全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 31 卷 第 16 期摇 摇 2011 年 8 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
人工和天然湿地芦苇根际土壤细菌群落结构多样性的比较 汪仲琼,王为东,祝贵兵,等 (4489)………………
不同土壤水分下山杏光合作用光响应过程及其模拟 郎摇 莹,张光灿,张征坤,等 (4499)………………………
不同颜色遮阳网遮光对丘陵茶园夏秋茶和春茶产量及主要生化成分的影响
秦志敏,付晓青,肖润林,等 (4509)
……………………………………
……………………………………………………………………………
镉胁迫对烟草叶激素水平、光合特性、荧光特性的影响 吴摇 坤,吴中红,邰付菊,等 (4517)……………………
条浒苔和缘管浒苔对镉胁迫的生理响应比较 蒋和平,郑青松,朱摇 明,等 (4525)………………………………
盐胁迫对拟南芥和盐芥莲座叶芥子油苷含量的影响 庞秋颖,陈思学,于摇 涛,等 (4534)………………………
长期双季稻绿肥轮作对水稻产量及稻田土壤有机质的影响 高菊生,曹卫东,李冬初,等 (4542)………………
基于水量平衡下灌区农田系统中氮素迁移及平衡的分析 杜摇 军,杨培岭,李云开,等 (4549)…………………
苏北海滨湿地互花米草种子特征及实生苗生长 徐伟伟,王国祥,刘金娥,等 (4560)……………………………
基于 AnnAGNPS模型的三峡库区秭归县非点源污染输出评价 田耀武,黄志霖,肖文发 (4568)………………
镉污染对不同生境拟水狼蛛氧化酶和金属硫蛋白应激的影响 张征田,庞振凌,夏摇 敏,等 (4579)……………
印度洋南赤道流区水体叶绿素 a的分布及粒级结构 周亚东,王春生,王小谷,等 (4586)………………………
长江口滩涂围垦后水鸟群落结构的变化———以南汇东滩为例 张摇 斌,袁摇 晓,裴恩乐,等 (4599)……………
应用鱼类完整性指数(FAII)评价长江口沿岸碎波带健康状况 毛成责,钟俊生,蒋日进,等 (4609)…………
基于渔业调查的南极半岛北部水域南极磷虾种群年龄结构分析 朱国平,吴摇 强,冯春雷,等 (4620)…………
水稻模型 ORYZA2000 在湖南双季稻区的验证与适应性评价 莫志鸿,冯利平,邹海平,等 (4628)……………
旱地农田不同耕作系统的能量 /碳平衡 王小彬,王摇 燕,代摇 快,等 (4638)……………………………………
宁夏黄灌区稻田冬春休闲期硝态氮淋失量 王永生,杨世琦 (4653)………………………………………………
太湖沉积物有机碳与氮的来源 倪兆奎,李跃进,王圣瑞,等 (4661)………………………………………………
日偏食对乌鲁木齐空气可培养细菌群落的影响 马摇 晶,孙摇 建,张摇 涛,等 (4671)……………………………
灰飞虱与褐飞虱种内和种间密度效应比较 吕摇 进,曹婷婷,王丽萍,等 (4680)…………………………………
圈养马来熊行为节律和时间分配的季节变化 兰存子,刘振生,王爱善,等 (4689)………………………………
塔里木荒漠河岸林干扰状况与林隙特征 韩摇 路,王海珍,陈加利,等 (4699)……………………………………
珍稀植物伯乐树一年生更新幼苗的死亡原因和保育策略 乔摇 琦,秦新生,邢福武,等 (4709)…………………
垃圾堆肥复合菌剂对干旱胁迫下草坪植物生理生态特性的影响 多立安,王晶晶,赵树兰 (4717)……………
CLM3. 0鄄DGVM中植物叶面积指数与气候因子的时空关系 邵摇 璞,曾晓东 (4725)……………………………
基于生态效率的辽宁省循环经济分析 韩瑞玲,佟连军,宋亚楠 (4732)…………………………………………
专论与综述
土壤食物网中的真菌∕细菌比率及测定方法 曹志平,李德鹏,韩雪梅 (4741)…………………………………
生态社区评价指标体系研究进展 周传斌,戴摇 欣,王如松,等 (4749)……………………………………………
问题讨论
不同胁迫条件下化感与非化感水稻 PAL多基因家族的差异表达 方长旬,王清水,余摇 彦,等 (4760)………
研究简报
钦州湾大型底栖动物生态学研究 王摇 迪,陈丕茂,马摇 媛 (4768)………………………………………………
人工恢复黄河三角洲湿地土壤碳氮含量变化特征 董凯凯,王摇 惠,杨丽原,等 (4778)………………………
基于地统计学丰林自然保护区森林生物量估测及空间格局分析 刘晓梅,布仁仓,邓华卫,等 (4783)…………
晋西黄土区辽东栎、山杨树干液流比较研究 隋旭红,张建军,文万荣 (4791)……………………………………
小兴安岭典型苔草和灌木沼泽 N2O排放及影响因子 石兰英,牟长城,田新民,等 (4799)……………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*316*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*35*
室室室室室室室室室室室室室室
2011鄄08
封面图说: 在长白山麓低海拔地区的晚秋季节,成片的白桦林用无数根白色的树干、树枝烘托着林冠上跳动的金黄色叶片,共
生的柞木树冠用更浓重的颜色显示了它的存在,整个山梁层林尽染,秋意浓浓。
彩图提供: 陈建伟教授摇 国家林业局摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 31 卷第 16 期
2011 年 8 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 31,No. 16
Aug. ,2011
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:公益性行业(农业)科研专项经费(200803029, 201103005鄄01);中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目(2010鄄7);国家
科技支撑计划重点项目(2009BADC6B05);国家高技术研究发展计划“863冶专题(2006AA10Z419)
收稿日期:2010鄄08鄄18; 摇 摇 修订日期:2010鄄12鄄02
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: dchuli@ 163. com
高菊生, 曹卫东,李冬初,徐明岗,曾希柏,聂军,张文菊. 长期双季稻绿肥轮作对水稻产量及稻田土壤有机质的影响. 生态学报,2011,31(16):
4542鄄4548.
Gao J S, Cao W D, Li D C, Xu M G, Zeng X B, Nie J, Zhang W J. Effects of long鄄term double鄄rice and green manure rotation on rice yield and soil
organic matter in paddy field. Acta Ecologica Sinica,2011,31(16):4542鄄4548.
长期双季稻绿肥轮作对水稻产量及
稻田土壤有机质的影响
高菊生1,2, 曹卫东1,李冬初1,2,*,徐明岗1,2,曾希柏3,聂摇 军4,张文菊1
(1. 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,农业部作物营养与施肥重点开放实验室,北京摇 100081;
2. 中国农业科学院红壤实验站,祁阳农田生态系统国家野外试验站,湖南祁阳摇 426182;
3. 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所,北京摇 100081;4. 湖南省土壤肥料研究所,湖南长沙 摇 410128)
摘要:以中国农业科学院红壤实验站 1982 年布置的长期定位试验为研究对象,分析了长期双季稻绿肥轮作体系下水稻产量变
化趋势、稻田土壤有机质变化特征及土壤活性有机质组成。 结果表明,绿肥作物与双季稻轮作种植后,水稻产量显著高于冬闲
对照,绿肥作物紫云英、油菜和黑麦草处理年平均水稻产量(1982—2008 年)分别为 10. 8 t·hm-2·a-1,10. 2 t·hm-2·a-1和 10郾 0
t·hm-2·a-1,较冬闲对照分别提高 27. 2% ,20. 5%和 18. 1% 。 试验前期(1982—1993 年)种植绿肥作物各处理之间水稻产量无显
著差异,试验开展 11a后(1994—2008 年)种植紫云英处理水稻产量显著高于油菜和黑麦草处理。 长期双季稻绿肥轮作土壤有
机质随年份显著增加,双季稻紫云英轮作土壤有机质积累速度最快,年增加 0. 31 g / kg,双季稻黑麦草次之,土壤有机质年增加
0. 28g / kg,双季稻油菜轮作土壤有机质年增加 0. 26g / kg。 种植绿肥作物紫云英稻田土壤活性有机质显著高于其它处理。 种植
绿肥作物各处理土壤有机碳、全氮、土壤微生物量碳和土壤微生物量氮含量均显著高于冬闲对照。 其中黑麦草和紫云英处理土
壤微生物量碳含量及微生物熵显著高于油菜和冬闲对照处理。 在湘南红壤丘陵双季稻区,种植绿肥作物对提高水稻产量、增加
土壤有机质、提高土壤有机质活性具有重要意义,绿肥选择上以紫云英对水稻产量和稻田土壤培肥综合效果最好。
关键词:双季稻绿肥轮作;水稻产量; 土壤有机质;土壤活性有机质;土壤微生物量碳
Effects of long鄄term double鄄rice and green manure rotation on rice yield and soil
organic matter in paddy field
GAO Jusheng1, 2, CAO Weidong1, LI Dongchu1, 2,*, XU Minggang1,2, ZENG Xibai3, NIE Jun4, ZHANG Wenju1
1 Institute of Agricultural Resources and Regional Planning,Chinese Academy of Agricultural Sciences / Ministry of Agriculture Key Laboratory of Crop Nutrition
and Fertilization, Beijing 100081, China
2 Red Soil Experimental Station, Chinese Academy of Agricultural Sciences / National Observation and Research Station of Farmland Ecosystem in Qiyang,
Qiyang Hunan 426182, China
3 Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing 100081,China
4 Hunan Soil and Fertilizer Institute, Changsha 410128, China
Abstract: Rotation cropping systems have important significance to soil fertility, productivity and ecological function in
paddy field. We analyzed the long鄄term data from a field experiment started in 1982 to investigate the effects of rotation
cropping of double鄄rice with various green manure on the dynamics of rice yield and the total and labile soil organic matter
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in Red Soil Experimental Station CAAS. Four rotation cropping systems were selected by three replicates, which were
rotation of double rice with Chinese milk vetch (Astragalus sinicus L. ), rape (Astragalus sinicus L. ), ryegrass ( lolium
multiflorum) and winter fallow. Results showed that, during the duration from 1982 to 2008, the averaged annual rice yield
were 10. 8 t·hm-2·a-1, 10. 2 t·hm-2·a-1 and 10. 0 t·hm-2·a-1 for the rotation cropping systems with Chinese milk vetch
(Astragalus sinicus L. ), rape (Astragalus sinicus L. ) and ryegrass ( Lolium multiflorum) respectively. Compared with
double鄄rice and winter鄄fallow cropping, rice yield was increased significantly by 27. 2% , 20. 5% , and 18. 1% under the
rotation cropping with Chinese milk vetch (Astragalus sinicus L. ), rape (Astragalus sinicus L. ) and ryegrass ( lolium
multiflorum) respectively. There was no significant difference among these rotation cropping systems with three kinds of
green manure during the early period from 1982 to 1993, while the rice yield under the rotation with cultivating Chinese
milk vetch was significantly higher than that under the other two kinds green manure rotations at the latter period from 1994
to 2008. Sustainability index of grain yield ( SYI) was a reliable parameter on evaluate the productivity of sustainable
cropping systems. Cultivating Chinese milk vetch could fix atmospheric nitrogen and improve soil fertility. The
Sustainability index of grain yield ( SYI) and potential of yield increased with cultivating Chinese milk vetch was the
highest.
Soil organic matter showed an increasing trend under the rotation cropping of double rice and green manure. The
rotation of double rice with Chinese milk vetch had the highest annually increasing rate (0. 31g / kg) of soil organic matter,
while the rate was 0. 28 g / kg and 0. 26 g / kg for the rotation cropping with ryegrass and rape, respectively. The labile soil
organic matter under the rotation with Chinese milk vetch was the highest of all the treatments. Total organic carbon, total
nitrogen, soil microbial biomass carbon and nitrogen under the rotation with three kinds of green manure were significantly
higher than that under the winter鄄fallow cropping systems. Compared with rape, ryegrass has strong fibrous root system
which content high organic matter and crude protein. More carbon and nitrogen were cumulated in the soil under the rotation
of double rice with Chinese milk vetch and ryegrass than that under the other two cropping systems. Additionally, the two
rotation cropping systems of double鄄rice with ryegrass and Chinese milk vetch increased the microbial biomass carbon
content and the ratio of microbial biomass carbon to total organic carbon ( Cmic鄄to鄄Corg ) significantly compared with the
cropping of double鄄rice and rape or fallow.
In conclusion, rotation cropping of double rice with green manure had significant effects on enhancing rice yield and
promoting soil organic matter quantity and quality. Rice cropping with Chinese milk rotation vetch was recommendable for
rice productivity and soil fertility.
Key Words: rotation cropping of double rice and green manure; rice yield; soil organic matter; labile soil organic matter;
soil microbial biomass
稻田轮作系统生态效应明显,具有改善土壤理化性状,调节土壤肥力,提高系统生产力等优点[1鄄3]。 双季
稻是湘南红壤丘陵区农业结构的主体,双季稻长期连作由于浸水时间长,造成土壤耕层板结,理化性状变劣,
甚至出现次生潜育化,已成为水稻生产的限制因子[4]。 双季稻绿肥轮作种植方式具有增产效果,其土壤肥力
也有上升和进化趋势[5],因此研究双季稻绿肥轮作对于提高农业生产力、改善土壤环境和促进农民增收等具
有重要意义。
农作物种植制度是影响土壤质量演化及其可持续利用最为深刻的农业措施之一[6],合理的轮作方式是
提高土壤生物学活性的有效手段。 黄国勤等研究认为[1],稻田轮作改善了土壤的理化性状,容重下降,孔隙
度增加,有效阻止土壤次生潜育化和土壤酸化。 张帆等研究结果表明,冬作物双季稻轮作显著增加了稻田土
壤微生物量碳、氮和微生物熵[7]。 双季稻区冬种覆盖物能显著提高土壤有机质含量,促进土壤微生物活动,
从而有利于保持土壤肥力[8鄄10]。 章秀福等研究发现冬作物有提高土壤酶活性和抗叶片衰老作用[11]。 邢光熹
3454摇 16 期 摇 摇 摇 高菊生摇 等:长期双季稻绿肥轮作对水稻产量及稻田土壤有机质的影响 摇
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等研究认为冬季种植豆科作物可显著降低稻田 N2O的排放量[12]。 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[13鄄14]。 通过比较不同绿肥鄄双季稻轮作制度下稻田土壤生产力和土壤有机质变化特征,土壤微生物量
碳氮差异,研究双季稻绿肥轮作体系对水稻产量和稻田土壤肥力影响,为合理调整和配置双季稻绿肥轮作提
供理论支持。
1摇 材料与方法
1. 1摇 试验区概况
试验在中国农业科学院红壤实验站内进行,地理位置为东经 111毅52忆,北纬 26毅45忆,海拔 150 m,年平均温
度 18. 3益,>10益的积温 5600 益,多年平均降雨量 1250 mm,无霜期约 300d,年日照 1610—1620 h。 试验地位
于红壤丘岗中部,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,试验前土壤 pH为 6郾 5,有
机质含量为 20. 1 g / kg,全氮、全磷、有效钾含量分别为 0. 94 g / kg、0. 66 g / kg和 176 mg / kg。
1. 2摇 试验设计
长期定位试验于 1982 年开始,采用“双季稻鄄绿肥冶轮作种植[15鄄16]。 设 4 个处理:(1)稻稻(冬闲);(2)稻
稻(麦);(3)稻稻(油);(4)稻稻(肥),绿肥作物分别为黑麦草(Lolium multiflorum)、油菜(Brassica napus L. )
和紫云英(Astragalus sinicus L. )。 采用随机区组排列,重复 3 次,小区面积 37. 5 m2(2. 5 m伊15. 0 m),小区之
间用深 60 cm水泥埂隔开。 绿肥作物(紫云英、油菜、黑麦草)不施肥, 于晚稻收割前 10—15d 将种子撒播于
田间,次年早稻移栽前 15 d全部翻压还田,紫云英播种量为 37. 5 kg / hm2,油菜播种量为 7. 5 kg / hm2,黑麦草
播种量为 15. 0 kg / hm2。 所有处理水稻施肥量相同,早晚稻施肥量分别为 N 153 kg / hm2,P2O5 84 kg / hm2,K2O
129 kg / hm2,分基肥和追肥 2 次撒施,基肥施用复合肥 600 kg / hm2(养分含量:N 14% ,P2O5 14% ,K2O 14% ),
追肥施纯 N 69 kg / hm2,K2O 45 kg / hm2,肥料类型为尿素和氯化钾。 基肥在水稻移栽前施入,追肥在移栽后
6—10 d作为返青分蘖肥一次施入。 水稻插植规格早稻为 20cm伊20cm,晚稻为 20cm伊25cm。 早稻及晚稻收获
后,所有处理稻草均带走,不还田。 各处理田间管理措施相同。
图 1摇 稻谷产量年际变化
Fig. 1摇 Annual change of grain yield
1. 3摇 取样分析与数据统计方法
水稻生长季定期进行田间调查,每年早、晚稻成熟期进行考种及测定稻谷产量。 每年晚稻收割后取土样
(0—20cm)分析养分含量。 土壤有机质、全氮测定方法参见《土壤农化分析》 [17]。 土壤活性有机质采用
KMnO4氧化鄄重铬酸钾容量法测定[18]。 土壤微生物量碳采用氯仿熏蒸浸提鄄重铬酸钾容量法测定[19],土壤微
生物量氮采用氯仿熏蒸浸提鄄凯氏法定氮[20]。
数据计算统计及相关分析采用 Microsoft Excel 2003 软件进行,处理之间方差分析和多重比较采用
SPSS13. 0 软件进行,多重比较采用 Duncan新复极差法。
2摇 结果与分析
2. 1摇 水稻产量变化
绿肥的种植,显著提高了水稻产量(图 1)。 1982—
2008 年各处理水稻年平均产量分别为稻稻(肥)10. 8
t·hm-2·a-1,稻稻(油)10. 2 t·hm-2·a-1,稻稻(麦)10. 0 t·
hm-2·a-1,稻稻(冬闲)8. 5 t·hm-2·a-1。 种植绿肥的各处
理水稻平均产量显著高于冬闲处理(P<0. 01),由于气
候、品种等原因,水稻产量年际变化大,1982—2008 年
种植绿肥作物各处理水稻平均产量未达到显著差异
水平。
由产量年变化曲线可知(图 1),试验前期各处理水
稻产量波动大,处理之间差异不明显;随着试验年限增
4454 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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加,各处理之间水稻产量呈现明显的高低排列次序,分别为稻稻(肥)高于稻稻(油),高于稻稻(麦),高于稻
稻(冬闲)。 统计分析表明(表 1),试验前 11a(1982—1993 年)水稻平均产量为种植绿肥作物显著高于冬闲
(P<0. 05),前三者之间无显著差异。 试验开展 11a后(1994—2008 年),各处理水稻产量存在显著差异,冬季
种植紫云英绿肥水稻年产量显著高于种植油菜和黑麦草(P<0. 05),绿肥作物油菜处理水稻年平均产量高于
黑麦草处理,但未达到显著差异水平。
产量可持续性指数(SYI)是测定系统是否持续生产的一个可靠参数,SYI 越大系统的可持续性越好[8]。
该试验结果表明,种植紫云英,水稻产量的可持续性指数最高,其次分别为油菜和冬闲,种植黑麦草处理,产量
可持续性指数最低。
表 1摇 长期双季稻绿肥轮作不同时期稻谷产量及产量可持续性指数
Table 1摇 Grain yield and SYI under long term rotation of double rice and green manure
处理 Treatments
稻谷产量 Grain yield / ( t·hm-2·a-1)
1982—1993 1994—2008
产量可持续性指数 SYI
Sustainability index of grain yield
稻稻(冬闲)Rice鄄Rice ( fallow) 8. 65依1. 86b 8. 44依1. 01c 0. 63
稻稻(麦)Rice鄄Rice (ryegrass) 10. 68依1. 98a 9. 53依1. 06b 0. 62
稻稻(油)Rice鄄Rice (rape) 10. 56依1. 89a 10. 00依1. 20b 0. 63
稻稻(肥)Rice鄄Rice (Chinese milk vetch) 11. 02依1. 91a 10. 63依1. 48a 0. 65
摇 摇 同列字母表示差异达 5%显著水平
2. 2摇 土壤有机质
长期双季稻绿肥轮作土壤有机质均随年份表现上升趋势(图 2)。 对 1982—2007 年土壤有机质含量的年
变化趋势进行统计分析表明,长期双季稻紫云英轮作土壤有机质增长速度最快,年增加量为 0郾 31 g / kg,长期
双季稻黑麦草轮作次之,土壤有机质年增加量为 0. 28g / kg,长期双季稻油菜轮作土壤有机质年增加量为
0郾 26g / kg。 双季稻冬闲处理土壤有机质含量随年份也表现上升趋势,回归分析表明,其土壤有机质上升趋势
未达到统计学上显著水平。 经过 26a的轮作种植,各处理 2007 年土壤有机质含量分别为稻稻(肥)28. 38 g /
kg,稻稻(油)29. 25 g / kg,稻稻(麦)28. 90 g / kg,稻稻(冬闲)27. 08g / kg,种植绿肥作物各处理土壤有机质含量
显著高于冬闲处理(P<0. 05)。
2. 3摇 土壤活性有机质
长期双季稻绿肥轮作增加土壤有机质含量,也改变了土壤活性有机质组分及其含量。 由表 2 可知,稻稻
(肥)处理土壤高活性有机质高于稻稻(冬闲)处理,显著高于稻稻(麦)和稻稻(油)处理,后两者之间无显著
差异。 土壤中活性有机质则表现为稻稻(肥)处理高于稻稻(油)处理,高于稻稻(冬闲)处理,显著高于稻稻
(麦)处理。 土壤低活性有机质高低次序分别为稻稻(肥)处理显著高于稻稻(麦)处理,高于稻稻(油)处理,
高于稻稻(冬闲)处理。 由三部分求和计算得出的土壤总的活性有机质含量分别为稻稻(肥)10. 99 g / kg,稻
稻(油)8. 72 g / kg,稻稻(麦)8. 57 g / kg,稻稻(冬闲)8. 25g / kg,与种植绿肥作物油菜、黑麦草和冬闲相比,种植
紫云英稻田土壤总的活性有机质有显著提高。 长期双季稻绿肥轮作 26a后各处理土壤总的活性有机质占总
表 2摇 长期双季稻绿肥轮作 26a后土壤活性有机质状况(2007 年)
Table 2摇 Content of the active soil organic matter under long term rotation of double rice and green manure after 26 years (2007)
处理
Treatments
土壤有机质 / (g / kg)
Soil organic matter
高活性有机质 / (g / kg)
Highlabile soil
organic matter
中活性有机质 / (g / kg)
Middle labile soil
organic matter
活性有机质 / (g / kg)
Labile soil organic matter
稻稻(冬闲)Rice鄄Rice ( fallow) 27. 08依0. 31c 1. 45依0. 03a 3. 36依0. 32b 3. 44依0. 47c
稻稻(麦)Rice鄄Rice (ryegrass) 28. 90依0. 19a 1. 23依0. 06b 2. 78依0. 06c 4. 56依0. 68b
稻稻(油)Rice鄄Rice (rape) 29. 25依0. 20a 1. 20依0. 16b 3. 78依0. 10ab 3. 74依0. 01bc
稻稻(肥)Rice鄄Rice (Chinese milk vetch) 28. 38依0. 18b 1. 58依0. 03a 3. 91依0. 29a 5. 50依0. 32a
摇 摇 同列字母表示差异达 5%显著水平
5454摇 16 期 摇 摇 摇 高菊生摇 等:长期双季稻绿肥轮作对水稻产量及稻田土壤有机质的影响 摇
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图 2摇 土壤有机质年变化趋势
Fig. 2摇 Annual change of the soil organic matter
的有机质比例分别为稻稻(肥)38. 7% ,稻稻(油)29. 8% ,稻稻(麦)29. 6% ,稻稻(冬闲)30. 5% 。
2. 4摇 土壤有机碳、全氮及微生物量碳氮
从 2007 年土壤养分分析测定结果可知(表 3),种植绿肥作物各处理土壤有机碳、全氮、土壤微生物量碳
和土壤微生物量氮含量均显著高于冬闲。 稻稻(肥)、稻稻(油)和稻稻(麦)处理土壤有机碳含量分别较对照
稻稻(冬闲)处理提高了 4. 77% ,8. 02%和 6. 75% ;土壤全氮含量分别较对照稻稻(冬闲)处理提高了 8. 94% ,
4. 82%和 4. 12% ;土壤微生物量碳含量分别较对照稻稻(冬闲)处理提高了 29. 81% ,15. 98%和 31. 72% ;土
壤微生物量氮含量则分别较对照稻稻(冬闲)处理提高了 1. 82% ,2. 69%和 6. 89% 。
种植绿肥作物油菜和黑麦草土壤总的有机碳含量要显著高于紫云英;土壤全氮含量则表现为种植紫云英
显著高于种植油菜和黑麦草,由土壤微生物量碳(Cmic)和土壤有机碳(Corg)比值计算得到的土壤微生物熵结
果表明(表 3),种植绿肥作物紫云英和黑麦草处理稻田土壤微生物熵显著高于种植油菜处理,显著高于冬闲
对照。 紫云英和黑麦草能提高土壤微生物活性,从而增加了微生物碳在土壤有机碳中的比重,这从另一方面
也说明种植绿肥能显著提高土壤活性有机碳,其中紫云英和黑麦草效果要好于油菜处理。
表 3摇 长期双季稻绿肥轮作 26a后土壤有机碳、全氮及土壤微生物碳、氮状况(2007 年)
Table 3摇 Content of SOM, TN, SMBC and SMBN under long term rotation of double rice and green manure after 26 years (2007)
处理
Treatments
土壤有机碳 / (g / kg)
Soil organic carbon
全氮 / (g / kg)
Total nitrogen
土壤微生物量碳
/ (mg / kg)
Soil microbial
biomass carbon
土壤微生物量氮
/ (mg / kg)
Soil microbial
biomass nitrogen
微生物熵 / %
Cmic / Corg
稻稻(冬闲)Rice鄄Rice ( fallow) 15. 71依0. 18c 1. 79依0. 02c 576. 9依21. 34c 36. 9依1. 81b 3. 67依0. 17c
稻稻(麦)Rice鄄Rice (ryegrass) 16. 77依0. 11a 1. 86依0. 01b 759. 9依5. 50a 39. 4依1. 56a 4. 53依0. 03a
稻稻(油)Rice鄄Rice (rape) 16. 97依0. 12a 1. 88依0. 01b 669. 1依9. 50b 37. 9依0. 50ab 3. 94依0. 06b
稻稻(肥)Rice鄄Rice (Chinese milk vetch) 16. 46依0. 10b 1. 95依0. 01a 748. 9依10. 48a 37. 6依0. 61ab 4. 55依0. 08a
摇 摇 同列字母表示差异达 5%显著水平 Cmic / Corg
3摇 讨论
3. 1摇 不同双季稻绿肥轮作体系土壤生产力评价
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。 冬季种植绿肥是南方稻田实行多熟制,
6454 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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提高土壤生产力的重要手段之一。 发展绿肥可作为培肥土壤,提高双季稻产量的重要途径[3,5]。 绿肥作物紫
云英为豆科植物,能够利用根瘤菌共生固氮,紫云英还田既增加土壤养分循环中氮,也增加了土壤有效磷钾和
有机质,提高了土壤肥力[21]。 油菜能活化土壤中磷、钾等养分,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。 本试验开展的 3 种绿肥作物,种植紫云英,提高水稻产量潜力最高,产量稳定性最好。
绿肥作物还田还受土壤水肥条件、气候等因素影响。 试验前期,由于土壤肥力相对偏低,绿肥腐解又需要
消耗土壤氮素,可能出现与水稻争肥现象。 同时微生物活动受水热条件制约,因此试验前期气候和土壤水热
条件是导致水稻产量变异大的主要原因。 气候条件与水稻产量关系值得进一步分析[22鄄23]。
3. 2摇 双季稻绿肥轮作对土壤有机质影响分析
土壤有机质是土壤的重要组成物质,与作物产量和土壤肥力密切相关。 生物活性有机质组分是指土壤中
能被微生物快速利用和转化的有机质组分[24]。 土壤活性有机质、土壤微生物量碳、土壤微生物量氮等都是生
物活性有机质组分。 土壤中生物活性有机质组分的含量和动态变化可以反映土壤有效养分库的大小及其在
土壤中的周转。 土壤活性有机质变化情况为土壤系统有机质动态的更精确的指示物。 豆科作物紫云英能固
定大气中氮素,其有机质转化快,长期双季稻紫云英轮作显著提高了稻田土壤有机质含量,尤其是土壤活性有
机质和土壤微生物碳、氮比例。 黑麦草和油菜相比,黑麦草须根系发达,粗蛋白含量高,其土壤微生物碳、氮累
积量高[7]。 该试验结果也表明,种植黑麦草和紫云英处理土壤微生物量碳含量显著高于种植油菜和冬闲对
照处理。
选择合适的绿肥作物应充分根据作物生长所需的土壤气候条件,因地制宜。 在绿肥作物利用方式上要发
挥其最大经济和生态效益。 如紫云英和黑麦草可采用直接还田、青贮和饲养过腹还田相结合,油菜采收后秸
秆还田以发挥其最大经济效益。
4摇 结论
(1)与双季稻冬闲对照相比,双季稻绿肥轮作种植显著提高了稻谷产量,绿肥作物选择上又以紫云英对
水稻增产潜力和产量可持续性指数最高。
(2)双季稻绿肥轮作种植稻田土壤有机质逐年累积,不同作物累积速度分别为紫云英高于黑麦草,高于
油菜。
(3)双季稻绿肥轮作种植土壤活性有机质组分显著高于双季稻冬闲,紫云英和黑麦草能提高土壤微生物
活性,增加微生物碳在土壤有机碳中的比重,效果要好于油菜处理。
(4)综上,在湘南双季稻区,种植绿肥对提高水稻产量、增加土壤有机质和有机质活性具有重要意义,绿
肥作物选择上以紫云英对水稻产量和稻田土壤培肥综合效果最好。
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8454 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 31,No. 16 August,2011(Semimonthly)
CONTENTS
A comparative study on the diversity of rhizospheric bacteria community structure in constructed wetland and natural wetland
with reed domination WANG Zhongqiong, WANG Weidong, ZHU Guibing, et al (4489)………………………………………
Light response of photosynthesisand its simulation in leaves of Prunus sibirica L. under different soil water conditions
LANG Ying, ZHANG Guangcan,ZHANG Zhengkun,et al (4499)
………………
…………………………………………………………………
Effects of colour shading on the yield and main biochemical components of summer鄄autumn tea and spring tea in a hilly tea field
QIN Zhimin, FU Xiaoqing, XIAO Runlin, et al (4509)
……
……………………………………………………………………………
Effects of cadmium on the contents of phytohormones, photosynthetic performance and fluorescent characteristics in tobacco leaves
WU Kun, WU Zhonghong, TAI Fuju, et al (4517)
…
…………………………………………………………………………………
Comparative physiological responses of cadmium stress on Enteromorpha clathrata and Enteromorpha linza
JIANG Heping, ZHENG Qingsong, ZHU Ming, et al (4525)
……………………………
………………………………………………………………………
Effects of salt stress onglucosinolate contents in Arabidopsis thaliana and Thellungiella halophila rosette leaves
PANG Qiuying, CHEN Sixue, YU Tao, et al (4534)
………………………
………………………………………………………………………………
Effects of long鄄term double鄄rice and green manure rotation on rice yield and soil organic matter in paddy field
GAO Jusheng, CAO Weidong, LI Dongchu, et al (4542)
………………………
…………………………………………………………………………
Nitrogen balance in the farmland system based on water balance in Hetao irrigation district,Inner Mongolia
DU Jun,YANG Peiling,LI Yunkai,et al (4549)
…………………………
……………………………………………………………………………………
Seed characteristics and seedling growth of Spartina alterniflora on coastal wetland of North Jiangsu
XU Weiwei,WANG Guoxiang,LIU Jin忆e,et al (4560)
…………………………………
………………………………………………………………………………
Assessment of non鄄point source pollution export from Zigui county in the Three Gorges Reservoir area using the AnnAGNPS model
TIAN Yaowu, HUANG Zhilin, XIAO Wenfa (4568)
……
………………………………………………………………………………
Effects of Cadmium pollution on oxidative stress and metallothionein content in Pirata subpiraticus (Araneae: Lycosidae) in
different habitats ZHANG Zhengtian,PANG Zhenling,XIA Min,et al (4579)……………………………………………………
The distribution of size鄄fractionated chlorophyll a in the Indian Ocean South Equatorial Current
ZHOU Yadong, WANG Chunsheng, WANG Xiaogu, et al (4586)
………………………………………
…………………………………………………………………
Change of waterbird community structure after the intertidal mudflat reclamation in theYangtze River Mouth: a case study of
NanHui Dongtan area ZHANG Bin, YUAN Xiao, PEI Enle, et al (4599)………………………………………………………
Application of fish assemblage integrity index(FAII)in the environment quality assessment of surf zone of Yangtze River estuary
MAO Chengze, ZHONG Junsheng, JIANG Rijin, et al (4609)
……
……………………………………………………………………
Population age structure of Antarctic krill Euphausia superba off the northern Antarctic Peninsula based on fishery survey
ZHU Guoping, WU Qiang, FENG Chunlei, et al (4620)
……………
…………………………………………………………………………
Validation and adaptability evaluation of rice growth model ORYZA2000 in double cropping rice area of Hunan Province
MO Zhihong, FENG Liping, ZOU Haiping, et al (4628)
……………
…………………………………………………………………………
Coupled energy and carbon balance analysis under dryland tillage systems
WANG Xiaobin, WANG Yan, DAI Kuai, et al (4638)
……………………………………………………………
……………………………………………………………………………
The nitrate鄄nitrogen leachingamount in paddy winter鄄spring fallow period WANG Yongsheng, YANG Shiqi (4653)…………………
The sources of organic carbon and nitrogen in sediment of Taihu Lake NI Zhaokui, LI Yuejin, WANG Shengrui, et al (4661)……
Effect of partial solar eclipse on airborneculturable bacterial community in Urumqi
MA Jing, SUN Jian, ZHANG Tao, et al (4671)
……………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Comparative study on density related intra鄄 and inter鄄specific effects in Laodelphax striatellus (Fallen) and Nilaparvata lugens
(St覽l) L譈 Jin, CAO Tingting, WANG Liping, et al (4680)………………………………………………………………………
Behavior rhythm and seasonal variation of time budget of sun bear (Helarctos malayanus) in captivity
LAN Cunzi, LIU Zhensheng, WANG Aishan, et al (4689)
………………………………
…………………………………………………………………………
Disturbance regimes and gaps characteristics of the desert riparian forest at the middle reaches of Tarim River
HAN Lu, WANG Haizhen, CHEN Jiali, et al (4699)
………………………
………………………………………………………………………………
Death causes and conservation strategies of the annual regenerated seedlings of rare plant, Bretschneidera sinensis
QIAO Qi, QIN Xinsheng, XING Fuwu, et al (4709)
……………………
………………………………………………………………………………
Effects of municipal compost extracted complex microbial communities on physio鄄ecological characteristics of turfgrass under
drought stress DUO Lian,WANG Jingjing, ZHAO Shulan (4717)…………………………………………………………………
Spatiotemporal relationship of leaf area index simulated by CLM3. 0鄄DGVM and climatic factors
SHAO Pu, ZENG Xiaodong (4725)
………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
Analysis of circular economy of Liaoning Province based on eco鄄efficiency HAN Ruiling, TONG Lianjun, SONG Yanan (4732)……
Review and Monograph
The fungal to bacterial ratio in soil food webs, and its measurement CAO Zhiping, LI Depeng, HAN Xuemei (4741)………………
Indicators for evaluating sustainable communities: a review ZHOU Chuanbin, DAI Xin, WANG Rusong, et al (4749)………………
Discussion
Differential expression of PAL multigene family in allelopathic rice and its counterpart exposed to stressful conditions
FANG Changxun, WANG Qingshui, YU Yan, et al (4760)
………………
………………………………………………………………………
Scientific Note
Ecology study on the benthic animals of QinZhou Bay WANG Di,CHEN Pimao,MA Yuan (4768)……………………………………
Change characteristics of soil carbon and nitrogen contents in the Yellow River Delta soil after artificial restoration
DONG Kaikai, WANG Hui,YANG Liyuan, et al (4778)
…………………
…………………………………………………………………………
Estimation and spatial pattern analysis of forest biomass in Fenglin Nature Reserve based on Geostatistics
LIU Xiaomei, BU Rencang,DENG Huawei,et al (4783)
……………………………
……………………………………………………………………………
Study on sap flow in forest of Quercus liaotungensis and Populus davidiana by using the TDP method
SUI Xuhong,ZHANG Jianjun,WEN Wanrong (4791)
…………………………………
………………………………………………………………………………
N2O Emission and its driving factors from typical marsh and shrub swamp in Xiaoxing忆an Mountains, Northeast China
SHI Lanying, MU Changcheng, TIAN Xinmin, et al (4799)
………………
………………………………………………………………………
2009 年度生物学科总被引频次和影响因子前 10 名期刊绎
(源于 2010 年版 CSTPCD数据库)
排序
Order
期刊
Journal
总被引频次
Total citation
排序
Order
期刊
Journal
影响因子
Impact factor
1 生态学报 11764
2 应用生态学报 9430
3 植物生态学报 4384
4 西北植物学报 4177
5 生态学杂志 4048
6 植物生理学通讯 3362
7
JOURNAL OF INTEGRATIVE
PLANT BIOLOGY
3327
8 MOLECULAR PLANT 1788
9 水生生物学报 1773
10 遗传学报 1667
1 生态学报 1. 812
2 植物生态学报 1. 771
3 应用生态学报 1. 733
4 生物多样性 1. 553
5 生态学杂志 1. 396
6 西北植物学报 0. 986
7 兽类学报 0. 894
8 CELL RESEARCH 0. 873
9 植物学报 0. 841
10 植物研究 0. 809
摇 绎《生态学报》 2009 年在核心版的 1964 种科技期刊排序中总被引频次 11764 次,全国排名第 1; 影响因
子 1郾 812,全国排名第 14;第 1—9 届连续 9 年入围中国百种杰出学术期刊; 中国精品科技期刊
摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 31 卷摇 第 16 期摇 (2011 年 8 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
摇
(Semimonthly,Started in 1981)
摇
Vol郾 31摇 No郾 16摇 2011
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