雙季稻田改制對(duì)土壤剖面構(gòu)型及性質(zhì)的影響.docx

1、應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)2008年5月第19卷第5期ChineseJournalofAppliedEcology,May2008,19(5):1033-1039雙季稻田改制對(duì)土壤剖面構(gòu)型及性質(zhì)的影響國(guó)家“十一五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2006BAD05B01)和“863”計(jì)劃資助項(xiàng)目(2006AA10Z419).通訊作者.E-mail：zengxb2007-074)9收稿.2008-03-08接受.曾希柏孫楠'高菊生'李蓮芳“王伯仁'白玲玉M(*中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，北京100081；2農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)環(huán)境與氣候變化重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，北京100081；3中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資

2、源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京100081)摘要利用田間試驗(yàn)方法，研究了紅壤區(qū)雙季稻田改為稻-稻-紫云英、牧草、水早輪作和早作4種種植模式對(duì)土壤剖面構(gòu)型及耕層土壤性質(zhì)的影響.結(jié)果表明：與試驗(yàn)前相比，旱作種植模式下，耕作層厚度增加了4cm、犁底層厚度減少了2cm、濕筒>2mm粒級(jí)團(tuán)粒含量提高了6.94%、濕篩法平均質(zhì)量粒徑增加了0.37mm、水穩(wěn)性結(jié)構(gòu)商是試驗(yàn)前的1.78倍，腐殖酸碳和富里酸碳含量分別提高了0.15和0.49gkg-七水旱輪作種植模式下，土填水穩(wěn)性結(jié)構(gòu)商較高(95.86)、養(yǎng)分含量變幅?。坏?稻-紫云英種植模式下，除有機(jī)質(zhì)含量(增加1.3g-kg'1)和土壤水穩(wěn)性結(jié)構(gòu)商(

3、降低8.82變化較大外，其余指標(biāo)變化不大；牧草種植模式下，耕作層厚度增加2cm、過(guò)渡層厚度增加9cm、土壤水穩(wěn)性結(jié)構(gòu)商增加1.39,而土壤有機(jī)質(zhì)和全鉀含量分別下降5.6和2.8g.kg*',在所有處理中變化幅度最大.表明在當(dāng)前紅境地區(qū)對(duì)灌溉條件較差的雙季稻田進(jìn)行改制是可行的，建議優(yōu)先考慮改成旱作或水旱輪作，但無(wú)論在何種耕作方式下，均應(yīng)注意土壤鉀素的虧損問(wèn)題.關(guān)鍵詞種植制度土壤剖面構(gòu)型土壤團(tuán)粒土壤養(yǎng)分腐殖質(zhì)文章編號(hào)1001-9332(2008)05-1033-07中圖分類號(hào)S158文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)瑪AInfluenceofdoublericecroppingsysteminnovationonp

4、addysoilprofileformandsoilcharacteristics.ZENGXi-baiL2,SUNNan3,GAOJu-sheng3,LILian-fang'2,WANGBo-ren3,BAILing-yul,2(1InstituteofEnvironmentandSustainableDevelopmentinAgriculture,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Beijing100081,China；2MinistryofAgricultureKeyLaboratoryofAgro-Envi-ronmentandClim

5、ateChange,Beijing100081,China；3InstituteofAgriculturalResourcesandRegionalPlanning,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Beijing100081,China).-Chin.J.Ap-pl.Ecol.,2008,19(5)：1033-1039.Abstract:Fieldexperimentswereconductedonthedoublericecroppingpaddyfieldinredsoilare-atoevaluatetheinfluenceofcroppings

6、ysteminnovationonsoilprofileformandrelatedsoilcharacteristics.Fourcroppingsystemsofrice-rice-ChineseMilkvetch(AstragalussinicusLinn.),forage,paddy-uplandrotation,anduplandweresubstitutedforthedoublericecroppingsystem.Theresultsindicatedthatcomparedwiththoseunderdoublericecroppingsystem,thethicknesso

7、fcultivatedhorizonunderuplandcroppingsystemincreasedby4cm,thatofplowpandeclinedby2cm,>2mmaggregatesinwet-sievedparticle-sizefractionsincreasedby6.94%,wet-sievedmean-massdiameterincreasedby0.37mm,contentsofhumicacidcarbonandfiilvicacidcarbonincreasedby0.15and0.49gkg_,respectively,andquotientofaggr

8、egateswaterstabilitywas0.78timeshigher.Underpaddy-uplandrotation,thequotientofaggregateswaterstabilitywashigher(95.86),whilesoilnutrientcontentschangedalittle.Underrice-rice-ChineseMilkvetchsystem,soilorganicmattercontentincreasedby1.3g,kg1,quotientofaggregateswaterstabilitydeclinedby8.82,butotherpa

9、rametershadlesschanges.Underforagesystem,thethicknessofcultivatedandtransitionalhorizonsincreasedby2cmand9cm,respectively,quotientofaggregateswaterstabilityincreasedby1.39,whilethecontentsofsoilorganicmatterandtotalpotassiumdecreasedby5.6and2.8gkg,respectively.Amongalllestcroppingsystems,foragesyste

10、mhadthegreatestchangesinsoilcharacteristics.Itwascompletelyfeasibletosubstitutethelocaldoublericecroppingsystemforpaddy-uplandrotationoruplandcropping,particularlyintheareaswherefullirrigationwasnotavailable.However,attentionshouldbepaidtothedecreaseofsoilpotassiumcontentwhenthecroppingsysteminnovat

11、ionwaspracticed.Keywords：croppingsystem；soilprofileform；soilaggregates;soilnutrients；humus.改革開放以來(lái),隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展和生產(chǎn)力水平的逐步提高，農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整不斷深入,對(duì)區(qū)域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)民增收產(chǎn)生了十分深遠(yuǎn)的影響.湖南作為我國(guó)水稻生產(chǎn)大省,長(zhǎng)期以來(lái)形成了以雙季稻為中心的稻田耕作制度,對(duì)保證區(qū)域糧食供應(yīng)實(shí)現(xiàn)基本自給、豐年有余的歷史性轉(zhuǎn)變發(fā)揮了重要作用.但是，部分稻田,特別是水分供應(yīng)保證率較低的稻田，其單位面積稻谷產(chǎn)量低、生產(chǎn)效益不高，已嚴(yán)重制約了農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展.因此，急需對(duì)該類型稻田的種

12、植制度進(jìn)行改革,優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)'"J.近年來(lái)，關(guān)于雙季稻田改制的研究多集中在水旱輪作方面.研究表明，稻田改制可以促進(jìn)作物生長(zhǎng)、提高產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益.熊云明等、陳福興等研究表明，雙季稻田輪作，隨著耕作年限的增加，土壤有機(jī)質(zhì)提升，氮、磷等養(yǎng)分出現(xiàn)累積;王子芳等【2-的研究認(rèn)為，南方雙季稻地區(qū)稻田輪作具有改善土壤理化性狀、調(diào)節(jié)土壤肥力、提高系統(tǒng)生產(chǎn)力、增加土壤微生物數(shù)量、降低農(nóng)田污染等優(yōu)點(diǎn)，生態(tài)效益顯著.在稻田耕作改制對(duì)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、腐殖質(zhì)組成的影響方面，王小彬等司和鄭曉萍等（叫提出了土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)狀況的表征指標(biāo)，并建議用土壤水穩(wěn)性結(jié)構(gòu)商、2mm團(tuán)粒、土壤濕篩平均質(zhì)量粒徑作為衡信干土團(tuán)聚

13、性能和濕土團(tuán)聚水穩(wěn)性能的主要指標(biāo);李忠佩等的研究表明，紅壤腐殖質(zhì)的H/F與土壤有機(jī)碳含量呈正相關(guān)，土地利用方式對(duì)H/F有明顯影響.曾希柏等理研究表明，土壤剖面層次，特別是腐殖質(zhì)層和枯枝落葉層的形成，在植被保持良好的前提下，也可發(fā)生在較短的年限里（36年）.但受研究條件的影響，上述研究大多是以雙季稻為中心的種植制度比較，且試驗(yàn)時(shí)間較短.本文在已有研究基礎(chǔ)上，探討湖南雙季稻改制為牧草、亞麻或洋蔥-中稻（水早輪作）、高粱或玉米-馬鈴薯（旱作）等種植制度對(duì)土壤剖面構(gòu)型及耕層土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、養(yǎng)分及腐殖質(zhì)等相關(guān)性狀的影響，為灌溉條件較差的雙季稻田種植制度改革及土壤培肥提供科學(xué)依據(jù).1材料與方法1.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

14、試驗(yàn)于2002年12月502005年10月10日在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院紅壤試驗(yàn)站進(jìn)行.供試土壤為第四紀(jì)紅壤發(fā)育的淹育型水稻土，土壤質(zhì)地為粘壤.±壤的基本性質(zhì)為：pH5.26,有機(jī)質(zhì)28.4g-kg",全氮1.52gkg'1，全磷0.47gkg。',全鉀15.2g-kg'1,堿解氮137.3mg-kg",速效磷15.3mg-kg"，速效鉀80.0mgkg_,.2002年以前為典型的雙季稻種植制度,2002年起進(jìn)行改制.實(shí)驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理，分別為：I.稻-稻-紫云英；D.牧草（牛鞭草）；皿.水旱輪作（亞麻或洋蔥-中稻）；W.旱作（高粱或玉米馬

15、鈴薯）.每處理3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，試驗(yàn)小區(qū)面積1】2m2（14mx8m）.各處理施肥情況根據(jù)當(dāng)?shù)亓?xí)慣，按復(fù)合肥（純N.P2O5.K2O含量均為16%）750kghm-2作基肥一次性施入，其中牧草處理每割一次牧草追施尿素150kghm“，晚稻、中稻、高粱、玉米移栽后10d追施尿素150kghmW試驗(yàn)作物均選用當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)品種，其中早稻為V4O2,晚稻為新香80,亞麻為雙亞5號(hào)，中稻為兩優(yōu)培9,高粱為湘兩優(yōu)橘粱1號(hào),秋玉米為掖單13號(hào)，馬鈴薯第一年為脫毒馬鈴薯、第二年為本地馬鈴薯.試驗(yàn)期間各處理作物的田間管理均參照當(dāng)?shù)卮筇镞M(jìn)行.1.2測(cè)定項(xiàng)目與方法試驗(yàn)開始前約1個(gè)月（2002年11月10日），按“

16、S”型布點(diǎn)采集大田耕層土壤（根據(jù)耕層厚度，去除表層土壤后全層取樣），并在已確定好的試驗(yàn)小區(qū)外挖剖面進(jìn)行觀察、采樣；試驗(yàn)結(jié)束后半個(gè)月內(nèi)，按同樣的方法采集各處理耕層混合樣，自然風(fēng)干后進(jìn)行相應(yīng)處理，用于團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、腐殖質(zhì)組成等的測(cè)定和分析.同時(shí)，分處理挖剖面進(jìn)行觀察、取樣.土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的測(cè)定參照比利時(shí)根特大學(xué)土壤物理實(shí)驗(yàn)室分析方法，采用土壤團(tuán)聚體平均質(zhì)量粒徑和土壤團(tuán)粒水穩(wěn)性結(jié)構(gòu)商作為土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)狀況的表征指標(biāo)，其中，土壤團(tuán)聚體平均質(zhì)量粒徑為每一粒級(jí)團(tuán)聚體平均直徑（mm）與其質(zhì)量百分含量（%）乘積之和；土壤水穩(wěn)性結(jié)構(gòu)商=（N2mm團(tuán)粒）/（干篩平均質(zhì)信粒徑濕篩平均質(zhì)量粒徑）.土壤pH值測(cè)定采用水浸提法；

17、土壤有機(jī)質(zhì)測(cè)定用油浴加熱-K2Cr2O7容量法;土壤全氮測(cè)定用開氏法；土壤全磷測(cè)定用堿熔-鉗銳抗比色法；土壤全鉀測(cè)定用堿熔-火焰光度法;土壤堿解氮測(cè)定用擴(kuò)散法;土壤速效磷測(cè)定用NaHC03浸提-鋁株抗比色法;土壤速效鉀測(cè)定用NH4OAc浸提-火焰光度法；土壤腐殖質(zhì)組成用焦磷酸鈉-氫氧化鈉提出法'加.2結(jié)果與分析2.1稻田改制對(duì)土壤剖面構(gòu)型的影響由于不同耕作方式下土壤的水分狀況、作物類型、生長(zhǎng)狀況及管理等方面的差異，盡管田間試驗(yàn)?zāi)晗迌H3年，但其剖面結(jié)構(gòu)仍出現(xiàn)一定差別（圖1）.其中，牧草處理耕作層（A層）加厚2cm,犁底層（P層，）減少1cm,過(guò)渡層（BC層）加厚9cm；水旱輪作處理耕作層

18、加厚1cm,犁底層加厚6cm；旱作處理耕作層加厚4cm,犁底層減少2cm,過(guò)渡層加厚3cm；而稻-稻-紫云英處理的土壤剖面構(gòu)型則基本沒有變化.由于牧草根系生長(zhǎng)好、在表層土壤中殘留多，且土壤濕度較大、周年變化較小，土層翻耕較少,因此牧草處理耕作層土壤厚度有一定增加，過(guò)渡層土壤亦稍有加厚；水旱輪作處理受作物根系活動(dòng)及旱作翻耕等的影響，盡管耕作層厚度增加不大，但犁底層厚度增加較多；而旱作處理由于土壤全年基本不淹水，且種植旱作作物時(shí)翻耕較深,導(dǎo)致其耕作層厚度增加較多,犁底層厚度則大大減小，加上作物根系活動(dòng)等原因，過(guò)渡層厚度亦有所變化.2.2稻田改制對(duì)耕層土壤粒徑分布的影響土壤顆粒大小分布是評(píng)價(jià)土壤肥力

19、的重要指標(biāo)之一.為明確不同處理對(duì)土壤團(tuán)粒粒徑分布的影響,本文利用干篩法和濕篩法對(duì)試驗(yàn)前后的土壤進(jìn)行比較和分析（表1）.與試驗(yàn)前相比，除稻-稻-紫云英處理變化幅度較小外，其它3個(gè)處理均出現(xiàn)了一定的變化.干篩法測(cè)定結(jié)果中差異較大的是75-8mm粒徑顆粒含估，其中旱作處理較高，達(dá)18.23%,牧草處理最低，僅為13.51%,兩處理間相差4.72%,且與試驗(yàn)前（15.76%）相比變幅最大;其次是0.30.5mm粒徑顆粒含量，其中水旱輪作處理最高，達(dá)12.22%,牧草處理最低，為8.49%，與試驗(yàn)前（9.56%）相比也有較大變化.而2.84.75mm、2.02.8mm、1.02.0mm、0.51.0mm

20、粒徑土壤顆粒含林在各處理間的差異相對(duì)較小.2.0mm粒徑土壤顆粒含量以旱作處理最高，為50.85%，其他處理均未超過(guò)50%,水旱輪作處理最低，僅為46.24%,比試驗(yàn)前（49.03%）減少了2.79%.說(shuō)明旱作可能有利于土壤中大粒徑團(tuán)聚體的形成，而水旱輪作則相對(duì)不利于大粒徑團(tuán)聚體的形成.濕篩法測(cè)定結(jié)果中，差異較大的是0.3mm粒徑顆粒含量，其中旱作處理最低，僅為22.19%,較試驗(yàn)前減少了5.26%，牧草處理最高，達(dá)32.39%,較試驗(yàn)前增加了4.94%；其次是4.75-8.0mm粒徑顆粒含量，其中旱作處理較高，達(dá)15.70%,較試驗(yàn)前增加了5.27%,牧草處理較低，僅為10.66%,與試驗(yàn)前

21、相比較基本沒有變化.2.0mm粒徑土壤顆粒含量最高為早作處理，達(dá)44.58%,較試驗(yàn)前增加了6.94%;最低為稻稻-紫云英處理，僅為35.64%，水旱輪作處理也僅有36.78%，均較試驗(yàn)前有所減少；而2.0mm粒徑顆粒含量則與之相反.進(jìn)一步說(shuō)明旱作有利于土壤中大粒徑團(tuán)聚體的形成,而水早輪作則相對(duì)不利于大粒徑團(tuán)聚體的形成.A0A0A0A0A161517Ppp181r2425PP2S31BCBCBCBCBC4846Al584/.cCCcCjcInaiv圖1不同處理下土壤剖面構(gòu)型變化Fig.1Changesofthesoilprofileformunderdifferenttreatments(cm

22、).JC：試犢前Beforetheexperiment;:稻-稻-紫云英Rice-rice-ChineseMilkvetch;Q:牧草Forage；HI:水早輪作Paddy-uplandrolation;IV:早作Uplandcropping.下同Hiesamebelow.A：耕作層Cultivatedhorizon;?：型底層Plowpan；BC：過(guò)渡層Mid-shift.衰1不同處理下耕層土壩的粒級(jí)分布Tab.1Distributionofparticle*sizefractionsinsoilsofthecultivatedhorizonunderdifferenttreatments如

23、llem處理TreatmentJCInffiIV干籍分級(jí)8-4.75mm15.7616.0413.5115.5118.23Drysievcd4.75-2.8mm20.3120.7422.9119.1320.45fractions(%)2.8-2.0mmIZ9612.4112.8811.6112.182.0-1.0mm19.7720.0021.1419.6920.171.0-0.5mm14.9014.5113.4214.1513.230.5-0.3mm9.569.638.4912.228.84<0.3mm6.746.667.657.706.92>2.0mm49.0349.2049.3

24、046.2450.85<2.0mm50.9750.8050.7053.7649.15濕篩分級(jí)8-4.75mm10.4311.0510.6612.5915.70Wd-sieved4.75-2.8mm17.5515.2418.3316.4318.93fractions(%)2.8-2.0mm9.669.348.127.769.962.0-1.0mm16.9117.0314.2813.2416.421.0-0.5mm120212.5811.1911.4211.540.5-0.3mm5.986.505.037.095.28<0.3mm27.4528.2532.3931.4722.19>

25、;2.0mm37.6435.6437.II36.7844.58<2.0mm62.3664.3662.8963.2255.42佛平均質(zhì)量粒役DrysievedmeanmassdiameterCnun)2.542.562.502.45167堆篩平均質(zhì)粒徑W(4-s>eved-mean*massdiameler(mm)1.971.921.931.97134水皂性結(jié)構(gòu)商Stabilityquotient85.8877.0687.2795.86153.00JC；試驗(yàn)前Beforetheexperiment；I:稻-稻紫云英Rice-rice-Chine»eMilkveich；H:牧

26、草Forage；IS:水早輪作Paddy-uplandroialion；IV:早作Up*landcropping.下同Thesamebelow.各處理干篩平均質(zhì)鼠粒徑中，水旱輪作和牧草兩處理均較試驗(yàn)前有所下降，其中水旱輪作處理下降了0.09mm,比試驗(yàn)前降低3.54%，牧草處理下降了0.04mm,比試驗(yàn)前降低1.57%;而稻-稻-紫云英和旱作處理則均較試驗(yàn)前有所提高，其中稻-稻-紫云英處理上升了0.02mm,較試驗(yàn)前提高0.79%,旱作處理上升了0.13mm,較試驗(yàn)前提高5.12%.各處理濕篩平均質(zhì)量粒徑的變化與干篩結(jié)果有一定差異，僅旱作處理有較大幅度增加，比試驗(yàn)前上升了0.37mm（提高18

27、.78%）；水旱輪作處理與試驗(yàn)前持平；稻-稻-紫云英和牧草兩處理則均有不同程度的下降.各處理土壤水穩(wěn)性結(jié)構(gòu)商與試驗(yàn)前相比，水旱輪作和旱作兩處理均有一定幅度的增加，其中旱作處理增加最多，達(dá)67.12,提高了78.16%；水旱輪作處理增加9.98,提高了11.62%；牧草處理增加L39,提高了1.62%;稻-稻-紫云英處理則較試驗(yàn)前減少了8.82,降低了10.27%.根據(jù)上述結(jié)果，可以初步認(rèn)為稻田改制，特別是改為旱地確實(shí)有利于土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的形成和土壤結(jié)構(gòu)的改善.2.3稻田改制對(duì)土壤養(yǎng)分含最的影響由表2可知，不同處理耕層土壤pH和養(yǎng)分含量均與試驗(yàn)前有一定差異.從土壤pH來(lái)看，除水旱輪作處理較試驗(yàn)

28、前略有下降外，其余處理均有不同程度上升，其中上升幅度最大的是牧草處理，增加了0.61；其次是稻-稻-紫云英處理，增加了0.43；旱作處理增加了0.10.在各處理土壤有機(jī)質(zhì)含質(zhì)中，稻-稻-紫云英處理較試驗(yàn)前增加了1.3g-kg-二上升4.58%；旱作處理增加了0.6g-kg-二上升2.11%；但牧草處理則較試驗(yàn)前減少了5.6g-kg-,降低19.72%；水旱輪作處理減少了1.0gkg'1,降低3.52%.牧草處理土壤有機(jī)質(zhì)下降幅度較大，可能與該處理下牧草生長(zhǎng)較快、收割時(shí)留茬短、地上部分殘留少以及土壤處于好氣狀態(tài)、有機(jī)質(zhì)分解較快等因素有關(guān).不同耕作模式下，土壤全氮含量除牧草處理較試驗(yàn)前有所

29、下降（減少0.06g-kg-*,降低3.95%）外，其他各處理均有不同程度的增加.其中增加較多的是稻-稻-紫云英處理,增加了0.19gkg-',上升12.50%；旱作處理增加了0.15gkg",上升9.87%；水旱輪作處理則僅增加0.01g-kg'1,與試驗(yàn)前基本持平.不同處理下土壤堿解氮含量與試驗(yàn)前相比均有所下降，可能與取樣時(shí)間及兩次分析間表2不同處理下耕層土壩pH、有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含置Tab.2pH,contentsoforganicmatterandnutrientsinsoilsofthecultivatedhorizonunderdifferenttreatme

30、nts處理pH有機(jī)質(zhì)全策全確全鉀做解氧速效確逢效鉀.Trea-OrganicmatterTotalNTotalPTotalKAvailableNAvaihblePAvailableKtment(gD(gD(gkgT)(g虹一，)(mgkp(mg虹一')(fD含增加量ifi加，WT增加蠹含量增加量含量增加量.含量增加量含量增加、含量增加ContentInert*ContentInert-ConienlIncre-QmlentIncre-ContentIncre-ContentInert-ContentInert-Contentinert-mentmentmentmenlmentmentm

31、enlmeni26s43Q871o.25101O-10a4784028,9.3606L5.La527146536719060115Qo.。47475651WO.O.O.Qa09OO.O.Q04072IJ5.4.'nnI337.315.0.7a0528.38&O.3.nna79.&0.n1n66.o780.45.260.334.819.o327.34.-TOC：Totalorganiccarbon；HAS：Humicacidscaiix>n；HA：Humicacidcarbon；FA：Fulvicacidcaibon；HC:

32、Humincarbon.表3Tab.3不同處理下耕屢土壩的腐殖質(zhì)組成Compositionofhumusinsoilsofthecultivatedhorizonunderdifferenttreatments處理Treatment總有機(jī)質(zhì)碳TOC(g-kg-*)腐殖酸碳HAS(gkg")胡敏酸碳HA(gf)富里酸碳FA(gW胡敏素碳HC(gkg")ha/fa胡敏酸碳/腐殖酸碳HA/HAS(%)腐殖酸碳/有機(jī)質(zhì)碳HAS/TOC(%)JC16.55.061.643.4211.410.4832.4130.7233.4812.030.5033.2330.2

33、1n13.24.531.732.808.690.6238.1934.26皿15.95.011.733.2710.880.5334.5331.52IV03.9111.610.3324.9230.95的誤差等因素有關(guān).上述結(jié)果表明，本研究中設(shè)計(jì)的氮肥施用量能基本滿足作物對(duì)氮素養(yǎng)分的需要，從而使土壤氮素大致保持平衡.各處理土壤全磷含量中，牧草處理較試驗(yàn)前增加了0.09gkg'提高19.15%；水早輪作處理增加了0.04gkg"'，提高8.51%；稻-稻-紫云英處理基本維持原水平；而早作處理則較試驗(yàn)前減少了0.07g.kg-',下降14.89%.

34、在各處理土壤速效磷含量中，牧草和水旱輪作兩處理分別較試驗(yàn)前提高了28.76%和9.80%,稻-稻-紫云英和早作處理則分別較試驗(yàn)前下降了43.14%和33.99%.不同處理磷素含量的變化除與作物對(duì)磷素(有效磷)的需求量及土壤水分狀況有關(guān)外，還可能與作物根系的活動(dòng)等有關(guān)，其具體機(jī)制尚有待進(jìn)一步研究.從各處理土壤鉀素的變化來(lái)看，與試驗(yàn)前相比，所有處理的全鉀和速效鉀含量均出現(xiàn)不同程度的下降,其中全鉀含量以牧草處理下降最多，較試驗(yàn)前下降了18.42%，速效鉀含量以稻-稻-紫云英和早作處理下降幅度較大，均較試驗(yàn)前下降了42.88%.說(shuō)明本試驗(yàn)設(shè)計(jì)的鉀素養(yǎng)分施用量可能難以滿足作物對(duì)鉀素的需求,從而導(dǎo)致土壤中

35、鉀素的虧損.在現(xiàn)有耕作管理水平下，如何通過(guò)各種有效措施減少土壤中鉀素的損耗，可能是當(dāng)前和今后一段時(shí)間我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要課題.2.4稻田改制對(duì)耕層土壤有機(jī)質(zhì)碳及腐殖質(zhì)的影響由表3可知，各處理土壤有機(jī)質(zhì)碳含量與土壤有機(jī)質(zhì)的變化規(guī)律完全一致.從各處理土壤腐殖質(zhì)組成來(lái)看，稻-稻紫云英和早作兩處理腐殖酸碳含量均較試驗(yàn)前增加0.15g-kg'1，提高了2.96%；水旱輪作處理基本與試驗(yàn)前持平，而牧草處理則較試驗(yàn)前減少0.53gkg'降低了10.47%.各處理胡敏酸碳含量除早作處理較試驗(yàn)前減少了0.34g-kg，降低了20.73%外，其它處理均增加了0.09g-kg",提高5.49

36、%.各處理富里酸碳含量與試驗(yàn)前相比，早作和稻-稻-紫云英兩處理分別增加0.49和0.06g-kg-分別提高14.33%和1.75%；牧草和水旱輪作兩處理則分別下降0.62和0.15gkg",分別下降18.13%和4.39%.各處理胡敏素碳含量與試驗(yàn)前相比，稻-稻-紫云英處理增加了0.62g-kg”,提高了5.43%；牧草處理下降了2.72gkg，降低23.84%.早作條件下土壤中富里酸碳含量增加較多、而胡敏酸碳含量下降較大，可能與好氣條件下土壤中部分分子量較大的胡敏酸分解成低分子量的富里酸，以及土壤中新形成的腐殖質(zhì)主要為富里酸等因素有關(guān);牧草處理下富里酸碳含量下降較大，可能主要與土壤

37、有機(jī)質(zhì)含量下降、新形成腐殖質(zhì)較少以及富里酸分解等有關(guān).在耕層土壤腐殖質(zhì)組成中，各處理腐殖酸碳含量占有機(jī)質(zhì)碳總量的30.21%-34.26%,其中牧草處理最高，稻-稻-紫云英處理最低，但與試驗(yàn)前相比，僅牧草和水早輪作處理有一定程度的提高；胡敏酸碳含量占腐殖酸碳總量的24.92%-38.19%,其中牧草處理最高，旱作處理最低，且這兩個(gè)處理與試驗(yàn)前相比變化幅度也較大；HA/FA為0.33-0.62,其中牧草和水旱輪作處理分別較稻-稻-紫云英處理高24.00%和6.00%,早作處理卻較稻-稻-紫云英處理下降34.00%.上述結(jié)果表明，牧草和水旱輪作處理土壤的腐殖化程度較高，且有較好的腐殖質(zhì)品質(zhì)，但是，

38、由于這兩個(gè)處理的有機(jī)質(zhì)含量較試驗(yàn)前有所下降，因此，是否有利于土壤肥力的發(fā)展尚待進(jìn)一步探討.3堵語(yǔ)在當(dāng)前紅壤地區(qū)土壤、氣候條件和農(nóng)業(yè)耕作水平下，對(duì)灌溉條件較差、產(chǎn)量較低的稻田適當(dāng)改制,有利于種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和最大限度地發(fā)揮土地的生產(chǎn)力水平.本研究中，將雙季稻改成稻-稻-紫云英、牧草、水旱輪作和早作4種耕作模式.由于作物類型、水分管理及耕作方式的差異，連續(xù)3年處理后土壤的剖面構(gòu)型出現(xiàn)了一定的差別，其中，早作處理使耕作層厚度增加了4cm、犁底層減少了2cm、過(guò)渡層加厚了3cm.耕作層厚度的增加幅度是所有種植模式中變化最大的.稻田改制有利于改善土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu).本研究中，早作處理較有利于土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成

39、，且土壤團(tuán)粒具有良好的水穩(wěn)性,其濕篩2mm粒級(jí)團(tuán)粒、濕篩平均質(zhì)址粒徑、水穩(wěn)性結(jié)構(gòu)商分別較試驗(yàn)前增加6.94%、0.37mm和67.12,比稻-稻-紫云英處理分別增加8.94%、0.42mm和75.94.這在一定程度上說(shuō)明旱作可能有利于土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成.與試驗(yàn)前相比，稻田改種牧草后土壤pH值提高了0.61,但土壤有機(jī)質(zhì)含岸下降5.6g.kg-*,±壤全鉀含量:下降2.8gkg"，這種狀況必須引起重視.而改成水旱輪作或旱作時(shí)，土壤pH值、有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分的變化幅度相對(duì)較小.稻田改制對(duì)耕層土壤腐殖質(zhì)的組成也有一定的影響.其中，在旱作條件下土壤富里酸碳含量增加了0.49gkg&quo

40、t;,提高14.33%,而腐殖酸碳含量增加了0.15g-kg'*,提高2.96%,即該耕作模式有利于土壤腐殖酸、特別是富里酸的形成和累積.而在種植牧草條件下則與旱作情況相反，土壤中腐殖酸、特別是富里酸的礦化速度較快,盡管腐殖質(zhì)的品質(zhì)有所提高，但總量下降幅度較大.綜上所述，筆者認(rèn)為，在紅壤地區(qū)對(duì)灌溉條件較差的稻田進(jìn)行改制不僅有利于農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，也有利于作物增產(chǎn)、增效.結(jié)合不同處理下土壤相關(guān)性質(zhì)的變化結(jié)果，從提高土壤肥力、改善土壤生產(chǎn)力的角度出發(fā)，建議優(yōu)先考慮早作或?qū)嵭兴巛喿?參考文獻(xiàn)1LiuG-L（劉更另）.InvestigationontheAgriculturalDevelopm

41、entintheUplandRegionofRedSoil.Beijing：ChinaAgriculturalScienceandTechnologyPress,1995（inChinese）2 LiuX-H（劉巽浩），ChenF（陳阜）.ChineseCroppingSystems.Beijing：ChinaAgriculturalPress,2005（inChinese）ZhongW-Y（鐘武云）.ConditionandstrategyonpaddycroppingsystemreforminHunan.CropResearch（作物研究），2003,17（3）：114-116（inCh

42、inese）3 WangR-M（王人民），DingY-S（丁元樹）.ChenJ-X（陳錦新）.Effectongrowth-developmentandyieldoflateJapanicariceofthepaddy-uplandyearlyrotationinpaddy.JournalofZhejiangAgriculturalUniversily（浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)），1996,22（4）：412-417（inChinese）5JPrasadR,GangaiahB.Effectofcropresiduemanagementinrice-wheatcroppingsystemongrowth

43、andyieldofcropsandonsoilfertility.ExperimentalAgriculture,1999,34（4）：427-435WittC,CassmanKG,01kDC,elal.Croprotationandresiduemanagementeffectsoncarbonsequestration,nitrogencyclingandproductivityofirrigatedricesystems.PlantandSoil,2000,225：263-2786 GaoJ-S（高菊生），LiuG-L（劉更另），QinD-Z（秦道珠），etal.Effectsofcr

44、oppingrotationinredsoilpaddyfieldonricegrowth.CultivationandPlanting（耕作與栽培）,2002（2）；1-2（inChinese）XiongY-M（熊云明），HuangG-Q（黃國(guó)勤），WangS-B（王淑彬）.Effectofcroprotationinpaddyfieldonsoilphysicalandchemicalcharacteristicsandcropyield.ReviewofChinaAgriculturalScienceandTechnology（中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào)），2004（4）：42-45（inChin

45、ese）7 ChenF-X（陳福興），ZhangM-X（張馬祥），ZouC-M（鄒長(zhǎng)明），etal.Studyontheroleofdifferentcroprotationonfosteringsoilfertility.ChineseJournalofSoilScience（土壤通報(bào)），1996,27（2）：70-72（inChinese）WangZ-F（王子芳），GaoM（高明）,QinJ-C（秦建成）.Effectoflong-termpaddy-uplandrotationonsoilfertilityofpaddyfields.JournalofSouthwestAgricultu

46、ralUniversity（NaturalScience）（西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)版），2003,25（6）：514-517,521（inChinese）8 ZengX-B（曾希柏）,GuanG-F（關(guān)光復(fù)）.Studythechangeoforganicmatter,nitrogen,phosphorusandpotassiumnutrientinthedifferentcroppingsystem.ActaEcologicaSinica（生態(tài)學(xué)報(bào)），1999,19（1）：90-55（inChinese）DingY-S（丁元樹），WangR-M（王人民），ChenJ-X（陳錦新）.Effe

47、ctonmicroorganismandquick-actingnutrientsinsoilofpaddy-uplandYearlyRotationinpaddy.JournalofZhejiangAgriculturalUniversity（浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)），1996.22（6）；561-565（inChinese）13WangB-R（王伯仁）.Theeffectsofpaddy-uplandrotationonthephysicalandchemicalqualityofreddishyellowpaddysoil.HunanAgriculturalSciences（湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)），1

48、992（3）：31-33（inChinese）HuangG-Q（黃國(guó)勤），XiongY-M（熊云明），QianH-Y（錢海燕），etal.Ecologicalanalysisofcroprotationsystemsinpaddyfield.ActaPedologicaSinica（土壤學(xué)報(bào)），2006,23（1）：69-78（inChinese）14 WangR-M（王人民），DingY-S（丁元樹）.Effectofthepaddy-uplandyearlyrotationonthesoilfertility.ChineseRiceScience（中國(guó)水稻科學(xué)）,1998,12（2）：85

49、-91（inChinese）YangD-F（物東方）,LiX-Y（李學(xué)垣）.Studyofsoilorganicandinorganicinthepaddy-uplandrotationinpaddy.ActaPedologicaSinica（土壤學(xué)報(bào)），1998,26（1）：1-8（inChinese）15 HoaNM,SinghU,SamonleHP.PotassiumsupplyingcapacityofsomelowlandricesoilsintheMekongDelta.BetterCropsInternational1998,12（1）:11-15PhillipsIR.Nitro

50、genavailabilityandsorptionunderalternationwaterloggedanddryingconditions.Communi-cationsinSoilScienceandPlantAnalysis,1999,30（1/2）：1-2019PhillipsIR.Phosphorusavailabilityandsorptionunderalternatingwaterloggedanddryingconditions.Commu-nicalionsinSoilScienceandPlantAnalysis,1999,29（19/20）:3045-3059LiZ-P（李忠佩），TangY-L（唐永良）.Theruleofnutrientcirculationandbalanceinthesoilofdiflerentfertilizationsystem.ScientiaAgriculturaSinica（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)），1998,31（1）：46-54（inChinese）20 WangS-B（王淑彬），HuangG-Q（黃國(guó)勤），HuangH-Q（黃海泉）.Studiesoneffectsofecologyandeconomyonp