21世紀我國稻區種植紫云英的研究現狀及展望

謝志堅，周春火*，賀亞琴，宋濤，于洋，吳佳

(1.江西農業大學國土資源與環境學院，江西 南昌 330045；2.江西農業大學經濟管理學院，江西 南昌 330045；3.浙江省杭州市蕭山區環境保護局，浙江 杭州 311200；4.中國石油集團長城鉆探工程有限公司遼河分部東部HSE監測中心，遼寧 盤錦 124010；5.江西省彭澤縣農業局，江西 九江 332700)

“民以食為天，食以稻為先”，稻谷不僅是我國65%人口的主糧，而且其消費量占城鄉居民口糧消費總量的比例亦超過65%。可見，水稻生產安全直接關系我國的糧食安全。綠肥是純天然的清潔有機肥源，沒有抗生素和重金屬等次生環境威脅，是我國傳統農業的精華和幾千年農耕文明的精髓，曾對穩定我國糧食生產與安全做出了重大貢獻。紫云英(Astragalussinicus)是南方稻區最主要種植和利用的綠肥作物，同時也是很好的蜜源植物與重要的青貯飼料原料來源。關于紫云英的史料記載，最早可追溯到著于戰國至西漢年間(約公元前2世紀)的《爾雅》中的《爾雅·釋草》篇，在我國已有1600多年的栽培歷史。據統計，20世紀70年代中期，我國紫云英種植面積占當時南方地區耕地總面積的15.07%，分別占綠肥總面積和冬季綠肥總面積的60.84%和77.54%[1]。

在晚稻或中稻收獲后的相當長一段時間(4～6個月)內，稻田土壤主要可分為休閑和種植冬季作物兩種利用模式。目前，南方稻田種植的冬季作物主要有冬油菜、冬小麥和冬季蔬菜等，但大多數稻田處于冬閑狀態。據不完全統計，我國南方約有冬閑稻田面積至少2000萬hm2[2]，不僅浪費光、溫、水、土等自然資源，也危及當地生態環境安全。顯然，利用冬閑稻田發展紫云英等綠肥是解決這一問題最便捷有效的重要途徑。研究證明，合理種植綠肥作物，不僅不會與主作物爭時搶地，而且能有效提升土壤肥力、改善土壤微生態環境質量、增加地表冬季覆蓋度而阻控水土流失，其鮮草還田還可以替代部分化肥、減少農田養分流失等損失[3-4]，從而降低農業生產成本和面源污染風險，實現以較低環境代價獲取較高糧食產量的目標，是水稻清潔生產的重要措施。在長江中下游不同生態區和稻作區，適宜種植的紫云英品種有所差異，需結合當地生產實際情況，充分綜合考慮不同紫云英品種的生育期、鮮草產量及養分累積量等各種因素選擇合適的品種。研究表明，早花適產型紫云英品種湘紫2號具有產量適中、養分含量高且性狀穩定等優點，較好地適應了湖南等同緯度雙季稻區的現代農作制度[5]；在鄂東南低山丘陵和江漢平原雙季稻區適宜種植南昌種，在鄂東丘陵崗地雙季稻區則更適宜種植湘肥3號[6]；在洪湖單季稻區種植豐城青桿種或粵肥2號的效果比較好[7]。

然而，自20世紀80年代末以來，隨著化肥工業的迅猛發展，化學肥料在水稻等農業生產的肥料結構中處于絕對主體地位，綠肥生產則處于自生自滅狀態，而且由于過度片面追求經濟利益而忽視社會和生態效益等，目前我國綠肥種植面積和單產保守估計僅分別為歷史鼎盛時期的20%和60%左右，部分地區甚至更低[2,8]。目前，在市場流通和南方稻區農業生產中普遍使用的紫云英品種仍然多以幾十年前的品種(如，余江大葉、寧波大橋種、信陽種、閩紫系列和湘肥系列等)為主。然而，由于綠肥研究工作在很長一段時間內處于停滯或半停滯狀態，這些紫云英品種資源長期未能得到較好地保護，導致其種質陳舊、混雜甚至蛻化等一系列瓶頸問題，而且根瘤菌菌劑的保存、生產與供應體系癱瘓以及栽培管理和利用技術也難以適應現代農業生產模式，這些均嚴重阻礙了大面積恢復發展和推廣紫云英綠肥作物生產。隨著國家和社會對食品質量與生態環境安全的需求和關注度持續增加，紫云英又迎來了恢復發展的第二個“春天”，對挽救我國農業瑰寶，推動稻區綠肥作物生產與發展具有重大意義。本研究主要綜述了紫云英在新品種資源選育與鑒別、根瘤菌、農藝栽培措施、非生物脅迫及其生態響應等方面的最新研究進展，并在此基礎上分析和提出研究展望。

1 紫云英新品種資源選育

紫云英作為一類作物，品種資源問題首當其沖。我國紫云英品種較為豐富，優良地方品種主要有寧波大橋種、平湖大葉種、茜墩種、樂平種、余江大葉種和信陽種等。新中國成立以來，針對優良地方紫云英品種的發掘與提純復壯和新品種選育工作得到長足發展。20世紀80年代，依托全國綠肥試驗網不僅通過系統選育、品種間雜交和輻射育種等方法分別選育出閩紫1號～3號、湘肥1號和2號、萍寧3號和萍寧72等一系列性狀優良的二倍體型紫云英品種，而且還通過人工誘變的方法，選育出適合我國生產實際的四倍體品系紫云英品種[1]。然而，自20世紀80年代末以來，紫云英種質資源的選育與提純復壯等研究工作幾乎處于停滯或半停滯狀態，而當前市場中的紫云英品種陳舊、蛻化且商品性混雜嚴重，某些優良地方品種沒有得到很好的保護與保存，有的甚至已經消失，給大面積推廣紫云英造成嚴重制約。另外，不同基因型紫云英品種的物候期存在一定差異，而且同一品種在不同生態區的生長性狀、生物量和養分含量等均有所不同[9-10]。因此，選擇或選育適應現代不同生態區和稻作區栽培管理技術需求的紫云英品種就顯得尤為重要[6,10]。

現代水稻生產的翻耕、移栽等農事季節較傳統的生產模式發生很大變化，原有紫云英品種已經很難適應現代雙季稻生產的需求。聶軍等[11]利用系統選育法選育出鮮草產量適中、種子產量和鮮草養分含量高、抗病和抗寒性強等特點的紫云英新品種(湘紫1號～4號)。與湘肥系列(1號～3號)紫云英品種相比，新選育紫云英品種不僅產量適中，而且增加了其抗逆能力等，能適應不同稻作制實際生產需求，一定程度上緩解了稻區綠肥生產的首要瓶頸問題。劉英等[12]選育出固氮能力較強、含氮量高、鮮草和種子產量高的紫云英新品種(皖紫1號和2號)，能滿足直播早稻或單季稻輕簡化種植相關技術需求，為水稻高產高效、優質清潔生產提供物質基礎。針對我國大部分農田土壤缺磷且磷肥當季作物利用率低的特點，蘭忠明等[13]選育出多個高耐低磷和磷高效利用的紫云英新品種(如，閩紫7號等)，有效提高土壤磷的生物有效性。

提高種子產量也是紫云英新品種選育工作的最主要目標之一。紫云英種子出口是創收外匯重要的傳統農產品。20世紀80-90年代，我國紫云英種子相繼出口日本、韓國等地，最多年份出口量達5×106kg，是種子行業出口最穩定且持續時間最長的外貿項目。豫南稻區是我國重要的國家級紫云英種子生產基地，每年除可大量供應南方稻區紫云英種子外，還能出口數量可觀的種子至海外。然而，由于綠肥品種資源長期缺乏有效保護，紫云英種性蛻化明顯且商品性混雜嚴重，極大影響紫云英種子出口業務。劉春增等[14]利用自然雜交、自然突變等技術手段進行多年選育出鮮草和種子產量高、品質優且抗病蟲害和抗逆性(抗寒、抗旱等)強等特點的紫云英新品種(信紫1號)，對滿足國內外紫云英種子需求具有重要意義。

此外，我國綠肥工作者除了開展傳統意義上(肥用型)紫云英品種的選育工作外，還開拓性地選育出具有較高菜用價值等高附加值的紫云英品種。眾所周知，紫云英是國際公認的富硒作物，富含植物蛋白和各種礦物質元素與維生素，除可作為綠肥為下季水稻作物提供養分外，其二次開發富硒農產品(如，大米、豬肉，等)和作為新鮮蔬菜的價值也非常高，可有效提升紫云英的綜合利用價值，激發農民種植紫云英的積極性，更有利于恢復發展和推廣稻區紫云英生產。汪德尚等[15]研究表明舒豐富硒紫云英8號的富硒能力是當地主栽品種的80倍；而蘭忠明等[16]研究則表明，閩紫7號鮮草產量高，嫩莖葉中總糖含量較高，硒、鐵、鈣、蛋白質和維生素C等含量遠高于其他葉類蔬菜，具備很高的菜用價值，可為種植戶帶來可觀的直接經濟效益。

2 紫云英品種資源鑒定

傳統的紫云英品種資源鑒定主要包括開花期、生物學產量、植株養分、抗性、生長發育期的有效積溫、主要數量性狀(如，株高、莖粗、分枝數等)和品種評述等方面。然而，紫云英屬異花受粉植物且異交率較高，以其生長特性與種子形態特征很難準確鑒別其品種基因型及其親緣關系。化學計量法可用于分析不同生態系統植物C∶N∶P化學計量特征的差異以及植物葉片N、P化學計量學特征的季節變化和不同器官之間計量特征的關聯性。林新堅等[17]利用化學計量學法探討不同紫云英種子的差異性與不同熟期紫云英品種相關性的結果表明，紫云英種子的千粒重、面積與外觀形狀特征不易區別不同基因型的品種，但可作為個體區別于其他品種的參考指標，而其C/N和 C/P值則可以作為早、晚熟品種的參考指標。另外，分子標記技術是以生物大分子的多態性為基礎的一種遺傳標記，廣泛應用于多種經濟作物遺傳多樣性分析、系統進化與親緣關系等方面的研究。然而，由于紫云英遺傳背景復雜性，且已知基因組數據還十分有限，國內外利用分子標記技術鑒別紫云英品種的研究鮮見報道[18]。陳堅等[19]利用微衛星序列(simple sequence repeat, SSR)分子標記技術對9個紫云英品種進行鑒定的結果表明，福建省農業科學院土壤肥料研究所近年新挖掘的紫云英品種8410441產量高，但其來源不詳，而寧波大橋種和余江大葉種的基因型最為接近。另外，異花和常異花授粉植物群體內遺傳多樣性豐富且個體間差異較大，利用分子標記對其進行品種水平鑒定研究時，在確保鑒別效果的前提下，適宜的取樣量不僅能降低分析成本，還能提高性價比[20]。

3 紫云英根瘤菌菌株選育

20世紀40年代，陳華葵院士首次在紫云英根瘤中分離的根瘤菌屬于紫云英根瘤菌族，且具有高度的宿主專一性，其與紫云英根系形成的共生固氮體系是我國特有的優勢共生固氮資源[21]。根瘤菌并不是土壤的常住微生物區系，種植紫云英的關鍵取決于接種有效根瘤菌，尤其是初次種植紫云英的土壤，接種成功的關鍵則在于根瘤菌的結瘤能力，而且即便是多年種植紫云英的地區接種優良菌株也能增加地上部鮮草產量和質量。可見，紫云英根瘤菌高效固氮菌株的選育及發酵產品的保存，是紫云英根瘤菌劑發揮功效和恢復發展稻區紫云英綠肥作物生產的關鍵。

人工選育根瘤菌的固氮能力高于野生根瘤菌。目前常用的菌株選育方法主要有自然選育、雜交選育、誘變選育、原生質體融合選育和基因工程選育等。自然界是一個龐大的天然菌種資源庫，故而自然選育法是菌種選育的首選方法。紫云英-根瘤菌共生固氮體系的總固氮量是評價根瘤菌菌劑對紫云英品種促生效果的一個重要指標，而且其與根瘤數量和鮮重之間互呈正相關關系[22]。杜迎輝等[23]從復種紫云英的土壤中分離得到結瘤能力強、固氮性能強的紫云英根瘤菌，能顯著提高紫云英鮮草產量和植株含氮量。然而，根瘤菌的固氮能力不僅取決于其菌種質量，土壤條件和栽培措施也是主要影響因素。研究表明，在接種根瘤菌時，磷、鉀肥作為種肥和苗肥以及施用硼、鋅與鉬肥等微量元素肥料均有利于紫云英根瘤的形成和根瘤數量的增加[24-25]，進而提高共生體系的總固氮量。

人工接種的根瘤菌劑與土著根瘤菌間存在競爭，往往不能達到預期的接種效果，阻礙固氮菌株發揮其應有的作用，而且若根瘤菌與紫云英品種之間的匹配性不好，即使是高效根瘤菌也不能充分發揮其應有的共生固氮性能[26]。因此，在紫云英綠肥的培育過程中，接種與品種相匹配的根瘤菌非常重要。目前，根瘤菌與目標豆科植物匹配性能的研究主要采用水培法和瓊脂試管培養法。管鳳貞等[27]采用這兩種方法分別對從不同地域紫云英根瘤中分離出的固氮菌株進行分析表明，根瘤菌與紫云英共生存在廣譜性和多樣性，而且根瘤菌的有效性受到很多環境因素的影響。事實上，在根瘤菌-宿主植物共生體系中，菌植雙方大量基因參與了早期調控根瘤菌侵染、侵入線形成和根瘤形成以及晚期的類菌體分化、根瘤固氮和衰老等共生固氮全過程，需要形成不同應答機制來感受外界環境信號的變化，以便形成良好的共生固氮體系[28-29]。

4 不同種植技術對紫云英生長發育的影響

我國種植紫云英的歷史悠久。宋代以前，種植紫云英多用作為蔬菜、藥用、養蜂和觀賞等，而自明清代以來，老百姓廣泛種植紫云英并將其作為稻田綠肥利用，而且種植經驗已經很豐富。從紫云英種植面積的時間演變歷程來看，主要經歷緩慢發展期(新中國成立以前至20世紀50年代中期)、快速發展和穩定生產期(20世紀50年代中期至80年代末期)、停滯半停滯期(20世紀90年代初至2007年)和恢復發展期(2008年至今)。在很長一段時期內，全國紫云英種植面積均超過500萬hm2，最高峰甚至達到708.5萬hm2(1975年)，隨著化肥用量激增，紫云英種植面積急劇下降。但隨著國家、社會越來越關注生態環境和農產品質量安全，紫云英等綠肥作物生產重新進入大眾視野，至此迎來了新的發展機遇。

4.1 不同種植方式

目前，紫云英生產仍沿用幾十年前的經驗栽培和管理技術，缺乏適應現代耕作模式和農田土壤環境條件的精細管理技術，其鮮草和種子產量大幅下降[30]。紫云英的種植方式主要有套作、間作和混播等。其中，稻底套作是南方稻田紫云英最主要的種植方式。紫云英一般可與冬季油菜、黑麥草(Loliumperenne)等作物混播，不僅提供更有利于其前期生長的小氣候和土壤環境，增加生物量和養分累積量并改善植株C/N，還可適當減少紫云英播種量[31]。十字花科與豆科作物合理間作可促進豆科作物的固氮作用，提高土壤中有效氮含量而促進油菜生長；而油菜根系分泌物則可活化土壤中的難溶性磷、鉀等養分，可被紫云英植株吸收利用，充分發揮種間的時空差異和互作優勢，進而影響作物養分吸收和生長發育。宋莉等[32]研究表明，紫云英與適當密度的冬油菜以2∶1帶狀間作種植顯著改善紫云英株高等農藝性狀指標，增加地上部生物量。

4.2 不同播種量和播種時期

與其他作物一樣，紫云英生產也需要因時、因地、因品種建立與之配套的栽培技術，以充分利用當地的水、肥、土、氣、光、熱等自然條件。構建合理的群體密度是作物獲得高產穩產的重要前提，不同播種時期和播種量則是影響群體密度的關鍵措施。不同的播種期顯著影響了作物的出苗率、養分吸收累積等[33-34]，適宜的播種期可滿足作物個體和群體對光、溫、水等環境條件的需求，促進植株光合作用及其生長發育[35]。研究表明，選擇合適的播種期有利于改善紫云英的出苗數、株高、單株重等生長性狀，從而顯著增加紫云英地上部鮮草和種子產量，以及對N、K養分的累積量[36]。植株群體密度隨播種量增加而增加，個體間相互競爭導致其形態發生變化，并改變群體小氣候和土壤微環境，最終影響產量[37-38]。研究表明，紫云英地上部鮮草產量和氮、鉀等養分累積量隨播種量增加而增加，而根冠比、種子產量則與之相反[39]。

4.3 水肥運籌措施

水分和養分是作物生長的關鍵限制因子，水肥管理始終是農業生產中的核心問題，而且土壤水分狀況很大程度上決定了植株對養分的吸收、轉運和利用率。紫云英既不抗旱也不耐澇，土壤水分含量是影響其生長發育的重要因素。紫云英在田間持水量為50%～100%的土壤中均能正常生長，但75%～80%田間持水量顯著促進植株光合作用和生理代謝過程，表現出最佳的株高、莖粗和葉面積等農藝特性及生物量和養分吸收累積量[40]。

養分是作物生長并獲得一定生物產量的物質基礎，而合理施肥則能顯著提高作物產量。眾所周知，紫云英是固氮作物，能通過其根系-根瘤菌共生固氮系統固定大氣中的N2供自身利用。雖然施用氮肥對紫云英生長具有一定促進作用，但施用磷、鉀肥以及均衡施肥均能顯著促進其生長發育并提高根瘤菌的固氮能力[41-44]。另外，主作物生長季施用的氮、磷、鉀肥不僅能被當季作物吸收利用，殘留在土壤中的養分仍能被后茬作物吸收利用[45]。在紫云英-水稻種植體系中，水稻季施用氮、磷、鉀肥促進后茬作物紫云英生長發育，顯著增加其鮮草產量和養分累積量，從而提高系統化肥的累積利用率[44,46]。

除大量營養元素外，微量營養元素參與并調控植物體內各種生理代謝過程，是影響紫云英作物生長發育的重要因子。研究表明，基施或噴施硼、鉬和鋅肥等微量元素，有效增加紫云英植株的分枝數和株高等生長性狀和根瘤數，從而促進紫云英植株生長發育及其固氮能力并增加鮮草和種子產量[25,47]。紫云英是國際公認的富硒作物，施用硒肥雖未改變紫云英植株體內化學組分構成，卻顯著影響了各化學成分含量以及地上部和地下部中的官能團能值，進而影響植株對硒的吸收、絡合與運輸[48]。低濃度硒促進紫云英種子發芽，而且對其根系的相對伸長率、耐性指數與根系活力等均有顯著刺激作用而促進植株生長，但隨著硒濃度的增加改變了植株體內各滲透調節物質、光合系統和抗氧化系統中各組分構成與含量，進而可能抑制植株生長發育甚至還會產生一定的毒害作用[49-50]。

水肥耦合有機調節了水與肥之間的協同作用關系，促進植物生長及其對水分和養分的利用率，而且其效果比單一進行水分或養分管理更好[51]，對植物生長和環境保護都有重要意義。研究表明，在相同施肥水平下，紫云英苗期植株干物質累積量隨著水分含量的增加而增加；而在相同土壤水分含量條件下，株高、根長、根干重和葉片中葉綠素含量等隨肥料用量增加而增加，適宜的水肥條件促進紫云英生長[52]。

5 非生物逆境脅迫對紫云英生長發育的影響

外界逆境環境條件會抑制紫云英生長，甚至導致其死亡。植株在逆境脅迫環境下不僅會累積大量活性氧和丙二醛(malondialdehyde, MDA)等有害物質，還破壞光合系統中電子傳遞鏈而降低植株光合速率。干旱和淹水條件下，紫云英植株葉片中MDA含量和最小熒光產量(minimal fluorescence,Fo)上升，最大熒光產量(maximal fluorescence,Fm)和可變熒光產量(variable fluorescence,Fv)等均下降，顯著降低植株生物量和養分累積量，紫云英幼苗生長受阻[40]。光照強度影響植株株高、葉面積、莖粗等農藝性狀指標以及地上部生物量和養分吸收累積量[53]。研究表明，遮陰提高了紫云英種子出苗率，但增加了幼苗死亡率；在生長前期，紫云英株高隨遮陰度的增加而增加，卻降低了其單株復葉數、表觀葉面積和葉綠素含量[54]。

叢枝菌根真菌(arbuscular mycorrihizal fungi, AMF)廣泛存在于包括鹽漬化和重金屬污染土壤在內的各類自然土壤中，而且能與大部分陸生植物形成互惠共生體，促進宿主植物對養分和水分的吸收及其生長發育，增強其對逆境環境的抗性。接種AMF顯著提高紫云英植株耐受鹽脅迫的能力，尤其是接種根內球囊霉(Glomusintraradices)顯著增加植株對P、K的吸收累積量，并將Na+限制于根部而減少鹽基離子對地上部的傷害，不同類型的AMF之間具有一定協同效應，混合接種AMF能增強植株對鹽濃度的耐受能力，有利于其在鹽漬化土壤中的生長[55-56]。土壤中過量的As能抑制作物根系活動并阻礙其對水分和養分的吸收，對植株生長發育產生脅迫作用。接種AMF不僅顯著提高紫云英植株中P含量和根系分泌物中草酸含量并降低As含量，而且還可將植株吸收的大部分Cd、Cu2+和Zn2+等固定于根部并抑制其向地上部轉運，從而有利于緩解重金屬對紫云英的脅迫作用及其生長[57-60]。

在銅、鋅、鉛等重金屬混合污染條件下，紫云英植株體內葉綠體、線粒體、細胞核等細胞器的超微結構被破壞，抑制其根系、地上部和根瘤生長[61]。然而，在銅污染土壤中施用鈣肥可抑制紫云英根對銅的吸收并促進其向莖中轉運，緩解由于過量銅所引起的葉片膜脂過氧化作用，進而促進紫云英植株生長，增加其生物量[62]；而抗重金屬微生物通過將根際土壤中可吸收態銅轉化為鐵錳氧化物結合態銅，而有效降低土壤溶液中可被植株吸收的銅含量，最終降低銅對植物的毒害作用并促進紫云英生長發育[63]。在銅尾礦土壤中加入乙二胺四乙酸(ethylene diamine tetraacetic acid, EDTA)、醋酸和檸檬酸降低紫云英植株對銅的吸收，有效阻止了銅對植株的毒害，而且檸檬酸還可降低植株細胞膜透性，促進其生長發育和對銅的抗性[64]。另外，鎘污染脅迫增加紫云英幼苗中MDA含量而抑制其生長并降低葉綠素含量，但一定濃度的EDTA通過調控植株體內抗氧化系統來緩解鎘對紫云英幼苗的毒害作用[65]。

另外，除草劑是我國農業生產中使用量最大的化學農藥，對糧食安全具有重要作用。然而，除草劑施入土壤后，除少部分或進入生物體或因揮發進入大氣外，大部分進入到土壤后被土壤顆粒吸附而殘留于土壤中，可能對非目標生物的生長發育帶來不利影響[66]。研究表明，殘留稻田除草劑通過改變土壤微生物區系組成和酶活性等生物學性狀，降低土壤中P、K等養分的生物有效性，進而影響紫云英植株對土壤養分的吸收利用及其干物質累積[67-68]。

6 冬季種植紫云英對稻田土壤生態和水稻生長發育及產量與稻米品質的影響

農田冬季覆蓋作物是生態農業的重要組成部分，可增加冬季稻田綠色作物覆蓋度而減少土壤地表裸露，增加單位面積生物量和土壤碳、氮累積量，降低土壤硝態氮含量而抑制其淋溶風險[46]，從而有利于糧食作物可持續生產與安全。另外，稻田冬季種植紫云英不僅可調節稻田土壤pH，一定程度上緩解酸性稻田土壤的酸化效應或降低堿性土壤的pH，還可顯著提高酸性稻田土壤中氨氧化細菌與古菌豐度以及產甲烷細菌、甲烷氧化細菌、硝化和反硝化細菌數量，提高土壤的硝化強度和硝化勢以及CH4和N2O的排放量[69-70]。

土壤中活性碳氮(如微生物量碳氮和可溶性有機碳氮等)含量及其形態變化是評價土壤肥力與質量早期變化的有效指標，與土壤養分供給及植物有效性關系密切[71]。冬季種植紫云英等綠肥作物可有效增加稻田土壤微生物生物量碳、氮和可溶性有機碳、氮含量，促進土壤有機碳、氮的礦化速率，從而有利于滿足水稻生長期間對養分的需求[72]；而適量紫云英與氮、磷肥合理配施也可有效改善早稻生長環境，提高植株生育期內的光能利用率及其對光合作用的反饋調節作用，從而獲得水稻高產[73]。

一般而言，冬季覆蓋作物都有龐大的根系系統，在水稻等主作物收獲后種植紫云英作為冬季覆蓋作物，其大量根系殘留及地上部鮮草還田，可改善農田生態環境，促進水稻植株生長發育，從而可能改善稻米品質。研究表明，冬季種植紫云英不僅提升水稻根系清除活性氧的能力，一定程度上緩解了膜脂過氧化對根系的傷害作用，延緩早稻生育后期根系衰老并增加根表面積和根系數量，增加晚稻根系數量和根長，促進水稻根系對土壤水分和養分的吸收與運輸[74]；而且可降低土壤中Cd、As與Hg等重金屬含量和糙米中Cd與Pb含量，增加稻米出糙率、整精米率、膠稠度和直鏈淀粉含量，卻降低堊白米率和堊白大小，從而有利于植株地上部生長發育及提高水稻產量和改善稻米品質[75]。

7 小結與展望

隨著社會對生態和農產品的質量安全越來越關注，紫云英等綠肥作物又獲得了全新發展機遇。近幾年來，紫云英綠肥作物生產取得了長足發展，不僅有效遏制了種植面積下滑的勢頭，而且挽救和選育了一批優良的紫云英品種，還在紫云英與不同水稻生產模式配套的種植技術及其抗逆性等方面取得豐碩成果。筆者認為今后仍然需要深入開展以下研究：

1)應根據不同生態區和稻作制等生產實際需求，利用分子生物學技術等現代先進手段選育鮮草產量和養分累積量高的優良品種，并篩選與之匹配的價格低廉且適合大規模工業化生產的高固氮根瘤菌菌株(劑)，擴大種子繁育基地，為大面積恢復發展和推廣紫云英種植提供種質資源保障；繼續加強對地方優良品種的保護與保存，并對其提純復壯；廣泛收集性狀優良的野生綠肥品種，擴大紫云英種質資源庫，并對其進行品性鑒定和性狀改良；我國耕地中大部分為中低產田，其中低產田面積占41.2%，尤其是分布在南方山區谷地、丘陵低洼地和平原湖沼低洼地等區域的冷浸田，其增產潛力大。因此，選育具有耐漬水、抗寒(冷)性強等特點的優良紫云英品種以及與之匹配的根瘤菌菌劑，對改良冷浸田和提升其生產能力，促進農村經濟發展、農業增效、農民增收和保障糧食安全有重要的現實意義。

2)在“紫云英-雙季稻”種植體系中，紫云英一般是在晚稻收獲前15～20 d稻底套播。但此時水稻植株株高葉茂，不能進行機械化播種，需要額外增加大量勞動力且勞動強度大、播種難度大且均勻度低，容易導致葉間擱籽等而造成種子浪費，對水稻產量也會產生一定的不利影響。因此，有必要開展將紫云英播種與水稻施肥等相關技術體系的可行性研究，為降低勞動力成本投入，實現紫云英輕簡化種植提供技術支撐。另外，水稻集約化和機械化生產條件下的紫云英高產栽培技術也需要進一步系統研究。

3)稻田長期大量濫用農業化學品，破壞了土壤物理、化學和生物學性狀而出現酸化板結，保水保肥能力下降，嚴重阻礙了紫云英植株生長發育。因此，有必要深入開展關于紫云英生長發育障礙因子的基礎研究，為紫云英高產栽培提供理論依據。

4)紫云英蜂蜜是重要的出口農產品，紫云英作物是優質的蜜源植物和飼草原料。此外，紫云英的藥用、菜用和休閑游憩等社會、經濟和生態價值也非常高，尤其是開發富硒產品可顯著提升其經濟效益。因此，加強紫云英相關產業鏈的開發研究，增加種植紫云英的直接經濟效益等綜合利用價值是有效提升農民積極性的最有效途徑。