紫云英生物固氮对土壤肥力及根瘤菌的响应特征

Response of biological nitrogen fixation by milk vetch to soil fertility and rhizobium inoculation

摘要

紫云英是我国最重要的豆科绿肥作物之一，高效生物固氮是其典型特征。适宜的环境条件和根瘤菌接种能增强紫云英固氮能力。选取主栽紫云英品种弋江籽、湘紫1号和闽紫7号，采用¹⁵N同位素示踪技术设置盆栽试验，研究了两种土壤肥力条件下接种根瘤菌（菌株7563R）后的生物固氮效应与机制。结果表明，高肥力下的紫云英平均生物量、吸氮量与生物固氮量分别比低肥力下提高了77.5%、52.6%和22.0%。高肥力下紫云英平均固氮效率为44.7%，相比低肥力下的55.1%降低了10.4%。与不接种根瘤菌相比，接种根瘤菌下紫云英平均吸氮量和固氮效率分别增加13.5%和4.3%。不同紫云英品种间生物量、固氮效率和固氮量无显著差异，弋江籽的磷、钾吸收量高于湘紫1号和闽紫7号。随机森林分析结果表明，土壤速效钾、有效磷、pH对紫云英固氮量具有显著影响，贡献率分别达到10.03%、9.38%和8.28%。综上，土壤肥力和根瘤菌对紫云英生物固氮的影响存在显著的互作效应，在合适的土壤环境下种植紫云英并接种根瘤菌，是促进紫云英生物固氮作用、提高吸氮量的重要措施。

Abstract

Milk vetch （Astragalus sinicus） is one of the most important leguminous green manure crop in China， and high-efficiency biological nitrogen fixation is its key feature. Suitable environmental conditions and rhizobial inoculation can enhance the nitrogen-fixing ability of milk vetch. In this study， we selected three widely used cultivars of milk vetch， Yijiangzi， Xiangzi No.1， and Minzi No.7， and conducted pot trials using ¹⁵N-isotope tracing technology to investigate the effects and mechanisms of biological nitrogen fixation after inoculation with rhizobia （strain 7563R） under two soil fertility conditions. The results showed that， under high fertility conditions， the average biomass， nitrogen uptake， and biological nitrogen fixation of milk vetch were increased by 77.5%， 52.6%， and 22.0%， respectively， compared with their values under low fertility conditions. However， the average nitrogen fixation efficiency of milk vetch under high fertility conditions was 44.7%， which was 10.4% lower than that under low fertility conditions （55.1%）. Compared with uninoculated milk vetch， the rhizobia-inoculated milk vetch showed higher average nitrogen uptake and nitrogen fixation efficiency （increased by 13.5% and 4.3%， respectively）. There were no significant differences in biomass， nitrogen fixation efficiency， and nitrogen fixation among the different cultivars of milk vetch， but phosphorus and potassium uptake were higher in Yijiangzi than in Xiangzi No.1 and Minzi No.7. Random forest analysis indicated that soil available potassium， available phosphorus， and pH significantly influenced the nitrogen fixation of milk vetch， with contribution rates of 10.03%， 9.38%， and 8.28%， respectively. In conclusion， our results show that there is a significant interactive effect of soil fertility and rhizobia on the biological nitrogen fixation of milk vetch. The inoculation of milk vetch with rhizobia and its cultivation in suitable soil environments are important measures to promote nitrogen fixation and increase nitrogen uptake.

Graphical abstract

关键词

紫云英 / 土壤肥力 / 根瘤菌 / 互作效应 / 生物固氮

Key words

milk vetch / soil fertility / rhizobia / interactive effect / biological nitrogen fixation

种植豆科绿肥是提升农田土壤肥力、节肥增效和实现主作物稳产增产的重要措施，在农业绿色发展中发挥着重要作用^［1］。豆科作物的生物固氮作用每年可为农田生态系统提供氮素4×10¹⁰~7×10¹⁰ kg，是农业生态系统中氮素的重要来源之一^［2-3］。不同品种豆科绿肥的生物固氮量有较大差异，毛叶苕子（Vicia villosa）生物固氮量高达149 kg·hm^-2，箭筈豌豆（Vicia sativa）和三叶草（Trifolium repens）生物固氮量为60~100 kg·hm^-2［4］。

紫云英（Astragalus sinicus）是我国南方稻区最重要的豆科绿肥作物。大量研究表明，紫云英-水稻（Oryza sativa）轮作是保障水稻产量、减少化肥施用和培育健康土壤的高效措施^［5-11］。冬种紫云英可以在不减施和减施20%化肥下，显著增加水稻产量，减施40%化肥下保持水稻稳产^［6］，且在减肥或不减肥条件下均显著提高氮肥利用率^［7］。稻田冬种紫云英有利于水稻中后期的干物质积累和养分吸收，促进水稻有效穗数、每穗实粒数、千粒重等经济性状的形成，从而提高水稻产量^［12-14］。稻田种植利用紫云英能够培育土壤氮库，改善土壤供氮能力，促进水稻对氮素的吸收利用，同时可减少氮素流失，提高稻田系统的氮素利用效率。

有研究认为盛花期的紫云英植株体内约有59%~85%的氮素源于生物固氮^［15］，也有研究指出紫云英体内氮素约78.2%来源于生物固氮，一个生长季内能固定约92.87 kg·hm^-2纯氮进入稻田生态系统^［16］。普遍认为，紫云英接种根瘤菌可提高生物固氮能力，为后茬主作物提供更多氮源^［17］，但不同土壤肥力下，紫云英的生物固氮能力不同，接种根瘤菌在不同肥力土壤中的效果也有所差异。环境因素、根瘤菌和紫云英品种是影响紫云英共生固氮的关键因素^［18］，前人在相关研究中也取得了一些进展^［19-22］，但仍缺乏对不同条件下紫云英生物固氮量及固氮效率的系统量化，有必要综合分析土壤肥力及接种根瘤菌对不同品种紫云英生物固氮作用的影响。

本研究设置¹⁵N标记盆栽试验，利用¹⁵N稀释法量化紫云英生物固氮量，研究土壤肥力、根瘤菌接种对不同品种紫云英生物量、生物固氮量及土壤肥力的影响，并综合分析上述因素及土壤性状与紫云英生物固氮量间的关系，以期量化不同条件下的紫云英生物固氮量并解析其主要影响因素，为紫云英的高产栽培和合理利用提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 试验区概况及试验设计

盆栽试验于2021年11月至2022年4月在江苏省南京农业大学温室（32°03′ N，118°51′ E）开展，试验地年平均气温15.5 ℃，降水量819.8 mm，年平均日照时长3.96 h。盆栽土壤取自南京市溧水区，为未种植过紫云英的稻田土，采集同一田块0~20 cm表层土和20~40 cm底层土。底层土的土壤性质：pH为5.47，有机碳和全氮为9.68和0.91 g·kg^-1，有效磷、速效钾为22.8、112.0 mg·kg^-1；表层土的土壤性质：pH为5.20，有机碳和全氮为14.99和1.07 g·kg^-1，有效磷、速效钾为36.5、175.0 mg·kg^-1。依照全国第二次土壤普查分级标准^［23］，将表层土和深层土作为高肥力土壤和低肥力土壤。

供试紫云英品种为“湘紫1号”“弋江籽”和“闽紫7号”，供试根瘤菌为湖南省微生物研究院提供的紫云英商业根瘤菌（菌株7563R）。

试验设置2个土壤肥力水平（高肥力和低肥力分别表示为H和L）、根瘤菌接种（接种和不接种根瘤菌分别表示为I和N）和3个紫云英品种（湘紫1号、弋江籽、闽紫7号分别表示为X、Y和M），共3个变量因素，12个处理，以黑麦草（Lolium perenne）作为参比，用于计算紫云英生物固氮效率。每个处理设10个重复，其中，5个重复进行¹⁵N标记、5个重复不标记。每盆装5 kg干土，于2021年10月撒播紫云英，在11月中旬，第一片真叶长出后，向每盆土壤中浇施1 mL OD₆₀₀=0.2的菌株7563R根瘤菌液^［24］。间苗时，将1 kg ¹⁵N·hm^-2尿素融入水中均匀浇施至¹⁵N标记处理，不标记处理浇施等量普通尿素。

1.2 样品采集及数据处理

于2022年4月，紫云英盛花期采集植株及土壤样品，紫云英地上部全盆收获后，称取鲜重，105 ℃杀青30 min，70 ℃条件下烘干至恒重，测定干重，粉碎后测定养分含量及¹⁵N丰度。植株全氮含量及¹⁵N丰度采用同位素质谱仪（MAT-251 Finnigan，德国）测定，植株样品经H₂SO₄-H₂O₂联合消煮后，全磷采用连续流动分析仪（AA3，SEAL，德国）测定，全钾采用火焰光度计（AP1302，中国）测定^［24］。

紫云英的氮磷钾吸收量以及固氮效率和固氮量分别采用以下公式计算^［25］：

\mathrm{紫云}\mathrm{英植}\mathrm{株氮}\mathrm{磷钾}\mathrm{吸收}\mathrm{量}[N,\left(P,K\right)E_{\mathrm{a}\mathrm{c}\mathrm{c}}]=E_{\mathrm{t}\mathrm{c}\mathrm{c}}\times N_{\mathrm{a}\mathrm{b}\mathrm{b}}（1）

\mathrm{紫云}\mathrm{英固}\mathrm{氮效}\mathrm{率}(\mathrm{\%}{N}_{\mathrm{d}\mathrm{f}\mathrm{a}})=\frac{{\mathrm{\delta }}^{\mathrm{15}}{N}_{\mathrm{r}\mathrm{e}\mathrm{f}}-{\mathrm{\delta }}^{\mathrm{15}}{N}_{\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{g}}}{{\mathrm{\delta }}^{\mathrm{15}}{\mathrm{N}}_{\mathrm{r}\mathrm{e}\mathrm{f}}}\times \mathrm{100}（2）

\mathrm{紫云}\mathrm{英固}\mathrm{氮量}(N_{\mathrm{d}\mathrm{f}\mathrm{a}})=\mathrm{\%}{N}_{\mathrm{d}\mathrm{f}\mathrm{a}}\times N_{\mathrm{a}\mathrm{c}\mathrm{c}}（3）

式中：E_tcc指紫云英植株元素全量含量；N_abb指紫云英植株地上部生物量；δ¹⁵N_ref指参比作物黑麦草中¹⁵N丰度；δ¹⁵N_leg指紫云英中¹⁵N丰度；%N_dfa表示紫云英固氮效率；N_acc指紫云英植株氮积累量。

挑出土壤中的紫云英根系后，混合均匀采集的土壤样品，部分保存于4 ℃冰箱用于测定土壤无机氮，另一部分自然风干后研磨过2.000和0.149 mm筛，用于其他土壤理化指标的测定。土壤pH采用2.5∶1.0水土比，电位法测定^［24］；土壤全氮（total nitrogen，TN）和有机碳（soil organic carbon，SOC）采用元素分析仪（Flash Smart， Thermo Fisher Scientific， 美国）测定；土壤无机氮为采用2 mol·L^-1 KCl溶液浸提（土水比1∶5），通过连续流动分析仪（AA3，SEAL，德国）测定的铵态氮（NH₄⁺-N）、硝态氮（NO₃^--N）；土壤有效磷（soil available P）采用碳酸氢钠提取-钼锑抗比色法测定^［24］；速效钾（available K）采用醋酸铵浸提火焰光度法测定^［24］。

1.3 数据处理

采用SPSS 26.0软件进行方差分析（Duncan法，P<0.05）和相关性分析（Spearman，P<0.01或P<0.05）；采用R（v.4.2.2）中“randomForest”包^［26］评估土壤环境因子、紫云英品种因子和根瘤菌剂因子对紫云英生物固氮量的影响；使用Origin 2023b软件绘图。

2 结果与分析

2.1 紫云英地上部生物量

在接种根瘤菌的条件下，高肥力下的紫云英地上部平均生物量相比低肥力下显著提高了83.2%；在高肥力条件下湘紫1号地上部生物量较弋江籽显著提高了22.49%，低肥力条件下不同品种间无显著差异（图1A）。不接种根瘤菌的条件下，高肥力下的紫云英地上部平均生物量相比低肥力下显著提高了69.0%；在高肥力条件下不同品种间差异不显著；低肥力条件下湘紫1号地上部生物量较闽紫7号显著提高了23.19%（图1B）。综合来看，高肥力处理紫云英地上部平均生物量相比低肥力显著提高77.45%，不同品种紫云英和不同接种根瘤菌处理的地上部生物量无显著差异（图1C~E）。

2.2 不同处理下的紫云英全氮含量及吸氮量

在接种根瘤菌的条件下，不同肥力间的紫云英平均全氮含量差异不显著；高肥力和低肥力水平下，弋江籽的全氮含量较湘紫1号分别显著提高14.78%和25.50%（图2A）。高肥力下的紫云英平均吸氮量相比低肥力下显著提高了59.93%；在不同肥力水平下不同品种间差异均不显著（图3A）。不接种根瘤菌的条件下，低肥力下的紫云英平均全氮含量相比于高肥力下显著提高了13.62%；高肥力和低肥力水平下，弋江籽的全氮含量较湘紫1号显著提高18.69%和21.83%（图2B）。高肥力下的紫云英平均吸氮量相比低肥力下显著提高了44.85%；在高肥力条件下弋江籽吸氮量较闽紫7号显著提高37.42%；低肥力条件下不同品种间差异不显著（图3B）。

接种根瘤菌缩小了不同肥力土壤下紫云英的全氮含量差异，弋江籽植株平均全氮含量最高，湘紫1号植株平均全氮含量最低。高肥力处理紫云英平均吸氮量相比低肥力显著提高52.64%，接种根瘤菌处理紫云英平均吸氮量相较于不接种根瘤菌提高13.51%，不同品种紫云英的吸氮量无显著差异（图3C~E）。

2.3 不同处理下的紫云英固氮效率和固氮量

在接种根瘤菌的条件下，低肥力下的紫云英平均固氮效率为56.4%，显著高于高肥力下的47.7%；其中在高肥力条件下闽紫7号和湘紫1号的固氮效率分别较弋江籽显著提高9.9%和8.1%；低肥力条件下弋江籽固氮效率比闽紫7号显著提高8.4%（图4A）。高肥力下的紫云英平均固氮量相比低肥力下显著提高38.43%；在高肥力条件下闽紫7号和湘紫1号固氮量分别较弋江籽显著提高55.36%和50.00%；低肥力条件下不同品种间差异不显著（图5A）。不接种根瘤菌的条件下，低肥力下的紫云英平均固氮效率为53.9%，显著高于高肥力下的41.7%；其中在高肥力条件下不同品种间无显著差异，低肥力条件下弋江籽固氮效率比闽紫7号显著高16.0%（图4B）。不同肥力间的紫云英平均固氮量无显著差异，在高肥力条件下弋江籽固氮量分别较湘紫1号和闽紫7号显著提高92.31%和29.31%；低肥力条件下不同品种间差异不显著（图5B）。

低肥力条件下紫云英平均固氮效率为55.1%，相比高肥力下的44.7%，显著提高10.4%，接种根瘤菌处理下紫云英平均固氮效率为52.1%，相较于不接种根瘤菌的47.8%，显著提高4.3%，不同品种对紫云英固氮效率无显著影响（图4C~E）。高肥力条件下紫云英平均固氮量相比低肥力显著提高22.0%，不同品种以及是否接种根瘤菌对紫云英固氮量均无显著影响（图5C~E）。多因素方差分析结果表明，紫云英品种和土壤肥力对紫云英固氮效率的影响存在极显著的交互作用（P=0.009），土壤肥力和根瘤菌对紫云英固氮量的影响存在显著的交互作用（P=0.02），紫云英品种和根瘤菌对紫云英固氮量的影响存在极显著的交互作用（P=0.001），紫云英品种、根瘤菌和土壤肥力对紫云英固氮量的影响存在极显著的交互作用（P=0.007，表1）。

2.4 不同处理下的紫云英植株全磷含量及吸收量

弋江籽在不同处理下的全磷含量和吸收量平均值最高、闽紫7号最低（图6）。在接种根瘤菌的条件下，高肥力下的紫云英植株平均全磷含量相比低肥力下显著提高了8.3%；不同肥力水平下弋江籽植株全磷含量最高，其中在高肥力条件下分别较湘紫1号和闽紫7号显著提高21.38%和17.46%，低肥力条件下分别较湘紫1号和闽紫7号显著提高24.32%和30.19%（图6A）。高肥力下的紫云英植株平均磷吸收量相比低肥力下显著提高了99.52%；高肥力条件下不同品种间无显著差异；低肥力条件下弋江籽植株磷吸收量较闽紫7号显著提高41.86%（图6C）。不接种根瘤菌的条件下，不同肥力间的紫云英植株平均全磷含量无显著差异，不同肥力水平下均为弋江籽植株全磷含量最高，其中在高肥力条件下较闽紫7号显著提高32.16%，低肥力条件下分别较湘紫1号和闽紫7号显著提高21.32%和24.85%（图6B）。高肥力下的紫云英植株平均磷吸收量相比低肥力下显著提高了74.54%；在不同肥力水平下弋江籽植株磷吸收量均最高，在高肥力和低肥力下较闽紫7号分别显著提高59.51%和33.70%（图6D）。

2.5 不同处理下的紫云英植株全钾含量及吸收量

在接种根瘤菌的条件下，高肥力下的紫云英植株平均全钾含量相比低肥力下显著提高了26.3%；在高肥力条件下不同品种间无显著差异，低肥力条件下弋江籽植株全钾含量分别较湘紫1号和闽紫7号显著提高14.87%和25.52%（图7A）。相比低肥力，高肥力下的紫云英植株平均钾吸收量显著提高133.75%；其中在高肥力条件下湘紫1号植株钾吸收量较弋江籽显著提高17.87%；低肥力条件下弋江籽和湘紫1号植株钾吸收量分别较闽紫7号显著提高37.12%和30.60%（图7C）。不接种根瘤菌的条件下，高肥力下的紫云英植株平均全钾含量相比低肥力下显著提高了19.46%；不同肥力水平下均为弋江籽植株全钾含量最高，高肥力条件下分别较湘紫1号和闽紫7号显著提高16.20%和22.77%，低肥力条件下分别较湘紫1号和闽紫7号显著提高19.95%和17.93%（图7B）。高肥力下的紫云英植株平均钾吸收量相比低肥力下显著提高了107.47%，不同肥力水平下平均钾吸收量也均为弋江籽最高，在高肥力和低肥力条件下分别较闽紫7号显著提高47.00%和29.28%（图7D）。综上，根瘤菌接种下高肥力对紫云英植株全钾含量及吸收量的增益效果更显著，弋江籽植株全钾含量及钾吸收量最高。

2.6 不同处理下的土壤性状

高肥力条件下，相较于不接种根瘤菌，根瘤菌接种显著提高土壤平均pH值。在接种根瘤菌的条件下，弋江籽的土壤pH值显著高于闽紫7号和湘紫1号土壤；闽紫7号的土壤有机碳和全氮含量显著高于湘紫1号和弋江籽土壤；弋江籽的土壤速效钾含量显著高于湘紫1号土壤；弋江籽的土壤铵态氮含量显著低于湘紫1号和闽紫7号土壤；湘紫1号的土壤硝态氮含量显著高于弋江籽土壤。不接种根瘤菌的条件下，湘紫1号的土壤pH显著高于闽紫7号土壤；闽紫7号的土壤有机碳、全氮、有效磷和速效钾含量均最高；其中土壤全碳与全氮含量显著高于弋江籽土壤，而土壤有效磷和速效钾含量显著高于弋江籽和湘紫1号土壤；土壤硝态氮含量显著高于弋江籽土壤（表2）。

低肥力条件下，相比不接种根瘤菌，接种根瘤菌下的土壤速效钾、铵态氮和硝态氮的平均含量均显著提高。在接种根瘤菌的条件下，弋江籽的土壤pH值、硝态氮含量显著高于闽紫7号和湘紫1号土壤；闽紫7号的土壤有效磷含量显著高于湘紫1号和弋江籽土壤。不接种根瘤菌的条件下，弋江籽的土壤pH值显著高于湘紫1号和闽紫7号土壤；闽紫7号的土壤有效磷含量显著高于弋江籽和湘紫1号土壤；闽紫7号的土壤速效钾含量显著低于湘紫1号和弋江籽土壤；弋江籽的土壤硝态氮和铵态氮含量显著高于湘紫1号土壤（表2）。

2.7 不同因素对紫云英生物固氮的贡献

运用随机森林方法分析了不同处理下的土壤性状以及土壤肥力、根瘤菌接种和品种对紫云英地上部生物量、固氮效率和固氮量的相对贡献（图8）。

土壤速效钾、有效磷、pH和全氮含量对紫云英地上部生物量具有显著影响，贡献率分别为15.87%、15.69%、15.25%和11.80%；土壤中有机碳、硝态氮和铵态氮含量对紫云英地上部生物量无显著影响。土壤肥力、根瘤菌接种及紫云英品种对紫云英地上部生物量的贡献率依次为土壤肥力、紫云英品种和根瘤菌接种，其中土壤肥力的贡献率最大，为41.82%（图8），根瘤菌接种及紫云英品种对其无显著影响。

土壤速效钾、有效磷、pH和全氮含量对紫云英吸氮量具有显著影响，贡献率分别达到19.98%、13.60%、12.51%和11.87%（图8）。土壤中有机碳、硝态氮和铵态氮含量对紫云英吸氮量无显著影响。土壤肥力、根瘤菌接种及紫云英品种对紫云英吸氮量的贡献率依次为土壤肥力、根瘤菌接种和紫云英品种，其中土壤肥力的贡献率为36.07%，根瘤菌接种为12.61%（图8），紫云英品种对其无显著影响。

土壤速效钾、有效磷、pH对紫云英固氮量具有显著影响，贡献率分别达到10.03%、9.38%和8.28%（图8）。土壤中有机碳、全氮、硝态氮和铵态氮含量对紫云英固氮量无显著影响。土壤肥力、根瘤菌接种及紫云英品种对紫云英固氮量的贡献率依次为土壤肥力、根瘤菌接种和紫云英品种，贡献率分别为17.16%、16.71%和12.72%（图8）。

3 讨论

3.1 土壤肥力和根瘤菌接种对紫云英生长、养分吸收和生物固氮的影响

土壤肥力是影响紫云英生长的重要因素^［27］。本研究中，紫云英生物量和氮吸收对土壤肥力有不同响应，高肥力下紫云英吸氮量更高，但低肥力下植株氮含量更高，可能是由于较低的土壤肥力促进了紫云英的生物固氮，进而提高植株氮含量^［28-30］，而由于生物固氮的“氮阻遏”现象^［31］，从而抑制了高肥力条件下紫云英的生物固氮作用。接种根瘤菌能够促进紫云英根瘤的形成，提高根瘤数量和活性，提升紫云英的固氮效率和氮吸收量^［21］。李友国等^［32］的研究指出，豆科植物苗期施用少量氮肥，可以加强植株光合作用、促进根系生长，为根瘤菌感染和结瘤创造较好条件。本研究紫云英品种、土壤肥力和根瘤菌对紫云英固氮量的影响有显著交互作用，根瘤菌接种能有效促进高肥力条件下的紫云英生物固氮，说明根瘤菌不仅和紫云英品种之间存在联系^［8］，同时与土壤肥力之间也存在显著的相互作用，高肥力条件能够通过为根瘤菌感染和结瘤创造环境来加强根瘤菌的接种效果，而根瘤菌接种同样能够有效促进高肥力对紫云英地上部生物量、植株吸氮量和固氮量的增益效果。

3.2 土壤理化性质对紫云英生长和固氮的影响

稻田冬种紫云英可有效培肥土壤，增加土壤养分含量，提高土壤酶活性^［9］。土壤是根瘤菌和豆科植物构建共生体系的主要场所，土壤理化性质是影响固氮微生物活性和生物固氮的重要因素^［33］。土壤全氮含量提高时，可以改善土壤供氮能力，促进植物对氮素的吸收和生物量提高^［34-35］。本研究中，土壤速效养分显著影响紫云英生物量、固氮量及磷、钾养分吸收量，说明土壤中速效养分含量充足可促进紫云英生长、固氮和养分吸收，与前人研究结果相似^{［32，36］}。有研究表明适宜的磷、钾肥配比能够改善紫云英的生长性状并提高生物量和养分截获量^［37］。土壤有效磷含量提高可以增加紫云英的生物量，并对氮素的吸收和利用有协同作用。磷肥能够促进紫云英体内铵态氮和硝态氮的同化，进而提高紫云英对氮素的吸收和利用，同时磷肥还能通过促进根瘤菌的结瘤性和根瘤中豆血红蛋白的含量，增加有效根瘤，从而固定更多的氮素，实现以磷增氮^［38］。良好的土壤理化条件，为紫云英生长提供充足的磷钾养分，从而获得较高生物量，提高紫云英的养分截获能力，翻压还田后能够释放更多养分供后茬作物利用。

土壤pH对紫云英吸氮量同样具有极显著影响，在pH较低的土壤中，紫云英残体分解释放的氮多数以铵态氮形态存在，而在pH较高的土壤中，则主要以硝态氮形态存在^［39］。土壤pH值会直接影响固氮酶的活性，进而影响生物固氮的效率^［40］。本研究结果显示，和基础土相比，种植紫云英后土壤pH值显著提高，尤其是接种根瘤菌处理组的土壤pH值提升幅度更为明显，可能是接种根瘤菌促进根瘤早形成，并分泌碱性物质，从而导致土壤pH值提高^［41］。土壤pH对紫云英固氮量具有极显著影响，与前人的研究结果相似^［42］。

4 结论

紫云英生物固氮作用对土壤肥力和接种根瘤菌有不同响应。高肥力土壤能显著提高紫云英的生物量、吸氮量与固氮量，但低肥力条件下的紫云英固氮效率更高。接种根瘤菌能够有效促进紫云英生物固氮作用。土壤肥力与接种根瘤菌对紫云英生物固氮的影响存在显著互作效应，土壤速效钾和有效磷含量是影响紫云英固氮量的主要因素。本研究是在盆栽条件下开展的，所得到的紫云英固氮效率相比田间试验偏低，后期将进一步开展田间试验验证。

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基金资助

现代农业产业技术体系建设专项资金(CARS-22)

国家重点研发计划(2021YFD1700200)