《Field Crops Research》：Residual effects of deep tillage and fertilization practices in the preceding rapeseed season on subsequent rice yield are greater under high transplanting density
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•油菜季土壤施肥（SF）改善了后续水稻季的土壤理化性质。•与传统农户做法（FP，浅旋耕）相比，土壤施肥处理下水稻粒产量大幅提高。•与FP处理相比，土壤施肥（SF）处理下通过增加种植密度来提高产量的效果更好。引言水稻-油菜轮作体系在中国长江中下游地区被广泛采用，该轮作体系的全国
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油菜季土壤施肥（SF）改善了后续水稻季的土壤理化性质。
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与传统农户做法（FP，浅旋耕）相比，土壤施肥处理下水稻粒产量大幅提高。
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与FP处理相比，土壤施肥（SF）处理下通过增加种植密度来提高产量的效果更好。
引言
水稻-油菜轮作体系在中国长江中下游地区被广泛采用，该轮作体系的全国种植面积约为410万公顷（Huang等，2023）。提高该体系的年累计产量对于增强国家粮食和食用油供应具有重要意义。然而，该体系存在显著的产量差距，水稻和油菜的产量差距分别为31–37%和50–59%（Huang等，2023，Cao等，2025）。不当的耕作和施肥实践是导致如此大量产量损失的主要原因。
适度深耕作是提高作物产量的主要策略。然而，农户为了降低耕作成本和提高田间作业效率，仍广泛采用浅旋耕（Cooper等，2020，Kassam等，2014）。长期浅旋耕导致犁层厚度不足、土壤结构紧实和土壤肥力下降；这些土壤退化问题共同限制了根系生长并抑制作物产量（Fabrizzi等，2005，Chen等，2015，Chen等，2014，Mosaddeghi等，2009，Guan等，2014）。大量研究表明，深耕作可以显著提高作物产量。例如，25–30 cm的深耕作使油菜产量相对于传统耕作方式提高了2.0–16.5%（Wang等，2021a）。一项荟萃分析表明，相对于传统耕作方式，深耕作使水稻、玉米和小麦的籽粒产量分别提高了约2.8%、4.6%和7.0%（Wang等，2021b）。
有机无机肥配合施用是提高作物产量的另一种方法（Islam等，2026）。以往研究已记录，相对于单施化肥，有机无机肥配合施用可使水稻产量提高10.9–17.6%（Zhang等，2017，Zhang等，2018），并使小麦和玉米产量分别提高17.9%和22.6%（Liu等，2010）。此外，Gogoi等（2021）发现，在30多年的长期试验中，有机肥施用可以诱导冬稻持续增产，而单施矿物肥料则未观察到籽粒产量的显著增加。施用有机肥的产量优势可归因于土壤物理结构的改善、宏量元素和微量元素的平衡供应、土壤有机碳和氮库的增加，以及有益土壤微生物种群的增加（Huang等，2014，Zhang等，2017，Zhang等，2025，Yang等，2015，Zhong等，2025）。
然而，目前关于深耕作和施肥实践对作物生产影响的研究主要集中在当季作物上，仅有少数研究探讨了此类实践对后续作物生产的残留效应（Wang等，2025，Singh等，2019，Samson等，2019）。弥补这一知识空白可以为更全面地了解耕作和施肥实践如何在轮作体系中调节作物生产力提供依据。我们假设，深耕作和合理施肥管理可以显著改善后续作物季的土壤理化性质和作物产量。
增加插植密度是提高籽粒产量的有效方法（Qin等，2013，Huang等，2018，Huang等，2013）。据文献记载，美国玉米产量自1950年以来增加了3倍，这主要归因于种植密度的大幅增加（Borras等，2026）。相比之下，水稻在增加种植密度时产量增幅相对温和，产量提高范围为4.7%至15.2%（Chen等，2021，Chen等，2019，Huang等，2018，Liu等，2021）。然而，作物产量并不总是随着种植密度的增加而增加（Deng等，2022）。在中国长江中下游地区，水稻生产的最优种植密度为25–30穴/m?2（Chen等，2021，Mi等，2026），尽管当地农户通常采用较低的密度（约20穴/m?2）以减少劳动力投入。超过最优种植密度后的产量平台效应可部分归因于根系生长受限。例如，在35穴/m?2密度下，水稻根系特性（即每穴总根长、根表面积和根体积）相对于25穴/m?2密度下降了11%（Chen等，2021），在44穴/m?2密度下每穴根干重下降了28.3%（Thakur等，2010）。根系发育与犁层深度密切相关（Ning等，2022，Botta等，2006）。因此，有理由假设，在犁层较厚的土壤中，增加种植密度对根系生长的抑制作用可以减轻，因为更深的表层土壤可以为根系生长提供更多的可用空间。因此，预期在深耕作管理下，增加种植密度所获得的产量增幅将更高。
本研究在水稻-油菜轮作体系中进行了一项为期两年的田间试验。在油菜生长季设置了两个处理：浅旋耕（耕深15 cm）和深耕作（耕深25 cm）配合有机肥施用。在随后的水稻季，每个油菜季处理内设置了两个种植密度和四个水稻品种。本研究的目的是：(1) 探讨油菜季深耕作和施肥实践对后续水稻季土壤理化性质和粒产量的影响；(2) 确定在深耕作和有机肥管理下，增加种植密度所获得的产量增幅是否更高。
节选摘要
试验地点与设计
水稻-油菜轮作体系的田间试验于2024年和2025年连续两年在中国湖北省无穴市华桥镇（北纬30°00′，东经115°44′）进行。试验地点位于亚热带季风湿润气候区，光照和温度资源丰富，降雨充沛。在油菜生长季设置了两个处理：农户常规做法（FP）和土壤施肥（SF）。对于FP处理，耕作深度为15 cm，
土壤紧实度和土壤养分状况
土壤紧实度随土壤深度增加而逐渐增大，前期油菜季SF处理显著降低了后续水稻生长季的土壤紧实度（图2）。与FP相比，SF在2024年显著降低了土壤紧实度7.66–27.35%。经过连续两年的处理，2025年观察到土壤紧实度的更大降幅，为25.57–63.92%（图2）。值得注意的是，在FP和SF处理之间，土壤
油菜季深耕作和施肥实践对后续水稻季土壤理化性质的影响
本研究表明，前期油菜季深耕作配合有机肥施用显著改善了后续水稻季的土壤理化性质，表现为土壤紧实度降低和深层土壤肥力增强（图2和表1）。这些结果与以往研究一致。例如，与浅耕作相比，油菜季适度深耕作使土壤紧实度降低了
结论
本研究表明，在长江中下游地区进行为期两年的田间试验，涉及两种耕作施肥方式和两个种植密度，前期油菜季深耕作配合有机肥施用显著改善了后续水稻季的土壤理化性质并提高了粒产量。产量增加归因于每m2穗数和小穗灌浆率的提高，以及
CRediT作者贡献声明
李英超：撰写 – 原始草稿，方法学，调查，形式化分析，数据管理。高云：撰写 – 原始草稿，方法学，调查，形式化分析，数据管理。常松：调查，数据管理。马晓琳：调查，数据管理。滕志鹏：调查，数据管理。杨雨涵：调查，数据管理。李道远：调查，数据管理。朱子恒：调查，数据管理。李冰波：调查，数据管理。田贵生
利益冲突声明
作者声明不存在已知的竞争财务利益或个人关系，这些关系可能影响本文所述工作的客观性。
致谢
本研究得到了国家重点研发计划（2023YFD1900605）的资助。
李英超|高云|常松|马晓琳|滕志鹏|杨雨涵|李道远|朱子恒|李冰波|田贵生|陆鹏|蔡月红|王飞|任涛|卢建伟|崔科辉|彭少兵|李勇
