秸稈還田深度對春玉米農(nóng)田土壤有機(jī)碳、氮含量和土壤酶活性的影響

王崢宇，廉宏利，孫悅，馬梓淇，田平，齊華，姜英

（沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，沈陽 110866）

中國作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，每年約產(chǎn)生10.4 億t 農(nóng)作物秸稈，具有豐富的秸稈資源[1]。受傳統(tǒng)耕作形式及農(nóng)民生產(chǎn)習(xí)慣影響，大量的作物秸稈被露天堆棄或焚燒，造成嚴(yán)重的資源浪費及土壤肥力降低、空氣污染等一系列環(huán)境問題，使農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)遭受破壞，對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響[2]。作物秸稈含有大量的有機(jī)碳及氮、磷、鉀等大量和微量營養(yǎng)元素，是可被直接利用的可再生纖維素資源[3]。因此，秸稈還田作為一種直接有效的利用方式成為國內(nèi)外倡導(dǎo)的保護(hù)性耕作措施之一[4]。

秸稈還田可以改良土壤物理結(jié)構(gòu)，豐富土壤微生物種類，對土壤理化性質(zhì)具有重要影響[5]。大量研究表明，農(nóng)田土壤碳氮水平是表征土壤養(yǎng)分狀況的重要指標(biāo)，受到秸稈還田等多種農(nóng)藝措施的影響。土壤微生物代謝及動植物活動是土壤酶的主要來源，土壤酶活性受不同農(nóng)田管理措施影響，其高低程度與土壤養(yǎng)分水平之間存在密切聯(lián)系，可作為生物學(xué)指標(biāo)來反映土壤質(zhì)量水平[6-7]。伏星舟等[8]認(rèn)為，土壤酶活性與土壤有機(jī)碳、全氮、礦質(zhì)氮等理化指標(biāo)顯著相關(guān)，且土壤酶較土壤化學(xué)指標(biāo)對土壤質(zhì)量變化的響應(yīng)更敏感[9]。秸稈還田對土壤質(zhì)量的影響可以通過土壤酶活性的變化來反映，但以往關(guān)于土壤有機(jī)碳、土壤全氮含量及土壤酶活性對秸稈還田響應(yīng)的研究結(jié)果存在差異。張莉等[10]的研究表明，秸稈還田可有效提高土壤有機(jī)碳含量，且在還田當(dāng)年，秸稈顆粒還田較常規(guī)粉碎還田可分別提高0～20 cm 和20～40 cm 土層土壤有機(jī)碳含量6.59%和17.36%。胡乃娟等[11]的研究表明，短期條件下旋耕秸稈淺層還田使土壤有機(jī)碳含量增加2.1%～6.9%，且提高了土壤蔗糖酶、脲酶、過氧化氫酶活性。于寒等[12]在東北長期玉米連作區(qū)的研究表明，秸稈深埋還田（15 cm）可有效改善土壤微生物結(jié)構(gòu)，提高土壤脲酶活性。汪軍等[13]的研究發(fā)現(xiàn)，旋耕秸稈淺層還田條件下，由于秸稈含氮量較少，主要以有機(jī)態(tài)存在，對土壤全氮沒有產(chǎn)生明顯影響。秸稈還田下土壤理化性質(zhì)及酶活性的變化受還田深度的影響，孫凱等[14]和矯麗娜等[15]的研究指出，玉米秸稈深層還田顯著增加了成熟期土壤有機(jī)碳、全氮含量，提高了土壤蔗糖酶、脲酶活性。大量研究表明，旋耕、翻埋等傳統(tǒng)秸稈還田方式通過影響土壤理化性質(zhì)及酶活性來發(fā)揮其改良土壤的作用。然而當(dāng)前研究過多關(guān)注秸稈還田對耕層土壤質(zhì)量的影響，對于秸稈還田深度與20 cm以下土層土壤理化性質(zhì)及酶活性間的相關(guān)關(guān)系仍不明晰，因此亟需深入研究。

本研究以秸稈不還田處理為對照，通過在東北春玉米產(chǎn)區(qū)設(shè)置連續(xù)3 年（2016—2018 年）的田間微區(qū)定位試驗來研究秸稈還田旋耕深度對土壤理化性質(zhì)和酶活性的影響，進(jìn)一步明確不同秸稈還田深度條件下土壤理化性質(zhì)與酶活性的關(guān)系，旨在為東北春玉米產(chǎn)區(qū)秸稈資源利用和農(nóng)田土壤肥力提升提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)實踐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗在沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)田間試驗基地（41°82′N，123°56′E）進(jìn)行，該地區(qū)屬溫帶半濕潤大陸性氣候，全年無霜期155～180 d，降雨主要集中在7 月和8 月，年均降雨量522.2 mm。供試土壤為棕壤土，試驗始于2016 年，耕層土壤（0～20 cm）基礎(chǔ)理化性質(zhì)為：pH 5.77，有機(jī)碳9.79 g·kg-1，全氮1.05 g·kg-1，堿解氮66 mg·kg-1，有效磷50.65 mg·kg-1，速效鉀130 mg·kg-1。

1.2 試驗設(shè)計

試驗在田間微區(qū)內(nèi)采用二因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，設(shè)置秸稈處理（S）為主因素，分為秸稈還田（S1）和秸稈移除（S2）2 個水平；旋耕深度（D）為副因素，分為10 cm（D1）、20 cm（D2）和30 cm（D3）3 個水平，共計6 個處理，重復(fù)3 次。種植密度以67 500 株·hm-2為基準(zhǔn)，按60 cm 行距、25 cm 株距在每個微區(qū)（1.8 m2，長1.5 m×寬1.2 m）種植12 株玉米（鄭單958）。2016—2018 年玉米收獲后，將秸稈切割成2～5 cm 小段，采用模擬旋耕方式還田，即分別人工挖取10 cm（S1D1）、20 cm（S1D2）、30 cm（S1D3）土層的土壤，與秸稈混拌均勻后回填壓實；秸稈移除處理，即分別人工挖取相應(yīng)土層土壤10 cm（S2D1）、20 cm（S2D2）、30 cm（S2D3），混拌均勻后回填壓實?；蕿?5 kg·hm-2N，90 kg·hm-2P2O5和90 kg·hm-2K2O，在播種時一次性施入，追肥為150 kg·hm-2N，在拔節(jié)期施入?；逝c追肥均采用鐵制播種器人工施入，將稱量好的肥料施于兩株之間，深度為5 cm。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 樣品采集

于2018 年10 月玉米成熟期采用三點取樣法，在每個微區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取3個樣點，用內(nèi)直徑為5 cm的土鉆，以10 cm 為增量分別鉆取0～40 cm 各土層土樣。除去肉眼可見的根系殘茬和石礫后，將各微區(qū)內(nèi)3 個樣點同一土層土樣混合均勻。一部分用于測定土壤水分含量；一部分過2 mm 篩后在4 ℃條件下貯存，用于土壤酶活性測定；剩余部分自然風(fēng)干后過0.15 mm篩，用于土壤全量養(yǎng)分含量測定。

1.3.2 土壤理化性質(zhì)測定方法

土壤pH 值測定采用電位法，在按土∶水=1∶2.5（m/V）的浸提液中用PHSJ-3F 數(shù)字pH 計測定；土壤含水量（SWC）采用烘干法測定，土壤含水量=（濕土質(zhì)量-烘干土質(zhì)量）/干土質(zhì)量×100%[16]。土壤有機(jī)碳（SOC）和全氮（TN）使用元素分析儀（EA3000，意大利）測定，在pH 呈弱酸性條件下，SOC 含量與土壤中全碳含量近似相等[17]。鮮土樣經(jīng)2 mol·L-1KCl 浸提1 h后使用全自動間斷化學(xué)分析儀（Smartchem200，法國）測定土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量。

1.3.3 土壤酶活性測定方法

采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定蔗糖酶活性，并以24 h 后1 g 土壤中生成葡萄糖的毫克數(shù)表示酶活性[18]；脲酶和過氧化氫酶采用上海邦奕生物科技有限公司的ELISA 試劑盒測定[19]。脲酶以24 h 后1 g土壤中消耗銨態(tài)氮的毫克數(shù)表示酶活性；過氧化氫酶以24 h后1 g土壤中被催化降解的過氧化氫的微摩爾數(shù)表示酶活性，單位均為U·g-1。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)經(jīng)Excel 2010 進(jìn)行錄入整理，并通過SPSS 24 軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。采用單因素方差分析（One-way ANOVA）對秸稈處理、旋耕深度及二者間交互作用對土壤理化性質(zhì)和酶活性的影響進(jìn)行探討，并用最小顯著性差異法（LSD）對各處理間差異進(jìn)行多重比較（α=0.05）。用Pearson 法獲得土壤理化性質(zhì)與酶活性間相關(guān)系數(shù)，并針對處理因素對理化性質(zhì)及酶活性的影響進(jìn)行主成分分析（PCA）。PCA 圖利用Canoco 4.5 軟件進(jìn)行繪制。使用Origin 2017 軟件作圖。表格中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果與分析

2.1 秸稈處理與旋耕深度對土壤有機(jī)碳和全氮含量的影響

方差分析結(jié)果（表1）表明，旋耕深度（D）及其與秸稈處理（S）的交互作用（S×D）顯著影響SOC 含量。從表2 可知，與秸稈移除（S2）相比，S1D1和S1D2處理顯著增加了0～10 cm和10～20 cm土層SOC含量，分別增加14.3%～17.3%和26.5%～27.4%；在20～30 cm 土層，S1D1處理SOC 含量較S2D1處理顯著提高；在30～40 cm土層，S1D2處理SOC 含量較S2D2處理增加了20.7%，而S1D1、S1D3處理土壤SOC 含量分別較秸稈不還田的S2D1、S2D3處理減少了15.7%、24.8%。秸稈還田處理間比較后發(fā)現(xiàn)，在0～10 cm 土層，S1D1和S1D2處理SOC含量較S1D3處理分別顯著提高了19.5%和14.3%；在10～20 cm 和20～30 cm 土層差異不顯著；在30～40 cm土層，S1D2處理SOC含量最高。

兩因素的交互作用顯著影響土壤TN含量（表1）。由表2可知，在0～10 cm土層，秸稈還田處理土壤TN含量較S2D3處理顯著提高；在20～30 cm 土層S1D1和S2D1處理土壤TN 含量較其他處理顯著降低；在30～40 cm土層，S1D2顯著提高土壤TN含量。秸稈還田處理間比較后發(fā)現(xiàn)，在0～10 cm 和10～20 cm 土層TN 含量差異不顯著；在20～30 cm 土層，S1D2和S1D3處理土壤TN 含量較S1D1處理分別顯著提高了11.6%和14.7%；在30～40 cm 土層，S1D2處理土壤TN 含量較其他還田處理顯著提高。

表1 秸稈處理和旋耕深度對土壤理化性質(zhì)和酶活性影響的方差分析（F）Table 1 Variance analysis of straw treatment and rotary-till depth on soil physicochemical properties and enzymes activity（F）

表2 秸稈處理和旋耕深度對土壤有機(jī)碳和全氮含量的影響（g·kg-1）Table 2 Effects of straw treatment and rotary-till depth on soil organic carbon and total nitrogen content（g·kg-1）

2.2 秸稈處理與旋耕深度對土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量的影響

表3 秸稈處理和旋耕深度對土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量的影響（mg·kg-1）Table 3 Effects of straw treatment and rotary-till depth on soil nitrate and ammonium contents（mg·kg-1）

此外，與S2處理相比，在0～10 cm 土層，S1D1處理土壤含量顯著降低，且S2D1土壤含量最高；在10～20 cm 土層處理間趨勢與0～10 cm 土層相似；在20～30 cm 土層，秸稈還田顯著降低了土壤含量；而在30～40 cm土層，S1D1處理土壤含量最高。秸稈還田處理間比較結(jié)果顯示，在0～20 cm 土層，S1D1處理顯著降低了土壤含量；在20～30 cm 土層差異不顯著；而30～40 cm 土層，S1D2與S1D3處理顯著低于S1D1處理。

2.3 秸稈處理與旋耕深度對土壤含水量和pH的影響

旋耕深度及其與秸稈處理的交互作用顯著影響SWC（P<0.05），秸稈處理與旋耕深度均對土壤pH 影響極顯著（P<0.001，表1）。由圖1 可知，與S2處理相比，0～10 cm 土層S1D1處理SWC 顯著高于其他旋耕深度的處理；20～30 cm 土層S1D2處理SWC 顯著降低；在30～40 cm土層，S1D2和S2D3處理的SWC顯著降低。秸稈還田處理間比較后發(fā)現(xiàn)，0～10 cm 土層S1D1處理SWC 最高，20～30 cm 土層S1D2處理最低，其他兩個土層處理間差異不顯著。

圖1 秸稈處理和旋耕深度對土壤含水量和pH值的影響Figure 1 Effects of straw treatment and rotary-till depth on soil water content and pH

此外，兩處理因素對不同土層pH 影響顯著。在0～10 cm 土層，S1D1處理土壤pH 最低，D3處理下土壤pH 最高；在10～20 cm 土層，S1D3處理土壤pH 最高，并表現(xiàn)出隨旋耕深度增加而增大趨勢；在20～30 cm 土層，S2D1處理土壤pH 最低；在30～40 cm 土層，S2D2處理土壤pH 顯著高于其他處理，S1D1處理土壤pH 最低。秸稈還田處理間比較，S1D3較其他處理顯著提高了0～10、10～20 和30～40 cm 土層的土壤pH，且土壤pH隨還田深度增加呈現(xiàn)增大趨勢。

2.4 秸稈處理與旋耕深度對土壤酶活性的影響

土壤蔗糖酶和過氧化氫酶活性受秸稈處理、旋耕深度及二者交互作用影響顯著，而土壤脲酶活性受秸稈處理及其與旋耕深度的交互作用影響顯著（表1）。從圖2 可知，與S2處理相比，S1處理0～10 cm 和10～20 cm 土層蔗糖酶活性顯著提高，增幅分別為6.7%～123.0%和18.1%～29.4%；在20～30 cm 和30～40 cm 土層，D3處理下S1顯著提高蔗糖酶活性，增幅分別為8.6%、53.4%。秸稈還田處理間比較結(jié)果顯示，在0～10 cm 土層S1D2處理蔗糖酶活性最低，而在10～20、20～30 cm 和30～40 cm 土層，土壤蔗糖酶活性均隨旋耕深度的增加而顯著提高。

秸稈處理和旋耕深度顯著影響0～40 cm 各土層土壤脲酶活性。與S2處理相比，S1處理在各旋耕深度下均顯著提高了0～10 cm 土層脲酶活性，增幅為31.4%～31.6%；在10～20 cm 土層，S1處理在D1和D3旋耕深度下顯著提高脲酶活性；而在20～30 cm 和30～40 cm 土層分別在D3和D2、D3旋耕深度下顯著提高土壤脲酶活性。秸稈還田處理間比較后發(fā)現(xiàn)，S1D1和S1D3處理10～20 cm 土層土壤脲酶活性較S1D2處理顯著增加，增幅分別為14.1%和19.2%（圖2）。

圖2 秸稈處理和旋耕深度對土壤酶活性的影響Figure 2 Effects of straw treatment and rotary-till depth on soil enzymes activity

此外，秸稈處理與旋耕深度對各土層過氧化氫酶活性影響顯著。由圖2 可知，與S2處理相比，0～10 cm土層S1D1處理土壤過氧化氫酶活性顯著提高；在10～20 cm 土層，S1D2與S1D3處理表現(xiàn)出相反的趨勢；在20～30 cm土層，S1處理顯著降低了土壤過氧化氫酶活性；而在30～40 cm 土層，僅S1D3處理顯著提高過氧化氫酶活性。秸稈還田處理間比較結(jié)果表明，S1D2和S1D3處理除10～20 cm 土層外其他土層過氧化氫酶活性均較S1D1處理顯著提高，且在30～40 cm 土層，隨旋耕深度增加而顯著提高。

2.5 土壤理化性質(zhì)與酶活性的相關(guān)性分析

2.6 土壤理化性質(zhì)和酶活性的主成分分析

圖3 為秸稈處理和旋耕深度對土壤理化性質(zhì)和酶活性的主成分分析。在0～20 cm 土層（圖A），PC1和PC2 分別解釋了變量的94.0%和3.5%。S1D2和S1D3分布在第3 象限，與S2D2和S2D3明顯分開，表明該兩組處理對土壤理化指標(biāo)和酶活性影響差異明顯；而S1D1和S2D3分布較為接近，說明它們的影響差異相似。在20～40 cm 土層（圖B），PC1 和PC2 解釋了91.7%的秸稈處理和旋耕深度對土壤理化性質(zhì)和酶活性的變化，并分別解釋了變量的74.5%和17.2%。秸稈還田處理S1D1、S1D2和S1D3均分布在第1、2 象限，而秸稈移除處理S2D1、S2D2和S2D3均分布在第3、4 象限，說明在該土層土壤理化指標(biāo)和酶活性對秸稈處理的響應(yīng)明顯，并且SOC、TN、蔗糖酶、過氧化氫酶和pH 等指標(biāo)分布與S2D3和S1D3處理一致，說明秸稈處理和旋耕深度對上述指標(biāo)的影響明顯。

3 討論

土壤有機(jī)質(zhì)是表征土壤質(zhì)量和肥力的重要指標(biāo)，作物秸稈中含有木質(zhì)素、糖、蛋白質(zhì)和豐富的纖維素、半纖維素，是土壤有機(jī)質(zhì)的重要來源。秸稈作為有機(jī)底物歸還土壤能引起“激發(fā)效應(yīng)”，刺激微生物分泌參與秸稈腐解的胞外酶，進(jìn)而將部分秸稈分解為可被利用的有機(jī)碳，隨著微生物的凋亡，微生物碳和難分解的秸稈碳形成了碳庫的“新碳”部分[20]。因此，秸稈還田有利于提高土壤有機(jī)質(zhì)，改善土壤質(zhì)量和培肥地力[21-23]。土壤有機(jī)碳、氮在土壤中的垂直分布情況受秸稈還田深度影響顯著，隋鵬祥等[24]的研究發(fā)現(xiàn)秸稈還田配合保護(hù)性耕作會使土壤有機(jī)質(zhì)出現(xiàn)“表聚”現(xiàn)象，孫凱等[14]的研究發(fā)現(xiàn)在秸稈還田條件下深層土壤有機(jī)質(zhì)呈現(xiàn)下降趨勢。本研究結(jié)果表明，與秸稈不還田處理相比，秸稈旋耕還田10 cm 和20 cm 處理均顯著提高了0～20 cm 土層土壤有機(jī)碳含量，而秸稈旋耕還田30 cm 處理顯著降低了深層（20～40 cm）土壤有機(jī)碳含量?？赡茉蚴墙斩挏\層旋耕還田將秸稈與0～20 cm 土層土壤充分混合，促進(jìn)了以作物殘茬為核心的土壤大團(tuán)聚體的形成，從而使土壤對有機(jī)碳的固持作用增強(qiáng)。而秸稈深層（30 cm）還田使秸稈分布在0～30 cm 土層，表層土壤秸稈量相對較少，使土壤有機(jī)碳的增幅沒有達(dá)到顯著水平[25]。秸稈深層還田還會增加底層土壤微生物活性，加速土壤有機(jī)碳礦化，降低深層土壤有機(jī)碳含量[24，26]。值得關(guān)注的是，本研究中S2D3處理下20～40 cm 土層SOC 含量最高，這極有可能是因為土壤經(jīng)過劇烈的旋耕擾動后，破壞了相應(yīng)土層的團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)，使土壤碳失去了物理保護(hù)，從而使黏粒碳沉降到相應(yīng)的耕作深度[27]。

土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮是可被作物吸收利用的主要氮素形式，除去各種形式的氮肥投入，還田秸稈所釋放的氮素成為評價土壤供氮能力的影響因素之一[21]。有研究顯示，耕層土壤礦質(zhì)氮含量受秸稈還田年限和秸稈還田量影響顯著，且二者間呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān)關(guān)系[28-29]；然而也有部分研究表明，土壤礦質(zhì)氮含量受秸稈還田效應(yīng)影響而顯著降低[13]，且土壤硝態(tài)氮含量的降幅隨秸稈還田深度的的增加而增大[30]。本研究結(jié)果表明，秸稈旋耕還田10 cm 和20 cm 處理顯著提高了0～40 cm 土層土壤硝態(tài)氮含量，卻降低了相應(yīng)土層土壤銨態(tài)氮含量。這很有可能是因為在淺層秸稈還田條件下，表層土壤通氣性得到改善，增強(qiáng)了硝化作用相關(guān)微生物活性，提高了銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化速率，從而增加了硝態(tài)氮積累量，因此使土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量呈現(xiàn)出相反的趨勢[30-32]。秸稈還田30 cm處理顯著降低了除20～30 cm 外其他土層土壤的硝態(tài)氮含量，說明隨著擾動土層深度的增加，一方面，可能加劇了深層土壤硝態(tài)氮的淋溶風(fēng)險；另一方面，改善了深層土壤通氣性，促進(jìn)作物根系對深層土壤硝態(tài)氮的利用[31-33]。同時，秸稈移除條件下，深層土壤銨態(tài)氮含量反而高于秸稈還田處理。一方面，在氮素轉(zhuǎn)化上，本研究施入的是銨態(tài)類氮肥，秸稈還田后增加了氨氧化過程微生物活性，進(jìn)而促進(jìn)銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮；另一方面，在氮素吸收上，秸稈還田處理下的植株普遍優(yōu)于秸稈移除處理，其根系活力更強(qiáng)，根系分布較深，能充分利用深層氮素資源[26，31-32]，這兩方面原因造成了秸稈移除處理深層土壤銨態(tài)氮含量高于秸稈還田處理的結(jié)果。

土壤酶活性可用于指示土壤質(zhì)量的變化，能迅速響應(yīng)耕作、秸稈還田等管理措施對土壤質(zhì)量的影響[3，34]。土壤蔗糖酶可促進(jìn)蔗糖分子水解為供植物和微生物吸收利用的低分子量的葡萄糖和果糖，是表征土壤有機(jī)碳積累與轉(zhuǎn)化的重要指標(biāo)[35]。土壤脲酶能夠水解尿素，釋放被植物吸收利用的氮源氨，是參與土壤氮循環(huán)的重要酶[35]。過氧化氫酶可以將植物新陳代謝過程中產(chǎn)生的過氧化氫分解為水和氧氣，降低其對生物體的毒害[35]。以往的研究表明，秸稈還田后可使土壤蔗糖酶、脲酶、過氧化氫酶活性得到有效提高，但不同秸稈還田方式和土壤深度間土壤酶活性差異較大[3，34]。本研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田處理顯著增強(qiáng)了0～20 cm 土層土壤蔗糖酶和脲酶活性，而且秸稈深層（30 cm）還田促進(jìn)了底層土壤蔗糖酶和脲酶活性的提高。土壤表層酶活性增強(qiáng)主要是由于投入的有機(jī)物料（作物秸稈）在良好的土壤通氣條件下分解，釋放供土壤微生物活動所需的碳源及氮源，促進(jìn)與土壤碳氮循環(huán)相關(guān)的土壤酶的分泌，從而加快土壤中碳氮周轉(zhuǎn)[11，36]。同時增加旋耕深度可使玉米秸稈與深層土壤混合，秸稈所釋放的可利用氮素作為氮源供給底層土壤微生物進(jìn)行生命活動，刺激其分泌相關(guān)土壤酶，從而促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)的礦化[24，26]。本研究還發(fā)現(xiàn)，秸稈淺層旋耕（10 cm 和20 cm）還田促進(jìn)了表層土壤過氧化氫酶活性的增加，而深層還田則促進(jìn)了底層土壤過氧化氫酶活性的提高。秸稈淺層還田下，0～20 cm土層秸稈、作物根系和土壤微生物間競爭激烈，根系產(chǎn)生的毒害物質(zhì)促進(jìn)了土壤過氧化氫酶活性的提高，而秸稈深層還田促進(jìn)了根系下扎，根系對土壤環(huán)境的影響范圍增大，秸稈、根系和土壤微生物在土壤中相互作用的垂向尺度加深，導(dǎo)致根系產(chǎn)生的毒害物質(zhì)空間分布擴(kuò)大，從而促進(jìn)了底層土壤過氧化氫酶活性的提高[33]。

此外，土壤酶活性與土壤養(yǎng)分密切相關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)，土壤蔗糖酶活性與土壤有機(jī)碳、全氮、硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量呈顯著正相關(guān)，與土壤含水量呈顯著負(fù)相關(guān)，該結(jié)果與伏星舟等[8]的研究結(jié)果一致。說明適宜的土壤養(yǎng)分含量促進(jìn)土壤微生物活性，進(jìn)而提高了相應(yīng)的蔗糖酶活性。而土壤含水量增加可能引起土壤溫度和含氧水平的降低，從而抑制微生物活性，導(dǎo)致蔗糖酶活性降低[37-38]。土壤脲酶活性與土壤有機(jī)碳含量呈顯著負(fù)相關(guān)，說明土壤有機(jī)碳水平與土壤氮素轉(zhuǎn)化關(guān)系密切。土壤脲酶活性提高表明微生物活動加劇，而微生物活動加劇往往需要更多的易利用碳源，當(dāng)土壤與秸稈中原有易利用碳源不足以滿足其生長發(fā)育時，微生物將挖掘土壤有機(jī)碳庫，從而加速土壤有機(jī)碳的利用，發(fā)生土壤有機(jī)質(zhì)礦化作用[20]。

4 結(jié)論

（1）在0～20 cm土層，秸稈旋耕還田10 cm和20 cm處理增加了土壤有機(jī)碳、硝態(tài)氮含量和土壤酶活性。

（2）在20～40 cm 土層，秸稈旋耕還田20 cm 和30 cm 處理提高了土壤有機(jī)碳、全氮、硝態(tài)氮含量和土壤酶活性。

（3）綜合考慮土壤養(yǎng)分和酶活性對秸稈還田處理的響應(yīng)，秸稈旋耕還田20 cm 能有效提高各土層土壤有機(jī)碳、全氮、硝態(tài)氮含量和酶活性，是東北春玉米主產(chǎn)區(qū)較適宜的還田方式。