全 文 ：植物营养与肥料学报 ２０１５，２１（４）：１０８１－１０８７ ｄｏｉ牶１０１１６７４／ｚｗｙｆ．２０１５０４２９
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｌａｎｔＮｕｔｒｉｔｉｏｎａｎｄＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｈｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｌａｎｔｎｕｔｒｉｆｅｒｔ．ｏｒｇ
收稿日期：２０１４－０４－０３　　　接受日期：２０１４－０６－３０　　　网络出版日期：２０１５－０５－０７
基金项目：“十二五”国家科技支撑项目（２０１２ＢＡＤ１４Ｂ１１）资助。
作者简介：田国成（１９８７—），男，河北兴隆人，硕士研究生，主要从事土地资源利用与管理方面的研究。Ｅｍａｉｌ：９０５０９８８８２＠ｑｑ．ｃｏｍ
 通信作者 Ｅｍａｉｌ：ｗｕｆａｑｉ＠２６３ｎｅｔ
小麦秸秆焚烧对土壤有机质积累和
微生物活性的影响
田国成１，孙 路１，施明新２，吴发启１
（１西北农林科技大学资源环境学院，陕西杨凌 ７１２１００；
２西北农林科技大学水土保持研究所，陕西杨凌 ７１２１００）
摘要：【目的】焚烧作物秸秆是常见的处理农业废弃物减少病虫害和增加土壤养分的方法。但秸秆焚烧污染大气，
妨碍农业健康发展。前人对秸秆焚烧造成大气污染已研究颇多，而对土壤环境所受影响的探究较少。本文选取焚
烧不同小麦秸秆量的耕层土壤为研究对象，分析秸秆焚烧在短期内对土壤有机质积累和土壤微生物活性的影响。
【方法】利用田间试验，设置对照（ＣＫ）、秸秆减量焚烧（０２４ｋｇ／ｍ２，Ａ１）、全量焚烧（０４８ｋｇ／ｍ２，Ａ２）和增量焚烧
（０７２ｋｇ／ｍ２，Ａ３）４种处理。将秸秆均匀覆盖在地表进行焚烧，并对残留较多的部分进行补充焚烧，以确保秸秆焚
烧完全。焚烧完成５ｈ后，待土壤温度恢复正常，采集０—５ｃｍ、５—１０ｃｍ、１０—２０ｃｍ土壤样品，分析各层次土壤有
机质含量、含水量、微生物数量和土壤酶活性。【结果】秸秆焚烧对０—５ｃｍ土层的有机质含量、含水量、微生物数
量及土壤酶活性影响显著，各处理均表现出减少的趋势。有机质含量下降了 ６３７％ １９４７％，含水量减少
２２１５％ ３９１９％；细菌数量减少 ５２２６％ ７５２５％，真菌减少 ４５２１％ ６３２９％，放线菌减少 ４６８７％
６８２６％。蔗糖酶活性降低１４１９％ ３０７５％，脲酶活性降低７８１％ ２５４８％，过氧化氢酶活性降低９６３％
３９５３％，磷酸酶活性降低１１３６％ ４０４４％；各处理与ＣＫ间大多呈显著差异。５—２０ｃｍ土层中各指标无显著变
化。焚烧处理各指标的减少量均表现出Ａ３＞Ａ２＞Ａ１的趋势，不同秸秆焚烧量之间大多差异显著。相关性分析表
明，秸秆焚烧量与有机质含量、含水量、土壤微生物数量和酶活性之间呈显著负相关关系。【结论】小麦秸秆焚烧在
短期内显著降低了０—５ｃｍ土层中的有机质含量和微生物活性，而对５—２０ｃｍ土层的土壤影响不显著。小麦秸秆
焚烧对土壤环境的影响强度随秸秆量的增多而加大。焚烧量与有机质含量、含水量、土壤微生物数量和酶活性之
间呈显著负相关关系。鉴于秸秆焚烧对土壤肥力的长期效应以及对土壤理化性质影响的复杂性，焚烧对土壤有机
质积累和微生物群落的影响还需要长期定位试验来探讨。
关键词：秸秆焚烧；有机质含量；含水量；微生物数量；土壤酶活性
中图分类号：Ｓ１５３６＋２；Ｓ１５４３　　　文献标识码：Ａ　　　文章编号：１００８－５０５Ｘ（２０１５）０４－１０８１－０７
Ｅｆｅｃｔｏｆｗｈｅａｔｓｔｒａｗｂｕｒｎｉｎｇｏｎｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｍａｔｅｒ
ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｍｉｃｒｏｂｉａｌａｃｔｉｖｉｔｙ
ＴＩＡＮＧｕｏｃｈｅｎｇ１，ＳＵＮＬｕ１，ＳＨＩＭｉｎｇｘｉｎ２，ＷＵＦａｑｉ１
（１ＣｏｌｅｇｅｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＡ＆ＦＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ，Ｓｈａａｎｘｉ７１２１００，Ｃｈｉｎａ；
２ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｏｉｌａｎｄＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＡ＆ＦＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ，Ｓｈａａｎｘｉ７１２１００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：【Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓ】Ｏｐｅｎｂｕｒｎｉｎｇｏｆａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｗａｓｔｅｉｓｐｒａｃｔｉｃｅｄｔｏｃｌｅａｒｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｂｉｏｍａｓｓｆｒｏｍｌａｎｄ，ｔｏ
ｃｏｎｔｒｏｌｐｅｓｔｓａｎｄｄｉｓｅａｓｅｓ，ａｎｄｔｏｒｅｔｕｒｎｓｏｍｅｎｕｔｒｉｅｎｔｓ．Ｅｍｉｓｓｉｏｎｓｆｒｏｍｆｉｅｌｄｂｕｒｎｉｎｇａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｅｌｏｃａｌａｉｒ
ｑｕａｌｉｔｙａｎｄｓｅｒｉｏｕｓｌｙｉｍｐｅｄｅａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Ｒｅｃｅｎｔｌｙｍａｎｙｓｔｕｄｉｅｓｈａｄｂｅｅｎｃｏｎｄｕｃｔｅｄｔｏａｓｓｅｓｓａｉｒ
ｐｏｌｕｔｉｏｎｃａｕｓｅｄｂｙｓｔｒａｗｂｕｒｎｉｎｇ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｄａｔａａｒｅｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｌｉｍｉｔｅｄｉｎｃｈａｎｇｅｏｆｓｏｉｌｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｏｒｇａｎｉｃ
ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｔｏｓｔｒａｗｂｕｒｎｉｎｇ．Ｔｏｐｓｏｉｌｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｓｔｒａｗｂｕｒｎｉｎｇｑｕａｎｔｉｔｙｗａｓｃｏｌｅｃｔｅｄｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｉｍｍｅｄｉａｔｅｅｆｅｃｔ
ｏｆｓｔｒａｗｂｕｒｎｉｎｇｏｎｃｏｎｔｅｎｔｏｆｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｍａｔｅｒａｎｄｓｏｉｌｍｉｃｒｏｂｉａｌａｃｔｉｖｉｔｙ．【Ｍｅｔｈｏｄｓ】Ａｆｉｅｌｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓ
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｉｎＪｕｎｅ２０１２Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｉｎｃｌｕｄｅｄ４ｌｅｖｅｌｓｏｆａｍｏｕｎｔｏｆｂｕｒｎｅｄｗｈｅａｔｓｔｒａｗ：ｎｏ
ｂｕｒｎｉｎｇ（ＣＫ），ｄｅｃｒｅｍｅｎｔｇｒｏｕｐ（０２４ｋｇ／ｍ２，Ａ１），ｎｏｒｍａｌｇｒｏｕｐ（０４８ｋｇ／ｍ２，Ａ２）ａｎｄｉｎｃｒｅｍｅｎｔｇｒｏｕｐ
（０７２ｋｇ／ｍ２，Ａ３）．Ｔｈｅｗｈｅａｔｓｔｒａｗｗａｓｐｕｔｅｖｅｎｌｙｏｖｅｒｓｏｉｌｓｕｒｆａｃｅａｎｄｔｈｅｎｗａｓｂｕｒｎｅｄ，ａｎｄｔｈｅｒｅｍａｉｎｅｄ
ｗｈｅａｔｓｔｒａｗｓｗｅｒｅａｄｄｉｔｉｏｎａｌｙｂｕｒｎｅｄｉｎｏｒｄｅｒｔｏｍａｋｅｓｔｒａｗｂｕｒｎｔｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ．Ａｆｔｅｒｆｉｖｅｈｏｕｒｓ，ｗｈｅｎｓｏｉｌ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｈａｄｒｅｔｕｒｎｅｄｔｏｎｏｒｍａｌ，ｓｏｉｌｓａｍｐｌｅｓｗｅｒｅｃｏｌｅｃｔｅｄｆｒｏｍ０－５，５－１０ａｎｄ１０－２０ｃｍｄｅｐｔｈｏｆｓｏｉｌｉｎ
ｅａｃｈｔｒｅａｔｍｅｎｔａｎｄａｎａｌｙｚｅｄｔｈｒｏｕｇｈｌａｂｏｒａｔｏｒｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｔｏｅｌｕｃｉｄａｔｅｔｈｅｓｐｅｃｉｆｉｃｅｆｅｃｔｏｆｂｕｒｎｉｎｇｗｈｅａｔｓｔｒａｗ
ｏｎｓｏｉｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｃｈａｎｇｅｏｆｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ，ｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｍａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔ，ｍｏｉｓｔｕｒｅｃｏｎｔｅｎｔ，ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｑｕａｎｔｉｔｙ
ａｎｄｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｉｎｅａｃｈｌａｙｅｒｏｆｓｏｉｌ，ｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．【Ｒｅｓｕｌｔｓ】Ｂｕｒｎｉｎｇｗｈｅａｔｓｔｒａｗｈａｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅ
ｏｎｔｏｐｓｏｉｌ．Ｔｈｅｉｎｄｉｃａｔｏｒｓｏｆｓｏｉｌｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔｓｗｅｒｅｒｅｄｕｃｅｄｗｉｔｈｄｉｆｅｒｅｎｔｄｅｇｒｅｅｓｉｎｄｉｆｅｒｅｎｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ．Ｉｎｔｈｅ
ｌａｙｅｒｏｆ０－５ｃｍ，ｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｍａｔｅｒａｎｄｍｏｉｓｔｕｒｅｗａｓｒｅｄｕｃｅｄｂｙ６３７％－１９４７％ ａｎｄ２２１５％－
３９１９％ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｑｕａｎｔｉｔｉｅｓｏｆｂａｃｔｅｒｉａ，ｆｕｎｇｉａｎｄａｃｔｉｎｏｍｙｃｅｓｗｅｒｅｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｄｅｃｒｅａｓｅｄｂｙ５２２６％－
７５２５％，４５２１％－６３２９％，４６８７％－６８２６％．Ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆｓｕｃｒａｓｅ，ｕｒｅａｓｅ，ｃａｔａｌａｓｅａｎｄｐｈｏｓｐｈａｔａｓｅｗｅｒｅ
ｄｅｃｒｅａｓｅｄｂｙ１４１９％－３０７５％，７８１％ －２５４８％，９６３％ －３９５３％ ａｎｄ１１３６％ －４０４４％ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．
Ｔｈｅｒｅｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｅｒｅｎｃｅｓｂｅｔｗｅｅｎｍｏｓｔｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｎｄｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｒｅｗａｓｎｏ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｅｒｅｎｃｅｉｎｔｈｅ５－２０ｃｍｓｏｉｌｌａｙｅｒ．ＴｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｅａｃｈｉｎｄｉｃａｔｏｒｗａｓｄｅｃｒｅａｓｅｄｉｎｔｈｅｏｒｄｅｒｏｆＡ３＞
Ａ２＞Ａ１Ｔｈｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｗｉｔｈｄｉｆｅｒｅｎｔａｍｏｕｎｔｏｆｓｔｒａｗｍｏｓｔｌｙｈａｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｅａｃｈ
ｏｔｈｅｒ．Ｔｈｅｃｏｒｅｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔａｍｏｕｎｔｏｆｓｔｒａｗｂｕｒｎｉｎｇｈａｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｎｅｇａｔｉｖｅｃｏｒｅｌａｔｉｏｎｓｗｉｔｈ
ｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｍａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔ，ｍｏｉｓｔｕｒｅ，ｓｏｉｌｍｉｃｒｏｂｉａｌｑｕａｎｔｉｔｙａｎｄｓｏｉｌｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｙ．【Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ】Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓ
ｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｗｈｅａｔｓｔｒａｗｂｕｒｎｉｎｇｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｒｅｄｕｃｅｄｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｍａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｓｏｉｌｍｉｃｒｏｂｉａｌａｃｔｉｖｉｔｙｉｎ
ｔｏｐｓｏｉｌ（０－５ｃｍ）ｉｎａｓｈｏｒｔｔｉｍｅ，ａｎｄｔｈｅｉｍｐａｃｔｓｔｒｅｎｇｔｈｗａｓｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｔｏｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｂｕｒｎｅｄｓｔｒａｗ．Ｉｎｔｈｅ
ｌａｙｅｒｏｆ５－２０ｃｍ，ｔｈｅｅｆｅｃｔｏｆｔｈｅｓｔｒａｗｂｕｒｎｉｎｇｗａｓｓｍａｌ．Ｔｈｅｃｏｒｅｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｓｔｒａｗｂｕｒｎｉｎｇ
ａｍｏｕｎｔｈａｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｎｅｇａｔｉｖｅｃｏｒｅｌａｔｉｏｎｓｗｉｔｈｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｍａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔ，ｍｏｉｓｔｕｒｅ，ｓｏｉｌｍｉｃｒｏｂｉａｌｑｕａｎｔｉｔｙａｎｄ
ｓｏｉｌｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｙ．Ｄｕｅｔｏｌｏｎｇｔｅｒｍｅｆｅｃｔｏｆｓｔｒａｗｂｕｒｎｉｎｇｏｎｓｏｉｌｆｅｒｔｉｌｉｔｙａｎｄｔｈｅｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙｏｆｔｈｅｅｆｅｃｔｏｎｔｈｅ
ｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｉｎｓｏｉｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｆｓｔｒａｗｂｕｒｎｉｎｇ，ｌｏｎｇｔｅｒｍｉｎｓｉｔｕｓｔｕｄｙｓｈｏｕｌｄｂｅｃａｒｉｅｄｏｕｔ
ｔｏｂｅｔｅｒａｓｓｅｓｓｅｆｅｃｔｏｆｗｈｅａｔｓｔｒａｗｂｕｒｎｉｎｇｉｎｆｉｅｌｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ牶ｓｔｒａｗｂｕｒｎｉｎｇ牷ｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｍａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔ牷ｓｏｉｌｍｏｉｓｔｕｒｅ牷ｓｏｉｌｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｙ牷ｍｉｃｒｏｂｉａｌｑｕａｎｔｉｔｙ
　　作物秸秆中含有相当数量作物生长所需的氮、
磷、钾等营养元素，是重要的可再生资源［１］。作物
秸秆的焚烧处理是许多地方常见的处理农业废弃物
的方法。我国的秸秆资源十分丰富，每年产量达７
亿吨左右［２］，占全世界秸秆总量的２０％ ３０％。目
前我国秸秆露天焚烧量占秸秆总量的２３％左右［３］。
相关研究表明，将秸秆作为有机肥料使用，能够改善
土壤理化性状、提高土壤自净能力，可培肥土壤，有
利于作物生长，并且增产效果明显［４］。而焚烧秸秆
不仅浪费资源，还会对生态环境造成负面影响。秸
秆焚烧过程释放的有害气体，造成空气质量下降，甚
至诱发季节性霾天气［５］。同时，焚烧秸秆对土壤结
构及种子萌发也有不良影响［６］。近年来我国焚烧
秸秆现象呈增多趋势［７］，这势必阻碍我国农业的健
康发展。
目前针对农田秸秆焚烧的报道较多，但多集中
在大气环境变化方面，秸秆焚烧影响土壤环境的研
究较少。本研究通过设置焚烧不同量的小麦秸秆试
验，探究秸秆焚烧对耕层土壤有机质积累和微生物
活性的影响，以期揭示秸秆焚烧对土壤环境产生的
具体影响，为研究和客观评价农田秸秆焚烧提供一
定参考。
１　材料与方法
１１　试验地概况
试验于２０１２年６月在西北农林科技大学三原
试验站进行。该地区位于关中平原中部（Ｅ１０８°５２′，
Ｎ３４°３６′，平均海拔 ４２７４ｍ），属于暖温带大陆性
季风气候半干旱区，种植制度为冬小麦－夏玉米一年
二熟轮作体系。年均气温１２９℃，年平均降水量为
５２６５ｍｍ，其中夏秋季降水占年降水量的 ６０％
７０％。年日照时数２０９５ｈ，无霜期２１８ｄ左右。试
验地土壤为半淋溶土纲中红油土，耕层（０—２０ｃｍ）
２８０１
４期　　　 田国成，等：小麦秸秆焚烧对土壤有机质积累和微生物活性的影响
土壤有机质含量１８２６ｇ／ｋｇ、全氮０９２ｇ／ｋｇ、速效
磷８４０ｍｇ／ｋｇ、速效钾１７７１０ｍｇ／ｋｇ、ｐＨ８０３；田
间持水量２３６８％，土壤粘粒含量（＜０００２ｍｍ）２８７
ｇ／ｋｇ，粉粒（０００２ ００５ｍｍ）６５４ｇ／ｋｇ，砂粒（＞
００５ｍｍ）５９ｇ／ｋｇ。
１２　试验设计
小麦收割留茬１０ｃｍ，焚烧秸秆前样地未进行
翻耕，土地平整。将小麦秸秆均匀覆盖在土壤表面，
然后进行焚烧。并对残留较多的部分进行补充焚
烧，以保证不同焚烧处理的秸秆焚烧完全。试验设
４个不同秸秆焚烧量处理：１）秸秆不焚烧，移出小区
（ＣＫ）；２）减量焚烧，秸秆焚烧量为平均秸秆产量的
５０％（０２４ｋｇ／ｍ２，Ａ１）；３）全量焚烧，秸秆焚烧量为
平均秸秆产量（０４８ｋｇ／ｍ２，Ａ２）；４）增量焚烧，秸秆
焚烧量为平均秸秆产量的１５０％（０７２ｋｇ／ｍ２，Ａ３）。
每处理３次重复，小区面积２５ｍ２，随机区组排列，小
区之间用田埂隔开。
１３　样品采集与处理
１３１样品采集　秸秆焚烧完成５ｈ后，待土壤温度
恢复正常，在每个小区按 Ｓ形采集土样。用直径５
ｃｍ的土钻分别在各小区采取 ０—５ｃｍ、５—１０ｃｍ、
１０—２０ｃｍ的土样，采５ ６个点混合，然后按照四
分法取出足够土样，一部分用于土壤含水量和土壤
微生物数量测定，另一部分风干后用于土壤酶和有
机质的测定。
１３２测定项目和方法　土壤有机质采用重铬酸钾
容量法（外加热法）［８］；土壤含水量采用烘干法测
定；土壤微生物数量采用稀释平板法测定［９］，细菌
用牛肉膏蛋白胨培养基，真菌用马铃薯葡萄糖琼脂
培养基（ＰＤＡ），放线菌用改良的高氏一号培养基。
土壤蔗糖酶和过氧化氢酶活性参照关松荫的测定方
法［１０］。土壤蔗糖酶活性采用 ３，５－二硝基水杨酸比
色法测定，以３７℃恒温培养２４ｈ后１ｇ土生成的葡
萄糖的质量（ｍｇ）数表示；过氧化氢酶的活性采用高
锰酸钾滴定法测定，以１ｇ土消耗的０１ｍｏｌ／Ｌ的高
锰酸钾的毫升（ｍＬ）数表示；脲酶活性用苯酚—次氯
酸钠比色法［１１］，以经３７℃恒温培养２４ｈ后１ｇ土中
产生的ＮＨ３Ｎ的毫克数（ｍｇ）表示，磷酸酶活性测
定参照经过赵兰坡等［１２］改进的磷酸苯二钠法，以在
３７℃恒温条件下培养 ２４ｈ后 １ｇ土中酚的质量
（ｍｇ）表示。
１３３数据处理　采用 ＳＰＳＳ１８０对数据进行方差
分析和相关性分析，Ｅｘｃｅｌ２０１０软件绘制图表。
２　结果与分析
２１　秸秆焚烧对土壤有机质的影响
土壤有机质是土壤的重要组成部分［１３］，有机质
经矿化产生的氮、磷等元素是作物吸收速效养分的
主要来源［１４］。一般认为有机质含量的减少将造成
土壤质量的下降。表１结果表明，在０—５ｃｍ土层
中有机质含量处理间表现出 ＣＫ＞Ａ１＞Ａ２＞Ａ３的
趋势，与ＣＫ相比，Ａ１、Ａ２和Ａ３的有机质含量分别
减少了６３７％、１１０５％和１９４７％，且差异显著（Ｐ
!
００５）。Ａ１、Ａ２、Ａ３处理之间相比较，Ａ３处理与
Ａ１处理之间差异显著（Ｐ
!
００５）。在５—１０ｃｍ和
１０—２０ｃｍ土层中，各焚烧处理的土壤有机质含量
与ＣＫ之间均无显著差异。
表１　不同秸秆焚烧处理对土壤有机质的影响（ｇ／ｋｇ）
Ｔａｂｌｅ１　Ｅｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｃｒｏｐｓｓｔｒａｗｂｕｒｎｉｎｇ
ｏｎｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｍａｔｅｒ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
土层Ｓｏｉｌｌａｙｅｒ
０—５ｃｍ ５—１０ｃｍ １０—２０ｃｍ
ＣＫ ３１２４±０５１ａ２５７１±０２０ａ ２０８９±０５３ａ
Ａ１ ２７８１±０４９ｂ２６２２±０１７ａ ２０５７±０６７ａ
Ａ２ ２６４０±０４０ｂｃ２５６９±０４３ａ ２１０５±０１７ａ
Ａ３ ２４３５±０２８ｃ２５７８±０４９ａ ２０５９±０９０ａ
　　注（Ｎｏｔｅ）：同列数据后不同字母表示处理间差异达５％显著水
平 Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓｉｎａｃｏｌｕｍｎａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｍｏｎｇ
ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌ．
２２　秸秆焚烧对土壤含水量的影响
土壤水分是土壤肥力中最活跃的因素之一［１５］，
是植物吸收水分最重要的供给源，也是土壤中进行
物理、化学及生物过程不可缺少的条件［１６］。从表２
可以看出，０—５ｃｍ土层的土壤含水量表现出ＣＫ＞
Ａ１＞Ａ２＞Ａ３的趋势。Ａ１、Ａ２、Ａ３处理分别比 ＣＫ
减少了 ２２１５％、２７１２％、３９１９％，且均差异显著
（Ｐ＜００５）。焚烧处理之间相比较，Ａ３处理分别与
Ａ１、Ａ２处理有显著差异（Ｐ＜００５）。５—１０ｃｍ和
１０—２０ｃｍ土层的土壤含水量各处理之间均无显著
差异。
２３　秸秆焚烧对土壤微生物的影响
土壤微生物与土壤肥力关系密切，经土壤微生
物转化产生的营养是植物生长所需养分的重要来
源［１７］。土壤微生物对土壤质量变化的反应较灵
敏［１８］，可以将土壤微生物数量作为研究土壤质量的
３８０１
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
表２　不同秸秆焚烧处理对土壤含水量的影响（％）
Ｔａｂｌｅ２　Ｅｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｃｒｏｐｓｓｔｒａｗ
ｂｕｒｎｉｎｇｏｎｓｏｉｌｍｏｉｓｔｕｒｅ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
土层Ｓｏｉｌｌａｙｅｒ
０—５ｃｍ ５—１０ｃｍ １０—２０ｃｍ
ＣＫ ２０８８±０２９ａ１９２５±０２１ａ １８６１±０３９ａ
Ａ１ １６２３±０６３ｂ１９１５±０２３ａ １８５３±０６９ａ
Ａ２ １５２２±０８７ｂ１９０４±０１９ａ １９０８±０３９ａ
Ａ３ １２７０±０２９ｃ１９５７±０５７ａ １８９７±０１１ａ
　　注（Ｎｏｔｅ）：同列数据后不同字母表示处理间差异达５％显著水
平 Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓｉｎａｃｏｌｕｍｎａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｍｏｎｇ
ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌ．
一个重要指标。表３显示，秸秆焚烧后０—５ｃｍ土
层的微生物数量均表现出 ＣＫ＞Ａ１＞Ａ２＞Ａ３。与
ＣＫ相比，Ａ１、Ａ２、Ａ３处理的微生物数量均显著减少
（Ｐ
!
００５）。其中细菌数量依次减少 ５２２６％、
６３４１％、７５２５％，真菌数量依次减少 ４５２１％、
５７９８％、６３２９％，放线菌数量依次减少４６８７％、
５６２７％、６８２６％。在５—１０ｃｍ土层中，土壤微生
物数量出现一定程度的减少，但未达显著水平（Ｐ＞
００５）。１０—２０ｃｍ，各处理的土壤微生物数量均无
显著变化。总体上，在０—５ｃｍ土层中的３大类微
生物数量在 ３个焚烧处理之间有显著差异（Ｐ
!
００５），而在５—１０ｃｍ和１０—２０ｃｍ土层中３个焚
烧处理之间无显著差异。
表３　不同秸秆焚烧处理对土壤微生物数量的影响
Ｔａｂｌｅ３　Ｅｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｃｒｏｐｓｓｔｒａｗｂｕｒｎｉｎｇｏｎｓｏｉｌｍｉｃｒｏｂｉａｌｑｕａｎｔｉｔｙ
土壤微生物
Ｓｏｉｌｍｉｃｒｏｂｉａｌ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
土层 Ｓｏｉｌｌａｙｅｒ
５—１０ｃｍ ５—１０ｃｍ １０—２０ｃｍ
细菌Ｂａｃｔｅｒｉａ
（×１０６ｃｆｕ／ｇ）
ＣＫ ６７７．０８±１．１６ａ ５３２．４８±０．７５ａ ２７８．８６±１．１５ａ
Ａ１ ３２３．２６±２．３１ｂ ５２４．１５±１．０５ａ ２８５．５６±１．１５ａ
Ａ２ ２４７．７６±１．７１ｃ ５１８．９７±１．４１ａ ２８４．８２±１．３６ａ
Ａ３ １６７．５７±１．０７ｄ ５４０．２８±１．３６ａ ２８１．６３±０．９１ａ
真菌Ｆｕｎｇｉ
（×１０５ｃｆｕ／ｇ）
ＣＫ ６７．７７±０．９７ａ ４０．１５±１．１１ａ １８．３３±０．７９ａ
Ａ１ ３７．１３±１．０８ｂ ３８．４４±１．３３ａ １９．６１±０．５８ａ
Ａ２ ２８．４８±０．７４ｃ ３８．８９±１．００ａ １８．７８±０．３３ａ
Ａ３ ２４．８８±１．０７ｄ ３９．０５±１．５５ａ １８．０８±０．３６ａ
放线菌Ａｃｔｉｎｏｍｙｃｅｓ
（×１０５ｃｆｕ／ｇ）
ＣＫ １７９．９０±２．６９ａ ９８．８６±２．０２ａ ４０．２２±０．７２ａ
Ａ１ ９５．５９±１．６８ｂ ９７．０２±２．２４ａ ３９．７１±１．５８ａ
Ａ２ ７８．６７±１．６９ｃ ９６．２８±２．１８ａ ３８．７９±０．８１ａ
Ａ３ ５７．０９±１．３３ｄ ９６．３９±２．１５ａ ４０．６６±１．０４ａ
　　注（Ｎｏｔｅ）：同列数据后不同字母表示处理间差异达 ５％显著水平 Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓｉｎａｃｏｌｕｍｎａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｍｏｎｇ
ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌ．
２４　秸秆焚烧对土壤酶活性的影响
土壤酶活性可以代表土壤养分转化和运移能力
的强弱［１９］，较灵敏地指示有关土壤质量，是评价土
壤肥力的重要指标。由表４可以看出，在０—５ｃｍ
土层中，土壤酶活性均表现为ＣＫ＞Ａ１＞Ａ２＞Ａ３的
趋势。Ａ１、Ａ２、Ａ３处理与 ＣＫ相比土壤酶活性出现
不同程度的降低，且大多差异显著（Ｐ＜００５）。蔗
糖酶活性依次降低了 １４１９％、１８７４％、３０７５％，
脲酶活性依次降低了７８１％、１６３８％、２５４８％，过
氧化氢酶活性依次降低９６３％、２０８０％、３９５３％，
磷酸酶活性依次降低 １１３６％、２６４２％、４０４４％。
５—１０ｃｍ和１０—２０ｃｍ土层中，各焚烧处理４种土
壤酶与 ＣＫ相比均无显著变化。在 ０—５ｃｍ土层
中，蔗糖酶和过氧化氢酶活性 Ａ３与 Ａ１、Ａ２处理间
差异显著（Ｐ
!
００５）；脲酶和磷酸酶活性各焚烧处
理间均有显著差异（Ｐ＜００５）。５—１０ｃｍ和１０—
２０ｃｍ土层中，各处理间的差异不显著。
４８０１
４期　　　 田国成，等：小麦秸秆焚烧对土壤有机质积累和微生物活性的影响
表４　不同秸秆焚烧处理对土壤酶活性的影响
Ｔａｂｌｅ４　Ｅｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｃｒｏｐｓｓｔｒａｗｂｕｒｎｉｎｇｏｎｓｏｉｌｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｙ
土壤酶
Ｓｏｉｌｅｎｚｙｍｅ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
土层 Ｓｏｉｌｌａｙｅｒ
０—５ｃｍ ５—１０ｃｍ １０—２０ｃｍ
蔗糖酶Ｓｕｃｒｏｓｅ
［ｇｌｕｃｏｓｍｇ／（ｇ·２４ｈ）］
ＣＫ ０７１±００２ａ ０５７±００２ａ ０２７±００２ａ
Ａ１ ０６１±００３ｂ ０５７±００１ａ ０２６±００１ａ
Ａ２ ０５８±００２ｂ ０５４±００１ａ ０２６±００１ａ
Ａ３ ０４９±００２ｃ ０５４±００１ａ ０２６±００２ａ
脲酶 Ｕｒｅａｓｅ
［ＮＨ３－Ｎｍｇ／（ｇ·２４ｈ）］
ＣＫ ３８４±００６ａ ３４９±０１３ａ ２７３±００６ａ
Ａ１ ３５４±００８ｂ ３５１±００６ａ ２７５±００７ａ
Ａ２ ３１７±０１２ｃ ３４９±０１７ａ ２７８±００５ａ
Ａ３ ２８６±０１６ｄ ３３８±０１３ａ ２８２±００３ａ
过氧化氢酶Ｃａｔａｌａｓｅ
［０１ｍｏｌ／ＬＫＭｎＯ４ｍＬ／（ｇ·ｈ）］
ＣＫ １３５±００６ａ １０７±００２ａ ０７９±００４ａ
Ａ１ １２２±００２ａｂ １０８±０１４ａ ０８０±００３ａ
Ａ２ １０７±０１４ｂ １０７±００７ａ ０７８±００５ａ
Ａ３ ０８２±００２ｃ １０４±００６ａ ０７９±００４ａ
磷酸酶Ｐｈｏｓｐｈａｔａｓｅ
［ｐｈｅｎｏｌｍｇ／（ｇ·２４ｈ）］
ＣＫ ０２６±００２ａ ０１６±００１ａ ０１３±００２ａ
Ａ１ ０２３±００２ｂ ０１５±００１ａ ０１４±００１ａ
Ａ２ ０１９±００１ｃ ０１６±００１ａ ０１３±００３ａ
Ａ３ ０１４±００１ｄ ０１４±００１ａ ０１３±００２ａ
　　注（Ｎｏｔｅ）：同列数据后不同字母表示处理间差异达 ５％显著水平 Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓｉｎａｃｏｌｕｍｎａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｍｏｎｇ
ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌ．
３　讨论
本研究结果表明，小麦秸秆焚烧造成表层（０—
５ｃｍ）土壤有机质含量减少，随着焚烧秸秆量的增
多，有机质减少逐渐增多。主要是因为焚烧会使表
层土壤有机质含量在短时间内迅速减少，影响其在
土壤中的分布［２０－２１］。在被加热条件下土壤有机质
会经历氧化分解等过程，最终转化为Ｈ２Ｏ和ＣＯ２挥
发到大气中［２２］，从而损耗土壤中的有机质。而有机
质氧化分解的程度与加热温度间呈正相关关系，研
究发现，将土壤加热温度由２２０℃升高到３５０℃，有
机质损失量由３７％升高到９０％［２３］，这表明火烧强
度变大将引起有机质损失的增多。在本研究中，焚
烧处理的土壤有机质含量平均减少１６１８％，其中
增量焚烧处理的减少量是减量焚烧处理的两倍，该
结果与上述结论基本一致。尽管小麦秸秆焚烧会使
部分有机质补充到土壤中，但该部分含量小于土壤
中被分解掉的有机质总量［２４］，因此有机质含量表现
出减少的趋势。同时，由于土壤是热的不良导体，尤
其在土壤水分（具有较高的热容量）存在的情况下，
焚烧产生的热量在土壤中传递深度较浅，剧烈而短
暂的燃烧过程中热传递仅达几厘米［２２］。本研究中，
焚烧处理对土壤有机质的影响集中在０—５ｃｍ表层
土壤中。这与 Ｔｒａｂａｕｄ等［２５］的研究结论基本一致。
土壤水分的变化从另一方面也印证了这一规律。小
麦秸秆焚烧后，０—５ｃｍ土层中的含水量平均减少
了２９５２％，由减量焚烧到增量焚烧，水分损失从
２２１５％升高到３９１９％；５ｃｍ以下土层中土壤含
水量无显著变化。这是由于火烧的热作用使土壤温
度迅速升高，土壤水分受热而蒸发散失，并且温度越
高蒸发量越大。综上所述，通过增加秸秆焚烧量可
使火烧产生的热辐射对土壤有机质和水分的影响加
强，但只在表层土中的影响显著。
土壤微生物对温度的变化较敏感，温度超过７０
８０℃能够导致许多土壤微生物死亡。火烧的热
辐射使土壤温度迅速升高，峰值温度超过大多数土
５８０１
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
壤微生物的致死温度，土壤微生物因此大量减
少［２６］。本研究中，焚烧秸秆处理造成表层（０—５
ｃｍ）土壤中细菌、真菌和放线菌数量平均依次减少
６３６４％、５５４９％和 ５７１３％。而赵彬等［２７］研究发
现火烧地中土壤微生物量未低于对照样地，这是由
于不同的土壤质地和火后采样时间造成的。另一方
面，生物质焚烧过程中产生的有机污染物，也对土壤
微生物产生一定致死作用［２２］。如Ｋｉｍ等［２８］的研究
发现，火后一段时间内，火烧地中二苯并呋喃、多环
芳烃等化合物显著高于对照样地。此外，地表生物
质燃烧造成土壤微生物因可利用有机物质源减少而
妨害其生存与繁殖。
土壤酶活性的发挥是以土体和土壤有机物质为
基础的，焚烧对土壤有机物质和微生物群落的影响
可通过分析土壤酶活性的变化来间接表达［２９］。在
本研究中，秸秆焚烧后０—５ｃｍ土层中的蔗糖酶、脲
酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性平均依次降低了
２１１３％、１６９３％、２３２１％、２８２０％。温度高于
７０℃时，土壤酶作为蛋白质因热变性而活性降低。
此外，温度升高引起的蛋白质降解作用（如脱酰胺
和肽键断裂等）也是土壤酶活性降低的重要原因。
这与Ｈｅｒｎａｎｄｅｚ等［３０］认为火后许多土壤酶的活性迅
速降低的结论是一致的。
相关性分析表明，秸秆焚烧量与各指标间呈显
著负相关关系（表５）。说明秸秆焚烧强度与其对土
壤的影响程度间呈正比。而这种相关性是在热辐射
对有机质和水分影响以及对微生物活性的抑制的基
础上产生的。赵彬等［２７］的研究未发现这种趋势，其
原因是火烧后数月乃至数年时间土壤成分的差异和
养分的损失得到了部分恢复。
４　结论
小麦秸秆焚烧短期内显著降低了０—５ｃｍ表层
土壤中有机质含量、含水量和细菌、真菌、放线菌数
量以及蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、磷酸酶活性，而对
５—２０ｃｍ土层的影响不显著。小麦秸秆焚烧对土
壤环境的影响强度随秸秆量的增多而加大。秸秆焚
烧量与有机质含量、含水量、微生物数量及土壤酶活
性之间呈显著负相关关系。鉴于秸秆焚烧对土壤肥
力的长期效应以及对土壤环境理化性状影响的复杂
性，焚烧对土壤有机质积累和微生物群落的影响还
需长期定位试验来探讨。
表５　秸秆焚烧量与有机质含量、含水量、
微生物数量和土壤酶活性之间的相关性
Ｔａｂｌｅ５　Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｖｅｃｏｅｆｉｃｉｅｎｔｓｂｅｔｗｅｅｎｓｔｒａｗ
ｂｕｒｎｉｎｇａｍｏｕｎｔａｎｄｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｍａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔ，
ｍｏｉｓｔｕｒｅｃｏｎｔｅｎｔ，ｍｉｃｒｏｂｉａｌｑｕａｎｔｉｔｙａｎｄｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ
指标Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ 秸秆量Ｓｔｒａｗａｍｏｕｎｔ
有机质ＯｒｇａｎｉｃＭａｔｅｒ －０８６０
含水量Ｍｏｉｓｔｕｒｅ －０６２８
细菌Ｂａｃｔｅｒｉａ －０８７２
真菌Ｆｕｎｇｉ －０８０２
放线菌Ａｃｔｉｎｏｍｙｃｅｓ －０８２５
蔗糖酶Ｓｕｃｒａｓｅ －０６９３
脲酶Ｕｒｅａｓｅ －０８０１
过氧化氢酶Ｃａｔａｌａｓｅ －０６５８
磷酸酶Ｐｈｏｓｐｈａｔａｓｅ －０７４０
　　注（Ｎｏｔｅ）：—Ｐ＜００５
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