全 文 ：第1 9卷第1期
1 999年 1月 ACTA EC()I OGICA SINTCA
VoI_1 9．No．1
Jan．，1999
?一7 、f，
稻田不同耕作制下有机质和氮磷钾的变化研究
曾盂监
(中国农业科摹而 匠； 室 北京 10o08
关光复
<期南省岳 弭秆 —— 佃 414000)
摘要 6a定位研究的结果表明；在东嗣庭湖地区土壤 、气候厦施肥等条件下·4种主要耕作制中·稻 稻 冬闲
耕怍制不仅产量较低 ．而且经济效益也较差 ．井有可能导或土壤肥力的下降和退化 ；稻一稻一肥 (紫云英 )耕作
制则具有一定的增产效果 ，井且有较高的经济效 益，土壤肥力亦呈现出上井和琏化的趋势；稻一稻一麦(大麦1
和稻一稻 油(油菜)耕作制 喇不仅使土地的利用率提高、增加丁单位面积的产量 ·且土壤肥力也同佯得到丁上
升和进化，但其经济效益稍低。因此．从各方面综合衡量．实行稻 稻一肥与稻一稻一麦(大麦)或稻 稻 袖(油菜)
轮作．可能是该地区现有条件下较为理想的耕怍制度
， ，
关t调篓 ：圭坚里 ，壅苎 苎 7彳 之
THE CHANGE oF oRGANIC，NITRoGEN ，
PH0SPHoRUS AND PoTASSIUM NUTRIENT IN THE
DIFFERENT CRoPPING SYSTEM
ZENG xi一13o
(Upland Re~earch Center，Chin~~ Academy ofAgricuh~,al Sciences·Beijing·100081·China)
GUAN Guang—Fu
(Yueyang Re．arch Institute of Agricultural Sciences-ⅣH’⋯ ·yueyang·414000，China)
Abstract A six—year’S follow—up monitoring program was accomplished on the fields in
east Dongting lake．It was found that，at the same condition，for four main cropping sys—
tems had different effects on soil fertility．Rice—rice system Iend tO lOW yield，a decrease and
retrogression of soil fertility，Rice rice—green manure system lead to yield increase to some
extent and bring about good economical benefit．U nder this system ，soil fertility appeared
an increasing and evolution trend ．Rice～rice—wheat and Rice—rice rape systems could not on一
1v make a full use of the 1and and yield increase，but also could make the fertility increase
and ev0lution．However，under latter tWO systems．economic benefit was relatively lOW．
Comparing all the advantages and disadvantages of four systems·It is suggested that alter
natively using Rice—rice—green manure system and rice—rice—rape(or rice—rice—wheat)system
will probably be a better cropping system．
Key words cropping system ，soil fertility，follow up monitoring．
*率文为湖南省土壤地力监测点的部分结果 并得到中国和比嗣时合怍项 目 中国不同气候带土地资源可持续利用
模式研究”资助 岳阳市农科所周 玉l林、曾高亮 、张 胜、纪雄辉等同志参加 丁部分工作．特此致谢j
收稿日期 ：1996—08—06，修改稿收到 日期 1997一o6 07
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1期 曾希柏等 稻 田不同耕作制下有机质和氦磷钾的变化研究 9l
稻田耕作制度的安排，既受一个地区光、热等 自然条件的影响，又受该地区耕作水平的限制，同时，对
单位面积产量和土壤肥力 的变化亦具有一定的作用。我 国人 口多、可耕 地少 ，后备耕地资源严重不 足，因
此 ，采取合理 的耕作制度，使之既能在单位面积中获得更多的农产品，又有利于土壤肥力的进化与发展 ，这
是 当前农业生产中最为现实、又是极 为迫切的重要课题 关于耕怍制度 与土壤肥力及养分平衡等的研究 ，
虽然 巳有人在此前作过一些有益的探讨0 ，但是 ，随着农业生产水平和施肥水平的进一步提高 ，农业生态
系统中养分的变化及其平衡亦将会出现不同的趋势。笔者应用长期定位试验的方法 ，对东洞庭胡地区现有
耕作及施肥水平下，4种不同耕作制度的土壤养分变化趋势等进行了定位研究，现将有关结果总结于后。
l 试验设计殛方法
试验在东洞庭胡区的湖南省岳阳市农科所 内试验地中进行 ，从1987年开始 已进行了6a，供试土壤为板
页岩母质发育的潴育性黄泥 田，其肥力中等偏下，耕层土壤(0～20cm)的理化性质为：pl-16．14f有机质
l5．8g／kg~全氮1．14g／kgt碱解氰86．Omg／kg通：磷(P)0．94g／kg，速效磷 15 gmg／kg；全钾(K)19．Og／kg，速
效钾83．0mg／kg，缓 技钾259．0mg／kg；CEC8．90cmol／lOOg土 ；耕层窖重1．44g／cm
根据东洞庭 湖区的气候特点和耕作 习惯 ，奉试验共设置以下5个处理 ，即 A．稻一稻一冬闲耕 作制 B．稻一
稻一肥(紫云英)耕作制；c．稻一稻一麦(大麦)耕作制；D．稻一稻一油耕作制；E．对照(稻一稻一冬闲耕作制)，全年不
施任何肥料 。
试验小 区面积为14．2×7．0—99．4m。，接定位试验的设计和要求 ，各小区间均用红砖水泥墙隔开 (堵高
出太 田平面0．3m，地下埋深0．4m)，试验期间的田间管理 接大 田方式进行。各处理 每季作物收割后 +均分别
晒干、称重、计产 ，并在收割的当天按 S 形取植株样(1O蔸)作为考种、化验之用。每年晚稻收割后，同时按
上述方法取各处理耕层样(O~20cm)， 进行有关分析化验
各处理在水稻种植期问 ，肥料的施用量参照湖南省水稻测土配方施肥 的有关方案进行 ，冬季作物 的施
肥按试验 开始时本地区的习惯用量进行 +其中有机肥的旋用从第2年起均按其含氮量折算成 与第1年施用
的有机氨量一致的量 ，其实际施用量范围为紫云英20000~24000kg／hm 、猪粪12000~15000kg／hm 。6a的
平均施肥见表 l。
表l 各处理平均施肥量(kg／hm ‘a)
Table l Average application rate of each treatment in every years
注 t1 紫 云英 中的磷 钾因基本上来 自本田，故末计^施有量中；Total applicatlon rRte not countedthe P and Kin
amethyst．2．晚稻用肥垒为化肥lFe~tili2ers of]ate rice is all chemlstry fert[1lzer
试验 中土壤 、植株及猪粪样品中养分的测定均参照中国土壤学会农业化学专业委 员会编《土壤农业化
学常规分析方法 》(1984年)进行。
2 试验结果爰讨论
2．1 不同耕作制与作物产量
表2为各耕作制处理下产量的年变化情况。结果表明+虽然各处理的耕作措施及氮肥的施用量基本一
致+但由于受耕作制度等的影响，各处理稻谷产量还是出现了一定的差异，6白平均以稻 稻一肥处理较高，而
以稻 稻一冬闲处理鞍低+其它2处理则居中，且二者间无明显差异 。但是 ，如果 将冬季怍物的产量计算在 内，
则稻 稻一麦和稻一稻-油2处理 的产量明 显要高于稻一稻-冬阑和稻 稻-肥2处理 也就是说 ，冬季种 粮、油等作
物，可以在基本上不影响早、晚稻稻谷产量的前提下 ，增加一季收获物，因而有效地提高 了单位 面积稻 田的
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年产量。笔者认 为：这是在^多地少地区增加收获物产量的～条有效途径 6a中产量的变化情况 ，试验的第
0年 由于多阴雨、第3年 『刖 哭同少雨等原目使 水稻 的 长受到 了 一定的影响，困而产量较其它各年度要低。
对照区由于连年不施任何肥料，所 产量低 ，仅为其它 处理 的53．7 -S?3 ，且年变幅大
表2 不同耕作制条件下的产量变化(kg／hm )
Table Z Yield change in different cropping systems
括号内为冬怍产量。They are yields of wltter crops in the brackets ∞ Rice—rice，② Rice rice green m⋯
曲 Rice—rice wheal，④ Rice—rice rape．
4种耕作制度的经济教益比较，如果肥料 谷物等均按试验期间的不变价格计算，则在本研究的耕作及
施肥7K平下 ，每投资1元肥料成本 ，稻一稻一冬闲可簌纯利润l5．0o元 ，稻 稻 吧的纯利润可达到l5．8e元 ，稻 稻
麦和稻 稻一油则分别仗获纯 利润14．32元和1 4．6l元 也就是说 ，稻 稻 麦和稻 稻一油两处理的经济效益相
对较低 。其主要原因 ：①种植紫云英 ，相对节省了化肥的成本支出 ；@冬作(3v麦、油菜)的施肥是按当地的
习惯进行，固而难免存在部分养分的浪费，从而增加丁成本，降低了经济效益等，这是在冬作的旅肥上有待
解决的问题之一。
2．2 不同耕作制下土壤有机质的变化情况
土壤有机质作 为衡量土壤肥力的一个重要指标，其研究一直 十分活跃 q “ 。而且 ，从大多数研究结
果来看 ，有机质的积累和分解，确实对土壤肥力的进化和退化产生 丁很大的影响 ，或者说 ，土壤有机质的消
长 ，对土壤肥力的高低是具有一定的决定作用的
不同的耕作制度，由于作物(主要是冬季作物)的差异。在养分的吸收和需求等方面亦有所不同，因此，
无论是土壤有机质、还是氮磷钾等养分含量的变化等，都将受到不同程度的影响=在本研究中，4种耕作制
度 F耕层(0～20cm)士壤中有机质含量的变化情况如表3。
从表中可以看出：在4种耕作制中，稻一稻·冬闲耕作制有机质含量较监测前有所下降，而其它3种耕作制
则均有一定的上升 ，其中，以稻 稻 肥上升较多 ，稻 稻 油次之 ，而以稻 稻 麦处理上升较少 =说明在肥力较
低的稻田中，只要每年施八一定量的有机肥，就有可能使土壤中的有机质含量得蹦保持或提高，而推行稻
稻一肥耕作制．则可能是提高此类稻田有机质含量的最为有效的措施。不施肥区则土壤有机质含量下降很
快 ，平均每年 下降值达到O．7g／kg，相 当于年消耗有机质1575kg／hm ，可见，其消耗量十分大。
备耕作制处理中有机肥的腐殖化系数，虽然在稻一稻 肥耕作制中，由于紫云英根系未计八施肥中，而使
所求得的腐殖化 系数相对较大 ，但在此种 用量条件 F，其腐殖化系数亦无疑要高于稻·稻一油和稻·稻一麦2处
理 ，这 一一点可以从笔者 前的有关研究得到证 明 ll。而稻·稻 油和稻·稻 麦2处理 比较，显然以稻 稻一油处
理中育机肥的腐殖化系数要大 。
2．3 不J司耕作制 F土壤氯素的变 化状况
表4为监测前后备耕作制处理 中耕层土壤氟索的变化情况。
从表4中可以发现 稻一稻一冬阿和稻一稻 吧阿种耕作制 ，虽然全年的旌氨量完垒一致 ，但前者全 氨含量
较监测前下降 r 0．05g／kg．而后者则较监测前上升 0．07g／kg；稻一稻一油和稻一稻 麦两种耕作制全年的总
麓氯量亦相同，但前者全氮古虽的增加不及后者的 一半 。这种结果说明 ，不同的耕作制度、或者说不同的作
物类型 ．对肥料氮素的转化效果是有差异的，在 同等条件下 ，旌用绿肥(紫云英)或种植油菜显然较有利于
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1期 曾希柏等 稻田不同耕作制 下有机质和氮磷钾的变化研究 93
土壤中氮索的累积。
表3 不同耕作制条件下土壤有机质的变化情况
Table 3 The change of soil organic matter in different crop pjng systems
注 Annotatlonsl腐殖化系数一土壤有机质净增减量／有机肥 用量 ；Humification coefficient—Net iacrement of soil
organlc／Total application orgatic(C)Tale．2．净增减量一土壤改变量×耕层土重( 2250000kg／hm 计算)： et increme~．t
=Change number of soil organic×Weight。 cultivated horizon soil(2250000kg／hm )．① Rice rice．② Rice rice green
ma~Hre，③ Rice—rice wheat，固 Rice—rice rape．
表4 不同耕作制条件下土壤氮素的变化状况
Table 4 The change of soil nitrogen in different crop pjng systems
说明 Annotation．作物吸收总量系秸杆和籽粒的吸收量之和 ．根据每季作物收割时的实际产量与取样分析所得荐分
含量计算所得(下同)。Total assimilationⅢ e of crops arethe sHm of assimilation rate of毗aw atd seed．∞ Rice rice．@
Rice rice green ure，@ Rice⋯ 一wheat，@ R— rice rape
由于各耕作制处理中冬季作物的种类等方面的差异，因而影响到作物的生物产量、并进而使不同处理
作物的氯素吸收量产生差异 上述几种耕作制 L较 水稻从土壤中吸收的氮量 以稻一稻一肥处理最高 ，但3季
作 物 的 总 吸 收氯 量则 以 稻一稻一麦 处 理 最 多，6a总 吸 收 量 达 1 805．8kg／hm。，稻一稻 冬 闲 处 刚 仅 为
1158．Okg／hm
不施肥的对照处理 ，由于长期实行 其取不予的掠夺式经营，因此 ，土壤中氯素的含量下降较 陕，6a共 F
降0．17g／kg，水稻的生长差、产量低 ，所吸收的氮素的量也相应要少得多，仅为其它处理的60 左右。
2．4 不同耕作制与土壤磷素的变化状况
各不同耕作制处理下耕层土壤磷素的变化情况如表5所示。
从表j中可以看出：在4种耕作制中，稻一稻一冬闲和稻一稻一肥2种耕作制虽然其磷肥旋用最相同，但土壤
全磷的变化趋势则不一样，稻一稻一冬闲较监测前下降了0．06g／kg．『i『稻 稻一肥则增加 丁0．Ogg／kg，这可能屉
由于紫云英对磷 的吸收能力较强．将犁底层的磷部分富集到了耕作层所致。同样 ，速效磷的含量变化虽然2
处理均较监测前下降，但稻一稻肥处理 与监测前 比较仅下降2．1mg／kg，降低12 96 ；而稻 稻 冬闲处理 [削
较监测前 降低 了28．66 ，即其下降幅度要大得多。稻一稻 麦和稻一稻 油 比较，二者土壤中全磷和速效磷的
含量均较监测前 有所提高 ，但前者较监测 前仪 L升 了11．18 ，析后者 则 升了23．42 ．较前者要大得多，
这亦可能是 由于油菜对磷 的吸收能力稍强于大麦所致。不旖肥区则无论是全磷还是速效碡的含 量均较监
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94 生 态 学 报 1 9卷
测前有大幅度的下降 ，其中全磷下降了0．13g／kg，降低l3．83 ；速效磷下降7．Smg／kg，降低49．O6 。可见
耕作制度的差异，同样有可能使耕作层土壤磷的变化幅度、甚至其变化方向发生改变。
表5 不同辚怍翎条件下土壤磷素的变化情况
Table 5 The change of soil phosphorus jn different cropping system
Rice—rice，固 Rice rice—green manure，@ Rice—rice—wheat，∞ Rice-flee—rape-
各不同耕作制处理 中作物对磷 的吸收量．亦囡其生物产量、对磷 需要的差异等而不同。显然 ．稻一稻一肥
处理 中作物所 吸收带走 的磷 要较稻一稻一冬闲多；而 稻一稻一麦处理 则要较稻一稻一油 多，6年总计 吸收量 达到
354．1kg／hm。；不施肥处理则6a中作物总吸收磷量仅118．7kg／hm ，显然．这与作物的生长及产量等是密切
相关的。
2．5 不同耕作制下土壤钾素的变化状况
各不同耕作制处理 下耕层土壤钾素的变化情况如表8所示
从表 中可以看出：稻一稻一冬闲和稻一稻一肥两处理 ，土壤全钾含量分别较监测前减少了0．4n0．1g／kg，相
当于作物从耕作层中带走钾素150．on37．Skg／hm ·aj稻一稻一麦和稻一稻一油2处理的含量则均呈微弱的上升
趋 势．分别鞍监测前增加O．2和0．1g／kg，相当 于耕层土壤 中净增加 钾索75．on37．5kg／hm 而不施肥处
理中，土壤垒钾含量较监测前减少了0．7g／kg，即耕层土壤中钾素的损失量达262．5kg／hm -a．是作物总吸
钾量的1．98倍 ，说 明在不施任何肥料的经营方式下，土壤钾索的消耗非常大的。
土壤速效钾的变化情况 ，稻一稻一冬闲和稻一稻一肥2种耕作制中．其 含量分别较监测前下降了3 7mg／kg
和2．6mg／kg，下降幅度分别为4．60 和3．06 ，很 明显是以前者下降较 多、且下降幅度稍大 ；稻一稻一油和稻
一 稻一麦2种耕作制 中，速效钾的含量则分别较监测前上升了8 】和 l0．8mg／kg，其上升幅度分别达到9 89
和13．2o ．即以后者上升较多、且上升幅度较大，这种结果与这2种耕作制处理中钾肥施用量相对较大以
及大麦和油菜对钾素的吸收利用特点等具有一定的联系。而不施肥处理则速效钾的下降显然更大，与监测
前比较 ，其下降幅度达1 5．42 ，亦说明其对土壤中钾素的消耗很大
表6 不同耕怍翎条件下土壤钾素的变化情况
Table 6 The ctmmge of soil I~tash i卫 dh-Tere nt croppJng system
稻一稻一冬闲0 19 0 18．6 —0．4 —8．95 80．5 76．8 —3．7
稻一稻一肥0 19．0 18 0 -o．1 2 24 85．1 82．5 —2．6
稻一稻一麦@ 19．o l9．2 +O．2 + 4 47 83．6 91．7 +8．1
稻 稻一油0 19．0 19．1 +O 1 + 2．24 81．8 92．6 + lo．8
对 照 (CK) 19．0 18 3 一O．7 —15．66 83．0 70．2 —12．8
1466．8
1604 6
1954 7
1760 O
795．8
672．o
672 0
1686 0
1571 0
@ Rice—rice-② Rice-rice⋯green re，⑨ Rice rice—wheat一④ Rice rice rape
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1期 曾希柏等：稻田不同耕作制下有机质和氨磷钾的变化研究 95
作物对钾 的吸收情况 ，稻一稻 冬闲与稻 稻一肥 比较 ，前者因产量相对较低 ．故水稻吸收的钾量要略低于
后者 ；稻一稻 麦与稻一稻 油比较 ，则前者的吸收量明显较后者多 ．这 显然与大麦对钾 的需要量较油菜多等有
关 ；对照区则田土壤钾素含量低 、供应不足 ，加上水稻生长差 、产量低，因而作物的吸收量最少。
3 小 结
通过对上述4种耕作制 的有关研究，可 认为．在东嗣庭湖 区所处的土壤 、气候及耕作等条件 下，中等
偏下肥力的稻田中：
1)稻一稻一冬 闲耕作制 ，由于土地的利用效率相对较低 ．且其同时还可能 引起土壤 中有机质及氨磷钾等
含量的下降，即导致土壤肥力的退化，因此 ．应尽量予以避免 。
2)稻一稻一肥耕作制，虽然冬季在稻田中种植了紫云英．但由于它基本上是用来还田作为第2年早稻的基
肥 ．故并未增加收获产量 。但是，由于紫云英具有 固氮及养分富集作用，能将大气中的氮素变成植物可以吸
收 、利用的生物氮 ．同时还可活化土壤 中的难溶 卷养分、并把底层养分 向耕层富集 ，因此将紫云英直接还
田，无疑增加 了耕作层中有机质和氮素等 的来源 ，使耕层中有机质及氮磷等的含量均得到提高．即使土壤
肥力 向上 升和进化 的方向发展 ．同时叉节省 了肥料 ，并具 有一定 的增产效 果 ，经济效 益也 因此得 提
高Bo,n]。因此，对肥力较低的稻田是适宜的。当然．从进一步提高经济效益着眼，可以用部分紫云英作为饲
料．使之变成一种经济效益更高的种、养耕作制模式。
3)稻一稻 麦和稻一稻一油2种耕 作制 ，有效地利用 了稻田冬季的空阁时间。增加一季作物的收获 ，提高了
单位 面积的复种指数 ．使 作物年收获产量提高。同时 ，土壤 中有机质及氮磷钾等养分的含量亦均有提高 ．即
土壤肥力向上升和进化的方向发展 ，因而是一种较 为有效的耕作制度 ，特别是在我国人多地步、粮食 阿题
较为紧张的形势下．更值得大力提倡和推广。但也应该看到：在东嗣庭湖地区内．冬季作物的施肥水平相对
偏高，而其管理水平却较低，因而产量不高．其经济效益也较差。所以，对冬季作物的经济合理德肥等问题，
还有待作更进一步的研究和探讨 。
4)不麓任何肥料的掠夺式经营 ，不仅导致低产 ，而且也使土壤中有机质及氮磷钾等养分严重消耗 ，故
在农业生产中必须予 杜绝 ；
5)通过上述几种耕作制的相互比较，笔者认为，在东洞庭湖地区目前所处的条件下．比较合理的耕作
树度应该是稻一稻 肥与稻一稻 麦 (或稻 稻一油)轮作 。
参 考 文 献
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2 杨东方．李学垣．双季稻复种轮作与连作对土壤有机质性状影响的研究．中国农业科学 ，1990，23(2)；51～56
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11 曾希柏．埔育性水稻上有机无机氮肥配比对土壤养舟平衡的影响 土壤通报 ，1995，26(5)：210～212
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