免耕和秸秆还田对我国土壤碳循环酶活性影响的荟萃分析

摘要：

[目的]探讨免耕和秸秆还田措施对我国农田土壤碳循环酶活性的影响,为有机物质转化和土壤健康提升提供科学依据.[方法]通过文献搜集,获得了目标文献56篇,建立了翻耕清茬(CT,507组)、翻耕+秸秆还田(SR,305组)、免耕(NT,291组)和免耕+秸秆还田(NTS,122组)处理对土壤碳循环酶(转化酶、纤维素酶、β-葡萄糖苷酶和多酚氧化酶)活性影响的数据库.采用数据整合(Meta-analysis)和增强回归树(BRT)的分析方法,探讨不同管理措施下土壤碳循环酶活性的差异,并量化气候特征、土壤特性和种植制度等因子对其影响程度.[结果]与CT相比,SR(28.0％)、NT(13.7％)和NTS(23.2％)处理显著增加(P<0.05)了土壤碳循环酶活性;SR、NT和NTS处理显著促进了转化酶活性,增幅分别为25.3％、16.2％和22.5％;SR处理对纤维素酶活性的增幅为36.6％.对于低土壤有机碳(SOC<10 g·kg-1)而言,SR、NT和NTS处理对转化酶活性增幅分别为26.7％、24.2％和37.9％.在碱性(pH>7.5)土壤中,SR和NTS处理下转化酶活性分别增加了22.3％和28.7％.对于不同黏粒含量的土壤而言,黏粒含量<20％的土壤中SR和NT处理下转化酶活性分别提高了21.5％和22.3％;黏粒含量为20％—30％的土壤中SR、NT和NTS处理下转化酶活性增幅分别为26.1％、16.1％和25.3％.干旱指数较大(2—3.5和>3.5)时,SR(29.1％和20.5％)、NT(13.4％和17.0％)和NTS(9.0％和36.9％)处理均显著提高了转化酶活性.对于轮作种植制度而言,SR和NTS处理促进了转化酶活性,增幅分别为24.0％和29.4％;而在连作种植制度下,SR处理下转化酶活性提高了29.4％.对于不同试验年限而言,NTS处理对转化酶活性的提高幅度表现为:长期(>10年;39.9％)>中期(5—10年;31.7％)>短期(<5年;17.6％);短期和中期秸秆还田(SR)均显著增强了转化酶活性,增幅分别为22.0％和27.3％.免耕和秸秆还田对转化酶活性的交互作用在SOC含量低(<10 g·kg-1)、pH呈碱性(>7.5)、黏粒含量低(<20％)、干旱指数高(>3.5)、轮作和持续年限长(>10年)的土壤中较小.BRT分析结果表明,黏粒含量和土壤pH是影响SR处理对转化酶活性提高的主要因素,而SOC含量和干旱指数是影响免耕措施(NT和NTS)提高转化酶活性的主要因素.[结论]在我国实施免耕和秸秆还田措施,尤其是在SOC和黏粒含量较低或干旱指数较高的地区,对于转化酶活性的提高具有重要意义.

关键词：免耕、秸秆还田、碳循环酶、转化酶、荟萃分析、增强回归树

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分类号：R587.2;R735.2;S604.6

资助基金：国家自然科学基金41671305

在线出版日期：2021-06-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：1913-1925