不同耕作與秸稈還田方式對土壤理化特性及玉米產量的影響

中圖分類號：S513：S153.6 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2025）06-0055-09

AbstractIn order to explore the effects of tillage measures and straw returning methods on soil physicochemical characteristics and corn yield，a two-year field positioning experiment was conducted by seting five treatments including rotary tillage with no straw returning （CK），rotary tillage with crushed straw returning （RTS），rotary tillage with straw biochar returning（RTB），deep tillage with crushed straw returning（DPS）， and deep tillage with straw biochar returning（DPB）. The effcts of the five treatments on soil physical structure，nutrient content，enzyme activity and corn yield were studied.The results showed that compared with CK，all the tilage and straw returning treatments could improve soil structure，and increase soil nutrient content， enzyme activity and corn yield. The proportion of 0.25～1mm particle size aggregates under RTB and DPB treatments significantly increased by 5.44% and 6.16% compared to CK，while that of 1～2mm particle size aggregates under DPB and DPS treatments significantly increased by 9.59% and 7.74% ，respectively. The proportion of gt;2 mm particle size aggregates under DPB treatment significantly increased by 5.48% compared to CK. The R_gt;0.25 value of soil aggregates under DPS and DPB treatments significantly increased by 5.25% and 5.35% compared to CK，respectively. The mean weight diameter （MWD） value of RTB and DPB treatments significantly increased by 6.67% and 11.11% compared to CK，respectively. The organic matter，available phosphorus and available potassium contents in soil treated by RTB and DPB significantly increased by （20 8.34% ， 7.75% and 9.48% ，and 10.06% ， 5.33% ，and 6.32% ，respectively compared to CK. The DPB treatment significantly increased the activities of soil urease，sucrose，catalase and alkaline phosphatase compared to CK. The corn yield under different treatments showed DPB gt; RTB gt; DPS gt; RTS gt; CK（in 2023）. Correlation analysis results showed that there were very significant positive correlations between corn yield and soil porosity and urease activity，but a very significant negative corelation between corn yield and soil bulk density，indicating hat corn yield was greatly influenced by soil structure and enzymes activities. In summary，compared with CK，different tilage measures and straw returning methods could improve soil structure，soil quality and corn yield，and the treatment of deep tilage with straw biochar returning performed relatively well.

KeywordsTillage measure； Straw returning； Biochar； Soil physicochemical characteristics； CornYield

玉米位列我國四大糧食作物之首，全國各地均有種植，它不僅是重要的糧食作物，還是飼料加工、制糖釀酒以及石油化工等行業的重要原料，對國家糧食安全和經濟發展有著不可替代的重要作用。化肥對農業增產的貢獻率達 35%～66% ，是玉米等農作物高產穩產的主要影響因素之一[1]但長期施用化肥會引起土壤養分失衡和土壤微生物群落結構的改變，導致土壤理化性質變差和土壤質量退化，過量施肥等不合理的施肥方式甚至導致土壤酸化板結，反而不利于作物增產和品質改善。

受能源結構改變的影響，農作物收獲后的秸稈有機廢棄物不再是農村生活中的主要燃料來源，常出現季節性、區域性和結構性的過剩現象，有的甚至被遺棄在鄉村溝河之中，既造成資源的浪費又污染了環境[2]。秸稈含有豐富的有機質和氮磷鉀等礦質營養元素。秸稈還田能夠提高土壤肥力，改善土壤質量，提高土壤水分利用率等，有利于作物增產，同時實現秸稈的廢物再利用。生物炭由生物材料在缺氧條件下通過高溫熱解碳化而成，具有結構穩定、孔隙度高、有機碳高等特點，是農業秸稈廢棄物資源化利用的又一重要途徑[3]。生物炭還田同樣可以改良土壤結構，提升地力，促進作物增產增收，但不同的生物炭來源及土質狀況均影響生物炭的還田效果[4]

另外，不同耕作措施對土壤的微環境、理化性質、養分狀況及植株生長的影響亦存在差異[5]旋耕可以減少田間雜草數量，改善表層土壤結構，有利于其通氣透水；而深翻可以打破犁底層，改善王壤耕層狀態，有效增加深層土壤的通透性和持水性，有利于植株根系生長和后期增產

當前有關不同耕作措施及秸稈還田方式組配對玉米地土壤特性及產量影響方面的研究報道較少。因此，本試驗通過設置不同耕作措施及秸稈還田方式組配處理，研究其對土壤物理性狀、團聚體粒級分布狀況、團聚體穩定性、養分狀況、酶活性及玉米產量的影響，并對玉米產量與土壤物理結構和酶活性指標進行相關性分析，以期為不同耕作措施與秸稈還田方式組配對土壤微環境影響的機理研究和玉米可持續高產穩產栽培提供理論和數據支持。

1材料與方法

1.1 試驗地概況及材料

試驗于2022年6月—2023年10月在試驗基地（ 36^°35^′N，115^°67^′E） 進行試驗地位于省中西部，屬溫帶大陸性氣候，年均氣溫 13.8°C ，年均降水量 550mm ，無霜期235d ，年均日照時長 2350h 。供試土壤為潮土，0～20cm 土層土壤含速效氮 48.64mg/kg 速效磷

58.16mg/kg 速效鉀 122.50mg/kg 、有機質8.84 g/kg ，孔隙度 49.85% ，容重 1.42g/cm³ ， pH 值 8.16。試驗地種植制度為玉米-小麥輪作。

供試玉米、小麥品種分別為鄭單958（河南省農業科學院糧食作物研究所提供）、濟麥22（省農業科學院作物研究所提供）。

1.2 試驗設計與方法

試驗采用隨機區組設計，設置5個處理，即旋耕秸稈不還田（CK）、旋耕秸稈粉碎還田（RTS）、旋耕秸稈生物炭還田（RTB）、深翻秸稈粉碎還田（DPS）、深翻秸稈生物炭還田（DPB），重復3次。小區面積 60m² （長 10m ，寬 6m ），中間走道0.8m 。試驗地周邊設 3m 寬保護帶。

小麥收獲后，秸稈粉碎還田處理是先用秸稈粉碎機將秸稈粉碎，然后進行旋耕或深翻處理；秸稈生物炭還田各處理是小麥秸稈回收后進行稱重以及氮磷鉀碳含量測定，按照等碳量施肥原則，施用小麥秸稈生物炭；秸稈不還田處理是人工移走地面上的小麥秸稈。旋耕處理是指通過旋耕機直接旋耕約 15～20cm 深土層土壤；深翻處理是指先通過燕尾犁翻耕約 25～30cm 深土層土壤，再通過旋耕機進行旋耕處理。小麥秸稈：全氮2.98g/kg 、全磷 0.94g/kg 、全鉀 11.34g/kg 、有機碳368.92g/kg ；小麥秸稈生物炭：小麥秸稈 500^°C 高溫無氧裂解 ，全氮 2.32g/kg 全磷 0.75g/kg ，全鉀 10.16g/kg 、有機碳 434.32g/kg 。

玉米生育期為6月10日 ～9 月28日，種植密度為64000 株 /hm² ，施肥量為復合肥（ $＼Nu ： { ＼sf P } _ { 2 } ＼bf { O } _ { 5 }$ K₂O=15：15：15）750kg/hm² ，其他田間管理措施同當地大田生產。小麥季無特殊處理，均與當地生產習慣一致。

1.3 樣品采集

玉米收獲前一天，采用5點取樣法用土鉆采集 0～20cm 土層土壤，帶回實驗室后分為兩部分：一部分置于 4^°C 冰箱，用于土壤酶活性分析;一部分自然陰干后用于土壤團聚體、理化性質測定。同時，用環刀采集 0～20cm 土層土壤，用于土壤容重、孔隙度測定。

1.4 測定項目及方法

1.4.1土壤理化性狀測定土壤容重、孔隙度均采用環刀法測定，土壤團聚體采用干篩法測定；土壤有機質、速效氮、速效磷、速效鉀含量和 pH 值分別采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法、堿解擴散法 0.5mol/LNaHCO₃ 法、 NH₄OAc 浸提-火焰光度法和水土比法測定[]；土壤脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶、堿性磷酸酶活性分別采用苯酚鈉比色法、3，5-二硝基水楊酸比色法、高錳酸鉀滴定法、磷酸苯二鈉比色法測定[8]。土壤大粒徑團聚體質量分數（ R_gt;0.25 ）、平均重量直徑（MWD）、平均幾何直徑（GWD）計算公式如下：

R_gt;0.25（%）=M_rgt;0.25/M_r×100;

式中： M_rgt;0.25 表示粒徑 gt;0.25mm 團聚體質量; M_T 表示團聚體總質量； X_i 表示某粒級團聚體平均直徑； W_i 表示某粒級團聚體質量分數。

1.4.2 玉米產量小區玉米全部收獲后測產，然后折算為公頃產量。

1.5 數據處理與分析

采用MicrosoftExcel2007進行數據處理與圖表制作，用DPS9.5軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同耕作與秸稈還田方式對土壤物理性狀的影響

由圖1可知，不同耕作與秸稈還田方式對土壤容重、孔隙度的影響具有較大差異。與CK相比，不同耕作與秸稈還田處理均可降低土壤容重，提高土壤孔隙度。其中，DPB處理土壤容重顯著低于CK，降幅達 5.48% ，與其他處理差異不顯著。不同處理土壤容重表現為 CKgt;RTSgt;DPSgt;RTBgt; DPB。不同處理土壤孔隙度較CK提高 0.91% 23.68% ，但均無顯著差異，各處理土壤孔隙度表現為 DPBgt;RTBgt;DPSgt;RTSgt;CK

2.2 不同耕作與秸稈還田方式對土壤團聚體粒級分布的影響

不同耕作與秸稈還田處理土壤團聚體粒級分布見表1。各處理土壤 0.25～1mm 粒徑團聚體比例均最高，范圍為 36.19%～38.42% ;其次是1＼～2mm ，范圍為 22.10%～24.22% lt;0.053mm 粒徑團聚體比例最低，范圍僅為 10.33%～12.42% 。與CK相比，不同耕作與秸稈還田處理均可提高土壤0.25～1，1～2，2mm 粒徑團聚體比例，顯著降低 lt;0.053.0.053～0.25mm 粒徑團聚體比例。其中，RTB、DPB處理土壤 0.25～1mm 粒徑團聚體比例分別顯著提高 5.44%.6.16% ，DPB、DPS處理1～2mm 粒徑團聚體比例分別顯著提高 9.59% ！7.74% ，DPB處理 gt;2mm 粒徑團聚體比例顯著提高 5.48% ；不同處理 lt;0.053.0.053～0.25mm 粒徑團聚體比例分別顯著降低 14.98%～16.83% ！9.55%～13.65% 。

柱上不同小寫字母表示處理間差異顯著（ Plt;0.05） U

2.3 不同耕作與秸稈還田方式對土壤團聚體穩定性的影響

不同耕作與秸稈還田處理土壤團聚體穩定性差異見表2。與CK相比，不同耕作與秸稈還田處理均可提升土壤團聚體大粒徑比例（ R_gt;0.25 值、MWD值、GWD值）。其中，DPS、DPB處理土壤團聚體 R_gt;0.25 值分別顯著增長 5.25%.5.35%; RTB、DPB處理土壤MWD值分別顯著增加 6.67% ！11.11% ;不同處理土壤GWD值顯著增加 6.45% ＼～25.81% 。不同處理中，DPB 處理土壤團聚體 R_gt;0.25 值、MWD 值、GWD 值均最高，其中 MWD 值較RTS、DPS處理分別顯著增長 8.70%.6.38% ，GWD值較RTS、RTB、DPS處理分別顯著增長 18.18% ！5.41% 、 8.33% ;RTS處理土壤團聚體 R_gt;0.25 值、MWD值、GWD值均最低，其中GWD值與各處理差異顯著。

2.4 不同耕作與秸稈還田方式對土壤養分及pH值的影響

由表3可以看出，不同耕作與秸稈還田方式對土壤養分含量存在顯著影響，對土壤 pH 值影響不顯著。不同耕作與秸稈還田處理均可提高土壤有機質、速效氮、速效磷、速效鉀含量。與CK相比，RTB、DPS、DPB處理土壤有機質含量分別顯著提高 8.34%?8.80%?10.06% ;RTB、DPB處理土壤速效磷、速效鉀含量分別顯著提高 7.75% ！5.33% 和 9.48%.6.32% ；各處理土壤速效氮含量間無顯著性差異。不同處理中，DPB處理土壤有機質、速效氮含量以及RTB處理土壤速效磷、速效鉀含量均最高。其中，DPB處理土壤有機質含量較RTS處理顯著高出 5.59% ;RTB處理土壤速效磷含量較RTS處理顯著提高 6.18% ，速效鉀含量較DPS處理顯著高出 5.77% ；其他處理各指標間均無顯著差異

2.5 不同耕作與秸稈還田方式對土壤酶活性的影響

不同耕作與秸稈還田方式對土壤酶活性存在顯著影響（表4）。與CK相比，不同耕作與秸稈還田處理均可不同程度地提高土壤脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶以及堿性磷酸酶活性。除RTS處理土壤蔗糖酶、過氧化氫酶、堿性磷酸酶活性以及DPS處理土壤過氧化氫酶活性與CK差異不顯著外，其他處理土壤酶活性均顯著高于CK。不同處理中，DPB處理土壤脲酶、堿性磷酸酶活性以及RTB處理土壤蔗糖酶、過氧化氫酶活性均最高。其中，DPB處理土壤脲酶活性較RTS、DPS處理分別顯著提高 15.18%.11.21% ，RTB處理土壤脲酶活性也均顯著高于RTS、DPS處理；DPB處理土壤堿性磷酸酶活性較RTS處理顯著提高 7.02% ;RTB處理土壤蔗糖酶活性較RTS處理顯著提高 5.23% ;其他處理土壤各指標間均無顯著性差異

2.6 不同耕作與秸稈還田方式對玉米產量的影響

不同耕作與秸稈還田方式對玉米產量的影響見圖2。2022年，DPB處理玉米產量最高，較CK顯著提高 6.27% ，與其他處理差異不顯著；各處理玉米產量表現為DPBgt;DPSgt;RTB gt; RTS 。2023年，RTB、DPS、DPB處理玉米產量分別較CK顯著提高 8.13%，6.16%，10.56% ，RTS處理與CK差異不顯著；不同處理中，DPB處理玉米產量較RTS處理顯著提高 5.88% ，其他秸稈還田處理間差異不顯著；各處理玉米產量表現為 DPBgt;RTBgt;DPSgt; RTSgt;CK 。

2.7 不同處理下各指標間的相關性分析

玉米產量與土壤物理性狀及酶活性指標間的相關性分析結果（表5）顯示，玉米產量與土壤孔隙度、脲酶活性均呈極顯著正相關，與土壤容重呈極顯著負相關，與土壤過氧化氫酶、堿性磷酸酶活性均呈顯著正相關，與蔗糖酶活性呈正相關但未達顯著水平。表明土壤透氣性越好、酶活性越高越有利于提高玉米產量。土壤容重與土壤孔隙度呈極顯著負相關，與土壤脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶、堿性磷酸酶活性均呈顯著負相關。土壤孔隙度與土壤脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶、堿性磷酸酶活性均呈顯著正相關。表明土壤物理結構與土壤酶活性間關系密切。

3討論與結論

3.1 秸稈還田對土壤理化性狀的影響

王壤容重反映土壤的緊實度和持水性，王壤孔隙度反映土壤的通氣性和透水性，是土壤質量和土壤結構優劣的重要參考指標，二者關系密切，共同影響土壤養分、水分、空氣和溫度，進而間接影響作物生長發育和后期產量品質等[9]。秸稈還田能夠降低土壤容重，增加土壤孔隙度，但 0～ 20cm 深度的秸稈還田易導致秸稈腐熟不完全，并降低種子出苗率， 20～40cm 深度的秸稈還田更有利于秸稈充分腐熟，同時能夠一定程度地緩解土壤板結[10]。徐瑩瑩等[1]研究指出，玉米秸稈還田可有效降低土壤容重并增加土壤孔隙度；秸稈翻入的深度同樣能夠影響土壤容重和土壤孔隙度，深翻較淺旋更有利于降低土壤容重、增加土壤孔隙度。韓成衛等[12]研究得出，秸稈還田與土壤深松能夠顯著降低土壤容重，破除土壤板結。本研究得出，與CK相比，不同耕作與秸稈還田處理均能不同程度地降低土壤容重、增加土壤孔隙度。這可能是因為秸稈還田有利于土壤團聚體尤其是大的土壤團聚體的形成，增加土壤通氣性，提高土壤孔隙度，進而降低土壤容重[13]。土壤通透性的增加，可以提高微生物活性，微生物活性的增加又能反過來促進大團聚體的形成，更進一步增加土壤孔隙度和降低土壤容重。另外，與土壤相比，作物秸稈密度小，還田后也可以在一定程度上降低土壤容重[14]。本試驗結果還表明，深翻秸稈生物炭還田處理土壤容重顯著低于CK，這除了與耕作方式有關外，還可能是因為秸稈在高溫裂解時產生較多的空隙，從而增加土壤孔隙度并降低土壤容重[15]

土壤團聚體是組成土壤結構的基本單元，其數量的多少和質量的高低能夠表征土壤的理化性狀和養分供儲狀況[16]。團聚體按粒徑大小可分為 lt;0.053.0.053～0.25.0.25～2.00.gt;2.00mm 四級，其中大粒徑團聚體尤其是粒徑 0.25mm 以上的團聚體是土壤養分的主要儲存庫和微生物活動的重要微環境[17]。團聚體的穩定性關系到土壤通透性和養分傳輸能力，對土壤理化性狀和植株生長發育有重要影響。 R_gt;0.25 值、MWD值、GWD值是表征土壤團聚體大小分布狀況和土壤結構的重要參考指標，其變化規律與土壤團聚體穩定性具有正相關關系，值越大表明土壤粒徑團聚化程度越高，土壤團聚體越具有穩定性，反之亦然[18] C土壤團聚體主要由動植物殘體、微生物及其分泌物與土壤顆粒結合而成，受耕作制度、植物秸稈等外源有機物尤其是有機碳還田量、微生物活力、土壤類型等多種因素的綜合影響。田慎重等[19]研究得出，秸稈還田是影響團聚體穩定性的重要因壤團聚體的形成，提高大團聚體含量。物衛右等[21]研究指出，施用生物炭 20t/hm² 能夠提高土壤 gt;2mm 粒徑團聚體占比，較不施用生物炭的對照增加 20.00% ，土壤團聚體MWD值、GWD值分別較對照增加 17.60%?24.31% 。孟慶英等[22]研究認為，土壤團聚體MWD值隨秸稈還田量的增加而增加，土壤結構穩定性也隨之增強。本試驗結果表明，與CK相比，不同耕作與秸稈還田處理均可提高土壤 0.25～1，1～2，2mm 粒徑團聚體比例，顯著降低 lt;0.053.0.053～0.25mm 小粒徑團聚體比例，促進土壤通風透氣，并提高土壤團聚體R_gt;0.25 值、MWD值和GWD值。可見，秸稈還田和生物炭還田均能促進土壤大粒徑團聚的形成，并提高土壤團聚體穩定性，這是因為秸稈還田后的腐解過程中向土壤釋放有機碳、腐殖酸等有機質，有機質具有膠結作用，它們將粉黏團聚體膠結成大團聚體[23]。另外，秸稈腐解過程中土壤微生物活動得到增強，土壤酶活性得到提高，促進秸稈腐殖質等膠結物質向土壤中釋放，促進大團聚體在土壤中占比的提高，并有利于土壤團聚體的穩定[24]。生物炭一方面作為膠結物質，可促進粒徑小的團聚體向粒徑大的團聚體轉化，以促進更具有穩定性的大團聚體的形成，另一方面生物炭可通過與土壤中的有機物、礦物質等發生交互作用形成有機礦物復合體，進一步促進土壤團聚體的形成[25]。另外，生物炭在改善土壤微環境的同時，增加土壤有機質養分，刺激真菌、放線菌等微生物活性的提高，微生物的活動及其分泌物促進粒徑 0.25mm 以上團聚體的形成，增強土壤團聚體穩定性[26]。王俊等[27]研究發現，與秸稈還田結合旋耕相比，秸稈還田結合深耕時 0.25mm 以上團聚體含量增加 10.6% ，土壤團聚體GMD值明顯增加，更有利于團聚體的穩定。本試驗結果表明，在均為秸稈還田或生物炭還田條件下，深翻較旋耕更有利于土壤粒徑 0.25mm 以上團聚體的形成和土壤團聚體穩定性的提高，與前人研究結論一致。這是因為深還田（深翻）在淺還田（旋耕）的基礎上提高了深層土壤通透性，并為深層土壤提供了更多的有機質，微生物活動更加頻繁，更有利于土壤膠結物質的產生，進而促進小團聚體向大團聚體轉化[28]。

有機質作為土壤活性物質，其含量高低與植物的生長速度和產量密切相關。氮磷鉀作為植物生長所必需的大量元素，是植物健康生長的先決條件，它們能在一定水平上反映土壤的肥力狀況[29]。趙海成等[30]研究指出，秸稈和生物炭還田均能提高鹽堿地土壤有機質、速效鉀、速效磷含量，改善土壤肥力狀況，并提高水稻產量。慕平等[31]研究認為，秸稈還田能夠增加 30cm 以內土層土壤有機質及氮磷元素含量，提升土壤肥力，并有利于玉米增產。本研究結果表明，在旋耕和深翻條件下，秸稈和生物炭還田均能不同程度地提高土壤有機質及氮磷鉀速效養分含量，且部分達顯著差異水平，與前人研究結論一致。這是因為深翻刺激了微生物活性的提高，微生物活動頻繁加速了秸稈的腐解，使秸稈在腐解過程中向土壤釋放較多的有機碳，從而提高土壤有機質含量；生物炭可通過提升微生物的碳利用效率，增加生物炭對有機碳的積累和固定，提升土壤有機質含量[32]；生物炭一方面含有較多的陰離子、陽離子交換位點，通過吸附鐵離子、鋁離子，干擾鐵鋁氧化物對磷的固持，競爭磷酸根離子，另一方面能夠影響無機磷的形態，促進難溶性磷的活化，增加土壤速效磷含量[33]。生物炭能夠刺激土壤解鉀菌數量的增加，活化土壤中的礦物鉀鹽向水溶性鉀鹽轉化，提高土壤速效鉀含量[34]

土壤酶是土壤中一類專一的生物催化劑，參與土壤碳氮代謝和養分循環，對維持土壤生態功能和促進作物生長有重要意義[35]。土壤酶主要來源于微生物和動植物的分泌物，以及動植物殘體的腐解釋放，如脲酶、磷酸酶、蔗糖酶、過氧化氫酶等。本試驗結果表明，秸稈還田能夠不同程度地提高土壤脲酶、堿性磷酸酶、蔗糖酶、過氧化氫酶活性，且深翻下的秸稈還田優于旋耕下的秸稈還田。這與前人在稻-油輪作秸稈還田土壤上的研究結論一致[36]，可能是因為秸稈含有豐富的有機質和一定量的 N，P，K，Mg，Ca，Fe 等礦質元素，可為微生物的生命活動提供充足的碳源和營養物質，促進微生物數量和群落結構多樣性的增加，以及微生物活性的提升，使得微生物分泌物增加，從而促進土壤酶活性增強[37]。另外，秸稈分解過程中會向土壤釋放一部分酶，進一步增加土壤酶活性。本研究中，深翻條件下秸稈還田處理的土壤酶活性優于旋耕條件下的秸稈還田處理，這可能是因為深翻為深層土壤微生物生命活動創造了更加適宜的微環境，促使微生物的繁殖和生命活動增強所致。Lehmann 等[38]、Steiner 等[39]研究指出，向土壤中增施生物炭能夠顯著提高土壤微生物數量和酶活性，并增加微生物代謝強度。楊如意等[40研究得出，生物炭基肥能夠顯著降低煙草根系 0～20cm 土層土壤脲酶和蔗糖酶活性。這說明生物炭對土壤酶活性影響的研究結論并不完全一致，這可能與試驗的土質狀況、土壤干濕度、生物炭原料、生物炭裂解溫度等多種因素的不同有關。如不同土質對生物炭吸附成分存在影響，生物炭在吸附反應底物的同時也會吸附土壤中的多種分子，這些分子會通過與反應位點結合抑制土壤酶的活性[41]。本試驗結果表明，與CK 相比，旋耕和深翻條件下的生物炭還田處理均能夠顯著提升土壤脲酶、堿性磷酸酶、蔗糖酶、過氧化氫酶活性，與前人研究結論一致。這是因為生物炭除自身能夠提供微生物生長所需的部分養分外，還具有較多的孔隙結構，對水分和礦質養分有一定的吸附作用，可以為微生物提供較為適宜的棲息環境，微生物的大量繁殖促進了土壤酶活性的提高；同時，生物炭對反應底物的吸附可為土壤酶提供更多的結合位點，促進了酶促反應的進行，從而提高土壤酶活性；另外，生物炭能夠通過改善土壤理化性質改良土壤結構，為土壤酶提供載體[42]。

3.2 秸稈還田對玉米產量的影響

秸稈和生物炭還田對作物增產有促進作用，但增產效果受還田量和還田年限的制約。慕平等[1]研究指出，秸稈還田能夠改善土壤養分狀況，增加玉米產量，且玉米產量隨秸稈還田年限的增長呈現出一定的增加趨勢。白建忠等[43]研究得出，秸稈還田對作物增產的促進作用存在一定的閾值，還田量過高反而不利于作物增產。Jones等[44]研究發現，生物炭對作物產量的影響與施用年限有關，施用年限增加利于作物增產。生物炭對作物產量的影響還受到生物炭類型、還田量等因素的制約。本試驗結果表明，不同耕作與秸稈還田處理玉米產量均高于CK，不同試驗年度內存在差異，2022年，DPB處理玉米產量顯著高于CK，2023年，RTB、DPS、DPB處理玉米產量均顯著高于CK。這應該與旋耕、深翻條件下的秸稈和生物炭還田均能夠改善土壤團粒結構、改良土壤養分狀況、為微生物繁殖及土壤酶活性的增強提供適宜的土壤環境和營養物質有關。相關性分析結果也表明，玉米產量與土壤孔隙度、脲酶、過氧化氫酶、堿性磷酸酶活性具有顯著或極顯著正相關關系，與土壤容重具有極顯著負相關關系。表明在生產中要注重采取優化的耕作措施和施肥模式為玉米高產創造適宜的根系環境

參考文獻：

［1］奚振邦.關于化肥對作物產量貢獻的評估問題[J].磷肥與復肥，2004，19（3）：68-71.

［2］王金武，唐漢，王金峰.東北地區作物秸稈資源綜合利用現狀與發展分析[J].農業機械學報，2017，48（5）：1-21.

[3]Liu Y X，Yang M，Wu Y M，et al. Reducing CH₄ and CO₂ emis-sions from waterlogged paddy soil with biochar[J]. Journal ofSoilsand Sediments，2011，11（6）：930-939.

[4]史登林，王小利，段建軍，等.氮肥減量配施生物炭對黃壤稻田土壤有機碳活性組分和礦化的影響[J].應用生態學報，2020，31（12） ：4117-4124.

[5]尹婷婷，杜振濤，張歡，等.耕作模式對果樹生長發育及土壤狀況的影響[J].北方園藝，2024（8）：1-9.

[6]鮑士旦.土壤農化分析[M].第3版.北京：中國農業出版社，2000.

[7]楊劍虹，王成林，代亨林.土壤農化分析與環境監測［M].北京：中國大地出版社，2008.

［8］關松蔭.土壤酶及其研究方法［M].北京;農業出版社，1986.

[9］李福.秸稈還田條件下不同耕作方式對玉米田土壤理化性狀及產量的影響[D].呼和浩特：內蒙古大學，2021.

[10］王丹蕾.秸稈還田深度對玉米-土壤系統中光合碳的固定及 CO₂ 排放的影響[D].沈陽：沈陽農業大學，2019.

[11］徐瑩瑩，王俊河，劉玉濤，等.秸稈不同還田方式對土壤物理性狀、玉米產量的影響[J].玉米科學，2018，26（5）：78-84.

[12］韓成衛，孔曉民，郝福庭，等.不同耕作與秸稈處理模式對魯西南潮褐土物理性狀及玉米產量的影響[J].農業科學，2019，51（4） ：100-104.

[13］汪景寬，李雙異，張旭東，等.20年來東北典型黑土地區土壤肥力質量變化[J].中國生態農業學報，2007，15（1）：19-24.

［14］陳建國，田大倫，閆文德，等.土壤團聚體固碳研究進展[J].中南林業科技大學學報，2011，31（5）：74-80.

[15]GrossmanJM，O'Neill BE，Tsai SM，et al. Amazoniananthro-sols support similar microbial communities that differ distinctlyfrom those extant in adjacent，unmodified soils of the samemineralogy[J].Microbial Ecology，2010，60（1）：192-205.2004，21（4） ：434-438.

［17］高洪軍，彭暢，張秀芝，等.不同秸稈還田模式對黑鈣土團聚體特征的影響[J]．水土保持學報，2019，33（1）：75-79.

［18］安艷，姬強，趙世翔，等.生物質炭對果園土壤團聚體分布及保水性的影響[J].環境科學，2016，37（1）：293-300.

[19］田慎重，王瑜，李娜，等.耕作方式和秸稈還田對華北地區農田土壤水穩性團聚體分布及穩定性的影響[J].生態學報，2013，33（22） ：7116-7124.

[20］朱錕恒，段良霞，李元辰，等.土壤團聚體有機碳研究進展[J].中國農學通報，2021，37（21）：86-90.

[21］楊衛君，惠超，鄧天池，等.生物炭對砂壤土團聚體及其碳、氮分布的影響[J].中國土壤與肥料，2022（12）：1-9.

[22]孟慶英，鄒洪濤，韓艷玉，等.秸稈還田量對土壤團聚體有機碳和玉米產量的影響[J].農業工程學報，2019，35（23）：119-125.

[23］郭鴻鑫，孫崇玉，孫立強，等.長期梨樹種植土壤團聚體組成及有機碳分布特征[J].土壤，2022，54（2）：351-357.

[24］劉威，張國英，張靜，等.2種保護性耕作措施對農田土壤團聚體穩定性的影響[J].水土保持學報，2015，29（3）：117-122.

[25]Brodowski S，John B，Flessa H，et al.Aggregate-occluded blackcarbon in soil[J]. European Journal of Soil Science，2006，57（4） ：539-546.

[26］陳心想，耿增超，王森，等.施用生物炭后塿土土壤微生物及酶活性變化特征[J]．農業環境科學學報，2014，33（4）：751-758.

[27］王俊，李強，任禾，等.吉林省西部不同耕作模式下秸稈還田土壤團聚體特征［J].植物營養與肥料學報，2020，26（4） ：603-612.

[28] Zhao HL，Shar A G，Li S，et al. Effect of straw return mode onsoil aggregation and aggegate carbon content in an annualmaize-wheat double cropping system[J]. Soil amp; Tillage Re-search，2018，175：178-186.

[29］李連智，韓琳.土壤有機質和水分對溫室土壤特性及植物生長的影響[J].南方農業，2019，13（14）：188-189.

[30］趙海成，鄭桂萍，靳明峰，等.連年秸稈與生物炭還田對鹽堿土理化性狀及水稻產量的影響［J]．西南農業學報，2018，31（9） ：1836-1844.

[31］慕平，張恩和，王漢寧，等.不同年限全量玉米秸稈還田對玉米生長發育及土壤理化性狀的影響[J]．中國生態農業學報，2012，20（3）：291-296.

[32］花莉，金素素，洛晶晶.生物質炭輸入對土壤微域特征及土壤腐殖質的作用效應研究［J]．生態環境學報，2012，21（11） ：1795-1799.

［33］才吉卓瑪.生物炭對不同類型土壤中磷有效性的影響研究[D].北京：中國農業科學院，2013.

[34］姜敏，汪霄，張潤花，等.生物炭對土壤不同形態鉀素含量的影響及機制初探［J]．土壤通報，2016，47（6）：1433-1441.

[35]Pausch J，Kuzyakov Y.Carbon input by roots into the soil：quantification of rhizodeposition from root to ecosystem scale[J].Global Change Biology，2018，24（1） ：1-12.

[36］靳玉婷，李先藩，蔡影，等.秸稈還田配施化肥對稻一油輪作土壤酶活性及微生物群落結構的影響[J].環境科學，2021，42（8）：3985-3996.

［37］勞秀榮，吳子一，高燕春.長期秸稈還田改土培肥效應的研究[J].農業工程學報，2002，18（2）：49-52.

[38]LehmannJ，RilligMC，ThiesJ，etal.Biochar effectsonsoil bi-ota：a review[J]. Soil Biology and Biochemistry，2O11，43（9）：1812-1836.

[39]SteinerC，DasKC，GarciaM，etal.Charcoal and smoke extractstimulate the soil microbial community in a highly weatheredxanthic Ferralsol[J]. Pedobiologia，2008，51（5/6）：359-366.

[40]楊如意，郭應成，況帥，等.不同類型生物質炭對保山植煙

（上接第46頁）

[21]BardingJrGA，FukaoT，BéniS，etal.Differentialmetabolic regulation governed by the rice SUBlA gene during submergence stress and identification of alanylglycine by ¹H NMR spectroscopy[J].Journal ofProteomeResearch，2O12，11（1）： 320-330.

[22]Pott D M，Osorio S，Vallarino JG.From central to specialized metabolism：an overview of some secondary compounds derived from the primary metabolism for their role in conferring nutritionaland organoleptic characteristics to fruit[J].Frontiersin Plant Science，2019，10（6） ：835.

[23］時羽杰，鄔曉勇，唐媛，等.藜麥花期水分脅迫下的代謝組 學分析[J].河南農業大學學報，2020，54（6）：921-930.

[24］張莫凡，孫思語，孫佳尼，等.紫花苜蓿非生物脅迫應答分 子機制[J].分子植物育種，2023，21（8）：2642-2654.

[25］沈秉娜，尚盼盼，曾兵，等.兩個鴨茅品種根系響應淹水脅 迫的比較代謝組學分析[J].草業學報，2023，32（10）：40- 57.

[26］王文霞，李曙光，白雪芳，等.不飽和脂肪酸及其衍生物在 植物抗逆反應中的作用[J].植物生理學通訊，2004（6）： 741-748.

[27]Huang X X，Wang Y，Lin JS，et al. The novel pathogen-respon土壤理化性質及酶活性的影響［J]．農業科學，2024， 56（11） ：92-99.

[41］余煒敏，石永鋒，王榮萍，等.改性生物炭對小白菜生長和 磷素吸收的影響[J].生態環境學報，2018，27（10）：1878- 1882.

[42]Kolb S E，Fermanich KJ，Dornbush M E.Effect of charcoal quantity on microbial biomass and activity in temperate soils [J]. Soil Science Society of America Journal，2009，73（4）： 1173-1181.

[43］白建忠，陳澤，丁永鋒，等.秸稈還田量對水旱輪作作物產 量和土壤肥力的影響[J]．土壤通報，2017，48（5）：1185- 1191.

[44]Jones D L，Rousk J，Edwards-Jones G，et al. Biochar-mediated changes in soil quality and plant growth in a three year field trial[J]. Soil Biology and Biochemistry，2012，45：113-124.

： ！ sive glycosyltransferase UGT73C7 mediates the redirection of phenylpropanoid metabolism and promotes SNC1-dependent Arabidopsis immunity[J]. The Plant Jourmal，2021，107（1）： 149-165.

[28]Beyer SF，Beesley A，Rohmann PFW，et al. The Arabidopsis non-host defence-associated coumarin scopoletin protects soybean from Asian soybean rust[J]. The Plant Journal，2019，99 （3） ：397-413.

[29]Dong N Q，Lin H X. Contribution of phenylpropanoid metabolismto plant development and plant-environment interactions [J]. Journal of Integrative Plant Biology，2021，63（1） ：180- 209.

[30] Zhang C S，Feng C，Zheng Y F，et al. Root exudates metabolic profiling suggests distinct defense mechanisms between resistant and susceptible tobacco cultivars against black shank disease [J].Frontiers in Plant Science，2020，11：559775.

[31]Jadhav PR，Mahatma M K，Mahatma L，et al. Expression analysis of key genes of phenylpropanoid pathway and phenol profiling during Ricinus communis-Fusarium oxysporum f. sp.ricini interaction[J]. Industrial Crops and Products，2013，50：456- 461.