秸稈還田替代化肥對土壤有機碳組分及冬小麥產量的影響

李廷亮 ，王嘉豪 ，黃 璐 ，王灝瀅

（1.山西農業大學 資源環境學院，山西 太谷 030801；2.黃土高原特色作物優質高效生產省部共建協同創新中心，山西太谷 030801）

農田土壤有機碳庫是全球陸地生態系統最活躍的碳庫，土壤有機碳也是衡量土壤肥力的重要指標。農田土壤中有機碳儲量約為1 500 Pg，碳庫微小的變化會影響到大氣中二氧化碳（CO2）濃度變化，進而影響全球碳循環[1-2]。隨著國家農業面源污染防控戰略推進，化肥減施有機替代已成為農業領域科學研究及生產實踐的重要內容，秸稈作為一種取材方便的有機肥源替代化肥后必然會對土壤有機碳庫環境產生影響，明確秸稈還田對土壤有機碳庫固存和有機碳組分變化特征以及作物產量效應的影響，可為我國碳達峰、碳中和目標實現及旱地農業可持續生產提供理論參考。

土壤有機質可以提供和提高土壤養分供應能力，并進一步改善土壤結構，提高作物產量。大量數據統計顯示，土壤有機質含量對我國大部分地區，尤其是對西南地區小麥和玉米產量變化的影響較大[3]。外源有機物料投入不僅可提高土壤總有機碳含量，更重要的是影響了土壤有機碳庫的周轉更新。土壤中的有機碳組分如微生物量碳（MBC）、可溶性有機碳（DOC）、顆粒有機碳（POC）、易氧化有機碳（ROC）等能敏感地反映農業管理措施引起土壤碳庫總量的微小變化[4]。土壤碳庫管理指數能更系統、敏感地監測和反映土壤碳變化，是表征農業管理措施對土壤質量下降或更新程度的指標[5]。在明確土壤總有機碳含量基礎上，探究土壤有機碳組分變化特征可有效評價農作措施對土壤碳庫變化的影響[6]。

農田土壤有機碳的凈固存量取決于土壤中有機物質腐殖化過程和礦質化過程之間的平衡，增加外源有機物料的投入是提高土壤碳固存的重要手段。作物秸稈是農田土壤重要的碳源之一，實行秸稈還田有利于農田土壤的碳固持[7-8]。LIU 等[9]研究表明，華北麥玉輪作區表層土壤有機碳固存量隨秸稈還田量增加而增加；LOU 等[10]也研究發現，隨著秸稈還田量的提升，東北平原表層土壤有機碳固存量顯著增加。土壤碳庫增容為作物生長提供良好條件，使作物可產生更多地上和地下部生物量，進而增加農田土壤碳輸入[11]。此外，由于秸稈中所含有機碳相對活躍，促進了土壤微生物代謝繁衍，進而提升土壤碳庫中活性組分[12]。LIU 等[13]通過Meta 分析表明，秸稈還田顯著促進土壤有機碳積累，土壤活性碳組分增加27.4%～56.6%。也有研究表明，秸稈還田對土壤有機碳固存并無顯著影響，亦或使其含量下降[14-15]，原因是秸稈還田向土壤歸還新鮮有機物質對原土壤有機碳分解產生正激發效應，促進了土壤有機碳的礦化。STEWART 等[16]通過世界各地長期定位試驗數據也發現，土壤有機碳固存量與秸稈還田碳投入量并非線性相關。當土壤中有機碳含量較多時，再向其投入外源有機碳，土壤有機碳含量并不會增加而是達到飽和，SIX 等[17]稱之為“土壤碳飽和”。從時間角度來看，在相對穩定的碳投入下，土壤有機碳含量隨時間呈S 型漸近線趨勢變化[18]。因此，在不同生態環境中秸稈還田，土壤有機碳固存及周轉特性往往產生不同的效果。

本研究通過連續3 a 定位試驗，研究了不同秸稈還田量替代部分化肥對土壤總有機碳、有機碳組分以及冬小麥產量的影響，以期為該區域內土壤固碳增匯質量提升和冬小麥穩產增效綠色生產提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗區概況

試驗于2018—2021 年在山西省洪洞縣劉家垣鎮東梁村（36°22′N，111°35′E，海拔648 m）進行。該區為黃土高原東南部典型的冬小麥一年一作區，屬溫帶季風性氣候，試驗期年均氣溫為14.6 ℃，年均降水為431 mm，其中，6—9 月降水量約占全年的69%。供試土壤為石灰性褐土，質地為中壤土。初始土壤基本理化性狀如表1 所示。

表1 2018 年土壤基本理化性狀Tab.1 Basic physical and chemical properties of soil in 2018

1.2 試驗材料

供試冬小麥品種為晉麥47。

1.3 試驗設計

試驗設置4 個處理，即秸稈不還田（S0，小麥收獲后，將小麥秸稈移走，并進行深翻（深度為20 cm，為對照）、秸稈半量還田（S1/2，移走1/2 的小麥秸稈）、秸稈全量還田（S1）、秸稈2 倍量還田（S2，從其他地方移來）。為避免秸稈被風吹散，起不到還田效果，S1/2、S1 和S2 處理均及時進行深翻還田（深度為20 cm）。試驗期間秸稈還田量基于上一年度S1 處理秸稈產量計算。冬小麥播前各處理施肥采用“1 m 硝態氮監控，0～40 cm 土層磷鉀恒量施肥[19]”基于目標產量的測土配方施肥原則，每年總養分投入量與目標產量和土壤養分殘留量有關，并減去秸稈還田養分帶入量（每季小麥收獲后實測秸稈養分含量，秸稈氮磷鉀養分釋放率分別為50%、65%、90%[20-21]，求得秸稈還田養分帶入量）得到最終施肥量（表2）。試驗期間土壤鉀素含量豐富，未施任何鉀肥，每年各處理N、P2O5養分總投入量相同。每個處理重復4 次，采用隨機區組設計，小區面積為126 m2（30.0 m×4.2 m）。

表2 試驗期不同處理下施肥量及秸稈還田替代化肥比例Tab.2 Amount of fertilizers applied and ratio of straw returning replacing chemical fertilizer under different treatments during the experiment period

各處理均播前淺旋耕，深度15 cm，隨后施肥，試驗所用肥料為尿素（N 46%）、過磷酸鈣（P2O516%），一次性均勻撒施入土壤，并翻入耕層耙平。冬小麥播量為150 kg/hm2。播種方式為壟膜溝播，具體操作為施肥整地后起壟覆膜，溝內膜側播種，播種2 行，行距20 cm，壟寬35 cm，壟高10 cm，溝寬30 cm。每年10 月初播種，6 月初收獲，無灌溉。

1.4 測定項目及方法

2021 年小麥收獲后，用五點法在各小區溝內采集0～20 cm 耕層土壤，混勻后帶回實驗室，剔除＞2 mm 根系和石礫以及其他雜物，四分法分取2 份，一份新鮮土壤過2 mm 篩并保存于4 ℃冰箱中，用于測定土壤微生物量碳（MBC）和可溶性有機碳（DOC）。另一份土壤經自然風干后研磨，分別過2、0.5、0.149 mm篩，用于測定土壤顆粒有機碳（POC）、土壤易氧化有機碳（ROC）以及土壤總有機碳（SOC）。

土壤微生物量碳采用K2SO4-氯仿熏蒸法[22]，TOC 儀測定；土壤可溶性有機碳采用1 mol/L KCl浸提，0.45 μm 濾膜過濾，TOC 儀測定[23]；土壤總有機碳稱取過0.149 mm 孔篩的土樣采用重鉻酸鉀容量法測定[24]；土壤顆粒有機碳稱取過2 mm 孔篩的土樣采用六偏磷酸鈉分散法，過0.053 mm 篩后收集篩上土壤顆粒，采用重鉻酸鉀容量法測定[25]；土壤易氧化有機碳稱取過0.5 mm 孔篩的土樣采用高錳酸鉀氧化法測定[26]。

有機碳組分敏感指數（SI）表征不同土壤有機碳組分相對更穩定的對照土壤的變化幅度，本研究以秸稈不還田處理為對照土壤。

SI=（處理土壤有機碳組分含量-對照土壤有機碳組分含量）/對照土壤有機碳組分含量×100%（1）

以秸稈不還田處理土壤作為參考土壤，計算碳庫相關指數。碳庫指數（CPI）總體反映土壤有機碳相對參考土壤的變化情況；碳庫活度（L）是指土壤中活性有機碳相對于非活性有機碳的比值，反映土壤總有機碳庫中活性有機碳的豐富度，這里的活性有機碳是指高錳酸鉀可以氧化的有機碳組分；碳庫活度指數（LI）是指土壤碳庫活度相對參考土壤的變化情況；碳庫管理指數（CPMI）是系統、敏感反映土壤有機碳變化的指標，用于表征土壤有機碳在農田管理措施下的更新程度。

1.5 數據處理

用Microsoft Excel 2010 整理數據，SPSS 22.0軟件進行檢驗統計分析（單因素方差分析，LSD 法進行多重比較）。試驗采用線性回歸擬合各土壤有機碳組分與土壤總有機碳間的關系，并采用Origin 2018 作圖。

2 結果與分析

2.1 秸稈還田替代化肥對土壤有機碳含量的影響

由圖1 可知，2021 年，秸稈還田替代化肥處理耕層土壤有機碳含量較S0 處理平均提高16.3%。土壤有機碳含量表現為隨秸稈還田替代化肥量的增加而增加，其中，S1、S2 處理土壤有機碳顯著高于S0 處理，且S2 處理顯著高于S1 處理，但S1/2 處理與S0 處理之間差異不顯著。S2 處理土壤有機碳含量為12.91 g/kg，較S1、S1/2 和S0 處理分別顯著提高13.39%、18.61%、28.06%（P＜0.05）。可見，在土壤礦質態氮豐富條件下，一定范圍內添加外源有機物質可有效提高土壤有機碳水平。

圖1 連續3 a 秸稈還田替代化肥對耕層土壤有機碳含量的影響Fig.1 Effect of straw returning replacing chemical fertilizer on soil organic carbon content in topsoil for 3 consecutive years

2.2 秸稈還田替代化肥對土壤有機碳組分及其分配比例的影響

由圖2 和表3 可知，各處理MBC 含量范圍為63.77～117.61 mg/kg，以S2 處理最高，較S1、S1/2、S0處理分別顯著提高43.30%、59.88%、84.44%（P＜0.05）；MBC/SOC 的變化范圍為0.63%～0.91%，秸稈還田替代化肥處理MBC/SOC 較不還田處理提升6.71%～43.99%，S2 處理顯著高于其他處理。隨著秸稈還田替代化肥量增加，DOC 含量也呈增加趨勢，S2處理下DOC 含量最高，達到326.67 mg/kg，較S0 處理顯著高30.38%（P＜0.05）；各處理的DOC/SOC 間無顯著差異。秸稈還田替代化肥后POC 含量較不還田處理顯著提高10.20%～22.82%（P＜0.05），且S1、S2 處理的POC 較S1/2和S0處理分別顯著提高6.69%、17.57%和11.45%、22.82%（P＜0.05），但二者間差異不顯著；POC/SOC 在4 種有機碳組分分配比例中最大（46.38%～50.59%），但各處理間差異不顯著，平均為48.70%。與S0 處理相比，不同量秸稈還田替代化肥處理使ROC 含量平均提高14.46%，S2 處理顯著高于其他處理，為2.62 g/kg；各處理的ROC/SOC 也無顯著差異，平均為20.98%。

圖2 連續3 a 秸稈還田替代化肥后有機碳組分的變化情況Fig.2 Change of organic carbon fractions after straw returning replacing chemical fertilizer for 3 consecutive years

表3 連續3 a 秸稈還田替代化肥對土壤有機碳組分在總有機碳中占比的影響Tab.3 Effects of straw returning replacing chemical fertilizer for 3 consecutive years on the proportion of soil organic carbon fractions in total organic carbon %

2.3 黃土旱塬麥區土壤總有機碳與各有機碳組分的相關性分析

圖3 為連續3 a 秸稈還田替代化肥，2021 年冬小麥收獲后耕層土壤總有機碳與各有機碳組分的關系。線性回歸表明，除DOC 外，土壤各有機碳組分含量與有機碳含量呈極顯著正相關（P＜0.01），表明各有機碳組分與土壤有機碳間存在緊密關系。由線性回歸方程可知，土壤有機碳每增加1 g/kg，MBC、DOC、POC、ROC 含量變化率分別為1.53%、1.70%、31.29%和13.70%，POC 變化率最大，說明顆粒有機碳是土壤有機碳固存的重要形式。

圖3 2021 年耕層土壤有機碳與各有機碳組分的相關性分析Fig.3 Correlation analysis between topsoil organic carbon and soil organic carbon fractions in 2021

2.4 秸稈還田替代化肥對土壤有機碳組分敏感指數及碳庫管理指數的影響

敏感指數（SI）可用于確定土壤中對耕地管理措施反映靈敏的有機碳組分。由表4可知，以S0處理的耕層土壤為參照，各有機碳組分（MBC、DOC、POC、ROC）敏感指數的范圍分別為15.87%～84.23%、11.98%～29.88%、10.20%～22.88% 和 9.62%～22.85%，其中土壤微生物量碳的敏感指數最高，表明土壤微生物量碳是最活躍的有機碳庫組分，其次是可溶性有機碳。有機碳組分敏感指數均隨著秸稈還田替代化肥量的增加而增加，S2 處理最高。除DOC 外，其他有機碳組分的敏感指數均表現為S2與S1/2 處理間差異顯著。

表4 連續3 a 秸稈還田替代化肥對有機碳組分敏感指數的影響Tab.4 Effect of straw returning replacing chemical fertilizer for 3 consecutive years on sensitivity index of soil organic carbon fractions %

碳庫管理指數能敏感地監測土壤有機碳變化情況，反映了土壤質量更新或下降的程度。以S0處理作為參考，分析各處理下碳庫相關指數的變化情況表明（表5），不同處理的碳庫指數（CPI）變化規律表現為S2＞S1＞S1/2＞S0，其中，S1 和S2 處理較S0 處理分別提升了13.01%和28.19%，差異達顯著水平。各處理的碳庫活度（L）和碳庫活度指數（LI）均無顯著差異，平均為0.27 和0.99。不同處理的碳庫管理指數（CPMI）隨著活性有機碳含量增加而增加，其中，S2 處理較S0 處理顯著提高21.55%（P＜0.05）?？傮w上，秸稈還田替代化肥有助于土壤碳庫向良性發展，提升土壤質量。

表5 連續3 a 秸稈還田替代化肥對土壤碳庫指數、碳庫活度、碳庫活度指數和碳庫管理指數的影響Tab.5 Effect of straw returning replacing fertilizer for 3 consecutive years on CPI，L，LI，and CPMI

2.5 秸稈還田替代化肥對旱地冬小麥產量的影響

從表6 可以看出，3 a 試驗期間秸稈還田替代化肥均不同程度提高了冬小麥產量，且隨秸稈還田量增加產量呈上升趨勢?？傮w表明，S2 和S1 處理的籽粒產量和生物產量均顯著高于S0 處理，但S2 和S1 處理間差異不顯著。在全量至2 倍秸稈還田量平均替代16.7%～31.9% N 和31.6%～63.2% P2O5條件下，冬小麥籽粒產量和生物產量平均為3 564、8 838 kg/hm2。3 a 內不同處理間冬小麥收獲指數總體沒有顯著變化，平均為39.4%。從產量構成來看，不同處理對穗粒數和千粒質量均無顯著影響，S2 處理冬小麥平均穗數分別較S0、S1/2 和S1 處理高17.1%（P＜0.05）、12.3%（P＜0.05）、3.6%。表明旱地冬小麥產量變化主要取決于群體穗數，通過秸稈還田等措施構建合理的群體動態有利于旱地小麥產量提升。

表6 秸稈還田替代化肥對冬小麥產量形成的影響Tab.6 Effect of straw returning replacing chemical fertilizer on yield formation of winter wheat

3 討論

3.1 秸稈還田替代化肥對土壤有機碳及其有機碳組分的影響

秸稈還田是實現土壤有機碳固存的重要措施。本研究中，秸稈還田替代化肥處理土壤有機碳（SOC）平均提升16.3%，這與其他田間試驗的結果相似[27-28]。外源有機物料添加直接增加了土壤碳輸入，新形成的有機碳數量大于因正激發效應而礦化損失的土壤自身有機碳數量，因此，土壤有機碳含量提升[29]。此外，本研究發現，土壤有機碳含量隨著秸稈還田量的增加而增加，因為本研究區域內較低的有機碳背景值，土壤碳庫尚未飽和，更高量的秸稈還田后碳投入也增加，土壤有機碳固存量隨之提升，這與前人研究結果一致[30]。

土壤各有機碳組分（DOC、MBC、POC、ROC）相對土壤總有機碳能在較短時間內對秸稈還田等農業管理措施產生響應，是反映土壤碳庫及土壤肥力的敏感性指標[31]。本研究中，連續3 a 秸稈還田替代部分化肥處理均能提高土壤有機碳組分含量，各有機碳組分含量隨秸稈還田量的增加而增加，主要原因是秸稈等有機物料投入為土壤微生物生長提供了充足碳源，有利于提升微生物活性，而微生物在分解秸稈過程中的產物是土壤活性碳組分的主要來源[32]。土壤微生物量碳（MBC）作為土壤有機質周轉的驅動因素，雖然在土壤碳庫中占比較小，卻是土壤碳的重要組成部分[33]。本研究中秸稈還田替代部分化肥均能一定程度上提高MBC 含量，且隨還田量增加而增加，說明秸稈還田量增加后其對微生物生長繁殖的刺激程度也逐漸提升，有利于土壤微生物量增加。通過線性回歸發現，SOC與MBC 呈極顯著正相關（P＜0.01），說明MBC 對SOC 含量增加有積極作用。MBC/SOC 反映了土壤有機碳的動態變化。本研究中MBC/SOC 的變化范圍為0.63%～0.91%，這與賀美等[34]在東北地區研究不同秸稈還田量下MBC 占比（0.51%～0.93%）的結果相似。隨著秸稈投入量的增加，土壤微生物可利用的碳源增加，微生物活性進一步提高，MBC周轉速度加快，從而加速了土壤有機碳積累。

土壤可溶性有機碳（DOC）是評價土壤質量和功能的指標，能有效反映土壤有機碳活性。本研究中DOC 含量隨著秸稈還田替代化肥量的增加而增加，說明增加碳投入能促進土壤中難溶性物質的活化與分解，促進DOC 含量增加，改善土壤質量。有研究表明，DOC 是土壤微生物生長繁殖的能量源，亦是其死亡后的消納匯[35]，本研究表明，MBC 與DOC 間呈極顯著正相關（相關系數為0.835**），說明它們之前存在源與匯的關系，與上述研究結果一致。本研究中秸稈還田替代化肥處理下DOC/SOC 有所提升，但不同處理間差異不顯著，可能是增加秸稈還田量雖然使DOC 含量增加，但相對的微生物活性也高，對DOC 利用程度大，并且對土壤有機碳的活化分解程度變大，使更多DOC 溶出，這導致DOC 和SOC 含量均近似相等的增加與減少，因此，DOC/SOC 變化不大。

土壤顆粒有機碳（POC）包括游離態顆粒有機碳和閉蓄態顆粒有機碳，其中，游離態顆粒有機碳是部分分解或未分解的植物殘體，易被微生物利用；閉蓄態顆粒有機碳是分布在團聚體內受物理保護的植物微小粒子，對團聚體穩定起重要作用[36]。本研究表明，秸稈還田替代化肥提高了POC 含量（P＜0.05），高量秸稈還田提升最顯著，可能是試驗區域土壤氮素水平較高，高量秸稈還田后并未影響土壤微生物對秸稈的腐解進程，反而產生更多植物殘體并與土壤團聚體結合，從而形成更多POC。結合線性回歸發現，SOC 與POC 關系最密切，說明秸稈還田替代化肥下主要通過提高POC 含量促進土壤有機碳積累。本研究中POC 占比最高，表明在土壤碳庫中該組分占優勢。不同處理間POC/SOC 差異不顯著，可能是更多植物殘體與土壤團聚體結合更好的保護了POC 組分，促使其轉化為更為穩定的碳組分從而土壤大幅度提升有機碳含量，導致不同處理下POC/SOC 變化不明顯。

土壤易氧化有機碳（ROC）能有效反映土壤碳庫周轉狀況，對農業管理措施引起的土壤質量變化有指示作用。本研究中ROC 含量隨秸稈還田替代化肥量的增加而增加，2 倍量秸稈還田替代化肥處理顯著高于其他處理，此外，不同處理的ROC/SOC 處于較高水平，說明該區域內增加有機物料投入能提高土壤碳庫活性。但不同處理ROC/SOC 差異不顯著，這可能是更多外源碳投入后更多轉化為穩定組分增加土壤碳匯，因此，各處理ROC/SOC 無明顯變化。

3.2 土壤有機碳組分敏感指數和碳庫管理指數對秸稈還田替代化肥的響應

敏感指數（SI）用于確定對耕地管理措施反應敏感的土壤有機碳組分。SPARLING[37]研究指出，MBC 可作為表示土壤有機碳早期變化的指標。本研究中MBC 敏感指數高于其他有機碳組分，說明MBC 是指示該區域內麥田土壤有機碳變化的最優指標。推測原因是雖然MBC 在土壤有機碳中占比小，但秸稈還田后改善了土壤環境，使微生物在土壤碳循環中起主導作用。結合相關性分析發現，MBC 與DOC、POC、ROC 呈極顯著相關（相關系數分別為0.835**、0.793**、0.755**），這說明MBC 在碳周轉中起關鍵作用，證實了上述猜想。因此，MBC在該區域內的土壤質量評價中至關重要。

碳庫管理指數（CPMI）在基于土壤有機碳及其活性組分變化情況下，能更好地反映農業生態系統中土壤有機碳的狀態和變化速率，是評價管理措施對土壤質量影響的重要指標[4]。本研究中以秸稈不還田的耕層土壤作為參考，發現秸稈還田替代化肥處理的CPMI 值均大于100，說明秸稈還田化肥減量技術可作為該地區可持續的農業管理措施。王改玲等[38]在黃土高原中南部的研究表明，秸稈還田能顯著提高土壤總有機質及各活性組分有機質含量，并提升不同活性有機質CPMI 值，本研究中也是如此。此外，隨著秸稈還田替代化肥量的提升，CPMI 值也呈上升趨勢，與本研究中不同活性碳組分的變化規律一致。其可能是在該區域礦質態氮豐富的條件下，更多秸稈投入加快了腐解進程，提高了土壤活性碳組分比例，這有利于碳庫管理指數升高，改善土壤質量。

3.3 秸稈還田替代化肥對旱塬冬小麥產量形成的影響

黃土旱塬冬麥區，秸稈還田替代部分化肥能提高冬小麥產量。本研究中，隨秸稈還田量增加冬小麥產量呈上升趨勢。在全量至2 倍秸稈還田量平均替代16.7%～31.9% N 和31.6%～63.2% P2O5條件下，冬小麥籽粒產量和生物產量平均分別為3 564、8 838 kg/hm2，顯著高于秸稈不還田處理。作物產量主要受土壤水分、溫度以及養分變化影響，秸稈還田不僅能增強土壤蓄水保墑能力，調節土壤溫度，還能顯著提高土壤養分供應水平和能力，從而產生明顯的增產效應[39]。作物秸稈存在巨大的替代化肥潛力，在秸稈還田基礎上減施化肥存在可行性。有研究[39-40]表明，化肥減量15%～30%配合秸稈還田能提升土壤肥力水平，促進作物生長發育，實現作物增產，與本研究結果基本一致。因此，秸稈還田可作為一種化肥減量有機替代手段。另外，前人研究[41-42]表明，黃土高原西部實行前茬作物秸稈半量至全量還田能在提高土壤水分及養分的基礎上，充分發揮其生產潛力并使作物增產。本研究中，在晉南旱塬麥區以2 倍秸稈還田（平均為7 477 kg/hm2），產量效應最佳。這可能與當地土壤氮素儲量有關，秸稈分解轉化過程氮素消耗并不影響作物養分吸收，且2 倍秸稈還田量能為冬小麥生長營造更好的土壤環境，從而使冬小麥產量提高顯著。不僅如此，更高的化肥替代比例降低生產成本，達到經濟與生態效益相統一。

相關研究表明，秸稈還田后穗數變化是影響小麥產量的直接原因[43]。本研究中秸稈還田替代化肥處理在不同程度上提高了冬小麥穗數，總體表現為2 倍秸稈還田量替代化肥處理提升最多。秸稈2倍量還田處理營造了更好的水熱條件，使其群體數量更大，穗數的提升效果最佳。本研究還發現，秸稈還田對冬小麥穗粒數和千粒質量影響不顯著，可能是短期秸稈還田并未影響冬小麥單穗結實率及灌漿過程。

4 結論

本研究結果表明，連續3 a 秸稈還田替代化肥能增加黃土旱塬麥田土壤有機碳及其有機碳組分含量，隨著秸稈還田量增加，提升效果越明顯。各有機碳組分中，土壤顆粒有機碳是黃土旱塬麥田土壤有機碳固存的重要形式，土壤微生物量碳是該地區秸稈還田替代化肥條件下土壤有機碳變化的早期指標。土壤碳庫管理指數亦隨著秸稈還田量的增加而增加，有效改善了土壤質量。秸稈還田替代化肥同時顯著提高了旱塬冬小麥產量?？傮w來看，在黃土旱塬麥區，2 倍秸稈還田量（7 477 kg/hm2）替代部分化肥可顯著提升土壤有機碳及有機碳組分含量和碳庫管理指數，提升土壤質量，增加冬小麥產量，對黃土旱塬地區農業生產可持續發展有重要意義。