“黑麦草-水稻”草田轮作系统的根际效应Ⅰ.接种稻田土壤微生物对黑麦草生长和氮素营养的影响

研究在水田冬种黑麦草（Ｌｏｌｉｕｍｍｕｌｔｉｆｌｏｒｕｍ）对后作水稻的作用机理，通过水培试验，探讨了接种和不接种南亚热带稻田土壤微生物条件下黑麦草品种樱早生和早生丰的生长发育和氮素营养．结果表明，稻田土壤微生物参与并促进了黑麦草的物质生产过程。

熟化垫料部分替代化肥对水稻–多花黑麦草轮作生产力、土壤肥力和重金属含量的影响

探讨熟化垫料部分替代化肥对长江中下游地区水稻–多花黑麦草轮作系统生产力、土壤肥力和重金属含量的影响,为长江中下游地区有机肥合理施用及其风险评估提供科学依据。采用连续2年的大田小区试验,以猪发酵床熟化垫料不同比例替代化肥:不施肥对照(CK)、单施化肥(T1)、熟化垫料替代25%化肥氮(T2)、熟化垫料替代50%化肥氮(T3)、熟化垫料替代75%化肥氮(T4)、单施熟化垫料(T5),分析在相等施氮量条件下熟化垫料替代化肥对水稻–多花黑麦草轮作系统作物地上生物量、氮素利用率、土壤理化性质以及重金属含量的影响。研究结果表明,与对照相比,各施肥处理均能不同程度地提高水稻籽粒、水稻秸秆、多花黑麦草产量及地上部周年总产量。在不同比例熟化垫料替代处理中,随着熟化垫料替代比例的增加,作物产量表现为降低的趋势。相对于T1处理,T2处理的水稻–多花黑麦草轮作系统地上部周年生物产量连续两年分别提高5.88%和6.40%,T3处理差异不显著,T4和T5处理显著降低。随着熟化垫料施用比例的增加,水稻–多花黑麦草轮作系统作物年总产量呈先增加后降低趋势,其中T4和T5处理的周年地上部总产量第2年比第1年分别增加11.49%和20.34%。施肥显著影响轮作系统作物的氮素吸收量、利用率和偏生产力。相比于T1处理,T2处理第1年和第2年轮作系统地上部氮素吸收量分别增加9.387%和7.59%,氮素利用率分别提高14.66%和10.14%,偏生产力分别提高7.58%和5.94%;T3处理与T1处理差异不显著;但T4和T5处理3个指标均显著降低。相比于T1处理,耕层0~20 cm土壤p H、有机质、速效钾和有效磷含量随着熟化垫料替代比例的增加表现为升高的趋势。相比于T1处理,T3、T4和T5处理的土壤有机质含量,分别增加33.98%、46.23%和47.09%,有效磷含量分别增加49.11%、67.15%和73.87%,速效钾含量分别增加23.36%、36.77%和55.24%(2年均值)。熟化垫料施用造成了土壤Cu和Zn的富集,但对土壤Cd含量影响不显著,同一施肥处理土壤中的Cu、Zn和Cd含量,第1轮作年低于第2轮作年,但含量均在土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(GB15618—2018)范围内。2年4季定位试验表明,熟化垫料替代25%~50%化肥为长江中下游地区水稻–多花黑麦草轮作生产值得推荐的化肥减量增效模式。

不同施肥管理对“多花黑麦草-水稻”轮作系统杂草防控效应的影响

为解决我国南方冬季稻田闲置造成资源浪费、杂草丛生问题,在湖南湘西地区引入“多花黑麦草(Lolium multiflorum L.)-水稻(Oryza sativa L.)”轮作(IRR)系统,探讨冬种黑麦草施肥管理对农田杂草的影响。黑麦草季设置不同施肥量和肥料种类处理:种草无肥(NF)、种草施复合肥(F1、F2、F3)、种草施尿素(N1、N2、N3),并设置冬闲田为对照(CK)。黑麦草生长期间对农田杂草进行了跟踪调查,同时采用镜检法对不同处理的表层土壤(0-20cm)杂草种子进行鉴定与计数;后作水稻生长期间,调查了不同处理的杂草种类与密度。结果表明:冬种黑麦草期间施用复合肥1500kg·hm^-2(F2处理),黑麦草干草产量显著高于其它处理,达12.93t·hm^-2(鲜草达80.21t·hm^-2);前作黑麦草期间,种草处理组的杂草密度相比于CK最多降低了81.94%(P<0.05),土壤杂草种子库密度降低了65.49%(P<0.05),后作水稻杂草密度降低了58.14%(P>0.05);而单施尿素超过540kg·hm^-2有增加杂草种子库的趋势,并显著增加了后作水稻的杂草发生。黑麦草生长期间的土壤肥力与杂草密度有一定的相关性,冗余分析结果表明施肥措施引起土壤全K含量的差异是影响冬季杂草群落的主要因素,与杂草总密度呈正相关;而土壤P、N含量差异是影响土壤杂草种子库的主要因素,两者呈正相关。可见,冬种黑麦草可在冬季提供青饲料的同时,有效控制农田杂草,且平衡施用NPK对IRR系统中的黑麦草产量和杂草防控具有极为重要的作用。

“多花黑麦草-水稻”轮作对稻瘟病发生程度的影响

2016~2017年在湘西水稻两熟制地区开展了冬种黑麦草对稻瘟病菌越冬存活力及后作水稻稻瘟病发生的影响研究。结果显示,冬种黑麦草田残留稻兜上的稻瘟病越冬菌丝随越冬时间的推进,存活率从2016年12月的72.80%显著下降到2017年4月的52.80%,冬闲田无明显下降。从越冬病菌产孢量看,冬种黑麦草田稻兜的稻瘟病菌产孢数量从2016年12月至2017年4月均在显著减少,冬闲田则从2016年12月至2017年2月减少显著,2017年2月到4月降低不显著;比较同一调查时间冬种黑麦草田与冬闲田越冬病菌产孢量,发现冬种黑麦草田的越冬病菌产孢量均比冬闲田显著降低。在冬种黑麦草对后作水稻稻瘟病发生的影响上,在同一调查时间,无论是病叶(穗)率还是病情指数,冬种黑麦草田均显著低于冬闲田,其中2017年7月、8月和9月冬种黑麦草田的病叶(穗)率分别比同时期冬闲田的病叶(穗)率低52.83%、26.97%和20.61%,病情指数分别低66.82%、45.48%和39.84%。冬种黑麦草对后作水稻稻瘟病发生的控制以2017年7月最高,为40.05%,8月和9月的控病率分别为31.26%和28.49%。综合以上结果,在稻区实施冬季种植黑麦草,不仅能够显著降低稻瘟病越冬菌丝的存活率,而且也显著降低越冬病菌的产孢数,有效减少后作水稻稻瘟病的初侵染源,并在一定程度上降低后作水稻稻瘟病的发生。

“黑麦草—水稻”草田轮作系统应用效益初探(案例研究)

“黑麦草—水稻”草田轮作系统（简称ＩＲＲ系统）在广东省产生了显著的效益。黑麦草作为饲料的应用范围包括了奶牛、奶水牛、肉牛、奶山羊、肉（毛）用兔、实验用兔、猪、鸵鸟、鹅、草鱼等，目前最常见的系统有“稻—草—牛”、“稻—草—鱼”和“稻—草—鹅”。因此，ＩＲＲ系统为发展大农业多种经营提供了重要的物质基础，改善了区域农业生产结构，促进了“三元结构农业”和节粮型畜牧业的发展。ＩＲＲ系统的应用，提高了土地的利用率以及土地单位面积的产出，其经济效益因不同的应用系统而异，一般情况下一个冬季的产出在１．５万元／ｈｍ２以上。

“黑麦草—水稻”草田轮作系统的研究 6.冬种黑麦草期间施肥对后作水稻生产的影响

研究了冬种黑麦草期间施肥对后作水稻生产的影响 ,结果显示 :1种草施肥处理区 ,尤其是复合肥施肥处理区的早稻生物量高于休闲区和种草无肥区 ,但分蘖数有所减少 ;2施肥处理增加早稻和晚稻的稻谷千粒重 ;施用尿素增加了早稻的有效分蘖 ,但在一定程度上降低了晚稻的有效分蘖。千粒重和有效分蘖的增加是施肥导致后作水稻增产的主要因素 ;3种草施肥处理的水稻产量较休闲区增产 7.9%～ 14 .6 % ,比种草无肥区增产 9.7%～16 .5 % ,而种草无肥区与休闲区相比 ,水稻减产 1.6 %。可见 ,冬种黑麦草期间施肥是后作水稻增产的不可缺少的条件。 4考虑到从黑麦草收获物中必然带走大量的磷和钾 ,本研究也证实了单施尿素影响晚稻的有效分蘖 ,而且单施尿素容易引起肥害 ,因此 ,种草期间应施用复合肥 ;施肥量对后作水稻产量的影响不大 ,只要施肥量足以维持黑麦草的正常生长 (75 0 kg/ hm2 ) ,即可对后作水稻生产产生正面效应。

多花黑麦草的应用研究进展

综述了国外对多花黑麦草(又名意大利黑麦草Lolium multiflorum)研究和利用现状,以及国内南方农区水田冬种多花黑麦草的主要生产利用模式。在国外,多花黑麦草除了被广泛应用于肉牛和奶牛的生产以外,还被应用于对磷污染土壤的生物修复。在国内,冬种黑麦草技术经过近20年的推广和应用,已经成为华南地区一种典型的生态农业种植模式,并发展形成了"稻-草-奶牛"、"稻-草-肉鹅"、"稻-草-猪"等一系列的黑麦草利用模式。探讨了生产黑麦草饲养草食畜禽在华南地区进一步推广应用的主要限制因子,以及今后需要重点研究的方向。

不同刈割处理对稻草轮作黑麦草干物质产量和体外消化量的影响

[目的]探讨不同刈割处理对稻草轮作黑麦草干物质产量和体外消化量的影响。[方法]以黑麦草为材料，采用二因素四水平研究稻草轮作模式下不同刈割处理对黑麦草干物质产量和体外消化量的影响。[结果]在4个水平留茬高度下，40cm高度刈割黑麦草千物质产量最高，达5357．50kg／hm^2；在40cm高度刈割下，留萑高度为6cm的刈割处理黑麦草的千物质产量最大，达1562．50kg／hm^2；40cm高度下刈割并留茬6cm处理下的黑麦草干物质体外消化量最大，为1064．68kg/hm^2。[结论]在黑麦草高度为30～40cm且留茬高度为6cm左右时刈割，能取得最高的干物质产量和体外干物质消化量。

稻茬种植多花黑麦草对土壤肥力和微生物组成的影响

土壤理化性状是农业生产潜力的重要指标,不同耕作制度对土壤微生物的丰富度和数量及土壤肥力的变化有一定影响。为解决我国南方农区冬闲田的有效利用,采用多花黑麦草(Lolium multiflorum)/水稻(Oryza sativa)轮作技术,研究稻田冬种多花黑麦草对土壤肥力和微生物的影响。结果表明,与冬闲/水稻对照区相比,多花黑麦草/水稻处理区土壤有机质含量增加了8.50%,全氮含量增加了8.22%,全磷含量增加了7.58%,全钾含量增加了14.96%;与冬闲/水稻对照区相比,多花黑麦草/水稻处理区土壤中细菌菌群数量增加了13.03%,放线菌菌群数量增加了3.22%,真菌菌群数量增加了4.16%。可见在南方冬闲田种植多花黑麦草不仅能为农区养殖业提供大量饲草,还能改善土壤肥力,增加土壤养分,为后作水稻生长发育提供良好条件。

“黑麦草—水稻”草田轮作系统的研究 Ⅳ 冬种意大利黑麦草对后作水稻生长和产量的影响

为了探讨在水田冬种意大利黑麦草(IRG)对后作水稻生产的影响,在广东省龙门县和潮安县对种草(种草区)和未种草(对照区)水田土壤的理化性状以及早、晚稻的生长发育和产量进行了测试。结果表明,冬种IRG后水田土壤理化性状得到了改善,速效N、P和K的含量在种草区比对照区分别高11%、26%和57%,土壤微生物总量高38%,说明了IRG根系对土壤养分有某种活化作用。相应地,种草区早稻的稻谷产量比对照区高14%,晚稻则高7%。可见,"黑麦草—水稻"草田轮作(IRR)系统在生产大量优质青饲料的同时,还起到了绿肥改土的作用,为提高水田的生产力提供了有效途径。同时,IRR系统还为农业种植业和畜牧业之间提供了有机的结合点,从而启动连接土、草、粮、畜多个环节的生态农业系统。这一结果从生态效益的角度证明了IRR系统的可行性。

冬闲期种植多花黑麦草对稻田土壤性状的影响

"多花黑麦草(Lolium multiflorum L.; Italian Ryegrass)—水稻(Oryza sativa L.; Rice)"草田轮作(IRR)系统是我国南方农区新型的轮作模式之一。利用冬闲田种植多花黑麦草不仅能够生产大量的优质青饲料,缓解冬季畜禽饲草紧缺的问题,而且可以改善土壤物理和化学性质,提高养分循环效率,并对土壤微生物群落产生积极影响。通过讨论种植多花黑麦草对土壤团聚体结构、容重、pH、腐殖酸、有机质、碳氮比、土壤氮、磷、钾含量和土壤微生物群落等的影响,系统总结了黑麦草在土壤培肥方面的作用效应,并进一步探讨了南方农区利用IRR系统发展"草牧业"的困难与挑战,旨在为IRR系统的进一步推广提供更为全面深入的理论指导。

意大利黑麦草应用于肉兔养殖的研究

试验的目的是探讨以意大利黑麦草和野生杂草作为青饲料代替部分精饲料饲喂肉兔对其增重、屠宰性状及兔肉品质的影响。经过40 d的分组饲喂试验发现，利用野生杂草或意大利黑麦草代替10%～50%的精饲料饲喂肉兔对其增重效果无显著影响（P〉0.05）；青饲料的引入在一定程度上增加了肉兔的屠宰率，还明显降低了兔肉中的脂肪含量，改善了兔肉的品质。

“黑麦草—水稻”草田轮作系统的研究Ⅰ意大利黑麦草引进品种在南亚热带地区集约栽

我国亚热带地区有大面积的冬闲水田被闲置。利用这些土地资源在冬闲期栽培意大利黑麦草（ＩＲＧ），建立“黑麦草—水稻”草田轮作（ＩＲＲ）系统，可能是解决该地区青饲料紧缺问题的最有效的方法。为了探讨该系统的可行性，在深圳光明畜牧场集约栽培条件（翻耕条播，全期施氮３００ｋｇ／ｈｍ２）下进行了ＩＲＧ的栽培试验。供试品种樱早生（极早熟）、早生丰（早熟）、早生青叶（早熟）、普通种（中熟）和双春（晚熟）均是从日本引进。对照种为燕麦。试验结果表明，ＩＲＧ各品种的平均干物质产量达到１２８８０ｋｇ／ｈｍ２，比燕麦于物质产量提高了２６％，说明ＩＲＧ能够适应我国南亚热带水田冬闲期的气候条件。ＩＲＧ各品种在集约条件下的饲料营养性状十分引人注目，其粗蛋白质含量在两次刈割时分别高达２４．１０％～２６．９９％和１８．７６％～２３．９１％。由此可见，ＩＲＲ系统的黑麦草子系统在我国南亚热带地区不仅是可行的，而且具有高效优质的特点。

“黑麦草一水稻”草田轮作系统的研究Ⅱ意大利黑麦草引进品种在南亚热带地区免耕栽培条件下的生产能力

应用从日本引进的５个意大利黑麦草品种（极早熟：樱早生，早熟：旱生丰、早生青叶，中熟：普通种，晚熟：双春），在我国南亚热带冬闲水田粗放条件（免耕，总施氮１５０ｋｇ／ｈｍ２）下进行栽培试验的结果表明：１）中、早熟品种在粗放条件下的干物质产量并不亚于在集约条件下的产量，说明ＩＲＲ系统是可以在粗放条件下高效运作的；２）晚熟品种不宜在粗放条件下的ＩＲＲ系统中应用；３）根系的强弱通过粗放条件下干旱胁迫的放大制约着ＩＲＧ的干物质产量，因此，具浅根系性状的极早熟品种未能表达其作为极早熟品种的产量优势，但亦达到了与其他中、早熟品种同程度的干物质产量，而其浅根系性状对于ＩＲＲ系统来说是极为重要的；４）粗放条件下ＩＲＧ的饲料营养性状受到很大影响，其粗蛋白质含量大大低于在集约条件下所得结果，但目前还不清楚这一变化是起因于氮投入的减少还是免耕措施。

“黑麦草─水稻”草田轮作系统的研究Ⅲ意大利黑麦草引进品种在南亚热带地区稻底撒播条件下的生产能力

为了进一步研究“黑麦草一水稻”草田轮作（简称ＩＲＲ）系统的适用种质及其在稻底撒播条件下的生产力，应用８个从日本引进的意大利黑麦草（简称ＩＲＧ）品种以及１个从江西省引进的当地农家品种，在稻底撤播和板田条播条件下进行了栽培试验（总施氮３００ｋｇ／ｈｍ２）。８个引进品种是樱早生（极早熟、浅根系）、早生丰、早生育叶、立早生、妙奇青叶（均为早熟）、普通种（中熟）、双春（晚熟）和艾思（晚熟）。

多花黑麦草根际土壤丛枝菌根真菌对早稻生长的影响

为了探究＂黑麦草（Lolium multifiorum L.）-水稻（Oryza sativa L）＂草田轮作（Italian Reygrass-Rice,简称IRR）系统中冬种黑麦草对土壤丛枝菌根真菌（Arbuscular Mycorrhizal Fungi,简称AMF）的效应,以及该效应对后作水稻生长的影响,在冬种一季黑麦草大田试验地采集土壤,分析种草土和冬闲土土壤理化性状及土壤中AMF的孢子密度,采用湿筛法倾析AMF孢子.对种草土和冬闲土土壤分别进行灭菌、不灭菌和灭菌并回接AMF共六组处理,然后在室内盆栽水稻.结果表明：冬种一季黑麦草对土壤理化性质的影响未达到显著水平（p〉0.05）,但极显著地增加了土壤中的AMF孢子密度（p〈0.01）.冬种黑麦草能够增加后作早稻的株高、叶片数、分蘖数等生长指标,但对早稻的地上部生物量和产量影响不显著（p〉0.05）.灭菌处理显著的提高了早稻的千粒重和产量.无论是种草土和冬闲土,回接AMF都能在一定程度上增加早稻的产量和千粒重.这些结果初步表明土壤微生物群落可能是影响水稻产量的一个重要因素, AMF对水稻生长具有一定的积极作用.冬种黑麦草能在一定程度上提高土壤AMF密度,改良土壤微生物群落结构,进而促进早稻的生长.