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本文以农业部衡阳红壤环境重点野外科学观测基地长期冬种绿肥稻田为平台,研究了双季稻种植下长期冬种油菜、紫云英、黑麦草等不同绿肥对红壤性水稻土的主要物理性质、水稳性团聚体含量与分布、耕层土壤各粒径水稳性团聚体内有机碳和氮素的含量与分布及储量、土壤肥力特征、微生物特性及酶活性和生产可持续性的影响,探讨长期冬种绿肥一紫云英、黑麦草和油菜等对双季稻种植下红壤性水稻土质量的影响及其评价,为提升红壤性水稻土肥力和土壤质量,提高农田利用率以及发展提高水稻土养分利用效率的可持续性有效技术提供理论依据。主要研究结果如下：长期冬种绿肥的稻-稻-油菜(R-R-RP)、稻-稻-紫云英(R-R-MV)和稻-稻-黑麦草(R-R-RG)处理土壤容重显著地低于稻-稻-冬闲(R-R-WF)处理,而孔隙度、耕层土壤田间持水量以及不同上水势(-10,-33和-100 kPa)下的持水量显著地高于R-R-WF处理。长期冬种绿肥处理的土壤团聚体的平均重量直径和标准平均重量直径也高于长期冬闲处理。与R-R-WF处理相比,R-R-RP、R-R-MV和R-R-RG处理0.25-5mm水稳性团聚体的含量明显要高。在同一粒径下R-R-RP、R-R-MV和R-R-RG处理团聚体稳定性大于R-R-WF处理。游离结合态C和与R2O3结合态C与土壤团聚体的稳定性呈显著相关。R-R-RP、R-R-MV和R-R-RG处理有机碳主要富集在1-5mm粒径的水稳性团聚体内,其次在>5mm粒径的水稳性团聚体内,而R-R-WF处理有机碳则主要富集在>0.5mm粒径水稳性团聚体内。全N主要富集在较大粒径水稳性团聚体内,尤其是>2mm粒径水稳性团聚体内。证明大粒径水稳性团聚体在土壤全N的转化过程中起着十分重要作用,大粒径水稳性微团聚体对土壤有机碳、氮具有强富集和物理保护作用。长期冬种绿肥的R-R-RP、R-R-MV和R-R-RG处理水稳性团聚体内的有机碳和全N含量明显高于R-R-WF处理。大粒径团聚体内C/N比小粒径团聚体内的高,且以2-5mm粒径团聚体内的C/N为最高,从总体上来看,C/N随土壤团聚体粒径的减小而呈下降的趋势。长期冬种绿肥处理可提高2.5mm粒径团聚体C/N,对其它各粒径团聚体C/N的影响不大。所有处理>5mm粒径水稳性团聚体和<0.25mm粒径水稳性微团聚体的土壤有机碳和全氮储量较高,长期冬种绿肥尤其是紫云英绿肥可提高<5mm各粒径水稳性团聚体内有机碳和全N储量。R-R-RP、R-R-MV和R-R-RG处理土壤的土壤全有机碳(TOC)、活性有机质(LOM)、全氮(TN)、速效氮(AN)、缓效钾(SLK)和速效钾(AK)含量均高于R-R-WF处理,但土壤pH值下降,且电导率变化差异不明显。长期冬种绿肥翻压处理,上述土壤养分状况比冬季休闲处理都得到了明显的改善,长期冬种紫云英翻压处理效果最为明显。长期双季稻冬种绿肥处理的生产力高于长期双季稻冬闲处理,同时长期双季稻冬种绿肥翻压向处理土壤归还的有机物多于长期双季稻冬闲处理,土壤全有机碳和活性有机质明显提高。R-R-RP、R-R-MV和R-R-RG处理可显著增加土壤细菌、真菌和放线菌数量,不仅土壤微生物种群数量高于R-R-WF处理,微生物生物量碳和土壤呼吸也显著高于R-R-WF处理,而代谢熵低于R-R-WF处理。长期双季稻冬种绿肥可以保持和提高土壤的微生物学特性,提高土壤的生物特性。长期冬种油菜、紫云英和黑麦草在增强酶活性方面存在差异。总体来看,长期冬种紫云英处理的土壤脲酶、转化酶和脱氢酶活性高于长期冬种油菜和黑麦草处理,说明长期冬种紫云英翻压入土可为水稻稳产高产创造更好的生物化学环境。相关分析表明,微生物种群数量、微生物生物量、脲酶、脱氢酶与土壤全有机碳、全氮、速效氮、缓效钾和速效钾呈密切相关；细菌、真菌、放线菌、微生物生物量碳和代谢熵与水稻产量呈极显著相关。R-R-RP、R-R-MV和R-R-RG处理提高了可持续产量指数(SYI)和偏生产力(PFP),能明显地改善红壤性水稻土的养分状况,提高土壤健康和土壤肥力,提高红壤性水稻土生产的可持续性。粮食产量变化趋势、SYI和PFP可以作为衡量长期肥料管理的理想工具。土壤全有机碳(OC)含量,与肥料管理措施对产量的影响的一致性最小。采用非线性评价模型对28年双季稻种植下连续冬种绿肥对土壤质量的影响进行了评价,选择土壤容重(BD)、最大持水量(MWHC)、孔隙度(POR)、标准化平均重量直经(MNWD)、pH、阳离子交换量(CEC)、有效养分、土壤有机质(SOM)、微生物生物量碳(MBC)、土壤酶和作物生产力等参数作为评价指标,并根据不同指标所具有的功能归纳为：1)抗物理退化；2)养分供应和贮藏；3)抗生物化学退化；4)保持作物生产力的能力。以以上4项功能指标为基础划分土壤质量指数(SQI)。结果证明,冬种绿肥处理条件下土壤抗物理退化、土壤养分供应和贮藏、抗生物化学退化和保持作物生产力的功能都明显强于冬闲处理。R-R-RG处理土壤抗物理退化功能最强；R-R-MV土壤养分供应和贮藏功能最强；抗生物化学退化功能,R-R-MV处理和R-R-RP处理最强；保持作物生产力功能R-R-RP处理最强。四个处理的SQI等级范围为0.552 (R-R-WF处理)到0.632(R-R-MV处理),R-R-MV处理的SQI值和土壤功能等级最高,三个冬种绿肥处理都明显高于冬闲处理。长期冬种绿肥可明显改善红壤性水稻土土壤物理、化学和生化性质,从而提高了土壤的综合质量。