2018, Vol. 55
2. 南昌职业学院，南昌 330500;
3. 江西科技学院，南昌 330098;
4. 中国科学院南京土壤研究所，南京 210008
近年来，我国南方双季稻区的土壤质量问题日渐显著，土壤酸化、板结和肥力退化等问题加剧[1]。影响土壤质量的因素众多，有研究表明，稻田土壤团聚体构成比例失衡及团聚体水稳定性下降是土壤质量退化的主要表现形式之一，对稻田的健康可持续性生产具有重要影响[2]。
土壤团聚体是土壤结构的基本单元，对土壤的理化性质有着重大影响[3]。土壤团聚体有大团聚(＞0.25mm)体和微团聚体(＜0.25mm)之分[4]，其数量及分布，一方面，可以在一定程度上反映土壤的持水性[5]、供储养分[6]等能力的高低；另一方面，也是土壤肥力的基础及评价土壤质量高低的关键指标之一[7]。已有研究，如耕作方式、种植方式及年限[2, 8]、秸秆还田[9](添加物)和微生物[10]等均会影响稻田土壤团聚体结构及组分。秸秆还田是目前国内外大力推行的一种保护性耕作措施，水稻秸秆还田有利于提高稻田土壤机械及水稳定性团聚体的结构水平，改善土壤结构，提高土壤有机质含量[9, 11]，但这些研究主要集中在水稻秸秆还田对土壤质量的影响[12]，而对于在复种轮作休耕方式下的冬季作物及水稻秸秆双重还田对稻田土壤的团聚体组分及水稳定性的影响研究较少，尤其是双季稻田土壤对此的响应特征，未曾见较多报道。
我国土壤质量持续下降，亟需采取措施提高土壤质量，以确保我国粮食安全[13]。研究表明，长期保护性耕作[14]和常规耕作和水旱轮作[15]等耕作方式对土壤团聚体有重要影响，有利于改善土壤质量。土壤质量的改善和保护对稻田可持续发展具有重要作用[16]，实施轮作休耕又是稻田可持续发展的有效途径之一[16]。因此，针对当前仅仅稻草还田或耕作方式等单一因素对稻田土壤团聚体影响研究的不足，本文在复种轮作模式及冬种作物和水稻秸秆双重还田条件下对我国南方双季稻区的早稻和晚稻土壤团聚体分布及其水稳定性展开了较为深入的研究，为科学评价不同种植方式及秸秆还田应用中的可行性及指导、管理我国南方稻田健康发展提供重要依据。
1 材料与方法 1.1 试验区概况试验于2012年4月—2017年12月，选择在地处赣东北典型双季稻区的江西省万年县农业科学研究所陈营镇试验田(28°41′N，116°55′E)进行。试验地属于亚热带季风气候，气候湿润，光照充足，热量资源丰富，气温季节性变化显著。试验期间年平均气温18.6℃，极端最高气温38.3℃，极端最低气温-5℃。年平均降雨量1 906 mm。年平均日照时长1 662 h。年平均风速1.3 m·s-1。年无霜期260 d。试验基地土壤为第四纪亚红黏土母质发育的潴育土，试验前表层土壤(0~15 cm)肥力状况为：pH 6.08，有机质41.81 g·kg-1，全氮1.97 g·kg-1，有效磷16.38 mg·kg-1，速效钾130.00 mg·kg-1，有机碳24.25 g·kg-1，C/N比为12.31，阳离子交换量5.89 cmol·kg-1。
1.2 试验设计本试验始于2012年春季早稻，采取单因素随机区组设计，共设置5个处理，分别为WF-R-R(CK)处理：冬闲—早稻—晚稻；MV-R-R处理：紫云英—早稻—晚稻；RP-R-R处理：油菜—早稻—晚稻；GC-R-R处理：大蒜—早稻—晚稻；PO-R-R处理：马铃薯(轮)—早稻—晚稻，此处理的冬季种植作物自2012年冬季开始在马铃薯、大蒜、油菜和紫云英之间循环轮作。试验小区采用随机区组设计，小区周围设置宽1.5 m的保护带进行保护行隔离，每个小区的面积为66.7 m2，每个处理设3次重复，总计15个试验小区，试验前每个小区的土壤肥力状况基本一致。试验设计见表 1。
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表 1 试验设计 Table 1 Trial design |
本试验作物品种及施肥量(表 2)，冬种作物品种分别为余江大叶籽、“绵丰油18”、山东“金乡”蒜和马铃薯“克新18号”，冬种紫云英仅施用尿素37.5 kg·hm-2；冬种油菜、大蒜和马铃薯苗期施用尿素分别为24、270和225 kg·hm-2，基肥均施用“三元”牌复合肥600 kg·hm-2。冬季作物秸秆还田，其中，紫云英还田量为鲜重22 500 kg·hm-2(N、P2O5、K2O的含量分别为0.36%、0.11%、0.28%)，油菜秸秆还田量为鲜重19 500 kg·hm-2(N、P2O5、K2O的含量分别为0.38%、0.15%、0.51%)，马铃薯秸秆还田量为鲜重10 500 kg·hm-2(N、P2O5、K2O的含量分别为0.53%、0.13%、0.32%)。
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表 2 试验品种及肥料用量 Table 2 Trial varieties and fertilizer usage |
早稻品种为“株两优09”，晚稻为“天优华占”。早、晚稻(Oryza sativa)化肥施肥量相等，为:尿素(N 46%)193.2 kg·hm-2，过磷酸钙(P2O5 12%)420 kg·hm-2，氯化钾(K2O 60%)202 kg·hm-2，分基肥、蘖肥、穗肥3次撒施。磷肥全部作基肥在水稻移栽前一次性施入，分蘖肥在移栽后5~7 d施用，穗肥在主茎幼穗长1~2 cm时施用；水稻钾、氮肥施用比例为基肥：分蘖肥：穗肥=4：3：3，早稻秸秆切碎全量还田，晚稻秸秆覆盖还田。
1.4 样品采集本试验分别于2017年7月20日早稻及2017年10月25日晚稻收获时，在每个小区用土壤采集器采集0~50 cm土柱，并按稻田耕作表层、耕作亚表层、犁底层和渗育层取0~15 cm、15~30 cm、30~40 cm和40~50 cm的土样，分别装入自封袋，带回实验室，挑去动、植物残体、根系和石块后，置于实验室阴凉通风处自然风干之后装袋保存。
1.5 土壤水稳定性团聚体测定将土样置于孔径依次为2、1、0.5、0.25 mm的套筛顶部，用绳子固定好，确保套筛在水中不会分离，之后将套筛放入桶中，向桶中慢慢注水，使水面离套筛顶部约3 cm，在水中静置浸泡15 min，浸泡的同时用重物压住套筛使之不会移动。浸泡结束后，双手固定套筛，以30次·min-1的速率在水中上下振荡3 min，上下移动的垂直距离不超过3 cm，将各级粒径的土样，洗入洁净的烧杯中，待烘干后分别称量，相应记为Mi。
本试验的参数指标主要有土壤团聚体百分含量Wi、土壤粒径＞0.25 mm水稳性团聚体的百分含量R0.25、土壤分型维数D、土壤平均质量直径MWD(mm)和土壤平均几何直径GMD(mm)。土壤水稳定性团聚体百分含量计算方法参考《土壤理化分析方法》[18]。MWD、GMD和D的计算分别采用邱莉萍等[19]和杨培岭等[20]推导出的公式：
| $ {\rm{MWD = }}\sum\limits_{i = 1}^n {{{\mathit{\bar R}}_\mathit{i}}{\mathit{W}_\mathit{i}}/} \sum\limits_{i = 1}^n {{\mathit{W}_\mathit{i}}} $ | (1) |
| $ {\rm{GWD = exp}}\;\;\left[ {\sum\nolimits_{i = 1}^n {{M_i}{\rm{ln}}{{\mathit{\bar R}}_\mathit{i}}/\sum\nolimits_{i = 1}^n {{M_i}} } } \right] $ | (2) |
| $ \frac{{{\rm{M}}\left( {r < {{\mathit{\bar R}}_\mathit{i}}} \right)}}{{{{\rm{M}}_{\rm{T}}}}} = {\left( {\frac{{{{\mathit{\bar R}}_\mathit{i}}}}{{{\mathit{R}_{{\rm{max}}}}}}} \right)^{3 - D}} $ | (3) |
式(3)两边同时取对数，可知：
| $ {\rm{lg}}\left[ {\frac{{\mathit{M}\left( {r < {{\mathit{\bar R}}_\mathit{i}}} \right)}}{{{\mathit{M}_{\rm{T}}}}}} \right]=\left( {3 - D} \right){\rm{lg}}\left( {\frac{{{{\mathit{\bar R}}_\mathit{i}}}}{{{\mathit{R}_{{\rm{max}}}}}}} \right) $ | (4) |
式中，Ri为经过筛分出来的某一级别土壤团聚体的MWD(mm)，MT为各个粒级土壤团聚体的总质量(g)，Rmax为土壤团聚体的最大粒级(mm)，M(r小于Ri)为粒级小于Ri的土壤团聚体的质量(g)，D为土壤分型维数，Wi为该级别团聚体的相应重量占土壤样品干重的分数。
1.6 数据处理采用SPSS22.0对数据进行统计分析；采用单因素方差分析进行方差分析；采用Origin8.5.1作图。
2 结果 2.1 复种轮作休耕方式对土壤水稳定性团聚体数量的影响在2017年早、晚稻生长季，试验各处理均表现出土壤水稳定性团聚体含量(如图 1，图中R代表双季稻，如MVR代表冬种紫云英双季稻)以0.25~0.5 mm和＜0.25 mm土壤粒级(“较小”)团聚体为主，各处理含量之和分别介于78.1%~84.8%和85.6%~91.1%；1~2 mm和0.5~1 mm土壤粒级(“较大”)含量较少，各处理含量之和分别介于13.1%~21.9%和8.9%~14.4%。其次，与冬闲处理相比，冬季复种轮作处理早、晚稻的“较小”土壤团聚体累积含量差异显著(P＜0.05)，同时晚稻的“较小”团聚体累积含量较早稻的累积含量要高，而“较大”土壤团聚体的累积含量呈相反变化趋势。再次，在各土层中，从各粒级团聚体的变化幅度来看，早稻各复种轮作休耕处理较晚稻显著，同时早、晚稻中“较小”团聚体也要较“较大”团聚体变化显著。由此可见，这说明冬季复种轮作更有利于早稻土壤大团聚体的形成。
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图 1 2017年早、晚稻不同处理下不同土层土壤团聚体含量 Fig. 1 The contents of soil aggregates in different soil layers under different treatment of early and late rice in 2017 |
从图 2可以看出，一方面，与冬闲处理相比，除＜0.25 mm粒径和30~40 cm土层的0.25~0.5 mm粒径的土壤团聚体外，冬季复种轮作处理早、晚稻土壤团聚体含量提高显著，同时，复种轮作休耕方式下，早稻较晚稻的不同土层不同粒径的土壤团聚体含量提高更显著(P＜0.05)；另一方面，复种轮作休耕方式下，0~30 cm较40~50 cm土层土壤团聚体的含量的差异更显著(P＜0.05)。
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图 2 2017年早、晚稻收获期土壤不同粒径不同土层团聚体百分含量 Fig. 2 Distribution of soil aggregates with different particle sizes at early and late rice harvesting stages in 2017 注：表中不同小写字母表示不同处理相同土层间的差异显著(P＜0.05).下同 Note:Different lowercase letters in the table indicate differences between the same soil layers(P < 0.05).The same below |
稻田复种轮作休耕后，早稻土壤水稳性团聚体的MWD和GMD表现为在0~15 cm、15~30 cm、30~40 cm和40~50 cm土层显著上升(P＜0.05)(表 3)，其中，MWD随土层深度变化各冬季种植各处理的上升幅度依次为7.4%~18.2%、1.6%~6.1%、0~6.1%和0.29%~13.6%，0~50 cm土层中MWD冬季种植各处理上升幅度依次为6.7%、7.8%、6.4%和4.1%，以冬种油菜和紫云英处理表现的尤其突出；GMD随土层深度变化冬季种植各处理的上升幅度依次为0.4%~1.9%、1.4%~3.7%、0~2.1%和0~1.1%，0~50 cm土层中MWD冬季种植各处理上升幅度依次为1.6%、2.3%、0.5%和1.6%，以冬种油菜处理表现的尤其突出。说明稻田冬季复种轮作显著提高了0~50 cm土层的早稻田土壤水稳性团聚体的稳定性。
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表 3 早稻收获期土壤水稳定性团聚体平均质量直径(MWD)、平均几何直径(GMD)、R0.25和分形维数(D) Table 3 Mean weight diameter(MWD), Mean geometric diameter(GMD), R0.25 and fractal dimension(D)of soil water-stable aggregates in early paddy field |
稻田复种轮作休耕后，晚稻土壤水稳性团聚体的MWD和GMD(表 4)与早稻类似，表现为在0~15 cm、15~30 cm、30~40 cm和40~50 cm土层显著上升(P＜0.05)，其中，MWD随土层深度各冬季种植处理的上升幅度依次为1.1%~5.8%、0.3%~1.9%、1.6%~5.4%和1.2%~2.4%，0~50 cm土层中MWD冬季种植各处理上升幅度依次为2.0%、3.8%、1.2%和2.6%，以冬季种植油菜和轮作处理表现的尤为突出；GMD随土层深度变化各冬季种植处理的上升幅度依次为2.2%~7.8%、1.1%~3.0%、0~2.6%和0.2%~1.9%，0~50 cm土层中MWD冬季种植各处理上升幅度依次为2.6%、3.8%、0.7%和2.9%，以冬季种植油菜和轮作处理表现的尤为突出。说明稻田冬季复种轮作显著提高了0~50 cm土层的晚稻田土壤水稳性团聚体的稳定性。
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表 4 晚稻收获期土壤水稳定性团聚体平均质量直径(MWD)、平均几何直径(GMD)、R0.25和分形维数(D) Table 4 Mean weight diameter(MWD), Mean geometric diameter(GMD), R0.25 and fractal dimension (D) of soil water-stable aggregates in late paddy field |
综上所述，稻田冬季不同复种轮作模式显著提高了0~50 cm土层的稻田土壤水稳性团聚体的稳定性(P＜0.05)，这一变化趋势与早、晚稻的水稳定性大团聚体的含量变化一致，与稻田土壤微团聚体的含量变化相反。
2.3 复种轮作休耕方式对分型维数D和R0.25的影响稻田冬季复种轮作休耕后，早稻土壤水稳性团聚体分形维数D(表 3)，除30~40 cm冬种各处理增加了0.9%~6.8%外，土层0~15 cm、15~30 cm和40~50 cm中，冬季种植紫云英、油菜、大蒜和轮作(马铃薯、紫云英、油菜和大蒜之间)处理依次降低了0.3%~3.5%、0.8%~2.7%和0.2%~2.4%，0~50 cm土层冬季种植各处理依次平均降低了0.8%、1.1%、0.4%和1.0%；在差异显著性方面，除冬季种植大蒜和油菜处理外，其余各冬季种植处理与冬闲田处理相比，早稻土壤水稳性团聚体分形维数D表现出显著差异，其中以冬季种植油菜和轮作处理较为突出(P＜0.05)。
稻田冬季复种轮作休耕后，早稻土壤水稳性团聚体R0.25(表 3)，土层0~15 cm、15~30 cm、30~40 cm和40~50 cm中，紫云英、油菜、大蒜和轮作处理依次增加了8.%~10.2%、2.0%~4.3%、3.9%~13.9%和6.5%~10.0%，0~50 cm土层冬季种植各处理依次平均增加了6.8%、7.9%、5.9%和6.7%，各处理与冬闲田处理相比，均表现出显著差异(P＜0.05)。
稻田冬季复种轮作休耕后，晚稻土壤水稳性团聚体分形维数D(表 4)，除40~50 cm冬季种植各处理增加了0.3%~1.1%外，土层0~15 cm、15~30 cm和30~40 cm中，冬季种植紫云英、油菜、大蒜和轮作处理依次降低了0.3%~1.0%、0.08%~0.4%和0~0.2%，0~50 cm土层除冬季种植大蒜处理外，各处理均降低了0.2%，但各处理与冬闲田处理相比，晚稻土壤水稳性团聚体分形维数D差异不显著(P＜0.05)。
稻田冬季复种轮作休耕后，晚稻土壤水稳性团聚体R0.25(表 4)与早稻类似，土层0~15 cm、15~30 cm、30~40 cm和40~50 cm中，冬种紫云英、油菜、大蒜和轮作(紫云英、油菜和大蒜之间)处理依次增加了3.9%~7.6%、0.2%~4.7%、4.0%~11.4%和0.7%~4.0%，0~50 cm土层各处理依次平均增加了2.4%、1.3%、1.8%和1.9%，各处理与冬闲田处理相比，均表现出显著差异，但晚稻各处理间除冬种油菜处理外，其他各处理之间差异不显著(P＜0.05)。
2.4 复种轮作休耕方式下团聚体组成与稳定性的相关性稻田土壤水稳性团聚体各粒径百分含量及其稳定性参数(MWD、GMD、D和R0.25)之间的关系(表 5)表明，MWD、GMD和R0.25之间均显著相关(P＜0.05)，相关系数高达0.95以上，并且三者均与分形维数D呈显著负相关(P＜0.05)，相关系数均在-0.85以上；＜0.25 mm粒级的团聚体含量与MWD、GMD和R0.25均呈显著负相关(P＜0.05)，与分形维数D呈显著正相关(P＜0.05)，即当稻田土壤R0.25升高时，土壤水稳性团聚体的稳定性指标MWD和GMD增大，分形维数指标D减少；反之，当土壤粒径＜0.25 mm水稳性团聚体的含量升高时，土壤水稳性团聚体的稳定性指标MWD和GMD均减小，分形维数指标D增大。
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表 5 团聚体组成与稳定性的相关性 Table 5 The correlation of aggregate composition and stability |
图 3a表明不同复种轮作休耕模式下2012—2017年早稻产量的动态变化，同一处理不同年份早稻产量的变化较大，在冬季作物种植后的前三年，同一年份不同处理间早稻的产量差异不明显，而在冬季作物种植后的后三年，同一年份不同处理间早稻的产量差异在第四年时达到最大(冬种大蒜处理的产量＞紫云英处理＞冬种轮作处理＞油菜处理)，冬种作物的最后两年的差异在逐步下降，但从6年的产量变化趋势来看，冬季种植作物有利于提高水稻的早稻产量，以冬种大蒜和轮作处理较好。
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图 3 不同复种轮作休耕模式下早、晚稻产量的动态变化 Fig. 3 Dynamic changes of early and late rice yield by different pattern of multiple cropping, rotation, fallow |
图 3b表明不同复种轮作休耕模式下2012—2017年晚稻产量的动态变化，在冬季作物种植后的前三年，水稻产量增幅缓慢，而在冬季作物种植后的后三年，同一年份不同处理间早稻产量差异在第四年时达到最大(冬种大蒜处理的产量＞紫云英处理＞冬种轮作处理＞油菜处理)，这与早稻产量的变化趋势一致，但由于2015年晚稻的极端天气和成熟期倒伏而引起了晚稻大幅度的减产，从6年的产量变化趋势上看，各冬种作物处理有利于提高晚稻的产量(冬种大蒜处理的产量＞轮作处理＞油菜处理＞紫云英处理)，而冬闲处理晚稻的产量则具有缓慢下降的趋势。因此，南方双季稻田冬季种植作物，较冬季作物及水稻秸秆双重还田更有利于提高晚稻产量。
3 讨论 3.1 复种轮作休耕方式对稻田土壤及水稻生长的影响有研究表明，冬种油菜、小麦秸秆翻压还田，在水稻生长前期降低了分蘖数和干物质重，但在晒田初期提高了电导率、降低了土壤溶液pH，同时还认为油菜、小麦秸秆翻压还田对水稻前期生长的影响主要与土壤溶液pH、电导率降低、氧化还原电位变化等因素有关[21]。在中国南方双季稻区，通过组合秸秆还田与耕作制度(免耕、常规翻耕和旋耕)方式，认为秸秆还田条件下其土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、有效磷(AP)和速效钾(AK)均呈增加的趋势，与免耕与秸秆还田相比，翻耕与秸秆还田土壤容重降低了9%，早、晚稻产量分别提高了5.2%和6.4%[12]。还有研究表明，小麦、水稻、油菜秸秆还田及配施秸秆腐熟剂后秸秆还田有利于提高土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量、阳离子交换量、降低土壤容重和增加＞0.25 mm土壤团聚体含量增加，对稻田土壤质量具有明显的改良作用，有利于提高水稻产量[9]。本研究中，冬种作物有利于提高双季稻田早、晚稻的产量，同时晚稻较早稻提高更为显著，这与秸秆还田可以提高稻田土壤中的养分含量及酶活性[22]，且秸秆还田后增加稻田土壤孔隙度，降低土壤容重，改善土壤通透性[23]，提高水分利用率，增加作物产量[24]等研究基本吻合。由此可见，冬季复种轮作方式及秸秆还田对土壤质量和结构均有有利影响，这也是冬季复种轮作方式下秸秆还田之后双季稻增产的另一重要原因。
3.2 复种轮作休耕方式对稻田土壤水稳性团聚体组成的影响本试验中，复种轮作休耕方式对南方早、晚稻田土壤水稳定性团聚体百分含量的影响均表现出0~50 cm土层土壤大粒级水稳定性团聚体百分含量均出现增多的趋势，这一结论符合Six等[25]的土壤大团聚体周转及土壤有机质(SOM)变化的胚胎发育模型。本试验中冬季不同作物秸秆还田的同时，上年晚稻秸秆覆盖还田，有利于水稻秸秆的加速腐解，可以加快促进团聚体中颗粒有机质(POM)的形成，POM被黏土矿物质和微生物分泌的黏液包裹，形成新微团聚体的核心，促进土壤大团聚体数量的增加。在水稻生长季，田间管理采用干湿交替法管理，已有研究表明，在干湿交替的稻田中秸秆还田有利于丰富稻田土壤微生物数量级种类，从而促进稻田土壤团聚体的形成[26]，这是本试验早、晚稻土壤水稳定大团聚体增加的一个重要原因，但这一结论与安婉丽等[27]研究的早稻秸秆还田对土壤水稳定团聚体大团聚体影响不显著(P＜0.05)的结果不一致，这可能与早稻秸秆还田时，福建稻田冬季处于休闲、寒冷湿润淹水的环境状况有关，影响了早稻有机质的质量和微生物数量，从而影响了土壤大团聚体的形成。
此外，有研究表明，输入土壤的植物残体主要通过真菌菌丝体生长和其他微生物的分解活动，使土壤颗粒与矿物质相结合[28]。本试验中，在冬季不同种植方式下，晚稻的秸秆以覆盖冬季作物的方式还田，增加了冬季稻田的地表温度，加速了有机质的分解，增加了土壤微生物数量和种类，同时冬季作物的秸秆还田，增加了早稻季土壤养分的输入，这是本研究在冬季复种轮作方式下秸秆还田促进早、晚稻稻田土壤大团体形成的另一原因。结合以上研究结果，冬季作物秸秆覆盖还田后，稻田0~30 cm土层土壤中的有机碳、胶结物质和微生物等的数量及微生物的种类较稻田30~50 cm土层多，因此，在早、晚稻生长期，稻田不同复种轮作后0~30 cm稻田土层水稳性大团聚体含量增多，而微团聚体减少的现象较30~50 cm土层显著(P＜0.05)。
3.3 复种轮作休耕方式对稻田土壤水稳性团聚体稳定性的影响稻田土壤平均质量直径MWD和平均几何直径GMD指标可以反映土壤团聚体的大小及百分含量的分布状况[19]，稻田土壤大团聚体的含量越高，其MWD值越大，说明土壤团聚体的平均粒径团聚程度越高[29]；稻田土壤团聚体越稳定，其GMD值越大[4]。分形维数D也能较好地描述稻田土壤团聚体数量组成，D指标值越小说明其土壤结构稳定性越好[30, 31]。本研究表明，MWD、GMD和R0.25指标之间均呈显著相关关系(P＜0.05)，并且三者均与分形维数D指标呈显著负相关(P＜0.05)，表明MWD、GMD、R0.25和分形维数D四项指标均可以用来表征稻田土壤团聚体稳定性，且其在表征稻田土壤团聚体稳定性的过程中也具有一致性。
本研究中，南方稻田复种轮作休耕方式下秸秆还田后，早、晚稻土壤在0~50 cm土层水稳性团聚体MWD和GMD总体显著增大，分形维数显著减小，说明复种轮作休耕对早、晚稻土壤水稳性团聚体稳定性提高，这主要是因为秸秆还田(包括冬季作物秸秆)使早、晚稻田水稳性大团聚体含量增多(表 3和表 4)的缘故，由于稻田土壤水稳性团聚体稳定性与大团聚体含量呈显著正相关，与分形维数呈显著负相关，土壤中较大粒级团聚体越多，团聚体的MWD和GMD值越大，分形维数值越小[21]，这一研究结论与安婉丽等[27]、高飞等[31]的研究结果类似。在本研究中，稻田土壤水稳性大团聚体含量提高的原因主要有：首先，稻田早晚稻种植期间主要通过人工灌溉，存在干湿交替灌溉现象，有利于稻田土壤团聚体形成；其次，冬季种植不同作物促进稻田微生物、菌根的生长，同时冬季作物秸秆还田提供了丰富的活性碳源，加快了稻田土壤大团聚体形成，这与李景等[14]认为在冬季种植小麦且秸秆还田条件下，长期保护性耕作(包括免耕覆盖和深松覆盖)，可显著提高表层土壤大团聚体含量，降低微团聚体含量，提高团聚体的水稳性，改善土壤结构的研究结果基本一致；第三，施入稻田土壤中的秸秆可以促进土壤团聚体中颗粒POM的形成，在微生物的作用下，促使水稳性新团聚体核心的形成。本试验中增加土壤水稳性大团聚体含量的比例与王丽等[2]的研究结果不一致，这主要可能与试验条件、土壤肥力、耕作措施和试验年限等因素有关。因此，还需进一步长期跟踪定位分析稻田复种轮作休耕方式对土壤水稳性团聚体稳定性的影响及其程度。
4 结论南方稻田复种轮作及秸秆双重还田，0~50 cm土层中早、晚稻田土壤团聚体含量均以“较小”团聚体为主，“较大”团聚体含量较少，复种轮作后有利于早晚稻田大团聚体的形成，相应地减少了“较小”团聚体的百分含量，早稻季相对与晚稻季更为显著，同时还显著增加了早、晚稻田土壤水稳性团聚体的稳定性(P＜0.05)，这对我国南方稻田可持续发展具有重要意义。
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