在水稻生产上,盲目追求高产,过量或超高量施用化学氮肥,不仅没有使水稻产量提高,反而导致了成本投入增加,带来了诸如稻米品质不高和农田氮肥利用率低下、环境污染加重等一系列问题。因此合理施用氮肥,在保证水稻产量不降低的前提下如何提高氮肥利用率是当前水稻产业亟待重视和研究的课题。紫云英(Astragalus sinicus L.)作为我国南方水稻区最主要的冬季绿肥作物,植株本身具有较强的固氮能力,氮素利用效率也高,株体腐解时对土壤氮素的激发量很大,作为有机肥料施用时,它可以有效地补充土壤中的有效氮,减少氮肥使用量,丰富和平衡土壤中营养物质,改良土壤物理性状,提高作物产量,平衡和调节农作物吸收氮、磷、钾及中微量元素,提高农产品品质,在我国南方农田生态系统中维持农田氮循环有着重要的作用。在稻区冬闲田发展以紫云英为代表的绿肥,对于保障国家粮食安全、改善环境质量、发展可持续农业等意义重大。本研究于2014年9月-2016年11月,分别在江西农业大学科技园试验田和余江县农科所试验田开展试验。研究结果如下:(1)与常规施氮相比,紫云英还田后减施20%氮肥后水稻分蘖增加了 1 1.92%,水稻有效穗数增加了 1.92%,水稻产量提高了 5.62%,减施40%氮肥后虽然并不能达到增产的目的,但可以维持单施氮肥时的水稻产量水平,而单施紫云英或紫云英还田后减施60%氮肥处理都会显著降低水稻产量。(2)在紫云英翻压前期,施氮是影响紫云英养分释放关键因素之一,适当的氮肥施用量可以促进紫云英腐解和氮素释放;紫云英还田与氮肥配施能显著增加土壤中碱解氮、全氮、矿质态氮含量,提高土壤氮库活性成分和土壤供氮能力;水稻孕穗期后紫云英氮素释放量、水稻群体吸氮量与土壤全氮和碱解氮存在极显著正相关。(3)与冬闲处理相比,紫云英配施氮肥处理下水稻每穗粒数平均增加了 1 8.86%;紫云英还田配施氮肥处理下水稻产量平均增加了 23.04%,均以常规施氮处理最高,平均增加了 25.52%,其次为施氮优化施氮处理,平均增加了 23.81%,二者均显著高于冬闲处理;与常规施氮和优化施氮两个处理相比,高量施氮处理下水稻产量有所降低,降幅为4.13%～6.25%。早稻稻米的出糙率、精米率均以优化施氮处理最高,与其他处理比,出糙率增幅达0.85%～1.59%,精米率增幅达1.30%～4.15%,显著高于冬闲处理和单施紫云英处理;与冬闲处理相比,冬种紫云英各处理下的早稻直链淀粉含量均有所下降,降幅为0.56%～2.26%,与单施紫云英处理相比,紫云英还田配施氮肥后早稻直链淀粉含量也有所下降,降幅为0.29%～1.71%。(4)综合2年试验结果来看,与冬闲处理相比,冬种紫云英后早稻各处理干物质量增幅为15.57%～36.21%,晚稻增幅为14.41%～24.89%,氮素吸收量平均增幅为60.24%～93.04%,与单施紫云英相比,紫云英还田配施氮肥各处理早稻干物质量增幅为20.14%～28.35%,晚稻增幅为14.79%～18.07%;氮素吸收量平均增幅为40.73%～69.53%;施氮90 kg·hm-2处理下的氮肥回收效率、氮肥农学利用率和氮肥偏生产力均最高,分别比常规施氮高43.18%、64.55%、56.14%,是当前江西省稻-稻-紫云英模式下适宜的氮肥施用量。(5)冬种紫云英各处理的土壤比重平均降幅为2.54%,而紫云英与氮肥配施后各处理的土壤比重平均降幅为2.81%;与冬种前相比,冬种后各处理土壤总孔隙度提高了 2.20%～7.00%,与2015年晚稻后相比,2016年晚稻后各处理的土壤总孔隙度均有所提高,增幅为1.78%～7.89%;粒径>5mm的大颗粒团聚体以处常规施氮处理最高,比冬闲处理高9.02%,紫云还田配施氮肥后,2～5 mm、1～2 mm和0.5～2 mm 3个粒径团聚体数量均高于冬闲处理,其中1～2mm的中等粒径团聚体数量比冬闲处理高1.81%～2.61%;与2015年晚稻后相比,冬闲处理下土壤有机质含量下降了 2.74%,单施紫云英处理土壤有机质下降了1.34%,紫云英配施优化施氮、常规施氮、高量施氮3个处理土壤有机质分别增加了 7.47%、11.28%、12.69%;与冬闲处理和单施紫云英处理相比,优化施氮处理土壤碱解氮分别提高了 14.88%、20.87%;紫云英配施氮肥处理的有效磷和速效钾均高于冬闲处理,但种植水稻后,土壤速效磷和速效钾会有不同程度的降低。(6)与冬闲处理相比,单施紫云英能够显著增加土壤总有机碳和活性有机碳含量,其中单施紫云英处理土壤总有机碳含量增加了 13.72%,活性有机碳含量增加了21.55%。土壤活性有机碳对土壤质量的变化较土壤总有机碳更加敏感,可以指示壤质量的变化;与冬闲处理相比,紫云英还田增加了土壤微生物量碳含量,平均增幅为69.95%,微生物熵增加了 1 5.64%～79.54%,碳库指数提高了 1.45%～13.56%,与单施紫云英相比,紫云英与氮肥配施处理下的土壤微生物量碳平均增加了 82.76%,微生物熵增加了 36.60%～55.1 9%,但随着配施氮量的增加,土壤微生物熵有所下降,降幅为 1.97%～13.61%。(7)施氮225 kg·hm-2处理下的的全年N2O排放总量最高,与冬闲处理相比,增加了 69.90%,与单施紫云英相比,增加了 38.89%;与冬闲处理相比,冬种紫云英各处理的CH4排放总量的增幅为26.04%～111.12%,CO2排放量增幅为45.84%～83.88%,与单施紫云英相比,紫云英配施氮肥各处理下的CH4排放量增幅为44.75%～67.51%,CO2排放量增幅为12.91%～26.08%;从N2O和CH4的排放综合温室效应来看,冬闲处理的净增温潜势最低,N2O和CH4的净增温潜势随施氮量的增加逐渐增加,高施氮量处理下的温室气体排放强度最高,比冬闲处理高69.77%,比单施紫云英处理高11.83%,与常规施氮相比,优化施氮处理对水稻产量并无显著影响,但能减少CO2和CH4的排放总量,有利于稻田节能减排。(8)紫云英还田后配施氮肥提高了稻田生态系统服务功能总价值。与冬闲处理相比,冬种紫云英处理下的农产品总产出增幅达7.56%～20.83%,体调节功能价值增幅为21.64%～37.61%,土壤保持功能价值增幅为4.27%～13.86%,稻田生态系统服务功能总价值增幅14.23%～38.65%,尤其以紫云英与氮肥配施效果较好,其中紫云英配施90 kg.hm-2氮肥处理在农产品供给总价值、产投比、气体调节功能价值、土壤保持功能价值、涵养水分价值等方面最高;在稻田生态系统服务功能总价值中,农产品供给功能价值和气体调节功能价值占主导地位,比例达39.16%～46.43%,其次为气体调节功能,所占比例为36.39%～39.05%,土壤养分累积功能价值、土壤保持功能价值、土壤涵养水分功能价值3者共占比例为16.90%～22.37%。