全 文 ：书保护性耕作对黄土高原塬区作物轮作
系统磷动态的影响
郑丽娜，王先之，沈禹颖
（兰州大学草地农业科技学院 农业部草地农业生态系统学重点开放实验室，甘肃 兰州７３００２０）
摘要：在黄土高原塬区，对保护性耕作下小麦－大豆轮作系统的土壤全磷（ｔｏｔａｌｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ）、速效磷（ａｖａｉｌａｂｌｅ
ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ）和作物吸磷量进行了动态观测。保护性耕作处理为传统耕作＋秸秆覆盖（ｔｓ），免耕（ｎｔ），免耕＋秸秆
覆盖（ｎｔｓ），以传统耕作（ｔ）为对照，结果表明，实施保护性耕作１０年对轮作系统冬小麦产量没有显著影响，夏播大
豆产量对秸秆覆盖有积极响应；免耕处理提高了土壤全磷和速效磷含量，使土壤磷在０～５ｃｍ层次表聚化，土壤磷
含量随着保护性耕作时间的延长呈增加趋势，ｎｔｓ和ｔｓ处理下大豆籽粒吸磷量比对照显著提高１１１％和８２％，秸
秆覆盖提高了作物对磷的吸收；小麦－大豆轮作有助于提高土壤速效磷含量。结果揭示了黄土高原雨养农业区保
护性耕作对土壤－作物系统磷动态的影响，为该系统的磷管理提供了一定的理论指导。
关键词：保护性耕作；全磷；速效磷；磷吸收量；轮作系统
中图分类号：Ｓ３４４．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４５７５９（２０１１）０４００１９０８
２０世纪３０年代美国的“黑风暴”事件拉开了全球保护性耕作的序幕。加拿大、澳大利亚、德国、前苏联等在
旱作地区，日本、伊朗、菲律宾、印度尼西亚、印度等在水田中开展了保护性耕作的推广应用［１，２］；２０世纪６０年代，
我国黑龙江、江苏、河北、山西、陕西和甘肃等地也开始了保护性耕作的研发。研究表明，实施保护性耕作具有减
少土壤扰动，改善土壤结构，提高水分利用效率，减少能量投入的优点［３，４］；可减少地表径流５０％～６０％，减少土
壤流失８０％左右，减少田间大风扬尘５０％～６０％［５，６］。保护性耕作实施３～４年后土壤全氮、全碳、有机碳等养分
提高显著，土壤全氮含量提高４９％，全碳含量提高１４％，有机碳含量增加了７４％［７］，而对土壤磷含量的提高效果
却不明显［８，９］。免耕造成养分表层化［８］，表层０～５ｃｍ磷含量是５～１０ｃｍ的３．５倍［１０］。
我国黄土高原是世界上水土流失最严重的地区之一，该地区地表裸露，土壤蒸发强烈，易形成地表径流，造成
水土流失，导致土壤肥力下降，土质退化，作物减产［１１，１２］。而黄土高原塬区以单一粮食作物为主的传统种植结构
不但生产力不高，还加剧了生态环境的进一步恶化［１３］。传统耕作方式下磷肥的当年利用率仅为１０％～２５％［１４］，
小麦磷吸收量为１２．５ｋｇ／ｈｍ２［１５］。作物磷绝大部分来源于对土壤中磷的吸收，作物吸磷量可以体现整个系统对
土壤磷的利用状况。近年来，有关保护性耕作的研究甚多，但更多是关注土壤中磷的分布，而对于在保护性耕作
下轮作系统中的作物吸磷量与磷利用率的报道甚少。本研究以黄土高原常见的轮作系统为对象，研究实施保护
性耕作对该系统土壤全磷、速效磷及作物吸磷量的影响，以确定雨养农业区保护性耕作下土壤磷及作物磷利用效
率动态，为可持续农业发展战略的制定提供一定的理论指导。
１ 材料与方法
１．１ 试验地概况
试验地位于兰州大学庆阳黄土高原试验站（３５°３９′Ｎ，１０７°５１′Ｅ），海拔１２９７ｍ。多年平均年降水量为５１７．１
ｍｍ，平均气温８～１０℃，极端最高气温３９．６℃，极端最低气温为－２２．４℃，无霜期平均为１６１ｄ，年日照时数为
２３００～２７００ｈ。土壤为黑垆土，粉粒含量７０％，有机质含量１％左右，含氮量低于０．１％，ｐＨ值８．０～８．５［１６］。
第２０卷 第４期
Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．４
草 业 学 报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ
１９－２６
２０１１年８月
收稿日期：２０１１０５０９；改回日期：２０１１０５２０
基金项目：国家重点基础研究发展规划（２００７ＣＢ１０６８０４和Ｇ２００００１８６０２），澳大利亚国际农业研究中心项目（ＬＷＲ２１９９９／０９４）和教育部２００３
年重点科技项目（１０３１６４）资助。
作者简介：郑丽娜（１９８７），女，内蒙古丰镇人，在读硕士。Ｅｍａｉｌ：ｚｈｅｎｇｌｎ０９＠ｌｚｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ｙｙ．ｓｈｅｎ＠ｌｚｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
１．２ 试验设计
以传统耕作（ｔ）为对照，设３个保护性耕作处理：传统耕作＋秸秆覆盖（ｔｓ）、免耕（ｎｔ）和免耕＋秸秆覆盖
（ｎｔｓ）。传统耕作处理分别于作物收获后和播种前各耕作１次，耕深３０ｃｍ。试验小区为完全随机区组排列，４个
重复，小区面积为４ｍ×１３ｍ。各处理自２００１年开始实施。
作物轮作序列为冬小麦（犜狉犻狋犻犮狌犿犪犲狊狋犻狏狌犿）－大豆（犌犾狔犮犻狀犲犿犪狓），均为当地商用品种。９月中下旬播种小
麦（播量１８７ｋｇ／ｈｍ２，行距１５ｃｍ），第２年６月底或７月初收获，随后立即播种大豆（行距２５ｃｍ），１０月中旬收
获，冬季土地休闲。田间管理措施详见文献［１７，１８］。
１．３ 取样与测定
１．３．１ 作物产量 ２００２年６月２３日及２０１０年６月２８日小麦成熟期，２００２年１０月２５日及２０１０年１０月１８日
大豆成熟期进行收获。每小区内取２行０．５ｍ长的样条进行籽粒和秸秆取样，重复３次，样方的籽粒产量除以样
方中籽粒与秸秆产量之和算得收获指数。各小区全区刈割，去除边际效应，籽粒于４５℃下烘干４８ｈ，得全区籽粒
产量，由收获指数计算全区秸秆产量。
１．３．２ 土壤全磷和速效磷测定 于上述作物收获期，每小区分别按蛇形路线取０～５和５～１０ｃｍ层次土样，重
复３次。相同层次的土样混合均匀，在３６℃下烘干，分别采用 ＮａＯＨ 熔融－钼锑抗比色法测定全磷含量［１９］，
Ｏｌｓｅｎ法（ＮａＨＣＯ３ 提取）测定速效磷含量［２０］。
１．３．３ 植株磷 将上述成熟期小麦、大豆籽粒和秸秆分别粉碎，ＨＮＯ３ 消解－比色法测定植株全磷含量［２１］。
１．４ 数据分析
采用Ｇｅｎｓｔａｔ软件，双因素方差分析耕作（ｔ）和秸秆（ｓ）效应以及两者的互作效应（ｔ×ｓ）（犘＝０．０５）。采用最
小差数法（ＬＳＤ法）进行各处理平均数的多重比较。
２ 结果与分析
２．１ 保护性耕作对轮作系统产量的影响
２００２年，实施保护性耕作２年后，小麦收获期产量于各处理间无显著差异（表１），籽粒和秸秆产量均以ｔｓ处
理下最高，分别比对照增加１２．３％和１７．２％；耕作处理对大豆籽粒产量无显著影响，大豆秸秆产量在ｎｔｓ处理下
显著高于其他３个处理（犘＜０．０５）。秸秆覆盖对２００２年轮作系统总产量有一定促进，表现为ｔｓ和ｎｔｓ处理下分
别比对照增加１１．７％和６．７％。
表１ 保护性耕作下轮作系统产量
犜犪犫犾犲１ 犜犺犲狔犻犲犾犱狅犳狋犺犲狉狅狋犪狋犻狅狀狊狔狊狋犲犿狌狀犱犲狉犮狅狀狊犲狉狏犪狋犻狅狀狋犻犾犪犵犲 ｋｇ／ｈｍ２
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
２００２
籽粒Ｇｒａｉｎ
小麦
Ｗｈｅａｔ
大豆
Ｓｏｙｂｅａｎ
秸秆Ｓｔｕｂｂｌｅ
小麦
Ｗｈｅａｔ
大豆
Ｓｏｙｂｅａｎ
轮作系统
Ｒｏｔａｔｉｏｎ
ｓｙｓｔｅｍ
２０１０
籽粒Ｇｒａｉｎ
小麦
Ｗｈｅａｔ
大豆
Ｓｏｙｂｅａｎ
秸秆Ｓｔｕｂｂｌｅ
小麦
Ｗｈｅａｔ
大豆
Ｓｏｙｂｅａｎ
轮作系统
Ｒｏｔａｔｉｏｎ
ｓｙｓｔｅｍ
ｔ ４３５６ ５５６ ５４４０ １１５７ １１５０９ ４８７７ ２０９ ６２５９ ２９１ １１６３６
ｔｓ ４８９３ ４２５ ６３７４ １１６８ １２８６０ ４８２１ ３３９ ７１５７ ２７６ １２５９３
ｎｔ ４７６５ ３４１ ５７９７ ９８６ １０９９９ ４７０７ ２７８ ６７７６ ３０９ １１８７０
ｎｔｓ ４５５０ ３６５ ６１２９ １２４１ １２２８５ ４９４４ ４００ ７４５６ ３３８ １３１３８
ＬＳＤ ５５３ １８８ １２４２ １０５ １７２４ ６９６ ５１ １２７９ ８９ １８７７
狆ｔ０．０５ ０．９０ ０．１３ ０．９２ ０．３２ ０．９０ ０．９４ ０．０２ ０．４９ ０．３８ ０．５４
狆ｓ０．０５ ０．５３ ０．５４ ０．２８ ０．０２ ０．２８ ０．７８ ＜０．００１ ０．２０ ０．３４ ０．２７
狆ｔ×ｓ ０．１６ ０．３８ ０．６０ ０．０３ ０．５５ ０．６５ ０．８５ ０．８５ ０．３６ ０．９２
ｔ：耕作；ｔｓ：耕作＋秸秆覆盖；ｎｔ：免耕；ｎｔｓ：免耕＋秸秆覆盖，下同。
ｔ：ｔｉｌａｇｅ；ｔｓ：ｔｉｌａｇｅ＋ｓｔｕｂｂｌｅｒｅｔｅｎｔｉｏｎ；ｎｔ：ｎｏｔｉｌ；ｎｔｓ：ｎｏｔｉｌ＋ｓｔｕｂｂｌｅｒｅｔｅｎｔｉｏｎ，ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ．
０２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１１） Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．４
２０１０年，实施保护性耕作１０年后，小麦产量、轮作序列当年产量于各处理间无显著差异，但免耕和秸秆覆盖
对秸秆产量有一定的促进，如ｎｔｓ处理下小麦秸秆产量比对照提高１９．１％；免耕和秸秆覆盖对大豆籽粒产量有
显著促进作用，ｎｔｓ处理下大豆籽粒产量比对照显著增加９１．４％（犘＜０．０５），２０１０年轮作序列产量于各处理间无
显著差异，以ｎｔｓ处理下最高，比对照提高了１５０２ｋｇ／ｈｍ２，仅免耕无秸秆还田对冬小麦的增产效应不明显
（表１）。
保护性耕作实施１０年后，小麦－大豆轮作系统中作物总产量于各处理间无显著差异，２０１０年中ｎｔ和ｎｔｓ处
理下轮作系统作物总产量比２００２年分别提高７．９％和６．９％。
２．２ 保护性耕作对土壤全磷的影响
２００２年，免耕对小麦收获期０～５ｃｍ土层土壤全磷含量有显著效应（犘＜０．０５），ｎｔ处理下全磷含量比对照
显著增加１１．６％（图１ａ），免耕对大豆收获期０～５ｃｍ土层土壤全磷含量虽无显著效应，但ｎｔｓ和ｎｔ处理比对照
分别提高１３．５％和４．７％（图１ｂ）；免耕和秸秆覆盖对小麦５～１０ｃｍ土层全磷含量无显著影响，大豆收获期ｎｔｓ
处理土壤全磷比对照提高１６．３％（犘＞０．０５）（图１ａ，ｂ）。
２０１０年，免耕对小麦和大豆收获期０～５ｃｍ土层土壤全磷有极显著（犘＜０．０１）或接近显著效应（犘＝０．０８），
小麦收获期该层土壤全磷在ｎｔ和ｎｔｓ处理下分别比对照增加２９．９％和１２．７％（图１ｃ），大豆收获期土壤全磷以
ｎｔ处理最高，其次是ｎｔｓ处理，分别比对照增加了１１．１６％，１０．０５％；耕作与秸秆覆盖处理对小麦、大豆收获期
５～１０ｃｍ土层土壤全磷含量均无显著效应（犘＞０．０５），免耕对全磷含量有一定的提高作用，土壤全磷含量在小麦
的ｎｔ处理和大豆的ｎｔｓ处理下比各自对照处理增加２４．３％和３．７％（图１ｃ，ｄ）。
图１ 保护性耕作下小麦－大豆轮作系统土壤全磷含量
犉犻犵．１ 犛狅犻犾狋狅狋犪犾狆犺狅狊狆犺狅狉狌狊犮狅狀狋犲狀狋犻狀狑犺犲犪狋－狊狅狔犫犲犪狀狉狅狋犪狋犻狅狀狊狔狊狋犲犿狌狀犱犲狉犮狅狀狊犲狉狏犪狋犻狅狀狋犻犾犪犵犲狊
ａ：２００２年小麦 Ｗｈｅａｔｉｎ２００２；ｂ：２００２年大豆Ｓｏｙｂｅａｎｉｎ２００２；ｃ：２０１０年小麦 Ｗｈｅａｔｉｎ２０１０；ｄ：２０１０年大豆Ｓｏｙｂｅａｎｉｎ２０１０．和 表示各
处理在０．０５和０．０１水平上差异显著，下同 ，ｉｎｄｉｃａｔｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅａｔ０．０５ｏｒ０．０１ｌｅｖｅｌ，ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ
１２第２０卷第４期 草业学报２０１１年
２０１０年轮作系统中小麦和大豆的土壤全磷含量均高于２００２年的含量，轮作系统中表层土壤全磷含量随耕
种年限的延长而增加（图１）。
２．３ 保护性耕作对土壤速效磷的影响
２００２年，轮作系统中小麦收获期０～５ｃｍ土层土壤速效磷含量在ｎｔ处理下最高，比对照增加了２９．６％（图
２ａ），大豆收获期以ｎｔｓ处理下最高，ｎｔ处理次之，分别比对照增加３７．０％和２６．７％（图２ｂ）。ｔｓ、ｎｔ和ｎｔｓ处理下
小麦收获期５～１０ｃｍ土层土壤速效磷含量分别比对照降低２４．９％，３７．０％和４１．２％（犘＜０．０５）（图２ａ），大豆收
获期则降低８．１％，２１．５％和２２．２％（图２ｂ）。
２０１０年，免耕对小麦收获期０～５ｃｍ土层土壤速效磷含量有显著效应（犘＜０．０５），以ｎｔ处理下最高，ｎｔｓ处
理其次，分别比对照提高８３．４％和４９．４％（图２ｃ），免耕和秸秆覆盖对大豆收获期０～５ｃｍ土层土壤速效磷含量
均无显著效应，但ｎｔｓ和ｔｓ处理下速效磷含量仍比对照高出２５．１％和２３．０％（图２ｄ）；免耕和秸秆覆盖处理对
５～１０ｃｍ土层土壤速效磷含量无显著效应（犘＞０．０５），小麦收获期ｎｔ处理下土壤速效磷含量比对照高出
２４．８％，而秸秆覆盖的ｔｓ和ｎｔｓ处理下则均低于对照处理（图２ｃ），对大豆作物而言，ｔｓ处理下土壤速效磷含量比
对照增加了４２．７％，而免耕下土壤速效磷含量比对照降低（图２ｄ）。
２０１０年土壤速效磷含量与２００２年相比略高，大豆作物收获期土壤速效磷含量高于小麦收获期（图２）。
图２ 小麦－大豆轮作系统中土壤速效磷含量
犉犻犵．２ 犆狅狀狋犲狀狋狅犳犪狏犪犻犾犪犫犾犲狆犺狅狊狆犺狅狉狌狊犻狀狑犺犲犪狋－狊狅狔犫犲犪狀狉狅狋犪狋犻狅狀狊狔狊狋犲犿狌狀犱犲狉犮狅狀狊犲狉狏犪狋犻狅狀狋犻犾犪犵犲狊
２．４ 保护性耕作处理对作物磷吸收的影响
２００２年小麦籽粒磷以ｔｓ处理下最高，比对照增加了１９．２％，免耕与秸秆覆盖存在显著的互作效应（犘＜
０．０５），秸秆磷在ｎｔ处理下最高，ｔｓ处理次之，分别比对照提高２１．１％和１９．１％。秸秆覆盖对大豆籽粒磷含量有
显著效应（犘＜０．０５），以ｔ处理下最高，ｔｓ处理次之，大豆秸秆磷含量在ｎｔｓ处理下比ｔ处理增加了２３．７％
（表２）。
２２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１１） Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．４
２０１０年，实施保护性耕作１０年后，秸秆覆盖在一定程度上促进了小麦和大豆植株磷的含量，小麦籽粒磷含
量在ｔｓ和ｎｔｓ处理下较高，分别比对照增加１７．７％和１０．４％；小麦秸秆含磷量以ｔｓ处理最高，比ｔ处理高７．１％，
大豆籽粒磷在ｎｔｓ和ｔｓ处理下分别比ｔ处理显著增加１１０．６％和８０．８％（犘＜０．０５）（表２）。
２０１０年与２００２年轮作系统中植株含磷量相比，保护性耕作实施１０年后，植株部分的磷含量在整个轮作系
统中有所降低。ｔ、ｔｓ、ｎｔ和ｎｔｓ处理的植株含磷量分别降低了２９．４％，２４．２％，３０．１％和１７．５％。
表２ 保护性耕作处理下成熟期小麦和大豆的植株磷含量
犜犪犫犾犲２ 犘犮狅狀狋犲狀狋犻狀狑犺犲犪狋犪狀犱狊狅狔犫犲犪狀犪狋狋犺犲犿犪狋狌狉犻狋狔狊狋犪犵犲狌狀犱犲狉犮狅狀狊犲狉狏犪狋犻狅狀狋犻犾犪犵犲 ｋｇ／ｈｍ２
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
２００２
籽粒磷 ＧｒａｉｎＰ
小麦 Ｗｈｅａｔ大豆Ｓｏｙｂｅａｎ
秸秆磷ＳｔｕｂｂｌｅＰ
小麦 Ｗｈｅａｔ大豆Ｓｏｙｂｅａｎ
总吸磷量
Ｐｕｐｔａｋｅ
２０１０
籽粒磷 ＧｒａｉｎＰ
小麦 Ｗｈｅａｔ大豆Ｓｏｙｂｅａｎ
秸秆磷ＳｔｕｂｂｌｅＰ
小麦 Ｗｈｅａｔ大豆Ｓｏｙｂｅａｎ
总吸磷量
Ｐｕｐｔａｋｅ
ｔ １４．６ ４．８ １．９ ２．２ ２３．５ １２．２ １．０ ２．３ １．１ １６．６
ｔｓ １７．３ ３．６ ２．３ ２．４ ２５．６ １４．３ １．９ ２．４ ０．８ １９．４
ｎｔ １６．３ ２．９ ２．６ ２．１ ２３．９ １１．８ １．３ ２．２ １．３ １６．７
ｎｔｓ １５．０ ３．１ ２．１ ２．７ ２２．９ １３．４ ２．２ ２．２ １．１ １８．９
ＬＳＤ １．８ １．６ ０．５ ０．４ ３．１ ２．８ ０．３ ０．５ ０．４ ３．１
狆ｔ０．０５ ０．７２ ０．１３ ０．６９ ０．５９ ０．３７ ０．６４ ０．０７ ０．４９ ０．３３ ０．９７
狆ｓ０．０５ ０．３７ ０．５１ ０．８４ ０．０７ ０．６１ ０．１６ ＜０．００１ ０．７９ ０．２４ ０．１４
狆ｔ×ｓ ０．０３ ０．３６ ０．１７ ０．５６ ０．２８ ０．８２ ０．８６ ０．６６ ０．７７ ０．９６
３ 讨论
３．１ 保护性耕作对小麦－大豆轮作系统产量的影响
有关保护性耕作对作物产量影响的报道较多［７，８，１１，２２２６］。宁夏固原地区实施少耕、免耕１０年后，小麦增产
２２％，水分利用效率提高１１％，经济效益提高４０％［２６］。内陆灌溉区春小麦产量在免耕＋留茬覆盖下比传统耕作
提高１７．３％～５３．０％［１４］。Ｌａｍｐｕｒｌａｎｅｓ等［２５］在西班牙半干旱区对比研究深松、少耕和免耕３种耕作方式对作物
产量的影响，发现免耕下大麦（犎狅狉犱犲狌犿狏狌犾犵犪狉犲）产量比传统耕作产量增加７％。在地中海半干旱气候地区，实
施免耕＋秸秆覆盖处理４年后硬粒小麦、大麦产量及其农艺性状均有一定的提高［７］。墨西哥北部一项１４年的定
位研究表明，免耕＋秸秆覆盖显著提高小麦－玉米（犣犲犪犿犪狔狊）轮作系统产量，而单作则不利于玉米产量的提
高［１１］。但也有保护性耕作对产量不利的报道。如在河南省驻马店地区，秸秆还田＋免耕处理下小麦产量比传统
耕作减产２７．７％，原因主要是出苗率偏低，且出苗后生长发育较差，分蘖少，有效穗数不足［２３］。在陇中黄土沟壑
丘陵区，单一免耕无秸秆覆盖不利于作物产量的提高［２］。本研究区域全年７０％的降水发生在７月下旬及８、９
月，该轮作中冬小麦于每年９月中旬播种，各处理间０～２ｍ土壤水分因降水的补充而无显著差异［２］，使得小麦生
长期有一定的土壤水分保证，因此，小麦产量对耕作处理无明显响应［１７，２７］；而该轮作系统中大豆的生长季在７－
１０月，建植期处于高温少雨的季节，秸秆覆盖起到了抑制蒸发，保持土壤水分的作用，其生长对秸秆覆盖有积极
响应，表现出了不同作物生长格局对秸秆覆盖的响应有一定的差异。Ｂｒａｄｆｏｒｄ和Ｐｅｔｅｒｓｏｎ［２８］提出免耕处理的效
应在实施１０年后或更长一段时间后评价方适宜，本研究进一步说明了在黄土高原西部地区小农户经营条件下，
保护性耕作对作物产量的促进影响可能需要更长的时间才能表现出来。
３．２ 保护性耕作对轮作系统表层土壤全磷和速效磷含量的影响
研究表明，免耕增加土壤磷含量，提高磷肥利用效率［９，１３，１６，２４，２９］，特别是免耕＋秸秆覆盖处理下土壤全磷及速
效磷含量均高于免耕无秸秆覆盖或传统耕作，保护性耕作减少了加拿大五大湖地区水土流失４４％，却增加了土
壤磷的运移［６］。在半干旱地区实施免耕２年后，０～５ｃｍ土壤速效磷比传统耕作增加５９．７％，５～１０ｃｍ土层增
加４９．９％［３０］。地中海气候下一个雨养农业系统中实施免耕４年后，土壤氮、碳养分含量提高，但未见磷含量明显
３２第２０卷第４期 草业学报２０１１年
变化［７］，这与干旱地区作物产量及秸秆还田的数量有限，土壤养分的提高受到限制有关。也有报道指出，免耕＋
秸秆覆盖处理下速效磷含量低于翻耕处理［３１，３２］。本研究中，保护性耕作实施１０年后，免耕处理无论有无秸秆覆
盖，０～５ｃｍ土层的全磷和速效磷含量均高于耕作处理（ｔ，ｔｓ），表现出表层养分富集化的现象，这与已有的报道一
致［３１，３４］；小麦土壤磷表现为免耕处理（ｎｔ）０～５ｃｍ土壤全磷和速效磷均高于免耕＋秸秆覆盖处理（ｎｔｓ），似乎表
明秸秆覆盖促进土壤磷累积效果有限，这一现象与作物产量对秸秆覆盖的反应不一致，可能与轮作系统中小麦前
茬作物为玉米，而玉米秸秆分解相对较慢，造成秸秆磷对土壤磷库贡献过程缓慢有关。
一般情况下，土壤全磷是有效磷含量的２００～５００倍［１２］，本研究土壤全磷是速效磷的３０～９６倍，表明小麦－
大豆轮作系统有助于提高土壤速效磷含量［３５，３６］，与小麦－玉米轮作系统比单作系统有利于作物产量和土壤养分
积累的报道一致［１１］。
保护性耕作实施１０年后，土壤磷含量与对照相比的增幅比实施之初提高２倍，进一步说明了长期免耕有利
于土壤磷的储存。
３．３ 保护性耕作对作物吸磷量的影响
同时报道植物和土壤磷含量关系的研究很少，对二者的量化关系尚无统一结论［３７］。对非洲热带草原区２年
的免耕研究表明，传统耕作下植物叶片磷浓度为３．２ｇ／ｋｇ，免耕处理下植物叶片磷浓度为２．４ｇ／ｋｇ，显著高于传
统耕作［３］。本研究中，无论小麦还是大豆，保护性耕作实施１０年后，籽粒与秸秆磷含量基本稳定，作物对磷的吸
收相对低于耕作处理，也表明在土壤磷含量显著增加的同时，植物体内的磷含量并未随之改变。免耕增加了土壤
全磷的储存，但没有促进磷从土壤到植株的运移，导致免耕处理下土壤磷含量较高。秸秆覆盖相对提高了作物对
土壤磷的吸收，秸秆覆盖除了保持地温稳定，增加土壤含水量外，秸秆分解后的腐殖质对作物磷的吸收有一定的
促进作用［３８，３９］。本研究还发现，轮作系统中小麦的吸磷量高于大豆。大豆虽然为“喜磷作物”，但作为秋季覆盖
作物，轮作系统中其产量远低于小麦，最终导致大豆总吸磷量偏低。
４ 结论
在黄土高原实施１０年保护性耕作后，对轮作系统秋播冬小麦产量影响尚不明显，而夏播大豆产量对秸秆覆
盖有积极响应。轮作系统中土壤磷含量随着保护性耕作时间的延长而呈增加的趋势，免耕使土壤磷在０～５ｃｍ
层次表聚化，免耕＋秸秆覆盖和耕作＋秸秆覆盖下，大豆籽粒磷含量比传统耕作下显著提高１１１％和８２％，秸秆
覆盖提高了作物吸磷量。
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ＺＨＥＮＧＬｉｎａ，ＷＡＮＧＸｉａｎｚｈｉ，ＳＨＥＮＹｕｙｉｎｇ
（ＣｏｌｅｇｅｏｆＰａｓｔｏｒａｌＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＬａｎｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００２０，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｅｓｅｎｔｅｄｃｒｏｐｙｉｅｌｄ，ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｄｙｎａｍｉｃｆｏｒａｗｈｅａｔ－ｓｏｙｂｅａｎｒｏｔａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓａｆｆｅｃｔ
ｅｄｂｙｔｉｌａｇｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔ：ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｔｉｌａｇｅ（ｔ），ｔｉｌａｇｅ＋ｓｔｕｂｂｌｅｒｅｔｅｎｔｉｏｎ（ｔｓ），ｎｏｔｉｌ （ｎｔ），ｎｏｔｉｌ＋ｓｔｕｂ
ｂｌｅｒｅｔｅｎｔｉｏｎ（ｎｔｓ）ｉｎｔｈｅＬｏｅｓｓＰｌａｔｅａｕ．Ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｅｎｙｅａｒｓｔｉｌａｇｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｄｉｄ
ｎｏｔｃａｒｒｙａｙｉｅｌｄｐｅｎａｌｔｙｆｏｒｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔ，ｓｏｙｂｅａｎｙｉｅｌｄｈａｄａｐｏｓｉｔｉｖｅｒｅｓｐｏｎｓｅｔｏｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎｔｉｌａｇｅ．Ｓｏｉｌ
ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｃｏｎｔｅｎｔｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｒｏｔａｔｉｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅｓ．Ｂｏｔｈｔｏｔａｌｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓａｎｄａｖａｉｌａｂｌｅ
ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｃｏｎｔｅｎｔｓｗｅｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｄａｔｔｏｐ０－５ｃｍ．Ｓｔｕｂｂｌｅｒｅｔｅｎｔｉｏｎｉｎｃｒｅａｓｅｃｒｏｐｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｕｐｔａｋｅ，Ｐｃｏｎ
ｔｅｎｔｓｉｎｓｏｙｂｅａｎｇｒａｉｎｕｎｄｅｒｎｔｓａｎｄｔｓｔｒｅａｔｎｍｅｎｔｗｅｒｅ１１１％ａｎｄ８２％ｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｕｎｄｅｒｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ．
Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｐｒｏｖｉｄｅａｌｏｃａｌａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｉｍｐｌｅｍｅｎｔｐｒｏｖｉｄｅｓｃｅｒｔａｉｎｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｇｕｉｄａｎｃｅ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎｔｉｌａｇｅ；ｔｏｔａｌｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ；ａｖａｉｌａｂｌｅｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ；ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｕｐｔａｋｅ；ｃｒｏｐｒｏｔａｔｉｏｎ
６２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１１） Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．４