稻田水旱輪作生態(tài)效應研究進展及發(fā)展建議

劉益珍 姜振輝

摘要：水旱輪作是克服水稻連作障礙的有效途徑。本文從稻田水旱輪作對水稻增產效應、土壤理化性狀、土壤生物學特性、病蟲害生態(tài)調控以及溫室氣體減排效應5個方面綜述了國內外關于水旱輪作生態(tài)效應的最新研究進展，指出了目前我國稻田水旱輪作面臨的主要問題。最后，結合水旱輪作的模式特點提出，可以通過協(xié)調土壤養(yǎng)分，根據(jù)作物養(yǎng)分需求精準施肥;重視有機肥的使用，有效利用秸稈還田技術;改進農業(yè)管理措施，探索應用生物炭技術;多種農作技術綜合應用，在發(fā)展高效高產栽培技術等方面加以改進，并對水旱輪作的研究方向進行展望，以期為實現(xiàn)我國農業(yè)生產中作物高產和環(huán)境友好的目標提供科學策略。

關鍵詞：稻田;水旱輪作;生態(tài)效應;研究進展;發(fā)展建議

中圖分類號： S181?文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2019）20-0019-05

南方稻田耕作制度在我國農業(yè)發(fā)展中占有重要地位，對我國的水稻生產起著舉足輕重的作用[1]。目前我國南方稻區(qū)主要以單季稻或“冬閑—稻—稻”的連作種植模式為主，由于實行長期連作以及長期依賴化學肥料，有機肥的使用較少，逐漸出現(xiàn)了稻田土壤養(yǎng)分失去平衡、作物抗病蟲害能力下降、稻田碳足跡增加和農田生態(tài)環(huán)境惡化等一系列問題，造成農田可持續(xù)利用能力下降，進而影響作物的產量和品質，對我國的糧食安全和農業(yè)生態(tài)環(huán)境造成威脅[2]。

Chen等的研究表明，稻田水旱輪作是克服水稻連作障礙的有效途徑[3]。水旱輪作是指在同一田塊上，按季節(jié)有序地交替種植水稻和旱地作物（如小麥、玉米、油菜、蔬菜、棉花等）的一種種植模式，其中小麥—水稻和油菜—水稻輪作種植模式應用最為廣泛。水旱輪作系統(tǒng)的顯著特征是土壤水熱條件交替變化，該系統(tǒng)遵循用地養(yǎng)地、高效高產和協(xié)調發(fā)展的原則，對維護農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)和維持農田的地力、保障糧食安全具有重要的理論和實踐參考價值[4-5]。然而，近年來這一體系也面臨著生產力下降或徘徊不前、養(yǎng)分管理不合理及環(huán)境污染嚴重等問題[6]。因此，本文在查閱了國內外相關文獻資料的基礎上對水旱輪作的水稻增產效應、土壤理化性狀、土壤生物學性狀、病蟲害調控以及農田溫室氣體減排等生態(tài)效應特征進行綜合評價，指出水旱輪作系統(tǒng)存在的問題，并在此基礎上進一步提出發(fā)展建議，以解決水旱輪作系統(tǒng)中作物生產、資源利用和環(huán)境風險之間的矛盾，為發(fā)展節(jié)本簡化、環(huán)境友好、生態(tài)高效的可持續(xù)性農業(yè)提供參考。

1?稻田水旱輪作的生態(tài)效應

1.1?水稻增產效應

稻田水旱輪作可促使水稻分蘗早、快、數(shù)量多，提高葉面積擴展指數(shù)和葉綠素含量，使地上部干物質積累量明顯增多，增加有效穗數(shù)和結實率，從而提高水稻產量[7-9]。Linh等研究發(fā)現(xiàn)，水旱輪作能明顯促進水稻根系對土壤養(yǎng)分的吸收，輪作后的水稻株高、千粒質量、每穗實粒數(shù)、根系深度、秸稈產量和水稻產量與傳統(tǒng)的水稻連作相比，均有一定程度的提高[10]。由于水旱2季作物對養(yǎng)分的吸收規(guī)律不同會導致土壤的養(yǎng)分積累特點和產出有所差異，不同的水旱輪作體系對作物產量的影響各不相同[3]。合理有效的水旱輪作模式一般能夠使得農業(yè)產量增加5%～8%，高效的輪作方式則能夠使農作物產量增長達到10%～15%，有的輪作方式則更高，甚至能夠達到20%左右[11]。然而，也有研究認為，水旱輪作對作物產量增加的效果不明顯，長期的水旱輪作甚至會降低作物產量[12]。作物的生長及產量除了受水旱輪作體系中土壤干濕交替變換的影響外，還與旱季作物和水稻季的施肥種類和數(shù)量有很大的關系，養(yǎng)分缺失會導致作物減產，過量施肥則可能造成作物對肥力的奢侈吸收，也會起不到增產作用[13]?？傊?，水旱輪作對水稻產量的影響與輪作模式、土壤類型、施肥情況等一系列因素有關，水稻的最佳增產效應應該[LM]從多個方面綜合考慮。

1.2?土壤理化性狀

多數(shù)研究表明，水旱輪作能改善土壤理化性質，消除長期淹水對土壤結構的不良影響，增加土壤的團粒結構，并有效阻止土壤酸化和土壤的次生潛育化[3，14]，對土壤容重和土壤團聚體的形成及穩(wěn)定性也有一定的影響[15-16]。在水旱輪作系統(tǒng)中，土壤季節(jié)性的干濕交替使土壤的氧化還原過程更替進行，土壤中一些養(yǎng)分元素形態(tài)和有效性也隨之變化[3，17]。淹水條件下土壤中的Fe3+、Mn4+、NO3-、SO42-分別被還原成Fe2+、Mn2+、NH4+、S2-，P、K、Si、Mo、Cu和Co等元素的有效性提高，同時N、S、Zn等元素的有效性降低[18-19];旱作條件會增加土壤的氧化還原電位，土壤中的部分養(yǎng)分元素被氧化生成高價態(tài)的難溶性沉淀，該元素對植物的有效性降低[6]。同時，土壤有機質的礦化和腐殖化過程以及土壤中的碳氮循環(huán)也受到干濕頻繁交替的影響[16，20]。在水稻生長季節(jié)，有機物會在還原細菌的作用下進行嫌氣分解，促進甲烷的產生[21]，此時土壤中的氮主要以有利于水稻吸收和利用的銨態(tài)氮（NH4+-N）形式存在[22]。在旱季作物生長季節(jié)，良好的通氣條件使土壤處于氧化狀態(tài)，促進了土壤有機質礦化，也加速了土壤有機質的流失[23];同時由于好氧狀態(tài)下土壤有機質礦化產生的NH4+-N更易硝化為NO3--N，有利于旱季作物的吸收和利用[24]?？傮w來說，水旱輪作厭氧和好氧狀態(tài)的頻繁交替循環(huán)加速了土壤碳氮的循環(huán)，導致土壤有機質分解的速度更快，這有助于促進土壤養(yǎng)分的釋放，提高土壤中速效N、P、K含量[15]。水旱輪作系統(tǒng)中土壤理化性狀的變化可能受多種因素的影響，不同輪作體系具有不同的特點，其中還有許多問題有待今后進一步研究解決。

1.3?土壤生物學特性

土壤微生物和酶活性能夠促進土壤養(yǎng)分循環(huán)和能量轉化，對作物的生長發(fā)育和土壤肥力具有重要的調節(jié)功能[25-26]。在水旱輪作體系中，干濕交替的環(huán)境改變了土壤的結構和通氣性，對土壤微生物的組成、豐度、多樣性和活性都有顯著的影響[27-29]。Murugan等的研究表明，豆稻輪作田的微生物數(shù)量明顯高于水稻單作[30]。陳曉娟等研究了不同耕作方式下土壤微生物的特性，結果表明，水旱輪作地塊的細菌和真菌豐度比值以及革蘭氏陽性菌的相對含量明顯高于旱地和稻田連作土壤[31]。土壤微生物活性的改變會增加土壤中作物所需營養(yǎng)元素的可用性，從而促進作物的生長。對于土壤酶活性的變化趨勢，董艷等的研究表明，與連作相比，水旱輪作可以促進土壤的生化反應，提高土壤酶活性[32]。Roldán等研究發(fā)現(xiàn)，對連作棉田土壤實施棉花—水稻輪作后，土壤過氧化氫酶、磷酸酶、蔗糖酶活性均有了很大程度的提高[33]。目前，大多數(shù)短期田間試驗研究表明，合理的水旱輪作對土壤微生物和酶活性具有積極的影響，可以促進作物的生長和提高作物的產量。

1.4?病蟲害生態(tài)調控效應

合理的水旱輪作是改善農田生態(tài)環(huán)境、減輕作物病、蟲、草害的有效措施[34]。在水旱輪作系統(tǒng)中，稻田在淹水時期趨于無氧狀態(tài)，旱作時期則處于好氧狀態(tài)，很少有生物能同時適應有氧和無氧2種環(huán)境[19]。因此，水旱輪作系統(tǒng)中土壤的干濕交替變化形成了不利于病蟲害蔓延的生態(tài)環(huán)境，有助于防止某些病蟲害的發(fā)生，進而促進農作物的增產[35]。黃國勤等的研究表明，與水稻連作相比，水旱輪作處理在病、蟲、草害等方面都有不同程度的減少[36]。Fujisaka等研究發(fā)現(xiàn)，淹水條件能促使油菜菌核病、小麥條斑病、煙草立枯病等旱田病原菌向死亡或減少的方向發(fā)展[37]。然而也有研究表明，水旱輪作會增加某些病蟲害的傳播和影響范圍[38]。Nagarajah等的研究發(fā)現(xiàn)，原本只危害水稻的莖腐病和葉枯病等，水旱輪作后既危害水稻又危害小麥[39]。此外，由于水田和旱田雜草的生態(tài)習性有所不同，水旱輪作能明顯地降低田間雜草密度，減少田間雜草的種類，有效防止雜草的瘋長[21，40]。強勝等的試驗發(fā)現(xiàn)，水稻—棉花輪作體系下的自然雜草密度明顯低于連作棉田，其中雜草的種群數(shù)量和群落結構在兩者之間也有顯著的差異[41]。也有研究報道，水旱輪作能抑制雜草的生長量，但對雜草種類的影響較小。譚景艾等的研究表明，與水稻—休閑處理相比，水稻—綠肥輪作對水稻田中生長的雜草種類無影響，主要雜草仍然為鴨舌草和稗草，但其發(fā)生程度顯著減少[42]?？傮w來說，水旱輪作中反復的水旱交替，對于某些土傳病蟲害和雜草實現(xiàn)生態(tài)防治是可能的，但關于這些病蟲害的發(fā)生規(guī)律和解決措施還需要深入探索[43]。

1.5?溫室氣體減排效應

為促進農田溫室氣體減排，國內外已有學者對水旱輪作生產體系下溫室氣體的排放作了大量研究。Linquist等的研究表明，CH4主要來源于稻田系統(tǒng)，因為稻田表面的淹水層為CH4的產生和排放提供了良好的厭氧環(huán)境[44]，N2O則主要來自旱地系統(tǒng)和水稻烤田期[45]。與水稻連作相比，水旱輪作系統(tǒng)中干濕的轉化可能會導致CH4和N2O的排放呈“污染交換”的形式[46]，即水田轉為旱地可以明顯減少甲烷的排放量[47-49]，但土壤的干濕交替使土壤的嫌氣和通氣狀態(tài)交替發(fā)生，會加快土壤中的硝化和反硝化過程，從而增加N2O的產生量和排放量[50]。Weller等的研究表明，將水稻連作模式轉變?yōu)樗递喿髂Ｊ?，CH4排放量減少了61%～88%[48]。此外，施肥也是影響水旱輪作系統(tǒng)中溫室氣體排放的重要因素，其中氮肥施用是N2O出現(xiàn)排放高峰的主要驅動力[51]，而施用有機肥如秸稈還田等能為產甲烷菌提供極為豐富的產CH4基質，會導致稻田CH4的排放量增加[52]。Liu等的研究表明，施用Fe（Ⅲ）肥增加了稻麥輪作周期N2O的排放量，但顯著減少了CH4和CO2的排放量[53]?？偠灾?，水旱輪作種植模式會影響農田溫室氣體的排放，但栽培耕作方式、水肥管理措施等區(qū)域性差異以及土壤、氣候等自然因素也會導致農田CH4和N2O的產生和排放規(guī)律不盡相同。因此，在以后的研究中，可從整個水旱輪作系統(tǒng)的角度出發(fā)，利用碳足跡（指某種活動引起的或某種產品在其生命周期內積累的直接和間接溫室氣體的總排放量）的評價方法[54]，估算水旱輪作生產過程中碳足跡的時空變化特征，分析CH4和N2O排放引起的綜合溫室效應潛勢，可以為農業(yè)低碳排放提供科學的策略。

2?發(fā)展建議

目前在我國水旱輪作體系中，養(yǎng)分的投入主要以施用化肥為主，有機肥施用較少，同時由于對土壤養(yǎng)分在水旱輪作系統(tǒng)內的流動缺乏充分的認識，多數(shù)農戶在肥料調控方面往往忽視了土壤干濕交替和作物季節(jié)間的轉化對土壤養(yǎng)分釋放與利用的影響，也沒有考慮到作物對養(yǎng)分元素的需求規(guī)律，肥料施用不合理的現(xiàn)象比較常見。不合理的施肥方式，不僅影響了水旱輪作的生產力，其導致的資源浪費和生態(tài)環(huán)境問題也引起了社會各界的廣泛關注。因此，挖掘水旱輪作系統(tǒng)的生產潛力，實現(xiàn)該體系養(yǎng)分資源的高效利用，減輕其對環(huán)境的負面影響對我國農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。筆者通過查閱文獻了解了近幾年來農業(yè)田間管理措施的發(fā)展情況，為優(yōu)化水旱輪作系統(tǒng)養(yǎng)分管理提出以下4點建議。

2.1?協(xié)調土壤養(yǎng)分，根據(jù)作物養(yǎng)分需求精準施肥

在水旱輪作系統(tǒng)中，養(yǎng)分的投入主要是氮磷鉀肥的施用，但傳統(tǒng)的施肥觀念和技術更多注重的是在目標上追求產量，忽略了環(huán)境和產量的協(xié)調。在實際的田間管理中，氮肥的施用可遵循以推薦施肥量（150～250 kg/hm2）為主[55]，同時通過作物診斷（應用ISPAD儀或硝酸鹽反射儀）等方式根據(jù)作物不同時期的養(yǎng)分吸收規(guī)律微調為輔的原則[6]。由于磷在旱季土壤中易被固定，當季施用的磷肥大部分以固定態(tài)或有效態(tài)的形式殘留在土壤中[56]。而稻田淹水條件可以促進土壤中磷的釋放，水稻能有效利用旱季施用的磷肥[57]。因此，磷肥的施用可遵循“重旱輕水”的原則，旱季適量施用以滿足作物需求，稻季可適當減少磷肥的用量以挖掘土壤磷的潛力。土壤中速效鉀隨干濕交替環(huán)境的變化和有效磷類似，在固鉀能力比較強的土壤中，淹水條件會解離出含鉀礦物中的鉀，旱作土壤中這種情況則不易發(fā)生[58]。為緩解土壤缺鉀現(xiàn)狀、提高鉀肥的利用率，對于鉀肥的管理可以考慮旱季多施，水稻季少施的策略?？傮w來說，水旱輪作中肥料的施用可以遵循控氮減磷、適量補鉀的原則，同時可根據(jù)不同輪作體系作物的營養(yǎng)需求規(guī)律，利用測土配方施肥技術合理調整肥料用量，從輪作系統(tǒng)的角度實施養(yǎng)分資源的優(yōu)化配置和綜合管理，建立科學的施肥體系。

2.2?重視有機肥的使用，有效利用秸稈還田技術

在提倡高效、低碳、生態(tài)農業(yè)的需求下，秸稈還田作為一項有效的生態(tài)農業(yè)措施被大力推廣[59]。其中覆蓋和翻壓是目前農業(yè)生產中秸稈還田的2種主要方式。有研究表明，在稻麥輪作系統(tǒng)中，將水稻和小麥秸稈翻壓填埋還田可以顯著提高土壤有機質含量和改善土壤質量[60-61]。還田后秸稈釋放的氮、磷、鉀以及其中微量營養(yǎng)元素能夠被作物吸收利用，可代替部分化肥的使用[62]。但是，與單施秸稈或單施化肥相比，秸稈配施化肥培肥土壤和作物增產的效果更佳[63]。Kasteel等的研究表明，秸稈覆蓋還田可以有效提高作物產量和降低土壤水分無效蒸發(fā)[64]。在水旱輪作系統(tǒng)中，結合土壤干濕交替的特點，可以采用旱季作物秸稈粉碎翻壓入稻田土壤，稻草秸稈覆蓋于旱作土壤表面，再配施化肥的還田措施，這樣不僅能有效利用2季作物秸稈中的養(yǎng)分，緩解傳統(tǒng)農業(yè)生產對化肥的依賴，還能改善土壤理化性狀和提高水分利用率，具有廣泛的應用前景。

2.3?改進農業(yè)管理措施，探索應用生物炭技術

生物炭具有比表面積大、含碳率高、多孔結構等特點，有研究表明，在農業(yè)生產中將生物炭均勻撒至土壤表面并與耕層土壤均勻混合，可以改變耕層土壤的理化性質，提高土壤肥力，有利于促進作物增產和溫室氣體減排[65-66]。生物炭對NH4+、NO3-等具有較好的吸附效果，減少了土壤中氮素流失，同時吸附的氮素可以被植物再利用，提高了養(yǎng)分的利用率[67-68]。肖亞楠等的研究表明，在節(jié)水灌溉稻田中施加生物炭不僅可以提高水稻產量和水分利用率，還能有效減少CH4的排放量[69]。裴俊敏等的研究表明，施加生物炭可改善土壤性質，抑制土壤CO2排放，快速提高農田有機質的含量[70]。在農田中施加生物炭對農業(yè)生產和土壤改良具有積極的影響，將其運用到水旱輪作種植模式中，具有提升作物產量和防治生態(tài)環(huán)境污染的潛力價值，但目前關于在水旱輪作系統(tǒng)中施用生物炭的研究還相對較少，還有很多方面需要進一步探索。

2.4?多種農作技術綜合應用，發(fā)展高效高產栽培技術

水旱輪作系統(tǒng)是一個綜合多種影響因素的復雜系統(tǒng)，在實際的農業(yè)生產中，可考慮將壟作覆蓋、少耕免耕等保護性農業(yè)技術與秸稈還田、精準定量施肥、施控釋肥以及病蟲草害綜合防控等農作技術結合使用，發(fā)展高效高產栽培技術，以避免單一某項技術的缺陷，揚長避短。這不僅可以減少化肥、農藥等的使用量，還有利于提高土壤質量和改善環(huán)境污染，對可持續(xù)、綠色生態(tài)農業(yè)的發(fā)展具有極其重要的意義。

3?總結與展望

近年來，許多學者對水旱輪作種植模式下作物產量、土壤性質和農田溫室氣體排放等方面進行了研究。大量研究結果表明，與水稻連作相比，合理的水旱輪作有助于促進作物產量增長，改善土壤理化性質和有效提高土壤質量[11，19，21]。同時，水旱交替形成的特殊生態(tài)系統(tǒng)提高了土壤微生物的數(shù)量和多樣性，增加了土壤的酶活性，對防治作物病蟲草害和減少農業(yè)溫室氣體排放量也有積極的影響。但目前該體系也面臨著生產力徘徊不前或下降、資源配置不合理、農業(yè)面源污染嚴重等一系列問題。為解決該系統(tǒng)存在的問題，可以考慮從輪作體系中作物的生理生化指標及作物根際微生態(tài)效應等方面展開研究，了解水旱輪作系統(tǒng)的作用機制及水分、養(yǎng)分狀況的周期性變化規(guī)律，不斷改進肥料管理策略和優(yōu)化傳統(tǒng)農業(yè)技術，力圖從資源高效利用和環(huán)境安全、土壤與作物生態(tài)效應等角度出發(fā)，建立水旱輪作的養(yǎng)分資源綜合管理體系，以實現(xiàn)我國農業(yè)生產資源高效、作物高產和環(huán)境友好的總體目標。

參考文獻：

[1]黃國勤. 南方稻田耕作制度可持續(xù)發(fā)展面臨的十大問題[J]. 耕作與栽培，2009（3）：1-2，5.

[2]官春云，黃?璜，黃國勤，等. 中國南方稻田多熟種植存在的問題及對策[J]. 作物雜志，2016（2）：1-7.

[3]Chen S，Zheng X，Wang D Y，et al.Effect of long-term paddy-upland yearly rotations on rice （Oryza Sativa） yield，soil properties，and bacteria community diversity[J]. The Scientific World Journal，2012（3）：279641.

[4]Bakhshandeh S，Corneo P E，Mariotte P，et al.Effect of crop rotation on mycorrhizal colonization and wheat yield under different fertilizer treatments[J]. Agriculture Ecosystems & Environment，2017，247：130-136.

[5]楊濱娟，孫?松，陳洪俊，等. 稻田水旱輪作系統(tǒng)的能值分析和可持續(xù)性評價[J]. 生態(tài)科學，2017，36（1）：123-131.

[6]范明生，江榮風，張福鎖，等. 水旱輪作系統(tǒng)作物養(yǎng)分管理策略[J]. 應用生態(tài)學報，2008，19（2）：424-432.

[7]Xuan D T，Guong V T，Rosling A，et al.Different crop rotation systems as drivers of change in soil bacterial community structure and yield of rice，Oryza sativa[J]. Biology & Fertility of Soils，2012，48（2）：217-225.

[8]Filizadeh Y，Rezazadeh A，Younessi Z.Effects of crop rotation and tillage depth on weed competition and yield of rice in the paddy fields of Northern Iran[J]. Journal of Agricultural Science & Technology，2010，9（2）：99-105.

[9]王人民，丁元樹，陳錦新. 稻田年內水旱輪作對晚稻產量及生長發(fā)育的影響[J]. 浙江大學學報（農業(yè)與生命科學版），1996，22（4）：412-417.

[10]Linh T B，Sleutel S，Guong V T，et al.Deeper tillage and root growth in annual rice-upland cropping systems result in improved rice yield and economic profit relative to rice monoculture[J]. Soil & Tillage Research，2015，154：44-52.

[11]Seong-Tak Y，Young-Jung K，In-Ho J，et al.Growth and yield characteristics of foxtail millet，proso millet，sorghum and rice in paddy-upland rotation[J]. Korean Journal of Crop Science，2015，60（3）：300-307.

[12]Ladha J K，Dawe D，Pathak H，et al.How extensive are yield declines in long-term rice-wheat experiments in Asia？[J]. Field Crops Research，2003，81（2/3）：159-180.

[13]Liu N J，Li X Y，Waddington S R.Soil and fertilizer constraints to wheat and rice production and their alleviation in six intensive cereal-based farming systems of the Indian sub-continent and China[J]. Food Security，2014，6（5）：629-643.

[14]Zhou W，Lv T F，Chen Y，et al.Soil Physicochemical and biological properties of paddy-upland rotation：a review[J]. The Scientific World Journal，2014，2014：856352.

[15]Motschenbacher J，Brye K R，Anders M M.Long-term rice-based cropping system effects on near-surface soil compaction[J]. Agricultural Sciences，2011，2（2）：117-124.

[16]彭星輝. 稻田復種制對土壤理化性狀的影響及其經濟效益分析[J]. 安徽農業(yè)科學，2007，35（13）：3921-3923.

[17]Fong J D M，Masunaga T，Sato K.Control of micronutrients availability in soil and concentration in rice grain through field water management[J]. Journal of Agricultural Science，2015，7（5）：163-174.

[18]Morales L A，Vázquez E V，Paz-Ferreiro J.Spatial and temporal variability of Mehlich-1 extractable Fe，Mn and Zn over a rice field as a function of lime amendment[J]. Stochastic Environmental Research & Risk Assessment，2011，25（8）：1039-1048.

[19]Timsina J，Connor D J.Productivity and management of rice-wheat cropping systems：issues and challenges[J]. Field Crops Research，2001，69（2）：93-132.

[20]Nishida M.Decline in fertility of paddy soils induced by paddy rice and upland soybean rotation，and measures against the decline[J]. Japan Agricultural Research Quarterly，2016，50（2）：87-94.

[21]Zheng H B，Huang H，Zhang C M，et al.National-scale paddy-upland rotation in Northern China promotes sustainable development of cultivated land[J]. Agricultural Water Management，2016，170：20-25.

[22]Do T N，Nishida K A. nitrogen cycle model in paddy fields to improve material flow analysis：the Day-Nhue River Basin case study[J]. Nutrient Cycling in Agroecosystems，2014，100（2）：215-226.

[23]Kumari M，Chakraborty D，Gathala M K，et al.Soil aggregation and associated organic carbon fractions as affected by tillage in a rice-wheat rotation in North India[J]. Soil Science Society of America Journal，2011，75（2）：560-567.

[24]Lu M，Yang Y H，Luo Y Q，et al.Responses of ecosystem nitrogen cycle to nitrogen addition：a meta-analysis[J]. New Phytologist，2011，189（4）：1040-1050.

[25]Yuan H Z，Ge T D，Zou S Y，et al.Effect of land use on the abundance and diversity of autotrophic bacteria as measured by ribulose-1，5-biphosphate carboxylase/oxygenase（RubisCO） large subunit gene abundance in soils[J]. Biology and Fertility of Soils，2013，49（5）：609-616.

[26]Acosta-Martínez V，Cruz L，Sotomayor-Ramírez D，et al.Enzyme activities as affected by soil properties and land use in a tropical watershed[J]. Applied Soil Ecology，2007，35（1）：35-45.

[27]Venter Z S，Jacobs K，Hawkins H J.The impact of crop rotation on soil microbial diversity：a meta-analysis[J]. Pedobiologia，2016，59（4）：215-223.

[28]Liu D Y，Ishikawa H，Nishida M，et al.Effect of paddy-upland rotation on methanogenic archaeal community structure in paddy field soil[J]. Microbial Ecology，2015，69（1）：160-168.

[29]Nishida M，Sekiya H，Yoshida K.Status of paddy soils as affected by paddy rice and upland soybean rotation in northeast Japan，with special reference to nitrogen fertility[J]. Soil Science & Plant Nutrition，2013，59（2）：208-217.

[30]Murugan R，Kumar S，et al.Influence of long-term fertilization and crop rotation on changes in fungal and bacterial residues in a tropical rice-field soil[J]. Biology & Fertility of Soils，2013，49（7）：847-856.

[31]陳曉娟，吳小紅，劉守龍，等. 不同耕地利用方式下土壤微生物活性及群落結構特性分析：基于PLFA和Micro-RespTM方法[J]. 環(huán)境科學，2013，34（6）：2375-2382.

[32]董?艷，魯?耀，董?坤，等. 輪作模式對設施土壤微生物區(qū)系和酶活性的影響[J]. 土壤通報，2010，41（1）：53-55.

[33]Roldán A，Salinas-García J R，Alguacil M M，et al.Soil enzyme activities suggest advantages of conservation tillage practices in sorghum cultivation under subtropical conditions[J]. Geoderma，2005，129（3/4）：178-185.

[34]Holland J M.The environmental consequences of adopting conservation tillage in Europe：reviewing the evidence[J]. Agriculture，Ecosystems & Environment，2004，103（1）：1-25.

[35]Ebihara Y，Uematsu S，Nomiya S.Control of Verticillium dahliae at a strawberry nursery by paddy-upland rotation[J]. Journal of General Plant Pathology，2010，76（1）：7-20.

[36]黃國勤，黃祿星. 稻田輪作系統(tǒng)的減災效應研究[J]. 氣象與減災研究，2006，29（3）：25-29.

[37]Fujisaka S，Harrington L，Hobbs P.Rice-wheat in South Asia：systems and long-term priorities established through diagnostic research[J]. Agricultural Systems，2007，46（2）：169-187.

[38]Hilton S，Bennett A J，Keane G，et al.Impact of shortened crop rotation of oilseed rape on soil and rhizosphere microbial diversity in relation to yield decline[J]. PLoS One，2013，8（4）：e59859.

[39]Nagarajah S，Neue H U，Alberto M C R.Effect of Sesbania，Azolla and rice straw incorporation on the kinetics of NH4，K，F(xiàn)e，Mn，Zn and P in some flooded rice soils[J]. Plant & Soil，1989，116（1）：37-48.

[40]楊濱娟，黃國勤，徐?寧，等. 長期水旱輪作條件下不同復種方式對稻田雜草群落的影響[J]. 應用生態(tài)學報，2013，24（9）：2533-2538.

[41]強?勝，沈俊明，張成群，等. 種植制度對江蘇省棉田雜草群落影響的研究[J]. 植物生態(tài)學報，2003，27（2）：278-282.

[42]譚景艾，李保同，潘曉華，等. 冬種綠肥對早稻病蟲草發(fā)生及產量的影響[J]. 中國農學通報，2015，31（4）：179-184.

[43]Tang L L，Wan K Y，Cheng C P，et al.Effect of fertilization patterns on the assemblage of weed communities in an upland winter wheat field[J]. Journal of Plant Ecology，2014，7（1）：39-50.

[44]Linquist B，van Groenigen K J，Adviento-Borbe M A，et al.An agronomic assessment of greenhouse gas emissions from major cereal crops[J]. Global Change Biology，2015，18（1）：194-209.

[45]Ma Y C，Kong X W，Yang B，et al.Net global warming potential and greenhouse gas intensity of annual rice-wheat rotations with integrated soil-crop system management[J]. Agriculture Ecosystems & Environment，2013，164：209-219.

[46]Stevens C J，Quinton J N.Policy implications of pollution swapping[J]. Physics & Chemistry of the Earth Parts A/B/C，2009，34（8/9）：589-594.

[47]Kraus D，Weller S，Klatt S，et al.How well can we assess impacts of agricultural land management changes on the total greenhouse gas balance（CO2，CH4 and N2O） of tropical rice-cropping systems with a biogeochemical model？[J]. Agriculture，Ecosystems & Environment，2016，224：104-115.

[48]Weller S，Janz B，Jrg L，et al.Greenhouse gas emissions and global warming potential of traditional and diversified tropical rice rotation systems[J]. Global Change Biology，2016，22（1）：432-448.

[49]Weller S，Kraus D，Ayag K R P，et al.Methane and nitrous oxide emissions from rice and maize production in diversified rice cropping systems[J]. Nutrient Cycling in Agroecosystems，2015，101（1）：37-53.

[50]Zheng X H，Wang M X，Wang Y S，et al.Mitigation options for methane，nitrous oxide and nitric oxide emissions from agricultural ecosystems[J]. Advances in Atmospheric Sciences，2000，17（1）：83-92.

[51]Hao Q K，Jiang C S，Chai X S，et al.Drainage，no-tillage and crop rotation decreases annual cumulative emissions of methane and nitrous oxide from a rice field in Southwest China[J]. Agriculture，Ecosystems & Environment，2016，233：270-281.

[52]Ma J，Ma E，Xu H，et al.Wheat straw management affects CH4 and N2O emissions from rice fields[J]. Soil Biology & Biochemistry，2009，41（5）：1022-1028.

[53]Liu S W，Zhang L，Liu Q H，et al.Fe（Ⅲ） fertilization mitigating net global warming potential and greenhouse gas intensity in paddy rice-wheat rotation systems in China[J]. Environmental Pollution，2012，164：73-80.

[54]Yan M，Cheng K，Luo T，et al. Carbon footprint of grain crop production in China-based on farm survey data[J]. Journal of Cleaner Production，2015，104：130-138.

[55]Fan M S，Jiang R F，Liu X J，et al.Interactions between non-flooded mulching cultivation and varying nitrogen inputs in rice-wheat rotations[J]. Field Crops Research，2005，91（2/3）：307-318.

[56]胡?寧，袁?紅，藍家程，等. 巖溶石漠化區(qū)不同植被恢復模式土壤無機磷形態(tài)特征及影響因素[J]. 生態(tài)學報，2014，34（24）：7393-7402.

[57]Gupta R K，Singh Y S，Ladha J K，et al.Yield and phosphorus transformations in a rice-wheat system with crop residue and phosphorus management[J]. Soil Science Society of America Journal，2007，71（5）：1500-1507.

[58]李小坤，魯劍巍，吳禮樹，等. 油菜—水稻輪作下根區(qū)與非根區(qū)紅壤性水稻土鉀素變化研究[J]. 土壤學報，2010，47（3）：508-514.

[59]Wang S C，Zhao Y W，Wang J Z，et al.The efficiency of long-term straw return to sequester organic carbon in Northeast Chinas cropland[J]Journal of Integrative Agriculture，2018，17（2）：436-448.

[60]Wang X H，Yang H S，Liu J，et al.Effects of ditch-buried straw return on soil organic carbon and rice yields in a rice-wheat rotation system[J]. Catena，2015，127：56-63.

[61]Zhu L，Hu N，Yang M，et al.Effects of different tillage and straw return on soil organic carbon in a rice-wheat rotation system[J]. PLoS One，2014，9（2）：e88900.

[62]Yin H J，Zhao W Q，Li T，et al.Balancing straw returning and chemical fertilizers in China：role of straw nutrient resources[J]. Renewable & Sustainable Energy Reviews，2017，81（2）：2695-2702.

[63]Meng F Q，Dungait J A J，Xu X L，et al. Coupled incorporation of maize（Zea mays L.） straw with nitrogen fertilizer increased soil organic carbon in Fluvic Cambisol[J]. Geoderma，2016，304：19-27.

[64]Kasteel R，Garnier P，Vachier P，et al.Dye tracer infiltration in the plough layer after straw incorporation[J]. Geoderma，2007，137（3/4）：360-369.

[65]Zhang A，Bian R J，Pan G X，et al.Effects of biochar amendment on soil quality，crop yield and greenhouse gas emission in a Chinese rice paddy：a field study of 2 consecutive rice growing cycles[J]. Field Crops Research，2012，127：153-160.

[66]Woolf D，Amonette J E，Street-Perrott F A，et al.Sustainable biochar to mitigate global climate change[J]. Nature Communications，2010，1（5）：56-65.

[67]Zheng H，Wang Z Y，Deng X，et al.Impacts of adding biochar on nitrogen retention and bioavailability in agricultural soil[J]. Geoderma，2013，206：32-39.

[68]Singh B P，Hatton B J，Balwant S，et al.Influence of biochar on nitrous oxide emission and nitrogen leaching from two contrasting soils[J]. Journal of Environmental Quality，2010，39（4）：1224-1235.

[69]肖亞楠，楊士紅，劉曉靜，等. 生物炭施用對節(jié)水灌溉稻田甲烷排放的影響[J]. 節(jié)水灌溉，2017（10）：52-55，60.

[70]裴俊敏，李金全，李兆磊，等. 生物質炭施加對水旱輪作農田土壤CO2排放及碳庫的影響[J]. 亞熱帶資源與環(huán)境學報，2016，11（3）：72-80.