全 文 ：收稿日期：!""#$"#$!% 接受日期：!""#$&!$"’
基金项目：中国科学院知识创新工程重要方向项目（()*+!$,-./"0）；国家自然科学基金重点项目（/"11%"/#）资助。
作者简介：胡君利（&’0!—），男，安徽绩溪人，硕士，研究实习员，主要从事环境微生物生态研究。2.3456：7689: 5;;4;< 4*< *=
! 通讯作者 >?6："!%$0@00&%0’，2.3456：+A65=: 5;;4;< 4*< *=
浙江慈溪不同利用年限水稻土肥力特征的比较
胡君利&，!，林先贵&，!!，尹 睿&，!，褚海燕&，!，王俊华&，!，张华勇&，!，曹志洪&，!
（& 土壤与农业可持续发展国家重点实验室，中国科学院南京土壤研究所，江苏南京 !&"""0；
! 中国科学院南京土壤研究所 $香港浸会大学土壤与环境联合开放实验室，江苏南京 !&"""0）
摘要：温室盆栽条件下比较了浙江慈溪不同利用年限水稻土（%"至 !"""年）水稻生长与谷物产量的差异，以及无施
肥条件下种植水稻对水稻土微生物生物量与转化酶、脲酶活性的影响。结果发现，利用年限较长水稻土上种植的
水稻植株相对较高（ ! B "C&"），水稻秸秆、根系及谷粒的生物量均随水稻土利用年限延长而显著增加（ ! B "C"%）；
D、E、F等营养元素在植株不同部位的分异状况不同，其中秸秆的全 E和全 F含量均随水稻土利用年限延长而显著
升高（ ! B "C"%），而米粒的全 D含量也趋于升高（ ! B "C&"）。温室盆栽试验之后，水稻土的微生物生物量及酶活性
与利用年限之间的关系规律和种植水稻之前基本一致，且整体上又趋于下降，即无施肥条件下种植水稻转化利用
了土壤部分微生物生物量，并减弱了与碳、氮转化相关酶的活性，对保持水稻土的营养水平造成不利影响。结果表
明，水稻土的肥力质量历经两千年的长期稻作长盛不衰、粮食生产能力不减反增，而且是在作物有效养分可循环利
用（如秸秆还田或外施肥料）的前提下实现持续利用的。
关键词：水稻土；利用年限；土壤肥力；微生物生物量；土壤酶活性
中图分类号：G&%0 文献标识码：H 文章编号：&""0$%"%I（!""0）"/$"@#1$"%
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植物营养与肥料学报 !""0，&/（/）：@#1 $ @##
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E64=X D9XY5X5U= 4=Z _?YX565)?Y G*5?=*?
据慈溪水利志记载，现慈溪市境在 !"""多年前
尚是一片汪洋浅海，以后由江河输入大海的陆地泥
砂在海洋动力因素影响下逐渐沉积堆高形成海涂，
存在生物活动以及有机质、氮素等的积累，具有一定
生产力。公元 #世纪起，民间随海涂地形不同开始
垒土筑塘、围涂开垦，并随着海涂淤积的北移不断增
筑海塘，至今大部分地段已筑至十塘，现可根据海塘
建筑年代大致核定各海塘间水稻土的利用年限［$］。
众多研究表明，不同植被条件下利用年限的长短均
会不同程度地影响土壤的理化性质和生物学性
质［%&’］，这对于认识农业开发的生态效应以及土地
的可持续利用具有重要意义。
土壤肥力是土壤从营养和环境条件方面供应和
协调植物生长的能力，是土壤物理、化学和生物学性
质的综合反映［(］。不同利用年限水稻土在理化性质
上具有很大差异，但利用年限对土壤肥力的真正影
响还需进一步的研究。土壤生产力由土壤本身的肥
力属性和发挥肥力作用的外界条件所共同决定［(］，
故通过盆栽试验可以比较土壤的肥力特征。为此，
以采自浙江慈溪的不同利用年限水稻土为研究对
象，通过温室盆栽试验比较水稻生长、粮食生产与养
分吸收的差异，以及无施肥条件下种植水稻对水稻
土微生物生物量与转化酶、脲酶活性的影响，为揭示
水稻土的可持续利用机理提供基础依据。
! 材料与方法
!"! 试验材料
浙江慈溪位于杭州湾南岸，介于北纬 )"*"%+!
)"*%,+和东经 $%$*"%+!$%$*,%+之间，处北亚热带南
缘，属季风型气候，年平均气温为 $!-).，平均降水
量为 $)%#-" //，平均日照为 $0))-# 1，平均风速为
%-’ / 2 3。%""!年 )月 )至 ,日，在浙江慈溪依据地
方资料记载的海塘建筑年代大致核定各海塘间水稻
土的利用年限，并采集在利用年限上具有明显差距
（#"至 %"""年）的水稻土耕作层样品 #个，于 ,.冷
库贮存。不同利用年限水稻土样品的编号及其基本
性质见表 $。
供试水稻（!"#$% &%’()% 45）品种为粳稻 00$#。
表 ! 供试土壤样品的基本性质
#$%&’ ! ($)*+ ,-.,’-/*’) .0 /1’ /’)/’2 ).*&)
编号
67/89:
;<5
利用年限
=>?9?@7>?
（7）
土层深度
6D:8>1
（E/）
有机碳
FCG7A?E
H
全氮
I<>79
;
全磷
I<>79
J
全钾
I<>79
K
铵态氮
;LM, &
;
硝态氮
;F&) &
;
有效磷
NO7?9 5
J
速效钾
NO7?9 5
K
微生物生物量
P?EC
RAO:C>73:
7E>?O?>B
脲酶
=C:73:
7E>?O?>B
8L
H ;
（G 2 SG） （/G 2 SG） （/G 2 SG） ［/G 2（G·D）］
J"$ #" "—$) $,-)0 %-"( $-"$ %%-") %-,’ !-’0 %$-)% %$"-"" $#’0-)( $)!-)$ #)-#! "-%% ’-)’
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!"3 试验设计
称取新鲜土样 %-# SG于瓷盆中，设 )个重复，淹
水 % D。水稻种子经酒精和双氧水消毒，育秧 $# D，
移栽生长均匀的健壮苗，每盆 )株。在中国科学院
南京土壤研究所光照温室里培养，根据生育期需求
不定期往瓷盆中浇自来水，培养 $)# D 后收获植株
（包括秸秆、根系和谷粒），清水洗净；回收绝大部分
土样装入自封袋中，,.冰箱贮存。
!"4 测定方法
水稻株高及秸秆、根系、谷粒生物量测定：用直
尺分别量取各盆水稻植株地上部分的拉直长度（即
株高），然后将秸秆、根系、谷粒分别装入纸袋中，!#
.烘干后称重。
水稻秸秆、根系、米粒的全 ;、J、K 测定：采用
L%6F,—L%F%消煮法消化植株样品，分别采用半微
量凯氏法、钼锑抗比色法和火焰光度计法测定全 ;、
全 J和全 K含量［0］。
土壤微生物生物量与转化酶、脲酶活性测定：
采用氯仿熏蒸法测定土壤微生物生物量碳（系数
%-!,）、氮（系数 $-(#）［$"&$$］，分别采用 )，#&二硝基
水杨酸比色法与靛酚比色法测定土壤转化酶（以葡
萄糖计）与脲酶（以 ;LM, &;计）活性［$%］。
试验数据使用 TUE:9 %"")软件进行制图和线性
回归，并使用 6J66 $)-"软件检验回归方程的显著性
（V检验，* W "-"#）。
3 结果与分析
3"! 水稻株高及秸秆、根系与谷粒的生物量
,’! 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 $,卷
植株高度和生物量是表征作物生长状况的 !个
最为常用的直观指标。从图 "中的回归曲线可以看
出，随着水稻土利用年限的延长，种植的水稻植株趋
于增高（# $ %&%’(，! $ )&)**），水稻秸秆、根系、谷
粒的生物量均显著升高（秸秆：# $ ""&"+)，! $
)&)++；根系：# $ ,"&"--，! $ )&)""；谷粒：# $
""&%’)，! $ )&)+!），三者与利用年限之间确有线性
回归关系。其中最值得注意的是，水稻谷粒生物量
即粮食产量随水稻土利用年限延长而增加，说明水
稻土历经几千年的长期稻作而肥力质量长盛不衰、
粮食生产能力不减反增，这为水稻土的可持续利用
研究提供了最直接有力的证据。
!"! 水稻秸秆、根系与米粒的 #、$、%含量
.、/、0是植物营养的三大要素，在诊断植物营
养水平和土壤供肥能力时往往要测定植株某些敏感
部位或器官中的 .、/、0含量［*］。图 !显示，不同利
用年限水稻土上水稻各部位的全 .、全 /和全 0含
量存在差异，且在水稻秸秆、根系及米粒中的分异状
况也不一致。全 .和全 /均是米粒高于根系，秸秆
最低；全 0则是米粒与根系接近，秸秆最高。从各
平均值的回归曲线看，随着水稻土利用年限的延长，
水稻米粒的全 . 含量趋于升高（ " $ -&%""，! $
)&)’+），而秸秆的全 /和全 0含量均明显升高（ # ：
# $ "!&-"*，! $ )&),’；$：# $ "*&,’-，! $ )&)!!），
后两者与利用年限之间确有线性回归关系。
图 & 不同利用年限水稻土上水稻的株高
及秸秆、根系、谷粒生物量
’()*& +,--. /01).,，2(-3455 -6 5.748，7--. 419 )74(1 -6
7(:0 :;/.(<4.09 (1 =499> 5-(/5 -6 9(660701. 4)05
图 ! 不同利用年限水稻土上水稻秸秆、根系、米粒的 #、$、%含量
’()*! ?-.4/ #，$，% :-1.01.5 -6 5.748，7--. 419 )74(1 -6 7(:0 :;/.(<4.09 (1 =499> 5-(/5 -6 9(660701. 4)05
!"@ 土壤微生物生物量 A、#与转化酶、脲酶活性
土壤微生物生物量反映土壤养分有效性和生物
活性［",1"+］，转化酶对驱动碳循环及增加易溶性营养
物质起重要作用［"!］，脲酶活性反映土壤转化有机态
氮和供应无机态氮的能力［"%］。研究认为，农作会导
致土壤退化［"-］，土壤微生物生物量在开发利用后快
速下降［"(］，并随着农业耕作时间继续降低［"’］，同时
还会影响土壤酶活性（表 "）。从图 ,中的回归曲线
可以看出，土壤微生微生物量 2、.及转化酶活性变
化规律与温室种稻之前的土壤基本一致，即随利用
年限延长而趋于下降，且生物量 .与利用年限之间
呈线性回归关系（# $ "’&*,,，! $ )&)!!），但脲酶
活性仍无明显变化规律。对于同一土样，无施肥条
件下种稻后土壤微生物生物量 2与脲酶活性略有下
降但不明显，但生物量 .与转化酶活性显著下降，特
别是利用了 !))) 年的水稻土已降至极低水平。
%(-+期 胡君丽，等：浙江慈溪不同利用年限水稻土肥力特征的比较
图 ! 不同利用年限水稻土微生物生物量 "、#与转化酶、脲酶活性
$%&’! (%)*+,%-. ,%+/-00 "，#，-)1%2%1%30 +4 %523*1-03 -56 7*3-03 %5 8-669 0+%.0 +4 6%443*351 -&30
! 讨论
温室无施肥条件下种植水稻试验结果表明，随
着水稻土利用年限的延长，种植的水稻植株趋于增
高，水稻秸秆、根系及谷粒的生物量明显升高，植株
的全 !、全 "及全 #含量整体上也趋于升高。因为
试验是在温室同等环境条件和管理措施下进行的，
而且盆栽过程中一直没有施加肥料，所以在一定程
度上说明水稻土的肥力质量也是随利用年限延长而
提高的。试验结果中最值得注意的是，水稻产量随
着水稻土利用年限的延长而显著增高，米粒的全 !
含量也有明显的升高趋势，且全 "、全 #含量无任何
下降趋势，表明水稻土历经几千年的长期稻作后肥
力质量长盛不衰，粮食（水稻）生产能力和谷物质量
不减反增。
以上结果为水稻土的可持续利用理论提供了最
直接的证据。然而在观察水稻土微生物生态特征的
变化之后看出，无施肥条件下种植水稻可能会导致
水稻土微生物生物量及与碳、氮转化相关酶活性的
加速下降。这表明种植水稻转化利用了部分土壤微
生物生物量，且大幅降低了土壤中的易溶性营养物
质，而利用年限对土壤脲酶活性的不利影响很可能
被长期以氮为主的施肥方式掩盖了。本研究结果在
一定程度上表明，在无施肥条件下种植水稻对水稻
土营养水平的保持是相当不利的，而水稻土应是在
作物有效养分可循环利用（如秸秆还田或外施肥料）
的前提下实现持续利用的。
参 考 文 献：
［$］ 慈溪水利志编撰委员会 % 慈溪水利志［&］% 杭州：浙江人民出
版社，$’’$( )*+(
,-./0123-45 ,-..03366 -7 82364 ,-7964:27;5 -< ,0=0 % 82364 ;-7964>
:27;5 46;-4?9 -< ;0=0［&］% @27ABC-D：EC6F027A "6-/16’9 "DG109C07A
@-D96，$’’$( )*+(
［H］ 李德成，李忠佩，I61?6 J，等 % 不同利用年限的红壤水稻土孔隙
结构差异的图像分析［K］% 土壤，HLLH，M)（M）：$M)*$MN(
O0 P ,，OQ E "，I61?6 J !" #$ % Q.2A6 27215909 -7 C-16>934D;3D46 ?0<>
<6467;69 07 /2??5 9-019 ;D130:236? <-4 ?0<<64673 56249 07 2 46? 9-01 46A0-7
［K］% R-019，HLLH，M)（M）：$M)*$MN(
［M］ 李德成，李忠佩，张桃林 % 不同利用年限的红壤水稻土中重金
属元素含量研究［K］% 土壤通报，HLL)，M+（M）：MMS*MMT(
O0 P ,，O0 E "，EC27A U O% ,-736739 -< C62:5 .6321 616.6739 07 /2?>
?5 9-019 ;D130:236? <-4 ?0<<64673 56249 07 2 46? 9-01 46A0-7［K］% ,C07% K%
R-01 R;0 %，HLL)，M+（M）：MMS*MMT(
［)］ 韩永伟，韩建国，张蕴薇，王 % 利用年限对农牧交错带退耕还
草地土壤物理性质的影响［K］% 生态环境，HLL)，$M（)）：SHS*
SH’(
@27 V 8，@27 K W，EC27A V 8，827A #% X<<6;39 -< D3010B230-7 56249
-7 9-01 /C590;21 /4-/643069 07 3C6 2A4->/293-421 34279030-721 B-76 2<364
;4-/127?’9 G607A 34279<-4.6? 073- A4299127?［K］% X;-1 % X7:04-7%，
HLL)，$M（)）：SHS*SH’(
［+］ 韩永伟，韩建国，王 ，张蕴薇 % 利用年限对农牧交错带退耕还
草地土壤化学性质的影响［K］% 草业科学，HLL+，HH（M）：+L*+M(
@27 V 8，@27 K W，827A #，EC27A V 8% X<<6;39 -< D3010B230-7 /640>
-?9 -7 ;4-/127? 9-01 ;C6.0;21 /4-/643069 07 3C6 <24.07A> /293-421 342790>
30-721 B-76 2<364 46/12;6? Y03C /293D46［K］% "4232;D1 % R;0 %，HLL+，HH
（M）：+L*+M(
［S］ 姚槐应 % 不同利用年限茶园土壤的化学及微生物生态特征研
究［K］% 浙江农业科学，HLLH，（M）：$H’*$M$(
V2- @ V% ,C6.0;21 27? .0;4-G021 6;-1-A0;21 /4-/643069 -< 362 A24?67
9-01 D3010B6? <-4 ?0<<64673 56249［K］% EC6F027A ZA40;% R;0 %，HLLH，（M）：
$H’*$M$(
［N］ 娄翼来，关连珠，王玲莉，等 % 不同植烟年限土壤 /@和酶活性
的变化［K］% 植物营养与肥料学报，HLLN，$M（M）：+M$*+M)(
O-D V O，WD27 O E，827A O O !" #$ % ,C27A69 -< /@ 27? 67B5.6 2;>
SNS 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 $)卷
!"#"!"$% "& %’"(% )’* +"))$*$&! !’,-..’ .*’//"&0 1$-*%［2］3 4(-&! 56!* 3
7$*! 3 8." 3，9::;，<=（=）：>==@A
［B］ 黄昌勇 3 土壤学［C］3 北京：中国农业出版社，9:::A B?DA
E6-&0 F G3 8’"( %."$&.$［C］3 H$"I"&0：FJ"&- K0*".6(!6*-( 4*$%%，
9:::A B?DA
［D］ 鲁如坤 3 土壤农业化学分析方法［C］3 北京：中国农业科技出
版社，
I"&0：FJ"&- K0*".6(!6*-( 8."$&.$ -&+ !$.J&’(’01 4*$%%，
P$-%6*"&0 %’"( P".*’,"-( ,"’P-%% F［2］3 8’"( H"’( 3 H"’.J$P3，
!J$ *$($-%$ ’) %’"( &"!*’0$&：K *-/"+ +"*$.! $V!*-.!"’& P$!J’+ !’ P$-Q
%6*$ P".*’,"-( ,"’P-%% &"!*’0$& "& %’"(［ 2］3 8’"( H"’( 3 H"’.J$P3，
［<9］ 郑洪元，张德生 3 土壤动态生物化学研究法［C］3 北京：科学
出版社，
"%!*1［C］3 H$"I"&0：8."$&.$ 4*$%%，
［<=］ 4’X(%’& T 8，H*’’U$% 4 F，FJ*"%!$&%$& H Y3 C$-%6*$P$&! ’) %’"(
P".*’,"-( ,"’P-%% /*’#"+$% -& $-*(1 "&+".-!"’& ’) .J-&0$% "& !’!-( %’"(
’*0-&". P-!!$* +6$ !’ %!*-X "&.’*/’*-!"’&［2］3 8’"( H"’( 3 H"’.J$P3，
,"’P-%%，-+$&’%"&$ !*"/J’%/J-!$ -&+ P"&$*-("Z-,($ &"!*’0$& .’&!$&!% ’)
/(’60J$+ -&+ +"*$.! +*"(($+ %’"(%［2］3 2 3 K0*".3 8." 3，
料，
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.*’,$%［2］3 8’"(% 7$*! 3，
［
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"&+".-!’*% ’) %’"( J$-(!J［K］3 4-&UJ6*%! F，T’6,$ H C，\6/!- R R R
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9::<，>B（>?LBA
;;L@期 胡君丽，等：浙江慈溪不同利用年限水稻土肥力特征的比较