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养分管理和轮作制度对于粮食生产具有重要意义。华中地区自然条件优越,水热资源丰富,是我国重要的粮油产区,其主要轮作制度包括水旱轮作和旱旱轮作。适宜的轮作制度和科学的养分管理措施对于作物增产和土壤肥力提高具有重要作用。为明确华中地区典型轮作制度下不同的养分管理措施对土壤物理性质的影响,于2020-2021年在湖北省沙洋县已进行了5年的田间定位试验开展相关研究。选择了旱旱轮作（玉米-油菜（MO）和玉米-小麦（MW））和水旱轮作（水稻-油菜（RO）和水稻-小麦（RW））中的不施肥（CK）、常规施肥（NPK）、常规施肥+秸秆还田（NPK+S）3种养分管理措施,在水旱轮作中增加了有机肥部分替代化肥处理（1/2NPK+M）。调查了各作物的地上部生物量,分析了土壤的容重、紧实度、颗粒组成、水分和温度等物理指标,主要研究结果如下:（1）作物生物量在适宜的养分管理措施中显著增加,并受到不同轮作制度的影响。与CK处理相比,NPK、NPK+S和1/2NPK+M等处理的作物地上部生物量分别提高63.3%-1011.2%、64.6%-1154.6%和48.4%-234.2%,其中NPK+S处理提高作物生物量的效果最好。在各养分管理中,油菜轮作与小麦轮作相比,夏季作物的地上部生物量分别提高0.2%-74.4%（水稻）和14.8%-53.5%（玉米）;与旱旱轮作相比,水旱轮作的小麦生物量提高2.5%-69.6%;而水旱轮作的油菜生物量仅CK处理提高63.3%,NPK和NPK+S处理分别降低22.8%、38.1%。（2）适宜的养分管理措施可显著改善土壤的容重和紧实度;不同轮作制度中土壤容重差异显著,而土壤紧实度差异较小。与CK处理相比,NPK、NPK+S和1/2NPK+M处理的土壤容重分别降低0.4%-11.3%、0.1%-14.5%和1.0%-8.9%,其中NPK+S处理降低土壤容重的幅度最大。不同施肥处理也降低了0-45 cm深度的土壤紧实度,且在水旱轮作中更明显。油菜轮作的土壤容重与小麦轮作相比,在水稻/玉米季总体降低0.4%-11.1%,在油菜/小麦季差异较小。水旱轮作的土壤容重比旱旱轮作降低0.1%-16.8%,且在0-10 cm土层差异更明显。水旱轮作的土壤紧实度与旱旱轮作相比,在0-10 cm和30-45 cm土壤深度下较小,在10-30 cm土壤深度下较大。（3）不同的养分管理措施和轮作制度均对土壤颗粒组成有显著影响。与不施肥相比,施肥处理显著提高了0-10 cm土层的粘粒和粉粒含量,降低了砂粒含量;10-20 cm土层的土壤颗粒组成变化趋势在RO和MW轮作中与0-10 cm土层相同,在RW轮作和MO轮作中与0-10 cm土层相反。施肥处理间的土壤颗粒组成无显著差异。与小麦轮作相比,油菜轮作土壤颗粒组成的变化趋势在RO/RW中和MO/MW相反。与RW轮作相比,RO轮作的粘粒和粉粒增加,砂粒减少;与MW轮作相比,MO轮作的粘粒和粉粒含量降低,砂粒含量提高。与旱旱轮作相比,水旱轮作的粘粒和粉粒含量分别降低3.4%-36.9%和0.1%-18.7%,砂粒含量提高0.5%-78.2%。（4）与不施肥相比,其他养分管理措施均增加了土壤的饱和导水率、田间持水量和土壤含水量,且这3项土壤水分指标在不同轮作制度下差异显著。NPK、NPK+S和1/2NPK+M处理与CK处理相比,0-10 cm土层的饱和导水率分别提高48.6%-227.1%、37.7%-613.5%和40.9%-689.9%,各土层的田间持水量分别提高0.6%-7.1%、0.9%-14.7%和2.6%-19.4%,各生育期0-20 cm土层的土壤含水量分别提高2.6%-20.8%、3.9%-41.9%和0.5%-34.2%,其中NPK+S处理土壤的保水性和渗透性较强。与小麦轮作相比,油菜轮作的饱和导水率降低14.0%-57.6%,土壤含水量总体增加。与小麦轮作相比,油菜轮作的田间持水量在水稻季较大,在玉米季较小;在油菜/小麦季的0-10 cm土层较小,10-20 cm土层较大。与旱旱轮作相比较,水旱轮作各处理的饱和导水率降低53.6%-99.1%;田间持水量提高1.2%-16.7%;土壤含水量增加1.0%-104.4%。（5）不同的养分管理措施和轮作制度显著影响了越冬期土壤温度的日动态变化。施肥在寒冷时可提高土壤温度,并通过提高日土壤最低温和降低日土壤最高温,进而降低土壤温度的日较差,其中NPK+S处理土壤的这种保温效果较好。油菜轮作与小麦轮作相比具有较好的土壤保温性,同时水旱轮作中的保温效果大于旱旱轮作。综上,在适宜的轮作制度下进行科学的养分管理如秸秆还田和投入有机肥等措施均可提高作物生物量、改善土壤物理性质。研究结果为科学养分管理措施和合理轮作制度在提高土地生产力的同时兼具培肥土壤的作用提供了科学依据和理论支撑。