全 文 ：书江西农业大学学报 2016，38(2) :215－222 http:/ / xuebao．jxau．edu．cn
Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis DOI:10．13836 / j．jjau．2016031
黄山，汤军，廖萍，等．冬种紫云英与稻草还田对双季水稻产量和土壤性状的互作效应［J］．江西农业大学学报，2016，38(2) :
215－222．
冬种紫云英与稻草还田对双季水稻产量和
土壤性状的互作效应
黄 山，汤 军，廖 萍，曾勇军，石庆华，潘晓华*
(江西农业大学 双季稻现代化生产协同创新中心 /作物生理生态与遗传育种教育部重点实验室 /江西省作物生理生
态与遗传育种重点实验室，江西 南昌 330045)
摘要:通过 2年田间试验，旨在明确冬种紫云英和稻草还田对双季水稻产量和土壤性状的互作效应。结果表
明:稻草还田和冬种紫云英对 2013年早晚稻产量均无显著影响，二者亦无显著的互作效应。稻草还田对 2014
年早晚稻产量无显著影响。稻草还田和冬种紫云英对 2014 年早稻产量的互作效应接近达到显著水平(P =
0．090)。冬种紫云英显著提高了 2014年早稻的产量和生物量，但是对晚稻影响不显著。冬种紫云英显著增加
了 2014年早稻的有效穗数和每穗粒数，对 2014年晚稻有效穗数的影响接近达到显著水平(P = 0．055)。试验
进行 2年后，冬种紫云英显著降低了土壤容重，提高了土壤总孔隙度。稻草还田显著提高了土壤 pH，而冬种紫
云英降低了稻草还田对土壤 pH的提升效应。冬种紫云英和稻草还田对土壤有机碳、总氮和碱解氮含量均无
显著影响。稻草还田显著增加了土壤速效磷和速效钾的含量，提高了土壤纤维素酶、蔗糖酶、蛋白酶和酸性磷
酸酶的活性，但冬种紫云英无显著影响。冬种紫云英和稻草还田对土壤速效磷含量和纤维素酶活性具有显著
的协同促进效应。
关键词:紫云英;稻草;双季稻;产量;土壤性状
中图分类号:S511．4+ 2 文献标志码:A 文章编号:1000－2286(2016)02－0215－08
Interaction of Winter Legume Manure Covering(Astragalus sinicus L．)
and Atraw Ｒetention on Yield and Soil Properties
in A Double Ｒice Cropping System
HUANG Shan，TANG Jun，LIAO Ping，ZENG Yong-jun，
SHI Qing-hua，PAN Xiao-hua*
(Collaborative Innovation Center for the Modernization Production of Double Cropping Ｒice，Jiangxi Agri-
cultural University /Key Laboratory of Crop Physiology，Ecology and Genetic Breeding，Ministry of Education /
Jiangxi Key Laboratory of Crop Physiology，Ecology and Genetic Breeding，Nanchang 330045，China)
Abstract:The objective of this study was to examine the interactive effect of winter legume manure cover-
ing (Astragalus sinicus L．)and straw retention on yield and soil properties in a double rice cropping system．
收稿日期:2015-05-15 修回日期:2015-11-05
基金项目:国家自然科学基金项目(31460336)、国家“十二五”科技支撑计划项目(2012BAD14B14、2013BAD07B12)
和中国博士后科学基金资助项目
Project supported by the National Natural Science Foundation of China (31460336) ，the National Key Technolo-
gy Ｒesearch and Development Program (2012BAD14B14，2013BAD07B12) ，and the China Postdoctoral Science
Foundation
作者简介:黄山(1983—) ，男，讲师，博士，主要从事农业生态研究，ecohs@ 126．com;* 通信作者:潘晓华，教授，博士
生导师，xhuapan@ 163．com。
江 西 农 业 大 学 学 报 第 38卷
The results showed that winter legume manure covering and straw retention did not significantly affect both ear-
ly and late rice yield in 2013，and no significant interaction was found．Straw retention had no significant effect
on both early and late rice yield in 2014．There was marginally significant effect of winter legume manure cover-
ing and straw retention on early rice yield in 2014 (P = 0．090)．Winter legume manure covering significantly
increased the yield and biomass in early rice in 2014，but had no significant effect in late rice．Winter legume
manure covering significantly increased the number of panicles and the number of spikelets per panicle in early
rice in 2014，with marginally significant effect on the number of panicles in late rice (P = 0．055)．Winter leg-
ume manure covering significantly reduced soil bulk density and increased the total porosity after the 2-year ex-
periment．Straw retention significantly increased soil pH，whereas winter legume manure covering reduced the
effect of straw retention．Winter legume manure covering and straw retention did not significantly affect the con-
centration of soil organic carbon，total nitrogen，and available nitrogen． Straw retention significantly increased
the concentration of available phosphorous and potassium，and promoted the activity of soil celluloses，inverta-
ses，proteinases，and acid phosphatases，whereas winter legume manure covering had no significant effect．Win-
ter legume manure covering and straw retention synergistically increased the concentration of soil available
phosphorous and the activity of celluloses．
Keywords:Astragalus sinicus L．;rice straw;double rice;yield;soil property
越来越多的证据［1-3］表明，水稻单产增加乏力，特别是在亚洲稻区。例如，有 79%的水稻种植地区
单产出现停滞现象［1］。长期集约化种植下，土壤质量的下降是水稻单产停滞不前的重要原因之一［4］。
大量研究［5-8］表明，有机培肥对提高水稻产量，改善土壤质量和保持稻田生产力的持续增长均具有显著
作用。
稻草，水稻生产的副产品，其原位还田对改善土壤结构，补充土壤养分和提高微生物活性具有重要
作用［8］。而且，稻草还田可以避免秸秆焚烧带来的大气污染［9］。但是，由于其较高的碳氮比，大量的秸
秆还田会导致微生物对土壤氮素的短暂固定，从而对作物的前期生长带来不利影响［8］。特别是淹水条
件下，大量有机物的分解会产生诸多有害物质(有机酸、酚类和还原性物质等) ，这些物质的积累在短期
内会对水稻根系和整个植株的生长产出危害［10］。与稻草相比，豆科绿肥的氮和磷浓度较高［8］。因此，
有研究［11-13］表明，豆科绿肥与禾本科作物秸秆联合还田可能会减缓氮素的固定及其对作物的不利效
应。Sharma和 Prasad［12］对印度稻麦轮作系统的研究表明，小麦秸秆和豆科绿肥联合还田能提高水稻产
量和氮素的农学利用效率，并且显著提高了稻米中蛋白质的含量。Kaewpradit 等［13］通过15N 示踪技术
研究指出，花生秸秆与稻草联合还田能显著改善 N素固定，更好地协同水稻 N素需求与供给，降低 N素
流失。因此，稻草和豆科绿肥联合还田可能会对水稻生产产生显著的互作效应。
但是，目前有关禾本科作物秸秆和豆科绿肥联合还田对水稻的影响研究主要集中在印度河-恒河平
原的水旱轮作系统。因为，此地区小麦收获到下季水稻种植约有 2 个月的休闲期(5—6月) ，为种植豆
科绿肥提供了良好的条件［8，14］。而我国北方的一季稻种植系统冬季气温过低，江淮流域的稻麦轮作系
统的茬口则异常紧张，均不适合种植豆科绿肥。但是，利用南方双季稻区较长的冬闲期种植豆科绿肥，
不仅能够充分利用冬季的光温水资源，还有利于提升水稻产量和土壤肥力［7，15］。但是，以前对双季稻的
研究主要集中在稻草或豆科绿肥的单独影响，对二者的互作效应研究较少。因此，本研究的目的是通过
双因素田间试验，明确稻草和豆科绿肥(紫云英)联合还田对双季稻生产的交互效应。
1 材料与方法
1．1 试验地介绍
试验于 2013—2014年在江西省进贤县温圳镇杨溪村(海拔 26 m，北纬 28°2012″，东经 116°053″)进
行。供试土壤为第四纪红色粘土发育的水稻土，试前土壤的基本理化性质为 0 ～ 10 cm 耕作层:有机碳
37．9 g /kg，全氮 4．3 g /kg，碱解氮 268 mg /kg，速效钾 135 mg /kg，速效磷 20．1 mg /kg，pH 4．9;10～20 cm耕作
层:有机碳 24．4 g /kg，全氮 3．1 g /kg，碱解氮 154 mg /kg，速效钾 98 mg /kg，速效磷 7．4 mg /kg，pH 5．5。
·612·
第 2期 黄山等:冬种紫云英与稻草还田对双季水稻产量和土壤性状的互作效应
1．2 试验设计
试验设 4个处理，随机区组设计，3次重复，小区面积 100 m2。处理分别为:(1)化学氮、磷、钾肥处理
(NPK) ，稻草不还田，冬季休闲;(2)冬种紫云英处理(LM) ，稻草不还田，于前一年晚稻收割前 20～25 d 撒
播紫云英种子，品种为“余江大叶”，播种量为 30 kg /hm2，第二年早稻移栽前 2周左右将紫云英翻耕入土;
(3)稻草还田处理(ＲS) ，早晚稻机械收获的同时将稻草切碎还田，人工将其播撒均匀，冬季休闲;(4)冬
种紫云英和稻草联合还田处理(LM+ＲS) ，紫云英种植和稻草还田方式分别同 LM和 ＲS处理。4个处理
的化学氮、磷、钾肥用量和施肥方式相同。早、晚稻化学氮、磷、钾肥用量为:纯氮 150 kg /hm2、P2O5
75 kg /hm2、K2O 135 kg /hm
2。氮、磷、钾肥分别为尿素、钙镁磷肥、氯化钾。磷肥做基肥一次性施用;早、
晚稻氮肥按 m(基肥)∶m(分蘖肥)∶m(穗肥)= 4∶2∶4施用;钾肥按 m(基肥)∶m(穗肥)= 7∶3施用。2年的
水稻品种相同，早晚稻分别为常规稻中嘉早 17和杂交稻五丰优 T025。各处理其他措施保持一致。
1．3 指标测定
1．3．1 叶绿素含量 于分蘖期、穗分化期及抽穗后每 5 d，各小区随机选择 30 片最新的完全展开叶(抽
穗后为剑叶)用叶绿素仪(SPAD-502，日本)测定叶片的叶绿素含量(以 SPAD值表示)。
1．3．2 植株氮素含量 于成熟期按平均有效穗数每小区取水稻植株 5 穴，将茎鞘、叶片、穗分开，置于
烘箱中 105 ℃杀青 30 min，然后 80 ℃烘干至恒质量。采用全自动凯氏定氮仪(FOSS-2300，美国)测定
植株的氮素含量。
1．3．3 考种测产 成熟期每小区调查 100穴有效穗，按平均数法取水稻植株 5穴，考察穗粒结构。每个
小区实割 10 m2植株后脱粒测定实际产量。
1．3．4 土壤性状测定 2014年晚稻收获后，每小区采用“五点法”取土壤样品(0 ～ 20 cm) ，混匀后作为
1个混合样。采用环刀法测定土壤容重，pH 测试仪测定土壤 pH，重铬酸钾容量法测定土壤有机碳，全
自动定氮仪测定土壤全氮，碱解扩散法测定碱解氮，钼锑抗比色法测定有效磷，醋酸铵浸提火焰光度法
测定速效钾［16］。土壤蔗糖酶活性采用二硝基水杨酸比色法测定，以 24 h 后每克土壤所释放的葡萄糖
(mg)表示;磷酸酶活性采用磷酸苯二钠比色法测定，以 24 h 后每克土壤中的酚(mg)表示;纤维素酶采
用二硝基水杨酸比色法测定，以 24 h后每克土壤生成的葡萄糖(mg)表示;蛋白酶采用茚三酮比色法测
定，以 24 h后每克土壤中氨基氮(mg)表示［17］。
1．4 数据分析
数据采用 JMP 7．0软件处理。于 P＜0．05水平进行显著性检验。
2 结果与分析
2．1 产量及其构成
稻草还田(ＲS)和冬种紫云英(LM)对 2013年早晚稻产量均无显著影响，二者亦无显著的互作效应
(表 1，表 2)。稻草还田显著提高了 2013年早稻的地上部生物量。早稻稻草还田显著提高了 2013年晚
稻的结实率，且稻草还田和冬种紫云英具有显著的互作效应。稻草还田对 2014年早晚稻产量无显著影
响。稻草还田和冬种紫云英对 2014年早稻产量的互作效应接近达到显著水平。冬种紫云英显著提高
了 2014年早稻的产量和生物量，但是对晚稻影响不显著。冬种紫云英显著增加了 2014 年早稻的有效
穗数和每穗粒数，对 2014年晚稻有效穗数的影响接近达到显著水平。
2．2 SPAD值
稻草还田显著降低了 2013年早稻穗分化期叶片的 SPAD 值，但是在分蘖期和抽穗后无显著影响
(表 3，表 4)。除分蘖期和抽穗期外，冬种紫云英显著提高了 2013年早稻叶片的 SPAD值。早稻稻草还
田显著降低了 2013年晚稻分蘖期和抽穗后 25 d叶片的 SPAD值，其他时期未达到显著水平。冬种紫云
英有提高 2013年晚稻叶片 SPAD值的趋势，但仅在抽穗后 10 d 和 25 d 达到显著水平。稻草还田和冬
种紫云英对 2013年早晚稻叶片的 SPAD值均无显著的互作效应。
与 2013年相似，稻草还田仅在穗分化期显著降低了 2014年早稻叶片的 SPAD值。除穗分化期外，
早稻稻草还田显著降低了 2014年晚稻各时期叶片的 SPAD值。冬种紫云英显著提高了 2014 年早稻分
蘖期、穗分化期及抽穗后 10 d和 25 d的叶片的 SPAD值，其他时期未达到显著水平。冬种紫云英显著
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江 西 农 业 大 学 学 报 第 38卷
提高了 2014年晚稻抽穗后 5～30 d叶片的 SPAD值，其他时期未达到显著水平。稻草还田和冬种紫云
英对 2014年早稻穗分化期和抽穗后 25 d，晚稻抽穗后 20～30 d 叶片的 SPAD值具有显著的互作效应，
在早稻分蘖期和晚稻抽穗后 15 d接近达到显著水平。
表 1 冬种紫云英(LM)和稻草还田(ＲS)对双季水稻地上部生物量、产量及其构成的影响(P值)
Tab．1 Ｒesults (P-values)of ANOVAs on the effects of legume manure (LM)and rice straw (ＲS)
application on the aboveground biomass，yield and its components of the double rice
年份
Year
季别
Season
变异来源
Source of variations
有效穗数 /m－2
Panicles
每穗粒数
Spikelets panicle
结实率 /%
Grain filling
千粒质量
1 000-grain
weight
产量 /
(t·hm－2)
Yield
生物量 /
(t·hm－2)
Biomass
2013 早稻 ＲS 0．679 0．237 0．583 0．508 0．483 0．037
Early rice LM 0．300 0．414 0．781 0．689 0．282 0．139
ＲS×LM 0．617 0．237 0．315 0．893 0．952 0．332
晚稻 ＲS 0．383 0．421 0．002 1．000 0．838 0．750
Late rice LM 0．406 0．513 0．228 0．402 0．578 0．565
ＲS×LM 0．789 0．317 0．035 0．776 0．660 0．508
2014 早稻 ＲS 0．827 0．170 0．147 0．254 0．895 0．973
Early rice LM 0．043 0．020 0．455 0．812 0．015 0．038
ＲS×LM 0．664 0．922 0．584 0．693 0．090 0．134
晚稻 ＲS 0．191 0．779 0．881 0．697 0．710 0．613
Late rice LM 0．055 0．158 0．462 0．128 0．202 0．378
ＲS×LM 0．096 0．939 0．881 0．207 0．206 0．894
表 2 冬种紫云英(LM)和稻草还田(ＲS)对双季水稻地上部生物量、产量及其构成的影响
Tab．2 Effects of legume manure (LM)and rice straw (ＲS)application on the
aboveground biomass，yield and its components of the double rice
年份
Year
季别
Season
处理
Treatment
有效穗数 /m－2
Panicles
每穗粒数
Spikelets panicle
结实率 /%
Grain filling
千粒质量 /g
1 000-grain
weight
产量 /
(t·hm－2)
Yield
生物量 /
(t·hm－2)
Biomass
2013 早稻 NPK 368a 120a 81．7a 25．5a 8．00a 13．48b
Early rice LM 372a 118a 84．2a 25．6a 8．28a 13．68b
ＲS 361a 120a 82．6a 25．2a 8．18a 13．97ab
LM+ＲS 373a 132a 81．2a 25．5a 8．43a 14．84a
晚稻 NPK 315a 133a 82．3b 25．6a 8．32a 13．16a
Late rice LM 319a 144a 85．1ab 25．5a 8．36a 13．09a
ＲS 306a 145a 87．6a 25．7a 8．24a 12．91a
LM+ＲS 314a 143a 86．6a 25．5a 8．56a 13．78a
2014 早稻 NPK 310a 111b 80．1a 25．7a 6．74ab 10．52ab
Early rice LM 328a 116ab 80．3a 25．6a 6．86ab 10．79ab
ＲS 308a 113ab 81．1a 25．9a 6．54b 9．98b
LM+ＲS 333a 118a 82．4a 25．9a 7．09a 11．36a
晚稻 NPK 342a 151a 84．7a 24．5a 9．25a 13．78a
Late rice LM 346a 161a 83．9a 24．4a 9．26a 14．34a
ＲS 309a 153a 84．7a 24．9a 9．02a 13．31a
LM+ＲS 350a 162a 83．6a 24．2a 9．66a 14．07a
NPK、LM、ＲS和 LM+ＲS分别表示无机氮磷钾肥对照、冬种紫云英、稻草还田及紫云英和稻草联合还田处理;同一列
中的不同小写字母表示同一年份同一季别不同处理间差异显著(P＜0．05)。
NPK，LM，ＲS，and LM+ＲS mean control with inorganic NPK fertilizers，legume manure，rice straw，and combined legume
manure and rice straw application treatments，respectively．Different lowercase letters within a column mean significant differences
among treatments in the same cropping season for each year (P＜0．05)．
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第 2期 黄山等:冬种紫云英与稻草还田对双季水稻产量和土壤性状的互作效应
表 3 冬种紫云英(LM)和稻草还田(ＲS)对双季水稻 SPAD值的影响(P值)
Tab．3 Ｒesults (P-values)of ANOVAs on the effects of legume manure (LM)and rice
straw (ＲS)application on the SPAD value of the double rice
年份
Year
季别
Season
变异来源
Source of variations
分蘖期
Mid-tillering
穗分化
Panicle initiation
抽穗后天数 Days after heading
0 5 10 15 20 25 30
2013 早稻 ＲS 0．496 0．030 0．513 0．577 0．849 0．543 0．829 — —
Early rice LM 0．179 0．002 0．113 0．047 0．070 0．048 0．048 — —
ＲS×LM 0．348 0．207 0．320 0．104 0．143 0．161 0．484 — —
晚稻 ＲS 0．012 0．504 0．118 0．299 0．771 0．170 0．139 0．005 0．330
Late rice LM 0．746 0．135 0．092 0．067 0．006 0．072 0．074 0．002 0．295
ＲS×LM 0．457 0．673 0．906 0．425 0．171 0．927 0．952 0．955 0．828
2014 早稻 ＲS 0．155 0．027 0．829 0．740 0．688 0．245 0．474 0．126 —
Early rice LM 0．002 0．003 0．130 0．125 0．030 0．082 0．155 ＜0．000 1 —
ＲS×LM 0．052 0．006 0．735 0．976 0．359 0．182 0．437 0．004 —
晚稻 ＲS 0．038 0．079 0．022 0．016 0．004 0．006 0．004 0．018 ＜0．000 1
Late rice LM 0．455 0．254 0．071 0．023 0．016 0．003 0．020 0．007 ＜0．000 1
ＲS×LM 0．953 0．296 0．100 0．910 0．706 0．054 0．039 0．021 ＜0．000 1
“—”表示未测定。
“—”means not determined．
表 4 冬种紫云英(LM)和稻草还田(ＲS)对双季水稻 SPAD值的影响
Tab．4 Effects of legume manure (LM)and rice straw (ＲS)application on the SPAD value of the double rice
年份
Year
季别
Season
处理
Treatment
分蘖期
Mid-tillering
穗分化
Panicle initiation
抽穗后天数 Days after heading
0 5 10 15 20 25 30
2013 早稻 NPK 39．8a 38．0ab 41．8a 41．6ab 40．3a 36．0ab 23．4a — —
Early rice LM 40．0a 40．0a 42．5a 42．0ab 40．7a 36．8ab 25．9a — —
ＲS 39．7a 35．6b 41．4a 40．7b 38．9a 35．1b 21．9a — —
LM+ＲS 40．6a 39．2a 44．2a 43．9a 42．4a 39．1a 26．7a — —
晚稻 NPK 39．9a 38．3a 38．6a 37．3a 34．7ab 34．0a 28．7a 26．6bc 17．2a
Late rice LM 39．7a 38．8a 39．5a 38．0a 35．4ab 34．8a 30．3a 29．3a 18．8a
ＲS 38．1b 37．9a 38．0a 36．4a 34．3b 33．5a 27．3a 24．4c 16．2a
LM+ＲS 38．6ab 38．7a 38．7a 37．8a 36．0a 34．2a 29．0a 27．1ab 17．3a
2014 早稻 NPK 38．4ab 38．3a 46．1a 44．6a 43．9ab 42．7a 38．7a 27．6c —
Early rice LM 39．2a 38．6a 46．8a 45．5a 44．9ab 43．3a 39．5a 29．8b —
ＲS 37．2b 35．6b 45．8a 44．8a 43．6b 39．6a 37．1a 26．8c —
LM+ＲS 39．4a 39．0a 46．9a 45．7a 45．8a 43．5a 39．5a 31．8a —
晚稻 NPK 44．2a 35．0a 41．3a 39．6ab 39．3ab 37．6a 32．9a 28．3a 22．9a
Late rice LM 44．5a 35．1a 41．4a 40．3a 40．1a 38．1a 33．0a 28．6a 23．1a
ＲS 43．6a 34．1a 39．9b 38．7b 38．6b 35．8b 30．9b 26．0b 18．4b
LM+ＲS 43．8a 34．8a 41．1ab 39．5ab 39．1ab 37．7a 32．6a 28．6a 23．1a
2．3 氮素吸收
稻草还田和冬种紫云英对 2013年成熟期早晚稻氮素吸收均无显著影响，二者亦无显著的互作效应
·912·
江 西 农 业 大 学 学 报 第 38卷
(表 5，图 1)。稻草还田对 2014年成熟期早晚稻氮素吸收均无显著影响，而冬种紫云英显著提高了成熟
期早晚稻的氮素吸收量，但稻草还田和冬种紫云英的互作效应不显著。
表 5 冬种紫云英(LM)和稻草还田(ＲS)对双季稻成熟期氮素吸收的影响(P值)
Tab．5 Ｒesults (P-values)of ANOVAs on the effects of legume manure (LM)and rice
straw (ＲS)application on N uptake of the double rice at maturity
变异来源
Source of variations
2013
早稻 Early rice 晚稻 Late rice
2014
早稻 Early rice 晚稻 Late rice
ＲS 0．632 0．830 0．606 0．145
LM 0．383 0．187 0．020 0．009
ＲS×LM 0．773 0．419 0．326 0．443
图 1 冬种紫云英(LM)和稻草还田(ＲS)对双季稻成熟期氮素吸收的影响
Fig．1 Effects of legume manure (LM)and rice straw (ＲS)application on N uptake of the double rice at maturity
2．4 土壤性状
冬种紫云英显著降低了土壤容重，稻草还田亦有此趋势，但未达到显著水平(表 6，表 7)。冬种紫
云英显著提高了土壤总孔隙度，但稻草还田影响不显著。稻草还田能显著提高土壤 pH，冬种紫云英无
显著影响，但冬种紫云英显著降低了稻草还田对土壤 pH 的提升效应。冬种紫云英和稻草还田对土壤
有机碳、全氮和的碱解氮含量均无显著影响。稻草还田显著提高了土壤速效磷和速效钾的含量，冬种紫
云英无显著影响，但冬种紫云英和稻草联合还田对土壤速效磷和速效钾的提升效应更大。稻草还田显
著提高了土壤纤维素酶、蔗糖酶、蛋白酶和酸性磷酸酶的活性，但冬种紫云英无显著影响。冬种紫云英
和稻草还田对土壤纤维素酶活性具有显著的协同促进效应。
表 6 冬种紫云英(LM)和稻草还田(ＲS)对土壤性状的影响(P值)
Tab．6 Ｒesults (P-values)of ANOVAs on the effects of legume manure (LM)and rice
straw (ＲS)application on soil properties
变异来源
Source of
variations
容重
Bulk
density
总孔隙度
Total
porosity
pH
有机碳
Organic
C
全氮
Total
N
碱解氮
Available
N
速效磷
Available
P
速效钾
Available
K
纤维素酶
Cellulase
蔗糖酶
Invertase
蛋白酶
Proteinase
酸性磷酸酶
Acid
phosphatase
ＲS 0．094 0．113 0．009 0．771 0．450 0．080 0．013 0．005 ＜0．000 1 0．000 3 0．005 0．034
LM 0．022 0．026 0．413 0．171 0．379 0．315 0．318 0．193 0．088 0．987 0．458 0．938
ＲS×LM 0．545 0．495 0．020 0．986 0．973 0．538 0．016 0．044 0．001 0．171 0．079 0．282
·022·
第 2期 黄山等:冬种紫云英与稻草还田对双季水稻产量和土壤性状的互作效应
表 7 冬种紫云英(LM)和稻草还田(ＲS)对土壤性状的影响
Tab．7 Effects of legume manure (LM)and rice straw (ＲS)application on soil properties
处理
Treatment
容重 /
(g·cm－3)
Bulk density
总孔隙度 /%
Total
porosity
pH
有机碳 /
(g·kg－1)
Organic C
全氮 /
(g·kg－1)
Total N
碱解氮 /
(mg·kg－1)
Available
N
有效磷 /
(mg·kg－1)
Available
P
速效钾 /
(mg·kg－1)
Available
K
纤维素酶 /
(mg·g－1·d－1)
Cellulase
蔗糖酶 /
(mg·g－1·d－1)
Invertase
蛋白酶 /
(μg·g－1·d－1)
Proteinase
磷酸酶 /
(mg·g－1·d－1)
Acid
phosphatase
NPK 0．93a 64．7b 5．08b 28．8a 3．57a 201a 6．2ab 92b 0．23c 3．00b 1．61b 0．27b
LM 0．86ab 67．5a 5．14ab 30．2a 3．61a 203a 4．9b 84b 0．21c 3．30b 1．87ab 0．30ab
ＲS 0．88ab 66．7ab 5．28a 29．1a 3．53a 188a 6．2ab 102ab 0．25b 4．49a 2．15a 0．34a
LM+ＲS 0．84b 68．4a 5．16ab 30．5a 3．57a 196a 8．7a 130a 0．29a 4．20a 2．04a 0．32ab
3 讨 论
本研究表明，稻草还田对 2年的早晚稻产量均无显著影响。稻草还田对水稻生长发育和产量形成
的影响有利有弊，并且受土壤性状、水分和肥料管理等多种因素的影响［10］。尽管稻草还田短期内会导
致微生物对土壤氮素的固定，可能会对水稻前期的生长产生不利影响［18］。但是，随着碳源的消耗，微生
物所固定的养分在作物生长后期会逐渐释放，而且作物产量大部分源于花后的物质生产，因此可能弥补
了稻草还田在前期带来的不利影响［19］。在双季稻区，前一年的晚稻稻草还田距第二年早稻种植存在
4～5个月的休闲期，稻草在冬闲期的腐解及碳氮比的降低有利于缓解微生物对氮素的固定［20］。有研
究［19］指出，在双季稻系统，由于早稻稻草还田与晚稻种植的间隔时间很短，大量有机物的投入会导致微
生物氮素的固定，对晚稻前期生长产生不利影响。本结果也表明，稻草还田显著降低了叶片 SPAD 值，
并有降低水稻氮素吸收总量和土壤碱解氮的趋势，特别是晚稻季。因此，在本试验中，稻草还田确实导
致了微生物对氮素的固定，但并未导致产量的下降。笔者推测可能是因为:(1)本试验的基础土壤肥力
较高，0～10 cm土壤的有机碳和总氮含量分别高达 37．9 和 4．3 g /kg。由于作物当季氮素的吸收大部分
来自于土壤，因此，较高的土壤肥力可能缓解了微生物对氮素的固定［13］;(2)可能与氮肥运筹有关，有研
究［8，10］表明，增加前期氮肥的施用比例能够降低秸秆还田下微生物对氮素的固定。本研究 60%的化学
氮肥用于水稻生长前期(基肥和分蘖肥) ，可能一定程度上缓解了前期氮素供应的不足;(3)从土壤性状
来看，稻草还田有利于改善土壤结构，提高土壤速效磷和速效钾的含量，特别是能够促进微生物和土壤
酶的活性，从而有利于提高有机质的分解和养分释放。需要指出的是，有机物对土壤的培肥效应是一个
较长的过程，本结果仅是 2年后的初步结果，土壤性状的改良在中长期的时间尺度才能更为显著［6-7］。
与以前的研究［6，21-22］相似，通过豆科绿肥的固氮作用，冬种紫云英能够增加水稻的氮素供应。冬种
紫云英显著提高了水稻叶片的 SPAD值以及氮素吸收总量，特别是在 2014 年。主要是因为，2014 年紫
云英的生物量显著高于 2013年，平均鲜质量分别为 33．4，11．3 t /hm2。冬种紫云英显著提高了早稻的产
量和生物量，主要是因为其提高了水稻的有效穗数和每穗粒数。可见，冬种紫云英并还田改善了水稻的
氮素营养，促进了水稻的分蘖和颖花分化［23］。虽然冬种紫云英对晚稻的产量和生物量无显著效应，但
从叶片 SPAD值及氮素吸收来看，冬种紫云英对水稻氮素营养的改善效应能够延续到晚稻季。而且，冬
种紫云英对 2014年晚稻有效穗数的促进效应接近达到显著水平也可以反映这一点。但是，与笔者的假
设不一致的是，尽管 2013年和 2014年冬种紫云英和稻草联合还田处理的早晚稻产量均是最高，但冬种
紫云英和稻草还田并无显著的互作效应，仅对 2014 年早稻产量的互作效应接近达到显著水平。首先，
如上所述，稻草还田并未对水稻生长和产量形成产生显著的抑制效应，导致冬种紫云英在缓解稻草还田
的不利影响方面作用有限［19-20］。其次，本试验地较高的土壤基础肥力不仅缓解了稻草还田下微生物对
氮素的固定，还可能弱化了豆科绿肥在改善作物氮素营养方面的优势［10］。而且，高土壤肥力下较高的
水稻产量也导致了有机培肥的作用不明显［20］。后续研究应关注冬种紫云英和稻草还田的互作效应在
中低肥力稻田上的表现。
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