中国农业科学 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (12): 2397-2410.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.12.010
马玉洁1(), 李旭2, 翟英芳2, 李敬宇2, 付鑫1,3,4(
), 彭正萍2,4
收稿日期:
2024-08-21
接受日期:
2024-12-24
出版日期:
2025-06-19
发布日期:
2025-06-19
通信作者:
联系方式:
马玉洁,E-mail:2036886324@qq.com。
基金资助:
MA YuJie1(), LI Xu2, ZHAI YingFang2, LI JingYu2, FU Xin1,3,4(
), PENG ZhengPing2,4
Received:
2024-08-21
Accepted:
2024-12-24
Published:
2025-06-19
Online:
2025-06-19
摘要:
【目的】开展不同秸秆还田方式和施氮量对土壤有机碳组分及酶活性影响的研究,为华北地区秸秆的适宜还田方式和合理的氮肥施用量提供理论依据。【方法】开展两年田间试验,设不同的秸秆还田方式(旋耕秸秆不还田(CK)、旋耕秸秆还田(RT)、深翻秸秆还田(DT))和不同氮肥施用量(180 kg N·hm-2(N1)、240 kg N·hm-2(N2)、300 kg N·hm-2(N3))双因素试验,分析不同秸秆还田方式和氮肥施用量下土壤有机碳及其活性组分含量和酶活性的变化特征。【结果】2021—2022年和2022—2023年,与CK处理相比,秸秆还田处理可显著提高0—20和20—40 cm土层土壤有机碳(SOC)含量,提高幅度分别为5.6%—20.8%和10.1%—18.8%,并提高土壤颗粒有机碳(POC)、可溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(ROC)等活性有机碳组分含量。与RT处理相比,DT处理可显著提高20—40 cm土层POC含量、0—40 cm土层ROC含量。在不同秸秆还田方式下,施氮量对SOC的影响并未达到显著水平,但施氮量提高了部分活性碳组分含量,N2施氮水平更有利于提高0—20 cm土层POC含量,而N3施氮水平更有利于提高0—20 cm土层微生物量碳(MBC)和DOC含量。2022—2023年,与CK处理相比,秸秆还田处理0—20和20—40 cm土层各酶活性分别显著提高2.3%—30.3%和5.1%—50.3%。与RT处理相比,0—20 cm土层DT处理N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(N-AG)活性显著提高,但脲酶(UG)和β-葡萄糖苷酶(β-G)活性显著降低。在RT处理下,N2处理的UG和N-AG活性显著高于其他施氮量处理;在DT处理下,N2处理可显著提高UG、β-G活性。在0—20 cm土层,SOC、DOC与过氧化氢酶(CG)活性呈正相关关系,ROC与CG、N-AG活性呈正相关。在20—40 cm土层,ROC和MBC与大多数酶活性呈正相关。【结论】秸秆还田可提升表层和亚表层土壤有机碳及其活性组分含量和酶活性,深翻秸秆还田配施240 kg N·hm-2氮肥更有利于提高土壤颗粒有机碳和易氧化有机碳的积累及酶活性的提高,促进土壤肥力和耕地质量的提升。
马玉洁, 李旭, 翟英芳, 李敬宇, 付鑫, 彭正萍. 秸秆还田方式和施氮量对土壤有机碳组分及酶活性的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(12): 2397-2410.
MA YuJie, LI Xu, ZHAI YingFang, LI JingYu, FU Xin, PENG ZhengPing. Effects of Straw Returning Methods and Nitrogen Application Rates on Soil Organic Carbon Components and Enzyme Activity[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2025, 58(12): 2397-2410.
[1] |
许吟隆, 赵明月, 李阔, 赵运成, 王淳一. 农业适应气候变化研究进展回顾与展望. 中国生态农业学报(中英文), 2023, 31(8): 1155-1170.
|
|
|
[2] |
于水, 张晓龙, 王妍, 沈彦军. 气候变化对中国东北三省主要粮食作物影响研究综述. 中国生态农业学报(中英文), 2024, 32(6): 970-985.
|
|
|
[3] |
王浩成, 杨滨娟, 梁效贵, 胡启良, 李娜, 黄国勤. 中国农田土壤有机碳库及其影响因素研究述评. 生态科学, 2024, 43(2): 260-270.
|
|
|
[4] |
何伟, 王会, 韩飞, 胡国庆, 娄燕宏, 宋付朋, 潘红, 魏猛, 诸葛玉平. 长期施用有机肥显著提升潮土有机碳组分. 土壤学报, 2020, 57(2): 425-445.
|
|
|
[5] |
胡坤, 张红雪, 郭力铭, 吴凤英, 周碧青, 邢世和, 毛艳玲. 烟秆炭基肥对薏苡土壤有机碳组分及微生物群落结构和丰度的影响. 中国生态农业学报(中英文), 2021, 29(9): 1592-1603.
|
|
|
[6] |
徐明岗, 段英华, 白珊珊, 张文菊, 孙楠. 基于长期定位试验的土壤健康研究与展望. 植物营养与肥料学报, 2024, 30(7): 1253-1261.
|
|
|
[7] |
李奇超, 李新举. 不同利用方式下复垦土壤的有机碳组分空间分布特征. 水土保持学报, 2018, 32(2): 204-209.
|
|
|
[8] |
doi: 10.1038/s41598-022-05218-7 pmid: 35079055 |
[9] |
王杰, 鞠梦倩, 李心月, 刘世平. 不同耕作方式与秸秆还田对土壤有机碳和稻麦周年产量的影响. 中国土壤与肥料, 2024(3): 15-22.
|
|
|
[10] |
张雅洁, 陈晨, 陈曦, 常江, 章力干, 郜红建. 小麦-水稻秸秆还田对土壤有机质组成及不同形态氮含量的影响. 农业环境科学学报, 2015, 34(11): 2155-2161.
|
|
|
[11] |
doi: 10.1111/gcb.12517 pmid: 24395454 |
[12] |
董印丽, 李振峰, 王若伦, 卜学平, 付建敏, 董秀秀. 华北地区小麦、玉米两季秸秆还田存在问题及对策研究. 中国土壤与肥料, 2018(1): 159-163.
|
|
|
[13] |
|
[14] |
李彤, 王梓廷, 刘露, 廖允成, 刘杨, 韩娟. 保护性耕作对西北旱区土壤微生物空间分布及土壤理化性质的影响. 中国农业科学, 2017, 50(5): 859-870. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.05.009.
|
|
|
[15] |
聂浩亮, 杨军芳, 杨云马, 黄少辉, 张静, 王敬霞, 杨慧敏, 杨文方, 邢素丽, 贾良良. 长期秸秆深翻还田及养分管理对潮土有机碳矿化影响. 农业工程学报, 2024, 40(18): 70-80.
|
|
|
[16] |
黄婷苗, 王朝辉, 侯仰毅, 顾炽明, 李晓, 郑险峰. 施氮对关中还田玉米秸秆腐解和养分释放特征的影响. 应用生态学报, 2017, 28(7): 2261-2268.
doi: 10.13287/j.1001-9332.201707.010 |
doi: 10.13287/j.1001-9332.201707.010 |
|
[17] |
王雅润, 赵娟, 杨振兴, 周怀平, 解文艳, 刘志平. 不同施肥模式下褐土的有机碳组分及碳固存效应变化. 植物营养与肥料学报, 2024, 30(3): 469-481.
|
|
|
[18] |
程淑兰, 方华军, 徐梦, 耿静, 何舜, 于光夏, 曹子铖. 氮沉降增加情景下植物-土壤-微生物交互对自然生态系统土壤有机碳的调控研究进展. 生态学报, 2018, 38(23): 8285-8295.
|
|
|
[19] |
张亚杰, 钱慧慧, 刘坤平, 苏以荣, 李伏生. 施肥对玉米/大豆套作土壤活性有机碳组分及碳库管理指数的影响. 华南农业大学学报, 2016, 37(3): 29-36.
|
|
|
[20] |
|
[21] |
吕付泽, 杨雅丽, 鲍雪莲, 郑甜甜, 霍海南, 解宏图, 何红波, 张旭东. 免耕不同秸秆覆盖量对土壤酶活性及土壤有机碳含量的影响. 土壤与作物, 2024, 13(2): 140-153.
|
|
|
[22] |
赵雪淞, 宋王芳, 高欣, 杨晨曦, 于洪波, 王冬旭. 秸秆还田和耕作方式对花生土壤微生物量、酶活性和产量的影响. 中国土壤与肥料, 2020(3): 126-132.
|
|
|
[23] |
刘玮斌, 田文博, 陈龙, 刘亚亮, 于寒, 谷岩. 不同秸秆还田方式对土壤酶活性和玉米产量的影响. 中国土壤与肥料, 2019(5): 25-29.
|
|
|
[24] |
张薇, 王润泽, 李彤彤, 郭苗苗, 郭胜利, 王蕊. 黄土区农田土壤细菌和真菌群落对长期施氮的响应特征. 植物营养与肥料学报, 2024, 30(2): 232-241.
|
|
|
[25] |
郝海波, 许文霞, 侯振安. 水氮耦合对滴灌棉田土壤有机碳组分及酶活性的影响. 植物营养与肥料学报, 2023, 29(5): 860-875.
|
|
|
[26] |
郭戎博, 李国栋, 潘梦雨, 郑险峰, 王朝辉, 何刚. 秸秆还田与施氮对耕层土壤有机碳储量、组分和团聚体的影响. 中国农业科学, 2023, 56(20): 4035-4048. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.20.009.
|
|
|
[27] |
秦文宽, 李晓杰, 王旭东, 朱彪. 土壤溶解性有机碳对气候变暖的响应研究进展. 北京大学学报(自然科学版), 2024, 60(4): 758-766.
|
|
|
[28] |
巩庆利, 翟丙年, 郑伟, 刘杰, 郑朝霞, 赵志远, 李紫燕, 王朝辉. 渭北旱地苹果园生草覆盖下不同肥料配施对土壤养分和酶活性的影响. 应用生态学报, 2018, 29(1): 205-212.
doi: 10.13287/j.1001-9332.201801.025 |
doi: 10.13287/j.1001-9332.201801.025 |
|
[29] |
曹兵, 高玮, 李洪杰, 王学霞, 王玉霞, 周晓琳, 陈延华, 倪小会, 赵萌, 董淑祺, 邹国元, 李子双. 控释掺混肥对麦玉轮作体系农田温室气体排放和硝态氮残留的影响. 农业工程学报, 2024, 40(7): 240-250.
|
|
|
[30] |
何家帅, 李新美, 魏跃鹏, 郭航兆, 杨康娜, 孙磊康, 李孝永, 贾绪存, 李玉霞, 李荣发, 王群. 长期深耕秸秆还田配施生物炭对砂姜黑土团聚体及小麦-玉米产量的影响. 农业工程学报, 2024, 40(7): 161-171.
|
|
|
[31] |
梁尧, 蔡红光, 杨丽, 程松, 张水梅, 袁静超, 刘剑钊, 刘松涛, 任军. 玉米秸秆覆盖与深翻两种还田方式对黑土有机碳固持的影响. 农业工程学报, 2021, 37(1): 133-140.
|
|
|
[32] |
赵宇航, 殷浩凯, 解文艳, 刘志平, 周怀平, 杨振兴. 长期玉米秸秆还田对褐土细菌群落和酶活性的影响. 植物营养与肥料学报, 2024, 30(5): 996-1007.
|
|
|
[33] |
刘必东, 陈一民, 隋跃宇, 焦晓光. 不同施氮水平下秸秆还田对农田黑土养分及活性有机碳的影响. 中国土壤与肥料, 2023(2): 10-15.
|
|
|
[34] |
熊瑞, 欧阳宁, 欧茜, 钟康裕, 周文涛, 王泓睿, 龙攀, 徐莹, 傅志强. 秸秆还田与耕作方式对双季稻土壤团聚体及碳氮含量的影响. 浙江农业学报, 2024, 36(6): 1347-1356.
doi: 10.3969/j.issn.1004-1524.20230320 |
doi: 10.3969/j.issn.1004-1524.20230320 |
|
[35] |
王子郡, 黄菁华, 麦建军, 胡斐南, 赵世伟. 外源有机物料性质对黑土农田土壤微生物碳组分的影响. 植物营养与肥料学报, 2024, 30(5): 980-995.
|
|
|
[36] |
|
[37] |
邓姣, 李心雨, 朱杰, 杨伟, 李成伟, 蒋梦蝶, 朱波, 聂江文, 刘章勇. 秸秆还田和水旱轮作模式对稻季土壤温室气体排放的影响. 植物营养与肥料学报, 2024, 30(2): 268-278.
|
|
|
[38] |
吕盛, 王子芳, 高明, 黄容, 田冬. 秸秆不同还田方式对紫色土微生物量碳、氮、磷及可溶性有机质的影响. 水土保持学报, 2017, 31(5): 266-272.
|
|
|
[39] |
李彬彬, 武兰芳. 秸秆还田条件下剖面土壤溶解性有机碳含量及其组分结构的变化. 农业环境科学学报, 2019, 38(7): 1567-1577.
|
|
|
[40] |
管彤彤, 张燕, 陶海宁, 董秀, 沈禹颖. 绿肥还田对土壤有机碳组分及碳转化酶活性的影响. 中国农业科学, 2024, 57(14): 2791-2802. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.14.008.
|
|
|
[41] |
陈婉华, 袁伟, 王子阳, 周正萍, 刘世平. 不同耕作方式与秸秆还田对土壤酶活性及水稻产量的影响. 中国土壤与肥料, 2022(7): 162-169.
|
|
|
[42] |
陈佩, 罗佳琳, 黄丽颖, 王宁, 于建光, 薛利红. 秸秆还田配施氮肥对水稻根际土酶活性的影响. 农业环境科学学报, 2023, 42(10): 2264-2273.
|
|
|
[43] |
俞华林, 张恩和, 王琦, 刘青林, 刘朝巍, 王田涛, 尹辉. 灌溉和施氮对免耕留茬春小麦农田土壤有机碳、全氮和籽粒产量的影响. 草业学报, 2013, 22(3): 227-233.
doi: 10.11686/cyxb20130330 |
|
|
[44] |
曾莉, 张鑫, 张水清, 王秀斌, 梁国庆, 周卫, 艾超, 张跃强. 不同施氮量下潮土中小麦秸秆腐解特性及其养分释放和结构变化特征. 植物营养与肥料学报, 2020, 26(9): 1565-1577.
|
|
|
[45] |
卢艺, 李瑞瑞, 胡菲, 万福绪. N添加对林地土壤脲酶活性及动力学参数的影响. 河北农业大学学报, 2019, 42(2): 48-53.
doi: 10.13320/j.cnki.jauh.2019.0032 |
|
|
[46] |
周之栋, 卜晓莉, 吴永波, 薛建辉. 生物炭对土壤微生物特性影响的研究进展. 南京林业大学学报(自然科学版), 2016, 40(6): 1-8.
doi: 10.3969/j.issn.1000-2006.2016.06.001 |
|
|
[47] |
|
[48] |
徐梦, 徐丽君, 程淑兰, 方华军, 卢明珠, 于光夏, 杨艳, 耿静, 曹子铖, 李玉娜. 人工草地土壤有机碳组分与微生物群落对施氮补水的响应. 中国农业科学, 2020, 53(13): 2678-2690. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2020.13.016.
|
|
[1] | 张昊鑫, 于晟玥, 雷秋良, 杜新忠, 张继宗, 安妙颖, 樊秉乾, 罗加法, 刘宏斌. 基于RothC模型的东北旱地和稻田土壤有机碳动态变化模拟研究[J]. 中国农业科学, 2025, 58(8): 1564-1578. |
[2] | 陈桂平, 李盼, 邵冠贵, 吴霞玉, 殷文, 赵连豪, 樊志龙, 胡发龙. 减量灌水与有机无机肥配施对青贮玉米吐丝期后叶片持绿特性的调控作用[J]. 中国农业科学, 2025, 58(7): 1381-1396. |
[3] | 吴欣珈, 薛玮, 严翊丹, 聂莹莹, 叶立明, 徐丽君. 呼伦贝尔土壤有机碳时空变异特征及其影响因素[J]. 中国农业科学, 2025, 58(6): 1145-1158. |
[4] | 赵彤彤, 谷晓博, 谭川东, 延廷霖, 李晓雁, 常甜, 杜娅丹. 水氮耦合对西北旱区覆膜农田土壤有机碳、氮矿化的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(5): 929-942. |
[5] | 黄少辉, 杨慧敏, 杨军芳, 杨文方, 聂浩亮, 张静, 邢素丽, 王敬霞, 杨云马, 贾良良. 磷肥长期施用对石灰性褐土团聚体中磷形态及磷酸酶活性的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(5): 943-955. |
[6] | 李建昆, 彭超, 张子扬, 梁茜, 魏鸣康, 杨强, 李斌奇, Muhammad Moaaz Ali, Viola Kayima, 陈发兴, 邓红红. ‘皇冠’李果实空腔褐变与木质素积累的关系及其4CL基因家族鉴定[J]. 中国农业科学, 2025, 58(4): 759-778. |
[7] | 史帆, 李文广, 易树生, 杨娜, 陈玉萌, 郑伟, 张雪辰, 李紫燕, 翟丙年. 有机无机肥配施下旱地麦田土壤有机碳组分含量的变化特征[J]. 中国农业科学, 2025, 58(4): 719-732. |
[8] | 苏明, 李翻过, 洪自强, 周甜, 柳强娟, 班文慧, 吴宏亮, 康建宏. 施氮缓解旱地马铃薯花后高温早衰的抗氧化特性研究[J]. 中国农业科学, 2025, 58(4): 660-675. |
[9] | 张旸, 高燕, 张延, 黄丹丹, 陈学文, 张士秀, 梁爱珍. 秸秆还田方式对东北黑土氮素矿化和氮循环功能基因的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(10): 1958-1968. |
[10] | 陈武荣, 肖霜霜, 肖峻, 陈丹. 喀斯特峰丛洼地利用方式对土壤有机碳及其活性组分的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(10): 1969-1981. |
[11] | 李澳归, 陈亚茹, 彭子洋, 茹靖益, 刘卫星. 不同降水强度的草原生态系统凋落物分解特征[J]. 中国农业科学, 2025, 58(1): 117-126. |
[12] | 高娅菲, 赵媛博, 徐玲, 孙嘉悦, 夏煜轩, 薛丹, 武海雯, 宁航, 吴安驰, 吴林. 冷浸田改种泥炭藓显著增加土壤有机碳含量且降低胞外酶活性[J]. 中国农业科学, 2024, 57(8): 1533-1546. |
[13] | 高尚洁, 刘杏认, 李迎春, 柳晓婉. 施用生物炭和秸秆还田对农田温室气体排放及增温潜势的影响[J]. 中国农业科学, 2024, 57(5): 935-949. |
[14] | 曹文茁, 于振文, 张永丽, 张振, 石玉, 王永军. 不同施氮量下黑土地春玉米籽粒淀粉积累动态及产量形成差异[J]. 中国农业科学, 2024, 57(22): 4431-4443. |
[15] | 田龙兵, 沈兆崟, 赵孝天, 张放, 侯文峰, 高强, 王寅. 种植密度与施氮量互作对不同玉米品种产量和水分利用效率的影响[J]. 中国农业科学, 2024, 57(21): 4221-4237. |
|