全 文 ：植物营养与肥料学报 ２０１５，２１（２）：３７１－３７７ ｄｏｉ牶１０１１６７４／ｚｗｙｆ．２０１５０２１１
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｌａｎｔＮｕｔｒｉｔｉｏｎａｎｄＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｈｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｌａｎｔｎｕｔｒｉｆｅｒｔ．ｏｒｇ
收稿日期：２０１３－１１－１１ 接受日期：２０１４－０４－２０
基金项目：公益性行业（农业）科研专项（２０１１０３００１）资助。
作者简介：胡乃娟（１９９１—），女，河南固始人，硕士研究生，主要从事农业生态学研究。Ｅｍａｉｌ：ｈｕｎａｉｊｕａｎ＠１６３ｃｏｍ
通信作者 Ｔｅｌ：０２５－８４３９５３３８，Ｅｍａｉｌ：ｚｈｕｌｑ＠ｎｊａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
秸秆还田对稻麦轮作农田活性有机碳组分含量、
酶活性及产量的短期效应
胡乃娟１，韩新忠２，杨敏芳２，张政文１，卞新民１，朱利群１
（１南京农业大学农学院，江苏南京 ２１００９５；２南京农业大学资源与环境科学学院，江苏南京 ２１００９５）
摘要：【目的】秸秆还田作为一种有效的秸秆处理方式不仅能够提高土壤肥力，增加作物产量，还可以缓解农田生
态压力。研究稻麦轮作系统下不同秸秆还田量对土壤活性有机碳库、酶活性和作物产量的短期影响，可为提出适
宜当地生产的秸秆还田量提供理论依据。【方法】利用稻麦轮作农田定位试验进行了研究。采用随机区组设计，设
７个处理，以稻麦季秸秆均不还田为对照处理（ＣＫ），６个不同秸秆还田量处理。测定了秸秆还田后土壤活性有机
碳库和土壤酶活性的变化，稻麦产量以及三者之间的相关关系。【结果】１）与秸秆不还田处理相比，试验范围内的
秸秆还田量能在一定程度上提高土壤活性碳组分的含量和土壤酶活性，并能增加水稻和小麦的产量及其构成因
素；２）土壤总有机碳和微生物生物量碳的含量随着秸秆还田量增加，增幅呈先增大后减小的趋势，以连续两季５０％
秸秆还田量处理下显著较高，而水溶性有机碳、活性有机碳含量和碳库管理指数在连续两季２５％秸秆还田量处理
下最高；３）相比秸秆不还田处理，连续两季２５％秸秆还田量对土壤脲酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性的影响均最显
著；４）水稻和小麦的产量均为在连续两季２５％和５０％秸秆还田量处理下增产较显著，与秸秆不还田相比，水稻增
产达９０％，小麦增产达１１４５％；５）土壤碳库、土壤酶活性以及水稻和小麦产量之间均存在显著相关。【结论】在
本试验条件下，连续两季２５％和５０％秸秆还田量表现出显著提高土壤碳汇能力和增加作物产量的优势。
关键词：秸秆还田；稻麦轮作；土壤活性碳组分；土壤酶活性；产量
中图分类号：Ｓ１４１４；Ｓ１５４２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－５０５Ｘ（２０１５）０２－０３７１－０７
Ｓｈｏｒｔｔｅｒｍｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｏｎｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｓｏｉｌ
ｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎｆｒａｃｔｉｏｎｓ，ｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓａｎｄｃｒｏｐｙｉｅｌｄｓ
ｉｎｒｉｃｅｗｈｅａｔｒｏｔａｔｉｏｎｆａｒｍｌａｎｄ
ＨＵＮａｉｊｕａｎ１，ＨＡＮＸｉｎｚｈｏｎｇ２，ＹＡＮＧＭｉｎｆａｎｇ２，ＺＨＡＮＧＺｈｅｎｇｗｅｎ１，ＢＩＡＮＸｉｎｍｉｎ１，ＺＨＵＬｉｑｕｎ１
（１ＣｏｌｅｇｅｏｆＡｇｒｏｎｏｍｙ，ＮａｎｊｉｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９５，Ｃｈｉｎａ；
２ＣｏｌｅｇｅｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅ，ＮａｎｊｉｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：【Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓ】Ｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｉｓａｎｅｆｅｃｔｉｖｅｗａｙｔｏｒｅｃｙｃｌｅｓｔｒａｗｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，ｉｍｐｒｏｖｅｓｏｉｌｆｅｒｔｉｌｉｔｙａｎｄ
ｉｎｃｒｅａｓｅｃｒｏｐｙｉｅｌｄｓ．Ｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎａｆｅｃｔｓｔｈｅｓｏｉｌｌａｂｉｌｅｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎｐｏｏｌ，ｓｏｉｌｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｙａｎｄ
ｃｒｏｐｙｉｅｌｄｓｉｎｄｉｆｅｒｅｎｔｅｘｔｅｎｔ，ｓｏｉｔｉｓｍｅａｎｉｎｇｆｕｌｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｓｕｉｔａｂｌｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｉｎｇａｍｏｕｎｔｆｏｒｂｅｓｔｙｉｅｌｄａｎｄｓｏｉｌ
ｆｅｒｔｉｌｉｔｙｅｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓ．【Ｍｅｔｈｏｄｓ】Ａｆｉｅｌｄｔｒａｉｌｗｉｔｈａｒａｎｄｏｍｂｌｏｃｋｄｅｓｉｇｎｗａｓｃａｒｉｅｄｏｕｔｉｎｒｉｃｅｗｈｅａｔｒｏｔａｔｉｏｎ
ｆａｒｍｌａｎｄｗｉｔｈｔｈｒｅｅｒｅｐｌｉｃａｔｅｓ．Ｔｈｅｒｅｗｅｒｅｔｏｔａｌｙｓｅｖｅｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｉｎｔｈｅｔｒａｉｌ：ｎｏｎｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｉｎｂｏｔｈｒｉｃｅａｎｄ
ｗｈｅａｔｓｅａｓｏｎ（ＣＫ），２５％，５０％，７５％ ａｎｄ１００％ ｏｆｔｏｔａｌｓｔｒａｗｆｒｏｍｐｒｅｖｉｏｕｓｃｒｏｐｒｅｔｕｒｎｅｄｉｎｒｉｃｅｏｒｗｈｅａｔ
ｓｅａｓｏｎ，ａｎｄ１００％ ｏｆｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｅｄｏｎｌｙｉｎｒｉｃｅｏｒｗｈｅａｔｓｅａｓｏｎ．Ｂｏｔｈｔｈｅｒｉｃｅａｎｄｗｈｅａｔｙｉｅｌｄｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ
ａｎｄｔｈｅｓｏｉｌｌａｂｉｌｅｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎｐｏｏｌａｎｄｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｙｗｅｒｅｍｅａｓｕｒｅｄ．【Ｒｅｓｕｌｔｓ】１）ＣｏｍｐａｒｅｄｔｏｔｈｅＣＫ，
ｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｃｏｕｌｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｓｏｉｌｌａｂｉｌｅｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎｆｒａｃｔｉｏｎｓａｎｄｓｏｉｌｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ，ａｎｄ
ｉｎｃｒｅａｓｅｂｏｔｈｙｉｅｌｄｓａｎｄｔｈｅｉｒｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｒｉｃｅａｎｄｗｈｅａｔ．２）Ｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔｓｏｉｌｔｏｔａｌｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎ（ＴＯＣ）ａｎｄ
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
ｍｉｃｒｏｂｉａｌｂｉｏｍａｓｓｃａｒｂｏｎ（ＭＢＣ）ｃｏｎｔｅｎｔｓａｒｅｔｕｒｎｅｄｏｕｔｗｉｔｈｔｈｅｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆ５０％ ｉｎｂｏｔｈｒｉｃｅａｎｄ
ｗｈｅａｔｓｅａｓｏｎｓ，ａｎｄｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔｓｏｉｌｄｉｓｓｏｌｖｅｄｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎ（ＤＯＣ），ｌａｂｉｌｅｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎ（ＬＯＣ）ａｎｄｃａｒｂｏｎ
ｐｏｏｌｍａｎａｇｅｍｅｎｔｉｎｄｅｘ（ＣＰＭＩ）ａｒｅｉｎｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｃｏｎｓｅｃｕｔｉｖｅ２５％ ．３）Ｔｈｅｃｏｎｓｅｃｕｔｉｖｅ２５％ ｏｆｔｏｔａｌｒｉｃｅａｎｄ
ｗｈｅａｔｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｉｎｄｕｃｅｓｔｈｅｍｏｓｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｓｏｉｌｕｒｅａｓｅ，ｃａｔａｌａｓｅａｎｄｓｕｃｒａｓｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ．４）Ｂｏｔｈｔｈｅｙｉｅｌｄｓｏｆ
ｒｉｃｅａｎｄｗｈｅａｔｉｎｔｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｏｆｃｏｎｓｅｃｕｔｉｖｅ２５％ ａｎｄ５０％ ｏｆｒｉｃｅａｎｄｗｈｅａｔｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｈｉｇｈｅｒ
ｔｈａｎｉｎＣＫ，ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｓｏｆ９０％ ａｎｄ１１４５％，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．５）Ｔｈｅｃｏｒｅｌａｔｉｏｎｓａｍｏｎｇｓｏｉｌｃａｒｂｏｎｐｏｏｌ，
ｓｏｉｌｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓａｎｄｔｈｅｃｒｏｐｙｉｅｌｄｓａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ．【Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ】Ｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｔｈｉｓｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，
ｔｈｅｃｏｎｓｅｃｕｔｉｖｅｒｅｔｕｒｎｉｎｇｏｆ２５％ ａｎｄ５０％ ｏｆｔｈｅｒｉｃｅａｎｄｗｈｅａｔｓｔｒａｗｃｏｕｌｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｓｏｉｌｃａｒｂｏｎｓｉｎｋ
ｃａｐａｃｉｔｙ，ａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｃｒｏｐｙｉｅｌｄｓｉｎｓｈｏｒｔｔｅｒｍ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ牶ｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎ牷ｒｉｃｅｗｈｅａｔｒｏｔａｔｉｏｎ牷ｓｏｉｌｌａｂｉｌｅｃａｒｂｏｎｆｒａｃｔｉｏｎ牷ｓｏｉｌｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｙ牷ｃｒｏｐｙｉｅｌｄ
土壤有机质是土壤的重要组成部分，它不仅直
接或间接地决定着土壤的水、肥、气、热条件，还决定
着土壤生物化学过程［１］。而土壤活性有机碳组分
（水溶性有机碳、微生物生物量碳和易氧化有机碳）
在土壤中转化较快，不仅能被微生物利用作为能源，
也是植物的养分库，可以提供植物所需要的养
分［２］。土壤酶活性能反映土壤中各种生物化学过
程的强度和方向，在土壤营养物质的循环和能量的
转化过程中起着重要作用［３］。土壤活性有机碳和
土壤酶活性这两个表征土壤质量和土壤肥力的重要
指标，可用来了解或预测某些营养物质的转化情况
以及土壤肥力的演变趋势［４］。秸秆还田作为一种
秸秆利用的有效途径，不仅可以减少温室气体排
放［５－６］，而且在改善土壤肥力［７］、增加作物产量［８］方
面有显著影响。
近年来秸秆还田方面的研究报道较多，但大多
数都是关于保护性耕作对土壤养分、有机质含量及
温室气体排放的影响［９－１１］，并且主要集中在北方旱
地［１２－１３］。南方地区虽然也有研究［１４－１６］，但对稻麦
轮作条件下不同秸秆还田量对土壤活性碳库、酶活
性及产量的系统性研究鲜少报道。为此，本文通过
开展大田定位试验，设置不同的秸秆还田量，研究长
江中下游稻麦轮作地区秸秆还田对土壤活性碳库、
酶活性、作物产量的影响以及三者的相关性，以探索
适宜当地生产的秸秆还田量，为完善该地区秸秆还
田技术、提高土壤生产力以及保护生态环境提供理
论和实践依据。
１ 材料与方法
１１ 试验地概况
试验于２０１１年６月至２０１２年６月在江苏省扬
州市槐泗镇肖胡村定位试验田进行。该区处于江淮
平原南端，属于亚热带季风性湿润气候向温带季风
气候的过渡区，年平均气温为１４８℃，日照２１４０ｈ，
降水量１０２０ｍｍ，无霜期２２０ｄ，主要种植模式为稻
麦轮作。试验地为砂壤土，耕层（０—２０ｃｍ）土壤基
本理化性状为：有机质２７７ｇ／ｋｇ、全氮１４９ｇ／ｋｇ、
ｐＨ（Ｈ２Ｏ）６６５、容重１４１ｇ／ｃｍ。
１２ 试验设计与田间管理
本试验在稻麦轮作的基础上，对稻季和麦季设
置了不同的秸秆还田量，采用单因素随机区组设计，
７个处理，３次重复，共 ２１个小区，小区面积为 ３０
ｍ２。每季试验前先将上季作物收获，留茬１０ｃｍ左
右，然后通过收割机将秸秆粉碎，长度为５ １０ｃｍ。
秸秆晒干后采用常规旋耕还田，深度为１０ １５ｃｍ。
麦秸全量还田量为６０００ｋｇ／ｈｍ２，稻秸全量还田量为
９０００ｋｇ／ｈｍ２。试验设计见表１。
表１ 试验设计
Ｔａｂｌｅ１ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄｅｓｉｇｎ
处理
Ｔｒｅａｔ．
水稻Ｒｉｃｅ 小麦Ｗｈｅａｔ
麦秸还田比例 （％）
Ｒｅｔｕｒｎｅｄｗｈｅａｔｓｔｒａｗ
季稻秸还田比例 （％）
Ｒｅｔｕｒｎｅｄｒｉｃｅｓｔｒａｗ
ＣＫ ０ ０
ＳＲ１ ２５ ２５
ＳＲ２ ５０ ５０
ＳＲ３ ７５ ７５
ＳＲ４ １００ １００
ＳＲ５ ０ １００
ＳＲ６ １００ ０
本试验中水稻供试品种为淮稻５号，水稻秧苗
于２０１１年６月１３日移栽，栽插密度为每公顷２５５
万穴，每穴３ ４苗，２０１１年１１月７日收获；小麦供
试品种为郑麦９０２３，于２０１１年１１月２２日机械条
播，播量为１５０ｋｇ／ｈｍ２，２０１２年６月１０日收获。水
２７３
２期 胡乃娟，等：秸秆还田对稻麦轮作农田活性有机碳组分含量、酶活性及产量的短期效应
稻季施基肥（４５％复合肥、尿素）１２５２５ｋｇ／ｈｍ２（纯
Ｎ），追施分蘖肥（尿素）和穗肥（尿素）均为 Ｎ６９
ｋｇ／ｈｍ２；小麦季施基肥（４５％复合肥）５６２５ｋｇ／ｈｍ２
（纯Ｎ），追施拔节肥（尿素）１７２５ｋｇ／ｈｍ２（纯 Ｎ）。
除草、病虫害防治等同当地常规管理。
１３ 样品采集与测定
１３１样品采集 于小麦收获前（２０１２年 ６月 １０
日），在各小区内随机选择２个１ｍ２样方，分别测定
有效穗数、每穗粒数、千粒重，按小区单收计实际产
量；同时按照五点取样法在各试验小区取土壤样品，
取样深度为２０ｃｍ。
１３２测定方法 土壤总有机碳（ＴＯＣ）和水溶性有
机碳（ＤＯＣ）均采用重铬酸钾外加热法［１７］；土壤微生
物生物量碳（ＭＢＣ）采用氯仿熏蒸浸提法［１８］；脲酶
采用靛酚比色法［１９］；过氧化氢酶采用高锰酸钾滴定
法［２０］；蔗糖酶采用二硝基水杨酸比色法［１９］；土壤活
性有机碳（ＬＯＣ）采用３３３ｍｍｏｌ／ＬＫＭｎＯ４氧化法。
碳库指数（ＣＰＩ）＝农田土壤有机碳（２０１２年６
月１０日）／参考农田土壤有机碳；
碳库活度（Ａ）＝活性碳／稳态碳；
碳库活度指数（ＡＩ）＝农田碳库活度（２０１２年６
月１０日）／参考土壤碳库活度；
碳库管理指数（ＣＰＭＩ）＝碳库指数（ＣＰＩ）×碳
库活度指数（ＡＩ）×１００［２１］。
１４ 数据分析
采用ＳＰＳＳ１６０进行方差分析和相关性分析。
２ 结果与分析
２１ 不同量秸秆还田对土壤活性有机碳库的影响
从表２可以看出，与秸秆不还田相比，秸秆还田
能不同程度的增加土壤 ＴＯＣ、ＭＢＣ、ＤＯＣ、ＬＯＣ含量
及ＣＰＭＩ，其中ＳＲ１和 ＳＲ２处理显著增加了土壤总
有机碳和活性有机碳库的含量以及碳库管理指数。
并且，随着秸秆还田量的增加，土壤 ＴＯＣ和 ＭＢＣ含
量增幅均呈先增大后减小的趋势，表现为 ＳＲ２处理
下最高，而ＤＯＣ、ＬＯＣ和 ＣＭＰＩ在 ＳＲ１处理下最高。
由表２还可以看出，相对 ＣＫ，ＳＲ４和 ＳＲ５处理对
ＴＯＣ、ＭＢＣ、ＬＯＣ的含量及ＣＰＭＩ影响不显著，而ＳＲ６
处理仅对ＬＯＣ和ＣＰＭＩ有显著影响。
表２ 不同秸秆还田量下土壤活性有机碳含量
Ｔａｂｌｅ２ Ｅｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔａｍｏｕｎｔｓｏｆｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｏｎｌａｂｉｌｅｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎｐｏｏｌ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
总有机碳
ＴＯＣ（ｇ／ｋｇ）
微生物生物量碳
ＭＢＣ（ｍｇ／ｋｇ）
水溶性有碳
ＤＯＣ（ｍｇ／ｋｇ）
活性有机碳
ＬＯＣ（ｇ／ｋｇ）
碳库管理指数
ＣＰＭＩ
ＣＫ １５３２ｃ １１５５５ｃｄ ２３５１８ｄ ３７０ｂ １００００ｂ
ＳＲ１ １６２５ａｂ １９１２３ａｂ ３７６９２ａ ４９７ａ １５２９６ａ
ＳＲ２ １６３７ａ ２２２１０ａ ３１４０３ｂｃ ４９１ａ １５１５１ａ
ＳＲ３ １５６４ａｂｃ １９４３３ａｂ ２３２４０ｄ ３８０ｂ １０５３６ｂ
ＳＲ４ １６１０ａｂｃ １５７１９ｂｃ ３３６２５ａｂ ３９４ｂ １０８８１ｂ
ＳＲ５ １５４６ｂｃ ９７４３ｄ ２３４３３ｄ ３８９ｂ １０７８６ｂ
ＳＲ６ １５８９ａｂｃ １０７７０ｃｄ ２５６２６ｃｄ ４８０ａ １４２３９ａ
注（Ｎｏｔｅ）：ＴＯＣ—ＴｏｔａｌｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃＣ；ＭＢＣ—ＳｏｉｌｍｉｃｒｏｂｉａｌｍａｓｓＣ；ＤＯＣ—ＤｉｓｓｏｌｖａｂｌｅｏｒｇａｎｉｃＣ；ＬＯＣ—ＬａｂｉｌｅｏｒｇａｎｉｃＣ；ＣＰＭＩ—Ｃｐｏｏｌ
ｍａｎａｇｅｍｅｎｔｉｎｄｅｘ；同列数据后不同字母表示处理间在００５水平差异显著 Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓｉｎａｃｏｌｕｍｎａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｅｒｅｎｔ
ａｍｏｎｇｔｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｔｔｈｅ００５ｌｅｖｅｌ．
２２ 不同量秸秆还田对土壤酶活性的影响
由表３可知，秸秆还田处理相对于秸秆不还田
处理不同程度地增加了土壤酶活性。相对于 ＣＫ，
ＳＲ１处理显著提高了土壤脲酶活性，其他处理对脲
酶活性没有显著影响；ＳＲ１和 ＳＲ２处理显著提高了
土壤过氧化氢酶和蔗糖酶的活性，而其他处理对过
氧化氢酶和蔗糖酶的活性影响不显著，且 ＳＲ４处理
最低。
２３ 不同量秸秆还田对作物产量及其构成因素的
影响
不同量秸秆还田对水稻产量及其构成因素影响
不同。同对照相比，除 ＳＲ３处理外，秸秆还田后水
稻有效穗数显著增加，穗粒数、千粒重变化不显著。
产量方面，同ＣＫ相比，ＳＲ１和ＳＲ２处理下理论产量
３７３
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
表３ 不同秸秆还田量下土壤酶活性的影响
Ｔａｂｌｅ３ Ｓｏｉｌｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｕｎｄｅｒ
ｄｉｆｅｒｅｎｔａｍｏｕｎｔｓｏｆｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
脲酶
Ｕｒｅａｓｅ
［ＮＨ３Ｎ
ｍｇ／（ｇ·２４ｈ）］
过氧化氢酶
Ｃａｔａｌａｓｅ
（０１ｍｏｌ／Ｌ
ＫＭｎＯ４ｍｇ／ｇ）
蔗糖酶
Ｉｎｖｅｒｔａｓｅ
（Ｇｌｕｃｏｓｅ
ｍｇ／ｇ）
ＣＫ ０１３ｂ ３２７ｃｄ ５９８１ｂｃ
ＳＲ１ ０１７ａ ３９９ａ １０２９５ａ
ＳＲ２ ０１６ａｂ ３７３ａｂ ８７１２ａｂ
ＳＲ３ ０１５ａｂ ３５１ｂｃｄ ６９８７ｂｃ
ＳＲ４ ０１４ａｂ ３１５ｄ ４７９８ｃ
ＳＲ５ ０１４ａｂ ３２５ｃｄ ７６９９ａｂｃ
ＳＲ６ ０１５ａｂ ３６６ａｂｃ ６２０４ｂｃ
注（Ｎｏｔｅ）：同列数据后不同字母表示不同处理间在００５水平
差异 显 著 Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓｉｎａｃｏｌｕｍｎａｒｅ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｅｒｅｎｔａｍｏｎｇｔｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｔｔｈｅ００５ｌｅｖｅｌ．
和实际产量均为显著最高，实际产量分别比 ＣＫ增
加８６％和９０％（表４）。
相较ＣＫ，不同量秸秆还田对小麦穗粒数没有显
著差异，ＳＲ１和ＳＲ２处理小麦穗数分别显著增加了
９３８％和８５４％，显著提高了小麦千粒重，其他处
理无显著影响；产量方面，不同量秸秆还田处理下小
麦理论和实际产量均高于 ＣＫ，以 ＳＲ１和 ＳＲ２处理
实际增产效果最显著，达到１１４５％和１１２３％（表
５）。
２４ 土壤酶活性、活性有机碳组分及作物产量之
间的相关性分析
从表６可以看出，ＣＰＭＩ与 ＴＯＣ、ＤＯＣ以及 ＬＯＣ
之间均呈显著相关，且与 ＤＯＣ和 ＬＯＣ的相关性均
高于它与总有机碳的相关性。这说明活性碳组分
（包括ＤＯＣ和ＬＯＣ）既与总有机碳紧密相关又区别
于总有机碳，是土壤总有机碳的一部分。土壤酶活
性之间的相关分析表明，脲酶与过氧化氢酶之间的
表４ 不同量秸秆还田处理下水稻产量及其构成
Ｔａｂｌｅ４ Ｒｉｃｅｙｉｅｌｄａｎｄｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｕｎｄｅｒｄｉｆｅｒｅｎｔｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
有效穗数 （×１０６／ｈｍ２）
Ｅｆｅｃｔｉｖｅｓｐｉｋｅｓ
每穗粒数（粒）
Ｇｒａｉｎｎｕｍｂｅｒｐｅｒｅａｒ
千粒重 （ｇ）
１０００ｇｒａｉｎｗｅｉｇｈｔ
理论产量（ｔ／ｈｍ２）
Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｙｉｅｌｄ
实际产量 （ｔ／ｈｍ２）
Ａｃｔｕａｌｙｉｅｌｄ
ＣＫ ２５１ｂ １０９２０ｂ ２８１５ａ ７４６ｃ ６８６ｃ
ＳＲ１ ２８２ａ １０６６７ｂ ２８１５ａ ８１６ａ ７４５ａ
ＳＲ２ ２８４ａ １０９４８ａｂ ２７５２ａ ８２２ａ ７４８ａ
ＳＲ３ ２５６ｂ １１６７２ａ ２７９６ａ ８０７ｂ ７３８ａｂ
ＳＲ４ ２７９ａ １０３５２ｂ ２７８８ａ ７７３ｂｃ ７０６ｂｃ
ＳＲ５ ２５２ｂ １０５３４ｂ ２７８４ａ ７１４ｃ ７０１ｂｃ
ＳＲ６ ２７５ａ １０４３８ｂ ２７９３ａ ７７０ｂｃ ７２２ａｂ
注（Ｎｏｔｅ）：同列数据后不同字母表示不同处理间在００５水平差异显著 Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓｉｎａｃｏｌｕｍｎａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ
ｄｉｆｅｒｅｎｔａｍｏｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｔｔｈｅ００５ｌｅｖｅｌ．
相关性均达到极显著水平。除ＤＯＣ外，水稻产量与
酶活性和碳库均呈显著相关，而除蔗糖酶外，小麦产
量与酶活性和土壤碳库之间也均呈显著相关。
３ 讨论
本研究表明，短期条件下，与秸秆不还田相比，
秸秆还田处理不仅能增加土壤总有机碳含量，而且
能显著增加土壤活性有机碳组分（微生物生物量
碳、活性有机碳和水溶性有机碳）含量以及碳库管
理指数，该结果与杨敏芳等［２２］、Ｌｉ等［２３］的研究结果
类似。原因是秸秆还田后为微生物提供了碳源等能
源物质，刺激了土壤微生物的生长、繁殖［２４］。本研
究发现，与高量秸秆还田相比，中、低量秸秆还田对
提高土壤总有机碳和活性有机碳组分以及碳库管理
指数方面有显著优势，主要因为秸秆还田量过高会
导致土壤Ｃ／Ｎ失衡，土壤中没有足够的氮素供微生
物繁殖生长，降低了土壤微生物的数量和活性，从而
导致秸秆腐解率降低。这与蔡太义等［２５］、路文涛
等［４］的研究结果类似。但土壤有机碳和活性有机
碳组分的含量是否会随着秸秆还田量的增加而增
４７３
２期 胡乃娟，等：秸秆还田对稻麦轮作农田活性有机碳组分含量、酶活性及产量的短期效应
表５ 不同量秸秆还田处理下小麦产量及其构成
Ｔａｂｌｅ５ Ｗｈｅａｔｙｉｅｌｄａｎｄｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｕｎｄｅｒｄｉｆｅｒｅｎｔｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
穗数 （×１０６／ｈｍ２）
Ｓｐｉｋｅｓ
每穗粒数
Ｇｒａｉｎｎｕｍｂｅｒｐｅｒｅａｒ
千粒重 （ｇ）
１０００ｇｒａｉｎｗｅｉｇｈｔ
理论产量 （ｔ／ｈｍ２）
Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｙｉｅｌｄ
实际产量（ｔ／ｈｍ２）
Ａｃｔｕａｌｙｉｅｌｄ
ＣＫ ５９７ｃｄ ３１１０ａ ２５３０ｂｃ ４６９ｂ ４５４ｃ
ＳＲ１ ６５３ａ ３０６７ａ ２７９０ａ ５５９ａ ５０６ａ
ＳＲ２ ６４８ａｂ ３０９３ａ ２７７７ａ ５５６ａ ５０５ａ
ＳＲ３ ６３６ａｂｃ ３１７７ａ ２６６０ａｂ ５３７ａｂ ４８０ａｂｃ
ＳＲ４ ６０７ｂｃｄ ３２０５ａ ２４３０ｃ ４７２ｂ ４５８ｂｃ
ＳＲ５ ５９５ｄ ３１３０ａ ２５５３ｂｃ ４７６ｂ ４６０ｂｃ
ＳＲ６ ６２７ａｂｃｄ ３１４０ａ ２６２３ａｂｃ ５１５ａｂ ４９２ａｂ
注（Ｎｏｔｅ）：同列数据后不同字母表示不同处理间在００５水平差异显著 Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓｉｎａｃｏｌｕｍｎａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ
ｄｉｆｅｒｅｎｔａｍｏｎｇｔｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｔｔｈｅ００５ｌｅｖｅｌ．
表６ 土壤酶活性、活性有机碳组分与作物产量之间的相关性分析
Ｔａｂｌｅ６ Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｂｅｔｗｅｅｎｓｏｉｌｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ，ｓｏｉｌｌａｂｉｌｅｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎｆｒａｃｔｉｏｎｓａｎｄｔｈｅｃｒｏｐｙｉｅｌｄｓ
指标
Ｉｎｄｅｘ
脲酶
Ｕｒｅａｓｅ
过氧化氢酶
Ｃａｔａｌａｓｅ
蔗糖酶
Ｉｎｖｅｒｔａｓｅ
总有机碳
ＴＯＣ
水溶性有机碳
ＤＯＣ
活性有机碳
ＬＯＣ
碳库管理指数
ＣＰＭＩ
水稻产量
Ｒｉｃｅｙｉｅｌｄ
小麦产量
Ｗｈｅａｔｙｉｅｌｄ
脲酶 Ｕｒｅａｓｅ １
过氧化氢酶 Ｃａｔａｌａｓｅ ０５４９ １
蔗糖酶 Ｉｎｖｅｒｔａｓｅ ０３１２ ０４２６ １
总有机碳 ＴＯＣ ０２１６ ０６５５ ０１５６ １
水溶性有机碳 ＤＯＣ ０３８９ ０４８５ ０２３１ ０６７７ １
活性有机碳 ＬＯＣ ０３９５ ０７０９ ０５０４ ０５４９ ０５２９ １
碳库管理指数 ＣＰＭＩ ０５２７ ０６１４ ０４０９ ０４８６ ０５８１ ０８１８ １
水稻产量 Ｒｉｃｅｙｉｅｌｄ ０５９１ ０６９０ ０５４４ ０５４５ ０４３１ ０６９３ ０６４６ １
小麦产量 Ｗｈｅａｔｙｉｅｌｄ ０６１０ ０８８６ ０２７６ ０７１０ ０５３９ ０７０９ ０６８７ ０７４４ １
注（Ｎｏｔｅ）：， 相关性显著在００５、００１水平（ｎ＝２１）Ｄｅｎｏｔｅｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｔｔｈｅ００５ａｎｄ００１ｌｅｖｅｌｓ（ｎ＝２１）．
加，由于受到各地土壤质地、气候、研究年限以及采
样时间等因素影响，各种研究报道结果不一。钟杭
等［２６］研究发现，稻麦秸秆连续还田２年后，全量还
田与半量还田的有机碳含量较对照分别提高
７０９％和５８７％，而张振江［２７］在黑龙江地区定位试
验结果表明，长期麦秆直接还田后土壤有机碳并未
增加。
本研究发现，秸秆还田能显著提高脲酶、过氧化
氢酶和蔗糖酶的活性，原因可能是秸秆还田改良了
土壤结构，促进了更多土壤微粒的团聚，同时也改善
了土壤微生物的环境，增加微生物的数量，从而增加
了酶的活性［２８］。连续两季２５％和５０％秸秆还田量
处理较其他还田量处理效果更显著，说明在该还田
量下，Ｃ／Ｎ被控制在适宜的范围内，更有利于提高
土壤微生物的生物量和活性，而土壤微生物量的增
加又会进一步提高包括土壤酶在内的分泌物数
量［２９］，从而提高土壤酶活性，这与路文涛等［４］的研
究结果一致。而苏秦［３０］研究发现麦玉轮作模式下，
秸秆还田处理下土壤脲酶与蔗糖酶活性有显著增
加，且酶活性随秸秆还田量增加而增加。这可能与
不同的土壤质地、种植制度以及气候条件有关。
本试验结果看出，秸秆还田量处理显著增加了
小麦的有效穗数和千粒重，从而使小麦的增产效果
最明显，但对穗粒数的增加不显著，该结果与刘义国
等［３１］研究结果类似。在秸秆还田处理中，以连续两
季２５％和５０％秸秆还田量处理效果最显著。可能
５７３
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
是因为中低量的秸秆还田通过调节土壤 Ｃ／Ｎ，在提
高土壤微生物数量和活性的同时，也提高了秸秆的
腐解速率，从而更快地向土壤释放有效养分，更有利
于营造作物生长发育所需的条件。另外，本研究还
发现，仅稻季麦秸全量还田处理较秸秆不还田和仅
麦季稻秸全量还田处理显著提高小麦的产量。可能
是因为稻季土壤表面保持有水层，土层温度较高，稻
季麦秸相较于麦季稻秸腐解速率较快，从而释放更
多的有效养分供植物吸收和利用［３２］。由相关性分
析得出的水稻和小麦产量与土壤碳库、酶活性之间
显著的相关性也可以说明，土壤酶活性和碳库指标
在一定程度上能够反映土壤肥力和土壤质量状况。
４ 结论
在短期内，秸秆还田能增加土壤活性有机碳组
分的含量，提高土壤酶的活性，对作物增产有一定效
果。稻麦轮作制度下，两季连续２５％或５０％秸秆还
田量，可显著提高土壤碳汇的能力，增加作物产量。
参 考 文 献：
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［２６］ 钟杭，朱海平，黄锦法．稻麦等秸秆全量还田对作物产量和
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［２７］ 张振江．长期麦秆直接还田对作物产量与土壤肥力的影响
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［２８］ 陈恩凤，周礼恺，武冠云．微团聚体的保肥供肥性能及其组
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