余 坤，李國建，李百鳳，褚曉升,馮 浩,3

(1.中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司，陜西 西安 710065；2. 西北農林科技大學中國旱區(qū)節(jié)水農業(yè)研究院，陜西 楊凌 712100；3.中國科學院水利部水土保持研究所，陜西 楊凌 712100)

土壤質量主要包括3個方面含義：一是土壤提供植物養(yǎng)分和生產生物物質的土壤肥力質量；二是容納、吸收、凈化污染物的土壤環(huán)境質量；三是維護保障人類和動植物健康的土壤健康質量[1]。土壤質量是一個復雜的功能實體，不能夠直接測定，但可以通過建立合適的土壤質量指標體系對其進行定性和定量的評價。土壤質量指標是從土壤生產潛力和環(huán)境管理的角度檢測和評價土壤健康狀況的性質、功能或條件的指標[2]。土壤質量評價指標體系大致可分為描述性指標(定性指標)和分析性指標(定量指標)兩大類。其中，分析性指標主要是指選擇土壤的各種屬性，進行定量分析，獲取分析數據，然后確定數據指標的閾值和最適值。根據分析性指標的性質，土壤質量的評價指標主要包括土壤物理、化學和生物學指標3個方面[3]。近年來，統(tǒng)計學方法在相關領域廣泛應用，越來越多的研究學者采用多變量分析方法，將土壤物理、化學和生物學指標集成綜合指標以較為客觀、全面地評價土壤質量的優(yōu)劣。目前，因子分析和聚類分析等方法已被應用于土壤質量的綜合評價中。

秸稈還田有利于改土保墑、提高土壤肥力，是中國提倡的保護性耕作措施之一[4]。但是目前秸稈還田方式以秸稈覆蓋和秸稈翻壓還田為主。在秸稈資源利用方面存在較多問題，如作物秸稈碳氮比較高(禾本科作物秸稈C/N高達60～80∶1)，施入土壤后分解較緩慢，易發(fā)生與作物爭氮和誘發(fā)病蟲害等現(xiàn)象[5-6]。鑒于此，本研究擬對秸稈進行氨化、粉碎處理后還田，以降低秸稈碳氮比、提高土壤中秸稈分布均勻性，通過不同秸稈還田方式來改良土壤；采用側重于成因清晰性評價和命名清晰性高的因子分析法和聚類分析法[7-8]，對不同秸稈還田方式下土壤質量指標進行綜合評價，旨在闡明還田秸稈自身特性對提升土壤質量的作用機理，從而為尋求合理的土壤改良措施提供理論依據和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2011年10月—2016年6月在西北農林科技大學中國旱區(qū)節(jié)水農業(yè)研究院試驗站進行。該站位于108°24′E，34°20′N，海拔521 m，地理位置屬暖濕帶季風半濕潤氣候區(qū)。土壤質地為中壤土，1 m土層的平均田間持水率為23%～25%，凋萎含水率為8.5%(以上均為質量含水率)，平均干體積質量為1.44 g·cm-3。土壤有機質、全氮含量分別為11.17、0.95 g·kg-1，速效磷、速效鉀含量分別為13.67、183.20 mg·kg-1。

1.2 試驗設計

試驗前將玉米秸稈粉碎至粉末狀(直徑小于1 mm)和長秸稈(長約50 mm)兩個水平，粉末狀秸稈過1 mm篩備用。秸稈氨化處理方法[9]：以水溶液形式加入秸稈干質量1.33%的氮素(調整秸稈C/N值為25/1)、4%的氫氧化鈣，溶液總質量為秸稈干質量的30%，以噴灑方式與秸稈混合均勻后裝入密閉塑料箱，并放置在35℃恒溫人工氣候室培養(yǎng)6 d備用。

試驗共設6個處理，分別為秸稈不還田對照(CK)，長秸稈(50 mm)覆蓋還田(LM)，長秸稈(50 mm)翻壓還田(LP)，粉末秸稈(1 mm)翻壓還田(SP)，長秸稈(50 mm)氨化翻壓還田(ALP)和粉末秸稈(1 mm)氨化翻壓還田(ASP)，采用隨機區(qū)組排列，各處理重復3 次，小區(qū)面積為20 m2(4 m×5 m)，試驗區(qū)周圍布置2 m寬的相同作物保護帶。供試冬小麥品種為“小偃22”，采用人工條播種植方式，播種量187.4 kg·hm-2，播種深度5 cm，行距25 cm。連續(xù)5個生長季秸稈還田量均為4 500 kg·hm-2?；适┯昧繛?25 kg·hm-2純氮(尿素，N含量46%)、112.5 kg·hm-2純磷(磷酸二銨，P2O5含量48%)，每次播種前用旋耕機將基肥與不同處理秸稈一次性翻入土壤耕層0～15 cm內(LM處理秸稈在播種后覆蓋于地表)，生育期內不追肥。其它田間管理與當地農民種植習慣一致。

1.3 樣品采集及測定

土壤樣品于2016年6月冬小麥收獲后，每個小區(qū)用環(huán)刀(體積為100 cm3)，以“△”形布置3個采樣點，在0～20 cm土層采集原狀土樣，密封帶回實驗室，測定土壤體積質量、飽和導水率和飽和含水量。同時，用土鉆在耕層(0～20 cm)以“△”形布置3個采樣點采集土樣，剔除雜物，混合均勻后用四分法分出2份，一份鮮樣過2 mm篩并于4℃條件下保存，用于土壤微生物量碳、氮、可溶性有機碳、氮、土壤酶活性的測定，另一份風干用于理化性質測試。

土壤體積質量、土壤孔隙度和土壤飽和含水量采用環(huán)刀法測定[10]；土壤飽和導水率采用定水頭法測定[11]；土壤團聚體粒級分布和穩(wěn)定性參考Limon-Ortega等[12]方法測定；土壤有機碳用重鉻酸鉀-濃硫酸外加熱法測定[10]；土壤全氮采用凱氏定氮法(KJELTE2300全自動定氮儀，瑞典)測定[10]。

土壤微生物量碳、氮和可溶性碳、氮采用氯仿熏蒸0.5 mol·L-1K2SO4浸提法測定[13-14]；土壤蔗糖酶、脲酶、堿性磷酸酶和過氧化氫酶分別采用磷酸苯二鈉比色法、靛酚比色法、硫代硫酸鈉滴定法和高錳酸鉀滴定法測定[15]。

土壤呼吸采用動態(tài)閉合法測定[16]：在2016年6月冬小麥成熟后，利用美國LICOR公司生產的Li-6400便攜式光合作用測定系統(tǒng)和Li-6400-09土壤呼吸室進行各處理小區(qū)土壤呼吸測定。為減少測定誤差，土壤葉室環(huán)刀提前2 h插入土壤2 cm深度處。各處理按“△”形分布重復測定3個樣點，每個處理的土壤呼吸速率是儀器2次循環(huán)測量的平均值。測定時間一般在上午09∶00—11∶00，相關研究表明該時段測得的土壤呼吸速率可以代表當日的平均值[17]。

作物產量的測定：在成熟期，選取各處理均勻一致有代表性的1 m2樣方區(qū)域的小麥進行測產，重復3次，折合成每公頃產量，kg·hm-2。

1.4 數據處理與統(tǒng)計分析

1.4.1 數據處理 水穩(wěn)性團聚體指由性質穩(wěn)定的膠體膠結團聚而形成的在水中浸泡、沖洗而不易分散的>0.25 mm的土壤團粒，其對土壤肥力有重要影響。>0.25 mm水穩(wěn)性團聚體含量計算公式為[10]：

(1)

式中，R0.25為>0.25 mm水穩(wěn)定性團聚體質量分數(%)；mi為對應粒級團聚體質量分數(%)。

團聚體平均重量直徑(mean weight diameter，MWD)、幾何平均直徑(geometric mean diameter，GMD)參數是評價土壤團聚體分布狀況和穩(wěn)定性特征的重要指標。MWD和GMD都是基于不同粒徑的團聚體的質量得到的，計算公式如下[18]：

(2)

(3)

式中,xi為任一級別范圍內團聚體的平均直徑(mm)；yi為對應于xi的團聚體質量分數(%)。

土壤團聚體分形維數Dd是土壤團聚體結構定量化反映，其計算采用楊培嶺等[19]推導的公式：

(4)

1.4.2 統(tǒng)計分析 試驗數據采用Excel 2003、SPSS 16.0統(tǒng)計軟件進行方差分析與原始數據的標準化，選擇Duncan新復極差法用于顯著性檢驗(P<0.05)。同時利用因子分析法和聚類分析法分別對土壤性質進行分析。

1.5 土壤質量評價指標與評價方法

1.5.1 土壤質量評價指標 為了更加客觀地評價不同秸稈還田方式對土壤質量的改良效果，首先需要篩選出合適的土壤質量指標。根據代表性、靈敏性和合理性的土壤質量評價原則[20]，同時結合本試驗實際情況，共選取了7個土壤物理指標：土壤體積質量(X1)、飽和導水率(X2)、飽和含水量(X3)、>0.25 mm水穩(wěn)性團聚體含量(X4)、水穩(wěn)性團聚體平均重量直徑(X5)、水穩(wěn)性團聚體幾何平均直徑(X6)、水穩(wěn)性團聚體分形維數(X7)；4個土壤養(yǎng)分指標：總有機碳(X8)、全氮(X9)、可溶性有機碳(X10)、可溶性有機氮(X11)；7個土壤微生物-酶活性指標：微生物量碳(X12)、微生物量氮(X13)、土壤呼吸速率(X14)、蔗糖酶(X15)、脲酶(X16)、過氧化氫酶(X17)、堿性磷酸酶(X18)，用總計18個指標對土壤質量進行綜合分析評價，選取對土壤性質影響較大的因子。具體測定值見表1。

表1 土壤質量各指標平均值

1.5.2 評價方法 以往基于不同秸稈還田方式進行土壤質量評價的研究多集中在對各指標分別比較，由于不同處理土壤物理、化學和生物學等各單個指標大小趨勢未必一致，僅根據各指標數值大小難以對土壤質量的優(yōu)劣做出準確評價。因子分析法作為評價土壤質量的一種有效方法，不僅能夠避免信息重疊，而且對因子變量具有較強的解釋性[21]，因此本研究采用側重成因清晰性評價的因子分析法和聚類分析法，對不同秸稈還田方式下土壤質量進行綜合評價，通過計算各主因子的得分計算出不同處理土壤質量的綜合得分，并按照其得分的高低進行排序，從而能夠綜合量化土壤質量等級，并對影響土壤質量的因子進行解釋。

因子分析是主成分分析的發(fā)展和延伸，通過對載荷陣作方差最大旋轉，以將相關性比較密切的因子相對集中，便于對因子做出合理解釋。具體來說，它主要是研究如何以較少的幾個因子反映出原始資料的大部分信息，將眾多原始的高維變量進行最佳綜合與簡化降維，避免確定各指標權重時的主觀隨意性，以及如何較為清晰地解釋各因子變量對土壤質量的作用與貢獻，并最終達到對描述土壤質量的物理、化學和生物學指標進行綜合的一種統(tǒng)計分析方法[22]。本研究中所選取的土壤質量評價指標之間的相關系數絕對值絕大部分大于0.3，同時原有變量通過了KMO檢驗(KMO值為0.60)和Bartlett球形度檢驗(P=0.00)，均滿足因子分析的前提條件。因此，本文可采用因子分析法對不同秸稈還田方式下土壤質量改良效果進行評價。

為了更清楚直觀地比較不同秸稈還田方式下的土壤質量狀況，需要計算各處理的因子得分Fi，即

Fi=∑AiX

(5)

式中,Ai是因子得分系數的第i列向量；X為土壤評價指標。

將標準化數據帶入以上計算公式，即可得到不同處理分別在各主因子上的得分，然后再根據以下計算式即可得到各處理的綜合得分F：

F=∑biFi=b1F1+b2F2+…biFi

(6)

式中，b為各主因子對土壤變異的方差貢獻率。

2 結果與分析

2.1 土壤質量指標標準化處理及相關矩陣

由于本試驗中選取的18個土壤質量指標具有不同的量綱，且其數量級差別較大，為確保分析結果的客觀性和科學性，需要對該18個土壤質量指標進行標準化處理(表2)，并進行敏感性分析。

表2 各指標標準化數據

由土壤質量指標敏感性分析結果(表3)可知，土壤飽和導水率的變異系數最大，達到31.63%，說明不同秸稈還田方式對土壤飽和導水率的影響最大。此外，土壤飽和含水率、水穩(wěn)性大團聚體含量、水穩(wěn)性團聚體平均重量直徑和幾何平均直徑變異系數也較大，其變異系數分別達到6.50%、5.75%、9.11%和11.99%，表明不同秸稈還田方式對土壤結構的影響明顯，在本研究中可作為秸稈還田影響土壤質量的物理結構指標。對于土壤不同類型碳、氮指標來說，土壤有機碳、全氮、微生物量碳、氮、土壤可溶性有機碳、氮含量和土壤呼吸速率的變異系數均較大，分別達到了4.46%、3.87%、6.58%、9.63%、10.69%和13.31%，說明秸稈還田對土壤碳、氮庫的影響明顯，尤其是土壤呼吸速率、微生物量碳和可溶性有機碳含量，變異系數高于土壤有機碳。這可能是因為秸稈還田作為一種有機物料，施入土壤后能增加土壤有機碳含量，同時還田的秸稈為土壤微生物提供了大量的碳源，能促進微生物的生長和繁殖，進而加快土壤碳的礦化速率，同時可溶性有機碳、氮既是土壤微生物和直接能源物質，又是微生物死亡后的消納匯，它們處于不斷動態(tài)轉化過程中。由此可知，土壤總有機碳對秸稈還田的響應不及土壤活性有機碳敏感。

2.2 土壤質量的因子分析

根據因子分析方法的原理，運用SPSS 16.0統(tǒng)計軟件計算出各指標的相關系數矩陣(表4)，分析得到各指標變量旋轉后的成分矩陣及其得分系數矩陣，以及各因子所對應的特征值、貢獻率和累計貢獻率(表5)。

根據統(tǒng)計學原理，當各主因子的累計方差貢獻率≥85%時即可用來反映系統(tǒng)的變異信息。另外，主因子的特征值在一定程度上可以解釋各因子對土壤質量的影響力度。本研究提取了2個主因子，第一主因子對總方差的貢獻率是50.462%，第二主因子對于總方差的貢獻率是38.121%，二者之和達到88.583%(表5)，即前兩個主因子基本上保留了原有指標的信息，說明利用因子分析不同秸稈還田方式下土壤質量的改良效果真實可靠。由表5可以看出，第一主因子(Z1)主要有土壤體積質量、飽和導水率、飽和含水量、>0.25 mm水穩(wěn)性團聚體含量、團聚體平均重量直徑、團聚體幾何平均直徑和團聚體分形維數等，它們與Z1的相關系數均超過0.8，且主要是與土壤物理性質有關，可定義為土壤物理結構因子；第二主因子主要有土壤不同形態(tài)碳、氮含量以及土壤酶活性，代表了土壤中的微生物活性及土壤肥力狀況，可定義為土壤生物肥力因子。

2.3 不同處理土壤質量的得分與排名

為了更清楚直觀地比較不同秸稈還田方式下土壤質量狀況，通過公因子得分系數矩陣(表5)計算出各處理的因子得分和綜合得分(表6)。

表5 因子旋轉后成分矩陣及得分系數矩陣

由表6可知，第一主因子得分最高的是ASP處理，其次是ALP處理，說明ASP和ALP處理在降低土壤體積質量，提高土壤飽和導水率、飽和含水量和水穩(wěn)性大團聚體含量及其穩(wěn)定性方面占有明顯優(yōu)勢，表明氨化和粉末秸稈還田能顯著改善土壤物理性狀，對土壤結構具有較好的改良作用；SP和LP處理得分較低，但仍明顯高于LM和CK，說明秸稈翻壓還田對改善土壤物理特性也有一定作用，而LM處理得分低于CK，說明秸稈覆蓋對改善土壤物理特性效果不明顯。第二主因子得分最高的是LM處理，其次為LP、SP、ALP和ASP處理，最低為CK處理，說明秸稈還田處理較不還田對照均可顯著提高土壤中各種形態(tài)碳、氮含量，提高土壤微生物活性，ASP處理第二因子得分較低，這可能是由于ASP處理秸稈分解速率較快，其土壤有機碳含量低于傳統(tǒng)秸稈還田處理。各處理的綜合得分大小順序依次為ASP>ALP>SP>LP>LM>CK，說明秸稈還田處理較不還田對照能明顯提高土壤綜合性質，氨化秸稈還田對土壤綜合性質的提升效果最佳。

表6 不同處理各因子得分及綜合得分

2.4 土壤質量的聚類分析

為了使評價結果更加清晰，將各處理的主因子得分作為評價其肥力的新指標，以歐氏距離衡量各處理對土壤質量改良差異大小，采用最短距離法對各處理進行系統(tǒng)聚類，具體水平分類如圖1所示。

從系統(tǒng)聚類圖(圖1)來看，可以把6個處理分為4類：改良效果優(yōu)(ALP，ASP)；改良效果中等偏上(LP，SP)；改良效果中等偏下(LM)；改良效果最差(CK)。

圖1 各處理土壤質量評價聚類圖Fig.1 Cluster graph of soil quality assessment in different treatments

不同秸稈還田方式下的土壤質量等級相比較而言，ALP和ASP處理最高，LP和SP較高，LM次之，CK最差。說明秸稈還田處理較不還田對照能明顯改善土壤質量，其中氨化秸稈翻壓還田效果最佳，未氨化秸稈翻壓還田次之，秸稈覆蓋效果最差。這一結果表明，通過對秸稈進行氨化處理后還田能顯著改善土壤結構和團聚體狀況，增強土壤微生物和酶活性，從而達到改良土壤質量的目的，而粉碎措施對提高秸稈還田改良土壤質量的效果不明顯。

2.5 土壤質量評價結果與農田生產力的關系

土壤質量的優(yōu)劣可以通過農田生產力水平來反映，具體表現(xiàn)為作物產量的高低[23]，因此作物產量也常被作為檢驗評價結果客觀性及準確性的依據。不同處理連續(xù)5 a冬小麥產量變化如圖2所示。

由圖2可知，各秸稈還田處理較CK能顯著提高冬小麥籽粒產量。其中，秸稈翻壓還田提高冬小麥產量效果優(yōu)于秸稈覆蓋，氨化秸稈還田提高冬小麥產量效果優(yōu)于傳統(tǒng)秸稈還田，其中ASP處理冬小麥5 a平均產量最高，為7 668 kg·hm-2。不同處理冬小麥多年平均產量與土壤質量綜合得分的變化趨勢比較吻合，說明通過這兩種方法進行土壤質量評價所得到的結果是可靠的。

注：不同字母表示同一生長季不同處理間差異顯著(P<0.05)。Note: Different letters indicate significant differences among treatments in the same growing season (P<0.05).圖2 連續(xù)5個生長季各處理冬小麥產量變化Fig.2 Winter wheat yield under different treatments in five growing seasons

3 討 論

3.1 土壤評價指標體系的建立

土壤質量是土壤物理、化學和生物學特性的綜合反映，其評價結果可直觀表征出土壤質量的總體狀況[24]。由于評價目的和側重評價的尺度不同，評價指標和評價方法的選擇亦有所差異[25]。以往基于不同秸稈還田方式進行土壤質量評價的研究多集中在對各指標分開比較，由于不同處理土壤物理、化學和生物學等各單個指標大小趨勢未必一致，僅根據各指標數值大小難以對土壤質量的優(yōu)劣做出準確評價。因子分析法作為評價土壤質量的一種有效方法，不僅能夠避免信息重疊，而且對因子變量具有較強的解釋性[21]，因此本研究采用命名清晰性高、應用上側重成因清晰性評價的因子分析法和聚類分析法，對不同秸稈還田方式下土壤質量進行綜合評價，通過計算各主因子的得分計算出不同處理土壤質量的綜合得分，并按照得分的高低排序，從而能夠綜合量化土壤質量等級，并對影響土壤質量的因子進行解釋。

3.2 不同秸稈還田方式土壤質量的綜合評價

本研究基于土壤各指標間的相關性計算出所選取的土壤物理、化學和生物學性質等18個土壤質量指標的因子載荷以及各因子對應的特征值、貢獻率和累計貢獻率(表5)，得到本試驗中影響土壤質量的2個主因子：土壤物理結構因子和土壤生物肥力因子，其方差貢獻率分別為50.462%和38.121%，說明這兩個因子能把土壤全部指標提供信息的88.583%反映出來，因此本研究利用因子分析法對不同秸稈還田方式下土壤質量進行評價是可靠的。

土壤物理性質的優(yōu)劣直接或間接決定作物的生長和土壤生態(tài)系統(tǒng)的功能，土地利用方式以及管理措施均能對土壤的物理性質產生影響，從而影響到土壤環(huán)境及生態(tài)功能。本研究結果表明，因子分析綜合得分排名前3名的是ASP、ALP和SP處理，且主要分布在土壤物理結構因子得分上，CK處理綜合得分最低。說明秸稈還田處理較不還田對照能提高土壤質量，且粉碎和氨化秸稈還田處理改善土壤質量效果優(yōu)于傳統(tǒng)秸稈還田，這主要是由于粉碎和氨化秸稈還田能明顯降低土壤容重，提高土壤飽和導水率和飽和含水率，增加土壤大團聚體含量及其穩(wěn)定性，氨化和粉碎措施結合后效果更加顯著，這與王珍等[26]和Guillou等[27]關于粉末秸稈和C/N比較低的秸稈施入土壤后能顯著改善土壤持水和入滲能力，提高土壤團聚體穩(wěn)定性的研究結果一致。

秸稈作為一種外源有機物料，施入土壤后能明顯提高土壤有機碳水平，而土壤有機碳被認為是表征土壤質量和土壤可持續(xù)性的最重要指標，對土壤物理、化學及生物學性質均會產生重要影響[28-29]。Bossuyt 等[30]和Guillou等[27]研究發(fā)現(xiàn)，C/N比較低的秸稈施入土壤后分解速率較快，能夠提高土壤微生物的活性，進而促進土壤碳的礦化分解。本研究中，各秸稈還田處理土壤生物肥力因子得分均高于CK處理，說明秸稈還田較不還田對照能提升土壤生物活性和土壤肥力。有趣的是，雖然SP、ALP和ASP處理土壤微生物量碳、微生物量氮、土壤酶活性以及土壤呼吸速率均高于LM和LP，但SP、ALP和ASP處理在土壤生物肥力因子的得分排名較低，這可能是與傳統(tǒng)秸稈還田相比(LM和LP處理)，粉碎和氨化處理秸稈還田后分解速率較快，土壤微生物和土壤酶活性較高，促進了土壤中有機碳的礦化分解，導致土壤有機碳含量較低造成的。由此可知，土壤有機碳對土壤生物肥力的影響較大，粉碎和氨化秸稈還田雖然可以提高土壤生物活性，但其促進有機碳分解的問題也需要進一步研究。此外，盡管ALP和ASP處理土壤生物肥力因子得分較低，但綜合排名為前2名，這主要與ALP和ASP處理土壤物理結構因子得分較高，且土壤物理結構因子對土壤質量評價的方差貢獻率(50.462%)高于土壤生物肥力因子(38.121%)有關。

3.3 土壤質量綜合評價結果與農田生產力水平的一致性分析

作物產量是農田生產力水平的綜合體現(xiàn)，不同秸稈還田方式對土壤質量的影響必然反映到作物產量的變化上。本研究結果表明，連續(xù)5 a還田后各處理土壤質量綜合評價排名和冬小麥產量排名均為ASP>ALP>SP>LP>LM>CK，說明秸稈還田較不還田對照能改善農田土壤質量，提高冬小麥產量，其中氨化秸稈還田效果優(yōu)于傳統(tǒng)秸稈還田。由聚類分析結果表明，氨化秸稈還田改善土壤質量效果最佳，其次為未氨化秸稈翻壓還田處理，秸稈覆蓋處理效果較差，而秸稈不還田處理效果最差，這與因子分析評價結果基本一致。由此可知，本研究采用因子分析獲得的土壤質量綜合評價得分(F值)不僅能量化土壤質量等級，且能在一定程度上表征農田生產力水平，其對不同秸稈還田方式下土壤質量綜合評價的結果是合理、可靠的。

4 結 論

(1)通過對不同秸稈還田方式下的18個土壤質量指標進行因子分析，提取出的2個主因子反映了原信息總量的88.583%。第一主因子主要有土壤體積質量、飽和導水率、飽和含水量、>0.25 mm水穩(wěn)性團聚體含量、團聚體平均重量直徑、團聚體幾何平均直徑和團聚體分形維數等，代表了土壤物理結構狀況；第二主因子主要有土壤不同形態(tài)碳、氮含量以及土壤酶活性，代表了土壤中的微生物活性及土壤肥力狀況。2個主因子涵蓋了土壤的物理、化學和生物學指標，使評價更具科學性。

(2)不同處理土壤質量得分結果表明，氨化秸稈還田在土壤質量改良方面優(yōu)于其它處理。土壤肥力指標相關性分析表明，氨化秸稈還田主要是通過降低土壤容重、提高土壤飽和導水率和飽和含水量、提高水穩(wěn)性大團聚體含量及其穩(wěn)定性等土壤結構因子，進而改善土壤質量。

(3)聚類分析結果表明氨化秸稈還田土壤質量最高，傳統(tǒng)秸稈翻壓還田較高，秸稈覆蓋次之，不還田對照最差，與因子分析結果一致，多年產量變化趨勢也與其吻合，其中ASP處理的冬小麥5 a平均產量最高，為7 668 kg·hm-2。

綜上，秸稈經粉碎、氨化處理后還田在改良土壤質量效果方面優(yōu)于傳統(tǒng)秸稈還田，粉碎并氨化秸稈較傳統(tǒng)秸稈還田方式在提高冬小麥產量方面具有明顯的促進作用，是本試驗最佳的秸稈還田方式。研究結果可為干旱、半干旱地區(qū)改善秸稈還田措施、提高旱地農業(yè)生產潛力提供指導。