全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2013, 39(5): 896−904 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(201103001)资助。
* 通讯作者(Corresponding authors): 任天志, E-mail: rentz@mail.caas.net.cn; 逄焕成, E-mail: hcpang@caas.ac.cn
第一作者联系方式: E-mail: tianyi_1984@126.com
Received(收稿日期): 2012-08-23; Accepted(接受日期): 2012-12-15; Published online(网络出版日期): 2013-02-19.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20130219.1020.003.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2013.00896
不同母质发育的土壤对双季稻产量及养分吸收特性的影响
于天一 1,2 逄焕成 1,* 唐海明 3 杨光立 3 李玉义 1 肖小平 3 汤文光 3
陈 阜 2 任天志 1,*
1 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所, 北京 100081; 2 中国农业大学农学与生物技术学院, 北京 100193; 3 湖南省农业科学
院土壤与肥料研究所, 湖南长沙 410125
摘 要: 湖南省双季稻区水稻土具有成土母质多样的特点, 研究不同母质水稻土下双季稻产量及养分吸收特性, 对
于湖南省不同母质水稻土上的双季稻产量潜力挖掘及双季稻高产创建的优化布局, 具有一定的参考价值。将选自湖
南双季稻区 6 种典型成土母质发育的水稻土置于长沙市郊同一生态条件下, 采用池栽定位试验, 进行了双季稻稻谷
产量及氮、磷、钾养分吸收特性的比较研究。结果表明, 不同母质类型水稻土对早稻稻谷产量及双季稻稻谷总产量(早
稻+晚稻)的影响极显著(P<0.01), 对晚稻稻谷产量的影响不显著(P>0.05)。其中第四纪红土和河流沉积物母质发育的
水稻土有利于早稻及双季稻高产, 两处理 2009—2011 年 3 年平均早稻稻谷产量分别为 6896.9 kg hm−2和 6908.3 kg
hm−2, 双季稻总产量分别为 14 308.0 kg hm−2和 14 446.3 kg hm−2。花岗岩和紫色页岩不利于早稻及双季稻稻谷产量的
增加, 2009—2011年 3年平均早稻稻谷产量分别为 6217.0 kg hm−2和 6180.2 kg hm−2, 双季稻总产量分别为 13 635.4 kg
hm−2和 13 274.5 kg hm−2。不同母质类型水稻土对双季稻养分吸收特性的影响不同。第四纪红土、板页岩及河流沉积
物处理双季稻氮素总吸收量较高, 石灰岩不利于水稻对磷素的吸收。相关性分析表明, 早稻氮素吸收量、吸钾量与早
稻稻谷产量, 双季稻氮素总吸收量与双季稻总产量均显著正相关(P<0.05)。不同母质类型水稻土本身理化性质的差异
是造成双季稻稻谷产量及养分吸收规律不同的主要原因。
关键词: 母质类型; 水稻土; 双季稻; 产量; 养分吸收
Effects of Paddy Soils from Different Parent Materials on Yield and Nutrient
Uptake Characteristics of Double-Cropping Rice
YU Tian-Yi1,2, PANG Huan-Cheng1,*, TANG Hai-Ming3, YANG Guang-Li3, LI Yu-Yi1, XIAO Xiao-Ping3,
TANG Wen-Guang3, CHEN Fu2, and REN Tian-Zhi1,*
1 Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China; 2 College of Agron-
omy and Biotechnology, China Agricultural University, Beijing 100193, China; 3 Hunan Soil and Fertilizer Institute, Changsha 410125, China
Abstract: Parent materials of paddy soils are various in double-cropping paddy fields of Hunan Province. Investigation of the
effects of paddy soils from different parent materials on yield and nutrient uptake characteristics of double-cropping rice will pro-
vide references for rational regional distribution and high yield cultivation of double-cropping rice in Hunan Province. Yield and
nutrient uptake characteristics of double-cropping rice were analyzed using paddy soils from different parent materials in a 7-year
experiment in Changsha, Hunan. The results indicated that, different paddy soils had very significant influence (P<0.01) on yield
of early rice and total yield of double-cropping rice, but no significant influence on yield of late rice. Yields of early rice and dou-
ble-cropping rice were higher in red yellow clayey soil and alluvial sandy soil, with average yields (2009–2011) of 6896.9 kg ha−1
and 6908.3 kg ha−1 for early rice and 14 308.0 kg ha−1 and 14 446.3 kg ha−1 for double-cropping rice, respectively. Grey clayey
soil and purple clayey soil were not beneficial to increasing yields of early rice and double-cropping rice. Average yields of early
rice for the two treatments were only 6217.0 kg ha−1 and 6180.2 kg ha−1, and those of double-cropping rice were 13 635.4 kg ha−1
and 13 274.5 kg ha−1, respectively. The nutrient uptake traits of double-cropping rice varied with different paddy soils. Nitrogen
第 5期 于天一等: 不同母质发育的土壤对双季稻产量及养分吸收特性的影响 897


uptake of double-cropping rice was higher in red yellow clayey soil, yellow clayey soil and alluvial sandy soil. Grey clayey soil
was not beneficial to phosphorus uptake. Correlation analysis indicated that, nitrogen and potassium uptake of early rice had a
positively significant correlation (P<0.05) with yield of early rice, and nitrogen uptake of double-cropping rice had a significantly
positive correlation (P<0.05) with yield of double-cropping rice. Differences of physical and chemical properties in paddy soils
from different parent materials were the main reason caused differences of yield and nutrient uptake in double-cropping rice.
Keywords: Type of parent material; Paddy soil; Double-cropping rice; Yield; Nutrient uptake
我国是世界上最大的水稻生产国和消费国, 稻
谷总产占粮食总产的 40%左右, 全国有 65%以上的
人口以稻米为主食 [1], 因此水稻生产在我国粮食生
产中占有极其重要的地位。然而在人口不断增加、
可耕地面积逐年减少及资源短缺等不利因素的影响
下 , 提高粮食单产 , 尤其是水稻单产 , 对于保障国
家的粮食安全具有重要意义[2-3]。水稻对氮、磷、钾
养分的吸收与水稻产量形成密切相关, 而且研究水
稻的养分吸收、利用对于肥料的合理运筹、提高肥
料利用率具有重要意义 [4], 已成为国内外学者关注
的热点。
湖南省是典型的双季稻区, 具有水稻土成土母
质多样的特点, 根据成土母质对土壤发育的不同影
响, 以及《湖南省第二次土壤普查技术规程》的母
质分类原则 [5], 将全省地表成土母质分为花岗岩风
化物, 板、页岩风化物, 沙岩风化物, 石灰岩风化物,
紫色沙、页岩风化物, 第四纪红色黏土, 近代河流冲
积物和湖积物 7 大类。不同母质在成土过程中对土
壤理化及生物学性质有较深刻的影响, 土壤性质的
不同会对水稻产量及养分吸收产生不同的影响, 目
前国内外关于水稻产量及养分吸收、利用规律的研
究多集中在单一土壤类型下不同施肥水平[6]、水分
管理[7-8]、耕作措施[9-10]及品种特性[11]等方面, 而关
于不同母质类型土壤条件下水稻产量表现及养分吸
收规律尚缺乏深入研究。因此, 本文选取了湖南双
季稻区具有代表性的 6 种母质发育的水稻土, 研究
其双季稻稻谷产量及水稻氮、磷、钾养分吸收、利
用的差异, 以期为湖南省不同母质水稻土上的双季
稻产量潜力挖掘及双季稻高产创建的优化布局提供
一定的参考。
1 材料与方法
1.1 试验区概况
湖南省土壤肥料研究所网室地处 28°11′N、
113°04′E。试验地年降水量 1200~1700 mm, 年平均
气温 16~18℃,≥10℃的活动积温 5000~5800℃, 全
年日照 1295.9 h, 无霜期 260~310 d, 属于典型的亚
热带季风湿润气候。试验小区为防渗水泥池, 面积
为 1.65 m2, 规格为 165 cm (长)×100 cm (宽)×140 cm
(高), 设有可封堵的排水口和灌水口。水泥池以鹅卵
石垫底(厚度为 40 cm), 上层填装 90 cm厚原状土壤
(图 1)。

图 1 小区示意图
Fig. 1 Sketch map of each plot
1: 灌溉槽; 2: 进水口; 3: 排水口; 4: 鹅卵石; 5: 水稻土。
1: irrigation channel; 2: intake; 3: drain outlet; 4: pebbles;
5: paddy soil.

1.2 试验设计
6 个处理, 均为湖南双季稻区典型母质发育的
水稻土 , 处理 1 为花岗岩风化物发育的麻沙泥
(granitic sandy soil, GSS), 处理 2为石灰岩风化物
发育的灰泥田(grey clayey soil, GCS), 处理 3为紫
色页岩风化物发育的紫泥田 (purple clayey soil,
PCS), 处理 4 为第四纪红土发育的红黄泥田 (red
yellow clayey soil, RCS), 处理 5为板、页岩风化物
发育的黄泥田(yellow clayey soil, YCS), 处理 6为
河流冲积物发育的河沙泥 (alluvial sandy soil,
ASS)。供试土壤取样地点、时间见表 1, 土壤基础
理化性质见表 2。
2004年春在每个水泥池底部铺上 40 cm高的鹅
卵石, 不同类型水稻土填充在鹅卵石之上, 在土壤
的填充过程中减少对原状土壤的扰动, 尽量保持填
充后的土壤容重与原始土相同, 重复 4 次, 随机区
组排列。稻田种植制度为双季稻连作。本研究在定
位试验的第 5至 7年(2009年至 2011年)进行, 每年
4月中旬播种早稻, 5月上旬翻耕、施肥、插秧(株距
898 作 物 学 报 第 39卷

表 1 供试土壤取样地点和时间(0~20 cm土层)
Table 1 Sampling spots and time of experimental soil (0–20 cm sampling layer)
成土母质
Parent materials
取样地点
Sampling spots
时间(年-月-日)
Sampling time
(year-month-day)
花岗岩 GSS 长沙县青山铺镇 Qingshanpu town in Changsha county 2004-2-26
石灰岩 GCS 祁阳县文富市镇官山坪村 Guanshanping village in Wenfushi town, Qiyang county 2004-2-28
紫色页岩 PCS 衡山县贺家乡农科村 Nongke village in Hejia town, Hengshan county 2004-2-26
第四纪红土 RCS 长沙县干杉镇 Ganshan town in Changsha county 2004-2-29
板、页岩 YCS 衡山县长口镇石子村 Shizi village in Changkou town, Hengshan county 2004-2-26
河流沉积物 ASS 汨罗市新市镇新市村 Xinshi village in Xinshi town, Miluo county 2004-2-26
GSS: 花岗岩; GCS: 石灰岩; PCS: 紫色页岩; RCS: 第四纪红土; YCS: 板、页岩; ASS: 河流沉积物。
GSS: granitic sandy soil; GCS: grey clayey soil; PCS: purple clayey soil; RCS: red yellow clayey soil; YCS: yellow clayey soil; ASS:
alluvial sandy soil.

表 2 耕层土壤理化性质
Table 2 Physical and chemical properties in arable layer of different paddy soils
机械组成 Mechanical composition (%)
处理
Treat.
pH
有机质
Organic
matter
(g kg−1)
全氮
Total N
(g kg−1)
全磷
Total P
(g kg−1)
碱解氮
Available
N
(mg kg−1)
速效磷
Available
P
(mg kg−1)
速效钾
Available
K
(mg kg−1)
容重
Bulk
density
(g cm−3)
<0.002
mm
0.002–0.05
mm
0.05–2.00
mm
GSS 5.3 13.90 1.66 0.64 144.1 15.53 43 0.95 30.24 32.37 37.39
GCS 7.5 11.75 1.30 0.54 98.4 8.92 94 1.02 48.82 37.96 13.22
PCS 8.0 14.48 1.66 0.62 122.6 9.56 75 0.90 36.00 43.07 20.93
RCS 5.3 11.41 1.21 0.73 135.0 28.57 52 0.98 40.44 38.52 21.04
YCS 5.2 20.13 2.09 0.73 180.5 19.75 72 1.15 42.87 40.14 16.99
ASS 5.2 7.34 0.85 0.48 86.2 17.79 36 0.95 26.19 36.39 37.42
缩写同表 1。土壤容重及机械组成为 2011年测定值, 土壤化学性质为 2004年试验开始时测定值。
The annotations of abbreviations for treatments in this table are the same as those given in Table 1. Soil bulk density and mechanical
composition were measured in 2011. Chemical properties were measured in 2004 when the experiment started.

30 cm, 行距 20 cm)。基肥施氮 103.5 kg hm−2, P2O5
45 kg hm−2, K2O 67.2 kg hm−2, 插秧 7 d后追施氮 69
kg hm−2, 其中氮肥为尿素(N≥46%), 磷肥为过磷酸
钙(P2O5≥12%), 钾肥为氯化钾(K2O≥60%)。7月中
旬收获, 收获早稻后部分秸秆还田(还田量为 7500
kg hm−2)。于 6月下旬播种晚稻, 7月中旬翻耕、插
秧(株距 30 cm, 行距 20 cm), 基肥施氮 132.5 kg
hm−2、P2O5 45 kg hm−2、K2O 67.2 kg hm−2, 插秧 7 d
后追施氮 88.3 kg hm−2。10月中旬收获, 晚稻秸秆不
还田。采用传统的前期淹水、中期烤田和后期干湿
交替的水分管理模式, 其他管理措施同常规大田生
产。第 2 年轮作周期以后的试验均与第 1 年轮作周
期基本相同。供试早稻品种为“株两优211”, 晚稻品
种为“丰源优 299”。
1.3 测定项目与方法
早、晚稻成熟期实打实收, 测定小区稻谷产量。
于 2011年在水稻收割前每小区选取有代表性的 3穴
水稻, 将秸秆与籽粒分开烘干、称重、磨碎, 采用凯
氏定氮法测定植株氮含量; 钼锑抗比色法测定植株
磷含量; 火焰光度计法测定植株钾含量。植株的地
上部养分吸收量为地上部干物质量与养分含量的乘
积。采用 2011年的数据分析水稻植株养分与产量之
间的相关性。
1.4 数据分析
用 Microsoft Excel 处理数据及作图 , 用
DPS6.85和 SPSS13.0统计软件进行试验数据的方差
分析及相关性分析。
2 结果与分析
2.1 不同母质类型土壤条件下双季稻产量特性
不同母质发育的土壤对早稻稻谷产量的影响达
到极显著水平(P<0.01, 表 3)。河流沉积物和第四纪
红土母质发育的土壤上早稻稻谷产量在 2009 年至
2011 年间均表现出较高水平, 3 年平均产量以上述
两种母质发育的土壤显著高于花岗岩、石灰岩及紫
色页岩母质。板、页岩母质发育的土壤上早稻稻谷
产量表现不稳定, 介于河流沉积物、第四纪红土与
花岗岩、石灰岩及紫色页岩之间。

第 5期 于天一等: 不同母质发育的土壤对双季稻产量及养分吸收特性的影响 899


表 3 不同处理下早稻、晚稻及双季稻稻谷总产量
Table 3 Yield of early, late and double-cropping rice under different treatments (kg hm−2)
处理
Treatment
早稻
Early rice
晚稻
Late rice
双季稻
Double rice
2009
GSS 6207.8±114.6 bc 7313.0±416.7 a 13520.8±360.1 b
GCS 6276.8±347.9 bc 7651.9±315.2 a 13928.7±332.9 ab
PCS 6016.3±498.3 c 7164.6±184.3 a 13180.9±373.2 b
RCS 6958.2±213.1 a 7536.9±396.2 a 14495.1±608.1 a
YCS 6532.8±326.6 abc 7325.4±308.3 a 13858.2±514.9 ab
ASS 6802.6±472.4 ab 7567.8±76.4 a 14370.4±440.8 a
2010
GSS 6333.7±510.2 b 7158.2±674.6 a 13491.9±1167.6 b
GCS 6633.5±524.7 ab 7345.6±764.4 a 13979.1±1182.8 ab
PCS 6521.1±618.1 b 7083.3±464.1 a 13604.4±885.8 ab
RCS 7008.3±309.0 ab 7570.5±605.9 a 14578.8±430.6 ab
YCS 6446.1±533.5 b 6970.8±259.7 a 13417.0±697.8 b
ASS 7345.6±519.3 a 7533.0±565.9 a 14878.6±868.7 a
2011
GSS 6109.5±101.3 b 7785.2±212.5 a 13894.7±290.1 ab
GCS 5938.5±103.9 b 7635.6±506.6 ab 13574.1±205.3 ab
PCS 6003.3±181.8 b 7035.5±142.9 b 13038.8±943.1 b
RCS 6724.5±312.3 a 7125.3±303.1 b 13849.8±661.4 ab
YCS 6894.0±234.4 a 7530.1±325.1 ab 14424.1±517.5 a
ASS 6576.1±37.9 a 7515.2±123.2 ab 14091.3±329.1 a
3年平均 Average yield from 2009 to 2011
GSS 6217.0±112.5 b 7418.7±326.5 ab 13635.4±223.9 b
GCS 6282.8±347.8 b 7544.2±172.2 a 13827.1±221.2 ab
PCS 6180.2±295.3 b 7138.8±48.2 b 13274.5±294.4 b
RCS 6896.9±151.6 a 7410.8±248.1 ab 14308.0±398.8 a
YCS 6624.3±237.5 ab 7275.5±283.1 ab 13899.4±504.3 ab
ASS 6908.3±395.2 a 7538.6±26.8 a 14446.3±399.7 a
方差分析 Variance analysis ** ns **
缩写同表 1。表中同年同列标以不同字母的值在 0.05水平上差异显著。**代表差异极显著(P<0.01), ns代表差异不显著(P>0.05)。
Abbreviations in this table are the same as those given in Table 1. Values followed by different letters within the same year and same
column are significantly different at the 0.05 probability level. ** represents markedly significant difference (P<0.01). “ns” represents no
significant difference (P>0.05).

方差分析结果表明, 不同母质发育的土壤对晚
稻稻谷产量的影响不显著。其中试验前两年(2009
年和 2010 年 )各处理晚稻稻谷产量差异不显著
(P>0.05), 晚稻稻谷产量以 2011 年花岗岩母质发育
的土壤显著高于紫色页岩和第四纪红土两种母质
的。综合 3 年平均产量来看, 石灰岩及河流沉积物
母质发育的土壤的晚稻稻谷产量较高, 紫色页岩母
质较低, 但相比于早稻, 各处理之间差异较小。
不同母质发育的土壤对双季稻稻谷总产量的影
响达到极显著水平(P<0.01)。其中河流沉积物发育
的土壤双季稻稻谷产量在试验的 3 年间均表现出较
高水平, 第四纪红土母质发育的土壤双季稻稻谷产
量在 2009和 2010年均表现出较高水平, 而 2011年
略有下降, 但从 3年平均产量可以看出, 河流沉积物
和第四纪红土母质发育的土壤双季稻稻谷产量最高,
显著高于花岗岩和紫色页岩发育的土壤。板、页岩
和石灰岩母质发育的土壤产量介于第四纪红土、河
流沉积物及花岗岩、紫色页岩之间。
综合来看, 第四纪红土和河流沉积物母质发育
的土壤有利于早稻及双季稻高产, 花岗岩和紫色页
900 作 物 学 报 第 39卷

岩母质发育的土壤不利于早稻及双季稻稻谷产量的
增加。不同母质类型发育的土壤对晚稻稻谷产量的
影响较小。
2.2 不同母质类型土壤条件下双季稻氮、磷、钾
养分吸收特性
不同母质类型土壤对早稻植株氮素吸收量的影
响不同(表 4)。早稻试验中, 第四纪红土、板页岩及
河流沉积物母质土壤的秸秆、籽粒及地上部氮素吸
收量, 均高于花岗岩、石灰岩和紫色页岩 3 种母质,
其中地上部氮素总吸收量差异达到显著水平。说明
第四纪红土、板页岩及河流沉积物母质发育的土壤
有利于早稻植株对氮素的吸收; 晚稻试验中, 各处
理秸秆、籽粒及地上部氮素吸收量均无显著差异 ,
说明不同母质类型土壤对晚稻氮素吸收量的影响较
小。
不同母质类型土壤对早、晚稻植株磷素吸收量
的影响不同(表 5)。早稻试验中, 河流沉积物母质发
育的土壤上植株磷素吸收量最高, 较最低的石灰岩
处理高出 36.35%, 而这主要来自秸秆磷素吸收量的
不同, 各处理籽粒磷素吸收量无显著差异; 晚稻试
验中, 花岗岩处理的秸秆、籽粒及地上部磷素吸收
量均最高, 其中地上部磷素吸收量显著高于其他处
理, 其他处理之间吸磷量差异较小, 但石灰岩处理
的磷素吸收量仍最低。综上所述, 石灰岩母质发育
的土壤不利于双季稻对磷素营养的吸收, 这可能与
石灰岩发育的水稻土对磷素的固持作用有关。
不同母质类型土壤对早、晚稻植株钾素吸收量
的影响不同(表 6)。早稻试验中, 第四纪红土、板页
岩及河流沉积物母质土壤的秸秆、籽粒及地上部钾
素吸收量, 均高于花岗岩、石灰岩和紫色页岩 3 种
母质的, 其中秸秆和地上部钾素吸收量差异达显著
水平, 这与在氮素吸收量上得到的结论相同; 晚稻
试验中, 花岗岩和石灰岩处理的地上部钾素吸收量
较高, 显著高于紫色页岩、第四纪红土和河流沉积
物 3 种处理, 这主要是其较高的秸秆钾素吸收量造
成的, 相对于秸秆钾素吸收量, 各处理籽粒钾素吸

表 4 不同处理下双季早、晚稻植株氮素吸收量(2011)
Table 4 Nitrogen uptake of early and late rice under different treatments in 2011 (kg hm−2)
早稻 Early rice 晚稻 Late rice
处理
Treatment 秸秆
Straw
籽粒
Grain
地上部吸收量
Above-ground
parts of plant
秸秆
Straw
籽粒
Grain
地上部吸收量
Above-ground
parts of plant
GSS 56.17±4.52 bc 70.41±9.78 b 126.58±12.16 b 78.85±6.75 a 105.09±3.13 a 183.06±9.03 a
GCS 45.98±13.56 c 79.76±4.30 ab 125.74±7.98 b 74.54±7.00 a 103.49±7.58 a 178.03±5.98 a
PCS 50.61±0.24 c 77.74±6.40 ab 128.35±6.60 b 77.79±15.35 a 97.65±2.80 a 175.44±17.26 a
RCS 61.68±3.04 ab 91.27±16.75 a 152.95±7.67 a 82.08±10.36 a 92.81±20.79 a 174.00±17.23 a
YCS 65.17±3.23 ab 92.94±1.53 a 158.11±3.74 a 82.46±10.82 a 92.57±27.57 a 175.04±29.71 a
ASS 68.78±1.96 a 93.44±6.96 a 162.22±16.15 a 67.89±0.92 a 103.22±6.08 a 171.11±5.64 a
缩写同表 1。同列数值后不同字母代表差异显著(P<0.05)。
Abbreviations in this table are the same as those given in Table 1. Values followed by different letters within same column are signifi-
cantly different at the 0.05 probability level.

表 5 不同处理下双季早、晚稻植株磷素吸收量(2011)
Table 5 Phosphorus uptake of early and late rice under different treatments in 2011 (kg hm−2)
早稻 Early rice 晚稻 Late rice 处理
Treatment 秸秆
Straw
籽粒
Grain
地上部吸收量
Above-ground parts of plant
秸秆
Straw
籽粒
Grain
地上部吸收量
Above-ground parts of plant
GSS 8.17±0.73 ab 18.70±2.60 a 26.88±2.85 ab 15.18±0.74 a 24.89±1.55 a 40.07±2.29 a
GCS 5.42±1.53 c 17.45±6.43 a 22.86±7.95 b 8.71±0.80 c 20.22±1.48 ab 28.92±1.12 b
PCS 7.27±0.13 b 19.82±1.63 a 27.10±1.58 ab 10.91±2.12 bc 20.73±0.59 ab 31.64±2.53 b
RCS 8.51±0.25 ab 20.43±2.94 a 28.94±3.16 ab 10.84±1.86 bc 18.14±4.56 b 28.98±6.41 b
YCS 9.21±0.19 a 20.20±1.13 a 29.42±1.08 ab 11.57±2.00 b 20.08±5.98 ab 31.88±6.36 b
ASS 9.53±0.97 a 21.65±5.02 a 31.17±5.97 a 10.05±1.43 bc 22.20±1.31 ab 32.28±1.26 b
缩写同表 1。同列数值后不同字母代表差异显著(P<0.05)。
Abbreviations in this table are the same as those given in Table 1. Values followed by different letters within same column are signifi-
cantly different at the 0.05 probability level.

第 5期 于天一等: 不同母质发育的土壤对双季稻产量及养分吸收特性的影响 901


表 6 不同处理下双季早、晚稻植株钾素吸收量(2011)
Table 6 Potassium uptake of early and late rice under different treatments in 2011 (kg hm-2)
早稻 Early rice 晚稻 Late rice
处理
Treatment 秸秆
Straw
籽粒
Grain
地上部吸收量
Above-ground parts of
plant
秸秆
Straw
籽粒
Grain
地上部吸收量
Above-ground parts
of plant
GSS 191.99±19.16 b 28.05±3.90 ab 220.04±16.92 b 256.42±6.62 a 30.11±1.87 a 286.53±7.88 a
GCS 163.18±49.95 b 26.14±9.64 b 189.32±58.44 b 248.53±37.16 ab 28.55±2.09 a 277.08±36.64 ab
PCS 181.88±3.26 b 28.33±2.33 ab 210.22±0.94 b 198.99±31.54 c 30.59±0.88 a 229.59±31.97 c
RCS 246.32±7.50 a 37.10±5.35 a 283.42±2.28 a 193.73±41.00 c 23.40±1.22 b 217.13±44.43 c
YCS 248.96±17.19 a 29.03±1.62 ab 277.99±18.01 a 204.70±35.73 bc 28.28±1.65 a 232.98±37.30 bc
ASS 236.51±21.77 a 30.51±7.08 ab 267.02±9.87 a 162.28±7.27 c 28.78±1.70 a 191.05±7.29 c
缩写同表 1。同列数值后不同字母代表差异显著(P<0.05)。
Abbreviations in this table are the same as those given in Table 1. Values followed by different letters within same column are signifi-
cantly different at the 0.05 probability level.

收量的差异较小, 其中第四纪红土处理的籽粒钾素
吸收量最低, 显著低于其他几个处理。
双季稻钾素总吸收量最高, 氮素其次, 磷素最
低(图 2)。两季氮素总吸收量以花岗岩、第四纪红土、
板页岩及河流沉积物处理较高, 显著高于第四纪红
土、石灰岩及紫色页岩 3 个处理; 磷素吸收量表现
为花岗岩处理最高 , 较最低的石灰岩处理高出
29.28%, 其他 4 个处理差异不显著。花岗岩处理的
钾素吸收量最高 , 较最低的河流沉积物处理高出
24.99%, 其他 4个处理差异不显著。
2.3 早稻、晚稻及双季稻稻谷产量与养分吸收特
性之间的关系
由图 3 可知, 早稻氮素吸收量及早稻钾素吸收
量分别与早稻稻谷产量以及双季稻总氮素吸收量与
双季稻稻谷产量均显著正相关关系(P<0.05)。而晚稻
的养分吸收量与晚稻稻谷产量及磷素吸收量与水稻
产量的相关性均不显著(P>0.05)。
3 讨论
水稻土的母质类型不同, 造成土壤的理化性质
有所差异 , 进而影响水稻的地上部生长及产量形
成。熊洪等[12]采用四川省水稻主产区的 10种不同类
型土壤和生态条件, 研究土壤养分供给能力和生态
条件与产量间的关系, 他认为不同类型土壤对不同
养分的供给能力不同是造成水稻产量有所差异的主
要原因, 另外水稻产量的形成与当地的生态气候条
件也有密切的关系。本研究将不同类型土壤置于同
一生态条件下 , 去除气候因子对水稻生长的影响 ,
可以清楚地解释由于土壤性质的不同对水稻产量及
养分吸收特性的影响。
本试验研究表明, 河流沉积物母质发育的土壤
有利于早稻及双季稻高产, 这与王丽宏等[13]关于河
流沉积物母质发育的土壤有利于作物根系的氮储蓄
及根系的生长, 进而促进地上部生长及产量形成的
结果一致。本试验中第四纪红土发育的土壤也利于
早稻及双季稻高产, 可能与其较高的植株氮素吸收
量有关(图 2), 但其具体原因尚需进一步探讨。本研
究表明石灰岩母质发育的土壤植株磷素吸收量(表 5)
较低, 这可能是因为石灰岩发育的水稻土对磷素具
固持作用[14-15], 或是土壤中其他限制因子影响水稻
对磷的吸收。
国内外大量研究表明, 养分吸收与水稻的物质
生产和产量的形成密切相关[4,16-17]。张奇春等[18]在浙
江省长期施肥大田试验上的研究表明水稻产量与其
氮、磷及钾吸收量均显著正相关。蒋鹏等[4]在高产
栽培模式下也得到了类似的结论。而本研究表明早
稻氮素吸收量与早稻稻谷产量、早稻钾素吸收量与
早稻稻谷产量、双季稻总氮素吸收量与双季稻稻谷
产量均显著相关。这主要是因为氮是限制水稻增产
的最主要的因素[19], 而钾也与水稻产量形成及抗逆
性有关。研究还表明, 磷素与水稻产量之间的相关
性较小, 这与张奇春等[18]和蒋鹏等[4]的结论相悖。
这可能是因为在湖南省双季稻区有长达 50年的施磷
历史, 有大量的磷残存在土壤中[20], 本试验从 2004
年至 2011年也有 7年的施磷历史, 能够充分满足双
季稻对磷素的吸收, 因此磷并不是双季稻产量的限
制因素。
由《湖南省第二次土壤普查技术规程》可知, 近
代河流冲积物和湖积物 , 其面积约占全省面积的
5.93% [5]。根据本研究的结果, 河流沉积物母质发育
的土壤有利于双季稻高产, 建议在河流沉积物母质
发育的水稻土上优先发展双季稻种植, 以充分发挥
902 作 物 学 报 第 39卷

这种土壤在双季稻生产上的优势。湖南省由河流沉
积物所构成的湘北滨湖平原就是我国的七大商品粮
生产基地之一[5]。第四纪红土母质的面积约占全省
面积的 4.10%[5], 虽然本试验条件下其双季稻稻谷
产量较高 , 但风化及淋溶作用强烈导致其养分缺

图 2 不同处理下双季稻总氮素吸收量、磷素吸收量及钾素吸收
量(2011)
Fig. 2 Total nitrogen uptake, total phosphorus uptake, and
total potassium uptake of double-cropping rice under different
treatments in 2011
缩写同表 1。柱上不同小写字母代表处理间差异达到显著水平
(P<0.05)。
Abbreviations in this table are the same as those given in Table 1.
Different letters above the bars indicate significant difference
between treatments at the 5% probability level.
乏、质地黏重[21], 在该种母质发育的水稻土上应注
重有机无机肥配施并辅以合理的耕作方式以防止该
地区土壤肥力的进一步退化, 从而进一步提高双季
稻稻谷产量; 相比于高产的土壤, 本试验条件下双
季稻稻谷产量居中的板、页岩和石灰岩母质所占全
省面积较大 , 其中板、页岩占 18.80%, 石灰岩占
30.44% [5]。板、页岩养分含量较高, 沙黏适中(表 2),
较适合双季稻种植。石灰岩母质发育的水稻土上可

图 3 早稻、晚稻及双季稻稻谷产量与相对应的养分吸收量之间
的关系(2011)
Fig. 3 Relationship between yield and nutrient uptake in early,
late, and double-cropping rice in 2011
* 代表相关性达到显著水平(P>0.05)。
* Significant at the 0.05 probability level.
第 5期 于天一等: 不同母质发育的土壤对双季稻产量及养分吸收特性的影响 903


以适当增施有机肥或冬季种植绿肥以缓解石灰岩母
质的土壤较为黏重及缺磷等问题(表 2)。这两种母质
发育的土壤所占面积较大, 建议进一步挖掘土壤生
产潜力, 这对于提高湖南省双季稻总产量的意义更
大。
4 结论
不同母质在成土过程中对土壤理化性质有较深
刻的影响, 进而影响双季稻稻谷产量及养分吸收。
不同母质类型水稻土对早稻稻谷产量及双季稻稻谷
总产量的影响极显著(P<0.01), 对晚稻稻谷产量的
影响不显著(P>0.05)。其中第四纪红土和河流沉积物
母质发育的水稻土有利于早稻及双季稻高产, 花岗
岩和紫色页岩不利于早稻及双季稻稻谷产量的增加;
第四纪红土、板页岩及河流沉积物处理的双季稻氮
素总吸收量较高, 石灰岩不利于水稻对磷素的吸收,
河流沉积物不利于水稻对钾素的吸收; 早稻氮、钾
吸收量与早稻稻谷产量, 双季稻氮素总吸收量与双
季稻总产量均显著正相关(P<0.05)。建议在河流沉积
物母质发育的水稻土上优先发展双季稻种植。
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