全 文 ：收稿日期：!""#$"%$"% 接受日期：!""#$"&$’(
基金项目：国家 &%’计划（!""!))!*+!%%）；国家粮食丰产工程（!""+,)-!")(+.(-）资助。
作者简介：陈尚洪（(/&!—），男，四川成都人，硕士，主要事农业资源保护利用研究。! 通讯作者 012345：65678"-9:37;;< =;2< =>
秸秆还田和免耕对土壤养分及碳库
管理指数的影响研究
陈尚洪(，!，朱钟麟(!，刘定辉(，舒 丽(，!，王昌全!
（( 农业部长江上游农业资源与环境重点开放实验室，四川省农业科学院，四川成都 %(""%%；
! 四川农业大学资源环境学院，四川雅安 %!-"(+）
摘要：在四川盆地两种不同母质的土壤上，通过 +年 #季作物的田间试验研究了作物秸秆还田对稻田土壤 ?@A、土
壤活性碳（.)）、微生物碳（.B,）、矿化碳（.B）和碳库管理指数（.@BC）的影响。结果表明，与对照相比，秸秆还田免耕
和旋耕均可提高土壤全氮、全钾、碱解氮和速效钾，但各个处理间土壤磷素变化没有明显规律性。秸秆还田免耕、
旋耕提高了土壤不同形态碳素含量和碳库管理指数；秸秆还田旋耕比秸秆还田免耕更能改善土壤有效碳库质量，
.)、.B,、.B和 .@BC分别提高 +D’’E!-!D&&E、&D%/E!&%D%!E、!"D%+E!%"D#/E和 (&D+(E!-#D(!E。相关性分析
表明，运用土壤碳库管理指数表征土壤养份及碳素动态变化比土壤有机碳更具灵敏性。
关键词：秸秆还田；免耕；土壤养分；碳库管理指数
中图分类号：F(-’D% 文献标识码：) 文章编号：(""&$-"-G（!""&）"+$"&"%$"+
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285=74>I Y4V7 >;1V455 ;> W;45 >4VU;IQ>（?），T7;WT7;U8W（@），T;V3WW482（A），3=V4XQ =3UZ;>（.)），24=U;Z435 =3UZ;>
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W;45 < FVU3Y1285=74>I Y4V7 U;V;U V455 Y3W W8TQU4;U V; WVU3Y 285=74>I Y4V7 >; V455 4> 42TU;X4>I O8354V: ;P W;45 =3UZ;> T;;5，UQ1
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稻田作物秸秆还田少耕免耕有利于土壤碳固
定，提高农田生态系统中土壤碳含量。土壤有机碳
是矿化分解、合成的平衡结果，当土壤肥力达到一定
水平或有机质含量超过一定数量后，两者之间不完
植物营养与肥料学报 !""&，(+（+）：&"% $ &"/
""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
@53>V ?8VU4V4;> 3>R \QUV4546QU F=4Q>=Q
全成正相关，实际上存在有机碳的质量问题［!］。土
壤微生物生物量碳 "全碳作为土壤碳库质量的敏感
指示因子可以推断碳素有效性；土壤矿化碳与全碳
的比值可以指示土壤有机碳活性；土壤活性碳与全
碳的比值可以度量土壤有机碳氧化稳定性［#，$］。
%&’()*等［+］首次提出了土壤碳库管理指数（,-./）的
概念。目前，我国国内已对不同施肥、不同地带典型
土壤的有机碳活性组成和 ,-./进行了报道。对不
同施肥下土壤有机碳库变化研究较多，且主要集中
在旱地，但针对稻田秸秆还田和少免耕的报道较
少［012］。因此，随着农业循环经济的发展和农业生
态环境保护意识的增强，进行秸秆还田和少免耕对
土壤有机碳库及其养分变化研究，具有一定的新颖
性和较强的实践价值。本试验分别在平原和丘陵的
两种水稻土上，通过 +年 3季田间定位试验，研究稻
田作物秸秆还田对土壤养分、不同形态有效碳及土
壤碳库管理指数的影响，探讨土壤碳库管理指数对
土壤碳库动态监测的有效性，进一步提高土壤肥力
及土壤质量的监控和管理水平，为保持和提高南方
两熟制稻区的土壤肥力寻求有效途径。
! 材料与方法
田间定位试验分别设在成都平原和川中丘陵农
区。试验点均始于 #44$年 0月，种植制度均为水稻
—油菜 "小麦一年两熟制。其中，成都平原农区的试
验点（简称平原点）设在成都市农业科学研究院内，
多年平均气温 !56$7，年降雨量 !!$0 88。土壤类
型为岷江灰色冲积土发育而成的水稻土，壤土，中
性。而川中丘陵农区试验点（简称丘陵点）位于简阳
市东溪镇万古村，多年平均气温 !36!7，年降雨量
为 22$ 88。试验地土壤为第四纪更新统冰河沉积
物发育而成的老冲积黄壤，土壤粘重，微酸性。
试验共设 $ 个处理：!）免耕，当季作物秸秆全
量还田（简称免耕，9:）；#）旋耕，当季作物秸秆全量
还田（简称旋耕，;:）；$）翻耕，秸秆不还田（简称对
照，,<）。每处理 $次重复，小区随机区组排列。平
原点的小区面积为 $4 8#（0 8 = 5 8），丘陵点小区面
积为 +> 8#（3 8 = 3 8）。
#445年 >月水稻收获后采集 4—!0 ?8土壤，一
部分自然风干，一部分保存于 +7冰箱用于微生物
培养。土壤养分用常规方法分析。微生物碳、活性
碳、矿化碳分析和碳库管理指数计算采用文献［3］所
述方法。方差分析和相关性分析采用 @ABB!!64。
" 结果与分析
"#! 秸秆还田对土壤养分的影响
表 !看出，两试验点秸秆还田不论旋耕还是免
耕，均提高了土壤全氮和碱解氮含量，秸秆还田旋耕
比免耕更能提高土壤碱解氮含量；而各处理间全磷
和有效磷变化不明显。作物秸秆富含钾素，秸秆还
田后十分明显的提高了土壤全钾和速效钾含量，两
试验点均表现为免耕 C旋耕 C对照。不同耕作方式
间钾素含量存在差异，免耕大于旋耕和对照。
表 ! 不同处理对土壤养分的影响
$%&’( ! $)( (**(+, -* ./**(0(1, ,0(%,2(1, -1 3-/’ 14,0/(1,
试验点
@DE&
处理
:(&FE8&GE
全氮
:)EFH 9
全磷
:)EFH -
全钾
:)EFH <
碱解氮
IJFDHFKH& 9
有效磷
IJFDHFKH& -
速效钾
IJFDHFKH& <
（L " ML） （8L " ML）
温江 9: !632 FKI 46># KN #063 FI !5>60 FKI 5$64 KN +0 FI
O&GPDFGL ;: #6#+ FI !644 FI #+64 KIN !2063 FI 2!60 FI ++ FI
,< !63$ KI 46>3 ?, #$6# KN !5462 KI 5!62 KN #5 KN
简阳 9: !652 FI 4655 FI !56+ FI !446! FKI $#6# FI !!+ FI
QDFG*FGL ;: !603 FI 465+ FI !+62 KN !##6# FI $+60 FI !!4 FKI
,< !6$! KI 4654 KI !$6! ?, 2060 KI $$6# FI >3 KI
注（9)E&）：9:—免耕1秸秆还田 @E(FR 8SH?TDGL RDET G)UEDHH；;:—旋耕1秸秆还田 @E(FR 8SH?TDGL RDET ()E)( EDHH；,<—翻耕1秸秆不还田 -H)SLDGL
RDET)SE BE(FR 8SH?TDGLV 同列数据后不同大、小写字母分别表示同一试验点处理间差异达 !W和 0W显著水平，下同 ;FHS&B ’)HH)R&X K* XD’’&(&GE ?FADU
EFH FGX H)R&( ?FB& H&EE&(B 8&FG BDLGD’D?FGE F8)GL E(&FE8&GEB DG F BDE& FE !W FGX 0W H&J&HB，(&BA&?EDJ&H*V :T& BF8& K&H)RV
"#" 秸秆还田土壤碳素形态和碳库管理指数的研
究
表 #表明，秸秆还田利于有机碳积累，表现为旋
耕 C免耕 C对照。+ 年 3 作秸秆还田后，有机碳年
342+期 陈尚洪，等：秸秆还田和免耕对土壤养分及碳库管理指数的影响研究
增率免耕为 !"!#$%!!"!&’%，旋耕为 !"!($%!
!"##(%。秸秆还田能提高土壤活性碳、矿化碳和微
生物碳含量，增长幅度有旋耕 )免耕 )对照的趋势。
土壤中活性碳库占总有机碳的百分比可以反映
土壤有机碳质量。各处理活性碳有效率、矿化碳有
效率、微生物碳有效率与活性碳、矿化碳、微生物碳
变化趋势一致，旋耕秸秆还田与免耕秸秆还田相比
对提高碳素有效率有较好的效果（表 &）。秸秆还田
免耕和旋耕均可提高土壤碳库管理指数，以旋耕最
高，其次为免耕。
表 ! 土壤不同形态碳素含量变化
"#$%& ! ’(#)*&+ ,) -#.$/) -/)0&)0 /1 2,11&.&)0 1/.3+
试验点
*+,-
处理
./-0,1-2,
有机碳（3 4 53）
6/302+7 70/892
活性碳（3 4 53）
:7,+;- 70/892
矿化碳（13 4 53）
<+2-/0=+>-? 70/892
微生物碳（13 4 53）
<+7/98+0= 70/892
温江
@-2A+023
B. #C"’ 0:D E"E 8D C’&"’ 8: $#$"’ 08:
F. EE"’ 0: &"E 0: #GGG"! 0: (E("# 0:
HI #("C 8D E"# 8D (&&"E 8: G#G"! 8:
简阳
J+02K023
B. #&"C 8 D E"& 08: $(E"’ 8: G##"L 0:
F. #G"G 0: E"’ 0: ##(&"# 0: LE#"C0:
HI #E"C7 D #"L 8: $#C"C 8: ’E’"# 0:
表 4 土壤碳素形态有效率及土壤碳库管理指数
"#$%& 4 "(& .#0,/ /1 +/,% #5#,%#$%& -#.$/) -/)0&)0 #)2 +/,% -#.$/) 6//% 3#)#*&3&)0 ,)2&7
试验点
./+0= *+,-
处理
./-0,1-2,
活性碳有效率（%）
::H
矿化碳有效率（%）
:HH
微生物碳有效率（%）
:DH
碳库管理指数
HM温江
@-2A+023
B. ##"E ’"C &"$ ##E"#E 8:D
F. #’"E L"C &"$ #&E"C’ 0:
HI ##"! ’"’ E"$ C’"LC 8D
简阳
J+02K023
B. #L"& G"L &"$ ##G"GG 8:D
F. #G"L $"L ’"! #E#"## 0:
HI #E"’ G"L &"! $$"!( 8D
!84 土壤碳素形态与土壤养分因子的相关性分析
相关性分析结果表明，有机碳仅与全氮、碱解氮
和有效磷显著相关或极显著相关，这一结果与活性
碳、矿化碳、微生物碳相关性分析一致；而碳库管理
指数与全氮、碱解氮、全磷、有效磷、速效钾均显著相
关或者极显著相关（表 ’）。
表 9 碳素形态、碳库管理指数与氮、磷、钾相关性分析
"#$%& 9 ’/..&%#0,/) #)#%:+,+ $&0;&&) 2,11&.&)0 -#.$/)+ 1/.3+，-#.$/) 6//% 3#)#*&3&)0 ,)2&7 #)2 +/,% )<0.,&)0 -/)0&)0+
指 标
N2?+70,9/
全氮
.B
碱解氮
:B
全磷
.M
有效磷
:M
全钾
.I
速效钾
:I
有机碳
6H
有机碳 6H !"(CC!! !"C$#!! !"E!$ !"(C(!! !"EC#( !"G!$( #"!!!
活性碳 H: !"($(!! !"CGC!! !"E’’ !"C!(!! !"&!G !"’$C !"CCC!!
矿化碳 H< !"(C&!! !"CL’!! !"E’G !"CE#!! !"E’E !"G&G !"CC(!!
微生物碳 H碳库管理指数 HM注（B9,-）：!，!! 分别表示显著和极显著相关 <-02 O+32+P+702, 79//-=0,+92 0, ,Q- G% 02? #% =-;-=O，/-OR-7,+;-=KS
4 小结
#）通过 ’年 $季的试验表明，秸秆还田提高了
土壤全氮、碱解氮、全钾和速效钾钾含量，其中土壤
速效钾含量增加明显。不同耕作方式下，秸秆还田
旋耕比免耕更能提高土壤全氮、碱解氮、全磷和有效
(!( 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 #’卷
磷；但由于旋耕搅动土壤，增加钾素流动，与免耕相
比两者速效钾差异不大。
!）在一年两熟水旱轮作条件下，连续的秸秆还
田提高了土壤有机碳含量。旋耕更能做到土肥交
融，加快微生物对秸秆的分解，比免耕更能有利于有
机碳含量的提高。
"）秸秆还田能够增加土壤中的活性有机质组
分，土壤活性碳、矿化碳、微生物碳、碳素有效率和碳
库管理指数均表现为：旋耕 #免耕 #对照。秸秆还
田旋耕不仅能提高有机碳数量，同时明显改善了有
机碳质量。因此，在南方稻区秸秆还田应采取少耕
和间耕为宜。
$）土壤碳素形态、碳库管理指数与土壤养分因
子相关性分析表明，运用活性碳库变化评价土壤肥
力是可行的，且运用碳库管理指数可以更好地反映
土壤养分及碳素的动态变化。
参 考 文 献：
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’(;)’. 0*>(9)7 C(88.* (9< 7(*;09 C(9(>.C.98 )9<.?（6V\）0/ 8=. 81B)@
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;)0’0>)7(’’1 (78)A. 0*>(9)7 /*(78)09: 0/ :0)’［,］4 P’(98 ]D8* 4 K.*8 4 57) 4，
!UU%，O（$）："O$I"OTJ
FUT$期 陈尚洪，等：秸秆还田和免耕对土壤养分及碳库管理指数的影响研究