曹培 朱杰 朱波 等

摘要 [目的]探明不同水旱輪作系統(tǒng)對(duì)稻田不同土層土壤活性有機(jī)碳組分、碳庫(kù)管理指數(shù)、土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量和作物產(chǎn)量的短期影響。[方法]2017年在荊州市江陵縣三湖農(nóng)場(chǎng)開(kāi)展試驗(yàn)，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置中稻-冬閑（RF）、中稻-油菜（RR）、中稻-小麥（RW）和春玉米-晚稻（MR）4種種植模式。[結(jié)果]與RF處理相比，MR處理顯著降低了稻田不同層次的土壤總有機(jī)碳含量;且RW、RR和MR處理均降低了稻田土壤活性有機(jī)碳含量。MR處理有利于碳庫(kù)活度和碳庫(kù)活度指數(shù)的提高，RR處理則利于穩(wěn)態(tài)碳和碳庫(kù)指數(shù)的提高。不同土層各處理的土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量差異趨勢(shì)一致，均為RR>RF>RW>MR，與RF處理相比，RR處理土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量增加了8.14%。與RF處理相比，RW、RR和MR處理產(chǎn)量分別增加了46.71%、35.77%和35.33%。[結(jié)論]RR模式更有利于稻田土壤有機(jī)碳的固持，是適宜在當(dāng)?shù)赝茝V的水旱輪作模式。

關(guān)鍵詞 水旱輪作;土壤活性有機(jī)碳;碳庫(kù)管理指數(shù);土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量;作物產(chǎn)量

中圖分類(lèi)號(hào) S181文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2019）04-0081-05

Agricultural Use of Wetland，Ministry of Education，Yangtze University，Jingzhou，Hubei 434025;2.College of Agriculture，Yangtze University，Jingzhou，Hubei 434025;3.Xiangyang Academy of Agricultural Sciences，Xiangyang，Hubei 441057）

Abstract [Objective] In order to give an insight into soil active organic carbon in different soil layers，carbon pool management index，soil organic carbon storage and crop yieldas shortterm affected by paddyupland rotation systems.[Method] A field experiment was conducted at Sanhu Farm of Jiangling County of Jingzhou in 2017.Different cropping patterns were established following a design of randomized complete block with ricefallow （RF），ricerapeseed （RR），ricewheat （RW） and maizerice （MR）.[Result] Compared with RF treatment，MR treatment significantly reduced the total organic carbon content in different layers of paddy soil，and RW，RR and MR treatment all reduced the active organic carbon content in paddy soil.MR treatment was benefit to increasing ?activity of carbon pool and carbon pool activity index; whereas，RR treatment was benefit to increasing stable carbon and carbon pool index.The soil organic carbon storage difference in different soil layers showed same tendency among paddyupland rotation systems，all were RR > RF > RW > MR.Compared with RF treatment，soil organic carbon storage of ?RR treatment increased by 8.14%.Compared with RF treatment，the yield of RW，RR and MR treatment increased by 46.71%，35.77% and 35.33%，respectively.[Conclusion] RR pattern is more conducive to the retention of soil organic carbon in paddy fields，and is suitable for the promotion of paddyupland rotation system in the local area.

Key words Paddyupland rotation;Soil active organic carbon;Carbon pool management index;Soil organic carbon storage;Crop yield

土壤有機(jī)碳（soil organic carbon，SOC）是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的有機(jī)碳庫(kù)，其全庫(kù)容量達(dá)1550 Pg[1]，在全球碳循環(huán)過(guò)程中起著十分重要的作用，其微小的變動(dòng)將會(huì)導(dǎo)致CO2濃度較大的變動(dòng)，并影響全球氣候的變化[1-3]。SOC的轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定性與土壤可持續(xù)利用及碳循環(huán)關(guān)系密切，作為反映碳循環(huán)和土壤質(zhì)量的指標(biāo)[4]，因此準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)SOC動(dòng)態(tài)變化是全球生態(tài)系統(tǒng)特別是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)保持可持續(xù)性發(fā)展的需要。

土壤總有機(jī)碳含量及其儲(chǔ)量是有機(jī)物質(zhì)輸入（殘茬、分泌物和浸出物等）與輸出（SOC礦化分解）之間動(dòng)態(tài)變化平衡的結(jié)果[5]，其變化極其緩慢，短期內(nèi)難以監(jiān)測(cè)因農(nóng)業(yè)措施導(dǎo)致的土壤質(zhì)量的變化。然而，占土壤有機(jī)碳比例較小且周轉(zhuǎn)速度較快的部分稱(chēng)作活性有機(jī)碳，能夠作為土壤潛在生產(chǎn)力以及由土壤管理措施引起的土壤有機(jī)質(zhì)變化的早期指標(biāo)，而非活性有機(jī)碳則表征土壤長(zhǎng)期積累和固碳能力[6]。由土壤活性有機(jī)碳計(jì)算的碳庫(kù)管理指數(shù)（carbon pool management index，CPMI）不僅能反映土壤碳庫(kù)有效性及質(zhì)量，而且還能夠相對(duì)全面地反映外界管理措施對(duì)土壤碳庫(kù)中各組分在質(zhì)、量上的變化，進(jìn)而反映土壤質(zhì)量變化的程度[7]。因此，土壤活性有機(jī)碳和碳庫(kù)管理指數(shù)能反映土壤質(zhì)量和土壤肥力狀況，是評(píng)價(jià)土壤管理的良好指標(biāo)[8]。

長(zhǎng)江中下游地區(qū)是我國(guó)水稻的主產(chǎn)區(qū)，水稻種植面積達(dá)1 500.7萬(wàn)hm 占全國(guó)種植面積的49.7%[9]，水旱輪作系統(tǒng)是該地區(qū)主要的稻田種植方式，常見(jiàn)的有水稻—小麥和水稻—油菜輪作系統(tǒng)。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，該區(qū)種植業(yè)結(jié)構(gòu)也在不斷地調(diào)整，在市場(chǎng)的帶動(dòng)下，近年來(lái)該區(qū)玉米發(fā)展迅速，出現(xiàn)了春玉米—晚稻水旱輪作模式[10]。水旱輪作系統(tǒng)的一個(gè)顯著特征是作物系統(tǒng)的水旱交替輪換導(dǎo)致土壤系統(tǒng)季節(jié)間的干濕交替變化，引起水旱輪作作物季節(jié)間土壤物理、化學(xué)和生物學(xué)特性的交替變化[11-12]，這勢(shì)必會(huì)影響土壤中的微生物，從而影響土壤活性有機(jī)碳組分。目前，對(duì)于農(nóng)田不同利用方式下的研究多集中于長(zhǎng)期效應(yīng)，而對(duì)于稻田水旱輪作短期效應(yīng)的研究較少，且說(shuō)法不一。黃偉生等[13]在洞庭湖區(qū)開(kāi)展的研究表明，水稻—油菜輪作系統(tǒng)的SOC的含量低于水稻—冬閑。吳玉紅等[14]研究認(rèn)為小麥茬口較油菜茬口稻田土壤碳礦化作用強(qiáng)，油菜—水稻輪作系統(tǒng)更有利于土壤表土有機(jī)碳的積累。李清華等[15]通過(guò)連續(xù)3年試驗(yàn)的研究表明，與冬閑—水稻相比，水旱輪作系統(tǒng)（水稻—紫云英、水稻—蠶豆、水稻—油菜、水稻—玉米）中以玉米—水稻產(chǎn)量最高。為此，通過(guò)設(shè)置稻田不同的水旱輪作試驗(yàn)，研究短期水旱輪作模式對(duì)稻田土壤活性有機(jī)碳組分及產(chǎn)量的影響，旨在探索適宜當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的稻田水旱輪作系統(tǒng)，為稻田作物生產(chǎn)及土壤培肥制度的建立提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2017年3月至2018年5月在湖北省荊州市江陵縣三湖農(nóng)場(chǎng)試驗(yàn)基地進(jìn)行，位于112°29′～112°35′E，30°10′～30°15′N(xiāo)。該區(qū)屬北亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，水熱資源豐富，年均降雨量900～1 100 mm，年平均氣溫16.0～16.4 ℃。試驗(yàn)田試驗(yàn)前為冬閑-單季稻制，土壤為潮土。供試土壤耕作層（0～20 cm）基本理化性狀為：有機(jī)質(zhì)28.59 g/kg、全氮2.44 g/kg、堿解氮170.88 mg/kg、全磷0.38 g/kg、速效磷12.67 mg/kg、全鉀17.76 g/kg、速效鉀159 mg/kg、pH 6.92、容重1.10 g/cm3。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)置4個(gè)處理，分別為中稻-冬閑（RF）、中稻-油菜（RR）、中稻-小麥（RW）、春玉米-晚稻（MR）。每個(gè)處理3次重復(fù)，采用隨機(jī)區(qū)組排列。每小區(qū)面積98 m2（長(zhǎng)14 m，寬7 m），各小區(qū)筑埂覆膜，防止水肥串流。各作物品種、種植方式、播種期、移栽期及收獲期如表1。

1.2.1 ?R-F。中稻移栽密度22.4萬(wàn)穴/hm2（26.70 cm×16.70 cm），每穴3株苗。水稻全生育期施肥量為225 kg/hm2 N、75 kg/hm2 P2O5、180 kg/hm2 K2O;氮肥按照基肥∶蘗肥∶穗肥為4∶3∶3施用;磷肥作基肥一次施用;鉀肥按照基肥∶穗肥為1∶1施用。水稻生長(zhǎng)期間水分管理采用前期灌水、中期曬田、后期干濕交替的管理模式。病蟲(chóng)草害防治按當(dāng)?shù)卮竺娣e生產(chǎn)統(tǒng)一實(shí)施。

1.2.2 ?R-R。該模式中稻種植同R-F的中稻。油菜于水稻收獲后，淺旋耕做廂播種，播種量為4.50 kg/hm 基本苗密度6.00萬(wàn)株/hm2。油菜生育期間，施復(fù)合肥（N∶P2O5∶K2O=16∶10∶22）600 kg/hm2、硼肥7.5 kg/hm2作基肥，提苗肥施尿素75 kg/hm 薹肥施尿素75 kg/hm2。

1.2.3 ?R-W。該模式中稻種植同R-F的中稻。小麥于水稻收獲后，淺旋耕做廂播種，播種量為225 kg/hm 基本苗密度300萬(wàn)株/hm2。小麥生育期間，施復(fù)合肥（N∶P2O5∶K2O=16∶10∶22）600 kg/hm2作基肥，追90 kg/hm2 N。

1.2.4 M-R。春玉米采用廂作，廂寬為1.00 m，溝寬為0.20 m，廂溝模式單位寬度為1.20 m，40 cm+80 cm寬窄行播種2行，窄行位于廂面，每個(gè)小區(qū)5廂。玉米按27.8 cm株距人工移栽，密度為6.00 萬(wàn)株/hm 移栽后人工覆膜。玉米生長(zhǎng)期間，肥料于移栽時(shí)一次性基施，全生育期施肥量為240 kg/hm2 N、135 kg/hm2 P2O5、180 kg/hm2 K2O。于玉米6葉期揭去地膜并噴施玉米專(zhuān)用除草劑，其余田間管理措施同一般高產(chǎn)田。春玉米收獲后泡田，破壞原廂溝模式進(jìn)行旋田整地后人工移栽晚稻，移栽密度22.4 萬(wàn)穴/hm2（26.70 cm×16.70 cm），每穴3株苗。晚稻全生育期施肥量為180 kg/hm2 N、75 kg/hm2 P2O5、150 kg/hm2 K2O;氮肥按照基肥∶蘗肥∶穗肥為2∶2∶1施用;磷肥作基肥一次施用;鉀肥按照基肥∶穗肥為4∶3施用。晚稻田間管理同中稻。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 土壤活性有機(jī)碳組分。

R-F和M-R模式休閑期后及油菜和小麥?zhǔn)斋@后，用土鉆在每個(gè)小區(qū)內(nèi)按“S”形選取5個(gè)點(diǎn)，每點(diǎn)分別采集0～5、5～10和10～20 cm 3個(gè)層次土壤樣品，同層混合，作為該小區(qū)混合樣。樣品采回后，一部分挑去細(xì)根放入4 ℃冰箱中保存，用于測(cè)定鮮土指標(biāo)，剩下的土樣置于陰涼、通風(fēng)處風(fēng)干，分別過(guò)篩（0.25 mm和0.149 mm）備用，用于測(cè)定干土指標(biāo)。

土壤活性有機(jī)碳（ROC）采用Blair等[7]提出的KMnO4氧化法測(cè)定。土壤總有機(jī)碳（TOC）采用元素分析儀（ECS4024）測(cè)定。該研究土壤碳庫(kù)管理指數(shù)以R-F模式為參照土壤，根據(jù)公式（1）～（5）進(jìn)行土壤碳庫(kù)管理指數(shù)的計(jì)算。

穩(wěn)態(tài)碳=總有機(jī)碳-活性有機(jī)碳（1）

碳庫(kù)指數(shù)（CPI）=樣品全碳含量/參照土壤全碳含量（2）

碳庫(kù)活數(shù)（CPA）=活性碳含量/穩(wěn)態(tài)碳含量（3）

碳庫(kù)活度指數(shù)（CPAI）=樣品碳庫(kù)活度/參照土壤碳庫(kù)活度（4）

碳庫(kù)管理指數(shù)（CPMI）=碳庫(kù)指數(shù)×碳庫(kù)活度指數(shù)×100（5）

R-F和M-R模式休閑期后及油菜和小麥?zhǔn)斋@后，采用環(huán)刀法[16]測(cè)定土壤容重（BD）。先在田間選擇挖掘土壤剖面的位置，然后挖掘土壤剖面，按剖面層次，分0～5、5～10和10～20 cm層次采樣，每層重復(fù)3次。全土有機(jī)碳儲(chǔ)量計(jì)算方法[5]如（6）式所示：

1.3.2 作物地上部生物量和產(chǎn)量測(cè)定。于收獲期，每小區(qū)按照大田平均穗數(shù)取6穴水稻，分莖、葉和穗;取代表性油菜植株3株，分莖枝、角殼和籽粒;取代表性小麥植株10株，分莖、葉和穗;取代表性玉米植株3株，分莖、葉、鞘、穗軸、苞葉和籽粒;105 ℃下殺青30 min，80 ℃下烘至恒重，測(cè)定干物質(zhì)重，即可得各作物的地上部生物量。

于收獲前調(diào)查玉米種植密度，每個(gè)小區(qū)收獲中間一個(gè)廂面2個(gè)連續(xù)20株的果穗，自然風(fēng)干后考察穗粒數(shù)與千粒重，脫粒稱(chēng)重。水稻、油菜和小麥成熟后，各小區(qū)選取生長(zhǎng)均勻的3 m2植株，脫粒并曬干，風(fēng)選清除雜質(zhì)后，測(cè)定總重和含水量，按照14%含水量折算水稻和玉米產(chǎn)量，按照13%含水量折算小麥產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用Excel（Microsoft office，2010）進(jìn)行分析整理，用DPS軟件進(jìn)行方差分析和多重比較。試驗(yàn)結(jié)果均以3次重復(fù)的平均值與標(biāo)準(zhǔn)誤來(lái)表示。采用Origin 9.0軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 水旱輪作系統(tǒng)對(duì)稻田土壤總有機(jī)碳含量的影響

稻田水旱輪作模式對(duì)土壤總有機(jī)碳的影響如圖1所示，土壤總有機(jī)碳均隨土層的增加而降低，在0～10 cm土層，RF、RW和RR處理的土壤總有機(jī)碳顯著高于MR處理，且它們之間無(wú)顯著性差異;10～20 cm土層，RF和RR處理的土壤總有機(jī)碳顯著高于MR處理，且RW處理與RF和RR處理，或與MR處理之間差異不顯著。總體來(lái)看，0～20 cm土層，與RF處理相比，RW、RR和MR處理土壤總有機(jī)碳含量分別減少了3.09%、0.34%和21.58%。

2.2 水旱輪作系統(tǒng)對(duì)稻田土壤活性有機(jī)碳含量的影響

稻田水旱輪作系統(tǒng)對(duì)各個(gè)土層的活性有機(jī)碳組分表現(xiàn)出一定的差異性。各處理的活性有機(jī)碳組分在各個(gè)土層的變化趨勢(shì)與TOC一致，均隨土層深度的增加而降低。如圖2所示，在0～5 cm土層，與RF處理相比，RW、RR和MR處理土壤活性有機(jī)碳含量分別減少了13.97%、20.53%和14.20%，RF處理土壤活性有機(jī)碳含量顯著高于RR處理;在5～10 cm土層，RF處理土壤活性有機(jī)碳含量顯著高于RW和RR處理，且MR與RW和RR處理，或與RF處理之間無(wú)顯著性差異;在10～20 cm土層，RW、RR和MR處理土壤活性有機(jī)碳含量顯著低于RF處理?？傮w來(lái)看，0～20 cm土層，與RF處理相比，RW、RR和MR處理土壤活性有機(jī)碳含量顯著減少了19.66%、21.02和22.11%。

2.3 稻田水旱輪作系統(tǒng)對(duì)土壤碳庫(kù)管理指數(shù)的影響

不同水旱輪作系統(tǒng)對(duì)稻田土壤碳庫(kù)管理指數(shù)的影響如表2所示，在0～5 cm土層，與RF處理相比，MR處理的穩(wěn)態(tài)碳含量減少了18.00%，而RR和RW處理則增加了12.47%和1.48%;RF和MR處理的碳庫(kù)活度、碳庫(kù)活度指數(shù)顯著高于RR處理，且各處理之間的碳庫(kù)管理指數(shù)無(wú)顯著性差異。在5～10 cm土層，與RF處理相比，MR處理的穩(wěn)態(tài)碳含量減少了15.69%，而RR和RW處理則增加了3.36%和7.38%;RF和MR的碳庫(kù)活度、碳庫(kù)活度指數(shù)顯著高于RW和RR處理;RR處理的碳庫(kù)指數(shù)顯著高于MR處理;各處理之間的碳庫(kù)管理指數(shù)無(wú)顯著性差異。在10～20 ?cm土層，RR處理的穩(wěn)態(tài)碳含量顯著高于MR處理;各處理的碳庫(kù)指數(shù)、碳庫(kù)活度指數(shù)均無(wú)顯著性差異;RF處理的碳庫(kù)管理指數(shù)顯著高于MR處理，且RW和RR處理與RF處理，或與MR處理之間無(wú)顯著性差異。總體來(lái)看，0～20 cm土層，與RF處理相比，MR處理的穩(wěn)態(tài)碳含量減少了21.40%，而RR和RW處理則增加了6.47%和2.36%;RF和MR處理的碳庫(kù)活度、碳庫(kù)活度指數(shù)顯著高于RW和RR處理;RR處理的碳庫(kù)指數(shù)顯著高于MR處理，且RF和RW處理與RR處理，或與MR處理之間無(wú)顯著性差異，相比于RF處理，MR、RW和RR處理碳庫(kù)管理指數(shù)分別減少了21.01%、25.07%和23.55%。從整個(gè)稻田水旱輪作系統(tǒng)來(lái)看，MR處理利于碳庫(kù)活度和碳庫(kù)活度指數(shù)的提高;RR處理則利于穩(wěn)態(tài)碳和碳庫(kù)指數(shù)的提高。由此說(shuō)明，MR處理是通過(guò)提高土壤活性有機(jī)碳含量來(lái)提高土壤有機(jī)碳庫(kù);RR處理主要是通過(guò)提高土壤的穩(wěn)態(tài)碳含量來(lái)提高土壤有機(jī)碳含量。

2.4 不同種植模式對(duì)稻田土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的影響

由圖3可知，在0～5 cm土層，RR處理土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量顯著高于MR處理，與RF處理相比，RR處理土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量增加了10.11%，RW和MR處理則減少了1.39%、11.63%。在5～10 cm，RR處理顯著高于其他處理，與RF處理相比，RR處理土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量增加了4.36%，RW和MR處理則減少了0.73%、11.77%。在10～20 cm土層，RF、RW和RR處理的土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量顯著高于MR處理，與RF處理相比，RR處理土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量增加了8.14%，RW和MR處理則減少了4.43%、27.67%。綜合分析0～20 ?cm土層，RF、RW、MR和RR處理的總SOC儲(chǔ)量值分別為1 417.62、1 372.40、1 162.85和1 537.27g C/m 與RF處理相比，RR處理土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量增加了8.14%，RW和MR處理則減少了4.43%、27.67%。

2.5 稻田水旱輪作系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)量的影響 由圖4可知，不同水旱輪作模式對(duì)作物產(chǎn)量的影響表現(xiàn)出作物季之間的差異性。對(duì)于不同水旱輪作模式的第1季，RF、RW、RR和MR處理的年產(chǎn)量分別為12.25、13.00、13.58和9.36 t/hm2。與RF處理相比，RW和RR處理產(chǎn)量分別增加了6.05%和10.84%，而MR處理顯著減少了23.61%，RF、RW和RR處理之間無(wú)顯著性差異，且顯著高于MR處理。

對(duì)于不同水旱輪作模式的第2季，RF、RW、RR和MR處理的年產(chǎn)量分別為0、4.98、3.06和7.22 t/hm2。MR處理的產(chǎn)量顯著高于RW和RR處理，且RW處理顯著高于RR處理，由于RF處理第2季為冬閑田，因此，RF處理產(chǎn)量均顯著低于其他處理。

從整個(gè)水旱輪作系統(tǒng)周年來(lái)看，各處理之間的產(chǎn)量表現(xiàn)為RW>MR>RR>RF;與RF處理相比，RW、RR和MR處理產(chǎn)量分別增加了46.71%、35.77%和35.33%。RW、RR和MR處理產(chǎn)量無(wú)顯著性差異，且它們之間均顯著高于RF處理。

3 討論

農(nóng)作物不僅是農(nóng)田土壤中碳素的重要來(lái)源，也是土壤中碳素耗損的主要影響因素。耕種、施肥、灌溉等農(nóng)業(yè)管理措施會(huì)影響農(nóng)業(yè)土壤中碳庫(kù)的質(zhì)和量的迅速變化[17]。作物輪作是調(diào)控農(nóng)田土壤有機(jī)碳循環(huán)和積累的重要影響因素[18]。吳玉紅等[14]研究認(rèn)為無(wú)秸稈投入條件下小麥茬口較油菜茬口稻田土壤碳礦化作用強(qiáng)，油菜—水稻輪作系統(tǒng)更有利于土壤表土有機(jī)碳的積累。該研究中，不同水旱輪作模式下，RF、RR和RW處理土壤總有機(jī)碳含量均顯著高于MR處理，這主要是由于種植模式的不同，改變了稻田土壤理化性狀，影響土壤有機(jī)質(zhì)的礦化過(guò)程。該試驗(yàn)中，MR模式作物生育期較其他模式不同，第1季作物玉米收獲時(shí)間為7月15日，正值全年高溫階段，此時(shí)翻耕整田，加速了土壤總有機(jī)碳含量的分解礦化速率，從而導(dǎo)致土壤總有機(jī)碳含量降低。該研究中，各處理土壤總有機(jī)碳和土壤活性有機(jī)碳均隨土層的加深而減少，這與唐海明等[19]的研究結(jié)果相似。不同輪作模式是通過(guò)輪作之間作物根系或殘?bào)w歸還的質(zhì)量和數(shù)量的不同，從而影響土壤有機(jī)碳的礦化和固定過(guò)程，以此來(lái)改變土壤活性有機(jī)碳的數(shù)量[18，20]。該研究中，RF處理的土壤活性有機(jī)碳均顯著高于其他處理，這可能是由于RF處理第二季為冬閑，并未對(duì)土壤進(jìn)行擾動(dòng)，從而使土壤保持良好的結(jié)構(gòu)，減緩了土壤有機(jī)質(zhì)的氧化和礦化，減弱了土壤中微生物的保護(hù)性物質(zhì)釋放[21-22]。

由土壤碳庫(kù)指標(biāo)和土壤碳庫(kù)活度指標(biāo)計(jì)算而來(lái)的土壤碳庫(kù)管理指數(shù)，反映了外界管理措施對(duì)土壤有機(jī)碳總量和土壤有機(jī)碳組分的變化情況，是評(píng)價(jià)土壤管理的良好指標(biāo)[23]。王淑彬等[24]研究表明冬種作物可以提高土壤碳庫(kù)管理指數(shù)。該研究表明，MR處理利于碳庫(kù)活度和碳庫(kù)活度指數(shù)的提高;RR處理則利于穩(wěn)態(tài)碳和碳庫(kù)指數(shù)的提高。由此說(shuō)明，MR處理是通過(guò)提高土壤活性有機(jī)碳含量來(lái)提高土壤有機(jī)碳庫(kù);RR處理主要是通過(guò)提高土壤的穩(wěn)態(tài)碳含量來(lái)提高土壤有機(jī)碳含量。

RR模式相比RW、MR和對(duì)照（RF）模式有利于提高稻田耕層不同層次土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量，增加了土壤固碳潛力;隨著土層增加，土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量總體上呈增加趨勢(shì)，這與唐海明等[19]的研究結(jié)果一致。有研究報(bào)道，油菜是一種養(yǎng)地作物[25];殷艷等[26]研究認(rèn)為，稻—油輪作不但不消耗地力反而會(huì)增加土壤地力。RR模式主要是通過(guò)提高土壤總有機(jī)碳含量來(lái)提高土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量，因此RR模式較其他模式具有更高的土壤碳儲(chǔ)量以及固碳潛力。

王飛等[27]研究認(rèn)為，單季稻模式改為油菜—水稻、玉米—水稻、紫云英—水稻、蠶豆—水稻水旱輪作模式后，水稻季中油菜—水稻、玉米—水稻輪作方式的增產(chǎn)效果最好，以玉米—水稻輪作模式的產(chǎn)量最高，從旱作期來(lái)看，不同輪作模式旱作期2季作物的平均產(chǎn)量以玉米—水稻輪作模式最高。該研究表明，對(duì)于第1季作物，RR、RW和RF處理顯著高于MR處理，對(duì)于第2季作物，MR處理顯著高于其他處理， 由于RF處理第2季為冬閑，因此導(dǎo)致RF處理的周年產(chǎn)量顯著低于其他處理。

4 結(jié)論

經(jīng)過(guò)1年的水旱輪作系統(tǒng)種植試驗(yàn)，短期內(nèi)，不同水旱輪作系統(tǒng)對(duì)稻田不同層次的總有機(jī)碳和活性有機(jī)碳表現(xiàn)出一定的差異性。在0～20 cm土層，RF、RW和RR處理的總有機(jī)碳含量和活性有機(jī)碳含量較MR處理分別增加了27.52%、23.58%、27.08%和28.39%、3.15%和1.39%。MR處理利于2季作物收獲后各個(gè)土層碳庫(kù)活度和碳庫(kù)活度指數(shù)的提高，RR處理則利于2季作物收獲后各個(gè)土層穩(wěn)態(tài)碳的提高。由此說(shuō)明，MR處理是通過(guò)提高土壤活性有機(jī)碳含量來(lái)提高土壤有機(jī)碳庫(kù);RR處理主要是通過(guò)提高土壤的穩(wěn)態(tài)碳含量來(lái)提高土壤有機(jī)碳含量。從不同水旱輪作系統(tǒng)來(lái)看，RR處理較其他處理具有更高的土壤碳儲(chǔ)量以及固碳潛力，且RW、RR和MR處理的周年產(chǎn)量均顯著高于RF處理。因此，RR模式是適宜在長(zhǎng)江中游平原區(qū)推廣的一種水旱輪作模式。

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