李 波， 魏亞鳳， 汪 波， 季 樺， 劉 建

(江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學研究所，江蘇 南通226541)

土壤脲酶對土壤和肥料的氮素轉(zhuǎn)化起著重要作用，與土壤肥力關(guān)系密切［1］。脲酶可以加速土壤中潛在養(yǎng)分的有效化，因而土壤中脲酶活性可以作為衡量土壤肥力的指標之一，并能部分反映土壤生產(chǎn)力［2］。土壤脲酶活性與土壤的微生物數(shù)量、有機物質(zhì)含量、全氮和速效氮含量呈正相關(guān)［3-4］。土壤無機氮是作物吸收的主要氮素形式［5］。中國是世界上秸稈資源最為豐富的國家之一，每年會產(chǎn)生近 2×106t 的水稻秸稈［6-7］，稻草還田是提高小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的重要措施［8-9］。國內(nèi)外大多數(shù)研究集中在稻草還田對土壤理化性狀、土壤微生物、小麥根系發(fā)育以及小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響等方面［10-13］。耕作方式能通過調(diào)節(jié)土壤環(huán)境而影響作物生長特性［14］，前人研究了耕作方式對土壤微生物數(shù)量、土壤水分、土壤有機碳積累等的影響［15-19］，但對稻草還田條件下不同耕作方式對土壤脲酶及無機氮的影響研究報道較少。因此本試驗通過研究稻草還田與不同耕作方式對麥田 0 ～30 cm 土層土壤脲酶、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮的影響，為小麥優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)條件下適宜還田模式研究與應用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及供試品種

試驗于2011 ～2012 年在江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學研究所實驗田進行，土質(zhì)為沙壤土，試驗田的0 ～20 cm 耕層的土壤有機質(zhì)含量12.45 g/kg、全氮含量1.29 g/kg、全磷含量1.03 g/kg 和速效鉀含量54.68 mg/kg。小麥播種期為11 月5 日，種子播量150 kg/hm2，供試小麥品種揚麥13。小麥施N 量為210 kg/hm2，基肥、分蘗肥和拔節(jié)孕穗肥所占百分比分別為70%、10%和20%，病蟲草害防治措施參照高產(chǎn)大田。拔節(jié)孕穗肥施用后采集土樣。

1.2 試驗設(shè)計

根據(jù)土壤耕翻方式及稻草是否還田，分別設(shè)置以下8 個處理。處理1(A1):土壤免耕(土壤攏動2 ～3 cm)，稻草全量還田;處理2(A0):土壤免耕(土壤攏動2 ～3 cm)，稻草不還田;處理3(B1):土壤旋耕(旋耕深度8 ～10 cm)，稻草全量還田;處理4(B0):土壤旋耕(旋耕深度 8 ～10 cm)，稻草不還田;處理5(C1):土壤淺翻耕(翻耕深度 13 ～15 cm)，稻草全量還田;處理6(C0):土壤淺翻耕(翻耕深度13 ～15 cm)，稻草不還田;處理7(D1):土壤深翻耕(翻耕深度 18 ～20 cm)，稻草全量還田;處理8(D0):土壤深翻耕(翻耕深度 18 ～20 cm)，稻草不還田。每個處理的稻草還田量(干質(zhì)量)9 000 kg/hm2，統(tǒng)一切割成長度(10±2)cm 還田。小區(qū)面積22.4 m2(8.0 m×2.8 m)，3 次重復。

1.3 測定項目與方法

于小麥拔節(jié)期(4 月4 日)、孕穗期(4 月16日)、抽穗期(4 月28 日)、灌漿期(5 月5 日)、成熟期(5 月27 日)，每10 cm 土層取1 個土樣，取到30 cm 深度。土壤硝態(tài)氮含量的測定采用酚二磺酸比色法，銨態(tài)氮含量的測定采用靛酚藍比色法，土壤脲酶活性的測定采用靛酚藍比色法。

1.4 統(tǒng)計分析

使用Microsoft Excel 2003 進行數(shù)據(jù)處理，利用DPS 軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 稻草還田與不同耕作方式對0 ～30 cm 土層土壤銨態(tài)氮含量的影響

由表1 可見，在拔節(jié)期，有稻草還田的不同耕作方式處理之間0 ～10 cm 銨態(tài)氮含量C1 ＞A1 ＞D1 ＞B1，無稻草還田的不同耕作方式之間10 ～20 cm 銨態(tài)氮含量D0＞C0＞B0＞A0，說明無稻草還田條件下，隨著土壤翻耕深度的增加，10 ～20 cm 土壤銨態(tài)氮含量有增加趨勢，有稻草還田條件下，不同耕作方式對0 ～10 cm 土層土壤銨態(tài)氮含量的影響無規(guī)律。除深翻耕外其他相同耕作方式下有稻草還田處理比無稻草還田處理0 ～10 cm、20 ～30 cm 土層土壤銨態(tài)氮含量都高，說明稻草還田提高了0 ～10 cm、20 ～30 cm 土層土壤銨態(tài)氮的含量。

孕穗期除淺翻耕外其他相同耕作方式下有稻草還田處理比無稻草還田處理0 ～10 cm、10 ～20 cm土層土壤銨態(tài)氮含量都低，說明稻草還田降低了0 ～10 cm、10 ～20 cm 土層土壤銨態(tài)氮的含量。無稻草還田的不同耕作方式處理之間0 ～10 cm 銨態(tài)氮含量D0＞C0＞B0＞A0，說明無稻草還田條件下，隨著土壤翻耕深度的增加，0 ～10 cm 土層土壤銨態(tài)氮含量有增加趨勢。

抽穗期，無稻草還田的不同耕作方式處理之間20 ～30 cm 銨態(tài)氮含量D0＞C0＞B0＞A0，有稻草還田的不同耕作方式處理之間 20 ～30 cm 銨態(tài)氮含量D1＞C1＞B1＞A1，有、無稻草還田處理之間不同耕作方式下銨態(tài)氮含量變化趨勢一致，說明抽穗期隨著土壤翻耕深度的增加，20 ～30 cm 土壤銨態(tài)氮含量有增加趨勢。

灌漿期，無稻草還田的不同耕作方式處理之間10 ～20 cm 銨態(tài)氮含量A0＞B0＞C0＞D0，說明無稻草還田條件下，隨著土壤翻耕深度的增加，10 ～20 cm 土壤銨態(tài)氮含量逐漸減少。

收獲期，相同耕作方式下有稻草還田處理比無稻草還田處理 0 ～10 cm 土層土壤銨態(tài)氮含量都高，說明稻草還田提高了 0 ～10 cm 土層土壤銨態(tài)氮的含量。

表1 小麥不同生育期0 ～30 cm 土壤銨態(tài)氮含量(kg/hm2)Table 1 -N content in 0－30 cm soil at different growth stages of wheat (kg/hm2)

表1 小麥不同生育期0 ～30 cm 土壤銨態(tài)氮含量(kg/hm2)Table 1 -N content in 0－30 cm soil at different growth stages of wheat (kg/hm2)

A1:土壤免耕(土壤攏動2 ～3 cm)，稻草全量還田;A0:土壤免耕(土壤攏動2 ～3 cm)，稻草不還田;B1:土壤旋耕(旋耕深度8 ～10 cm)，稻草全量還田;B0:土壤旋耕(旋耕深度8 ～10 cm)，稻草不還田;C1:土壤淺翻耕(翻耕深度13 ～15 cm)，稻草全量還田;C0:土壤淺翻耕(翻耕深度13 ～15 cm)，稻草不還田;D1:土壤深翻耕(翻耕深度18 ～20 cm)，稻草全量還田;D0:土壤深翻耕(翻耕深度18 ～20 cm)，稻草不還田。不同小寫字母表示同一生育期相同土層不同處理之間差異達到0.05 顯著水平。

生育期 土層(cm)處 理A1 A0 B1 B0 C1 C0 D1 D0拔節(jié)期 0 ～10 11.52a 7.12c 7.94c 4.67e 12.02a 6.80cd 9.57ab 9.75ab 10 ～20 6.80a 4.90bc 3.72d 4.94bc 4.58c 5.94ab 5.67b 6.99a 20 ～30 5.49c 3.74d 3.76d 2.81e 3.35d 2.86e 6.08ab 7.12a孕穗期 0 ～10 4.04e 5.35d 10.12ab 5.85d 4.94de 8.48c 10.35ab 11.39a 10 ～20 5.49cd 5.99c 4.63e 3.81f 5.71c 7.85b 6.99bc 8.30a 20 ～30 4.53d 6.53b 5.31c 6.35b 5.22c 7.98a 4.03d 8.17a抽穗期 0 ～10 14.34b 13.56c 15.84a 15.88a 15.70a 12.52d 13.47c 14.74b 10 ～20 8.17d 10.71b 11.89ab 10.52c 10.98b 10.80c 12.79a 10.93b 20 ～30 4.04e 5.40d 5.17cd 6.53c 7.62b 6.85c 9.57a 7.30b灌漿期 0 ～10 11.57e 11.98e 27.09a 21.74b 9.16f 20.60b 18.55c 14.65d 10 ～20 28.86a 22.19c 25.19b 16.24cd 12.25e 15.93d 15.97d 15.02d 20 ～30 12.84e 19.15a 17.56b 14.34d 17.78b 12.20e 15.38d 16.56c收獲期 0 ～10 19.92b 17.88c 22.34a 17.60c 17.65c 15.29d 23.28a 22.88a 10 ～20 10.12d 13.43c 15.02a 14.30b 14.61b 7.08e 10.16d 10.89d 20 ～30 7.57e 10.98c 8.80d 13.75b 15.56a 7.40e 8.89d 16.29a

2.2 稻草還田與不同耕作方式對0 ～30 cm 土層土壤硝態(tài)氮含量的影響

由表2 可見，拔節(jié)期除深翻耕處理外相同耕作方式的有稻草還田處理0 ～10 cm、10 ～20 cm 硝態(tài)氮含量較無稻草還田處理的要低些。不同耕作方式處理之間0 ～10 cm、10 ～20 cm、20 ～30 cm 硝態(tài)氮含量變化無規(guī)律。

孕穗期，除旋耕處理外相同耕作方式的有稻草還田處理0 ～10 cm 硝態(tài)氮含量較無稻草還田處理的要高些。10 ～20 cm、20 ～30 cm 硝態(tài)氮含量除免耕外相同耕作方式的有稻草還田處理較無稻草還田處理的要高些。稻草還田條件下不同耕作方式10 ～20 cm 土壤硝態(tài)氮含量大小順序為A1＜B1＜C1＜D1，說明稻草還田條件下隨著土壤耕翻深度的增加，土壤10 ～20 cm 硝態(tài)氮含量逐漸增加。

抽穗期，除免耕處理外相同耕作方式的有稻草還田處理0 ～10 cm 硝態(tài)氮含量較無稻草還田處理的要高些。10 ～20 cm、20 ～30 cm 硝態(tài)氮含量除淺翻耕外相同耕作方式的有稻草還田處理較無稻草還田處理的低些。

灌漿期，除旋耕處理外相同耕作方式的有稻草還田處理0 ～10 cm、10 ～20 cm 硝態(tài)氮含量較無稻草還田處理的要低些。

收獲期，相同耕作方式的有稻草還田處理0 ～10 cm、20 ～30 cm 硝態(tài)氮含量較無稻草還田處理的要高些。有稻草還田條件下不同耕作方式處理的20 ～30 cm 土壤硝態(tài)氮含量大小順序為A1＜B1＜C1＜D1，無稻草還田條件下不同耕作方式20 ～30 cm 硝態(tài)氮含量大小順序為A0＜B0＜C0＜D0，說明土壤翻耕深度增加使土壤20 ～30 cm 硝態(tài)氮含量增加。

2.3 稻草還田與不同耕作方式對0 ～30 cm 土層土壤脲酶活性的影響

由表3 可見，拔節(jié)期，所有處理0 ～30 cm 土壤脲酶活性最大的土層為10 ～20 cm。有稻草還田條件下不同耕作方式處理的 20 ～30 cm 土壤脲酶活性大小順序為A1 ＜B1 ＜C1 ＜D1，說明稻草還田條件下，隨著土壤耕翻深度的增加，拔節(jié)期土壤 20 ～30 cm 脲酶活性增加。

表2 小麥不同生育期0 ～30 cm 土壤硝態(tài)氮的含量(kg/hm2)Table 2 -N content in 0－30 cm soil at different growth stages of wheat (kg/hm2)

表2 小麥不同生育期0 ～30 cm 土壤硝態(tài)氮的含量(kg/hm2)Table 2 -N content in 0－30 cm soil at different growth stages of wheat (kg/hm2)

各處理見表1。不同小寫字母表示同一生育期相同土層不同處理之間差異達到0.05 顯著水平。

生育期 土層(cm)處 理A1 A0 B1 B0 C1 C0 D1 D0拔節(jié)期 0 ～10 3.21f 7.94bc 5.11e 6.84d 8.50b 11.01a 3.56f 1.75g 10 ～20 1.26c 9.20a 1.27c 2.05b 2.09b 2.44b 2.16b 1.74c 20 ～30 0.28e 6.48a 0.51e 0.70e 3.77b 2.86c 1.27d 1.12d孕穗期 0 ～10 2.79d 1.26e 0.63f 1.82e 13.51a 3.28c 6.76b 1.75e 10 ～20 0.91c 1.33b 1.26b 0.91c 2.44a 2.23a 2.93a 1.40b 20 ～30 2.65b 4.88a 2.67b 1.05c 5.51a 1.61c 2.51b 1.61c抽穗期 0 ～10 1.75f 18.11a 2.65e 1.26f 11.07b 1.95f 6.90c 3.35d 10 ～20 2.23b 3.42a 0.11d 2.09b 2.02b 1.68c 1.40c 2.12b 20 ～30 1.75c 3.35b 0.27d 0.70d 6.34a 1.65c 1.40c 0.63d灌漿期 0 ～10 0.49f 3.14d 1.40e 0.77f 8.01b 22.56a 2.09e 4.74c 10 ～20 1.68c 2.86b 2.51c 2.16b 1.82bc 13.30a 2.02b 2.65b 20 ～30 1.47c 1.61c 2.93ab 2.51b 2.86ab 3.97a 3.42a 1.95bc收獲期 0 ～10 5.30b 3.07d 3.76d 1.82f 8.02a 3.84d 4.81c 2.37e 10 ～20 9.96a 3.35e 5.16d 7.45c 8.57b 9.20a 8.22b 5.92d 20 ～30 3.21c 1.47e 3.87c 2.79d 4.88b 4.74b 7.52a 7.42a

孕穗期，除旋耕處理外其他所有處理0 ～10 cm土壤脲酶活性達到最大值。

抽穗期，相同耕作方式處理的0 ～10 cm 土壤脲酶活性有稻草還田的較無稻草還田的要低些。且稻草還田條件下，0 ～10 cm 土壤脲酶活性大小順序為A1＜B1＜C1＜D1。說明稻草還田條件下，隨著土壤耕翻深度的增加，拔節(jié)期土壤0 ～10 cm 脲酶活性增加，稻草還田使抽穗期0 ～10 cm 土壤脲酶活性降低。

灌漿期，相同耕作方式處理的10 ～20 cm 土壤脲酶活性有稻草還田的較無稻草還田的要低些，20 ～30 cm 土壤脲酶活性有稻草還田的較無稻草還田的要高些。稻草還田條件下，10 ～20 cm 土壤脲酶活性大小順序為A1＞B1＞C1＞D1。說明稻草還田條件下，隨著土壤耕翻深度的增加10 ～20 cm土壤脲酶活性增加。

收獲期，相同耕作方式0 ～30 cm 土壤脲酶活性有稻草還田的均低于無稻草還田的，說明稻草還田使0 ～30 cm 土壤脲酶活性降低。0 ～10 cm 土壤脲酶活性大小為A1＜B1＜C1＜D1，說明隨著土壤翻耕深度的增加，收獲期0 ～10 cm 土壤脲酶活性逐漸增加。

3 討論

在同一土層或一個土壤剖面銨態(tài)氮含量相對較穩(wěn)定，不會受時期的影響［20］。本試驗結(jié)果表明拔節(jié)期無稻草還田條件下，隨著土壤翻耕深度的增加，0 ～10 cm 土壤銨態(tài)氮含量有增加趨勢，有稻草還田條件下，不同耕作方式對土壤銨態(tài)氮含量的作用無規(guī)律。抽穗期隨著土壤翻耕深度的增加，20 ～30 cm 土壤銨態(tài)氮含量有增加趨勢。灌漿期，無稻草還田條件下，隨著土壤翻耕深度的增加，10 ～20 cm 土壤銨態(tài)氮含量逐漸減少。相同土層銨態(tài)氮含量隨著小麥生育期的變化而變化，且差異較大。稻草還田及耕作方式對土壤銨態(tài)氮含量是有影響的，在不同生育期影響不同，對不同土層的影響也不同。這可能是稻草還田與耕作方式影響了土壤中氮素的硝化作用。

硝態(tài)氮是旱地作物吸收氮的主要形式，土壤中硝態(tài)氮含量會因作物生長季節(jié)的變化而變化［21-22］。稻草還田與耕作方式對土壤硝態(tài)氮含量的影響也因生育期和土壤層次的不同而不同。拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期、灌漿期大部分相同耕作方式有秸稈還田處理的10 ～20 cm 硝態(tài)氮含量較無稻草還田處理的要低些。稻草還田會使土壤中微生物數(shù)量急劇上升［23］，微生物的大量繁殖消耗土壤中硝態(tài)氮從而使土壤中硝態(tài)氮含量降低。另外，稻草還田可能提高了小麥的氮素利用效率，小麥從土壤中吸收硝態(tài)氮比較多，從而殘留在土壤中的硝態(tài)氮含量就會減少。

表3 小麥不同生育期0 ～30 cm 土壤脲酶活性［μg/(g·h)］Table 3 Urease activity in 0－30 cm soil at different growth stages of wheat［μg/(g·h)］

土壤脲酶活性越高，土壤肥力越好［24］。小麥營養(yǎng)生長期需氮較少，拔節(jié)期到開花為生殖生長期，需氮較多，也有研究者認為小麥營養(yǎng)生長期土壤脲酶活性較低，生殖生長期脲酶活性迅速提高并達到高峰［25］。土壤脲酶活性越高表明土壤氮素轉(zhuǎn)化能力越強［26］。土壤脲酶活性增強有利于作物吸收氮素。土壤脲酶活性與土壤全氮量、有機質(zhì)含量密切相關(guān)。土壤肥力水平越高，土壤中脲酶、轉(zhuǎn)化酶、過氧化氫酶活性越高［27］。土壤脲酶活性越強，作物產(chǎn)量水平會越高。本試驗結(jié)果表明土壤脲酶活性所有處理0 ～20 cm 土層土壤脲酶活性于孕穗期或抽穗期達到最大。拔節(jié)期和抽穗期稻草還田條件下，隨著土壤耕翻深度的增加土壤脲酶活性也逐步增加。稻草還田使抽穗期0 ～10 cm 土壤脲酶活性降低。表明土壤供氮能力較弱，但是此時期小麥需要大量氮素，所以要增加氮肥施用。

［1］ 和文祥，朱銘莪.陜西土壤脲酶活性與土壤肥力關(guān)系分析［J］.土壤學報，1997，34(4):392-397.

［2］ 關(guān)松蔭.土壤酶及其研究方法［M］.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社，1986:115-183.

［3］ 李 軍，孫宏德.黑土的酶活性與施肥和產(chǎn)量的相關(guān)分析［J］.土壤通報，1986，17(7):37-41.

［4］ 李博文，杜孟庸，劉樹慶，等.冀中沖積平原潮土的酶活性［J］.河北農(nóng)業(yè)大學學報，1991，14(4):33-36.

［5］ 廖鐵軍，黃 云.紫色土脲酶活性與土壤營養(yǎng)的研究［J］.西南農(nóng)業(yè)大學學報，1995，17(1):72-75.

［6］ 韓魯佳，閆巧娟，劉向陽，等.中國農(nóng)作物秸稈資源及其利用現(xiàn)狀［J］.農(nóng)業(yè)工程學報，2002，18(3):87-91.

［7］ YOSHINORI M，KANNO T.Emission of trace gases resulting from rice straw burning［J］.Soil Sci Plant Nutr，1997，43:849-854.

［8］ HIMANSHU P，RAMANDEEP S，ARTI B，et al.Recycling of rice straw to improve wheat yield and soil fertility and reduce atmospheric pollution［J］.Paddy Water Environ，2006，4:111-117.

［9］ HOAGIES C，QIGUANG C，GUALIN N，et al.Composition of wheat rhizosphere antagonistic bacteria and wheat sharp eyespot as affected by rice straw mulching［J］.Pedosphere，2010，20(4):505-514.

［10］ BALWINDER S，HUMPHREYS E，EBERBACH P L，et al.Growth，yield and water productivity of zero till wheat as affected by rice straw mulch and irrigation schedule［J］.Field Crops Research，2011，121:209-225.

［11］ 詹其厚，張效樸，袁朝良.秸桿還田改良砂姜黑土的效果及其機理研究［J］.安徽農(nóng)業(yè)大學學報，2002，29(1):53-59.

［12］ 黃 琴.作物秸桿還田對土壤養(yǎng)分含量的影響［J］.石河子大學學報，2006，24(3):277-279.

［13］ HUALIN C，JIANGMIN Z，BAOHUA X.Characterization of dissolved organic matter derived from rice straw at different stages of decay［J］.J Soils Sediments，2010，10:915-922.

［14］ 黃 明，吳金芝，李友軍，等.不同耕作方式對旱作區(qū)冬小麥生產(chǎn)及產(chǎn)量的影響［J］.農(nóng)業(yè)工程學報，2009，25(1):50-54.

［15］ 賈 偉，周懷平，解文艷，等.長期秸稈還田秋施肥對褐土微生物碳、氮量和酶活性的影響［J］.華北農(nóng)學報，2008，23(2):138-142.

［16］ 盧 萍，單玉華，楊林章，等.秸稈還田對稻田土壤溶液中溶解性有機質(zhì)的影響［J］.土壤學報，2006，43(5):736-741.

［17］ 李桂芳，王義甫，陳 源.發(fā)酵肥與秸桿還田對土壤微生物區(qū)系與作物產(chǎn)量的影響［J］.微生物學雜志，1996，16 (1):14-18.

［18］ 高曉玲，徐曉燕，何應森.不同耕作方式對園林土壤蛋白酶和化學性質(zhì)的影響［J］.江蘇農(nóng)業(yè)科學，2013，41(7):355-356.

［19］ 楊長成，郟雅楠，高增貴，等.耕作方式對玉米主要病蟲害的影響［J］.江蘇農(nóng)業(yè)科學，2013，41(2):122-124.

［20］ 崔振嶺，徐久飛，石立委，等.土壤剖面硝態(tài)氮含量的快速測試方法［J］.中國農(nóng)業(yè)大學學報，2005，10(1):10-12，25.

［21］ 劉 微，趙同科.冬小麥土壤無機氮淋失規(guī)律及灌水施氮量的推薦［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2006，25(6):1541-1546.

［22］ 謝經(jīng)榮，戴祥韻，黃元仿，等.京郊不同農(nóng)業(yè)種植制度下土壤中無機氮周年變化規(guī)律［J］.土壤通報，1996，27(3):111-113.

［23］ 金海洋，姚 政，徐四新，等.秸稈還田對土壤生物特性的影響研究［J］.上海農(nóng)業(yè)學報，2006，22(1):39-41.

［24］ 劉 凱，楊華球.土壤脲酶活性與土壤肥力關(guān)系研究再報［J］.百泉農(nóng)專學報，1982(2):9-12.

［25］ 劉建新.不同農(nóng)田土壤酶活性與土壤養(yǎng)分相關(guān)關(guān)系研究［J］.土壤通報，2004，35(4):523-525.

［26］ 楊捻年.土壤酶活性與土壤肥力相關(guān)性的探討［J］.湖北大學學報:自然科學版，1985，7(1):84-86.

［27］ 趙 鵬，陳 阜.秸稈還田配施化學氮肥對冬小麥氮效率和產(chǎn)量的影響［J］.作物學報，2008，34(6):1014-1018.