全 文 ：中国农学通报 2010,26(17):155-159
Chinese Agricultural Science Bulletin
基金项目：国家农业公益性行业科研专项资助项目“绿肥作物生产与利用技术集成研究与示范”(200803029)；国家科技支撑计划项目“中南贫瘠红壤
与水稻土地力提升关键技术模式研究与示范”（2006BAD05B09）。
第一作者简介：高菊生，男，1963年出生，湖南祁阳人，高级农艺师，研究方向：水稻、旱地长期定位试验及作物栽培与土壤改良，获得国家、省部级成
果奖 10项，发表论文 66篇,申报国家专利 3项。通信地址：426182湖南省祁阳县官山坪中国农业科学院红壤实验站，Tel：0746-3841016，E-mail：
gjusheng@163.com。
通讯作者：曹卫东，男，1968年出生，博士，研究员，留日博士后，现从事绿肥、肥料新产品等研究，主持公益性行业（农业）科研专项“绿肥作物生产与
利用技术集成研究与示范”(200803029)。通信地址：100081北京市海淀区中关村南大街12号中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，E-mail：
wdcao@caas.ac.cn。
收稿日期：2010-03-10，修回日期：2010-04-29。
长期稻-稻-紫云英轮作28年对水稻产量及
田间杂草多样性影响
高菊生 1,2，徐明岗 1，曹卫东 1，聂 军 3，董春华 1,2，文石林 1,2
（1中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京 100081；
2中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，祁阳农田生态系统国家野外试验站，湖南祁阳 426182；
3湖南省土壤肥料研究所，长沙 410128）
摘 要：为探讨湘南红壤稻田多熟制的增产潜力，不断提高经济效益和土壤肥力，促进农业可持续发展，
为生产示范、领导决策提供科学依据，从1982年开始，在湖南祁阳官山坪中国农业科学院红壤站的红壤
稻田布置了长期稻-稻-紫云英轮作制度长期定位试验。试验设立4个处理，即：稻-稻-紫云英（豆科）、稻-
稻-油菜（十字花科）、稻-稻-黑麦草（禾本科）、稻-稻-冬闲。28年研究结果表明：长期稻-稻-紫云英轮作
能促进水稻增产；长期稻-稻-紫云英轮作能够明显的降低田间杂草密度，减少早稻期间田间杂草的种
类，但对晚稻时期田间杂草种类的影响不明显。稻-稻-紫云英轮作是一种值得推广的种植模式。
关键词：长期试验；稻-稻-紫云英轮作；水稻产量；杂草多样性
中图分类号：S511.4 文献标志码：A 论文编号：2010-0712
Effects of Long-term Rice-Rice-Milk Vetch Rotation for 28 Years to
Rice Yield and Weed Species Diversity
Gao Jusheng1,2, Xu Minggang1, Cao Weidong1, Nie Jun3, Dong Chunhua1,2, Wen Shilin1,2
(1Institute of Agricultural Resources and Gegional Planning CAAS, Beijing 100081;
2Institute of Agricultural Resources and Gegional Planning CAAS,
Qiyang Agro-ecosystem of National Field Experimental Station, Qiyang Hunan 426182;
3Hunan Soil and Fertilizer Institute, Changsha 410128)
Abstract: In order to study the potential yield of multiple cropping system about red soil rice field in Southern
Hunan, continuously improve the economic benefit and soil fertility, promote agricultural sustainable
development, provide scientific basis for production demonstrate and leadship decision-making. In order to
study the effect of rice-rice-milk vetch rotation system, a long-term test had been arranging since 1982 in Red
Soil Station of CAAS, which located in Guanshanping Qiyang Hunan. Four treatment was arranged in the test,
that is rice-rice-milk vetch rotation(leguminosae), rice-rice-oilseed rape(cruciferae), rice-rice-rye grass
(gramineae) and rice-rice- winter fallow. The results are as follows: Compared with winter fallow treatments,
rice yield was increased under rice-rice-milk vetch rotation treatment; The density of weed species diversity
was reduced obviously, the species was reduced on early rice, but not affected obviously on late rice;
rice-rice-milk vetch rotation system is a worthy of popularizing planting mode.
Key words: long-term test; rice-rice-milk vetch rotation; rice yield; weed species diversity
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0 引言
为探讨湘南红壤稻田多熟制增产潜力，不断提高
经济效益和土壤肥力，促进农业可持续发展，从 1982
年开始，对湘南红壤稻田轮作制度进行了长期定位试
验[1-2]。土壤肥料长期定位试验具有时间长期性和气候
重复性等特点，它具有常规试验不可比拟的优点[3-4]。
国外自 1843年英国洛桑试验站（Rothamsted station）
建立并首次开展肥料长期定位研究以来，至今已经有
160多年的历史[5]。
水稻土是中国南方红壤地区面积最大的农业土
类，约占该地区耕地总面积的56%，对南方农业发展、
特别是粮食生产起着决定性作用，同时湘南地区属亚
热带气候，水热资源丰富，有利于发展多熟制农业[6-8]。
稻-稻-冬闲（冬泡），由于浸水时间长又未翻耕晒垡，造
成土壤耕层板结，理化性状变劣，水、肥、气、热失调，
甚至出现次生潜育化，并已成为水稻进一步提高产量
的限制因子，因此合理的耕作制度是“以田养田”、“以
地养地”、“用养结合”的重要手段[9]。南方水田实行多
熟制，即是把冬种绿肥作有机肥施用，这样不仅能充
分利用湘南地区第二雨季的水热资源，还可以在高产
稳产的同时改善和提高土壤肥力[10-11]，因为绿肥具有
更新土壤腐殖质、提高土壤有机质、改善土壤理化性
状和提高土壤磷有效性等作用[12]。笔者致力坚持稻-
稻-紫云英轮作长期定位试验 28年，旨在通过合理搭
配轮作，探讨湘南红壤稻田多熟制增产潜力，探求土
壤肥力变化状况，为中国南方水田作物增产和土壤培
肥提供理论基础，为水田多熟制的制定和推广提供科
学依据[13]。
1 材料与方法
试验在中国农业科学院红壤实验站内进行。该
站位于东经 111°52′32″，北纬 26°45′42″，海拔
150~170 m，年平均温度为17.8℃，大于10℃的积温为
5648℃，年降雨量 1290 mm，无霜期 293天，年日照
1613 h，年平均总辐射 454.2 kJ/cm2[14]。供试土壤为第
四纪红色粘土发育的水稻土，土壤质地为壤质粘土，
pH 6.5，有机质含量为 2.1%。试验设 4个处理：（1）双
季稻-紫云英（豆科）；（2）双季稻-油菜（十字花科）；（3）
双季稻-黑麦草（禾本科）；（4）双季稻-冬闲（CK），各处
理重复 3次。冬作物（紫云英、油菜、黑麦草）不施肥，
在次年早稻移栽前15天全部翻压还田，每季稻草不还
田（根茬除外）。小区面积 37.5 m2（2.5 m×15.0 m），小
区间用深60 cm水泥埂隔开。
试验冬作物于晚稻收割前 10~15天将种子撒于
田间，豆科作物播紫云英，播量为 37.5 kg/hm2，十字
花科作物为油菜，播量为 7.5 kg/hm2，黑麦草播量为
15.0 kg/hm2。所有处理水稻每季施肥均施等量底肥和
追肥，底肥按施日本复合肥600 kg/hm2计算（日本复合肥
养分含量：N 14%，P2O5 14%，K2O 14%），所有处理水稻
每季追肥均按每公顷施纯N 69.0 kg（即尿素150.0 kg），
K2O 45.0 kg（即KCl 75.0 kg）计算，每季水稻总施肥量
（基肥+追肥），折纯N 153.0 kg/hm2，P2O5 84.0 kg/hm2，
K2O 129.0 kg/hm2，底肥在水稻移栽前作面肥施，追肥
在移栽后 6~10天（早稻移栽后 10天，晚稻移栽后 6
天）施用。水稻插植规格早稻为 20 cm×20 cm，即
25.5万蔸/hm2；晚稻为20 cm×25 cm，即20.0万蔸/hm2。
每季水稻在移栽后定点调查，收割前取样考种，分区收
产，计算产量；每年晚稻收割后取土样（深度为0~20 cm
间）分析。其他按常规管理。
2 结果与分析
2.1 长期稻-稻-紫云英轮作28年水稻稻谷年度产量变
化
2.1.1 早稻稻谷年际产量变化 从图1（长期稻-稻-紫云
英轮作 28年早稻稻谷年度产量）中可以看出，早稻稻
谷年度产量变化的总体趋势为：长期稻-稻-紫云英轮
图1 长期稻-稻-紫云英轮作28年早稻稻谷年际产量变化（1982—2009）
01000
20003000
40005000
60007000
80009000
10000
1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008
年份
早
稻
稻
谷
产
量
/(kg/
hm2 )
黑麦草 油菜 紫云英 冬闲
·· 156
高菊生等：长期稻-稻-紫云英轮作 28年对水稻产量及田间杂草多样性影响
作＞长期稻-稻-油菜轮作＞长期稻-稻-黑麦草轮作＞
长期稻-稻-冬闲轮作。长期稻-稻-紫云英轮作能够提
高早稻稻谷产量，长期稻-稻-油菜轮作对早稻的增产
效果要优于长期稻-稻-黑麦草轮作，稻-稻-冬闲处理下
每年早稻稻谷产量低于其他处理。
2.1.2 晚稻稻谷年际产量变化 从图2（长期稻-稻-紫云
英轮作 28年晚稻稻谷年度产量）中可以看出，晚稻稻
谷年度产量变化的总体趋势同早稻一样。以长期稻-
稻-紫云英轮作处理稻谷产量为最高，以长期稻-稻-冬
闲为最低，长期稻-稻-油菜轮作处理稻谷产量高于长
期稻-稻-黑麦草轮作处理。
2.2 长期稻-稻-紫云英轮作28年水稻稻草年际产量变
化
图 3和图 4分别表示长期稻-稻-紫云英轮作 28年
水稻早稻和晚稻稻草年度产量。随着试验的进行，两
图中的 4个处理中，同一处理不同年限稻草产量变化
波动都比较大，这与使用的水稻品种和当年的气候等
因素有关。早、晚稻稻草年度产量变化的总体趋势同
早、晚稻稻谷年度产量变化的总体趋势一样（长期稻-
稻-紫云英轮作＞长期稻-稻-油菜轮作＞长期稻-稻-黑
01000
20003000
40005000
60007000
8000
1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008
年份
晚
稻
稻
谷
产
量
/(kg/
hm2 )
黑麦草 油菜 紫云英 冬闲
图2 长期稻-稻-紫云英轮作28年晚稻稻谷年际产量变化（1982—2009）
图3 长期稻-稻-紫云英轮作28年早稻稻草年际产量变化（1982—2009）
图4 长期稻-稻-紫云英轮作28年晚稻稻草年实产量变化（1982—2009）
01000
20003000
40005000
60007000
1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009
年份
早
稻
稻
草
产
量
/(kg/
hm2 ) 黑麦草 油菜 紫云英 冬闲
01000
20003000
40005000
60007000
8000
1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009
年份
晚
稻
稻
草
产
量
/(kg/
hm2 ) 黑麦草 油菜 紫云英 冬闲
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麦草轮作＞长期稻-稻-冬闲轮作）。以长期稻-稻-紫云
英轮作处理稻谷产量为最高，以长期稻-稻-冬闲为最
低，长期稻-稻-油菜轮作处理稻谷产量高于长期稻-稻-
黑麦草轮作处理。
2.3 长期稻-稻-紫云英轮作对田间杂草多样性的影响
生物多样性是农业生态系统健康特征指标之一，
而多种多样的杂草是农业生态系统的重要组成部分。
由于农田杂草与作物之间存在对光照、土壤养分与水
分等资源的竞争，是限制作物产量的一个重要条件。
在现代农业中，一方面需要对农田杂草进行适当的控
制，另一方面又需要对田间杂草的生物多样性在一定
程度上得以保护。为了弄清长期稻-稻-紫云英轮作对
田间杂草多样性的影响，笔者会同湖南省农业科学院
土壤肥料研究所于 2007年早稻和晚稻齐穗期对田间
杂草多样性进行了调查，其结果见表1。
从表 1可以看出：长期稻-稻-紫云英轮作，能够明
显的降低田间杂草密度，减少早稻期间田间杂草的种
类，然而，对晚稻时期田间杂草种类的影响不明显。
表1 长期稻-稻-紫云英轮作田间杂草多样性
杂草种类
矮慈姑
节节菜
陌上菜
水蓼
四叶萍
西来稗
鸭舌草
异性莎草
双穗雀稗
总数
早稻
冬闲
23.0 a
499.0 a
19.0 a
3.0 a
307.0 ab
31.0 a
231.0 a
8.0 a
—
1121.0 a
黑麦草
41.3 a
11.3 b
7.7 b
6.7 a
374.0 a
26.0 a
329.0 a
—
—
796.0 ab
油菜
35.0 a
142.3 b
—
27.7 a
220.7 ab
14.7 a
292.3 a
4.7 a
—
737.3 ab
紫云英
23.0 a
41.3 b
—
—
149.0 b
30.0 a
176.0 a
—
419.7 b
晚稻
冬闲
43.0 a
408.0 a
8.0 a
1.0 a
33.0 a
—
48.0 a
7.0 a
10.0 a
558.0 a
黑麦草
45.7 a
195.0 ab
5.0 a
5.7 a
17.0 ab
2.3 a
49.0 a
3.7 a
2.3a
325.7 ab
油菜
44.3 a
101.7 b
4.0 a
7.3 a
8.0 b
3.3 a
23.3 a
1.3 a
5.3a
198.7 b
紫云英
50.3 a
84.3 b
1.7 a
1.3 a
15.0 ab
0.3 a
25.7 a
3.0 a
4.7 a
186.3 b
注：调查方法：在每个小区设置3个1 m2的样方，调查杂草的种类、密度、杂草地上部分干生物量（70℃下烘48 h），称重。
3 讨论
随着农业科技的发展，近年来，绿肥对土壤肥力的
意义已逐步明朗[15-18]。绿肥紫云英属豆科植物，能够利
用紫云英根瘤菌共生固氮，这不但增加土壤养分循环
中氮，而且也增加了土壤有效磷钾和有机质，提高了土
壤肥力[19]。刘英等[20]研究表明，种植紫云英后，土壤有
机质比试验前提高 11.7%~38.3%；碱解氮普遍高于试
验前，增幅在14.3%~42.9%；土壤中速效磷含量为试验
前的1.78倍；土壤中速效钾含量也明显提高。油菜属
十字花科，种植油菜能使土壤中磷、钾等养分有效化。
黑麦草属禾本科，其碳水化合物含量比较多，有利于有
机质累积。
长期试验克服了短期试验的不足。从 28年的长
期试验结果可以看出，长期稻-稻-紫云英轮作都能不
同程度地使水稻稻谷、稻草产量增加，这就说明施用紫
云英（绿肥）能够改善水稻的种植环境，也就是说，施用
绿肥能够提高土壤肥力，能促使农业可持续发展，而在
生产实际中也确实如此。紫云英、油菜和黑麦草对水
稻的增产效果不一样，这也说明了，不同绿肥对土壤的
改良效果是不一样的，最终导致土壤的肥力程度也不
同，其对土壤肥力的贡献与其促使水稻产量增加效果
应该是一致的。通过对28年长期试验的数据分析和3
种绿肥对水稻增产效果的比较，笔者认为：稻-稻-紫云
英轮作是3种轮作方式中最好的一种，值得推广。
4 结论
（1）与稻-稻-冬闲处理相比，长期稻-稻-紫云英轮
作能够提高水稻稻谷和稻草产量。早、晚稻稻谷、稻草
年度产量变化的总体趋势一样（长期稻-稻-紫云英轮
作＞长期稻-稻-油菜轮作＞长期稻-稻-黑麦草轮作＞
长期稻-稻-冬闲轮作）。以长期稻-稻-紫云英轮作处理
稻谷产量为最高，以长期稻-稻-冬闲为最低，长期稻-
稻-油菜轮作处理稻谷产量高于长期稻-稻-黑麦草轮作
处理。
（2）与冬闲处理相比，长期稻-稻-紫云英轮作能够
明显的降低田间杂草密度，减少早稻期间田间杂草的
种类，然而，对晚稻时期田间杂草种类的影响不明显；
（3）稻-稻-紫云英轮作是3种不同轮作方式中较好
的一种，值得推广。
·· 158
高菊生等：长期稻-稻-紫云英轮作 28年对水稻产量及田间杂草多样性影响
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致谢：该长期试验由刘更另院士设计并指导下进行。
高菊生同志从 1984年至今，一直负责该试验田间管
理、调查、取样等项工作。在研究过程中得到了黄鸿
翔研究员、杨金华女士的大力支持。参加研究的还有
曾希柏、秦道珠等同志，在此一并致谢。
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