劉子剛盧海博趙海超王炯琪和江鵬王雨晴黃智鴻趙海香魏 東

(河北北方學(xué)院,河北省農(nóng)產(chǎn)品食品質(zhì)量安全分析檢測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河北 張家口 075000)

冀西北地區(qū)是京津冀的水源涵養(yǎng)區(qū)及風(fēng)沙源地,該區(qū)域?qū)儆诘湫偷母珊蛋敫珊禋夂?是重要的生態(tài)保護(hù)區(qū)[1]。近年來隨著機(jī)械化水平的提高以及勞動(dòng)力成本的增加,春玉米作為該區(qū)域主要農(nóng)作物出現(xiàn)常年連作模式。在春玉米農(nóng)田中施用大量的化肥可以提高產(chǎn)量,但同時(shí)容易造成氮肥利用率低、土壤酸化、氮肥損失和環(huán)境污染等問題[2]。因此,培肥地力是該區(qū)域生態(tài)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問題。同時(shí)春玉米秸稈焚燒帶來大氣污染,長(zhǎng)期移除他用容易導(dǎo)致土壤退化[3]。因此秸稈還田(straw incorporation)是秸稈處置的有效途徑之一[4],同時(shí)可以改善土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤碳庫(kù)容量及促進(jìn)土壤氮循環(huán)[5],是旱作區(qū)保護(hù)性耕作的重要措施。但冀西北旱作區(qū)春秋低溫環(huán)境下春玉米秸稈降解速度較慢[6],土壤養(yǎng)分周轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)、影響出苗、易爆發(fā)病蟲害以及導(dǎo)致土壤有機(jī)酸累積等問題[7],因此急需在現(xiàn)有玉米秸稈還田深松、秸稈還田翻耕、秸稈還田旋耕、整株秸稈還田、秸稈半量還田、膜下秸稈還田等技術(shù)[8-9]基礎(chǔ)上,研發(fā)適宜旱作區(qū)春玉米秸稈還田技術(shù)是冀西北生態(tài)保護(hù)區(qū)急需解決的關(guān)鍵技術(shù)。

研究表明,秸稈還田不僅使土壤碳、氮投入直接提高,還能夠改善土壤理化性質(zhì),提高土壤酶活性[10]。而不合理的秸稈還田方式使分解秸稈的微生物會(huì)與作物爭(zhēng)奪土壤或者肥料中的養(yǎng)分,尤其是礦質(zhì)氮、造成有機(jī)酸的累積和成為一些病原菌或蟲害的庇護(hù)所[11]。土壤微生物組成會(huì)受到環(huán)境的嚴(yán)重影響[12]。干旱條件通過影響土壤p H、土壤有機(jī)碳含量和植物總蓋度,間接影響土壤微生物菌群多樣性和豐度[13]。土壤微生物的群落是影響土壤生物質(zhì)量的關(guān)鍵因素,對(duì)土壤養(yǎng)分有效性、植物生長(zhǎng)發(fā)育和環(huán)境質(zhì)量具有重要影響[14-15]。土壤微生物量碳氮磷(microbial biomass C、N、P)是指土壤中體積小于5 000μm3的活的和死的微生物體內(nèi)碳氮磷的總和,在土壤碳氮磷庫(kù)中所占比例很小,但能夠反映土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及土壤微小變化[16]。作物和微生物分泌的土壤酶能高效催化土壤有機(jī)質(zhì)分解,為植物和微生物提供養(yǎng)分,土壤酶活性已成為量化陸地生態(tài)系統(tǒng)土壤質(zhì)量和功能的重要指標(biāo)[17]。因此,研究旱作區(qū)春玉米秸稈還田方式對(duì)土壤微生物量及酶活性的影響,能夠揭示不同秸稈還田方式對(duì)秸稈降解和土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的機(jī)制,及其對(duì)春玉米生長(zhǎng)和產(chǎn)量的響應(yīng)機(jī)制,進(jìn)而優(yōu)化旱作區(qū)春玉米秸稈還田方式。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)域位于河北省西北張家口蔚縣(114°13′E～115°04′E,39°34′N～40°10′N),屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候。氣候夏季涼爽﹑秋季氣候多變。年降水量為380.0～682.7 mm。平均氣溫為6.8～7.6℃,是中國(guó)典型的春玉米種植旱作區(qū),土壤類型為栗鈣土。

1.2 試驗(yàn)秸稈還田方式及采樣

試驗(yàn)設(shè)計(jì)秸稈還田翻耕(JF)處理,玉米收獲后全部秸稈粉碎(5～6 cm)覆蓋地表,春玉米留茬10～15 cm,播種前進(jìn)行深翻(深度為20～25 cm);秸稈還田旋耕(JX)處理,播種前進(jìn)行淺旋耕(深度為10～12 cm);秸稈還田大壟輪播(JL)處理,采用高起壟(壟高20 cm,壟距60 cm)播種,第2年在上一年壟背開溝起壟種植,依次輪換位置開溝起壟種植(圖1),以秸稈不還田做對(duì)照(CK)。每個(gè)處理種植3 335 m2,連續(xù)種植3 a,2017年、2018、2019年10月進(jìn)行秸稈還田,2018年(品種為‘鄭單958’)、2019 年(品種為‘福來818’)、2020年(品種為‘誠(chéng)信16號(hào)’)5月初播種,春季隨播種每667 m2施入玉米專用肥50 kg,起壟種植,壟距60 cm,株距0.32 cm,每667 m2株數(shù)3 500株。在2020年分別于播種前、苗期、拔節(jié)期、灌漿期、收獲期利用GPS定位,選擇3個(gè)樣方,每個(gè)樣方4 m2,每個(gè)樣方按“S”形采樣法采集5點(diǎn),每個(gè)樣點(diǎn)采集0～100 cm 土壤,按20 cm 分層,現(xiàn)場(chǎng)混勻,去除土壤中植物殘?bào)w等雜質(zhì),置于塑封袋中帶回實(shí)驗(yàn)室,測(cè)定土壤的微生物量碳氮磷、蔗糖酶活性、脲酶活性和理化指標(biāo)。秋季在相應(yīng)點(diǎn)位進(jìn)行測(cè)產(chǎn)。不同處理土壤理化性狀如表1所示。

圖1 春玉米秸稈還田大壟輪播示意圖Fig.1 Schematic diagram of spring corn rotation in large ridges

表1 土壤理化指標(biāo)Table 1 Soil physical and chemical indexes

1.3 樣品測(cè)定與方法

土壤MBC、MBN、MBP 均采用三氯甲烷熏蒸培養(yǎng)法測(cè)定[18-19];脲酶活性:采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測(cè)定[20],其活性以24 h后1 g土壤中NH3-N 的質(zhì)量(mg)表示脲酶活性;蔗糖酶活性:采用3,5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定[21],以24 h后1 g土壤中葡萄糖的質(zhì)量(mg)表示蔗糖酶活性;土壤p H 采用電極法(水土比2.5∶1)測(cè)定[22];全氮(total nitrogen,TN)采用過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法測(cè)定[22];全磷(total phosphorus,TP)采用過硫酸鉀氧化-分光光度計(jì)法測(cè)定[22];總有機(jī)質(zhì)(total organic matter,TOM)采用重鉻酸鉀容量法-外加熱測(cè)定[22]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采 用Microsoft Excel 2010 和SPSS 17.0 軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性和相關(guān)分析,Microsoft Excel 2010作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同秸稈還田方式對(duì)土壤微生物量碳氮磷的影響

2.1.1 不同秸稈還田方式下土壤微生物量碳氮磷含量垂向變化 圖2-A 為不同秸稈處理各層土壤微生物量碳(microbial biomass carbon,MBC)含量,MBC 是土壤有機(jī)質(zhì)中最活躍的部分[23],土 壤 MBC 含 量 為150.40～508.36 mg·kg-1,隨著土壤深度的增加總體均呈下降趨勢(shì),秸稈還田翻耕(JF)處理在20～40 cm 土層出現(xiàn)波谷。各秸稈還田處理土壤MBC 含量在0～20 cm 土層均顯著(P<0.05)高于對(duì)照,秸稈還田大壟輪播(JL)處理在0～40 cm 土層顯著(P<0.05)高于其他處理,JF處理在40～100 cm 顯著高于JX 和對(duì)照。圖2-B 為土壤微生物量氮(microbial biomass nitrogen,MBN)含量,MBN 是土壤中有機(jī)-無機(jī)態(tài)氮轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一[16],不同秸稈還田處理各層土壤MBN 含量為32.73～110.26 mg·kg-1,隨著土壤深度的增加均呈下降趨勢(shì),0～40 cm 土層快速下降,40～100 cm 土層變化較小。各土層秸稈還田處理土壤MBN 含量均高于CK,0～20 cm 土層JL 處理顯著(P<0.05)高于其他處理,40～60 cm 土層JF 處理顯著(P<0.05)高于其他處理。圖2-C為土壤微生物量磷(microbial biomass phosphorus,MBP)含量,MBP是土壤中植物有效磷的重要來源[16],不同秸稈還田處理各層土壤 MBP 含量為1.96～9.13 mg·kg-1,隨著土壤深度的增加均呈先降后增趨勢(shì),60～80 cm 處出現(xiàn)最低值,0～40 cm 土層快速下降。秸稈還田處理0～40 cm土層MBP含量顯著(P<0.05)高于CK,40～60 cm 土層JF處理顯著(P<0.05)高于其他處理。圖2-D 為土壤MBC/MBN,其能夠反映微生物群落結(jié)構(gòu)及微生物活性,進(jìn)而影響秸稈分解速率[24],隨著土壤深度的增加MBC/MBN 均呈先升后降趨勢(shì),在40～60 cm 土層出現(xiàn)最高值,JL處理顯著(P<0.05)高于其他處理。秸稈還田處理0～20 cm 土層MBC/MBN 顯著(P<0.05)高于CK。總體來看,秸稈還田能夠顯著提高0～40 cm 土層土壤MBC、MBN、MBP含量,其中JL 大于其他兩個(gè)處理,JF有利于提高40～60 cm 土層土壤MBC、MBN、MBP含量。

圖2 不同秸稈還田方式下土壤微生物量碳氮磷垂向變化Fig.2 Vertical changes of soil microbial biomass C,N and P under different straw-returning methods

2.1.2 不同秸稈還田方式下土壤微生物量碳氮磷含量隨春玉米生育期動(dòng)態(tài)變化 如圖3所示,圖3-A 為土壤MBC 含量動(dòng)態(tài)變化,隨著春玉米生育期的延長(zhǎng)各處理土壤MBC 含量均呈先升后降趨勢(shì),且在春玉米灌漿期達(dá)到最高值,JX 處理最高,JL和JF處理在苗期出現(xiàn)最低值,JX 和CK在播種前出現(xiàn)最低值。圖3-B 為土壤MBN 含量動(dòng)態(tài)變化,隨著春玉米生育期的延長(zhǎng),JL、JF 和CK 土壤MBN 含量呈波動(dòng)式上升趨勢(shì),收獲期達(dá)到最高值,JX 土壤MBN 含量呈先升后降波動(dòng)式變化,在拔節(jié)期達(dá)到最高值,各秸稈還田處理在苗期出現(xiàn)最低值,CK 在播種前最低。圖3-C 為土壤MBP含量動(dòng)態(tài)變化,隨著春玉米生育期的延長(zhǎng)各處理土壤MBP 含量均呈先降后升趨勢(shì),在春玉米灌漿期出現(xiàn)最低值,收獲期最高,JL 處理各時(shí)期均高于其他處理,苗期-拔節(jié)期JX 和JF處理低于CK。圖3-D 為MBC/MBN 動(dòng)態(tài)變化,隨著春玉米生育期的延長(zhǎng)均呈波動(dòng)式下降趨勢(shì),在拔節(jié)期出現(xiàn)波谷,苗期JL處理最高,拔節(jié)期-灌漿期JF處理最高?？梢?在春玉米旺盛生長(zhǎng)期增加土壤MBC和MBN 含量,降低MBP含量。JL處理有利于提高土壤MBP含量,JX 有利于提高土壤MBN 含量。

圖3 不同秸稈還田方式下土壤微生物量碳氮磷含量動(dòng)態(tài)變化Fig.3 Dynamic changes of soil microbial biomass C,N and P under different straw-returning methods

2.2 不同秸稈還田方式對(duì)土壤酶活性的影響

2.2.1 不同秸稈還田方式下土壤酶活性垂向變化 土壤蔗糖酶(Sucrase,SUC)又稱轉(zhuǎn)化酶,是表征土壤生物活性的一種重要的水解酶,可以將土壤中的蔗糖水解成葡萄糖和果糖,能作為土壤熟化程度和土壤肥力水平的指標(biāo)[25-26]。不同秸稈還田處理土壤SUC活性(圖4-A)為1.32～16.64 mg·g-1·d-1,隨著土壤深度的增加各處理均呈下降趨勢(shì),0～20 cm 土層JL 處理顯著(P<0.05)高于其他處理,JX 最低,20～60 cm 土層JF顯著(P<0.05)高于其他處理,20～40 cm 土層秸稈還田處理均顯著(P<0.05)高于CK。脲酶(Urease,URE)是催化尿素水解的唯一酶,可以酶促水解生成氨、CO2和水,脲酶活性的高低可以反映出土壤供氮水平[26-27]。不同秸稈還田處理土壤 URE 活 性(圖4-B)為5.82～40.29 mg·g-1·d-1,隨著土壤深度的增加各處理均呈下降趨勢(shì),0～40 cm 土層快速下降,20～100 cm土層變化較小,0～40 cm 土層JL和JX 處理顯著(P<0.05)高于CK,60～100 cm 土層秸稈還田處理均顯著(P<0.05)低于CK?？梢?隨著土壤深度的增加土壤酶活性下降,秸稈還田大壟輪播方式顯著(P<0.05)提高0～40 cm 土層酶活性,秸稈還田翻耕有利于提高土壤蔗糖酶活性,秸稈還田旋耕有利于提高土壤脲酶活性。

圖4 不同秸稈還田方式下土壤酶活性垂向變化Fig.4 Vertical changes of soil enzyme activities under different straw-returning methods

2.2.2 不同秸稈還田方式下土壤酶活性隨春玉米生育期動(dòng)態(tài)變化 如圖5所示,圖5-A 為土壤SUC活性動(dòng)態(tài)變化,隨著春玉米生育期的延長(zhǎng)各處理土壤SUC活性均呈先升后降趨勢(shì),在灌漿期達(dá)到最高值,JL 處理最高,其他時(shí)期JF 處理最高,播種前至灌漿期秸稈還田處理均高于CK,收獲期JX 處理低于CK。圖5-B為土壤URE 活性動(dòng)態(tài)變化,隨著春玉米生育期的延長(zhǎng)各處理土壤URE活性均呈波動(dòng)式上升趨勢(shì),JL 和JX 處理在苗期出現(xiàn)最高值,JF 和CK 在灌漿期出現(xiàn)最高值,苗期-拔節(jié)期2個(gè)時(shí)期JL處理均最高,灌漿期JX 處理最高,苗期-拔節(jié)期秸稈還田處理均高于CK?？傮w來看,春玉米旺盛生長(zhǎng)期促進(jìn)土壤酶活性的提高,秸稈還田處理有利于促進(jìn)春玉米生長(zhǎng)期土壤酶活性,秸稈還田大壟輪播方式對(duì)土壤酶活性的促進(jìn)作用高于其他2種方式。

圖5 不同秸稈還田方式下土壤酶活性動(dòng)態(tài)變化Fig.5 Dynamic changes of soil enzyme activities under different straw-returning methods

2.3 春玉米農(nóng)田土壤微生物碳氮磷及酶活性與土壤養(yǎng)分及玉米產(chǎn)量指標(biāo)相關(guān)性分析

2.3.1 春玉米農(nóng)田土壤微生物碳氮磷和酶活性與土壤營(yíng)養(yǎng)狀況的相關(guān)性分析 由表2可知,土壤MBC與SOC呈極顯著負(fù)相關(guān);全氮與URE 呈極顯著正相關(guān);體積質(zhì)量與MBC、MBN、SUC呈極顯著負(fù)相關(guān),與MBP和URE 呈顯著負(fù)相關(guān);p H 與MBP呈顯著負(fù)相關(guān),與其他指標(biāo)均呈極顯著負(fù)相關(guān);C/N 與URE 呈極顯著負(fù)相關(guān),與MBC、MBN和MBP呈顯著負(fù)相關(guān)。這與賀美等[10]研究結(jié)果相同。表明土壤微生物及酶活性受體積質(zhì)量和p H影響,且隨體積質(zhì)量和p H 的增加而降低。

表2 春玉米農(nóng)田土壤微生物碳氮磷及酶活性與土壤營(yíng)養(yǎng)性狀相關(guān)分析Table 2 Correlation Analysis between soil microbial C,N,P,enzyme activities and soil nutrient properties in spring maize field

2.3.2 春玉米農(nóng)田土壤微生物碳氮磷和酶活性與產(chǎn)量指標(biāo)的相關(guān)性分析 根據(jù)土壤微生物量碳氮磷和酶活性與春玉米產(chǎn)量指標(biāo)相關(guān)分析(表3)可見,MBC、MBP和酶活性均與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān);MBC和MBP與穗長(zhǎng)和行粒數(shù)呈極顯著正相關(guān);MBN 與百粒質(zhì)量和穗粒質(zhì)量呈極顯著負(fù)相關(guān);URE與穗粗呈顯著正相關(guān)。可見該區(qū)域春玉米產(chǎn)量主要受MBC、MBP 含量和URE、SUC活性的影響,且隨著MBC、MBP和酶活性的增加而提高。

表3 春玉米農(nóng)田土壤微生物碳氮磷及酶活性與玉米產(chǎn)量指標(biāo)相關(guān)分析Table 3 Correlation analysis of activity of carbon,nitrogen,phosphorus and enzyme and maize yield index in soil of spring maize farmland

3 討論

3.1 土壤微生物量碳氮磷和酶活性對(duì)秸稈還田土壤營(yíng)養(yǎng)及玉米生長(zhǎng)狀況的響應(yīng)

春玉米秸稈還田能夠增加農(nóng)田土壤氮磷及有機(jī)質(zhì)養(yǎng)分含量,同時(shí)改變土壤物理結(jié)構(gòu)[28],從而改善土壤微生態(tài)環(huán)境及養(yǎng)分轉(zhuǎn)化機(jī)制,在旱作區(qū)持續(xù)施用化肥的春玉米農(nóng)田,秸稈還田對(duì)土壤的影響更加顯著。本研究秸稈還田處理0～40 cm土層MBC、MBN、MBP含量均高于CK。秸稈中養(yǎng)分是提高土壤有機(jī)碳的重要來源,外源碳的持續(xù)輸入能夠激發(fā)土壤微生物的活性,加強(qiáng)微生物礦化和固定過程,促進(jìn)秸稈中碳在土壤中的積累[29]。在冀北旱地農(nóng)田秸稈還田使土壤通氣性增加,加速了土壤微生物呼吸作用,使其微生物量提高[30]。各秸稈還田處理下的土壤酶活性高于CK,主要是因?yàn)榇河衩捉斩挼妮斎霝橥寥乐形⑸锾峁┝素S富的能量原料,優(yōu)化了土壤微生物生存環(huán)境,促進(jìn)微生物新陳代謝活性,刺激微生物分泌參與碳氮循環(huán)相關(guān)的土壤酶,進(jìn)而導(dǎo)致土壤中酶活性增加[31-32]。本試驗(yàn)研究區(qū)域?qū)儆诘湫偷暮底饔牮B(yǎng)區(qū),土壤偏沙壤、偏堿性,有機(jī)質(zhì)含量低、通氣性好,秸稈還田增加土壤大分子有機(jī)碳含量,降低土壤體積質(zhì)量,促進(jìn)土壤呼吸,由于干旱秸稈腐解速率較慢,使土壤MBC 含量隨SOC 和BD 的增加而降低,秸稈還田能夠降低土壤BD 和p H,因此隨著BD 和p H 的降低微生物量和酶活性增加。由此可見在旱作區(qū)農(nóng)田土壤養(yǎng)分降解速率比土壤養(yǎng)分含量對(duì)土壤微生物量及酶活性的影響大,同時(shí)對(duì)旱作區(qū)農(nóng)田來看,土壤物理性狀對(duì)土壤微生物量及酶活性的調(diào)控作用較強(qiáng)。

玉米根系分泌物及殘?bào)w是影響土壤微生物及酶活性的重要因素[17]。通過本研究可見,在玉米生長(zhǎng)前期(營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段),隨著玉米的生長(zhǎng)能夠增加土壤MBC和MBN 含量及酶活性,降低土壤MBP含量。在玉米生長(zhǎng)后期,玉米開始衰亡,降低土壤MBC 含量及酶活性,增加土壤MBP 和MBN 含量。玉米營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期根系活力增加,根系分泌物為土壤微生物及酶活性提供豐富的能量源料,同時(shí)根系能夠?yàn)槲⑸锖兔柑峁┹d體,優(yōu)化土壤微生物生存環(huán)境,促進(jìn)微生物新陳代謝活性,進(jìn)而提高土壤微生物生物量和酶活性[17,33]。但該區(qū)域土壤中活性磷缺乏,玉米快速生長(zhǎng)需要吸收大量磷元素,與微生物競(jìng)爭(zhēng)磷素,使土壤MBP含量降低。在玉米生長(zhǎng)后期,玉米逐步衰亡,大量殘落物向土壤輸入,玉米落葉和殘根增加了土壤中的有機(jī)物料的添加,氧氣充沛的土壤條件加速分解,有利于氮素固存,使MBN 含量略有增高,這與Yang 等[34]的研究結(jié)果一致。同時(shí)玉米殘?bào)w中養(yǎng)分的投入活化了土壤磷庫(kù)[35],使土壤活性磷素供應(yīng)充足,MBP 含量增高?？梢奙BC 和MBP主要影響玉米前期穗分化過程,而MBN 主要影響玉米后期灌漿過程。

3.2 旱作區(qū)春玉米不同秸稈還田方式對(duì)土壤微生物量及酶活性的影響

土壤微生物量及酶活性與農(nóng)田管理下養(yǎng)分供給密切相關(guān),可以用來預(yù)測(cè)秸稈還田后土壤微生物群落的響應(yīng)狀況及土壤潛在代謝能力[36]。Bolinder等[37]認(rèn)為土壤微生物活性尤其是酶活性比SOC對(duì)土壤質(zhì)量的變化更加敏感。因此可以利用土壤MBC、MBN、MBP 和酶活性反映旱作區(qū)春玉米秸稈還田方式對(duì)土壤微生態(tài)的作用機(jī)制。本研究發(fā)現(xiàn)3種秸稈還田方式均能提高土壤MBC、MBN、MBP 和酶活性,這與Zhao等[38]研究結(jié)果相同。但不同秸稈還田方式對(duì)微生物量及酶活性的影響存在差異,總體來看JL 處理比JF和JX 處理增幅大,主要是因?yàn)楸狙芯繀^(qū)域是旱作區(qū),土壤通氣性好,秸稈還田后翻耕和旋耕加速土壤呼吸作用,促進(jìn)小分子有機(jī)質(zhì)的降解[13],使土壤中微生物能源減少,土壤微生物量與酶活性與BD 呈顯著負(fù)相關(guān),同時(shí)由于該區(qū)域降雨量較少,秸稈腐解速率慢,秸稈還田后旋耕,將進(jìn)一步粉碎秸稈促進(jìn)秸稈降解為大分子有機(jī)物,而難于進(jìn)一步降解為小分子有機(jī)質(zhì)為微生物提供能源,且旋耕主要是將秸稈混合于表層土壤,進(jìn)一步降低了秸稈的進(jìn)一步腐解。秸稈還田翻耕,將秸稈翻壓在20～40 cm 土層,該層土壤水分高于表層(0～20 cm),因此比旋耕促進(jìn)土壤20～60 cm 土層微生物量和酶活性[39]。秸稈還田后大壟輪播方式,將秸稈翻壓在10～20 cm 土層,同時(shí)兩年輪換種植,兩年使秸稈腐解率增加,同時(shí)比旋耕、翻耕降低土壤呼吸作用,進(jìn)而促進(jìn)土壤微生物量和酶活性,同時(shí)在玉米生長(zhǎng)過程中土壤MBC 和脲酶活性的高峰期比其他處理提前,且高峰期活性較高,進(jìn)而促進(jìn)玉米拔節(jié)期土壤養(yǎng)分供給能力。因此旱作區(qū)春玉米秸稈還田可以采用秸稈還田大壟輪播技術(shù)。

4 結(jié)論

(1)不同秸稈還田處理土壤MBC 含量為150.40～508.36 mg·kg-1,隨著土壤深度的增加總體均呈下降趨勢(shì),隨著玉米生育期延長(zhǎng)呈先升后降趨勢(shì),均在春玉米灌漿期達(dá)到最高值,JX處理最高,JL 和JF 處理在苗期出現(xiàn)最低值,JX和CK 在播種前出現(xiàn)最低值。土壤MBN 含量為32.73～110.26 mg·kg-1,隨著土壤深度的增加均呈下降趨勢(shì),隨著玉米生育期延長(zhǎng)呈波動(dòng)式上升趨勢(shì)。土壤 MBP 含量為1.96～9.13 mg·kg-1,隨著土壤深度的增加均呈先降后增趨勢(shì),隨著玉米生育期延長(zhǎng)呈先降后升趨勢(shì)。秸稈還田能提高土壤MBC、MBN 和MBP含量。

(2)不同秸稈還田處理SUC 活性為1.32～16.64 mg·g-1·d-1,隨著土壤深度的增加各處理均呈下降趨勢(shì),隨著玉米生育期的延長(zhǎng)呈先升后降趨勢(shì)。土壤URE 活性為5.82～40.29 mg·g-1·d-1,隨著土壤深度的增加各處理均呈下降趨勢(shì),隨著玉米生育期的延長(zhǎng)呈波動(dòng)式上升趨勢(shì)。秸稈還田能提高土壤酶活性。

(3)旱作區(qū)土壤SOC 與MBC 呈極顯著負(fù)相關(guān),土壤微生物量和酶活性與BD 和p H 呈極顯著負(fù)相關(guān),與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)。玉米生長(zhǎng)期主要影響土壤MBC和MBP含量,玉米衰亡期主要影響MBN 含量。秸稈還田大壟輪播方式對(duì)土壤微生物及酶活性的促進(jìn)作用顯著(P<0.05)高于秸稈還田翻耕、旋耕。冀西北春玉米旱作區(qū)應(yīng)采用秸稈還田大壟輪播方式。