全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2013, 39(2): 343349 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn
本研究由国家公益性行业(农业)科研专项经费(201103005, 201203030)和国家科技支撑计划项目(2012BAD05B05)资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 董春华, E-mail: dch200707@yahoo.com.cn, Tel: 15907483751
第一作者联系方式: E-mail: gjusheng@163.com, Tel: 0746-3814016
Received(收稿日期): 2012-05-15; Accepted(接受日期): 2012-10-09; Published online(网络出版日期): 2012-12-11.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20121211.1614.005.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2013.00343
长期稻-稻-绿肥轮作对水稻产量及土壤肥力的影响
高菊生 1,2 徐明岗 1 董春华 1,2,3,* 黄 晶 1,2 曹卫东 1 曾希柏 4
文石林 1,2 聂 军 5
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 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 426182; 3 湖南农业大学资源环境学院, 湖南长沙 410128; 4 中国农业科学院农业环境与
可持续发展研究所 / 农业部农业环境与气候变化重点开放实验室, 北京 100081; 5 湖南省土壤肥料研究所, 湖南长沙 410128
摘 要: 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, 对红壤稻田布置了冬种紫云英(T1)、油菜(T2)、黑麦草(T3)翻压还田对水稻产量和土壤肥力影响的长期轮作制度
定位试验。30年的研究结果表明: (1)与冬闲(T4)处理相比, 绿肥还田能促进水稻增产, 其平均增产效果和年均增产率
为: T1> T2> T3, 且其增产稳定性较好; (2)与 T4处理相比, 绿肥还田能显著增加土壤有机质含量, 其中 T1处理下活
性有机质含量显著高于其他处理, 且在有机质中所占比例最大; (3)与 T4处理相比, 绿肥还田能提高土壤全氮、碱解
氮含量, 加速土壤矿化, 促进水稻对磷素和钾素吸收, 其中, T1处理下土壤全氮、碱解氮含量显著高于其他处理, T2
和 T3处理显著高于 T4 处理, T1 处理比 T2和 T3处理更能促进土壤磷素释放与吸收, 致使 T1 处理土壤全磷累积相
对缓慢, 也更需要补充外界钾素; (4) 稻-稻-紫云英轮作是一种较好的轮作模式。
关键词: 长期试验; 绿肥; 水稻产量; 土壤肥力
Effects of Long-Term Rice-Rice-Green Manure Cropping Rotation on Rice
Yield and Soil Fertility
GAO Ju-Sheng1,2, XU Ming-Gang1, DONG Chun-Hua1,2,3,*, HUANG Jing1,2, CAO Wei-Dong1, ZENG
Xi-Bai4, WEN Shi-Lin1,2, and NIE Jun5
1 Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences / Key Laboratory of Crop Nutrition and Fer-
tilization, Ministry of Agriculture, Beijing 100081, China; 2 Qiyang Agro-ecosystem of National Field Experimental Station, Institute of Agricultural
Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Qiyang 426182, China; 3 College of Resource and Environment, Hunan
Agricultural University, Changsha 410128, China; 4 Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture, Chinese Academy of Agri-
cultural Sciences / Key Laboratory of Agro-Environment and Climate Change, Ministry of Agriculture, Beijing 100081, China; 5 Soil and Fertilizer
Institute of Hunan Province, Changsha 410128, China
Abstract: A long-term rotation system experiment has been arranged since 1982 to maintain the soil fertility and the sustainable
productivity of rice multiple cropping system in hilly red soil region in south of Hunan, continuously improving the economic
benefits and promoting agricultural sustainable development. During the winter-fallow period every year, planting milk vetch (T1),
oil rapeseed (T2), and ryegrass (T3) were conducted to study the effect of green manures on rice yield and soil fertility. The results
obtained can be summarized as follows: (1) Compared with the winter-fallow treatment (T4), the green manure treatments in-
creased rice yield with a better yield stability. The average annual yield increase rate and effects showed a trend of T1>T2>T3. (2)
Compared with T4, green manure treatments increased SOM (soil organic matter) content, and among green manure treatments
T1 treatment had the significantly highest soil ASOM (active soil organic matter) content and a largest proportion of soil ASOM in
SOM. (3) Compared with T4, green manure treatments increased soil total N and available N contents, promoted soil
mineralization and absorption of soil K and P. Soil total N and available N contents in T1 treatment were significantly higher than
those in the other treatments, and those in T2 and T3 treatments were significantly higher than those in T4 treatment. The effect of
promoting soil P releasing in T1 treatment was better than that in T2 and T3 treatments, leading to more slowly soil total P accu-
344 作 物 学 报 第 39卷
mulation in T1 treatment, and more potassium application needed. (4) T1 treatment is a better rotation pattern.
Keywords: Long-term experiment; Green manure; Rice yield; Soil fertility
土壤肥料长期定位试验具有时间长期性和气候
重复性等特点, 它具有常规试验不可比拟的优点[1]。
国外自 1843年英国洛桑试验站(Rothamsted station)
建立并首次开展肥料长期定位研究以来, 至今已经
有 160多年的历史[2]。
水稻土是中国南方红壤地区面积最大的农业土
类, 约占该地区耕地总面积的 56%, 对南方农业发
展、特别是粮食生产起着决定性作用, 同时湘南地
区属亚热带气候, 水热资源丰富, 有利于发展多熟
制农业[3-4]。稻-稻-冬闲(冬泡), 造成土壤耕层板结,
理化性状变劣, 已成为水稻进一步提高产量的限制
因子, 因此合理的耕作制度是“以田养田”、“以地养
地”、“用养结合”的重要手段[5]。南方水田冬种绿肥,
即把绿肥作有机肥施用, 这样不仅能充分利用湘南
地区第二雨季的水热资源, 还可以在高产稳产的同
时改善和提高土壤肥力 [6], 因为绿肥具有更新土壤
腐殖质、提高土壤有机质、改善土壤理化性状和提
高土壤磷有效性等作用[7-9]。为促进湘南农业可持续
发展, 从 1982 年开始, 我们对湘南红壤稻田种植制
度进行了长期定位试验 [11-12], 旨在通过长期稻-稻-
绿肥轮作, 以探讨湘南红壤稻田轮作制的增产潜力
及土壤肥力变化状况, 为中国南方水田作物增产和
土壤培肥提供理论基础, 为水田轮作制的制定和推
广提供科学依据。
1 材料与方法
试验在湖南祁阳中国农业科学院红壤实验站内
进行。该站位于东经 111°5232, 北纬 26°4542, 海
拔 150~170 m, 年平均温度为 17.8℃, 大于 10℃的
积温为 5648℃, 年降雨量 1290 mm, 无霜期 293 d,
年日照 1613 h, 年平均总辐射 454.96 kJ cm–2。供试
土壤为第四纪红色黏土发育的水稻土, 土壤质地为
壤质黏土, pH 6.5, 土壤含有机质 20.1 g kg–1、全氮
0. 94 g kg–1、全磷 0. 66 g kg–1、有效钾 176 mg kg–1。
试验设 4个处理: (1)双季稻–紫云英(豆科, 用 T1表
示); (2)双季稻-油菜(十字花科, 用 T2表示); (3)双季
稻–黑麦草(禾本科, 用 T3 表示); (4)双季稻–冬闲
(CK, 用 T4表示), 各处理重复 3次。冬作物(紫云英、
油菜、黑麦草)不施肥, 在次年早稻移栽前 15 d全部翻
压还田, 每季稻草不还田(根茬除外)。小区面积 37.5
m2 (2.5 m × 15.0 m), 小区间用深 60 cm水泥埂隔开。
于晚稻收割前 10~15 d 冬作物种子撒于田间,
播紫云英播种量为 37.5 kg hm–2, 油菜播种量为 7.5
kg hm–2, 黑麦草播种量为 15.0 kg hm–2。所有处理水
稻每季均施等量底肥和追肥, 底肥按施日本复合肥
600 kg hm–2计算(日本复合肥含 N 14%、P2O5 14%、
K2O 14%), 所有处理水稻每季追肥均按纯氮 69.0 kg
hm–2 (即尿素 150.0 kg)、K2O 45.0 kg (即 KCl 75.0 kg)
计算 , 每季水稻总施肥量 (基肥+追肥 ), 折纯氮
153.0 kg hm–2、P2O5 84.0 kg hm–2、K2O 129.0 kg hm–2,
在水稻移栽前施底肥, 移栽后 6~10 d施追肥。插植
规格, 早稻为 20 cm × 20 cm, 即 2.55×105蔸 hm–2;
晚稻为 20 cm × 25 cm, 即 2.0×105蔸 hm–2。每季水
稻在移栽后定点调查, 收割前取样考种, 分区收产,
计算产量; 每年晚稻收割后取土样(0~20 cm)分析;
3~5年更换一次水稻品种。其他按常规管理进行。
2 结果与分析
2.1 长期种植绿肥对水稻稻谷产量的影响
2.1.1 水稻稻谷年平均产量 从表 1可知, 与 T4
处理相比, T3、T2和 T1处理早、晚稻和两稻稻谷均
产依次升高 , 年均增产率也依次升高。其中 , T1
表 1 长期种植绿肥水稻稻谷年平均产量
Table 1 Annual average yield of rice grain under long-term planting green manures (kg hm–2, 1982–2011)
轮作方式
Rotation
pattern
早稻年均产
Average yield
of early rice
年均增产率
Annual average yield
increasing rate (%)
晚稻年均产
Average yield
of late rice
年均增产率
Annual average yield
increasing rate (%)
两稻年均产
Average yield
of both rice
年均增产率
Annual average yield
increasing rate (%)
T1 5793.3 26.8 4986.4 31.3 10779.7 28.8
T2 5443.2 19.2 4710.2 24.0 10153.4 21.4
T3 5304.8 16.1 4634.3 22.0 9939.1 18.8
T4 4568.0 — 3798.2 — 8366.2 —
T1、T2、T3和 T4分别表示冬种紫云英、冬种油菜、冬种黑麦草和冬闲。
T1, T2, T3, and T4 represent milk vetch, oil rapeseed, ryegrass in winter and winter-fallow, respectively.
第 2期 高菊生等: 长期稻-稻-绿肥轮作对水稻产量及土壤肥力的影响 345
处理下早稻年均增产率比 T2 和 T3 分别高出 40.6%
和 66.7%, 晚稻年均增产率分别高 30.2%和 41.8%,
早晚稻年均增产率分别高 38.8%和 60.3%, 各处理
晚稻稻谷年均产低于早稻年均产, 晚稻年增产率高
于早稻年增产率。与 T4处理相比, 早稻均产增产率
最高为 26.8%, 最低为 16.1%, 晚稻均产增产率最高
为 31.3.8%, 最低为 22.0%, 两稻均产增产率最高为
26.0%, 最低为 16.3%。以上结果表明, 种植绿肥处
理稻谷增产效果明显高于冬闲处理, T1 处理的稻谷
增产效果明显优于其他处理, T2处理优于 T3处理。
2.1.2 早稻稻谷年度产量 从图 1 可以看出, 同
一处理不同年限早稻稻谷产量波动较大, 不同处理
间差异更为明显, T4 处理下早稻稻谷年度产量基本
上低于绿肥处理, 说明种植绿肥可不同程度地促进
早稻增产。T1 处理下年度产量基本高于 T2 和 T3
处理, 说明 T1 处理对早稻稻谷增产作用优于 T2 和
T3处理。T2和 T3处理下早稻稻谷产量在 1997年(含)
以前差异不明显, 1997年以后, T2 处理下年度产量
只是在 2003 年略低于 T3 处理, 说明油菜和黑麦草
作绿肥对早稻增产的早期效果大致相当, 但随着试
验的进行, 油菜作绿肥对早稻的增产效果逐步优于
黑麦草。图 1直观地说明, 对于早稻的增产效果, 绿
肥处理优于冬闲处理, T1、T2和 T3处理下的增产效
果依次增加, 这与表 1 的结果一致, 不同处理下历
年早稻产量标准差(σ)顺序为 σT3=998.2>σT1=963.0
>σT2=959.5>σT4=956.5。
图 1 长期种植绿肥早稻稻谷年度产量
Fig. 1 Annual early rice grain yield under long-term planting green manures (kg hm–2, 1982–2011)
2.1.3 晚稻稻谷年度产量 由图 2 可知, 不同处
理间差异明显, 同一处理不同年度晚稻稻谷产量波
动较大, 这与使用的水稻品种和当年的气候、病虫
害等多方面因素有关。T4处理下晚稻稻谷年度产量
基本上低于绿肥处理, 说明种植绿肥能促进晚稻增
产。T1 处理下晚稻稻谷年度产量在 1996 年以后均
高于 T3 处理, 除 1984 年外, T1 处理下晚稻稻谷年
度产量均高于 T2 处理, 说明 T1 处理对晚稻稻谷增
产效果优于 T2和 T3处理。T2处理下水稻晚稻稻谷
年度产量在 1995 年以后均高于 T3 处理(1999 年例
外), 也说明随着试验的进行, 油菜作绿肥对水稻早
稻的增产效果逐步优于黑麦草。这与表 1 和图 1 的
结果一致。不同处理下历年晚稻产量标准差顺序为
σT3=1084.9>σT1=1067.7>σT2=1035.4>σT4=891.7,
图 2 长期种植绿肥晚稻稻谷年度产量
Fig. 2 Annual late rice grain yield under long-term planting green manures (kg hm–2, 1982–2011)
346 作 物 学 报 第 39卷
与历年早稻产量标准差顺序一致。
2.1.4 2011 年水稻稻谷产量 表 2表明, T1、T2、
T3 处理下早稻和两季稻谷产量比 T4 处理分别增高
18.0%、9.6%、6.2%和 14.7%、6.0%、5.2%, 且 T1
处理与 T4 处理差异显著, 与 T2、T3 处理差异不显
著, T2、T3处理与 T4处理差异不显著; T1、T2、T3
处理下晚稻稻谷产量比 T4 处理分别增高 9.5%、
0.5%、3.8%, 且 T1、T2、T3和 T4处理间差异都不
显著。由于影响稻谷产量的因素不仅仅是土壤肥力,
还包括气象、虫害、灌溉等诸多因子, 因此 2011年
的稻谷产量更多地体现在变化趋势上, 在统计分析
方面不一定具有典型性。
表 2 2011年不同处理下早稻、晚稻和年度稻谷产量
Table 2 Grain yield of early rice, late rice, and total annual rice under different treatments in 2011 (kg hm–2)
处理
Treatment
早稻产量
Yield of early rice
晚稻产量
Yield of late rice
两季产量
Total yield
T1 6453.4±213.4 a 3884.5±282.2 a 10337.8±1002.2 a
T2 5991.2±434.4 ab 3564.4±338.7 a 9555.6±434.4 ab
T3 5804.5±721.6 ab 3680.0±111.0 a 9484.5±111.0 ab
T4 5466.7±106.7 b 3546.7±80.0 a 9013.4±186.6 b
同列不同字母表示差异达 5%显著水平。缩写同表 1。
Different letters in the same column mean significant at 5% level. Abbreviations are the same as given in Table 1.
2.2 长期种植绿肥对土壤有机质含量的影响
我们对该试验中土壤有机质和活性有机质的研
究表明[13]: (1) T1、T2、T3和 T4处理下土壤有机质
均随年份表现上升趋势。T1处理下土壤有机质增长
速度最快, 年增加量为 0.31 g kg–1, T2处理下次之,
土壤有机质年增加量为 0.28 g kg–1, T3处理下土壤
有机质年增加量为 0.26 g kg–1, 回归分析表明, 四者
土壤有机质上升趋势均未达到统计学上显著水平 ,
但经过 30年的种植后, 种植绿肥作物各处理下土壤
有机质含量显著高于冬闲处理(P<0.05)。(2)与 T2、
T3 和 T4 处理相比, T1 处理下土壤活性有机质含量
有显著提高(2007 年), 长期稻–稻–绿肥(冬闲)轮作
26年后, T1、T4、T2和 T3处理下土壤活性有机质
占总有机质的比例依次降低, 分别为 38.7%、30.5%、
29.8%和 29.6%。
2.3 绿肥处理对土壤养分含量的影响
土壤肥力变化和养分吸收是一个复杂的过程 ,
不仅关系到土壤养分含量和不同养分之间相互作用,
还关系到作物生理, 一般是通过土壤不同养分含量
来评价土壤肥力, 主要养分评价指标有全氮、全磷、
全钾、碱解氮、有效磷、有效钾等[14]。
2.3.1 全氮、碱解氮和可矿化氮 由表 3 可知
(2010 年), T1 处理下全氮含量比 T2、T3 和 T4 分
别高 3.7%、4.8%和 8.9%, 且差异显著, T2 与 T3
处理间差异不显著, 与 T4差异都达到了显著水平;
T1处理下碱解氮含量比 T2、T3和 T4分别高 8.9%、
15.1%和 15.8%, 且差异显著, T3 与 T4 差异不显
著, 与 T2 差异显著; 各处理间可矿化氮含量差异
不显著。
表 3 不同轮作下土壤全氮、可矿化氮和碱解氮含量(2010)
Table 3 Soil total N, mineralizable N and available N under
different rotation patterns in 2010
处理
Treatment
全氮
Total N
(g kg–1)
可矿化氮
Mineralizable N
(mg 100g–1)
碱解氮
Available N
(mg kg–1)
T1 1.95 a 18.92 a 183.00 a
T2 1.88 b 17.45 a 168.00 b
T3 1.86 b 17.87 a 159.03 c
T4 1.79 c 17.78 a 158.00 c
同列不同字母表示差异达 5%显著水平。缩写同表 1。
Different letters in the same column mean significant at 5%
level. Abbreviations are the same as given in Table 1.
2.3.2 土壤全氮含量年际变化 由图 3 可知, 各
处理对土壤氮素都有不同程度的积累, 全氮含量都
表现为上升趋势。T1 处理增幅最大, 为 3.95%, 其
次为 T3和 T2, 分别为 3.69%和 3.57%, T4最低, 为
2.55%, T1、T2、T3 和 T4 全氮年均增长率分别为
0.132%、0.119%、0.123%和 0.085%。全氮的年度变
化趋势与 2010年的变化趋势一致。说明种植绿肥能
增加土壤全氮含量 , 尤以种植豆科绿肥增幅最大 ,
其次为禾本科和十字花科。
2.3.3 土壤全磷含量年际变化 由图 4 可知, 各
处理对土壤磷素都有不同程度的累积, 全磷含量都
表现为上升趋势。T4 处理增幅最大, 为 71.2%, 其
次为 T2和 T3, 分别为 60.6%和 54.5%, T1最低, 为
53.0%, T1、T2、T3 和 T4 全氮年均增长率分别为
第 2期 高菊生等: 长期稻-稻-绿肥轮作对水稻产量及土壤肥力的影响 347
图 3 土壤全氮含量年际变化趋势
Fig. 3 Trend of annual soil total N content under long-term planting green manures (g kg–1, 1982–2009)
图 4 土壤全磷含量年际变化趋势
Fig. 4 Trend of annual soil total P content under long-term planting green manures (g kg–1, 1982–2009)
1.77%、2.02%、1.82%和 2.37%。说明种植绿肥在促
进水稻增产的同时促进了磷素的矿化与吸收, T1 处
理产量最高, 需磷量较多, 因此全磷累积量较低。
2.3.4 有效磷含量 表 4 表明, 同一处理下, 土
壤速效磷含量呈逐年上升趋势, 不同处理下增幅不
一样。与冬闲相比较, 种植绿肥后, 土壤有效磷含量
明显增加, T1、T2和 T3分别增加 19.43%、16.30%
和 20.35%, 说明冬种绿肥能改善土壤供磷状况。
2.3.5 有效钾含量 由表 5可知长期绿肥轮作后土
壤有效钾含量, 同一处理下呈先升后降趋势, 以 2000
年为峰值, 不同处理下减幅不一样。与 T4 处理相比,
种植绿肥后有效钾含量降幅更大, 至 2009年止, T1、
T2、T3和 T4分别年均降低 2.3%、2.1%、2.2%和 1.5%。
说明种植绿肥使作物增产的同时, 必须增施钾肥。
表 4 不同轮作下土壤有效磷含量变化
Table 4 Soil available P content under different rotation patterns (mg kg–1, 1982–2009)
年份 Year 处理
Treatment 1984 1990 2000 2009
均值
Average
标准差
Standard deviation (σ)
T2 20.2 23.0 33.1 43.4 27.54 10.58
T3 24.9 22.6 30.7 46.3 28.50 10.95
T1 19.8 23.1 38.0 42.5 28.28 11.19
T4 18.4 21.3 26.9 33.8 23.68 6.68
缩写同表 1。Abbreviations are the same as given in Table 1.
表 5 不同轮作下土壤有效钾含量变化
Table 5 Soil available K content under different rotation patternss (mg kg–1, 1982–2009)
年份 Year 处理
Treatment 1984 1990 2000 2009
均值
Average
标准差
Standard deviation (σ)
T1 49 59 86.6 55.7 85.25 52.71
T2 56 78 101.6 63.8 95.08 48.45
T3 71 85 111.5 59.5 100.60 46.40
T4 99 121.4 151.2 96.2 128.76 34.40
缩写同表 1。Abbreviations are the same as given in Table 1.
348 作 物 学 报 第 39卷
3 讨论
随着农业研究的发展, 近年来, 绿肥对土壤肥
力的意义已较明确[12-13,15]。紫云英属豆科作物, 其根
瘤菌能共生固氮, 这在增加土壤养分循环中氮的同
时, 也增加了土壤有效磷和有效钾及有机质, 提高
了地力 [16-18]。刘英等 [19]种植绿肥的研究结果表明 ,
种植紫云英后土壤有机质含量比试验前提高 11.7%~
38.3%, 碱解氮增幅为 14.3%~42.9%, 速效磷含量为
试验前的 1.78 倍, 速效钾含量明显提高; 种植十字
花科的油菜能使土壤磷、钾等养分有效化; 种植禾
本科黑麦草, 由于其含碳水化合物较多, 在促使土
壤矿化的同时, 更有利于有机质累积。绿肥腐解试
验是绿肥还田试验的补充, 更多的腐解试验表明绿
肥腐解特征和适宜的还田时期与方式, 为改善农业
生态环境提供了重要的参数依据[20]。
长期试验克服了短期试验的不足[21]。30年的长
期试验结果表明, 种植绿肥能不同程度地使水稻产
量增加, 且稳定性较好, 说明施用绿肥能够改善水
稻种植环境, 提高土壤肥力, 促使农业可持续发展。
长期种植绿肥紫云英、油菜和黑麦草在提高土壤有
机质的同时, 也增加了全氮、全磷、碱解氮和有效
磷的含量, 这可能是由于土壤有机质和腐殖质含量
增加, 从而结合了更多的氮磷, 有效减少铝、铁等矿
物对土壤中氮磷的固定, 同时也加速了土壤矿化而
使有效养分释放加快, 致使到目前为止, 释放的有
效氮磷含量和施入的有效氮磷含量之和多于水稻吸
收。种植绿肥使土壤有效钾含量降低, 可能是因为
种植绿肥后水稻产量增加, 晚稻吸收钾素能力相应
增加 , 消耗土壤钾素较多 , 増必须 施钾肥 , 尤其是
种植豆科紫云英, 促使土壤中有效氮含量增加, 致
使土壤钾素尤为缺乏。
文中标准误表明的是每处理下历年稻谷产量变
化幅度, 早晚稻中以种植油菜处理下早晚稻稻谷产
量变幅最大, 最稳定的是冬闲处理, 绿肥处理间标
准误相对差异不大, 因此绿肥处理间稻谷产量增减
相对较稳定。种植紫云英后的水稻产量增加的幅度
高于种植油菜和黑麦草, 且稳定性较好, 其中一个
重要原因是紫云英能够固氮, 且紫云英植株的氮素
含量远高于油菜和黑麦草[22], 其有机质转化快, 长
期双季稻紫云英轮作能显著提高稻田土壤有机质含
量, 尤其是土壤活性有机质比例。种植紫云英更能
促进土壤全氮含量增加, 加速土壤磷素矿化, 促进
有效磷和有效钾的吸收, 从而使土壤全磷含量相对
增加缓慢, 更需要外界钾素的补充。至于选用何种
绿肥, 则应因地制宜, 发挥其最大经济和生态效益。
4 结论
绿肥紫云英、油菜和黑麦草的种植与施用不仅
能不同程度地促进水稻持续稳定增产, 也能使稻田
土壤有机质逐年累积, 使土壤全氮、全磷、碱解氮
和有效磷含量增加, 使土壤有效钾含量降低。其中
紫云英的种植与施用能较快提高土壤有机质、全氮、
碱解氮和有效磷含量, 使土壤有机质累积最快, 活
性有机质所占比例最高, 增产潜力最大, 也最需要
外界钾素的补充。水稻产量的稳定提高和土壤有机
质及有机质活性的增加, 对农业可持续生产具有重
要意义, 稻-稻-紫云英轮作是一种相对较好的种植
模式, 值得推广。
致谢: 该长期试验由已故刘更另院士设计并始终在
他指导下进行。我们从 1984 至今, 一直负责该试验
田间管理、调查、取样和收产等项工作。在研究过
程中得到了黄鸿翔研究员等人的大力支持, 参加研
究的还有陈福兴等同志, 在此一并致谢。
References
[1] Tian X-Y(田秀英), Shi X-J(石孝均). Effects of long-term ferti-
lizer at fixed location on the yield and quality of rice. J Southwest
Agric Univ (西南农业大学学报), 2005, 27(5): 725–728 (in Chi-
nese with English abstract)
[2] Sun B(孙波), Wang X-X(王兴祥), Zhang T-L(张桃林). Changes
of red soil fertility and its prediction during the land-use and cul-
tivation in low hill region. Acta Pedol Sin (土壤学报). 2002,
39(6): 836–843 (in Chinese with English abstract)
[3] Panesar B S, Fluck R C. Energy productivity of a production sys-
tem: Analysis and measurement. Agric Syst, 1993, 43: 415–437
[4] De Datta S K. Principles and Practices of Rice Production. New
York: John Wiley & Sons, 1981. pp 91–93
[5] Wang H(王辉), Tu N-M(屠乃美). Current situation and prospect
of rice cropping systems. Crop Res (作物研究), 2006, (5):
498–503 (in Chinese with English abstract)
[6] Li J-M(李继明), Huang Q-H(黄庆海), Yuan T-Y(袁天佑), Cao
J-H(曹金华), Yu X-C(余喜初). Effects of long-term green ma-
nure application on rice yield and soil nutrients in paddy soil.
Plant Nutr Fert Sci (植物营养与肥料学报 ), 2011, 17(3):
563–570 (in Chinese with English abstract)
[7] Xiong Y-M(熊云明), Huang G-Q(黄国勤), Wang S-S(王淑彬),
第 2期 高菊生等: 长期稻-稻-绿肥轮作对水稻产量及土壤肥力的影响 349
Liu L-W(刘隆旺). Effect of crop rotation in paddy field on soil
physical and chemical characteristics and crop yield. Rev China
Agric Sci & Technol (中国农业科技导报), 2004, 6(4): 42–45 (in
Chinese with English abstract)
[8] Doran J W, Safley M. Defining and assessing soil healthy and
sustainable productivity. In: Pankhurst C E, Doube B M, Gupta V
V S R, eds. Biological Indicators of Soil Health. Wallingford,
Oxon, UK: CAB International, 1997. pp 1–28
[9] Gao J-S(高菊生), Li J-M(李菊梅), Xu M-G(徐明岗), Sun N(孙
楠), Qin D-Z(秦道珠). The effects of long-term chemical ferti-
lizers on yield of upland crops and paddy rice in red soil. Chin
Agric Sci Bull (中国农业科技导报), 2008, 24(1): 286–292 (in
Chinese with English abstract)
[10] Yang Z-P(杨曾平), Xu M-G(徐明岗), Nie J(聂军), Zheng
S-X(郑圣先), Gao J-S(高菊生), Xie J(谢坚), Liao Y-L(廖育林).
Effect of long-term winter planting-green manure on reddish
paddy soil quality and its comprehensive evaluation under dou-
ble-rice cropping system. J Soil Water Conser (水土保持学报),
2011, 25(3): 92–97 (in Chinese with English abstract)
[11] Liu G-L(刘更另). Discussion on Scientific Cropping System.
Investigation on Agricultural Development in the Upland Region
of Red Soil (论科学的耕作制度. 红壤丘陵区农业发展研究).
Beijing: China Agricultural Science and Technology Press, 1995.
pp 201–205 (in Chinese)
[12] Liu G-L(刘更另), Chen Y-A(陈永安), Chen F-X(陈福兴). Fer-
tilization Systems under Rice-Rice-Green Manure Rotation
Cropping System. Investigation on the Agricultural Development
in the Upland Region of Red Soil (双季稻绿肥轮作制度下的施肥
体系. 红壤丘陵区农业发展研究). Beijing: China Agricultural
Science and Technology Press, 1995. pp 141–145 (in Chinese)
[13] Gao J-S(高菊生), Cao W-D(曹卫东), Li D-C(李冬初), Xu
M-G(徐明岗), Zeng X-B(曾希柏), Nie J(聂军), Zhang W-J(张文
菊). Effects of long-term double-rice and green manure rotation
on rice yield and soil organic matter in paddy field. Acta Ecol Sin
(生态学报), 2011, 31(16): 4542–4548 (in Chinese with English
abstract)
[14] Huang C-Y(黄昌勇). Soil Science (土壤学). Beijing: China
Agriculture Press, 2000. p 305 (in Chinese)
[15] Gao J-S(高菊生), Cao W-D(曹卫东), Dong C-H(董春华), Xu
M-G(徐明岗), Z X-B(曾希柏), Wen S-L(文石林). Effects of
long-term rice-rice-green manure rotation on rice yield. Chin J
Rice Sci (中国水稻科学), 2010, 24(6): 672–676 (in Chinese with
English abstract)
[16] Zeng X-B(曾希柏), Sun N(孙楠), Gao J-S(高菊生), Wang
B-R(王伯仁 ), Li L-F(李莲芳 ). Effects of cropping system
change for paddy field with double harvest rice on the crops
growth and soil nutrient. Sci Agric Sin (中国农业科学), 2007,
40(6): 1198–1205 (in Chinese with English abstract)
[17] Zeng X-B(曾希柏), Guan G-F(关光复). The change of organic,
nitrogen, phosphorus and potassium nutrient in the different
cropping system. Acta Ecol Sin (生态学报), 1999, 19(1): 90–55
(in Chinese with English abstract)
[18] Wang Z-F(王子芳), Gao M(高明), Qin J-C(秦建成), Ci E(慈恩).
Effect of “long-term paddy-upland” rotation on soil fertility of
paddy fields. J Southwest Agric Univ (西南农业大学学报), 2003,
25: 514–517 (in Chinese with English abstract)
[19] Liu Y(刘英), Wang Y-Q(王允青), Zhang X-M(张祥明), Dai
D-Y(代道宇), Zheng W-H(郑万荭), Peng H(彭浩). Effects of
planting milk vetch on soil fertility and rice yield. Anhui Agric
Sci Bull (安徽农学通报), 2007, 13(1): 98–99 (in Chinese)
[20] Pan F-X(潘福霞), Lu J-W(鲁剑巍), Li W(刘威), Geng M-J(耿明
建), Li X-K(李小坤), Cao W-D(曹卫东). Study on characteris-
tics of decomposing and nutrients releasing of three kinds of
green manure crops. Plant Nutr Fert Sci (植物营养与肥料学报),
2011, 17(1): 216–223 (in Chinese with English abstract)
[21] Zhu D-W(朱大威), Jin Z-Q(金之庆). Impacts of changes in both
climate and its variability on food production in northeast China.
Acta Agron Sin (作物学报), 2008, 34(9): 1588–1597 (in Chinese
with English abstract)
[22] Tang H-M(唐海明), Xiao X-P(肖小平), Tang W-G(汤文光),
Yang G-L(杨光立). Impacts of changes in both climate and its
variability on food production in northeast China. Acta Agron Sin
(作物学报), 2011, 37(9): 1666–1675 (in Chinese with English
abstract)