全 文 ：中国生态农业学报 2011年 1月 第 19卷 第 1期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Jan. 2011, 19(1): 2431


* 国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2007CB109303)、国家科技支撑计划项目(2006BAD17B06)和农业部公益性行业项目
(200903011)资助
** 通讯作者: 颜廷梅(1964~), 女, 副研究员, 博士, 主要研究方向为土壤生态学。E-mail: tmyan@issas.ac.cn
乔俊(1984~), 男, 博士生, 主要从事土壤生态学方面的研究。E-mail: jqiao@issas.ac.cn
收稿日期: 2010-05-04 接受日期: 2010-08-27
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2011.00024
太湖地区稻田不同轮作制度下的氮肥减量研究*
乔 俊 1,2 颜廷梅 1** 薛 峰 1,2 杨林章 1 卢 萍 1
(1. 中国科学院南京土壤研究所 南京 210008; 2. 中国科学院研究生院 北京 100049)
摘 要 通过设置不同轮作制度及施氮量, 研究其对稻季的田面水氮素含量、氮素径流损失、产量及土壤养
分的影响, 结果表明: 在江苏宜兴地区, 冬季种植紫云英或黑麦草替代小麦种植, 从而减少稻季化学氮肥的施
用是可行的。紫云英或黑麦草参与轮作还田, 提高了土壤的供氮水平, 促进了水稻对氮素的吸收利用, 产量显
著提高, 且冬季种植无需施用氮肥, 减少了冬季旱地土壤的氮素损失, 降低了环境负荷; 在总施氮量相等的情
况下, 提高肥料中有机肥比例可以降低稻田田面水中的总氮含量, 降低了因田面水外排导致的氮素径流损失,
且绿肥种植成本低, 尤其是紫云英对无机氮肥的替代性强, 可以有效降低稻季的施肥成本。在江苏宜兴地区,
如适当地将传统的小麦水稻轮作制度改为紫云英水稻轮作制度, 并在稻季减少 120 kg·hm2的纯氮投入, 则
可兼顾经济效益、产量效益和环境效益。
关键词 轮作制度 太湖地区 稻田 氮肥减量 有机肥 氮径流损失
中图分类号: S19 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2011)01-0024-08
Reduction of nitrogen fertilizer application under different crop
rotation systems in paddy fields of Taihu Area
QIAO Jun1,2, YAN Ting-Mei1, XUE Feng1,2, YANG Lin-Zhang1, LU Ping1
(1. Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China;
2. Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)
Abstract In a paddy rice field experiment with different crop rotation systems and nitrogen application rates, surface water nitro-
gen content, nitrogen lose via runoff, soil fertility and rice yield were determined. Based on the experiment, chemical nitrogen fertil-
izer application during rice season in alfalfa-rice or rye-rice rotation systems can be reduced, and not in wheat-rice rotation system in
Yixing, Jiangsu Province. Alfalfa-rice and rye-rice rotation systems enhanced soil nitrogen content, promoted rice nitrogen absorption
and significantly improved rice yield. Because there was no nitrogen fertilization in winter, nitrogen loss via field water runoff into
natural water bodies dropped during this period. The increase of organic fertilizer ratio under the same nitrogen application did also
dropped total nitrogen in surface water. The green manure, especially alfalfa, was not only low cost but also effectively replaced
chemical nitrogen fertilizers, which resulted in lowered cost of rice production. Replacing traditional wheat-rice with alfalfa-rice
rotation system and reducing 120 kg·hm2 of nitrogen application during rice season resulted in economic benefits and yield increase
and environmental sustainability in Yixing, Jiangsu Province.
Key words Crop rotation system, Taihu Area, Paddy rice field, Reducing application of nitrogen fertilizer, Organic fertilizer,
Nitrogen loss via runoff
(Received May 4, 2010; accepted Aug. 27, 2010)
施肥是提高作物产量的重要措施。我国农业生
产上单纯依赖化肥, 忽视投入有机肥的现象十分严
重, 但近年来化肥的过量施用对浅层地下水硝酸盐
污染和地表水富营养化的影响已引起广泛关注。关
于施用无机肥后土壤溶液中无机氮的动态变化及对
径流、渗漏等的影响已有较多研究, 发现土壤溶液
第 1期 乔 俊等: 太湖地区稻田不同轮作制度下的氮肥减量研究 25


中氮素浓度在施肥一段时间后显著提高, 环境风险
大[1]。而有机肥在改土培肥、提高作物产量和改善
作物品质等方面的作用已被国内外不少研究所证
实[23]。在充分利用有机肥的基础上减少无机肥施用
量, 减小环境污染的风险, 具有重要的现实意义。
太湖地区是我国化肥用量最高的地区之一, 也
是我国地表水体富营养化和农业面源污染严重的地
区之一。该地区经济较发达, 劳动力紧缺, 且种植小
麦经济效益不高, 故冬季农田闲置现象较常见。此
外, 由于麦季肥料淋溶和流失会污染地下水体, 已
有专家提倡压缩小麦种植面积[45]。在氮磷污染较严
重的地区缩减小麦种植面积具有一定意义。目前已
有不少研究将绿肥水稻、牧草水稻等轮作制度与
小麦水稻轮作进行了对比[68]。田舜等[9]的研究表
明, 在施氮 150 kg·hm2、225 kg·hm2情况下, 黑
麦草水稻经济效益分别比小麦水稻高 2.54%、
15.28%; 黑麦草水稻种植模式土壤有机质、全氮和
碱解氮比小麦水稻模式高。诸海焘等[10]的研究则认
为, 在绿肥水稻轮作体系中, 绿肥连续还田提高了
土壤的基础产量和最高产量, 降低了最高产量施肥
量。与冬季休闲模式相比, 紫云英和蚕豆还田模式
的水稻最高产量分别提高 10.27%和 9.99%, 而最高
产量施肥量分别降低 30.34%和 29.65%。故改善轮作
制度可以提高水稻产量, 降低肥料用量和施肥对环
境的压力。卢萍等[11]的研究表明, 在总氮量相当的
情况下, 冬季种植的绿肥还田或冬季休闲稻季土壤
溶液中 NH4+-N 浓度均比小麦水稻轮作单施化肥
处理低。溶液中 NO3-N浓度随还田有机物料的 C/N
增加显著降低。利用豆科植物紫云英轮作还田, 可
减低 44%的无机氮肥用量 , 溶解性氮浓度显著降
低, 是减小稻季氮肥流失引起环境风险的有效途径,
此时引入种植成本较低的冬季绿肥参与轮作具有一
定的可行性 , 可以作为现有小麦水稻轮作方式的
补充。
本文对比研究了黑麦草水稻、紫云英水稻以
及冬季休闲水稻 3 种耕作制度下稻田田面水中氮
素含量的动态变化、稻季总氮排放量以及确保产量
的前提下减少化肥用量, 降低环境负荷的可行性。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验地位于江苏省宜兴市大浦镇渭渎村
(31°17.494′N, 119°54.018′E), 滨临太湖。土壤属于黄
泥土, 其耕层土壤(0~15 cm) pH 6.23, 含有机碳 12.6
g·kg1、全氮 0.64 g·kg1、全磷(P2O5)0.39 g·kg1、
全钾(K2O)13.9 g·kg1、速效磷 42.59 mg·kg1、速
效钾 49.61 mg·kg1。
1.2 试验设计
试验采用裂区设计, 主区面积为 160 m2, 设置
紫云英+水稻、黑麦草+水稻及冬季休闲+水稻 3种轮
作方式 , 氮肥用量处理为副区 , 设 N270、N200、
N150、N0 4个水平。稻季将主区分别分隔成面积相
等的 4 块, 作 4 种施肥处理。试验重复 3 次, 共 36
个小区, 并增设 M1 为该地区常规小麦水稻轮作制
度下的施肥处理(对照)。试验具体实施方法见表 1。
紫云英、黑麦草于 10 月 28 日播种, 黑麦草不
施肥, 为保证紫云英的生长, 在播种前施少量的磷、
钾肥。第 2 年 4 月将两种绿肥收割, 翻埋入 10 cm
土层处。翻埋时收获、计算两种绿肥生物量并测定
含氮量(表 2)。各处理总施 N 量见表 3, M2-N200、

表 1 试验中不同轮作模式和施肥处理设计及实施方法
Tab. 1 Schemes and implementation methods of treatments in the experiment with different crop rotation systems and N fertilizations
处理 Treatment 代号 Code 实施方法 Implementation method
M2 水稻黑麦草轮作, 黑麦草还田 Rye-rice rotation with rye returning into soil
M3 水稻紫云英轮作, 紫云英还田 Alfalfa-rice rotation with alfalfa returning into soil
主区
Main area
M4 冬季休闲, 无绿肥还田 Fallow in winter of rice paddy field without green manure returning into soil
N270 施氮量为 270 kg·hm2, 基、蘖、穗肥分别为 132 kg·hm2、59 kg·hm2、69 kg·hm2
N application rate was 270 kg·hm2 with basal, tillering and panicle fertilizers of 132 kg·hm2, 59 kg·hm2, 69
kg·hm2 respectively
N200 施氮量为 200 kg·hm2, 基、蘖、穗肥分别为 76 kg·hm2、55 kg·hm2、69 kg·hm2
N application rate was 200 kg·hm2 with basal, tillering and panicle fertilizers of 76 kg·hm2, 55 kg·hm2, 69
kg·hm2 respectively
N150 施氮量为 150 kg·hm2, 基、蘖、穗肥分别为 41 kg·hm2、40 kg·hm2、69 kg·hm2
N application rate was 150 kg·hm2 with basal, tillering and panicle fertilizers of 41 kg·hm2, 40 kg·hm2, 69
kg·hm2 respectively
副区
Secondary area
N0 不施氮肥 Zero N fertilizer
对照
Contrast
M1 常规小麦水稻轮作, 施肥量为 270 kg·hm2, 基、蘖、穗肥分别为 81 kg·hm2、81 kg·hm2、108 kg·hm2
Conventional wheat-rice rotation. N application rate was 270 kg·hm2 with basal, tillering and panicle fertilizers
of 81 kg·hm2, 80 kg·hm2, 108 kg·hm2 respectively
26 中国生态农业学报 2011 第 19卷


表 2 不同轮作模式中还田绿肥生物量及养分含量
Tab. 2 Biomass and nutrients contents of green manure returning to soil of different rotation systems
干重 Dry weight (kg·hm2) 绿肥
Green manure 地上部 Shoots 地下部 Roots
氮含量
N content (kg·hm2)
碳含量
C content (kg·hm2)
碳氮比
C/N
黑麦草 Rye 3 125 4 875 70 2 484 36.0
紫云英 Alfalfa 4 125 8 313 110 1 619 14.8

表 3 各处理有机氮和无机氮总施入量
Tab. 3 Total organic and inorganic nitrogen input in
different treatments kg·hm2
M1 M2 M3 M4
N270 270 340 380 270
N200 — 270 310 200
N150 — 220 260 150
N0 — 70 110 0

M3-N150、M4-N270 和 M1 处理施入的有机、无机
氮总量相当。
供试水稻为优质水稻新品系“镇江 10号”, 为
中熟粳稻品种, 5叶期移栽, 每穴 3苗。株距×行距为
13.1 cm×26.7 cm, 密度为 28穴·m2。整个稻季分 3
次施肥, 基肥为硫基复合肥(N∶P∶K=15∶15∶15),
分蘖肥和穗肥为尿素(含氮量 460 g·kg1), 磷钾肥
等同当地常规施肥量, 均为 81 kg·hm2, 分别由普
钙(含磷量 120 g·kg1)和氯化钾(含钾量 600 g·kg1)
提供。在水稻生长过程中各小区均确保独立灌排 ,
适期防止病、虫、草害。
1.3 样品采集与测定方法
水样: 分别于基追肥施用后的第 1 d、2 d、3 d、
4 d、5 d、6 d、7 d、10 d、20 d采集各小区的田面水
样过滤, 滤液用荷兰 Skalar公司的流动注射分析仪测
定总氮含量(包括铵态氮、硝态氮、亚硝态氮和能被
转化为铵盐的有机氮)。通过测算田面水的排放量和
排水中总氮含量, 估算整个稻季的总氮直接排放量。
土壤样品: 于水稻收获前, 通过抖土法在每小
区采集 3 穴植株的根部土壤, 混匀后立即带回实验
室。将鲜样过 2 mm孔径筛后, 称取 10 g土加 100 mL
2 mol·L1 KCl 溶液, 振荡, 过滤。分别用氧化镁
代氏合金蒸馏法和靛酚蓝比色法测定滤液中硝态氮
和铵态氮含量[12]。
植株: 成熟期各小区采集 5 穴稻株, 用于测定
水稻株高、穗长、穗粒数、结实率等产量构成要素,
其余水稻全部用于测产。
试验数据的整理及统计分析均用 Excel 2003和
SPSS数据处理系统在计算机上进行。
2 结果与分析
2.1 不同轮作制度稻季田面水氮素含量的变化
受轮作制度和氮肥施用量的影响, 稻田田面水
中总氮、速效态氮(硝态氮和铵态氮)含量呈现不同的
变化趋势。
从图 1、图 2和图 3可以看出, 随着氮肥施用量
的提高, 田面水中总氮含量也随之上升, 并且同氮
肥施用量之间存在一定的正相关性。可见氮肥施用
会显著提高田面水中的总氮含量。
通过减少氮肥施用量可以有效降低田面水中总
氮含量。以施基肥后 10 d内 3种轮作制度下的 3种
施氮量为例(图 1), N150和 N200处理田面水含氮量
可降至该轮作制度下 N270 的 30.7%~36.9%和
55.1%~65.6%。因此在改变传统的小麦水稻轮作下
减少氮肥施用量同样可以降低施肥初期田面水总氮
流失风险。3种轮作制度的 N270处理虽然施入的有
机氮和无机氮总量并不相同, 但田面水总氮含量差
异不大; 尤其是紫云英水稻轮作制度, 由于有机氮
施用量大故其总氮施用量最高 , 但该轮作制度下
N270 处理的田面水总氮含量并未显著高出其他两
种轮作制度。可见, 与无机氮肥相比, 有机态氮水溶
性差, 对田间氮素的流失贡献率较小。
对比稻麦轮作制度下常规施肥处理(M1)的田
面水总氮含量, 3种轮作制度下 N270处理的总氮含
量仍较高, 在实行压缩小麦种植面积推广新型轮作
制度的同时必须以减少无机氮肥的施用量为前提。
施用基肥后 3 d、分蘖肥后 4 d和穗肥后 7 d内,
各施肥处理田面水中总氮含量出现迅速下降, 但仍
高于不施肥处理。随后, 田面水中总氮含量缓慢下
降, 在施肥 7 d后趋近于不施肥处理。因此, 施肥后
7 d内是稻田养分流失的高风险期, 应严格控制稻田
水的外排。
在 3 次施肥后, 虽然各施肥处理的田面水总氮
含量均呈下降趋势, 但变化方式却有所不同。由于
施用的基肥是硫基复合肥, 相对于追肥中使用的尿
素而言其有效性较低, 氮释放速度慢。因此, 施肥 7
d 后, 施用基肥的田面水总氮含量仍明显高于不施
肥处理。分蘖肥施用的是尿素, 水溶性强, 释放快,
因而施用 7 d 后, 田面水总氮含量已接近不施肥处
理。施用的穗肥虽然也是尿素, 但施肥后 7 d内各施
肥处理的总氮含量变化不同于施用分蘖肥后的变化
规律, 总氮浓度下降较缓, 田面水总氮含量仍明显
高于不施肥处理。可能是由于试验中提供的穗肥量
第 1期 乔 俊等: 太湖地区稻田不同轮作制度下的氮肥减量研究 27



图 1 不同施肥处理基肥施用后黑麦草水稻(M2)、紫云英水稻(M3)轮作和冬季休闲(M4)下水稻田面水总氮含量的变化
Fig. 1 Changes of total nitrogen content in surface water of paddy field under rye-rice (M2), alfalfa-rice (M3) and fallow-rice (M4)
rotations after basal fertilization with different fertilization treatments


图 2 不同施肥处理分蘖肥施用后黑麦草水稻(M2)、紫云英水稻(M3)轮作和冬季休闲(M4)下水稻田面水总氮含量的变化
Fig. 2 Changes of total nitrogen content in surface water of paddy field under rye-rice (M2), alfalfa-rice (M3) and fallow-rice (M4)
rotations after tillering fertilization with different fertilization treatments
28 中国生态农业学报 2011 第 19卷



图 3 不同施肥处理穗肥施用后黑麦草水稻(M2)、紫云英水稻(M3)轮作和冬季休闲(M4)下水稻田面水总氮含量的变化
Fig. 3 Changes of total nitrogen content in surface water of paddy field under rye-rice (M2), alfalfa-rice (M3) and fallow-rice (M4)
rotations after panicle fertilization with different fertilization treatments

比例和总量均较大 , 田面水中初始总氮含量较高 ;
此外, 随着耕作时间的延长, 土壤中有机氮逐步释
放, 也影响了田面水中总氮含量的快速下降。
3 次施肥后田面水总氮浓度的高低也有差异 ,
从整体上看, 施基肥>施分蘖肥>施穗肥。认为除 3
次施用的无机氮量不同外, 也与作物各生长期对氮
的不同需求及根系对氮的不同吸收能力有关。
如前所述 , 传统的小麦水稻轮作体系(M1)与
黑麦草水稻轮作体系下的 N200 处理(M2-N200)、
紫云英水稻轮作体系下的 N150(M3-N150)处理及
休闲地水稻轮作体系下的 N270(M4-N270)处理总
氮施入量相近, 但这 4 种处理下田面水中总氮含量
却有所不同。M2-N200 处理接近或低于 M1 处理,
M3-N150 处理低于 M1 处理, 而 M4-N270 处理与
M1 处理互有高低(图 1, 图 2, 图 3)。说明在总施氮
量接近的前提下提高有机氮的比例可以有效控制田
面水中的总氮含量。
2.2 不同轮作制度稻季田面水氮素排放量的变化
试验记录的排水分别发生在第 1次施肥后 10 d、
第 2次施肥后 20 d和第 3次施肥后 7 d, 根据排水前
收集的水样总氮浓度和排水深度折算出不同施氮量
条件下稻季田面水氮素排放量的变化。
如图 4 所示, 随着施氮量的提高, 整个稻季的
总氮排放量也随之增加。最高值出现在紫云英水稻
轮作体系中 N270 处理(M3-N270), 其原因是紫云英
为豆科植物, 本身含氮量较高, 配合 270 kg·hm2
的施氮量, 有机无机氮总施入量最高(380 kg·hm2,
表 3)。最低值出现在黑麦草水稻轮作体系中 N0处
理(M2-N0), 可能因为黑麦草本身不是固氮植物, 对
有机氮的提供作用有限且可能会将土壤氮素固定在
植株体内, 减少了土壤氮素随田面水的流失。


图 4 不同施肥处理下小麦水稻(M1)、黑麦草水稻
(M2)、紫云英水稻(M3)轮作和冬季休闲(M4)的
稻季田面水总氮排放量
Fig. 4 Total nitrogen emission from paddy field during rice sea-
son under wheat-rice (M1), rye-rice (M2), alfalfa-rice (M3) and
fallow-rice (M4) rotations with different fertilization treatments
第 1期 乔 俊等: 太湖地区稻田不同轮作制度下的氮肥减量研究 29


3 种轮作制度下的总氮排放量有所不同。不施
氮肥时 , 休闲地水稻轮作处理下的总氮排放量最
高, 可能是黑麦草、紫云英等植物在冬季生长过程
中固定了土壤中的部分氮素, 使之不易随水流失。
伴随着化学氮肥的施入(N150、N200、N270), 提高
了土壤中氮的含量, C/N下降, 有利于有机物的分解,
使得土壤中矿质氮含量提高, 黑麦草 C/N 为 36, 紫
云英 C/N为 14.8, 因此紫云英水稻轮作制度下常规
施肥量(270 kg·hm2)的总氮流失最多, 而常规施肥
量下的黑麦草水稻轮作、休闲地水稻轮作和小麦
水稻轮作的总氮流失量相近。由此可见, 在减少化
学氮肥用量的前提下改变轮作制度才可以有效地降
低环境风险。
如前所述, 传统的小麦水稻轮作体系下 M1处
理同黑麦草水稻轮作体系下 N200处理(M2-N200)、
紫云英水稻轮作体系下的 N150(M3-N150)处理及
休闲地水稻轮作体系下的 N270(M4-N270)处理总
氮施入量相近, 但从图 4可以看出, 这 4个处理下的
总氮排放量不完全相近, 其排序为: M1≈M4-N270>
M2-N200>M3-N150, 其原因是这 4 个施氮处理中,
化学氮肥的比重逐渐下降, 而有机氮肥比重逐渐上
升, 化学氮肥(以硫基复合肥和尿素为主)的水溶性
远高于提供有机氮的绿肥植物残体。由此可见, 施
用的氮肥中有机肥所占比重越大, 随田面水径流流
失的总氮量就越小, 对环境的压力也就越小。
2.3 不同轮作制度稻田根际土壤的速效氮含量变化
不同轮作制度和不同施氮量条件下, 各处理在
水稻收获时根际土壤速效氮含量变化如图 5 所示。
不同轮作制度下不施肥(N0)和低氮肥处理(N150)其
水稻收获期根际土壤NO3-N含量差异不大, 黑麦草
水稻轮作和休闲地水稻轮作的 N270以及紫云英
水稻轮作的 N200 和 N270 根际土壤 NO3-N 含量较
高。根际土壤 NH4+-N含量变化趋势与 NO3-N含量
有所不同, 除休闲地水稻轮作外, 其他两种轮作制
度根际土壤 NH4+-N 含量均为 N150 和 N200 最高,
N270处理根际土壤 NH4+-N含量反而不高。


图 5 不同施肥处理下小麦水稻(M1)、黑麦草水稻(M2)、紫云英水稻(M3)轮作和冬季休闲(M4)的
稻田土壤硝态氮、铵态氮含量的变化
Fig. 5 Nitrate N and ammonium N contents in soil of paddy field under wheat-rice (M1), rye-rice (M2), alfalfa-rice (M3) and
fallow-rice (M4) rotations with different fertilization treatments

2.4 不同轮作制度对水稻生长及产量的影响
由表 4 可知水稻产量的提高在一定程度上依赖
于氮肥的施用, 3 种轮作方式中施肥处理的水稻产量
均高于不施肥处理, 但最高产量均不是施肥量最高
的 N270处理, 而是 N200处理; 与常规小麦水稻轮
作处理(M1)相比, 黑麦草水稻轮作体系下 N200 处
理(M2-N200)和紫云英水稻轮作体系下的 N200、
N150处理(M3-N200、M3-N150)水稻产量均超过 M1,
黑麦草水稻轮作体系下的N150处理(M2-N150)也与
之接近。说明冬季种植黑麦草或紫云英冬绿肥均能在
一定程度上减少稻季无机氮肥的用量。从表 4 还可以
看出, 黑麦草水稻轮作和紫云英水稻轮作体系下
150~270 kg·hm2 的施氮量及休闲水稻轮作体系下
200~270 kg·hm2的施氮量均不会显著影响水稻产量。
在相同施氮条件下 , 紫云英水稻轮作体系下
的水稻产量均最高, 说明豆科植物紫云英与水稻进
行轮作时具有较好的增产效果。黑麦草对水稻的增
产效果与紫云英相比略显不足, 这可能与黑麦草不
是固氮植物有关, 它难以增加土壤氮且有可能将无
机氮固定到植物体中, 一定程度降低了其有效性。
但黑麦草水稻轮作下的 M2-N150 处理与紫云英
水稻轮作下的 M3-N270处理水稻产量相近。
如表 5 所示, 改变轮作制度后, 在总施氮量相
近的情况下, M2-N200、M3-N150和 M4-N270处理
下的穗长、穗粒数和结实率都显著高于 M1, 株高低
于 M1, 说明黑麦草水稻、紫云英水稻及休闲水
稻的轮作制度能有效提高水稻的穗长、穗粒数和结
实率, 避免了植株的贪青晚熟和徒长。尤其是紫云
30 中国生态农业学报 2011 第 19卷


表 4 不同轮作及施氮量处理的水稻产量
Tab. 4 Rice yields in different rotations and N fertilization treatments of the experiment kg·hm2
N270 N200 N150 N0
M1 6 570.0±560.7 ― ― ―
M2 6 500.0±520.4a 7 250.0±629.2a 6 666.7±381.9a 5 000.0±1 000.0b
M3 6 666.7±500.0a 7 555.6±381.9a 7 416.7±901.4a 6 666.7±763.8b
M4 6 324.1±385.2ab 6 416.7±656.4a 6 009.3±769.8b 4 833.3±763.8c
同行数值后不同字母表示差异显著(P<0.05), 下同。Different letters in the same line mean significant difference (P<0.05). The same below.

表 5 相同总氮施用量条件下改变轮作系统对水稻产量构成要素的影响
Tab. 5 Effects of different crop rotation systems on composition of rice yield under the same total N fertilization
项目 Item M1 M2-N200 M3-N150 M4-N270
株高 Steam length (cm) 101.5a 89.9c 93.5b 93.7b
穗长 Spike length (cm) 13.6b 16.8a 16.1a 16.7a
穗粒数 Grain number per spike 98.5b 142.8a 132.3a 141.1a
结实率 Maturing rate (%) 77.5b 95.0a 96.0a 93.2a
实际产量 Actual yield (kg·hm2) 6 570.0 7 250.0 7 416.7 6 324.1

英水稻轮作体系, 可以在减少约 45%化学氮肥用
量的前提下, 通过绿肥的翻埋腐熟为水稻生长提供
充足的氮素, 既保证了产量又能有效降低化肥施用
带来的环境风险。
3 讨论
改变耕作制度需要综合考虑粮食安全、农民收
入与环境风险三方面的效益。我国人多地少, 保证
粮食安全, 满足人口增长对粮食的需求是首要目标,
其次不能降低农民的经济利益, 同时还要考虑施肥
对环境的污染[13]。
太湖地区是水稻高产区, 但限于气候、地理、
水文和耕作传统等方面的影响, 小麦质量差、产量
不高。且由于缺乏劳动力冬季耕种通常欠缺管理 ,
麦田施肥随意性大, 又存在大雨突降的可能性, 氮
素常随径流流失, 严重影响了周围水体的环境安全,
故专家提倡压缩冬季小麦种植面积[5]。如能在冬季
将氮污染严重地区的小麦种植改为绿肥或休耕, 则
既能在冬季又可在稻季减少化学氮肥的投入。已有
研究表明, 用有机肥部分替代无机氮肥可以显著降
低稻季土壤溶液中无机氮的浓度, 降低稻季施肥对
环境的压力[11]。
本研究结果显示, 紫云英水稻轮作和黑麦草
水稻轮作还可通过减少稻季化学氮肥的直接投入量,
进而降低田面水中总氮的浓度, 降低排入周围自然
水体的氮量。豆科作物紫云英由于其固氮能力强 ,
含氮量高, 碳氮比相对较低, 经翻埋腐熟后易分解,
可有效提高土壤的供氮水平, 对水稻有较为明显的
增产效果, 这与高菊生等[14]及王允青等[15]的研究结
果相近。紫云英与水稻轮作可在稻季部分替代无机
氮肥, 至少可节约 120 kg·hm2的稻季无机氮肥施
用量, 大大降低了生产成本。目前已有研究开始关
注适宜的绿肥还田量 [16], 但尚属初级阶段, 有待于
进一步研究。
黑麦草根系发达, 残留于土壤中的有机质较多,
可提高土壤供氮水平 [9], 增加土壤微生物商 [17], 并
适度提高产量, 但因其不是固氮植物, 碳氮比较高,
有机氮释放缓慢[18], 故对无机氮肥的替代效果不如
紫云英 , 但其作为牧草提供的经济效益反而较
好[19]。冬季休闲后的土地无法提高供氮水平, 种植
水稻产量不如紫云英水稻轮作和黑麦草水稻轮作
系统, 且容易在冬季发生氮素径流流失。
另外, 根据 2008年的粮食收购价、化肥批发价
及相关农林部门统计的小麦生产成本估计, 若江苏
宜兴地区将小麦水稻轮作制度改为紫云英水稻轮
作制度(M3-N150), 则全年可增加约 1 900元·hm2
的经济收入, 且由于苏南地区劳动力不断升值、土
壤肥力状况不断下降、小麦产量和质量难以获得提
升空间, 该增加额度会随时间不断上升。
综上所述 , 在宜兴地区适当提倡紫云英水稻
轮作制度, 结合 150 kg·hm2的稻季施氮量, 具有较
好的周年效益, 可以较好地平衡粮食安全、农民收
益与环境效益。
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毛乌素沙地农业生态系统耦合研究

胡兵辉, 廖允成
2010年 10月出版 定价: ￥58.00
书号: 978-7-03-029245-2 开本: B5
营销分类: 农业; 生态 装帧: 平装

内容简介: 本书主要针对毛乌素沙地耦合农业生态系统产业布局特点, 重点
选择毛乌素沙地偏农区的榆阳区与偏牧区的乌审旗作为比较研究对象, 在近 50 年
的时间尺度上, 在区域、县域和户域研究的空间尺度上, 运用区域调研与试验验证
相结合、定性分析与定量研究相结合、动态评价与静态分析相结合及归纳与演绎相
结合的研究方法, 对毛乌素沙地农业生态系统的耦合原理与机制、耦合环境、耦合
效应及耦合系统的协调发展状况等进行了深入研究, 最后, 提出了耦合农业生态系
统的优化模式体系及其稳健发展的长效机制。其核心要旨是, 从全面落实科学发展
观的角度, 依据可持续发展的思路, 籍助科学技术进步, 持续增进资源生产潜力,
以谋求沙漠化地区农牧业与社会经济稳健发展的科学路径和策略。本书参考了大量
沙漠化地区的论著及农牧业生产和社会经济发展数据, 融科学性和政策性于一体。
可为进行防沙治沙的有关科研单位和高等院校的专业技术人员、教师、学生提供科学参考, 也可为沙区农牧
业决策部门、农技推广部门和产业开发部门的领导与业务管理人员提供决策依据。
读者对象: 有关农、林、水、资环、生态等科研单位和高等院校的专业技术人员、教师、学生, 农牧业
决策部门、农技推广部门和产业开发部门的领导与业务管理人员。

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