南方稻田主要的肥料来源之一。

 

到上世纪八十年代后,化肥的使用、冬季油菜的种植,使得直接经济效益较低的紫云英种植面积逐渐减少,“作为肥料,其效果显现不是直接的,而是潜移默化的,所以当时农民更愿意选择效果快的化肥来补充肥力”。

 

近年来,随着生态种植的推行,社会对绿色种植的作物需求提升,紫云英种植面积有所恢复。

 

曹卫东介绍,我国南方稻作区对绿肥的需求其实很大,在南方稻区,冬闲田面积大约1.5亿亩,光热水资源浪费巨大,同时稻田有机肥源少、养地手段不足,急需加大稻田绿肥生产力度。水稻生产中产生的大量稻秸如何合理利用也是普遍难题。此外,稻秸碳氮比过大,冬绿肥鲜草碳氮比过小,各自单独还田利用难以协调土壤培肥和接茬作物的养分供应矛盾。

  

协同还田:效果比单独还田更好

 

此次研究中,科研人员在南方稻区研发提出了豆科绿肥紫云英-稻秸共同利用技术。

 

研究发现,较二者单独利用,紫云英-稻秸共同利用时,改变了腐解微生物(细菌)共生网络的拓扑结构,重组了关键种群,增加了细菌之间的竞争作用,促使物种之间更加紧密地联系与信息交换,对环境变化的响应更加迅速。

 

紫云英-稻秸共同腐解期间,混合物料在腐解初期促进肠杆菌科细菌生长,此类细菌导致紫云英-稻秸共同还田下的腐解速率高于单独稻秸处理。

 

此外,与单独紫云英相比,紫云英-稻秸共同还田在腐解中后期提高了氢孢菌属、拟杆菌属、瘤胃梭菌属和酸杆菌科等纤维、木质纤维降解细菌丰度,加快了紫云英-稻秸混合物料的腐解进程。该研究为破解中晚稻秸全量还田难题、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。

 

“紫云英是豆科植物,有固氮作用,还是很好的有机质,”曹卫东介绍,“在和稻秸共同利用时,可以调节单纯稻秸还田存在的碳含量高、碳氮比高等问题,更有利于培肥地力”。

 

绿色种植:未来前景可期

 

对种植者来说,怎样利用紫云英和稻秸共同还田?曹卫东介绍,一般情况下,南方一季稻或晚稻,在10月份左右收割,收割后就可以种植紫云英了。紫云英是越年生植物,可以在田里过冬,次年3-4月份,新一季水稻种植前10天左右,将紫云英和稻秸一起翻到地里,让其逐渐腐解成肥。

 

如何再一次推广紫云英种植?曹卫东说,“随着绿色、生态观念的加强,人们对生态种植的作物需求也在增强,紫云英-稻秸共同利用的模式,前景很好。其实当前已经有不少家庭农场、种粮大户在种植利用绿肥,既能够长期培肥土地,还能够减少化肥使用。事实上,这种模式种植的水稻,也更受市场欢迎,有时候市场价格也要稍高一些。当前,总书记高度关注耕地问题。在国家高度重视耕地质量、农田绿色发展的大背景下,绿肥具有巨大的发展空间。绿肥在清洁、健康农产品生产以及农田生态修复等方面,也展现出了良好势头。”

 

同时,曹卫东也认为,未来推广的难点,仍在小农户,“小农户耕地面积小,劳动效率较低,效益不明显,绿肥的良好作用得不到充分体现,需要更好的体制机制加以推动。”

 

新京报记者 周怀宗

编辑 张树婧 校对 危卓

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