不同輪耕模式與生物炭還田對(duì)小麥產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤肥力的影響

摘要：通過(guò)研究黃淮海地區(qū)不同輪耕模式與生物炭還田對(duì)小麥產(chǎn)量、品質(zhì)以及土壤養(yǎng)分含量、酶活性的影響，旨在為該地區(qū)耕作方式選擇與生物秸稈合理還田提供理論依據(jù)。采用田間大區(qū)試驗(yàn)，在2021—2023年設(shè)置旋耕—旋耕—秸稈還田（CK）、旋耕—旋耕—生物炭還田（RRB）、旋耕—深翻—生物炭還田（RTB）、旋耕—免耕—生物炭還田（RNB）、免耕—深翻—生物炭還田（NTB）5個(gè)處理，于2023年小麥成熟期調(diào)查小麥產(chǎn)量及構(gòu)成因素，測(cè)定籽粒品質(zhì)，并采集0～20、20～40 cm土壤樣品，分析土壤養(yǎng)分含量與酶活性變化。結(jié)果表明，與CK相比，不同輪耕與生物炭還田處理均可提高0～20、20～40 cm土壤養(yǎng)分含量、酶活性與小麥產(chǎn)量構(gòu)成及品質(zhì)。其中，RNB處理能夠提高0～20 cm土壤有機(jī)質(zhì)、速效磷、速效鉀、堿解氮含量以及蛋白酶、堿性磷酸酶、脲酶活性，較CK處理分別顯著提高16.19%、6.79%、13.93%、6.68%、11.70%、22.22%、17.36%，NTB處理能夠提高0～20 cm土壤蔗糖酶、過(guò)氧化氫酶、轉(zhuǎn)化酶活性，較CK處理分別顯著提高5.80%、16.22%、12.04%；NTB處理較其他處理均可提高20～40 cm土壤養(yǎng)分含量及酶活性。NTB處理籽粒產(chǎn)量、穗數(shù)、穗粒數(shù)以及籽粒蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間較CK處理分別顯著提高8.72%、10.11%、6.19%、7.70%、7.78%、61.79%，其總體表現(xiàn)均為NTB＞RNB＞RTB＞RRB＞CK。RTB、RNB、NTB處理千粒重較CK處理分別顯著提高10.13%、7.66%、6.34%，其總體表現(xiàn)為RTB＞RNB＞NTB＞RRB＞CK。小麥籽粒產(chǎn)量及品質(zhì)指標(biāo)與土壤某酶活性指標(biāo)呈顯著（極顯著）正相關(guān)關(guān)系。由此可知，不同輪耕與生物炭還田均可提高土壤養(yǎng)分含量、酶活性，促進(jìn)根系養(yǎng)分吸收利用，進(jìn)而提高小麥產(chǎn)量及品質(zhì)。其中，免耕—深翻—生物炭還田（NTB）處理表現(xiàn)突出。

關(guān)鍵詞：輪耕；生物炭；養(yǎng)分；酶活性；小麥；產(chǎn)量；品質(zhì)

中圖分類(lèi)號(hào)：S154.2；S512.104 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2024）18-0091-07

收稿日期：2024-03-29

基金項(xiàng)目：河南省科技攻關(guān)項(xiàng)目（編號(hào)：182102110371）。

作者簡(jiǎn)介：楊 銘（1984—），女，河南商丘人，碩士，講師，主要從事農(nóng)業(yè)微生物專(zhuān)業(yè)教學(xué)、科研及技術(shù)服務(wù)工作。E-mail：sqzyym1984@163.com。

通信作者：呂仿杰，高級(jí)農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)業(yè)秸稈綜合利用工作。E-mail：13703972591@139.com。

黃淮海平原是我國(guó)小麥主產(chǎn)區(qū)，其產(chǎn)量貢獻(xiàn)率可達(dá)57%，對(duì)保障我國(guó)糧食安全具有重要作用^［1-2］。近年來(lái)，隨著小麥秸稈禁燒宣傳力度的增加，秸稈機(jī)械化粉碎還田以及土壤旋耕制度逐漸流行^［3］。但長(zhǎng)期旋耕會(huì)造成土壤耕層變淺、犁底層上移、容重增加、養(yǎng)分vx0n90lUP6EXDcYQ4a2gaQ==表聚以及土地生產(chǎn)力持續(xù)降低等現(xiàn)象，還會(huì)影響作物產(chǎn)量及品質(zhì)^［3-4］。因此，在該地區(qū)開(kāi)展適宜的耕作制度與生物秸稈有效還田對(duì)培肥地力、提高作物產(chǎn)質(zhì)量具有重要意義。近年來(lái)，關(guān)于免耕、深松等保護(hù)性耕作對(duì)土壤質(zhì)量提升的研究報(bào)道有很多^［5-6］。李爽等研究表明，長(zhǎng)期免耕會(huì)使表層土壤養(yǎng)分富集，土壤容重增加，而長(zhǎng)期深松對(duì)土壤擾動(dòng)較大，不利于土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性保持，對(duì)土壤微生物的負(fù)面影響能夠抵消改善土壤結(jié)構(gòu)帶來(lái)的正面效益^［7-8］。由此可見(jiàn)，長(zhǎng)期單一耕作制度不利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。而針對(duì)黃淮海平原耕作制度問(wèn)題，有研究提出，通過(guò)不同耕作模式組合與配置，形成適宜的輪耕方式，可有效改善耕層土壤結(jié)構(gòu)以及微生物環(huán)境，有利于提高土壤養(yǎng)分含量及酶活性^［9-11］。土壤養(yǎng)分含量及酶活性高低是評(píng)價(jià)土壤肥力以及肥力演變的重要指標(biāo)^［12］。因此，探究不同輪耕模式對(duì)土壤養(yǎng)分含量及酶活性變化的影響可為黃淮海平原輪耕方式的合理選擇提供理論依據(jù)。

生物炭作為一種新型環(huán)保有機(jī)碳源肥料，具有比表面積大、孔隙結(jié)構(gòu)豐富等特點(diǎn)，在改善土壤結(jié)構(gòu)、減緩有機(jī)碳分解、增加土壤有機(jī)質(zhì)方面?zhèn)涫荜P(guān)注^［13］。張四海等研究發(fā)現(xiàn)，施入竹炭基生物炭有利于提高土壤酶活性，改善土壤微生物群落結(jié)構(gòu)^［14］；王智慧等研究指出，施入生物炭有利于改善土壤養(yǎng)分狀況，提高土壤酶活性^［15］；于玲玲等研究表明，配施生物炭有利于改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤通風(fēng)透氣性，增強(qiáng)土壤蓄水保墑能力，可以提高土壤養(yǎng)分含量^［16］；但也有研究表明，施用生物炭不僅會(huì)造成土壤養(yǎng)分含量及酶活性下降，還會(huì)造成作物產(chǎn)量降低^［17-18］?？梢?jiàn)，生物炭還田對(duì)土壤結(jié)構(gòu)、養(yǎng)分含量及酶活性變化的影響并不都是積極性的。

目前，關(guān)于生物炭的研究主要集中在生物炭與化肥配施對(duì)土壤改良效果以及作物生長(zhǎng)發(fā)育的影響方面，關(guān)于耕作方式與生物炭還田配合對(duì)土壤養(yǎng)分及酶活性影響的研究報(bào)道較少，而關(guān)于輪耕模式與生物炭還田對(duì)小麥—花生田土壤質(zhì)量以及作物產(chǎn)質(zhì)量影響的研究更是鮮有報(bào)道^［19-20］。因此，本研究以黃淮海平原小麥—花生輪作田為研究對(duì)象，探討不同輪耕模式與生物炭還田條件下土壤養(yǎng)分含量、酶活性以及產(chǎn)量、品質(zhì)的變化特征，旨在為黃淮海地區(qū)小麥-花生輪作田耕作制度與生物秸稈有效還田提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)于2021—2023年在河南省商丘市睢陽(yáng)區(qū)馮橋鎮(zhèn)（116°15′E，39°28′N(xiāo)）進(jìn)行。供試土壤類(lèi)型為黃潮土，播種前0～20 cm基礎(chǔ)土壤養(yǎng)分為堿解氮含量58.62 mg/kg、速效磷含量33.80 mg/kg、速效鉀含量129.86 mg/kg、有機(jī)質(zhì)含量12.57 g/kg，pH值8.12。試驗(yàn)地前茬作物為花生，種植制度為冬小麥—夏花生，試驗(yàn)地肥力均勻，排灌便利。該地屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫為13.5～14.5 ℃，年均降水量為650～750 mm，年日照時(shí)數(shù)為2 186～2 324 h。

1.2 供試材料

供試小麥品種為周麥18，10月20日播種，翌年6月5日收獲。供試花生品種為豫花9326，6月20日播種，9月15日收獲。生物炭（購(gòu)自河南省商丘市夏邑縣永鋒生物炭制造有限公司）以花生秸稈為原料，450 ℃高溫?zé)o氧裂解1 h而成，其養(yǎng)分含量為有機(jī)碳含量412.16 g/kg、全氮含量12.87 g/kg?；ㄉ斩掟B(yǎng)分為有機(jī)碳含量315.08 g/kg、全氮含量10.24 g/kg。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置旋耕—旋耕—秸稈還田（CK）、旋耕—旋耕—生物炭還田（RRB）、旋耕—深翻—生物炭還田（RTB）、旋耕—免耕—生物炭還田（RNB）、免耕—深翻—生物炭還田（NTB）5個(gè)處理。為便于不同耕作處理機(jī)械實(shí)施，本研究采用大塊田（16 m×30 m）試驗(yàn)?zāi)Ｊ健Ｈ訒r(shí)每塊地隨機(jī)選出3塊大小相同樣帶（5 m×5 m），用于土壤各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定。旋耕是指直接通過(guò)旋耕機(jī)旋耕10～20 cm；免耕是指不進(jìn)行任何整地處理，直接進(jìn)行播種；深翻是指先通過(guò)燕尾犁深翻30～40 cm，再通過(guò)旋耕機(jī)整平。小麥季施肥均為復(fù)合肥（N、P₂O₅、K₂O含量分別為25%、15%、8%）750 kg/hm²，花生季施肥均為復(fù)合肥（N、P₂O₅、K₂O含量分別為15%、12%、10%）750 kg/hm²，施肥方式均一致。花生收獲后人工移走秸稈，粉碎后播撒在地面，秸稈還田量為5 t/hm²。生物炭處理按照等量碳氮原則，生物炭還田量為3.82 t/hm²，另補(bǔ)充純氮4.07 kg/hm²。其他田間管理措施均與當(dāng)?shù)卮筇锵嗤?，不作特殊處理?/p>

1.4 樣品采集與指標(biāo)測(cè)定方法

于2023年小麥成熟期通過(guò)5點(diǎn)取樣法采集0～20 cm與20～40 cm土壤樣品，去除石礫、根系等雜物后，通過(guò)帶有冰塊的泡沫盒迅速帶回實(shí)驗(yàn)室。過(guò)2 mm篩后將土壤樣品分成2部分，一部分自然風(fēng)干用于土壤有機(jī)質(zhì)及速效養(yǎng)分含量的測(cè)定；一部分于冰箱低溫保存，用于土壤各種酶活性的測(cè)定。小麥產(chǎn)量于2023年小麥?zhǔn)斋@期進(jìn)行實(shí)打?qū)嵤諟y(cè)定，并進(jìn)行小麥穗數(shù)、穗粒數(shù)以及千粒重調(diào)查與品質(zhì)測(cè)定。其中，采用瑞典Perten 7400近紅外谷物分析儀分別測(cè)定蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、吸水率、穩(wěn)定時(shí)間。

土壤有機(jī)質(zhì)及速效養(yǎng)分含量測(cè)定參照鮑士旦《土壤農(nóng)化分析》^［21］。其中，土壤有機(jī)質(zhì)、速效磷、速效鉀、堿解氮含量分別采用重鉻酸鉀-濃硫酸外加熱法、0.5 mol/L NaHCO₃法、NH₄OAc浸提-火焰光度法、堿解擴(kuò)散法測(cè)定。

土壤各種酶活性測(cè)定參照關(guān)松蔭的《土壤酶及其研究法》^［22］。其中，土壤蛋白酶、堿性磷酸酶、過(guò)氧化氫酶、脲酶活性分別采用茚三酮比色法、磷酸苯二鈉比色法、高錳酸鉀滴定法、靛酚藍(lán)比色法測(cè)定。土壤轉(zhuǎn)化酶與蔗糖酶活性均采用3，5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用 Excel 2018進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與圖表制作，采用SPSS 19.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同輪耕模式與生物炭還田對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)及速效養(yǎng)分含量的影響

由圖1可知，與CK處理相比，不同輪耕與生物炭還田處理均可提高0～20、20～40 cm土壤有機(jī)質(zhì)、速效磷、速效鉀、堿解氮含量。0～20 cm土層，各輪耕與生物炭還田處理土壤有機(jī)質(zhì)含量較CK處理顯著提高6.29%～16.19%，其中RNB處理最高，NTB處理其次，較RRB處理分別顯著提高9.31%、6.63%。20～40 cm土層，各輪耕與生物炭還田處理有機(jī)質(zhì)含量較CK處理顯著提高9.38%～21.99%，其中NTB處理較RRB、RTB、RNB處理分別顯著提高11.52%、6.35%、8.06%。

由圖1-B可知，0～20 cm土層，RTB、RNB、NTB處理土壤速效磷含量較CK處理分別顯著提高5.05%、6.79%、6.21%，其中RNB處理最高，NTB處理次之，與RRB、RNB處理間均無(wú)顯著差異。20～40 cm土層，RTB、NTB處理土壤速效磷含量較CK處理分別顯著提高5.97%、8.20%，其中NTB處理最高，較RRB處理顯著提高5.80%。

由圖1-C可知，0～20 cm土層，RTB、RNB、NTB處理土壤速效鉀含量較CK處理分別顯著提高7.06%、13.93%、12.16%，其中RNB處理最高，較RRB、RTB處理分別顯著提高9.24%、6.42%；NTB處理其次，也顯著高于RRB處理。20～40 cm土層，NTB處理速效鉀含量最高，較CK、RRB處理分別顯著提高7.81%、6.22%；其他處理間差異均不顯著。

由圖1-D可知，0～20 cm土層，RNB、NTB處理土壤堿解氮含量較CK處理分別顯著提高6.68%、5.42%，其中RNB處理最高，較RRB處理顯著提高5.30%；NTB處理次之，但與RRB、RTB處理間差異均不顯著。20～40 cm土層，RTB、NTB處理土壤堿解氮含量較CK處理分別顯著提高5.03%、6.29%，其中NTB處理最高，RTB處理其次，與RRB、RNB處理間均無(wú)顯著差異。

2.2 不同輪耕模式與生物炭還田對(duì)土壤酶活性的影響

由圖2可知，與CK處理相比，不同輪耕與生物炭還田處理均可提高0～20、20～40 cm土壤蛋白酶、蔗糖酶、過(guò)氧化氫酶、轉(zhuǎn)化酶、堿性磷酸酶、脲酶活性。0～20 cm土層，RTB、RNB、NTB處理土壤蛋白酶活性較CK處理分別顯著提高7.17%、11.70%、9.52%，其中RNB處理活性最高，NTB處理次之，較RRB處理分別顯著提高7.14%、5.05%。20～40 cm土層，RTB、RNB、NTB處理土壤蛋白酶活性較CK處理分別顯著提高7.59%、6.17%、10.93%，其中NTB處理活性最高，較RRB處理顯著提高7.03%，與RTB、RNB處理間均無(wú)顯著差異。

由圖2-B可知，0～20 cm土層，NTB處理蔗糖酶活性最高，較CK處理顯著提高5.80%，與RRB、RTB、RNB處理均無(wú)顯著差異。20～40 cm土層各處理土壤蔗糖酶活性與0～20 cm土層變化相似，NTB處理蔗糖酶活性較CK處理顯著提高6.24%，與RRB、RTB、RNB處理間也均無(wú)顯著差異。

由圖2-C可知，0～20 cm土層，各輪耕與生物炭還田處理土壤過(guò)氧化氫酶活性較CK處理顯著提高5.90%～16.22%，其中NTB處理活性最高，RNB處理其次，均顯著高于RRB、RTB處理。20～40 cm土層，RTB、RNB、NTB處理土壤過(guò)氧化氫酶活性較CK處理分別顯著提高12.08%、7.64%、18.83%，其中NTB處理活性顯著最高，較RRB、RTB、RNB處理分別顯著提高14.95%、6.02%、10.40%；RTB處理次之，顯著高于RRB處理。

由圖2-D可知，0～20 cm土層，RTB、RNB、NTB處理土壤轉(zhuǎn)化酶活性較CK處理分別顯著提高7.47%、11.30%、12.04%，其中NTB處理活性最高，RNB處理次之，較RRB處理分別顯著提高8.10%、7.39%。20～40 cm土層，RTB、RNB、NTB處理土壤轉(zhuǎn)化酶活性較CK處理分別顯著提高12.26%、9.13%、17.03%，其中NTB處理活性最高，較RRB、RNB處理分別顯著提高11.70%、7.24%；RTB處理次之，也顯著高于RRB處理。

由圖2-E可知，0～20 cm土層，各輪耕與生物炭還田處理土壤堿性磷酸酶活性較CK處理顯著提高5.97%～22.22%，其中RNB處理活性最高，NTB處理次之，均顯著高于RRB、RTB處理。20～40 cm土層，各輪耕與生物炭還田處理土壤堿性磷酸酶活性較CK處理顯著提高5.42%～25.42%，其中NTB處理活性最高，RTB處理次之，也均顯著高于RRB、RNB處理。

由圖2-F可知，0～20 cm土層，RTB、RNB、NTB處理土壤脲酶活性較CK處理分別顯著提高9.72%、17.36%、14.58%，其中RNB處理活性最高，較RRB、RTB處理分別顯著提高11.92%、6.96%；NTB處理次之，顯著高于RRB處理，與RTB、RNB處理無(wú)顯著差異。20～40 cm土層，各輪耕與生物炭還田處理土壤脲酶活性較CK處理顯著提高6.76%～20.27%，其中NTB處理最高，較RRB、RNB處理分別顯著提高12.66%、8.54%。

2.3 不同輪耕模式與生物炭還田對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

由表1可知，與CK處理相比，不同輪耕與生物炭還田處理小麥籽粒產(chǎn)量、穗數(shù)、穗粒數(shù)以及千粒重均有所提高。其中，RTB、RNB、NTB處理小麥籽粒產(chǎn)量、穗數(shù)較CK處理分別顯著提高5.74%、6.49%、8.72%與5.32%、7.74%、10.11%。NTB處理小麥籽粒產(chǎn)量與穗數(shù)均最高，較RRB處理分別顯著提高5.34%、7.81%。NTB處理穗粒數(shù)較CK處理顯著提高6.19%，與RRB、RTB、RNB處理間均無(wú)顯著差異。各處理籽粒產(chǎn)量、穗數(shù)以及穗粒數(shù)總體均表現(xiàn)為NTB＞RNB＞RTB＞RRB＞CK。RTB、RNB、NTB處理千粒重較CK處理分別顯著提高10.13%、7.66%、6.34%，其中RTB處理最高，較RRB處理顯著提高7.11%，而與RNB、NTB處理間均無(wú)顯著差異。各處理千粒重總體表現(xiàn)為RTB＞RNB＞NTB＞RRB＞CK。

2.4 不同輪耕模式與生物炭還田對(duì)小麥籽粒品質(zhì)的影響

由表2可知，與CK處理相比，不同輪耕與生物炭還田處理均可提高小麥籽粒蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、吸水率以及面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間。RNB、NTB處理小麥籽粒蛋白質(zhì)含量較CK處理分別顯著提高5.20%、7.70%，RTB、RNB、NTB處理濕面筋含量較CK處理分別顯著提高5.25%、5.76%、7.78%，其中NTB處理籽粒蛋白質(zhì)、濕面筋含量均最高，較RRB處理分別顯著提高5.43%、5.85%。不同輪耕與生物炭還田處理面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間較CK處理顯著提高15.85%～61.79%，其中NTB處理最高，較RRB、RTB、RNB處理分別顯著提高39.65%、16.37%、10.25%。各處理籽粒蛋白質(zhì)、濕面筋含量以及面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間均表現(xiàn)為NTB＞RNB＞RTB＞RRB＞CK。不同輪耕與生物炭還田處理間小麥籽粒吸水率較CK處理均有所提高，但無(wú)顯著差異。

2.5 小麥籽粒產(chǎn)量、品質(zhì)指標(biāo)與土壤酶活性指標(biāo)的相關(guān)性分析

由表3可知，小麥籽粒產(chǎn)量與土壤蛋白酶、脲酶活性呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P<0.01），與土壤過(guò)氧化氫酶、堿性磷酸酶活性呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P<0.05）。蛋白質(zhì)含量與土壤脲酶活性呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P<0.01），與土壤蛋白酶、轉(zhuǎn)化酶、堿性磷酸酶呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P<0.05）。濕面筋含量與土壤過(guò)氧化氫酶、脲酶活性呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P<0.05）。小麥吸水率與蔗糖酶活性呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P<0.05）。面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間與轉(zhuǎn)化酶、堿性磷酸酶活性呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P<0.05）。

3 討論

土壤養(yǎng)分是評(píng)價(jià)土壤肥力的重要指標(biāo)，也是影響作物根系養(yǎng)分吸收的關(guān)鍵因子^［23］。不同耕作方式對(duì)土壤的擾動(dòng)次數(shù)、深度以及強(qiáng)度均有不同，對(duì)土壤的擠壓、結(jié)構(gòu)破碎程度也會(huì)有所不同，從而影響土壤容重、孔隙度以及養(yǎng)分轉(zhuǎn)化速率^［7］。本研究結(jié)果表明，與CK處理相比，不同輪耕與生物炭還田處理能夠提高0～20、20～40 cm土壤有機(jī)質(zhì)、速效磷、速效鉀以及堿解氮含量，其中，20～40 cm土壤養(yǎng)分含量明顯低于0～20 cm土層。這與劉水苗等的土壤養(yǎng)分含量隨土層深度增加而降低的研究結(jié)果^［24］相似。張向前等的研究表明，長(zhǎng)期單一耕作措施會(huì)降低耕層土壤養(yǎng)分含量^［25］，本研究CK、RRB處理土壤有機(jī)質(zhì)、速效磷、速效鉀以及堿解氮含量明顯低于RTB、RNB、NTB處理的結(jié)果與之一致。這是因?yàn)閱我恍幚韺?duì)土壤擾動(dòng)較大，且深層土壤容重增加不利于土壤微生物代謝活動(dòng)，從而抑制土壤養(yǎng)分的分解與轉(zhuǎn)化，降低土壤養(yǎng)分含量累積^［26］。RNB處理0～20 cm土壤養(yǎng)分含量較高，可能是因?yàn)樾疃容^淺，不能將表層養(yǎng)分帶入土層深處，從而造成土壤養(yǎng)分表層富集。而免耕—深翻處理20～40 cm土壤養(yǎng)分含量較高是因?yàn)槊飧軌驕p少土壤擾動(dòng)，保持土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，短期內(nèi)有利于提高土壤微生物代謝，促進(jìn)養(yǎng)分分解與轉(zhuǎn)化。而深翻可打破犁底層，改善土壤透氣蓄水能力，并將表層養(yǎng)分帶入深層土壤可供土壤微生物利用，從而提高其代謝活性。兩者結(jié)合可以克服長(zhǎng)期單一耕作的負(fù)面影響，從而使得NTB處理20～40 cm土壤養(yǎng)分含量最高。RRB處理0～20、20～40 cm土壤養(yǎng)分含量均高于CK處理，說(shuō)明與秸稈還田方式相比，生物炭更有利于改善土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)養(yǎng)分分解與轉(zhuǎn)化。這與石曉宇等研究指出生物炭能夠提高土壤養(yǎng)分含量的結(jié)果^［27］相似。

土壤酶活性可以用來(lái)反映土壤生物化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的強(qiáng)度與方向^［28］。而土壤蛋白酶、蔗糖酶、堿性磷酸酶、轉(zhuǎn)化酶、過(guò)氧化氫酶、脲酶活性變化能夠用來(lái)表征土壤碳氮磷等元素的循環(huán)狀況^［29］。楊銘等研究表明，輪耕方式、生物炭還田均可影響土壤酶活性變化^［30-31］。袁海燕等研究指出，連續(xù)多年免耕輪作處理可以提高土壤蔗糖酶、蛋白酶以及脲酶活性^［32］。馮彪等研究表明，深翻、深松均可顯著提高土壤蔗糖酶、蛋白酶以及過(guò)氧化氫酶活性^［33］。石卓等研究表明，與秸稈還田相比，生物炭還田能夠提高微小團(tuán)聚體酶活性幾何平均數(shù)，降低大團(tuán)聚體酶活性幾何平均數(shù)^［34］。本研究中各輪耕與生物炭還田處理均可提高土壤蛋白酶、蔗糖酶、堿性磷酸酶、轉(zhuǎn)化酶、過(guò)氧化氫酶、脲酶活性。其中，RNB處理能夠提高0～20 cm土壤蔗糖酶、堿性磷酸酶、脲酶活性，這與郭書(shū)亞等的研究^［28］較為相似。結(jié)合土壤養(yǎng)分分析結(jié)果可知，造成RNB處理0～20 cm土壤酶活性較高的原因可能跟土壤養(yǎng)分表層富集有關(guān)。而NTB處理可以提高20～40 cm土壤酶活性，這表明免耕與深翻進(jìn)行輪耕時(shí)，在改善土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)養(yǎng)分均勻分布，提高微生物代謝活性方面優(yōu)于其他處理。

良好的土壤肥力是作物高產(chǎn)的關(guān)鍵^［9］。趙亞麗等研究指出，不同耕作與生物秸稈還田措施對(duì)土壤水分利用以及作物產(chǎn)量具有較大的影響^［35］。本研究結(jié)果表明，NTB處理小麥籽粒產(chǎn)量、穗數(shù)、穗粒數(shù)以及籽粒蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間均高于其他輪耕與生物炭還田處理。結(jié)合土壤養(yǎng)分及酶活性分析可知，NTB處理能夠打破犁底層，促進(jìn)養(yǎng)分均勻分布，提高深層土壤養(yǎng)分含量及酶活性，有利于根系養(yǎng)分吸收與利用，能夠提升光合作用能力，促進(jìn)小麥植株生長(zhǎng)發(fā)育，進(jìn)而提高小麥產(chǎn)量及構(gòu)成因素與小麥品質(zhì)。相關(guān)性分析表明，小麥籽粒產(chǎn)量及品質(zhì)指標(biāo)與土壤某些酶活性指標(biāo)呈顯著（極顯著）正相關(guān)。說(shuō)明不同輪耕模式與生物炭還田條件下土壤酶活性的提高是小麥產(chǎn)量及品質(zhì)提高的重要原因之一。

4 結(jié)論

與旋耕—旋耕—秸稈還田（CK）處理相比，旋耕—免耕—生物炭還田（RNB）處理能夠提高0～20 cm土壤有機(jī)質(zhì)、速效磷、速效鉀、堿解氮含量以及蛋白酶、堿性磷酸酶、脲酶活性；免耕—深翻—生物炭還田（NTB）處理能夠提高0～20 cm土壤蔗糖酶、轉(zhuǎn)化酶、過(guò)氧化氫酶活性以及20～40 cm土壤有機(jī)質(zhì)及速效養(yǎng)分含量，且能提高小麥籽粒產(chǎn)量、穗數(shù)、穗粒數(shù)以及籽粒蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間。綜合來(lái)看，不同輪耕模式與生物炭還田均可提高土壤養(yǎng)分含量、酶活性，促進(jìn)根系養(yǎng)分吸收利用，進(jìn)而提高小麥產(chǎn)量及品質(zhì)。其中，免耕—深翻—生物炭還田（NTB）處理表現(xiàn)突出。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 聶良鵬，郭利偉，牛海燕，等. 輪耕對(duì)小麥—玉米兩熟農(nóng)田耕層構(gòu)造及作物產(chǎn)量與品質(zhì)的影響［J］. 作物學(xué)報(bào)，2015，41（3）：468-478.

［2］唐曉培，宋 妮，陳智芳，等. 黃淮海地區(qū)冬小麥種植北界時(shí)空演變及未來(lái)趨勢(shì)分析［J］. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2019，35（9）：129-137.

［3］關(guān)劼兮，陳素英，邵立威，等. 華北典型區(qū)域土壤耕作方式對(duì)土壤特性和作物產(chǎn)量的影響［J］. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)（中英文），2019，27（11）：1663-1672.

［4］隋鵬祥，羅 洋，鄭洪兵，等. 長(zhǎng)期耕作對(duì)農(nóng)田黑土團(tuán)聚體和有機(jī)碳穩(wěn)定性的影響［J］. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2023，34（7）：1853-1861.

［5］李瑞平，謝瑞芝，羅 洋，等. 典型黑土區(qū)不同保護(hù)性耕作方式對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量形成的影響［J］. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)（中英文），2024，32（1）：71-82.

［6］丁琪洵，汪甜甜，童 童，等. 深耕深松對(duì)土壤特性和作物產(chǎn)量影響研究進(jìn)展［J］. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2023，51（12）：34-41.

［7］李 爽，李文娜，關(guān)皓月，等. 耕作方式對(duì)豫西旱地麥—豆輪作田土壤理化特性和酶活性的影響［J］. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2023，41（6）：168-178.

［8］王本龍，周春生，海 珍，等. 深松耕作和不同灌水量對(duì)通遼蘇打鹽堿地土壤理化性狀和玉米產(chǎn)量的影響［J］. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2024，52（3）：247-254.

［9］朱長(zhǎng)偉，孟威威，石 柯，等. 不同輪耕模式下小麥各生育時(shí)期土壤養(yǎng)分及酶活性變化特征［J］. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2022，55（21）：4237-4251.

［10］ 熊 瑞，張 瑋，鐘康裕，等. 秸稈還田與輪耕對(duì)雙季稻土壤物理特性及碳氮含量的影響［J］. 河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2023，52（5）：81-90.

［11］何婉Diq0BdhiPpJEmmRsDkekLg==瑩，谷思玉，谷邵臣，等. 深翻—旋耕輪耕與有機(jī)肥配施對(duì)農(nóng)田黑土團(tuán)聚體內(nèi)酶活性的影響［J］. 生態(tài)學(xué)雜志，2023，42（5）：1090-1098.

［12］藺 芳，劉曉靜，張家洋. 紫花苜蓿與多年生黑麥草不同種植模式下沙化土壤碳、氮含量和酶活性研究［J］. 草原與草坪，2019，39（3）：43-49.

［13］程福龍，聶凡貴，趙嫦欣，等. 生物炭Mg/Al-LDHs復(fù)合材料對(duì)磷的吸附特性及機(jī)理［J］. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2021，37（2）：226-234.

［14］張四海，鄧先俊，趙承森，等. 竹炭基生物炭對(duì)茶葉品質(zhì)和土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響［J］. 核農(nóng)學(xué)報(bào)，2022，36（7）：1485-1495.

［15］王智慧，殷大偉，王洪義，等. 生物炭對(duì)土壤養(yǎng)分、酶活性及玉米產(chǎn)量的影響［J］. 東北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，44（3）：14-19.

［16］于玲玲，趙貴元，崔婧婧，等. 施用生物炭對(duì)玉米田土壤呼吸及水分利用效率的影響［J］. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2022，50（3）：209-213.

［17］鄒春嬌，張勇勇，張一鳴，等. 生物炭對(duì)設(shè)施連作黃瓜根域基質(zhì)酶活性和微生物的調(diào)節(jié)［J］. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2015，26（6）：1772-1778.

［18］VaccariF P，Baronti S，Lugato E，et al. Biochar as a strategy to sequester carbon and increase yield in durum wheat［J］. European Journal of Agronomy，2011，34（4）：231-238.

［19］鄭 健，撒青林，王 燕. 中國(guó)施用生物炭對(duì)番茄產(chǎn)量和品質(zhì)效應(yīng)的Meta分析［J］. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2023，39（22）：63-73.

［20］崔文芳，高聚林，王志剛，等. 生物炭與氮肥減量調(diào)控對(duì)氮高效玉米田土壤養(yǎng)分的影響［J］. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2023，51（5）：233-240.

［21］鮑士旦.土壤農(nóng)化分析［M］. 3版.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2000：26-44.

［22］關(guān)松蔭. 土壤酶及其研究法［M］. 北京：農(nóng)業(yè)出版社，1986：274-323.

［23］朱長(zhǎng)偉，龍 潛，董士剛，等. 小麥—玉米輪作體系不同旋耕和深耕管理對(duì)潮土微生物量碳氮與酶活性的影響［J］. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2020，26（1）：51-63.

［24］劉水苗，關(guān)小康，劉長(zhǎng)碩，等. 適宜耕作模式提高黃淮海平原冬小麥產(chǎn)量并改善土壤水肥狀況［J］. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2023，39（18）：82-91.

［25］張向前，楊文飛，徐云姬. 中國(guó)主要耕作方式對(duì)旱地土壤結(jié)構(gòu)及養(yǎng)分和微生態(tài)環(huán)境影響的研究綜述［J］. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2019，28（12）：2464-2472.

［26］王旭東，張 霞，王彥麗，等. 不同耕作方式對(duì)黃土高原黑壚土有機(jī)碳庫(kù)組成的影響［J］. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2017，48（11）：229-237.

［27］石曉宇，張 婷，賈 浩，等. 生物炭對(duì)設(shè)施土壤化學(xué)性質(zhì)及黃瓜產(chǎn)量品質(zhì)的影響［J］. 農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào)，2019，9（4）：59-65.

［28］郭書(shū)亞，尚 賞，湯其寧，等. 不同輪耕方式與生物炭對(duì)土壤酶活性、土壤養(yǎng)分及小麥和玉米產(chǎn)量的影響［J］. 作物雜志，2022（3）：211-217.

［29］楊江山，張恩和，黃高寶，等. 保護(hù)性耕作對(duì)麥藥輪作土壤酶活性和微生物數(shù)量的影響［J］. 生態(tài)學(xué)報(bào)，2010，30（3）：824-829.

［30］楊 銘，賈利元，王紅軍. 輪耕模式與秸稈還田量對(duì)土壤碳氮及相關(guān)酶活性變化的影響［J］. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2023，55 （12）：119-126.

［31］胡靜姝，周新萍. 生物炭和雞糞改良劑對(duì)鉛脅迫下番茄生理生化、鉛吸收及土壤性質(zhì)的影響［J］. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2024，52 （9）：181-188.

［32］袁海燕，袁漢民，趙萬(wàn)伏，等. 多年麥稻輪作免耕土壤細(xì)菌對(duì)土壤養(yǎng)分和酶活性的影響［J］. 中國(guó)土壤與肥料，2023（11）：50-59.

［33］馮 彪，青格爾，高聚林，等. 不同耕作方式對(duì)土壤酶活性及微生物量和群落組成關(guān)系的影響［J］. 北方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2021，49（3）：64-73.

［34］石 卓，鄧 超，羅莎莎，等. 秸稈與生物炭對(duì)東北黑土團(tuán)聚體碳氮磷循環(huán)關(guān)鍵酶活性影響［J］. 土壤通報(bào)，2023，54（5）：1128-1136.

［35］趙亞麗，郭海斌，薛志偉，等. 耕作方式與秸稈還田對(duì)冬小麥—夏玉米輪作系統(tǒng)中干物質(zhì)生產(chǎn)和水分利用效率的影響［J］. 作物學(xué)報(bào)，2014，40（10）：1797-1807.