我国南方红壤丘陵地区自然条件优越，气候生产潜力大，第四纪红粘土发育的水稻土是该地区代表性的农田土壤类型。　　 本文通过田间长期试验的观测分析，研究了不同施肥制度下第四纪红粘土荒地开垦为水田利用后，土壤水耕熟化过程中稻田生产力、土壤有机碳和养分的循环和平衡特征。　　 不同施肥制度对红壤稻田的生产力有显著影响。2004-2007年不同处理的水稻产量变化趋势为有机养分循环+NPK肥(NPKC)＞NPK+秸秆(NPKS)，NPK＞NP＞有机养分循环+N肥(NC)＞有机养分循环(C)＞NK，N，无肥对照(CK)。不同施肥处理早稻产量的稳定性均高于晚稻，但各处理间的晚稻产量差异相对较小，表明施肥处理对早稻产量的影响更为显著，而晚稻更易受到其他因素(如气候条件)的影响。磷是红壤稻田生产力的主要限制因子，不施磷肥处理的产量显著低于施用有机或无机磷肥处理，且前者产量的稳定性也低于后者。缺磷对早稻的胁迫作用大于晚稻，不施磷肥处理的早稻产量只有相应晚稻产量的1/2左右，而其他处理的早晚稻产量大致相当。以无肥区为参照，随着种植年限的增加，除N、NK和C处理外其他施肥处理的增产效果也越加明显。有机无机肥配合施用能够使红壤稻田很快达到并维持较高的生产力水平。化学氮磷肥是维持红壤稻田较高生产力的关键，传统的有机循环施肥制度只能维系较低生产力水平，随着化学氮磷肥的施用，水稻产量也逐渐提高。钾肥对产量的促进作用还不显著，这可能是因为试验期间土壤的供钾能力还未受到显著影响。　　 不同施肥处理对水稻植株的养分含量有明显影响。水稻籽粒的氮含量略高于秸秆，磷含量籽粒显著高于秸秆，钾含量秸秆远高于籽粒。施用化学氮肥提高了秸秆的氮含量，氮磷肥配施提高了籽粒的氮含量。氮磷配施能提高水稻植株的磷含量，但是有机肥(猪粪)的效果低于化学磷肥。不同施肥处理对籽粒的钾含量没有影响，NPK同时施用能提高秸秆的钾含量。　　 水稻养分吸收量主要取决于水稻的生物量，而水稻植株不同部位养分含量影响了有机养分还田量。稻田氮素输入主要依靠化学氮肥，有机肥(猪粪)和化学磷肥是稻田生态系统磷输入的主要途径，化学钾肥的输入不能完全满足较高生产力水平稻田生态系统水稻生长对钾的需求，水稻秸秆是重要的钾肥资源，秸秆还田在维持系统钾平衡上有重要作用。循环及循环配施化肥的3个施肥处理的NPK养分处于盈余状态，循环配施NPK肥的养分盈余量最高。其他施肥处理都有一种或几种养分亏缺。只有充分利用有机物质循环配合施用化学NPK肥的施肥处理才能在维持较高水平生产力的同时保持稻田生态系统的养分平衡。　　 红壤荒地开垦为水田后，不同施肥处理的耕层土壤全氮含量都有明显提高，耕层土壤有机碳和全氮含量间相关性显著。不同施肥处理对耕层土壤磷素养分影响显著，施用化学磷肥对土壤总磷和有效磷含量的提高效果好于有机肥(猪粪)，有机养分循环配合NPK肥能极大提高土壤有效磷含量。不同施肥处理的土壤全钾含量差异不明显，土壤速效钾含量除NK处理因化学钾肥施用量超过水稻吸钾量而增加外，其余施肥处理不管钾素收支是否平衡，速效钾含量均呈下降趋势。秸秆还田处理对土壤速效钾含量的影响不明显。　　 与原始土壤相比，经16年利用不同施肥处理的耕层土壤有机碳含量(SOC，soil organic carbon)明显提高，但还只是达到当地高肥力水稻土含量水平的1/2。而耕层以下的SOC含量还未有明显变化。不同施肥制度的耕层SOC含量和水稻产量以及生物量呈显著正相关。有机无机肥配合施用提高SOC的作用最为显著，但是由于土壤的初始SOC含量很低，即使不施肥，种植水稻也能显著提高SOC含量。　　 耕层SOC随试验时间延长而呈线性升高趋势，不同处理间的积累速率差异明显，循环和秸秆还田处理高于NPK、NP，而CK、N、NK处理的SOC积累速率最低。输入土壤的有机物料中，根茬占收获时水稻植株总生物量的17.5-26.2％。秸秆还田处理的秸秆输入量和根茬相当，有机循环和循环配施化肥处理的秸秆和猪粪的有机碳输入量则远高于根茬。根系沉积有机碳的输入及水稻产量和生物量较低的CK、N和NK处理的其他有机碳输入也不能忽视。不同施肥制度水稻土有机碳的平衡值在15.0-18.7 g kg-1，有机无机循环处理水稻土的SOC平衡值最高，且与文献中红壤水稻土有机碳的平衡值相近。在红壤低丘地区，广泛分布的低产旱地和宜耕荒地，和尚未达到平衡的水田土壤，具有巨大的固碳潜力。　　 不同施肥处理显著影响了土壤水溶性有机碳(WSOC，water-soluble organiccarbon)含量，有机养分循环提高了水稻土WSOC的含量及其在SOC中的比例；而施用化学N肥降低了水稻土WSOC的含量及其比例；有机无机肥配施处理的WSOC含量及其占SOC的比例都是最高。酸解惰性有机碳(AROC，acid-resistantorganic carbon)含量及其占SOC的比重都以循环+NPK处理最高，CK、NK处理最低；有机养分循环提高了水稻土AROC的含量及其在SOC中的比例。WSOC、AROC含量都与SOC含量显著正相关。　　 不同施肥处理还未对土壤胡敏酸(HA，Humic acids)和富里酸(FA，Fulvicacids)的组成和结构产生明显影响。但随着水稻土的熟化过程，胡敏酸和富里酸的芳环组分增加，脂肪族组分减少。同时胡敏酸中的N含量上升，富里酸中N含量下降，胡敏酸比富里酸更能保持土壤有机质中的氮素。　　 不同施肥处理间土壤的微生物基础呼吸(BR，basal respiration)差异不显著，但代谢熵(qCO2，metabolic quotient)和微生物生物量碳(MBC，microbial biomasscarbon)、微生物商(MQ，microbial quotient)、基质诱导呼吸(SIR，substrate-inducedrespiration)有相似的变化规律，有机无机配施的代谢熵最低，CK、N和NK处理的最高；有机养分循环提高了水稻土的MBC、MQ和SIR，降低了qCO2和BR/SIR。土壤有机碳、水溶性有机碳、微生物生物量碳、基质诱导呼吸、微生物商、代谢熵及BR/SIR之间都具有显著或极显著的相关性。　　 不同水分和温度条件下的土壤有机碳矿化速率在培养第3-6天达到最高，培养20天后矿化速率基本稳定。不同施肥处理土壤有机碳累计矿化量与培养时间呈线性相关，在20℃的累积矿化量没有显著差异。好气条件下有机碳矿化的温度敏感性高于厌氧条件，不同水分条件下CK、N、NK处理土壤有机碳矿化的温度敏感性均低于其他处理。25℃时，培养期内好气和厌氧条件下的土壤有机碳矿化量大致相当，20℃时，厌氧矿化量则显著高于好气矿化量。土壤有机碳矿化强度的高低是土壤中能被微生物利用的底物的多少和微生物代谢活性的大小综合作用的结果。