全 文 ：第 34 卷第 18 期
2014年 9月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.18
Sep.,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(U1033004)
收稿日期:2014鄄05鄄09; 摇 摇 修订日期:2014鄄08鄄11
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: hgqjxnc@ sina.com
DOI: 10.5846 / stxb201405100947
黄国勤,周丽华,杨滨娟,王淑彬,赵其国.红壤旱地不同复种方式养地效果.生态学报,2014,34(18):5191鄄5199.
Huang G Q, Zhou L H, Yang B J, Wang S B, Zhao Q G.Improving soil fertility with different multiple cropping patterns in upland red soil.Acta Ecologica
Sinica,2014,34(18):5191鄄5199.
红壤旱地不同复种方式养地效果
黄国勤1,*,周丽华1,杨滨娟1,王淑彬1,赵其国2
(1. 江西农业大学生态科学研究中心, 南昌摇 330045; 2. 中国科学院南京土壤研究所, 南京摇 210008)
摘要:为了提出适宜南方红壤区旱地质量提升的持续高效种植模式,在江西农业大学科技园开展田间试验,以传统复种方式为
对照,从土壤理化性状、微生物及酶活性等多方面分析比较不同复种方式对土壤的养地效果,为提出可持续发展的农田耕作模
式提供理论基础。 结果表明:不同复种方式中,绿肥种植和绿肥翻压还田对土壤具有明显养地效果,其中处理 C“黑麦草鄄花生
椰玉米鄄粟椰荞麦冶具有较高的土壤阳离子交换量、有机质、碱解氮、全磷含量以及土壤酶活性和较多的土壤微生物种类、数量,
从而显著提高土壤肥力和土壤持续生产力,养地效果最佳;处理 B“混播绿肥(油菜、紫云英、肥田萝卜)鄄大豆椰玉米鄄绿豆椰芝
麻冶降低土壤容重,增加土壤孔隙度,改善土壤的通气性、透水性,明显提高土壤 pH 值、全氮、有效磷、全钾和速效钾含量,养地
效果次之。 因此,大力推广应用冬季绿肥是促进红壤旱地生态系统可持续发展的有效耕作措施。
关键词:复种方式;养地效果;红壤旱地
Improving soil fertility with different multiple cropping patterns in upland red
soil
HUANG Guoqin1,*, ZHOU Lihua1, YANG Binjuan1, WANG Shubin1, ZHAO Qiguo2
1 Research Center on Ecological Science, Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, China
2 Institute of Soil Sciences, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China
Abstract: Red soil is an important soil type that covers a large area, experiences excellent climate conditions and has great
potential for exploitation. It is an important production base for grain, oil, cotton and fruit. Long鄄term significant leaching
and weathering has resulted in low natural fertility of red soils. Long鄄term unsustainable exploitation has accelerated the
process of impoverishment of soil fertility and nutrient loss. Scientific and rational use of the land, and associated
improvements in soil structure and increased soil fertility, would be conducive to the sustainable development of farmland
ecosystems, to better reflect the value of these farmland ecosystems. Studying the effects of cropping patterns on soil fertility
improvements in upland red soil could provide a theoretical basis for recommendations or guidelines for sustainable and
efficient cropping systems.
A field experiment was conducted at Jiangxi Agricultural University to compare the effects of different cropping patterns
on soil fertility, including soil physical and chemical properties, abundance of soil microorganisms and soil enzyme
activities. The experiment consisted of four treatments each with four replicates. The treatments were (A) wheat / soybeans鄄
sesame, (B) mixed green manure鄄soybean corn鄄green beans sesame, (C) ryegrass鄄peanut corn鄄millet buckwheat and (D)
rapeseed鄄mung bean sweet potato. The results showed that multiple cropping patterns, especially planting green manure and
returning green manure, could significantly improve soil fertility. Among the experimental treatments, the biggest
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improvement in soil fertility was observed for treatment C (ryegrass鄄peanut corn鄄millet buckwheat), followed by treatment B
(mixed green manure鄄soybean corn鄄green beans sesame). Treatment C had the highest values for soil cation exchange
capacity, organic matter, alkaline hydrolytic nitrogen, total phosphorus, soil enzyme activities and abundance of
microorganisms. Treatment B reduced soil bulk density and increased soil porosity, which consequently improved soil
aeration and water permeability. Soil pH value, total nitrogen content, available phosphorus, total potassium and available
potassium were all increased for Treatment B. Compared with the previous planting, various multiple cropping patterns led to
improved soil fertility. Total nitrogen content declined for all treatments, organic matter and total phosphorus content of
treatments A and B also declined, but other indicators improved to some extent. For total nitrogen, although treatments A
and B had a spring soybean planting, they showed significant biological nitrogen fixation. If nitrogen input from fertilization,
legumes and nitrogen fixation is not taken into account, significant nitrogen losses can still occur. Therefore, if there are
legumes in the cropping mix in a mixed cropping system, it is important to pay attention to the total input of nitrogen to
maintain the nitrogen balance in the farmland ecosystem. Vigorous promotion of the use of green manure in winter is an
effective measure to promote farming ecosystem sustainability in upland red soils.
Key Words: multiple cropping patterns; soil fertility; upland red soil
摇 摇 红壤旱地是红壤区的主要组成部分,由于受热
带、亚热带气候条件的影响,无霜期长,水、光、热资
源丰富,自然条件优越,生产潜力巨大,是我国重要
的粮、油、棉和水果生产基地。 然而,长期强烈的淋
溶和风化致使红壤自然肥力低下,另外加上长期不
合理的开发利用,加快了土壤肥力的贫瘠化及养分
流失过程,而且旱地土壤肥力的贫瘠程度相对于水
田更严重[1鄄3],科学合理地对土地用养结合,改善土
壤结构,提高土壤肥力,有利于农田生态系统的可持
续发展,也是农田生态系统的价值体现。 孔宏敏
等[1]研究表明,红壤旱地土壤中 N、P 2O5、K2O 养分
盈余 l kg / hm2时,可以使土壤中碱解氮、有效磷、速
效钾含量分别提高 0.6—6.26、0.20—0.28 和 1.1—
8郾 5 mg / kg2;红壤旱地每年可固定磷 43.5 kg / hm2,每
年通过自身风化作用可提供氮和钾分别 48. 1 kg /
hm2、40.5 kg / hm2,以满足作物生长所需。 傅庆林
等[4]对复种制农田生态系统的养分循环研究表明,
复种制 Ca、Mg养分有盈余,Fe、Mn、N、P、K养分则表
现亏缺,N 素养分有较大的浪费。 陈长青等[5]通过
连续 7 年定位监测研究,旱地不同种植模式养分平
衡存在一定差异,养分循环速率以 “花生鄄绿肥鄄花
生冶模式为最高;整个旱地种植系统的氮、磷、钾养分
均出现积累,以磷的累积量最大。 因此,本文以传统
复种方式为对照,从土壤理化性状、微生物及酶活性
等多方面分析比较不同复种方式对土壤的养地效
果,旨在为提出适宜南方红壤区旱地质量提升的持
续高效种植模式提供理论依据。
1摇 材料与方法
1.1摇 试验地点
本试验在江西农业大学科技园进行,试验地属
于中亚热带季风气候,年平均温度为 16.6益,日平均
温度逸10益的活动积温达 5532益,持续天数约为
255 d。 年平均日照总辐射量 101.76伊4.18 kJ / cm2,
年平均日照时数为 1601.9 h,无霜期约 272 d,年降水
1712.9 mm。 试验地属低岗地,其成土母质为第四纪
红色粘土,无灌溉条件,试验前耕翻整地,使土壤肥
力基本一致。 土壤理化性状:土壤容重 1.304 g / cm3,
总孔隙度 52.98%,毛管孔隙度 41.55%,pH 值 4.75,
有机质 29. 78 g / kg,全氮 1. 34 g / kg,碱解氮 90. 00
mg / kg,全磷 1郾 18 g / kg,有效磷 76郾 35 mg / kg,全钾
55郾 38 g / kg,速效钾 107郾 5 mg / kg。
1.2摇 试验设计
本试验设 4 个处理 4 次重复,共 16 个小区,小
区面积为 33.3 m2,东西向随机区组排列。
(1)处理 A(CK):小麦 /大豆鄄芝麻(“∕冶为套
作;“鄄冶为接茬)
小麦于 2011 年 11 月 2 日播种,条播,行距 35
cm,施钙镁磷肥 350 kg / hm2作基肥,尿素 270 kg / hm2
(追肥)。 2012年 4月 10日在小麦行间播种大豆,每
公顷施钙镁磷肥 350 kg(基肥),氯化钾 200 kg(基
肥颐苗肥颐孕穗肥 = 3颐3颐4),尿素 300 kg(基肥颐苗肥颐
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孕穗肥 = 2颐3颐5)。 7月 4日播种芝麻,每公顷施钙镁
磷肥 350 kg(基肥),氯化钾 225 kg(基肥颐苗肥颐孕穗
肥 = 3 颐 3 颐 4),尿素 80 kg (基肥 颐苗肥 颐孕穗肥 =
2 颐3 颐5)。 摇
(2)处理 B:混播绿肥 (油菜、紫云英、肥田萝
卜)鄄大豆椰玉米鄄绿豆椰芝麻(“椰冶为间作)
混播绿肥(油菜伊紫云英伊肥田萝卜) (“ 伊冶混
播)于 2011 年 11 月 2 日播种,撒播,播种量为 50
kg / hm2,2012 年 4 月 1 日收割绿肥并砍碎后一部分
将其压翻还田,一部分覆盖还田。 2012 年 4 月 9 日
开沟播种玉米和大豆,玉米间作大豆行比为 2颐4,间
距 35 cm,带宽 190 cm;每公顷施钙镁磷肥 350 kg(基
肥),氯化钾 200 kg (基肥颐苗肥颐孕穗肥 = 3颐3颐4),尿
素 300 kg(基肥颐苗肥颐孕穗肥= 2颐3颐5)。 6 月 29 日在
收获大豆的地里接茬芝麻,施肥水平如处理 A。 7 月
9日在收获了玉米的地里种植绿豆,每公顷施钙镁磷
肥 350 kg(基肥),氯化钾 225 kg(基肥 颐苗肥 颐孕穗
肥= 3颐3颐4),尿素 400 kg(基肥颐苗肥颐孕穗肥= 2颐3颐5)。
(3)处理 C:黑麦草鄄花生椰玉米鄄粟椰荞麦
黑麦草于 2011 年 11 月 2 日播种,条播,行距
45cm,播种量为 45 kg / hm2。 每当株高达 50 cm左右
时刈割,砍碎后还田,到 2012 年 4 月 1 日共刈割 3
次,收割绿肥并砍碎后一部分将其压翻还田,一部分
覆盖还田。 2012年 4 月 9 日播种玉米和花生,玉米
间作花生行比为 2颐4,间距 35 cm,带宽 190 cm;每公
顷施钙镁磷肥 350 kg(基肥),氯化钾 200 kg (基肥颐
苗肥颐孕穗肥 = 3颐3颐4),尿素 300 kg(基肥颐苗肥颐孕穗
肥= 2颐3颐5)。 7月 9日,玉米收获后接茬粟,每公顷施
钙镁磷肥 325 kg(基肥),氯化钾 220 kg (基肥颐苗肥颐
孕穗肥= 3颐3颐 4),尿素 320 kg(基肥颐苗肥颐孕穗肥 =
2 颐3 颐5);8 月 30 日收获花生后翌日在空行播种荞
麦,每公顷施钙镁磷肥 220 kg(基肥),氯化钾 200 kg
(基肥颐花肥= 3颐1),尿素 150 kg(基肥颐花肥= 2颐3)。
(4)处理 D:油菜鄄绿豆椰甘薯
油菜于 2011年 11月 2日条播,行距 40cm,播种
量为 20 kg / hm2,施钙镁磷肥 150 kg / hm2作基肥,氯
化钾 250 kg / hm2,尿素 80 kg / hm2(追肥)。 2012年 5
月 15日接茬绿豆,施钙镁磷肥 200 kg / hm2(基肥),
氯化钾 100 kg / hm2(基肥颐苗肥颐孕穗肥 = 3颐3颐4),尿
素 200 kg / hm2(基肥颐苗肥颐孕穗肥 = 2颐3颐5)。 5月 25
日在绿豆行间开沟扦插甘薯 2 行,施钙镁磷肥 375
kg / hm2(基肥),氯化钾 80 kg / hm2(基肥),尿素 80
kg / hm2(基肥颐追肥 = 1颐2)。
1.3摇 测定项目与方法
1.3.1摇 土壤理化性状测定
(1)土壤容重、孔隙度测定,于作物种植前和收
获当日用五点法采集土样,用环刀法测定。
(2)土壤化学性质测定,于作物种植前及作物收
获时取土样,五点法,测定项目如下[6鄄7]:
pH采用 pH计测定法;阳离子交换(CEC)采用
1 mol / L乙酸铵交换法;有效阳离子交换(ECEC)采
用用加和法(交换性酸用 KCl 中和滴定法,交换性
钾、钠用火焰光度法,交换性钙、镁用原子吸收分光
光度法);有机质采用重铬酸钾鄄浓硫酸外加热法;全
氮采用半自动开氏定氮蒸馏法;全磷采用酸溶鄄钼锑
抗比色法;全钾采用 NaOH熔融鄄火焰光度法;碱解氮
采用碱解蒸馏法;有效磷采用氟化铵鄄盐酸浸提鄄钼锑
抗比色法;速效钾采用 NH4AC浸提鄄火焰光度法。
1.3.2 摇 土壤微生物和酶活性测定
(1)土壤微生物数量的测定[8]
细菌(牛肉膏蛋白胨琼脂)、放线菌(高氏 1号琼
脂培养基)、真菌(马丁鄄孟加拉红琼脂)、氨氧化细菌
(蛋白胨氨化培养基)和好气性自生固氮菌(瓦克斯
曼氏 77号培养基)采用固体平板培养计数法测定;
亚硝酸细菌(改良的斯蒂芬逊培养基 A)、磷细菌(有
机磷(卵黄培养基)和好气性纤维素分解菌(依姆歇
涅茨基纤维素分解菌培养基)采用液体稀释法测定。
(2)土壤酶活性指标的测定[9]
过氧化氢酶活性测定采用高锰酸钾滴定法;脲
酶采用奈氏比色法;转化酶采用 3,5鄄 1 二硝基水杨
酸比色法。
1.4摇 统计分析
采用 Excel2003进行数据整理及制图,DPS7.05
统计软件进行最小显著差异性检验(LSD)进行单因
素方差分析。
2摇 结果与分析
2.1摇 土壤容重和孔隙度
由图 1 可知,各复种方式土壤容重为 1. 296—
1郾 302 g / cm3,处理 B 对土壤容重的影响最大,其次
是处理 C,处理 B的土壤容重相对于处理 A(CK)、处
理 C、处理 D分别低 3.08%、1.54%、4.61%,各处理之
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间差异不显著;土壤总孔隙度为 51%—56%,以处理
B最大,其次为处理 C,处理 B 较处理 C 高 3.7%,差
异不显著,处理 B 较处理 A、处理 D 分别高 7.7%、
9郾 8%且差异显著,处理 A、处理 D 之间差异不显著。
毛管孔隙度以处理 B最大,且与其他处理差异显著,
处理 A、处理 C和处理 D之间差异不显著;所以相对
的非毛管孔隙度以处理 B 最大,其次为处理 C,处理
B较处理 A、处理 C、处理 D 分别高 46.9%、22.7%、
31郾 9%,且与其他处理之间差异显著。
图 1摇 不同复种方式的土壤物理性状
Fig.1摇 Soil physical properties with different multiple cropping patterns
柱状图上不同小写字母代表不同处理间差异达到显著水平(P<0.05),不同大写字母代表不同处理间差异达到极显著水平(P<0.01)
2.2摇 土壤 pH、CEC、ECEC
土壤酸碱性涉及到土壤中各种物理和化学反应
以及微生物的活动等,对作物生长影响巨大。 由表 1
可知,各处理的土壤 pH值都低于 4.6,土壤酸化比较
严重,其中处理 B 的 pH 值较高,相比处理 A、处理
C、处理 D 分别高 4.6%、0.9%、1.3%,处理 A 与其他
处理之间差异显著;阳离子交换量(CEC)的大小反
映土壤所拥有的永久电荷和可变电荷的总量,是土
壤缓冲性能的重要来源,可作为评价土壤保肥能力
的指标,主要受土壤质地、pH 值和土壤胶体类型的
影响。 有效阳离子交换量(ECEC)反映土壤的天然
保肥能力,主要与成土母质有关。 由表 1 可知,处理
C的 CEC最高,为 9.76 cmol / kg,相较于处理 A、处理
B、处理 D分别高 18.7%、8.2%、13.6%,并且与处理
A、处理 D差异极显著,处理 B、处理 C之间差异不显
著;土壤的 ECEC含量各处理之间差异不显著,以处
理 C最高,其次为处理 B,处理 C 土壤的 ECEC 含量
相较于处理 A、处理 B、处理 D 分别高 6.8%、3.3%、
6郾 4%;ECEC / CEC在 73.6%—81.8%之间,因其成土
母质是第四纪红色粘土。
表 1摇 不同复种方式土壤的 pH、CEC、ECEC
Table 1摇 The soil pH、CEC、ECEC with different multiple cropping patterns
处理 Treatment pH CEC / (cmol / kg) ECEC / (cmol / kg) ECEC / CEC / %
A(CK) 4.35bA 8.22bB 6.72aA 81.8
B 4.55aA 9.02abA 6.95aA 77.1
C 4.51aA 9.76aA 7.18aA 73.6
D 4.49aA 8.59bB 6.75aA 78.6
摇 摇 同一列不同小写字母代表不同处理间差异达到显著水平(P<0.05),不同大写字母代表不同处理间差异达到极显著水平(P<0.01)
2.3摇 土壤有机质和大量养分变化
由图 2可知,由于种植前翻田整地,土壤有机质
和氮、磷、钾等大量养分含量各处理之间差异不
显著。
(1)土壤有机质是土壤营养元素(特别是氮、
磷)的重要来源,还能使土壤疏松,改善土壤物理性
状,而且它还是土壤微生物的重要碳源和能源。 处
理 A和处理 B土壤有机质含量比种植前有所降低,
分别降低了 6.8%和 14.2%;处理 C 和处理 D土壤有
机质含量则比种植前有所增加,分别增加了 4.3%和
3.0%。 种植后,各处理土壤有机质含量以处理 C 最
高,为 31.4g / kg,分别较处理 A、处理 B、处理 D 高
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13郾 8%、22.0%、3.6%,处理 C 与处理 A、处理 D 之间 差异不显著,与处理 B之间差异显著。
图 2摇 不同复种方式土壤有机质和大量养分变化
Fig.2摇 Changes in soil organic matter and soil nutrients with different multiple cropping patterns
柱状图上不同小写字母代表不同处理间差异达到显著水平(P<0.05),不同大写字母代表不同处理间差异达到极显著水平(P<0.01)
摇 摇 (2)氮作为作物生长的必需元素之一,是限制作 物生长和产量的重要因素,它对改善农产品品质也
5915摇 18期 摇 摇 摇 黄国勤摇 等:红壤旱地不同复种方式养地效果 摇
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有重要作用。 各处理种植后土壤中全氮含量均比种
植前有所降低,处理 A、处理 B、处理 C、处理 D 的全
氮含量分别比种植前降低了 16.4%、11.1%、23.2%、
0.8%。 种植后土壤全氮含量以处理 D 最高,为
1郾 29g / kg,分别比处理 A、处理 B、处理 C 高 15.2%、
7郾 5%、21.7%,处理 D与处理 C 之间差异显著,与处
理 A、处理 B之间差异不显著。
(3)碱解氮是表现土壤氮素供应强度的指标。
各处理种植后土壤中碱解氮含量均比种植前有所增
加,分别比种植前增加了 5. 8%、 4. 6%、 27. 8%、
23郾 8%。 种植后土壤中碱解氮含量以处理 C 最高,
为 117.63 mg / kg,处理 D 其次,处理 C 分别比处理
A、处理 B、处理 D高 26.3%、26.3%、4.4%,处理 C 与
处理 A、处理 B之间差异极显著,与处理 D之间差异
不显著。
(4)土壤中全磷含量的多少主要取决于成土母
质,还受气候条件、土壤 pH值、土壤有机质含量及人
为耕作和施肥的影响。 通常情况下,土壤中全磷的
含量只是反映土壤磷素的储备状况,并不能反映植
物的实际可利用状况。 处理 A和处理 B土壤全磷含
量比种植前有所降低,分别降低了 3.6%和 11.7%;处
理 C和处理 D土壤全磷含量则比种植前有所增加,
分别增加了 0.8%和 4.7%。 种植后,各处理土壤全磷
含量以处理 D 和处理 C 较高,为 1.22 g / kg 和 1.21
g / kg;处理 B全磷含量最低,为 1.06 g / kg,且与其他
处理之间差异显著,处理 A、处理 C、处理 D 之间差
异不显著。
(5)土壤有效磷是土壤磷素养分供应水平的指
标。 各处理种植后土壤中有效磷含量均比种植前明
显增加,处理 A、处理 B、处理 C、处理 D 分别比种植
前增加了 46.7%、40.4%、17.9%、6.8%。 种植后土壤
中有效磷含量以处理 A、B 较高,分别为 109.99 mg /
kg和 108.08 mg / kg,处理 A 分别比处理 B、处理 C、
处理 D高 1.8%、19.6%、36.6%,处理 A 与处理 D 之
间差异极显著,与处理 C之间差异显著,与处理 B之
间差异不显著。
(6)钾不仅是植物生长所必需的营养元素,在植
物体内的含量仅次于氮,而且是肥料三要素之一。
许多作物需钾量很大,钾不仅在生物物理和生物化
学方面有重要作用,而且与植物体内同化产物的运
输、能量转化、酶促反应等关系密切,可以明显改善
农作物产品品质。 各处理种植后全钾含量比种植前
有所增加,处理 A、处理 B、处理 C、处理 D 分别增加
了 7.2%、7.5%、7.3%、2.3%,种植后各处理全钾含量
以处理 D最低,但各处理之间差异不显著。
(7)土壤速效钾是表现土壤钾素供应强度的指
标。 各处理种植后土壤中速效钾含量均比种植前明
显增加,处理 A、处理 B、处理 C、处理 D 分别比种植
前增加了 41.0%、80.3%、31.5%、26.9%。 种植后土
壤中速效钾含量以处理 B 最高,为 198.33mg / kg,处
理 B 分别比处理 A、处理 C、处理 D 高 34. 0%、
50郾 8%、35.8%,且差异极显著,处理 A、处理 C、处理
D之间差异不显著。
根据土壤养分分级标准[10],种植后各处理土壤
有机质、全氮、碱解氮和速效钾含量较适宜,全磷、全
钾和有效磷含量丰富,在下季作物种植时可以适当
减少磷素和钾素的施肥量。
2.4摇 土壤微生物数量
由表 2可知,红壤旱地不同复种种植系统的土
壤微生物数量不同,细菌、放线菌和氨氧化细菌数量
以处理 B最多,真菌、亚硝酸细菌、磷细菌和好气性
纤维素分解菌数量以处理 C 最多,好气性自生固氮
菌数量则以处理 D最多。 氨氧化细菌和好气性自生
固氮菌数量各处理之间差异不显著。 细菌数量处理
B分别比处理 A、处理 C、处理 D 多 45. 4%、5. 2%、
20郾 3%,处理 B与处理 C 差异不显著,与处理 A、处
理 D差异极显著,处理 A细菌数量最低,且与其他处
理之间差异极显著;放线菌数量处理 B 比处理 A、处
理 C、处理 D分别高 18.5%、5.8%、11.2%,处理 B 与
处理 A之间差异显著,与处理 C、处理 D 差异不显
著;真菌数量处理 C 比处理 A、处理 B、处理 D 分别
高 105.7%、2.4%、58.1%,处理 C与处理 A、处理 D差
异极显著,与处理 B差异不显著;亚硝酸细菌处理 C
比处理 A、处理 B、处理 D 分别高 106. 9%、96. 7%、
110郾 5%,且差异显著,处理 A、处理 B、处理 D之间差
异不显著;磷细菌处理 C 比处理 A、处理 B、处理 D
分别高 16.2%、7.1%、9.7%,处理 C 与处理 A 差异显
著,与处理 B、处理 D 差异不显著;好气性纤维素分
解菌数量处理 C 比处理 A、处理 B、处理 D 分别高
119郾 7%、30.5%、140.2%,处理 C与处理 A、处理 D差
异极显著,与处理 B之间差异显著。
6915 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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表 2摇 不同复种方式下土壤微生物数量及组成
Table 2摇 The quantity and composition of soil micro鄄organisms with different multiple cropping patterns
处理
Treatment
总细菌
Bacteria /
(107 / g)
放线菌
Actinomyces /
(106 / g)
真菌
Fungi
(105 / g)
氨氧化细菌
AOB /
(107 / g)
自生固氮菌
AANF /
(105 / g)
亚硝酸细菌
NB
(104 / g)
磷细菌 PB /
(105 / g)
纤维素
分解菌 ACD /
(104 / g)
A(CK) 1.96cC 0.92bA 1.23bC 0.48 aA 1.13aA 0.58bA 3.90bA 1.17cB
B 2.85aA 1.09aA 2.47aAB 0.53 aA 1.17aA 0.61bA 4.23abA 1.97bAB
C 2.71aA 1.03abA 2.53aA 0.44 aA 1.33 aA 1.20aA 4.53aA 2.57aA
D 2.37bB 0.98abA 1.60bBC 0.47 aA 1.50 aA 0.57bA 4.13abA 1.07cB
摇 摇 同一列不同小写字母代表不同处理间差异达到显著水平(P<0.05),不同大写字母代表不同处理间差异达到极显著水平(P<0.01); AOB:
ammonia鄄oxidizing bacteria; AANF: aerobic authigenic nitrogen鄄fixing; NB: nitrite bacteria; PB: phosphorus bacteria; ACD: aerobic cellulose
decomposing摇
2.5摇 土壤酶活性
由图 3可知,过氧化氢酶活性以处理 A最高,脲
酶活性和转化酶活性则以处理 C 最高,3 种酶活性
都以处理 D最低。 过氧化氢酶活性处理 A分别比处
理 B、处理 C、处理 D 高 27.8%、43.8%、46.0%,处理
A与处理 C、处理 D 差异显著,与处理 B 差异不显
著;脲酶活性处理 C 分别比处理 A、处理 B、处理 D
高 28.6%、22.7%、50.0%,处理 C与处理 A、处理 D差
异极显著,与处理 B差异显著;转化酶活性处理 C分
别比处理 A、处理 B、处理 D高 11.4%、7.3%、15.8%,
各处理之间差异不显著。
图 3摇 不同复种方式下土壤酶活性
Fig.3摇 Soil enzyme activities with different multiple cropping patterns
柱状图上不同小写字母代表不同处理间差异达到显著水平(P<0.05),不同大写字母代表不同处理间差异达到极显著水平(P<0.01)
2.6摇 养地效果比较
由表 3可知,处理 A 具有较高的土壤有效磷含
量和过氧化氢酶活性;处理 B 土壤具有较高的孔隙
度、毛管孔隙度,全钾、速效钾含量,较多的细菌、放
线菌和氨氧化细菌数量;处理 C 具有较低的土壤容
重,较高的 ECE、有机质、碱解氮含量,较多的真菌、
亚硝酸细菌、磷细菌、好气性纤维素分解菌数量,以
及较高的脲酶和转化酶活性;而处理 D 具有较高的
pH、全氮、全磷含量和较多的好气性自生固氮菌数
量。 相对的处理 C的养地效果最好,其次为处理 B,
处理 C 分别较处理 A、处理 B、处理 D 高 13. 3%、
3郾 7%、11.4%。 这说明种植绿肥和绿肥还田具有明
显的养地效果。
3摇 小结
近年来由于大量使用化肥导致稻田土壤有机质
不断降低,从保持和积累有机质长远角度来看,必须
要加强冬季农业的地位。 各复种方式中 “混播绿
肥—大豆椰玉米—绿豆椰芝麻冶对土地的用养结合
程度高于其他模式,更有利于农田生态系统的持续
稳定发展。 而且处理 B 还对降低土壤容重,增加土
壤孔隙度,提高土壤 pH 值、全氮、有效磷、全钾和速
效钾含量具有明显效果。 处理 C“黑麦草—花生椰
玉米—粟椰荞麦冶具有较高的土壤阳离子交换量、有
机质、碱解氮、全磷含量和较多的土壤微生物数量以
及较高的土壤酶活性。 这说明,种植绿肥和绿肥压
7915摇 18期 摇 摇 摇 黄国勤摇 等:红壤旱地不同复种方式养地效果 摇
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翻还田对土壤具有明显养地效益。 高菊生等[11鄄13]均 有同样的观点。
表 3摇 各指标的无量纲化值
Table 3摇 Non鄄dimension treatment of original data of different indexes
项目 Item
处理 Treatment
CK B C D
容重 Soil bulk 0.997 0.998 1.000 0.995
总孔隙度 Total porosity 0.929 1.000 0.964 0.911
毛管孔隙度 Capillary porosity 0.98 1.000 0.999 0.949
pH值 pH value 0.921 0.976 0.968 1.000
阳离子交换量 Cation Exchange Capacity 0.842 0.924 1.000 0.88
有机质 Organic matter 0.879 0.819 1.000 0.965
全氮 Total nitrogen 0.868 0.93 0.822 1.000
碱解氮 alkaline hydrolytic nitrogen 0.791 0.791 1.000 0.958
全磷 Total phosphorus 0.926 0.869 0.992 1.000
有效磷 Available phosphorus 1.000 0.983 0.836 0.732
全钾 Total potassium 0.995 1.000 0.994 0.941
速效钾 Available potassium 0.746 1.000 0.663 0.736
细菌 Bacteria 0.688 1.000 0.951 0.832
放线菌 Actinomyces 0.844 1.000 0.945 0.899
真菌 Fungi 0.486 0.976 1.000 0.632
氨氧化细菌 Ammonia鄄oxidizing bacteria 0.906 1.000 0.83 0.887
自生固氮菌 Aerobic authigenic nitrogen鄄fixing 0.753 0.78 0.887 1.000
亚硝酸细菌 Nitrite bacteria 0.483 0.508 1.000 0.475
磷细菌 Phosphorus bacteria 0.861 0.934 1.000 0.912
纤维素分解菌 Aerobic cellulose decomposing 0.455 0.767 1.000 0.416
过氧化氢酶 Catalase activities 1.000 0.783 0.696 0.685
脲酶 Urease activities 0.778 0.815 1.000 0.667
转化酶 Invertase activities 0.898 0.932 1.000 0.864
平均值 Average 0.827 0.904 0.937 0.841
摇 摇 相对于种植前,各复种方式土壤肥力均有提升,
处理 A、处理 B、处理 C、处理 D的全氮含量均有所下
降,处理 A和处理 B 的有机质和全磷含量也有所下
降,其他指标均有提高,对全氮而言,虽然处理 A 和
处理 B有种植一季春大豆,其生物固氮量非常可观,
但如果不注意氮营养元素的输入,氮素也会出现亏
损。 因此,在搭配有豆科植物的复种种植系统中也
必须重视氮营养元素的输入,以保持农田土壤生态
系统的氮素平衡。
绿肥—粮—经作物组合结构,冬季利用绿肥养
地,并结合间作高效种植,引入芝麻等经济作物,是
稳定提高作物产量、增加经济效益和合理利用土地
资源的新型种植方式,生态经济效益最好,对今后红
壤旱作区实际生产和农业可持续发展具有积极
意义。
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