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随着农业结构的调整、经济的发展和农村劳动力转移,我国南方稻作区冬闲田面积呈持续扩大趋势,资源浪费严重。本研究以提高冬闲田利用效率,增强稻田系统综合功能为目标,于2004~2006年在双季稻主产区进行不同冬季作物对稻田生态系统功能效应的田间对比试验。试验以冬闲田为对照,冬季作物设黑麦草、紫云英、油菜和马铃薯。分别就不同冬季作物对土壤生态环境、对后作水稻生长发育特性及不同冬季作物综合功能进行试验研究。研究得出如下基本结论:
1.冬季作物可增加土壤好气性细菌、真菌、放线菌数量,提高土壤微生物活性。冬季作物收获后,土壤好气性细菌数量比冬闲田高13.6%~174.2%,土壤真菌数量比冬闲田高1.1%~55.2%;冬季作物处理土壤微生物活性高于冬闲田。
2.与冬闲田比较,冬季作物可显著增加稻田土壤微生物量碳(SMBC)、土壤微生物量氮(SMBN)、土壤微生物商(MQ),且土壤有机碳呈增长趋势。冬季作物收获后,冬季作物处理土壤SMBC和SMBN与冬闲田存在显著差异(p<0.05),冬季黑麦草SMBC为398.5 mg/kg,显著高于其它作物;冬季紫云英SMBN最高97.8mg/kg,各冬季作物处理均显著高于冬闲田。在早稻整个生育期,黑麦草处理SMBC显著高于其它处理;晚稻生长过程各处理无显著差异(p>0.05)。两年中冬季作物处理对土壤有机碳均呈增加趋势,但与对照比较差异不显著。
3.与冬闲田比较,冬季作物对后茬水稻生长发育影响不稳定,水稻产量呈增加趋势,但处理问无显著差异(p>0.05)。冬季黑麦草、紫云英处理双季稻总产量,轮作第1年分别比冬闲田减产2.2%、2.1%;轮作第2年分别比冬闲田增产2.3%、6.9%。2006年早稻抽穗期和成熟期植株干物质积累量处理间存在显著差异,晚稻只在成熟期处理间存在显著差异。
4.六种稻田土壤冬种黑麦草功能效应表明,黑麦草干物质量、粗蛋白含量存在显著差异(p<0.05);河沙泥水稻土黑麦草干物质量最高,2005年为12460kg·hm<-2>,2006年为11300kg·hm<-2>,粗蛋白含量12%-15%之间。不同土壤(灰泥田除外)冬季种草区SMBC和SMBN均比冬闲田高。
5.南方冬闲田种植冬季作物可显著增加农田生物量、生物固碳量。其中,黑麦草生物量显著高于其它作物(p<0.05),2005年总生物量为15448.8 kg·hm<-2>,2006年为16608.9 kg·hm<-2>。黑麦草总生物固碳量显著高于其它作物(p<0.05),2005年为5578.7 kg·hm<-2>,2006年为6258.2 kg·hm<-2>。
南方稻田冬季作物种植可提高稻田经济效益。冬季作物黑麦草对发展饲料生产具有明显优势。冬季作物马铃薯具有重要的经济发展价值。利用南方冬闲田发展冬季作物生产,有利于开发冬季农业,改善耕地质量,提高稻田生态系统综合功能。