全 文 ：收稿日期：!""#$"%$&& 接受日期：!""#$"’$"(
基金项目：国家“十一五”科技支撑计划项目（!"")*+,&-*"!）；国家自然科学基金项目（%")’&!!!）资助。
作者简介：王丽宏（&(’)—），女，满族，河北隆化人，博士，从事农业生态学与种植制度研究。./0123：4156327&!)8&!)9 :;0
! 通讯作者 ./0123：7<=<>61;8 :1@冬季作物对水稻生育期土壤微生物量碳、氮的影响
王丽宏&，!，曾昭海!，杨光立%，肖小平%，张 帆%，胡跃高!!
（& 河北农业大学农学院，河北保定 "’&""&；! 中国农业大学农学与生物技术学院，北京 &"""(A；
% 湖南省农业科学院土壤与肥料研究所，湖南长沙 A&"&!-）
摘要：选取我国南方 A种冬季作物黑麦草、紫云英、油菜、马铃薯，以冬闲田作对照，对水稻生育期土壤微生物量碳
（BC*D）和土壤微生物量氮（BC*E）的短期内动态变化进行了研究。结果表明，早稻田翻耕前，冬季作物处理土壤
BC*D和 BC*E与冬闲田存在显著差异（! F "9"-），黑麦草处理 BC*D为 %(#9- 06 G H6，显著高于其他作物；紫云英处
理 BC*E最高，为 (’9# 06 G H6。在早稻整个生育期，黑麦草处理 BC*D显著高于其他处理，晚稻生长过程中各处理无
显著差异。冬季作物对稻田土壤微生物商（CI）的影响，随着水稻生长发育进程有不同程度的变化，黑麦草处理在
早稻整个生育期高于冬闲田。
关键词：冬季作物；稻田土壤；土壤微生物量碳；土壤微生物量氮
中图分类号：B-A&；B%AA9&；B&-%9) 文献标识码：+ 文章编号：&""#$-"-J（!""(）"!$"%#&$"-
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我国南方稻区水稻收获后冬闲时间长达 A!)
个月，冬闲田面积 !""" 多万公顷。随着经济发展、
农业结构调整和农村劳动力转移，冬季农业生产呈
下降的趋势，导致冬闲田面积急剧增加，造成了资源
和能量的浪费。人们对水稻冬闲田的利用进行了大
量的研究工作［&$-］，并由过去种植紫云英转变为种
植多花黑麦草，作为南方冬闲期饲草料生产用
地［!$%］。冬闲田种植紫云英、黑麦草使得稻田土壤
理化性状和生物学性状得到不同程度的改善［&，A$-］。
在施氮量一致的条件下，冬闲 $稻 $稻种植模式土
壤全氮含量下降 "9"- 6 G H6，紫云英 $稻 $稻种植模
式却上升 "9"’ 6 G H6［&］。黑麦草 $ 水稻种植模式能
植物营养与肥料学报 !""(，&-（!）：%#&$%#-
""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
^315V EWV232_>W B:2>5:>
够提高土壤有机质、全氮和碱解氮含量［!"#］。
“十五”期间，粮食主产区农田生物覆盖技术的
推广应用，使得“冬季作物—双季稻”种植模式有一
定发展。虽然一些科研院所对不同冬季作物生产模
式进行了一系列的研究，但其主要内容是研究冬闲
期冬季作物生产能力、栽培品种与管理方法以及对
水稻产量的影响。针对冬闲稻田种植紫云英、黑麦
草、马铃薯和油菜对土壤微生物的影响进行比较研
究较少，更缺乏冬季作物对水稻生育期土壤微生物
量动态变化的研究。
本试验通过对冬闲期 !种冬季作物和早稻、晚
稻不同生育期土壤微生物量 $、%的变化进行分析，
旨在揭示南方冬季作物短期内对稻田土壤生态环境
的影响，以期为冬季作物的种植和利用提供依据。
! 材料与方法
!"! 试验设计
微区试验在湖南省土壤肥料研究所网室防渗池
内进行。防渗水泥池规格为 &# ’( ) *+, ’( ) *,,
’(，设有可封堵的排水口和灌水口。土壤类型为第
四纪红色粘土发育的红泥田水稻土，有机碳含量
*+-+# . / 0.，全氮 *-!1 . / 0.，碱解氮 *#!-# (. / 0.，23
值 #-!。
试验设 #个处理：冬闲"早稻"晚稻（456767），黑
麦草"早稻"晚稻（7.6767），紫云英"早稻"晚稻（896
767），油菜"早稻"晚稻（756767）和马铃薯"早稻"晚
稻（:;6767），+次重复，随机区组排列。黑麦草和紫
云英在晚稻收获后免耕播种，黑麦草品种为多花黑
麦草特高，播量 <<-# 0. / =(<；紫云英为湘肥 +号，播
量 +>-# 0. / =(<。油菜品种湘杂优 ! 号，育苗移栽，
密度 #-! ) *,!株 / =(<，马铃薯品种东农 +,+，采用稻
草覆盖栽培技术，冬季作物收获后根系还田，地上部
移走。水稻供试品种为当地推广品种，早稻为湘杂
优 +*号，每公顷约 +,万穴；晚稻为威优 *1号。水
稻施化肥为尿素、过磷酸钙、氯化钾，早稻施 %、
:#、1>-# 0. / =(<，晚稻施 %、
:#、1>-# 0. / =(<；磷、钾肥作基
肥一次施入，氮肥分基肥、分蘖肥分两次施用，比例
为 ! A1。
!"# 样品采集与分析方法
土壤采样时间 <,,1 年 ! 月 & 日冬季作物收获
后（稻田翻耕前），早稻分孽期，早稻齐穗期，早稻成
熟期，晚稻分蘖期，晚稻齐穗期，晚稻收获后，采用
“B”型多点取样法取 ,—<, ’(耕层土壤，土壤剔除
植物残茬等杂物，新鲜土壤过 < ((筛，!C冰箱保
存，用于测定土壤微生物量碳（B;DE (D’F;GD5E GD;(5HH
’5FG;I，B8J$）和土壤微生物量氮（ B;DE (D’F;GD5E
GD;(5HH IDKF;.LI，B8J%），同时测定自然风干土壤的
有机碳（B;DE ;F.5ID’ ’5FG;I，B?$），并在晚稻收获后测
定土壤基础肥力指标。
B8J$采用氯仿熏蒸—@法；B8J% 用氯仿熏蒸—@法［1">］。土壤有机碳（B?$）及其他理化性状采用常
规方法［&］。土壤微生物商（8M）为土壤微生物量 $
与土壤有机 $的比值。
数据采用 NO’LE <,,+ 和 BPB&-< 统计软件进行
统计分析。
# 结果与分析
#"! 不同冬季作物土壤微生物量碳、氮的变化
不同冬季作物收获后土壤 B8J$存在显著差异
（! Q ,-,#）。图 *P表明，黑麦草处理 B8J$为 +R&-#
(. / 0.显著高于其他处理；黑麦草、油菜、紫云英、
马铃薯处理 B8J$ 分别比冬闲田高 *!+->S、
#,-#S、+,-#S，<#->S。图 *J看出，不同处理土壤
B8J%也存在显著差异（! Q ,-,#），冬季紫云英处理
B8J%最高，为 R>-& (. / 0.，其次是黑麦草，为 >1-R
(. / 0.；冬季作物处理 B8J%均比冬闲田有所增加，
紫云英增加最明显，为 1&-1S，其次是黑麦草，增加
!1-,S。
#"# 水稻生育期土壤微生物量碳、氮的变化
图 到早稻移栽后至分蘖期缓慢上升。与翻耕前比，分
蘖期 7.6767、896767、456767、:;6767 和 756767 处
理分别增加了 **R-#、1!-,、!R-*、1*-1 和 >+-&
(. / 0.，黑麦草增加的最多；各冬季作物处理均大于
冬闲田。至早稻抽穗期各处理的 B8J$ 均逐渐下
降；早稻成熟期，土壤中的 B8J$ 又渐渐回升。从
晚稻 B8J$的变化趋势看出，黑麦草处理从早稻成
熟至晚稻分蘖期急剧下降，而紫云英、油菜、马铃薯
和冬闲田处理逐渐增加；到晚稻成熟期 B8J$各处
理趋于平衡，说明短期内冬季作物对早稻土壤微生
物活动的影响明显比晚稻强。
在早、晚稻生长过程中 B8J% 变化（图 明，各处理从冬季作物收获后到晚稻成熟的整个水
稻生长过程中，B8J%在早稻分蘖期和晚稻分蘖期
出现两个高峰，在早、晚稻抽穗期均显著降低，晚稻
收获后，B8J%比分蘖期有所增加。其中以紫云英
<&+ 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 *#卷
图 ! 不同冬季作物的土壤微生物量碳、氮
"#$%! &’()$*+ #) +,#- .#/0,1#(- 1#,.(++ & ()2 3 #) 4#)5*0 /0,6+
图 7 水稻不同生育期土壤微生物量碳、氮的变化
"#$%7 &’()$*+ #) +,#- .#/0,1#(- 1#,.(++ & ()2 3 280#)$ 0#/* $0,45’
［注（!"#$）：%&表示翻耕前，’(、)(、*(分别表示水稻分蘖期、抽穗期、成熟期，下同。
%&—%$+",$ -."/012；’(，)( 314 *(—*$31 #0..$,012，5$34012 314 63#7,0#8 9#32$9，,$9-$:#0;$.8< ’5$ 936$ =$.."/<］
处理的 (*%!在水稻整个生育期表现最高。
79: 水稻生育期土壤微生物商的变化
由于 (>?和 (*%?含量在不同冬季作物对水稻
生长过程受到的影响程度不同从而导致 (*%? @ (>?
比值，即土壤微生物商（*A）的差异。土壤微生物商
随着水稻生长发育进程有不同程度的变化，总的水
稻生长过程中以 B2CBCB处理的土壤微生物商最高
（图 D）。不同冬季作物根系等残留物，在水稻生长
过程中为微生物生长提供了相对较多的有机碳源，
提高了土壤微生物活性。从水稻田翻耕到晚稻最高
分蘖期，冬闲田处理土壤微生物商均比其他冬季作
物处理要低，到晚稻生长后期各处理变化不明显。
晚稻 收 获 期 B2CBCB（ EFEGH）和 B3CBCB 处 理
（EFDIH）土壤微生物商略高于 J3CBCB（KFLEH）。
79; 水稻收获后稻田土壤基础肥力的变化
定位试验第二年晚稻收获后，土壤基础养分变
化（表 K）看出，土壤有机碳、全氮和全钾各处理间无
图 : 水稻不同生育期土壤微生物商的变化
"#$%: &’()$*+ #) +,#- .#/0,1#(- <8,5#*)5+ 280#)$ 0#/* $0,45’
显著差异。B2CBCB、*;CBCB、B3CBCB 和 &"CBCB 处
理，土壤有机碳分别比试验前增加了 MFIE、MFNE、
MFIE、MFOE 2 @ P2；增幅分别为 DFKNH、IFNOH、DFKNH
和 QFIEH；而 J3CBCB处理比试验前降低 MFIG 2 @ P2。
土壤中全氮各处理变化不同，B2CBCB处理全氮降低
了 MFML 2 @ P2，可能是因为微生物分解黑麦草根系需
DGDE期 王丽宏，等：冬季作物对水稻生育期土壤微生物量碳、氮的影响
要消耗土壤中的氮，!"#$#$ 处理全氮增加 %&%’
( ) *(；土壤全磷总体上基本持平；土壤全钾均有所
降低。
土壤中的碱解氮、有效磷和速效钾因不同取样
时期变化很大，变幅均高于土壤中的全量成份。
表 ! 稻田土壤基础肥力变化
"#$%& ! "’& (’#)*& +, -#../ 0+1% ,&231%13/
处理
+,-./0-1/
23
有机碳
4,(.156 7
全氮
+8/.9 :
全磷
+8/.9 ;
全钾
+8/.9 <
碱解氮
=".59 > :
有效磷
=".59 > ;
速效钾
=".59 > <
（( ) *(） （0( ) *(）
$(#$#$ ?&@A ’B&C . ’&BC . %&DA . ’%&C . ’EB&C . BA&D F @G F
!"#$#$ ?&@% ’B&G . ’&@C . %&D@ . ’’&@ . ’?@&E . BE&B . EA .
H.#$#$ ?&?% ’A&D . ’&@A . %&D’ . ’’&D . ’?G&% .F B%&G F ?A F
$.#$#$ ?&B@ ’B&C . ’&BE . %&DB . ’’&@ . ’B’&% 6 B’&A F ?% F
;8#$#$ ?&@C ’@&% . ’&@B . %&DG . ’’&D . ’A%&C 6 BC&E . B? 6
4 小结
本研究结果表明，冬季作物比冬闲田可不同程
度地增加稻田土壤微生物量碳和氮。冬季作物改善
了土壤通气性，为冬闲期土壤微生物提供了栖息环
境，增加了土壤微生物多样性［GI’B］。冬季作物根茬
和大量的枯枝落叶归还于土壤，改善了土壤微环境，
提高了土壤微生物量碳、矿化碳和氮以及与土壤微
生物活性密切相关的酶活性［’%］。J6KL//-, 等［’A］指
出，农田生态系统中有些土壤中微生物群落结构和
微生物潜能的变化与冬季是否种植作物有关。
冬季作物对水稻生育期土壤微生物量碳、氮的
影响，其结果受到稻田不同茬口特性对土壤作用程
度的影响。本研究 @种冬季作物中，黑麦草显著增
加土壤微生物量碳，改善土壤微生态环境，而且对早
稻的作用要比晚稻明显。主要是黑麦草具有强大的
根系，其分泌物如有机酸等，可以提高土壤微生物活
性和促进有些难溶性养分转化为易溶性养分［@I?］；
另外，大量黑麦草根系在土壤中的腐熟分解也有利
于土壤肥力的提高。本试验中，冬季种植紫云英提
高了土壤微生物量氮，主要因为紫云英固氮作用强，
植株体腐解释放部分有机氮源，供应水稻生长所需
养分［’@］，研究结果中，在晚稻生长后期，作用不显
著。而冬季种植油菜和马铃薯，对水稻生长发育过
程中土壤微生物量碳、氮的作用不稳定，可能因为油
菜和马铃薯茬口短期内对土壤生态环境的作用不明
显，其原因有待进一步研究论证。
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