在中国绿洲灌溉区，施用绿肥可以减少氮素流失，从而提高小麦产量和氮素利用效率

《Critical Reviews in Oncology/Hematology》：Green manure returning improves wheat yield and N utilization efficiency by minimizing N loss in Oasis irrigation area of China

绿肥还田结合15%氮减量可提升小麦产量及氮利用效率，改善土壤有机质（+7.1%）和水含量（+9.4%），降低土壤密度（-8.9%）和pH值（-6.7%），减少氨挥发（-13.8%）、一氧化二氮排放（-8.8%）和氮淋失（-9.4%），通过提高微生物生物量氮（+50.7%）、脲酶活性（+10.2%）和调节关键酶活性（-19.9%、-32.6%）及优化土壤微生物群落结构实现可持续氮管理。

　　在西北地区，特别是甘肃武威的河西走廊绿洲灌溉区，提高作物产量和氮素利用效率同时减少环境污染已成为可持续农业的重要目标。该研究通过实施一种创新的作物轮作模式，即在小麦收获后引入绿肥，结合不同氮肥施用量的减少，旨在探索绿肥在减少化学氮肥输入情况下如何有效提升小麦产量和氮素利用效率，并揭示其减少氮素损失的机制。研究结果表明，绿肥的引入显著改善了土壤质量，有效补偿了由于减少15%化学氮肥输入导致的产量和氮素利用效率的下降。

绿肥的使用显著提升了土壤有机质含量和水分含量，分别提高了6.5%和9.4%。同时，绿肥还能降低土壤容重和pH值，分别减少了8.9%和6.7%。这些变化表明，绿肥不仅有助于土壤结构的改善，还增强了土壤的持水能力和养分供给能力。此外，绿肥的引入增加了土壤硝态氮和总氮含量，分别提高了8.4%和8.7%。这种增加为小麦生长提供了充足的氮素来源，从而减少了氮素的流失。在氮素损失方面，绿肥的使用显著降低了氨气挥发、N?O排放和氮素淋失，分别减少了13.8%、8.8%和9.4%。这说明绿肥在减少氮素损失方面发挥了重要作用，同时促进了土壤微生物的生长，提高了尿素酶活性，而降低了硝酸盐和亚硝酸盐还原酶的活性。

绿肥的引入还显著提升了土壤细菌的α多样性，并增加了功能细菌的丰度。这些微生物的变化对氮素循环和土壤肥力具有重要影响。土壤微生物的多样性和活性不仅影响氮素的转化速率，还对氮素的保留和损失起到调节作用。研究还通过结构方程模型揭示了不同因素对氮素利用效率的影响机制，表明绿肥与氮肥施用量的结合可以优化氮素的转化过程，提高氮素的利用效率。

研究采用的实验设计是在不同氮肥施用量条件下进行的分块试验，包括两种种植模式：小麦收获后休耕（W）和小麦收获后绿肥还田（W-G），以及三种氮肥施用量：常规施用量（N1）、减少15%（N2）和减少30%（N3）。实验结果表明，绿肥还田在减少15%氮肥的情况下，显著提高了小麦产量和氮素利用效率。这种提高主要归因于绿肥的分解过程释放了内源性生长素样物质，促进了分蘖和穗的形成。此外，绿肥的持续氮素供给提高了旗叶的叶绿素合成，延缓了叶片衰老，优化了冠层结构，延长了灌浆期的光合作用时间，从而促进了光合产物的积累。

土壤氮素含量的提升对作物产量和氮素利用效率至关重要。绿肥的引入不仅增加了土壤中的硝态氮和铵态氮含量，还提升了总氮含量。这些变化有助于缓解由于氮肥减少导致的氮素供应不足问题，同时降低了氮素的损失风险。特别是在小麦生长的关键氮素需求阶段，绿肥的引入显著增强了表层土壤的硝态氮浓度，确保了充足的氮素供给。

在氮素损失方面，绿肥的引入与氮肥减少相结合，有效降低了氨气挥发、N?O排放和氮素淋失。这种减少主要得益于绿肥对土壤结构的改善，降低了土壤容重，提高了有机质含量，从而抑制了反硝化微生物的活性。同时，绿肥的分解过程中释放的有机化合物与土壤的物理结构变化共同作用，促进了大团聚体的形成，增强了土壤对水和养分的吸附能力，减少了重力水的流失路径。此外，绿肥还提高了作物对氮素的吸收效率，从而降低了土壤中无效氮素的残留。

绿肥对土壤微生物的影响同样显著。研究发现，绿肥的引入显著增加了土壤微生物生物量氮（MBN）的含量，平均提高了39.8%。这主要归因于绿肥提供了丰富的有机物质，为微生物的生长和繁殖提供了充足的基质。同时，绿肥的分解过程还促进了土壤中某些功能微生物的生长，如酸杆菌门（Acidobacteriota）、蓝细菌门（Cyanobacteriota）、绿弯菌门（Chloroflexota）、浮霉菌门（Planctomycetota）等，这些微生物在氮素循环和土壤肥力维持中扮演重要角色。例如，酸杆菌门能够直接矿化绿肥残留中的有机氮，蓝细菌门则通过提高固氮基因（nifH）的丰度促进了生物固氮过程，而绿弯菌门则通过厌氧氨氧化作用减少了氮素损失。

绿肥的引入还显著提高了土壤酶活性，如尿素酶活性提高了10.2%，而硝酸盐和亚硝酸盐还原酶活性则分别降低了19.9%和32.6%。这些变化表明，绿肥不仅促进了氮素的转化，还通过调节土壤环境，降低了氮素的损失风险。尿素酶活性的提高有助于促进尿素的水解，从而增加氮素的可用性，而硝酸盐和亚硝酸盐还原酶活性的降低则抑制了反硝化作用，减少了N?O的排放。

此外，绿肥的引入对土壤微生物多样性的提升具有重要意义。研究发现，绿肥还田显著提高了土壤细菌的α多样性，表现为Chao指数和Shannon指数的增加。这表明绿肥的使用有助于维持一个更加稳定和自调节的土壤生态系统，增强了土壤对环境变化的适应能力。这些微生物的变化不仅影响氮素的循环，还对土壤的养分供应和作物的生长提供了支持。

总体而言，绿肥的引入与氮肥减少相结合，为西北地区绿洲农业生态系统提供了一种可持续的解决方案。这种策略不仅能够稳定作物产量，还能有效减少氮素的损失，提高氮素的利用效率，从而在保证农业生产力的同时，降低对环境的负面影响。未来的研究可以进一步探讨不同绿肥种类和施用时间对氮素利用效率和土壤质量的影响，以及如何在不同气候条件下优化绿肥的使用策略。