中国主要耕作方式对旱地土壤结构及养分和微生态环境影响的研究综述

2019-02-17张向前杨文飞徐云姬

生态环境学报 2019年12期

张向前，杨文飞，徐云姬

1. 安徽省农业科学院作物研究所，安徽合肥 230031；2. 安徽省农作物品质改良重点实验室，安徽合肥 230031；3 江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所，江苏淮安 223001；4. 扬州大学/教育部农业与农产品安全国际合作联合实验室，江苏扬州 225009

耕作是农业生产中的一个重要和不可缺少的环节，不同的耕作方式对土壤的扰动和影响强度不同，进而对土壤理化特性与生物性状影响不一（Gathala et al.，2011）。目前中国农业生产中多种耕作方式并存，比较常见的有免耕、少免耕、旋耕、翻耕、深松、垄作、秸秆还田覆盖及不同耕作方式、不同耕翻深度、不同年际间的变化组合，而不同耕作方式及组合间对土壤的影响是不同的。如免耕具有防止水土流失、节省人力物力等优点，旋耕和翻耕相比免耕能够降低土壤硬度增加耕层深度，改善土壤含水量、总孔隙度、容重及团聚体含量和结构（关劼兮等，2019），但连续常年免耕或旋耕、翻耕也会带来土壤紧实、耕层变潜和土壤养分表聚等问题。土壤耕作是农业生产中重要的增产技术措施，现阶段中国农业发展尤为迫切的任务是如何通过建立节约高效可持续耕作模式科学高效地利用有限的耕地资源最大限度地提高耕地生产力。

土壤的结构、微生态环境和理化特性显著地影响着土壤水分和养分的转化和循环，而不同的耕作模式可以改善土壤耕层结构和质量，协调土壤中水、肥、气、热的关系，并减少土壤中养分和水分的流失（Sun et al.，2018；张霞等，2019），为作物生长发育创造适宜的土壤生态环境，有利于确保作物持续高产和稳产。相关研究表明，合理的土壤耕作方式能有效改善土壤的理化特性和微生态环境，实现耕地的可持续利用，促进作物生长发育并提高经济和生物产量，而不合理的土壤耕作方式易导致农田耕作层变浅、土壤紧实、养分容易流失和蓄水保墒能力变差，严重阻碍了作物根系的生长和产量的提升（Memon et al.，2011；Zengin et al.，2013）。为实现耕地质量的进一步提高和耕地的可持续利用，充分发挥不同耕作模式在土壤改良和作物增产方面的效果，本文对有关耕作方式对土壤理化特性和微生态环境及养分供应能力的影响进行了总结评述，以期为中国土壤耕作技术的进一步发展和土壤综合质量的提升提供科学依据和理论支撑。

1 耕作方式对土壤结构的影响

土壤结构是土壤功能的重要指标之一，常用土壤团聚体、容重、孔隙度、紧实度和土壤颗粒等指标表征，与土壤动植物生存、土地生产及土壤生态环境协调等生态服务价值紧密相关，其优劣指示着土壤的退化与否，并受土地利用和耕作方式显著影响（Munkholm et al.，2013）。

1.1 对土壤团聚体的影响

土壤团聚体是土壤结构的主要基本单元，也是土壤养分的主要载体，土壤碳、氮、磷等养分的累积受团聚体粒级组成比例的显著影响，其中大团聚体对土壤养分的固持有非常重要作用（刘玮等，2013）。张建兵等（2019）通过研究火龙果（免耕）、甘蔗种植（垄作+枝叶覆盖还田）、玉米（翻耕）和退耕还林恢复模式4种耕作方式间土壤结构性质的差异发现，相比退耕还林恢复模式，另外3种耕作方式显著降低了湿筛土壤大团聚体含量。张霞等（2019）研究发现，连年免耕、连年深松、免耕-深松相比连年翻耕可增加0—10 cm耕层土壤水稳性大团聚体含量、有机碳含量和水稳性团聚体平均重量直径。田慎重等（2017）研究指出，旋耕-深松配合秸秆还田相比旋耕-深松无秸秆还田、旋耕秸秆还田和旋耕无秸秆还田能够显著提高表层土壤较大粒级团聚体的比例，分别增加了 6.1%、65.4%和87.8%。武均等（2014）通过15年不同耕作措施长期定位试验研究得出，在0—5 cm和5—10 cm土层均以免耕+秸秆覆盖处理的水稳性团聚体含量和平均重量直径最高，且免耕+秸秆覆盖处理的平均重量直径显著高于免耕和传统耕作处理。李景等（2015）研究指出，免耕覆盖和深松覆盖相比翻耕处理＞2000 μm团聚体含量分别显著增加40.71%和106.75%，53—250 μm 团聚体含量分别显著降低19.72%和22.53%，团聚体平均质量直径分别显著增加20.55%和39.68%。分析认为，免耕或免耕+秸秆覆盖对土壤扰动较小的耕作方式相对有利于改善土壤团聚体，其原因可能是由于传统的耕作方式不但会直接破坏土壤中大团聚体的结构，而且不利于大团聚体的形成和稳定。

1.2 对土壤容重的影响

土壤容重是衡量土壤质量的重要物理指标之一，其数值的高低直接影响着土壤的通透性、蓄水保肥能力及微生物的数量和活性。张绪成等（2018）研究发现，立式深旋松耕相比深松耕和传统旋耕0—40 cm土层的土壤容重显著降低了 10.8%—25.3%和11.2%—24.8%。王万宁等（2017）研究发现，冬小麦播前深松耕作相比传统耕作土壤粒径组成变化不明显，而0—40 cm土层土壤容重降低0.63%—3.85%，20—30 cm和30—40 cm土层土壤紧实度显著降低37.76%和22.26%。Lampurlanés et al.（2003）通过研究旋耕、翻耕、常规耕作、深翻和超深翻不同耕作方式间土壤容重的差异发现，翻耕和超深翻会降低耕层土壤容重和紧实度。张富林等（2018）通过研究湖北省农机深松作业对土壤物理性质的影响发现，深松处理相比常规耕作20—30 cm土层土壤容重降低2.1%—7.4%。Osunbitan et al.（2005）通过长期定位试验研究指出，不同耕作方式对土壤容重的影响效果表现为深松＞翻耕＞常规旋耕＞免耕。王倩等（2018）研究发现，免耕与深松轮耕、翻耕与免耕轮耕、深松与翻耕轮耕处理相比传统连续翻耕土壤容重分别降低了6.6%、6.6%和5.9%。李小飞等（2018）通过研究不同耕作深度对茶园土壤容重的影响发现，与免耕相比，不同耕深皆会导致土壤容重不同程度降低，其中耕深30 cm处理可以使0—30 cm土层的土壤容重显著降低。总体来看，深松和深耕相比免耕和常规旋耕可降低土壤容重，其原因可能是由于深松耕机械式作业可打破土壤犁底层，进而有效降低土壤容重。

1.3 对土壤孔隙度的影响

土壤孔隙结构与土壤通气和持水性能紧密相关，是土壤水分、养分、空气和微生物等的贮存库、传输通道和活动空间，能反映土壤涵养水源、吸持水分及保障气体畅通能力。杜满聪等（2018）研究证实，免耕相比翻耕可显著提高耕作表下层土壤非毛管孔隙度和耕作底层土壤总孔隙度，翻耕和压实+翻耕处理易造成耕作底层土壤孔隙结构变差，深耕及翻耕+深松对耕作表下层及底层土壤总孔隙度、土壤抗穿透强度和非毛管孔隙改善效果显著。杨永辉等（2018）研究发现，长期免耕较常规耕作不仅可以提高土壤＞1000 μm、80—1000 μm、＞80 μm 孔隙数，而且其孔隙度也明显得到提高，同时亦可改善土壤孔隙形态，孔隙成圆率得到提高。甘磊等（2017）通过研究 3年免耕和常规耕作土壤孔隙度的差异发现，耕作区的孔隙面密度大于免耕作区，免耕区的孔隙度均值和孔隙数均值分别为 1.2%和1519个，显著高于耕作区的孔隙度均值1.1%和孔隙数均值1194个。Blazewiczwozniak et al.（2013）通过大田试验研究亦发现，旋耕和深松与免耕相比可降低土壤密度和硬度，增加土壤孔隙度。张凌云等（2018）研究指出，手扶微耕机中耕、履带拖拉机中耕相比不中耕能显著提高土壤孔隙度，但随着耕作完成后时间的推移，土壤孔隙度会呈现不同程度的缓慢下降。赵冀等（2017）通过研究4种不同耕作模式免耕/深松/深松、深松/免耕/免耕、连年免耕及连年翻耕对土壤孔隙度的影响发现，免耕/深松/深松轮耕相比连年翻耕和连年免耕显著降低了旱地 0—20 cm 土层的土壤孔隙度，降幅为 2.5%—3.1%，较深松/免耕/免耕轮耕处理20—40 cm土层土壤孔隙度显著提高2.8%。耕作方式对土壤孔隙度的影响存在不一致性，可能是由于一方面减少耕作可增强土壤稳定性和增加土壤动物达到提高土壤孔隙度的目的，另一方面长期免耕或少免耕又会导致土壤板结降低孔隙度，而适时翻耕、深耕和深松又能改善耕作底层土壤紧实状况，增加土壤通透性和孔隙度。可见，不同耕作方式尤其是不同耕作方式组合对土壤孔隙变化影响的研究还有待进一步加强和明确，建议结合长期定位试验开展相关研究。

1.4 对土壤紧实度的影响

土壤紧实度可影响作物根系的穿孔和生长，是重要土壤物理特性指标之一。蒲境等（2019）通过研究耕作深度对红壤坡耕地土壤特性的影响发现，不同耕作深度对土壤紧实度的影响表现为常规耕作＞免耕＞翻耕20 cm＞翻耕10 cm＞翻耕30 cm，相比常规耕作翻耕30 cm使土壤紧实度降低了27.07%。关劼兮等（2019）通过研究深耕、深松、窄深松和旋耕对土壤紧实度的影响指出，深耕、深松、窄深松和旋耕均能降低0—20 cm耕层土壤紧实度，与土壤耕作前相比，土壤深耕和旋耕处理土壤紧实度南皮试验区分别降低71.6%和68.2%，而常用的旋耕处理在栾城试区土壤紧实度没有降低。张冬梅等（2018）通过研究旱地玉米保护性耕作的土壤环境效应指出，不同耕作处理间土壤紧实度差异主要在耕层15 cm以内，土壤紧实度条耕平均为常规旋耕的2.6倍，免耕第一年土壤紧实度最高，是常规耕作的4.6倍。赵亚丽等（2018）通过研究秋季旋耕+夏季免耕（对照）、秋季深耕+夏季免耕、秋季深松+夏季免耕、秋季深耕+夏季侧位深松、秋季深耕+夏季下位深松5种耕作处理对土壤紧实度的影响证实，与秋季旋耕+夏季免耕相比，秋季深松（耕）土壤紧实度降低20.9%；与单一秋季深松（耕）相比，秋季深耕+夏季深松土壤紧实度降低5.6%；与秋季旋耕+夏季免耕相比，秋季深耕+夏季侧位深松土壤紧实度降低28.4%。虽有关耕作方式对土壤紧实度的影响前人进行了很多研究，但由于土壤容重、土层深度、含水量与土壤紧实度存在紧密关系，且随土层深度的增加土壤容重和含水量变化对土壤紧实度的影响逐渐减弱，因此在分析耕作方式对土壤紧实度影响时要把土壤容重、深度和含水量等外界因素考虑在内。

2 耕作方式对土壤养分的影响

土壤养分是土壤生态系统十分重要的组成部分和土壤基础肥力的重要物质基础，是土壤理化性状和生物学特性的综合反映，直接影响到土壤或土地生产力的高低，也是各种作物生长所需营养元素的基本来源，并受不同耕作方式和土壤利用方式的显著影响。

2.1 对土壤氮的影响

土壤氮含量的高低和供氮能力在一定程度上决定了农作物的生长发育状态和耕地的生产潜力（Cameron et al.，2013）。黄明等（2018）通过比较传统翻耕、翻耕覆盖、旋耕覆盖和旋耕4种模式对麦豆轮作栽培下土壤硝态氮残留量的影响发现，与翻耕相比，旋耕可使小麦成熟期0—200 cm土层硝态氮残留量显著提高28.6%，同时亦指出在试验开展7年后0—200 cm土层硝态氮残留量翻耕覆盖相比翻耕降低31.3%，旋耕覆盖相比旋耕降低51.4%。Mazzoncini et al.（2016）通过28年长期定位试验研究发现，免耕或免耕结合其它耕作方式相比连续翻耕有利于提高土壤氮储量，其中30 cm土层深度土壤中的全氮含量免耕比连续耕作提高了22.0%。吕薇等（2015）通过7年定位耕作试验研究指出，免耕-深松、深松-翻耕、翻耕-免耕-轮耕处理0—60 cm耕层土壤全氮含量相比连续翻耕分别提高17.3%、8.0%和6.4%，氮总量分别显著提高0.21、0.13、0.09 kg·m-3，土壤全氮含量免耕-深松较连续免耕增加3.02%。张黛静等（2018）研究发现，其他处理相同情况下，0—20 cm土层浅耕处理全氮含量高于深耕和免耕，而40—60 cm土层免耕处理全氮含量显著高于深耕和浅耕。郭亚飞等（2018）通过长期定位试验比较分析免耕、垄作和秋翻不同耕作方式下土壤全氮的垂直分布和年际间变化发现，免耕可显著提高0—5 cm表层土壤全氮含量，降低5—10 cm亚表层土壤全氮含量，垄作和秋翻都能够增加土壤表层和亚表层全氮含量，且秋翻增加全氮的效果低于垄作。谢迎新等（2016）通过研究周年耕作方式对土壤全氮的影响发现，深松-旋耕相比免耕-旋耕、免耕-深耕、深松-免耕、免耕-免耕不仅能提高玉米季0—20 cm土层全氮含量，还能打破犁底层，促进上下土层间的物质交换，进而提高20—40 cm土层土壤全氮含量。由于不同的耕作方式对土壤全氮和速效氮具有明显影响，如何选择合理的耕作方式提高和维持土壤中的全氮和速效氮含量对保持土壤的可持续利用，减少肥料的使用和降低氮环境污染具有重要意义。

2.2 对土壤磷的影响

磷是植物生长发育和高产所必需的大量元素之一，植物体需要的磷主要是从土壤磷库中获得的。高志强等（2018）通过 15年定位试验比较分析传统耕作、免耕秸秆覆盖、免耕不覆盖和传统耕作秸秆还田4种耕作模式对土壤有机磷组分特征的影响发现，活性有机磷加权平均值在0—40 cm土层表现为免耕秸秆覆盖＞传统耕作秸秆还田＞传统耕作＞免耕不覆盖，且不同处理间差异显著。张文超等（2017）通过研究6种耕作方式对土壤磷的影响发现，0—10 cm土层土壤速效磷含量免耕处理较对照垄作增加14.50%，旋耕平作+深松、旋耕垄作+深松处理较对照垄作速效磷含量分别提高15.48%和13.26%。郑丽娜等（2011）研究发现，保护性耕作实施10年后，无论有无秸秆覆盖免耕处理0—5 cm土层的速效磷和全磷含量均高于传统耕作、传统耕作+秸秆覆盖处理，表现出土壤磷表层富集化现象。Wang et al.（2011）通过研究指出，同一土层不同处理各形态有机磷含量表现为免耕秸秆覆盖＞免耕不覆盖＞传统耕作结合秸秆还田＞传统耕作不覆盖，同一土层不同处理总有机磷含量均以免耕秸秆覆盖最高，传统耕作各土层总有机磷含量均最低。Wei et al.（2014）研究亦表明，不同土层土壤中速效磷和有机磷的含量受不同耕作方式的明显影响。耕作方式对土壤磷的影响主要可能是通过影响土壤物理结构和氧化还原电位，进而影响磷组分组成和磷在土壤中的迁移转化，免耕秸秆覆盖相比其他耕作方式有利于土壤全磷和速效磷的积累和存储。

2.3 对土壤钾的影响

龙潜等（2019）通过研究小麦-玉米6种耕作方式组合对土壤钾的影响发现，在小麦季 0—10 cm土层旋耕+行间深松处理土壤速效钾含量显著高于深耕+免耕播种、深耕+行间深松和深耕+行内深松，为 128.9 mg·kg-1，10—30 cm 土层深耕+免耕播种和深耕+行内深松处理土壤速效钾含量显著高于旋耕+行内深松，在0—40 cm土层速效钾含量以旋耕+行间深松处理最高。张冬梅等（2019）研究发现，连续3年耕作覆盖处理后，秋深耕+秸秆还田土壤养分明显得到提高，其中0—20 cm土壤全钾含量较春旋耕+无秸秆还田处理显著增加，增幅为6.1%。孟婷婷等（2019）通过研究耕作方式对黄土高原速效钾的影响指出，不同耕作方式下0—10 cm土层速效钾含量表现为免耕耕作＞旋耕耕作＞翻耕耕作，土壤速效钾含量在翻耕耕作和旋耕耕作处理间差异不明显，而翻耕和旋耕方式下土壤速效钾含量分别比免耕显著降低了 6.16%和 4.97%。谢迎新等（2016）通过多年定位夏玉米-冬小麦5种周年耕作方式免耕-旋耕（对照）、免耕-深耕、深松-旋耕、深松-免耕、免耕-免耕对砂姜黑土养分的影响发现，夏玉米生育后期和整个冬小麦季0—10 cm土层均以免耕-深耕、深松-旋耕处理速效钾含量最低，与对照免耕-旋耕处理间差异在夏玉米灌浆期和小麦越冬期、起身期达显著水平，深松-免耕处理在整个周年内土壤速效钾含量均高于对照 0.95%—10.68%，免耕-免耕处理主要增加小麦越冬期后土壤速效钾含量。耕作方式对土壤钾的影响与对土壤氮磷的影响较为相似，总体表现为长期的少免耕会致使表层土壤养分聚集，免耕与秸秆覆盖或其他耕作方式合理搭配则能有效提高土壤钾含量。

2.4 对土壤有机质的影响

有机质含量与土壤的结构性、吸附性、通透性、渗透性等紧密相关，是反映耕地土壤基础肥力的重要指标，对于改善土壤结构和质量具有十分重要意义。宋霄君等（2018）通过研究指出，免耕和深松相比传统耕作能显著提高根际和非根际 0—20 cm土壤的有机质含量，降低非根际20—40 cm土壤的有机质含量。张英英等（2019）通过研究免耕、少耕、秋翻和深松4种耕作模式对土壤有机质的影响发现，免耕相比少耕、秋翻、深松有利于提高耕层土壤有机质含量。Jacobs et al.（2010）研究指出，不合理的耕作会加剧土壤有机质的淋失，但淋失组分中稳定性组分变化不明显。汪可欣等（2016）通过研究浅松覆盖、浅松覆盖+压实、免耕覆盖、免耕覆盖+压实、翻耕秸秆不还田（CK）5种耕作模式对土壤有机质的影响发现，春播期和秋收期4种耕作模式相比对照翻耕秸秆不还田，耕层土壤有机质质量分数0—10 cm分别提高9.47%—25.10%和7.70%—29.25%，10—20 cm 分别提高 3.46%—19.21%和5.89%—25.10%，且相同覆盖模式下同一土层压实处理有机质质量分数明显高于非压实处理。衣明圣等（2018）通过研究亦证实免耕覆盖耕作模式下土壤耕层有机质含量均高于传统耕作和深松覆盖处理。总体来看，耕作方式过于频繁会导致土壤团聚体破碎，加速土壤有机质活性组分的矿化和氧化（Balesdent et al.，2000），针对土壤有机质贫乏的地区，建议在耕作方式上采用少免耕加秸秆覆盖较为适宜。

3 耕作方式对土壤微生态的影响

土壤微生态环境与农田系统的能量流动、信息传递及物质循环密切相关，良好的土壤微生态环境是维持农田肥力和养分供应能力的基本前提，也是保障土壤质量健康的重要基础。

3.1 对土壤微生物数量和微生物量碳氮的影响

土壤微生物数量和群落组成及活性变化是衡量土壤质量和肥力的一个重要指标，其中耕作方式是影响土壤微生物群落组成和变化的重要因素之一。刘琪等（2019）通过研究免耕、深翻和深松 3种夏闲期耕作方式对土壤微生物的影响发现，在播种前深松和深翻处理的细菌、放线菌和真菌数量显著高于免耕，越冬期深松的氨化细菌数量显著高于深翻，其中收获期免耕的微生物数量最高，深松的微生物数量最低。梁伟等（2019）通过研究证实保护性耕作可以明显增加耕层土壤微生物数量，免耕秸秆还田处理的细菌、真菌、放线菌数量相比传统耕作方式分别增加 27.9%、9.2%、24.5%，微生物量碳、氮、磷较传统耕作分别提高38.4%、35.1%、21.0%。Gonzálezchávez et al.（2010）通过研究亦证实，土壤主要微生物种类和数量受长期不同耕作措施的明显影响，合理的耕作可以显著增加土壤主要微生物类群数量。刘淑梅等（2018）研究指出，免耕与传统旋耕相比能显著增加0—20 cm土层真菌数量，土壤微生物生物量碳提高84.3%，而深耕和深松下微生物量碳与传统旋耕差异均不显著，微生物量氮分别显著下降 33.0%和 37.9%。黄召存等（2018）研究指出，垄作+全量秸秆覆盖、传统耕作+全量秸秆覆盖、垄作+半量秸秆覆盖、传统耕作+半量秸秆覆盖相比传统耕作皆能增加土壤细菌、真菌、放线菌的数量，其中垄作+全量秸秆覆盖效果最为显著。不同的耕作方式对土壤微生物数量和微生物量碳氮的影响存在明显差异主要可能是由于耕作方式的不同直接导致了土壤含水量、养分含量、透气性和土壤温度的不同，进而对生活在土壤中的主要微生物类群数量和微生物量碳氮产生了不同的影响。

3.2 对土壤微生物多样性的影响

耕作方式不同会导致土壤环境不同，进而引起土壤微生物群落结构组成和多样性发生改变。张贵云等（2019）通过研究不同耕作模式免耕覆盖、深松免耕覆盖和传统耕作对土壤原核微生物多样性的影响发现，免耕覆盖和深松免耕覆盖相比传统耕作显著降低了绿弯菌门和疣微菌门的相对丰度，免耕覆盖显著增加了土壤原核微生物群落的多样性，深松免耕覆盖对原核微生物群落的多样性和丰富度均未有显著改变。陈金等（2017）通过多年研究指出耕作模式显著影响土壤微生物多样性，在 0—10 cm土层，土壤微生物多样性表现为连续旋耕秸秆还田＞前2年旋耕秸秆还田第3年深耕秸秆还田＞连续深耕秸秆还田＞连续旋耕秸秆不还田，与连续旋耕秸秆不还田处理相比，连续旋耕秸秆还田、前2年旋耕秸秆还田第3年深耕秸秆还田、连续深耕秸秆还田处理的微生物多样性分别增加了43.2%、22.2%和30.2%。樊晓刚等（2010）在研究报告中指出，受土壤类型、农作制度、残茬量等外界因素的影响，不同耕作模式对土壤微生物多样性影响存在一定差异，但是大多研究结果表明免耕、少耕相比其他耕作模式能增加微生物多样性和生物量，有利于保持微生物多样性系统的稳定性。土壤微生物多样性与土壤功能紧密相关，对保持土壤系统的动态平衡具有重要作用，且易受土壤环境变化的影响，其中适宜的少免耕加秸秆覆盖相比其他耕作方式有利于增加土壤微生物多样性。

3.3 对土壤酶活性的影响

土壤酶活性是评价土壤生物化学过程强度及判断土壤肥力的重要指标之一，而且还能反映土壤的理化性质，表征土壤生物活性的大小（Tan et al.，2014）。王芸等（2006）通过研究指出，合理的耕作方式能有效提高土壤酶活性，如深松耕秸秆还田能够显著提高华北平原耕层土壤蔗糖酶和脲酶的活性，免耕能提高耕层土壤蔗糖酶活性20.9%、脲酶活性11.6%和碱性磷酸酶活性12.4%。Pandey et al.（2014）研究指出，耕作方式对耕层土壤蛋白酶、脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶和葡萄糖苷酶活性的影响效应皆达到 1%显著水平，而对过氧化氢酶活性影响不显著。刘晓芳等（2018）研究认为，浅松、浅旋和深松相比传统翻耕皆能有效增加土壤脲酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶活性。刘淑梅等（2018）通过对山东省砂姜黑土小麦-玉米轮作秸秆还田下不同耕作方式对土壤酶活性的影响研究发现，深耕和深松耕作模式的脲酶活性显著高于传统小麦季旋耕和免耕处理。林玥等（2019）通过研究免耕、秸秆覆盖、地膜覆盖、起垄覆膜和传统耕作（CK）对土壤酶活性的影响指出，免耕、秸秆覆盖和起垄覆膜相比传统耕作显著提高了土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性，其中过氧化氢酶活性分别增加了10.63%、8.62%、8.08%，蔗糖酶活性分别增加了113.35%、113.10%、74.75%。胡一（2017）研究发现，保护性耕作相比传统耕作可以显著增加土壤总体酶活性，播前以秸秆粉碎还田旋耕处理效果最好，增幅达29.2%，收获期以秸秆覆盖深松+旋耕处理效果最好，增幅达到27.3%。土壤中酶的种类较多，且同一耕作方式对土壤中不同种类的酶活性影响也不同，因此在有关耕作方式对不同土壤酶活性影响的内在机理研究上仍有许多领域需要我们去探索。

4 展望

作物的高产和农业的可持续发展离不开良好、健康和高质量的农田土壤，耕作方式长期以来一直影响着土壤质量的演化及农业的可持续利用，合理的耕作方式不仅可以改善土壤结构和特性，还可有效促进农田生态系统的良性循环，提高养分资源的利用率（Kladivko，2001）。随着风蚀、水蚀、耕层变浅、养分流失、土壤理化特性恶化等生态环境的变化及绿色农业、生态农业和可持续农业等的相继提出，探讨如何通过适宜的耕作措施，改善土壤的耕层结构，减少土壤中养分和水分的流失，协调土壤中水、肥、气、热，构建适宜于作物高产和稳产并具有可持续利用特性的耕层土壤已变的尤为重要和迫切（Alvarez et al.，2009；Alletto et al.，2010），笔者分析认为在未来耕作方式对土壤影响的研究中以下方面应更加深入和强化。

4.1 研究的系统性

土壤容重、团聚体、孔隙度、紧实度等土壤结构特性与土壤养分氮磷钾、有机质含量及土壤微生态中的微生物数量、微生物多样性、土壤酶活性密切相关，在研究不同耕作方式对土壤影响的过程中，应当注重将土壤结构、土壤养分及土壤微生态三者结合起来研究，因为三者相互联系、相互制约，如土壤结构一定程度上决定着土壤养分存在状态和土壤微生物的呼吸、代谢等，土壤养分可为土壤微生物提供能源，而土壤酶活性又与土壤微生物数量及土壤肥力紧密相关。在研究耕作方式对土壤的影响时如只研究土壤结构、养分和微生态三者中的一方面其结果往往不具有代表性或存在一定的偏差，只有揭示不同耕作方式下土壤结构、养分和微生态三者的变化规律及三者间的内在关联才能更准确而系统深入地解析哪种耕作方式更利于试验区耕层土壤的改善及不同耕作方式间在改善土壤效果上差异的具体内在原因。

4.2 研究的区域性

中国地域辽阔，耕地类型较多，根据中国地理分区，可将耕地划分为东北、华南、华中、华东、华北、西南和西北7个区域。由于一方面不同生态区降雨量、气温、耕地开发利用程度、耕地生态承载力及耕地自然属性及质量不同，另一方面不同耕作方式对土壤的扰动及养分和结构的影响不同，因此在开展耕作方式研究时必须充分考虑到各生态区域的生态环境特点和区域耕地的自身属性，只有充分考虑到试验研究的区域性其研究结果才能对生产具有实际指导意义，才能通过合理耕作方式的选择有效改善研究区域的耕地质量。

4.3 研究的长期性

基于一方面土壤有机质及部分肥力指标变化是一个长期过程，短期内难以看出耕作方式对其影响的效果，同时部分土壤养分及结构指标又易受外界环境干扰因素的影响，波动较大，另一方面在实际生产中往往多种耕作方式年际间交替使用（如有些地区耕地免耕一到两年后开始旋翻耕或多年连续旋翻耕后开始采用另一种耕作方式），因此若要准确全面阐明几种耕作方式年际间交替使用对土壤结构、养分和微生态的影响同时又尽可能避免外界环境因素的干扰，长期的定点监测分析研究是必不可少的。

4.4 研究的复杂性

由于中国耕地类型、耕地质量和种植制度复杂，在耕地使用上存在着多种类型，单一的耕作方式如长期免耕、旋耕、翻耕、深松并不能满足生产实际的需要，如人口密度大、耕地少的地区往往耕地利用变化比较频繁，难以实行免耕，而相对人口少、耕地多的地区，长期的免耕不仅是对耕地资源的浪费也并不利于土壤质量的改善。因此，只有将多种耕作方式在年内和年际间合理地结合起来才能更符合各区域的种植制度需求，只有充分阐明不同耕作方式年内和年际间组合对土壤结构、养分和生态环境的影响才能在有效保证耕地质量和可持续利用的基础上充分挖掘耕地生产力。