李玉梅，王根林，孟祥海，胡穎慧，王偉，李建英，張冬梅

（1.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與環(huán)境資源研究所，哈爾濱 150086；2.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧研究所，哈爾濱 150086；3.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院牡丹江分院，黑龍江牡丹江 157041；4.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院大慶分院，黑龍江大慶 163000；5.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)遙感與信息研究所，哈爾濱 150086）

土壤有機(jī)碳是土壤肥力的重要指標(biāo)，是土壤質(zhì)量和功能的核心，在土壤物理、化學(xué)和生物特性中發(fā)揮著重要作用[1]。土壤有機(jī)碳由于其化學(xué)組成的非均一性而構(gòu)成不同組分[2]。土壤活性有機(jī)碳是反映土壤碳庫動態(tài)變化的敏感性指標(biāo)，能夠反映耕作、施肥、秸稈還田等田間措施引起土壤有機(jī)碳的微小變化[2-3]。在表征土壤碳庫變化方面，土壤碳庫管理指數(shù)結(jié)合了土壤碳庫與碳庫活度指標(biāo)，能夠較全面地反映人類活動對土壤有機(jī)碳總量和土壤有機(jī)碳組分的影響。因此，土壤活性有機(jī)碳和土壤碳庫管理指數(shù)成為評價土壤質(zhì)量和土壤管理的重要指標(biāo)[4]。

耕作措施和施肥是改變土壤有機(jī)碳組分的重要原因，也是影響土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的主要驅(qū)動力。徐明崗等[5]應(yīng)用活性有機(jī)碳組分和碳庫管理指數(shù)客觀評價了長期定位耕作和施肥對紅壤、黑土等土壤質(zhì)量和土壤碳庫的影響。何翠翠等[3]研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥與無機(jī)肥配施可提高黑土活性有機(jī)質(zhì)含量和土壤碳庫管理指數(shù)。張霞等[6]認(rèn)為，秸稈還田可有效提高黑壚土有機(jī)質(zhì)含量，顯著影響土壤活性碳組分在總有機(jī)碳中的占比，秸稈-菌渣、秸稈-過腹還田模式分別對土壤質(zhì)量和有機(jī)碳質(zhì)量的影響較大[7]。宇萬太等[8]在潮棕壤上研究表明，化肥配施秸稈有助于提升土壤高活性和中活性有機(jī)質(zhì)的碳庫管理指數(shù)，免耕與翻耕、深松結(jié)合可提高黑壚土有機(jī)碳和易氧化碳含量[6]。因此，土壤活性有機(jī)碳組分會通過秸稈還田深度的不同而發(fā)生改變。

東北黑土區(qū)是我國重要的糧食生產(chǎn)基地，不合理的耕作和施肥導(dǎo)致土壤有機(jī)碳含量下降，因此了解有機(jī)碳在土壤中的動態(tài)變化、優(yōu)化耕作措施與秸稈還田方式是恢復(fù)土壤地力、提高作物產(chǎn)量的重要措施。已有研究主要集中于南方或氣溫偏高的干旱區(qū)秸稈還田、施肥等方式對土壤活性碳及其組分變化的影響[2，6-10]，而研究秸稈還田對東北寒冷氣候區(qū)草甸土活性有機(jī)碳及其碳庫在短時間內(nèi)的變化較少。本研究以東北平原黏壤質(zhì)型草甸土田間試驗(yàn)為基礎(chǔ)，探討秸稈不同深度連續(xù)還田土壤有機(jī)碳及其活性組分的變化，有利于揭示寒溫帶氣候區(qū)農(nóng)業(yè)措施對土壤有機(jī)碳組分的影響機(jī)制，以期為該地區(qū)實(shí)現(xiàn)秸稈高效利用、改善土壤碳庫質(zhì)量、提高土壤肥力提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于黑龍江省牡丹江市溫春鎮(zhèn)（44°60′N，129°58′E），寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫5.9 ℃，年平均降雨量500～600 mm，平均活動積溫2 300～2 500 ℃。土壤類型為黏壤質(zhì)型草甸土，0～16 cm 表土層呈粒狀，結(jié)構(gòu)松散。試驗(yàn)前土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分含量：全氮1.12 g·kg-1、堿解氮101.55 mg·kg-1、有效磷26.50 mg·kg-1、速效鉀130.28 mg·kg-1，有機(jī)碳10.95 g·kg-1，pH 7.93。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2016 年9 月—2019 年10 月進(jìn)行，共設(shè)6個處理：免耕（NT）、淺翻20 cm（ST）、深翻35 cm（DT）和免耕秸稈覆蓋地表（NTS）、秸稈淺翻還田20 cm（STS）、秸稈深翻還田35 cm（DTS）。其中：①秸稈翻耕還田方式為每年秋季玉米收獲后，將秸稈粉碎至小于10 cm 平鋪于地表，大型機(jī)械帶動翻轉(zhuǎn)犁將秸稈翻埋于20 cm 或35 cm 土層；②秸稈不還田采取人工移走秸稈方式；③免耕與免耕秸稈覆蓋除免耕機(jī)播種外，整個生育期均無中耕作業(yè)；④小區(qū)面積234 m2，每個處理3 次重復(fù)，共18 個小區(qū)。玉米施肥N-P2O5-K2O分別為180、115、75 kg·hm-2。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 樣品采集

2019年秋季玉米成熟期，用環(huán)刀、土鉆采集0～20、20～40、40～60 cm 土層土壤，每小區(qū)采集3點(diǎn)均勻混合成1個樣品，3次重復(fù)，一部分測土壤容重，一部分土樣自然風(fēng)干后測試土壤全量養(yǎng)分、有機(jī)碳及其組分。

1.3.2 測定方法

土壤容重測定采用環(huán)刀法[11]；土壤全氮、全磷、全鉀、有機(jī)碳測定采用常規(guī)方法[11]。

土壤活性有機(jī)碳測定采用高錳酸鉀氧化法[12]。稱取約含15 mg 碳的土壤樣品（2.0～3.0 g）于50 mL 塑料旋蓋離心管中，加入25 mL 333 mmol·L-1高錳酸鉀溶液，振蕩1.5 h 后離心（4 000 r·min-1）5 min，上清液用去離子水稀釋250 倍，分光光度計(jì)（565 nm）測定吸光率。通過不加樣品的空白與土壤樣品的吸光率之差計(jì)算KMnO4濃度的變化及被氧化碳，即活性有機(jī)碳（LOC）含量。被33 mmol·L-1和167 mmol·L-1高錳酸鉀溶液氧化的碳分別為土壤高活性有機(jī)碳（HLOC）和中活性有機(jī)碳（M-LOC），活性有機(jī)碳與高活性有機(jī)碳和中活性有機(jī)碳含量差則為土壤低活性有機(jī)碳（L-LOC）[12]。

測產(chǎn)：在玉米成熟期每小區(qū)選取代表性3 點(diǎn)進(jìn)行測產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

活性有機(jī)碳（LOC）=（A0-A×0.765 3）×25×250×9/（m×1 000）

式中：A0為空白KMnO4溶液吸光率，mmol·L-1；A為測定土樣KMnO4溶液吸光率；m土壤質(zhì)量，g。

式中：SOCs 為某深度的土壤有機(jī)碳儲量，t·hm-2；Ci為第i層土壤有機(jī)碳含量，g·kg-1；Pi為第i層土壤容重，g·cm-3；Ti為第i層土壤厚度，cm；n為土層數(shù)。

碳庫指數(shù)（CPI）=樣品全碳含量（g·kg-1）/參考土壤全碳含量（g·kg-1）

碳庫活度（L）=活性碳含量/非活性碳含量（NLOC）

碳庫活度指數(shù)（LI）=樣品碳庫活度/參考土壤碳庫活度

碳庫管理指數(shù)（CMI）=CPI×LI[12]

采用Microsoft Excel 2017 繪制圖表，用SPSS 19.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差及相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同秸稈還田方式下土壤基礎(chǔ)理化指標(biāo)及產(chǎn)量

由表1 可見，秸稈翻耕還田STS 和DTS 處理，0～20 cm 表土層容重比秸稈覆蓋（NTS）平均降低0.17 g·cm-3，而20～60 cm 土層比NTS 平均增加0.11 g·cm-3；連續(xù)免耕（NT）和NTS 處理，0～20 cm 表土層容重增加，20～60 cm 土層容重有降低趨勢。不同秸稈還田方式對土壤全氮和全磷含量影響較大。各處理0～20 cm 土層全氮含量變化不顯著，但STS 和DTS 顯著增加了20～60 cm 土層全氮含量，在40～60 cm 土層，其與秸稈不還田和NTS 處理間差異顯著。秸稈不還田條件下，ST 和DT 處理土壤全磷含量隨土層加深而降低，秸稈翻耕還田STS和DTS處理增加了40～60 cm土層全磷含量，與秸稈不還田和NTS處理差異顯著。與秸稈不還田比較，秸稈還田3 年玉米產(chǎn)量平均增加4.3%，但3種還田方式間差異不顯著。

2.2 不同秸稈還田方式下土壤活性有機(jī)碳組分

2.2.1 土壤有機(jī)碳含量

連續(xù)3 年定位耕作使不同土層有機(jī)碳含量發(fā)生變化（圖1）。總體上，土壤有機(jī)碳含量隨土層深度增加而降低，秸稈還田可減緩有機(jī)碳下降。不同處理0～60 cm 土層有機(jī)碳平均含量差異較大，其中STS、DTS 土壤有機(jī)碳平均含量為11.79、11.28 g·kg-1，分別較DT、ST 增加1.41、1.65 g·kg-1和0.90、1.14 g·kg-1，而NT 與NTS 處理差異不大。無論秸稈是否還田，頻繁的翻耕降低了0～20 cm 土層有機(jī)碳含量。其中，秸稈不還田處理ST 與DT 有機(jī)碳含量較NT 分別顯著降低1.05、1.95 g·kg-1（P＜0.05）。秸稈還田處理STS、DTS有機(jī)碳含量較NTS 分別降低0.85、1.11 g·kg-1（P＞0.05）。秸稈還田深度同樣影響土壤有機(jī)碳含量，在20～60 cm 土層，翻耕還田的有機(jī)碳含量顯著高于覆蓋還田。其中，在20～40 cm 土層，STS、DTS 較NTS 分別增加1.38、1.27 g·kg-1，增幅為12.7%、11.6%（P＜0.05）；在40～60 cm 土層，STS、DTS 較NTS 分別增加0.89、0.33 g·kg-1（P＜0.05）。

表1 不同處理土壤基礎(chǔ)理化指標(biāo)和產(chǎn)量Table 1 The soil basic physical and chemical properties and yields under different treatments

2.2.2 土壤活性有機(jī)碳組成

由表2 可見，土壤活性有機(jī)碳（LOC）中低活性有機(jī)碳（L-LOC）含量較高，在0.54～1.37 g·kg-1之間，占比為26.2%～53.3%；其次是中活性有機(jī)碳（M-LOC），含量為0.29～1.38 g·kg-1，占比18.9%～46.4%；高活性有機(jī)碳（H-LOC）含量最低，為0.25～0.70 g·kg-1，占比14.7%～27.4%。

頻繁的翻耕是提高土壤M-LOC 含量的主要原因，而NT和NTS處理各土層M-LOC 含量低于翻耕與秸稈翻耕還田處理（表2）。其中，20～40 cm土層，DTS較STS、NTS分別提高0.61、0.89 g·kg-1，0～40 cm 土層，DT、ST 較NT 分別平均提高0.32、0.28 g·kg-1。總體上，翻耕對土壤M-LOC 影響大于秸稈翻耕還田，秸稈深翻還田大于秸稈淺翻還田。

不同處理下土壤L-LOC 量在20～40 cm 土層分布較高（表2）。秸稈不還田條件下，連續(xù)深耕打破了堅(jiān)實(shí)的犁底層，DT 處理土壤L-LOC 降幅較大。其中，0～20 cm 土層，DT 較ST、NT 分別降低0.34、0.27 g·kg-1，40～60 cm 土層，分別降低0.21、0.11 g·kg-1；秸稈還田深度影響土壤L-LOC的轉(zhuǎn)化，其中STS處理土壤L-LOC 的增幅較大。其中，0～20 cm 土層，STS 較DTS、NTS 分別增加0.16、0.13 g·kg-1，增幅為19.75%、15.48%。20～40 cm 土層，STS 較DTS、NTS 分別增加0.36、0.55 g·kg-1，增幅為35.64%、67.07%。40～60 cm土層，STS 與DTS 處理L-LOC 含量也有一定升高，但差異不大。

圖1 不同處理下土壤有機(jī)碳含量Figure 1 Soil organic carbon contents under different treatments

表2 不同處理土壤活性有機(jī)碳各組分含量（g·kg-1）Table 2 The composition of soil liable organic carbon under different treatments（g·kg-1）

由于翻耕增強(qiáng)了對土壤的擾動，秸稈還田使秸稈的輸入量增加，因而不同深度土壤LOC組分的分布具有差異。由表2 和圖2 可見，NT和NTS處理土壤LOC組分含量隨土層加深呈下降趨勢，可代表原位土壤LOC的分布特征。秸稈不還田條件下，除0～20 cm表土層外，頻繁的翻耕對土壤H-LOC組分影響大于NT。其中，20～40 cm 土層ST、DT 較NT 處理分別提高24.6%、86.9%。40～60 cm 土層提高73.8%、125.4%，差異顯著（P＜0.05）。DT處理對H-LOC 的影響大于ST和NT處理，尤其是40 cm以下土層；與秸稈不還田條件下類似，秸稈翻耕還田對土壤H-LOC 的影響大于NTS，其中，20～40 cm 土層DTS、STS 較NTS 增幅達(dá)91.6%、61.3%，40～60 cm土層增幅分別為45.4%、79.3%。

2.3 不同秸稈還田方式下土壤有機(jī)碳儲量

2.3.1 土壤有機(jī)碳儲量

根據(jù)等深度儲量方法計(jì)算土壤有機(jī)碳儲量，從圖3 可以看出，經(jīng)過3 年不同耕作與秸稈還田處理，0～60 cm土層有機(jī)碳儲量變化趨勢為STS＞DTS＞NTS＞NT＞DT＞ST。與ST 處理相比，STS 和DTS 處理增幅最大，分別為20.9%和17.9%，其次為NTS 和NT，增幅分別為13.6%和9.1%，而DT與ST間差異不大。

NT 與NTS 處理由于連續(xù)3 年未擾動土壤，土壤碳庫儲量隨土層加深有降低趨勢，但0～20 cm 有機(jī)碳儲量高于翻耕與秸稈翻耕還田；秸稈翻耕還田增加了20～60 cm 土層有機(jī)碳儲量。其中，20～40 cm 土層，DTS、STS 較NTS 有機(jī)碳儲量分別增加3.52、3.12 t·hm-2，40～60 cm 土層，DTS、STS 較NTS 有機(jī)碳儲量分別增加3.78、6.54 t·hm-2；秸稈不還田處理土壤有機(jī)碳庫儲量變化以表層（0～20 cm）為主，秸稈翻耕還田后，土壤有機(jī)碳儲量變化主要發(fā)生在中層（20～40 cm），并有向下層（40～60 cm）轉(zhuǎn)移的趨勢。

2.3.2 土壤活性有機(jī)碳組分的儲量

圖2 不同處理下土壤活性有機(jī)碳組分含量（A：不同秸稈處理方式對有機(jī)碳組分的影響；B：不同耕作深度對有機(jī)碳組分的影響）Figure 2 Soil liable organic carbon composition contents under different treatments（A：Effects of different straw managements on organic carbon component contents;B：Effects of different tillage depths on organic carbon component contents）

圖3 不同處理下土壤有機(jī)碳儲量Figure 3 Soil organic carbon storage under different treatments

不同處理對土壤LOC 組分的儲量有一定影響（圖4A）。土壤H-LOC 儲量隨著翻耕深度的增加呈現(xiàn)上升趨勢；與H-LOC 相似，秸稈還田條件下，深耕也會顯著提高M(jìn)-LOC 的儲量，特別是DTS處理，但總有機(jī)碳儲量之間的差異不顯著。由圖4B、4C 可以得出，耕作深度顯著改變了H-LOC 和M-LOC 儲量，深度越深，含量越高。秸稈還田措施增加了有機(jī)碳和各組分儲量，但LOC 組分，特別是H-LOC、M-LOC 對耕作方式的改變更加敏感，而對秸稈還田措施響應(yīng)不明顯。秸稈還田主要通過增加L-LOC 含量來提高土壤頑固性碳儲量。

秸稈還田與耕作深度的雙因素方差分析（表3）表明，土壤有機(jī)碳及其活性組分對秸稈還田與耕作深度的響應(yīng)不同。秸稈還田對土壤L-LOC 和玉米產(chǎn)量影響顯著，而耕作深度對土壤H-LOC 和M-LOC 影響顯著。短時間內(nèi)，不同秸稈還田方式對草甸土有機(jī)碳及其活性組分的含量和儲量影響差異不大，但秸稈還田后玉米產(chǎn)量增加，因此，秸稈還田是提高作物產(chǎn)量的重要措施。

圖4 不同處理下土壤活性有機(jī)碳組分儲量（A：不同處理對土壤活性有機(jī)碳組分儲量的影響；B：不同秸稈處理方式對土壤活性有機(jī)碳組分儲量的影響；C：不同耕作深度對土壤活性有機(jī)碳組分儲量的影響）Figure 4 Soil liable organic carbon component storage under different treatments（A：Effects of different treatments on soil liable organic carbon component storage;B：Effects of straw managements on soil liable organic carbon component storage;C：Effects of tillage depths on soil liable organic carbon component storage）

表3 秸稈還田和耕作深度對土壤有機(jī)碳組分及玉米產(chǎn)量的影響Table 3 The effect of tillage on SOC component contents，storages and yield

2.4 不同秸稈還田方式下土壤碳庫管理指數(shù)

從CPI指數(shù)分析（表4），除ST處理的20～40 cm 土層CPI＜1，其他處理CPI＞1。同一耕作方式下，秸稈還田處理的CPI大于秸稈不還田處理。20～60 cm 土層，秸稈翻耕還田大于NTS，且STS 和DTS 處理的40～60 cm 土層CPI 較高；L 指數(shù)分析表明，各處理土壤碳庫活度中20～40 cm 土層最高，40～60 cm 土層最低。秸稈不還田條件下，DT 處理20～40 cm 土層L 值較高。秸稈翻耕還田提高了20～40 cm 土層L 值，DTS 和STS較NTS 平均提高0.15；CMI 指數(shù)分析表明，秸稈不還田條件下，連續(xù)的ST 和DT 處理0～40、0～20 cm 土層的CMI較NT處理有降低趨勢。不同秸稈還田方式對表層CMI 影響不大，但秸稈翻耕還田顯著提高了20～60 cm 土層CMI 值，其中，在20～40 cm 土層，STS 和DTS 較NTS 平均提高1.01，在40～60 cm 土層，STS 和DTS 較NTS 平均提高0.46，而各土層中STS 與DTS 處理CMI值差異不大。

3 討論

3.1 秸稈還田方式對土壤有機(jī)碳的影響

秸稈中富含大量的碳、氮，是增加土壤有機(jī)碳的重要來源，秸稈還田可有效改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤氮、磷、鉀和有機(jī)質(zhì)含量，而與耕作措施配合的秸稈還田是提升土壤地力的主要措施[7，10，13-14]。本研究表明，連續(xù)翻耕造成深層土壤緊實(shí)度增加，土壤庫容量降低，不利于創(chuàng)造良好的土體結(jié)構(gòu)。無論秸稈是否還田，頻繁的翻耕破壞了表層土壤結(jié)構(gòu)，降低有機(jī)碳的物理保護(hù)作用從而加速了表層（0～20 cm）有機(jī)質(zhì)的分解，土壤有機(jī)碳含量降低，與梁愛珍等[15]研究一致。秸稈還田后由于連續(xù)翻耕，秸稈可以深入中層和深層土體，導(dǎo)致20～60 cm土層土壤有機(jī)碳含量增加。

表4 不同處理下土壤碳庫管理指數(shù)Table 4 Soil carbon pool management index under different treatments

秸稈還田深度影響有機(jī)碳的礦化與積累，NTS對表層（0～20 cm）有機(jī)碳增加作用較大，而翻耕還田更有利于中層（20～40 cm）土壤有機(jī)碳的提高，并有向下層（40～60 cm）轉(zhuǎn)移的趨勢，這是因?yàn)镹T 減少了對耕層的擾動，土壤結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，表土層有機(jī)碳分解速率降低[12]。土壤有機(jī)碳儲量分析也表明，NT 與NTS由于連續(xù)3 年對土壤不進(jìn)行擾動，表層土壤有機(jī)碳儲量高于翻耕與秸稈還田處理，與楊永輝等[16]研究一致。秸稈不還田條件下，土壤有機(jī)碳庫儲量以表層（0～20 cm）為主，秸稈還田后，下層土壤有機(jī)碳儲量有增加的趨勢。

3.2 秸稈還田方式對土壤活性碳組分的影響

土壤碳庫的變化主要發(fā)生在LOC 部分[13]。LOC在土壤中周轉(zhuǎn)快、穩(wěn)定性差、具有較高的微生物活性，雖然僅占總有機(jī)碳很小一部分，卻是土壤碳循環(huán)的關(guān)鍵和動力。秸稈還田后，由于投入了外源有機(jī)物，加速了有機(jī)碳不同組分之間的周轉(zhuǎn)，從而影響了土壤有機(jī)碳的活性和穩(wěn)定性，改變其組成與存在方式[7]。本研究表明，與NTS比較，秸稈翻耕還田使不同土層HLOC 含量都有一定的提高，影響最大的土層為20～40 cm 土層，其次是40～60 cm 土層。這可能是由于翻耕破壞了土壤對有機(jī)碳的物理保護(hù)，加速了L-LOC 的分解，促進(jìn)H-LOC 的生成[17]，同時腐解的秸稈為微生物提供能源，增強(qiáng)微生物活性，進(jìn)而促進(jìn)土壤H-LOC的生成[17]。本試驗(yàn)中深耕對土壤H-LOC 的影響大于淺耕和免耕，也證明了這一點(diǎn)；無論秸稈是否還田，連續(xù)的翻耕均提高了土壤M-LOC 含量，且0～40 cm 土層變化較大。上砂下黏的土壤質(zhì)地、長期的旋耕整地方式導(dǎo)致在15～20 cm 土層形成一個緊實(shí)的犁底層，短期內(nèi)連續(xù)的深耕打破了犁底層，因而促進(jìn)了穩(wěn)定性有機(jī)碳的分解，使L-LOC含量降低。

另外，土壤有機(jī)碳不同組分對環(huán)境改變的敏感性存在差異。耕作對土體的擾動使得深層土壤暴露于表面，整體土層性質(zhì)相對均一化[18-19]，有機(jī)碳各組分含量和儲量的變化規(guī)律基本一致，隨著翻耕深度的增加，土壤有機(jī)碳總量有降低趨勢，但是LOC 組分卻呈現(xiàn)了上升趨勢，可能是因?yàn)楦髌茐牧送寥澜Y(jié)構(gòu)，減少了有機(jī)碳的物理保護(hù)，增強(qiáng)了微生物對有機(jī)碳的利用和周轉(zhuǎn)，從而增加了有機(jī)碳的活性組分含量[14]。

纖維素是土壤中分布最廣、含量最多的多糖，也是作物秸稈的主要成分。纖維素作為一種大分子多糖，其降解周期較長，是土壤中的非活性有機(jī)碳。而周轉(zhuǎn)時間較長且降解難度較大，可在土壤中保留較長時間，又是土壤中穩(wěn)定的有機(jī)碳組分。所以秸稈還田對土壤LOC 組分的影響較小，這與本研究結(jié)果一致。土壤中的秸稈通過一年的腐解，其降解率可以超過70%，是土壤有機(jī)碳的重要來源[19]。本研究中，秸稈還田措施對土壤LOC 組分含量的影響并不顯著。因此，秸稈還田主要通過增加土壤中非活性有機(jī)碳組分提升有機(jī)碳含量，從而增加作物產(chǎn)量。

3.3 秸稈還田方式對土壤碳庫管理指數(shù)的影響

有研究認(rèn)為，CMI指數(shù)高，土壤肥力上升，反之則肥力下降[17]。其原因在于CMI 指數(shù)增加，加快了土壤不穩(wěn)定有機(jī)碳的更新速度，促進(jìn)土壤腐殖質(zhì)的形成，以及土壤孔隙和通氣結(jié)構(gòu)的改善[20]。本研究表明，秸稈不還田條件下，與NT 相比，連續(xù)3 年DT 與ST 降低了0～20 cm 和20～40 cm 土層土壤容重，土壤通氣透水性增強(qiáng)，同時增加了上層和中層土壤有機(jī)碳的礦化分解，CMI降低；不同秸稈還田方式對表層（0～20 cm）CMI影響不顯著，但秸稈翻耕還田增加了中層和下層（20～60 cm）CMI，其中，20～40 cm 土層的CMI 增幅大于40～60 cm 土層。韓曉增等[21]研究提出，將秸稈深混至0～35 cm土層，可培育一個肥沃深厚的耕層。影響土壤CMI變化的因素較多[3，5-6]，本研究表明，短期內(nèi)秸稈連續(xù)還田條件下，翻耕深度對草甸土CMI的影響不顯著，可能與機(jī)械作業(yè)水平、取樣點(diǎn)分布、土壤質(zhì)地等因素有關(guān)，下一步將繼續(xù)進(jìn)行相關(guān)研究與分析。

4 結(jié)論

（1）秸稈還田方式對不同深度土層碳庫積累和更新的影響不同，免耕秸稈覆蓋促進(jìn)了表層（0～20 cm）土壤有機(jī)碳的增加，而秸稈翻耕還田更有利于中層（20～40 cm）和下層（40～60 cm）土壤有機(jī)碳庫的積累和碳庫管理指數(shù)的提高。

（2）秸稈還田措施顯著增加了土壤低活性有機(jī)碳含量并提高了作物產(chǎn)量，而耕作深度對高活性有機(jī)碳和中活性有機(jī)碳的影響較大，深翻顯著提高了兩者的儲量。

（3）短期內(nèi)秸稈翻耕還田深度的變化對土壤碳庫積累的影響不顯著。針對目前農(nóng)田土壤頻繁翻耕導(dǎo)致的表土流失加劇的問題，秸稈周期輪耕還田是提高土壤肥力的有效解決措施。