中國南方是水稻的主產區，其水稻播種面積占全國水稻總播種面積的 90% 以上，但其中低產田占據相當大的比例［1 －2］。因此，提高我國南方中低產水稻田的供肥能力顯得尤其重要。紫云英是中國的主要綠肥作物，在培育土壤、改善環境、提高農產品產量和品質、減少化肥投入等方面發揮著重要作用［3 －6］。隨著國家與社會對土壤質量提升和生態環境保護的重視，綠肥得到了廣泛關注，也促進了南方紫云英綠肥的恢復性種植，紫云英 － 水稻種植體系已逐漸成為南方農田尤其是中低產田重要的種植利用方式。
土壤結構是調控土壤物理、生物過程和土壤有機質分布的重要因素之一，土壤團聚體是土壤結構的基本單元［7］。土壤團聚體在土壤中具有保證和協調土壤中的水肥氣熱、影響土壤酶的種類和活性、維持和穩定土壤疏松熟化層的作用［8］。土壤活性有機碳是土壤中有效性較高、易被土壤微生物分解利用、對植物養分供應最直接的有機碳。Dalal 和 Haynes 認為土壤活性有機碳可作為土壤肥力和土壤質量及持續性評價的有效參數，是土壤潛在生產力和土壤管理措施變化引起土壤有機質變化的早期預警指示［9］。合理的農業措施可促進土壤團聚體的形成和增加土壤有機碳含量，進而提高土壤的質量和生產力［10 －11］。為了探索紫云英 －水稻種植體系下土壤肥力的變化，筆者以連續 5 年種植翻壓紫云英的長期定位單季稻試驗田為平臺，研究了連續翻壓紫云英下耕層水稻土土壤結構性能及有機碳含量的變化，旨在揭示長期翻壓紫云英對中低產水稻土的培肥效果，為紅壤丘陵地區中低產田的持續培肥提供依據。
1 材料與方法
1． 1 試驗區概況 試驗地位于福州市閩侯縣白沙鎮溪頭村的土肥所野外觀測站\\(東經 119°7'、北緯 26°21'\\) 。該區屬亞熱帶季風氣候區，水、熱資源豐富，年平均降水量為 1673． 9 mm。試驗于 2008 年 9 月開始，試驗前耕層土壤 pH 4． 93，有機質 22． 6 g/kg，堿解 N138． 0 mg / kg，速效 P 26． 2 mg / kg，速效 K 43． 7 mg / kg。
1． 2 試驗設計 試驗共設 4 個處理: 不施肥\\(CK\\) 、施用化肥、紫云英翻壓、紫云英翻壓 + 施用化肥。每個處理設 3 次重復，小區面積 15 m2，每個小區栽水稻 300叢。施用化肥的處理施純氮135 kg/hm2，N∶ P2O5∶ K2O= 1∶ 0． 4∶ 0． 7; 氮肥用尿素，磷肥用過磷酸鈣，鉀肥用氯化鉀。各處理\\(對照除外\\) 的磷肥全部作基肥施用; 氮、鉀肥基肥占 60%，分蘗肥占 40%。
試驗田作物輪作制度為紫云英 － 水稻。紫云英品種為閩紫7 號，于每年9 月中下旬套播閩紫7 號于中稻田間，翌年 4 月初盛花期翻壓，年翻壓鮮草量為 18000kg / hm2; 同年 7 月初移栽中稻，品種為宜香優 2292，于10 月初收獲。
1． 3 測定項目和方法 在水稻收割后，按“S”形多點分別采集土壤樣本以及 0 ～20 cm 土壤混合樣，并在自然條件下風干、備用; 用平均值代表小區的各項測定值。
采用 Cambardella and Elliot\\(1992\\) 描述的方法測定土壤水穩性顆粒團聚體\\(53 ～2000 μm\\) 。將 20 g 風干土樣放入三角瓶中，加入 5 g/L 的六偏磷酸鈉 100mL，用振蕩器以 90 r / min 的轉速振蕩 18 h 后，在土壤團粒分析儀內依次放入 2000、250、53 μm 的篩，使土壤依次過各分離篩，并用蒸餾水小心沖洗，保證各類土壤顆粒全部通過篩子。保留在各類篩上的土壤即相應粒徑的顆粒態組分; 將它們在 60 ℃下烘干、稱重，并測定有機碳含量。采用 Lefroy 和 Blair 提出的 333 mmol/L高錳酸鉀氧化劑法測定土壤活性有機碳\\(易氧化有機碳\\) 含量，不能被 333 mmol/L KMnO4氧化的為非活性有機碳。具體方法如下: 稱取過 0． 25 mm 篩的含 15 ～30 mg 碳的風干土樣，置于 100 mL 的離心管中，加入333 mmol / L 高錳酸鉀氧化劑 25 mL，在 25 ℃ 下振蕩 1h，以 2000 r / min 的轉速離心 5 min; 取上清液，用去離子水按 1∶250 的比例稀釋，然后將稀釋液在 565 nm 處比色，重復 3 次。根據 KMnO4濃度的變化求出樣品中活性有機碳的含量\\(在氧化過程中，1 mmol/L 高錳酸鉀氧化劑消耗 0． 7 mmol/L 或 9 mg 碳\\) 。用環刀法［12］測定土壤容重; 利用重鉻酸鉀容量法 － 外加熱法［12］測定土壤總有機碳含量。土壤孔隙度通過以下公式計算得到: 孔隙度\\(%\\) = \\(1 － 土壤容重/土壤密度\\) ×100［12］，式中土壤密度為 2．65 g/cm3。
采用 Excel 2003 及 DPS 統計軟件進行數據分析。
2 結果與分析
2． 1 連續種植翻壓紫云英對土壤有機碳含量的影響
2． 1． 1 總有機碳含量及土壤肥力指標 5 年連續種植翻壓紫云英能引起土壤總有機碳及各項土壤肥力指標的變化。土壤有機碳含量取決于有機物輸入量與輸出量之間的動態關系。將紫云英作為有機物質翻壓入土，理論上可有效提高土壤的有機碳含量，促進土壤肥力提升。從表 1 可以看出: 單獨翻壓紫云英處理的土壤總有機碳含量最高，與不施肥對照和單施化肥處理的總有機碳含量差異顯著; 其次是紫云英 + 化肥處理。
分析土壤肥力各項指標發現，翻壓紫云英處理的堿解氮含量和全氮含量均最高，顯著高于不施肥對照及單施化肥處理的。這可能是因為紫云英是豆科固氮作物，能富集土壤中的氮肥。
2． 1． 2 土壤易氧化有機碳含量 在土壤活性有機碳研究中，不同學者依據自身研究的需要和測定的方法采用不同的術語表征土壤活性有機碳，常用的術語有:有效碳、可溶性有機碳、易氧化有機碳、可礦化碳、微生物量碳等。土壤易氧化有機碳是土壤有機碳庫中易氧化、分解的有機碳，可用于指示土壤有機碳短暫的和微小的波動。土壤活性有機碳比率可以指示有機碳的活性強度，該值越大說明有機碳活度越高，其礦化潛力越大。由表 2 得知: 翻壓紫云英處理的土壤易氧化有機碳含量最高，紫云英 + 化肥處理的次之，這兩個處理的土壤易氧化有機碳含量均顯著高于不施肥對照以及單施化肥處理的; 而紫云英 + 化肥處理的土壤活性有機碳比例最高，達 38．5%，這說明經紫云英 + 化肥處理后有機碳的活度最高，有機碳礦化的潛力也最大。
2． 1． 3 土壤微生物量碳、氮含量 土壤微生物量是土壤有機質的活性部分，也是土壤中最活躍的因子，是活的土壤有機質部分［13］。許多學者研究發現土壤微生物量與土壤肥力、土壤健康有十分緊密的關系。由表 3可知: 施用化肥處理的土壤微生物量 C、微生物量 N 的含量與不施肥對照相當; 但與不施肥對照相比，紫云英+ 化肥處理、單獨紫云英翻壓處理的微生物量 C、微生物量 N 含量卻顯著上升，尤其是紫云英 + 化肥處理。
2． 2 連續種植翻壓紫云英對土壤結構性能的影響
2． 2． 1 土壤水穩性顆粒團聚體 農學上通常以直徑在 250 ～10000 μm 的水穩性顆粒團聚體含量判別土壤結構的優劣，如果含量多則土壤結構優，少則劣［14］。
有研究表明，在一定粒徑范圍內，水穩性顆粒團聚體的粒徑有隨土壤肥力提高而增大的趨勢。另外，土地利用方式會影響土壤表層團聚體的組成、數量及質量［15］。從表 4 可知: 在不同施肥條件下，土壤中 250 ～2000 μm 顆粒所占比例均最高，53 ～ 250 μm 顆粒的比例均次之，這兩種直徑顆粒占到了總顆粒的 78． 9% ～84． 7% ; 大于 2000 μm 的顆粒所占比例均最低。在 4個處理中，以紫云英 + 化肥處理的大顆粒的比例相對較高。說明長期種植翻壓紫云英有助于提高土壤中大顆粒團聚體\\(250 μm\\) 的比例。與不施肥對照相比，各施肥處理均提高了不同直徑土壤顆粒中碳組分的含量，平均含量提高了 9． 9% ～16． 1%。具體而言: 中長期翻壓紫云英處理的土壤顆粒碳組分含量提升最多，各粒徑碳含量比不施肥對照提高了 13． 5% ～18． 5 %，平均提高了 16． 4%，其中大于 2000 μm 顆粒以及 250～ 2000 μm 顆粒中碳組分含量提升最多，提升幅度均達到了 18．5%; 紫云英 + 化肥處理的各粒徑土壤碳組分含量提升較多，比對照平均提高了 15．4%。
2． 2． 2 土壤容重及孔隙度 容重是土壤的重要物理性質，是衡量土壤緊實程度的一個指標。在土壤質地相似的條件下，土壤容重可反映土壤的松緊程度，容重小，表明土壤疏松多孔，結構性良好; 反之則表明土壤緊實板硬，缺乏團粒結構。土壤容重的大小對土壤結構性能、通氣性作物根系發育等均有不同程度的影響。對于作物的生長發育來說，土壤過分緊實會妨礙作物的根系伸展; 土壤過分疏松則會漏風跑墑。一般含有機質多而結構好的農田土壤容重宜在 1． 00 ～1． 25g / cm3之間。由表 4 可知: 與不施肥對照相比，施用化肥處理的土壤耕層容重上升了 3．4%; 翻壓紫云英處理的土壤容重下降最多，比對照下降了 8． 5%; 紫云英 +化肥處理的土壤容重變化較小，只比對照下降了3． 4% 。在 4 個處理中，以單獨翻壓紫云英處理的土壤孔隙度最大。
3 結論
本研究結果表明: 與不施肥對照相比，紫云英翻壓和紫云英 + 化肥處理均能顯著地提高耕層土壤的有機碳含量、土壤易氧化有機碳含量，促進土壤大顆粒團聚體的形成，降低土壤容重，增加土壤孔隙度，從而改善土壤結構; 紫云英 + 化肥處理的微生物量 C、微生物量N 含量均最高，土壤活性有機碳比例高達 38． 5% 。
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