长期不当施肥或耕作会导致土壤有机碳含量降低、土壤酸化和营养元素失衡，进而影响作物产量[1]。研究栽植翻压绿肥替代化肥，有利于改善农业生产环境，降低不当施肥带来的环境风险[2]。绿肥可利用其生长过程中所产生的全部或部分植物鲜体，通过直接或间接翻压到土壤中作为肥料，其能给土壤提供大量的新鲜有机质和多种有效的矿质养分[3]。陈子英等[4]研究认为，绿肥还田在改善耕作土壤微环境方面的作用较突出。周灵芝等[5]研究表明，绿肥还田可以改善连作甘蔗地的土壤养分、土壤酶活性，提高甘蔗产量。发展绿肥是实现农田有机无机配合的重要手段之一，且其作为农事生产中清洁的有机肥源之一，可满足绿色农产品的市场需要[6]。本试验探索了绿肥对南疆地区不同田块土壤中酶活性及小麦产量的影响，为合理利用绿肥改善生产条件，实现耕地质量提升提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验地基本情况
试验在新疆阿克苏市托普鲁克乡木日开旦母村（78°03′—84°07′ E，39°30′—42°41′ N）进行。该地气候属暖温带大陆性气候，气候干燥，降水量少，日照长，年日照时数750~3 029 h。太阳总辐射量5 340~6 220 MJ/m2，平均温度在9.9~11.5 ℃，年降水量42.4~94.4 mm，气候特点为冬季干冷、夏季干热。
供试土壤类型为灌淤土，小麦品种为新冬22。小麦等行距播种，大田行距15 cm，基本苗数量30万株/666.7 m2。小麦收获后复播玉米，每年10月初玉米收获后继续种植小麦。
1.2 试验设计
试验选择高肥力（小麦产量高于6 000 kg/hm2）和低肥力（小麦产量低于4 500 kg/hm2）麦田，设4个处理，分别为休耕处理BK（小麦收获后休耕，到10月种植冬麦）、麦后复播油菜处理YC（小麦采收结束后，于7月种植油菜，播量15 kg/hm2）和麦后复播油葵处理YK（小麦采收结束后，于7月种植油葵，播量15 kg/hm2），麦后复播玉米为CK。YC和YK处理于10月8日种植冬麦前进行绿肥翻压，高肥力田平均翻压油菜鲜重21 520 kg/hm2，翻压油葵鲜重34 100 kg/hm2，低肥力田平均翻压油菜鲜重17 593 kghm2，翻压油葵鲜重25 600 kg/hm2。2018—2020年连续进行，田间管理与施肥与当地高产措施一致。
1.3 测定项目及方法
1.3.1 土壤酶活性测定
小麦收获后用土钻采样，采集0~20 cm土样。各小区随机取5个样点，同层混合，作为1次重复，每个处理3次重复，剔除土样中的石块和动植物残体等杂质，冷藏备用。土壤脲酶活性测定采用比色法，碱性磷酸酶活性测定采用磷酸苯二钠比色法，过氧化氢酶活性测定采用KMnO4滴定法，蔗糖酶活性测定采用3，5-二硝基水杨酸比色法[7]。
1.3.2 小麦产量及产量构成因素
2019—2021年，于小麦收获期分小区单收测产。在小麦成熟期，采用五点取样法，随机选取20株进行室内考种，测定穗粒数、千粒重，选择3个点位，测定每点位1 m²的穗数。
1.4 数据分析
采用Excel软件对试验数据进行初步统计和整理分析。利用DPS 9.01统计分析软件最小显著差异法（LSD）对数据进行差异性检验。
2 结果与分析
2.1 对土壤酶活性的影响
2.1.1 脲酶
土壤脲酶活性的强弱可以直接反映土壤氮素的供应状况[8]。由图1可知，栽植翻压绿肥在不同肥力麦田中对土壤中脲酶活性的影响均较为明显。BK、YC、YK处理的土壤脲酶活性较CK均有所提高，在高肥力麦田中依次增长为15.2%、69.6%、60.9%；在低肥力麦田中，依次增长为13.9%、86.1%、97.2%。高肥力田块中，以YC、YK处理的土壤脲酶活性较高，明显高于CK、BK（P<0.05）；低肥力田块中，YC、YK处理的土壤脲酶活性明显高于CK、BK（P<0.05），BK与CK处理间差异无统计学意义（P>0.05）。说明翻压绿肥对提高土壤脲酶活性具有促进作用，而在低肥力田块中，受地块自身肥力条件约束，休耕对提高土壤中脲酶活性的作用不明显。
2.1.2 碱性磷酸酶
碱性磷酸酶在土壤中直接参与有机磷的分解和转化。由图2可知，翻压绿肥对不同肥力田块土壤中的碱性磷酸酶活性存在一定影响。高肥力麦田中，BK、YC、YK处理的碱性磷酸酶活性分别较CK提高18.2%、61.4%、72.7%，差异均具有统计学意义（P<0.05）。低肥力麦田中，YC、YK处理的碱性磷酸酶活性分别较CK提高148.4%、119.4%，差异具有统计学意义（P<0.05）；BK处理较CK降低12.9%，差异无统计学意义（P>0.05）。说明翻压绿肥可以提高土壤碱性磷酸酶活性，对低肥力麦田的提升效果较明显。
2.1.3 过氧化氢酶
不同处理下土壤中过氧化氢酶活性如图3所示，高肥力麦田中，BK处理的过氧化氢酶活性较CK降低5.8%，YC、YK处理的过氧化氢酶活性较CK分别升高53.5%、82.9%。低肥力麦田中，YC、YK处理的过氧化氢酶活性较CK分别提高87.6%、124.3%。在不同肥力麦田中，BK与CK处理的过氧化氢酶活性差异均无统计学意义（P>0.05），YC与YK处理的过氧化氢酶活性差异具有统计学意义（P<0.05）。说明翻压绿肥可以明显提高土壤过氧化氢酶活性，以YK处理效果较佳。
2.1.4 蔗糖酶
2.2 对小麦产量及产量构成的影响
小麦的产量构成因素主要是穗数、穗粒数及千粒重。由表1可知，翻压绿肥对于不同肥力田块小麦产量构成因素及产量的影响不同，均以翻压绿肥处理的产量较高。在高肥力麦田中，BK、YC、YK处理较CK的产量分别提高了0.9%、11.7%、4.9%，差异无统计学意义（P>0.05）。低肥力麦田中，BK、YC、YK处理较CK的产量分别提高了4.5%、24.1%、28.6%，其中YC、YK处理间差异无统计学意义（P>0.05），均与BK、CK处理差异具有统计学意义（P<0.05）。高肥力麦田中，各处理的穗数、穗粒数差异均无统计学意义（P>0.05）；低肥力麦田中，CK、BK处理间的各项产量构成因素指标差异无统计学意义（P>0.05），均与YC、YK处理的穗粒数、千粒重差异具有统计学意义（P<0.05）。表明翻压绿肥能够有效提高低肥力麦田的小麦产量。
表1 不同种植模式对小麦产量的影响 |
| 地块 | 处理 | 穗数/ （万穗/hm2） | 穗粒数/粒 | 千粒重/g | 产量/ （kg/hm2） |
|---|---|---|---|---|---|
| 高肥力 | CK | 622.8±24.8 a | 24.4±0.8 a | 37.3±1.1 b | 5 788.2 a |
| BK | 627.3±15.7 a | 22.9±0.5 a | 40.6±1.2 a | 5 841.1 a | |
| YC | 635.6±8.8 a | 24.2±1.2 a | 41.9±1.4 a | 6 463.2 a | |
| YK | 617.2±14.3 a | 23.7±1.1 a | 41.8±2.3 a | 6 072.8 a | |
| 低肥力 | CK | 473.3±4.5 a | 20.9±0.6 b | 35.9±0.6 b | 3 607.3 b |
| BK | 487.8±3.9 a | 21.3±0.5 b | 36.7±0.9 b | 3 769.8 b | |
| YC | 469.4±15.3 a | 23.8±0.9 a | 39.7±1.1 a | 4 475.6 a | |
| YK | 483.7±10.2 a | 23.1±0.4 a | 41.2±0.3 a | 4 638.4 a |
|
3 结论与讨论
夏季休闲期栽植翻压绿肥可提高冬小麦的千粒重与收获指数[13]。本试验研究了绿肥对冬小麦产量的影响，结果表明，翻压绿肥处理的小麦产量得到了不同程度的提升，在低肥力麦田中，翻压绿肥模式对比休耕模式、正常复播模式的穗粒数、千粒重和产量明显提高。其原因是翻压绿肥提高了作物的养分利用率，从而提高作物的产量[14-17]。向小[18]研究指出，小麦和玉米在翻压绿肥后的产量和氮磷钾养分积累量高于单施化肥。本研究发现，不同类型绿肥翻耕处理对小麦产量的影响也存在差异，在高肥力麦田中，种植绿肥油菜的产量提升效果优于油葵；而在低肥力麦田中，种植绿肥油葵的效果优于油菜，其影响机制可能和麦田土壤自身肥力有关；在同一施肥水平下，绿肥还田量对作物产量的影响有待进一步研究。
综上，通过2018—2020年的大田试验，表明栽植翻压绿肥油菜和油葵均有利于提升土壤中酶活性，提高低肥力麦田的小麦产量；夏季休耕对于麦田土壤耕作环境有一定的改善作用。