摘要
过度使用化学肥料会破坏土壤健康，威胁作物生产的可持续性，而用中国黄芪（Astragalus sinicus L., MV）作为绿肥来部分替代化学肥料，可缓解这一问题。然而，MV加入土壤后如何改变土壤微生物群落的结构与功能、提升土壤质量与作物产量，以及其在水稻土中的长期影响，目前仍不完全清楚。本研究基于在中国河南某水稻田进行的13年田间试验，研究了五种施肥处理对土壤物理、化学和生物性质（用于全面评估土壤质量）、微生物群落结构与功能、水稻产量以及可持续产量指数（SYI）的影响。这五种处理分别为：CK组（不施用化学肥料也不施用MV）、F100组（100%化学肥料）、MVF80组、MVF60组和MVF40组（分别相当于80%、60%和40%的化学肥料用量加上MV）。与F100组相比，MVF60组使水稻产量略有提高1.71%，同时显著提升了SYI值5.10%。所有含MV的处理组均使土壤有机碳（SOC）增加了14.4–16.3%，微生物生物量碳（MBC）增加了16.7–20.1%。MVF60组和MVF40组还显著降低了土壤容重，增加了大颗粒含量及平均重量直径。MVF80组则显著提升了土壤中的总磷、总钾、矿质氮以及脲酶含量。由于这些土壤性质的改善，所有含MV的处理组的土壤质量指数（SQI）都出现了显著上升，增幅为11.6–20.1%。随机森林分析表明，MBC和Nmin是预测SQI的最重要因素。此外，MV的加入增加了有益菌类（厚壁菌门、Clostridium_sensu_stricto_1、Bradyrhizobium和Nigrospora）的相对丰度，这类菌类与SQI呈正相关（p < 0.05），同时减少了有害真菌属如Fusarium的相对丰度。回归分析也显示，SQI与水稻产量和SYI之间存在很强的正相关关系。总之，长期施用MV并减少40%的化学肥料用量（即MVF60处理）是一种有效且可持续的水稻养分管理方法。该方法通过改善土壤物理结构、养分循环以及微生物群落的结构与功能来提升土壤质量，从而实现更高且更稳定的产量。
