王玲莉 许桂玲 冯跃华 欧达 苏卫 王晓珂 彭金凤 罗强鑫 韩志丽 卢苇 陈勇

摘 要：为探讨不同冬种模式对土壤物理性质和后茬杂交水稻产量的影响，于2017-2019在贵州省绥阳县进行了5种冬种模式（A：冬闲-水稻;B：油菜-水稻;C：蔬菜-水稻;D：马铃薯-水稻;E：绿肥-水稻）的试验。结果表明，冬种作物各处理的后茬杂交水稻实收产量均高于冬闲处理，增幅为3.71%～8.48%，其中以冬种蔬菜和绿肥处理的后茬杂交水稻实收产量增产效果较明显，增幅分别达到8.48%、7.6%;尽管不同冬种模式下后茬杂交水稻有效穗数、千粒重及结实率差异不显著，但其每穗总粒数存在显著差异，且B、C、D、E均显著高于A。除绿肥-水稻模式外，其他模式的耕层容重之间均无显著差异;油菜-水稻和蔬菜-水稻模式有利于提高耕层土壤毛管孔隙度和毛管持水量。综上，相比其他冬种模式，蔬菜-水稻模式是一种较好的模式，他能够改善土壤的物理性质和提高后茬杂交水稻的产量。

关键词：冬种模式;杂交水稻;土壤物理性质;产量;每穗总粒数

Abstract：In order to explore the effects of different winter planting patterns on soil physical properties and yield of succeeding hybrid rice， five winter planting patternst were carried out in Suiyang County， Guizhou Province during 2017 to 2019 （A： winter fallow-rice; B： rape-rice; C： vegetable- rice; D： potato-rice; E： green manure-rice） . The results showed that the yield of hybrid rice after winter planting was higher than that of winter fallow treatment， with an increase of 3.71% ～ 8.48%. Among them， the actual yield of the subsequent hybrid rice treated with winter vegetables and green manure was more effective. The increase rate reached 8.48% and 7.6%， respectively. Although there were no significant differences in the effective panicle number， 1000-grain weight and seed setting rate of hybrid rice under different winter planting modes， there were significant differences in the total grains per panicle， and B， C， D and E treatment were significantly higher than that of A. Except for green manure - rice model， there was no significant difference in bulk density of cultivated layer in other models. The rape - rice and vegetable - rice models were beneficial to improve soil capillary porosity and capillary moisture capacity. In conclusion， compared with other winter planting patterns， the vegetable - rice model is a better model， which could improve the physical properties of soil and increase the yield of hybrid rice.

Keywords：winter planting mode; hybrid rice; soil physical properties; yield; total grains per panicle

农田的合理轮作是循环农业有效推广运用的耕作栽培措施，不仅可提高作物产量，还可提高农田利用率，减少农药、化肥的使用，使作物之间相互促进形成良性循环，农业生产中养地与用地结合[1-4]，选择不同冬种模式已成为发展现代循环农业的一项重要栽培措施。

许多学者研究表明，不同稻田复种轮作方式下水稻的生长发育情况和土壤特性存在明显差异。黄国勤[3]、王人民[4]、熊云明[5]研究表明，稻田水旱可使土壤物理性状得到改善，随着耕种年限的增加，土壤的容重下降，孔隙度增加，土壤通透性大大增强。高菊生等[6]研究表明，冬种绿肥能提高水稻产量，易镇邪[7]、王礼献[8]、周春火[8]研究表明，稻田冬种作物能够改善水稻产量构成因素，促进水稻生长发育，获得较高的群体干物质重，从而提高水稻產量。

目前贵州省水稻种植区主要以单季水稻连作为主，稻田冬闲面积大、复种指数低[10]，长期的连作制度加上化肥、农药等化学制品的过量使用，容易导致土壤养分失去平衡，土壤酶活性降低、稻田生态环境恶化等问题，从而造成土地可持续利用的能力下降，进而影响了作物的产量与品质[11-12]。因此，本研究在稻田复种轮作的条件下，设计了冬闲、油菜、蔬菜、马铃薯、绿肥5种冬种模式，以考察和比较不同冬种模式下水稻产量及产量构成，并分析其对耕层土壤物理性状的影响，探索高效、高产的种植模式，旨在促进农业可持续发展，增加农民收入，为贵州循环农业的发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2017—2019年连续3年在贵州省绥阳县风华镇银堡村秦家坝（N27°93′、E107°10′）进行。该地区属亚热带季风气候，全年总辐射量约为3475MJ/m2，年平均日照时数仅为1053.1h，平均气温在11.5～17.5℃之间，无霜期>280d，年平均降雨量在900～1250mm。该试验地水源充足，排灌方便，适宜种植多种农作物。试验田主要肥力性状如下：

1.2 试验材料

供试水稻品种为‘中优808，马铃薯品种为‘费乌瑞它，绿肥品种为‘紫云英，油菜品种为‘油研817，蔬菜品种为‘上海青（Brassica chinensis L. ）。试验供试氮肥为尿素（N 46.4%），磷肥为过磷酸钙（P2O516%），钾肥为氯化钾（K2O60%）。

1.3 试验设计

试验设5个处理：处理A为冬闲—水稻（CK），处理B为油菜—水稻，处理C为蔬菜—水稻，处理D为马铃薯—水稻，处理E为绿肥—水稻，每个处理重复3次，随机区组排列，共15个小区，小区面积为30m2，重复间留宽50cm的走道。

蔬菜和油菜于每年9月下旬育苗，10月下旬移栽，均单苗移栽。蔬菜行株距为50cm×20cm，氮肥、磷肥和钾肥的施用量分别按纯N105kg/hm2、P2O590kg/hm2、K2O120kg/hm2，全部基施，蔬菜于次年的1月中下旬收获，蔬菜收获鲜嫩部分后老叶全部还田。油菜行株距为50cm×40cm，氮肥处理采用分次施肥法，基肥、苗肥、蕾苔肥施氮量分别105kg/hm2、52.5kg/hm2、52.5kg/hm2;磷肥和钾肥用量分别按P2O590kg/hm2、K2O120kg/hm2，全部基施，油菜于次年的5月中下旬收获，油菜收获籽粒后，油菜秸秆全部粉碎还田。绿肥与蔬菜油菜移栽时撒播，播种量30kg/hm2，不施任何肥料，于次年盛花期翻压还田。马铃薯于每年1月上旬播种，行株距为60cm×20cm，穴播，氮肥处理采用分次施肥法，基肥和追肥施氮量分别为186kg/hm2、46.5kg/hm2;磷肥和钾肥施用量分别为P2O596kg/hm2、K2O262.5kg/hm2，全部基施，马铃薯于每年的5月中下旬收获，收获块茎后，其余茎叶全部还田。

水稻于每年4月上旬育秧，5月下旬移栽，行株距为30cm×16.67cm，单本移栽。氮肥用量按纯N150kg/hm2，采用分次施肥法，基肥（35%）、分蘖肥（20%）、促花肥（30%）和保花肥（15%）;磷肥用量按P2O596kg/hm2，全部基施;钾肥用量按K2O135kg/hm2，基肥和促花肥两次对半施用。水稻于每年的9月中下旬收获，水稻收获籽粒后，稻草不还田。稻田管理同一般大田，并及时控制病虫草害。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 产量及其产量构成

水稻成熟期于每小区收割99穴，作为测产样，脱粒晒干风选后称取30g，采用烘干法测定稻谷的实际含水量，按13.5%水分折算水稻的实收产量。同时，每小区按平均茎蘖数选取代表性植株6穴考种，考察产量构成因素。

1.4.2 土壤物理性质的测定

土壤样品于2019年10月23日水稻收获后采集。在每小区分0～7cm、7～14cm、14～21cm三层取土样，用环刀法测容重，用环刀浸泡法测毛管孔隙度和毛管持水量，用经验公式Tp（%）=93.947-32.995Bd（Tp为总孔隙度，Bd为容重）计算总孔隙度，通气孔隙度为总孔隙度与毛管孔隙度之差[13]。

1.5 统计分析

试验数据采用SAS9.0软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同冬种模式对后茬杂交水稻产量及产量构成因素的影响

由表2可知，除2018年处理B以外，不同年度各冬种模式的后茬水稻实收产量均高于冬闲田。2017年，处理B、C、D、E差异不显著，但均显著高于处理A，其中，以处理E产量最高，达8068kg/hm2;2018年，处理A与处理C、E达到显著性差异，而处理B、D差异不显著，以处理E产量最高，达到8906.8kg/hm2;2019年，处理A与处理B、C达到显著性差异，而与处理D、E差异不显著，以处理C产量最高，达到9209.87kg/hm2;从3年的平均产量来看，处理B、C、D、E均显著高于A处理，其中，处理C的产量最高，显著高于B、D，而与处理E无显著差异。综上所述，冬种作物能够提高水稻产量，达到增产效果。

水稻产量受有效穗数、结实率等因素影响。由表2可知，有效穗数方面，2017年、2019年各处理之间差异性不显著;2018年以处理B最高，与处理C、E差异显著，而与处理A、D差异不显著;从3年平均值来看，处理B最高，但与其他处理无显著性差异。每穗总粒数方面，2017年，处理B显著高于其它处理，处理C、D、E差异不显著，但显著高于处理A;2018年，处理A与处理C达到显著性差异，而与处理B、D、E差异不显著;2019年各处理之间差异性不显著;从3年平均值来看，处理B、C、D、E均显著高于A处理，且处理B、C、D、E之间无显著差異，其中以处理B最高。结实率方面，2018年、2019年各处理之间差异不显著;2017年，以处理A最高，与处理D、E有显著性差异，而与处理B、C差异不显著;从3年平均值来看，以处理A最高，但各处理之间差异不显著。千粒重方面，不同年份各处理之间差异不显著;从3年平均值来看，以处理B最高，但各处理之间差异不显著。综上所述，冬种作物各处理的后茬杂交水稻每穗总粒数均高于冬闲田，而有效穗数、结实率及千粒重差异不显著，表明不同处理间水稻产量的差异主要是每穗总粒数不同所致。以处理B的产量构成因素表现较好，但由于自然灾害的影响，实际产量不高。

2.2 不同冬种模式对土壤物理特性的影响

2.2.1 土壤容重

土壤容重是重要的土壤物理性状指标之一，能够反映土壤养分在土壤中的运移和土壤的持水性能[14]。如图1所示，土壤容重随土层加深呈增加的趋势。各处理在0～14cm的土壤容重没有显著差异。处理E在14～21cm的土壤容重显著高于其他处理，且与其他处理无显著性差异。处理B在0～7cm、7～14cm的土壤容重最小，可能是因为油菜秸秆还田量较大，未分解的聚集在土壤表层。

2.2.2 土壤毛管孔隙度和毛管持水量

土壤中良好的孔隙分布，有利于土壤生物的活动、有机质的分解和土壤养分的活化[14]。由表3可知，不同处理对不同土层的毛管孔隙度影响各不相同。在0～7cm各处理之间的毛管孔隙度差异不显著;处理B在7～14cm的毛管孔隙度最大，显著高于处理D、E，而与处理A、C差异不显著;处理B在14～21cm的毛管孔隙度最大，显著高于处理E，而与处理A、C、D差异不显著。与14～21cm的毛管孔隙度均值相比，0～7cm、7～14cm的毛管孔隙度的增幅分别为9%、9.48%。

土壤中的毛管水是土壤中最宝贵的水分，它可以通过毛管作用左右上下移动，将水分从补给处循着土壤的毛管孔隙输送到作物根系周围，被作物直接吸收利用，并溶解有各种营养物质，成为土壤溶液主体[15]。由表3可知，各处理在不同土层的毛管持水量有一定显著性差异，处理B在0～7cm、7～14cm、14～21cm的毛管持水量均大于其它处理，增幅分别为3.14%～9.78%、2.66%～12.79%、7.25%～17.07%。与14～21cm的毛管持水量均值相比，0～7cm、7～14cm的毛管持水量的增幅分别为18.6%，20.28%。

整体来看，0～7cm、7～14cm的毛管孔隙度和毛管持水量均大于14～21cm的毛管孔隙度和毛管持水量。处理B、C在0～21cm的土壤毛管孔隙度和毛管持水量，尽管与冬闲田差异不显著，但仍高于冬闲田，表明在一定程度上冬种油菜和蔬菜能提高土壤毛管孔隙度和毛管持水量，而冬种马铃薯在0～21cm土壤毛管孔隙度和毛管持水量小于冬闲田，可能是处理A冬季杂草还田量较大造成。

2.2.3 土壤通气孔隙度

如图2所示，不同处理对不同土层的通气孔隙度各不相同，各处理之间存在一定的显著差异性。在0～7cm，处理B的通气孔隙度最高，与处理C、D、E有显著性差异，而与处理A差异不显著;在7～14cm，处理D的通气孔隙度最高，显著高于A、B，而与C、E差异不显著;在14～21cm，处理A的通气孔隙度显著高于处理B，而与处理C、D、E差异不显著。

综合来看，冬种油菜的0～7cm土壤通气孔隙度最高，而其7～14cm、14～21cm的土壤通气孔隙度最低，这可能是油菜秸秆还田量较大，主要富集在表层造成的。冬种蔬菜、马铃薯和紫云英在7～14cm的土壤通气孔隙度大于冬闲田，可能是秸秆还田以后翻压富集在土壤7～14cm造成的。

3 结论与讨论

不同冬种模式对水稻产量及其构成、土壤物理性质均有不同程度的影响。已有研究表明稻田冬种可提高水稻产量[5-9]。本试验中，不同冬种作物的水稻实收产量均高于冬闲田，产量表现为C>E>D>B>A，增幅为3.71%～8.48%，其中冬种蔬菜和绿肥的水稻实收产量较冬闲田分别增加8.48%、7.6%;从产量构成因素来看，不同冬种作物后茬水稻每穗总粒数显著高于冬闲处理，但对有效穗数、结实率和千粒重无显著差异。这与前人的研究略有差异[8-9]，这种差异受地理自然环境影响。

土壤是最重要的农业生产资料和最珍贵的自然资源，为农业生产之本[16]。土壤结构对于土壤肥力的评价十分重要，物理状况良好的土壤对于作物的生长和品质有明显提升作用。本试验研究表明，不同冬种模式对不同土层深度的影响各不相同。随着土壤深度的增加，土壤的容重呈增加的趋势，而毛管孔隙度呈减小的趋势。本试验中，油菜-水稻模式整体的土壤容重最低，在0～7cm的土壤通气孔隙度最大，7～14cm、14～21cm的土壤通气孔隙度最小，其主要原因可能是前茬作物油菜秸秆还田量多，腐化程度缓慢，富集在表层，导致土壤疏松，孔隙增多;油菜-水稻和蔬菜-水稻模式在0～21cm土壤毛管孔隙度和毛管持水量大于冬闲田，表明在一定程度上冬种油菜和蔬菜能提高土壤毛管孔隙度和毛管持水量，而马铃薯-水稻模式在0～21cm土壤毛管孔隙度和毛管持水量小于冬闲田，造成这一种结果的原因可能是因为处理A冬季杂草还田量较大的缘故。与前人的结果略有差异[4-5，8-9]。相比其他冬种模式，蔬菜-水稻模式是一种较好的模式，能够改善土壤的物理性质和提高后茬杂交水稻的产量。

本试验通过对不同冬种模式的探究，综合对产量、产量构成因素及土壤物理性状的分析，认为蔬菜-水稻模式是一种较好的冬种模式。本文仅从水稻产量和土壤物理特性方面进行研究，还可以从冬季作物产量及经济效益方面开展探讨，究竟何种冬种模式更适合，有待进一步研究。

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