阮文亮，彭 松，2，祝曉慧，2，崔凱榮，趙利強(qiáng)，揭佳惠，李瑞琦，王建武，2*，田紀(jì)輝，2*

（1. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，廣州 510642；2. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華南熱帶農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510642）

間套作是我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的精髓，具有2000多年的悠久歷史。研究表明，間作不僅能顯著提高作物產(chǎn)量與穩(wěn)定性，還能充分挖掘利用光熱、水分和養(yǎng)分等資源，強(qiáng)化農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能[1]。甜玉米和大豆是我國(guó)主要的飼料和油料作物，隨著國(guó)民生活水平的和動(dòng)物源食品消費(fèi)量的提高，國(guó)內(nèi)產(chǎn)不足需的矛盾日益突出，已成為困擾我國(guó)糧食安全的“卡脖子”難題。我國(guó)耕地面積有限，僅靠旱地凈作難以滿足糧食需求，爭(zhēng)地矛盾是長(zhǎng)期困擾我國(guó)糧食安全的一大難題。近年來(lái)，甜玉米//大豆帶狀復(fù)合種植模式得到廣泛推廣，2020—2023年中央一號(hào)文件均提出要扎實(shí)推進(jìn)甜玉米//大豆帶狀復(fù)合種植。甜玉米//大豆帶狀復(fù)合種植可化解二者爭(zhēng)地矛盾，有效降低病蟲草害、促進(jìn)大豆根瘤固氮、提高甜玉米氮肥利用率和提升土壤肥力等，已成為挖掘大豆甜玉米產(chǎn)能的重要途徑[1-2]。

土壤團(tuán)聚體作為土壤結(jié)構(gòu)的基本單元，是土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化場(chǎng)所和土壤微生物的生存環(huán)境，對(duì)于調(diào)控土壤肥力、植被生長(zhǎng)等具有重要意義[3]。最近的研究表明，甜玉米//大豆間作可有效改良土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)，提高土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性和土壤肥力，進(jìn)而提高作物產(chǎn)量及其長(zhǎng)期的可持續(xù)性[4]。Zhang S.等[5]2022 年發(fā)現(xiàn)甜玉米//大豆間作能顯著促進(jìn)土壤叢枝菌根真菌（AMF）多樣性，進(jìn)而提升黑土團(tuán)聚體穩(wěn)定性。然而，土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性受土地利用方式、耕作和施肥方式等多種人類活動(dòng)影響[6]。例如，施用化肥會(huì)增加土壤電解質(zhì)濃度而使土壤團(tuán)聚體變得更為分散[7]；也有研究表明化肥施用可以提高作物生物量和根系分泌物的輸入[8]，施用有機(jī)肥能提高土壤有機(jī)碳含量[9]，對(duì)土壤團(tuán)聚體的形成和穩(wěn)定起積極作用。值得注意的是，甜玉米//大豆間作系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)與施肥量有關(guān)，而不同施肥水平下甜玉米//大豆間作對(duì)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響還尚不清楚。本文研究了不同施氮水平與甜玉米//大豆間作行比對(duì)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性及其有機(jī)碳含量的影響，以期為優(yōu)化甜玉米//大豆帶狀復(fù)合種植技術(shù)體系、實(shí)現(xiàn)氮肥減量增效和農(nóng)田固碳減排提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地點(diǎn)為廣東省廣州市華南農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)中心（23°08'N，113°15'E），屬亞熱帶季風(fēng)氣候，太陽(yáng)輻射總量為105.3 kJ/cm2，年日照時(shí)數(shù)為1 462.4～1 832.5 h，平均氣溫為21.6～23.5 ℃，平均降雨量為1 682.4～2 698.5 mm（降水主要集中在4—9 月份）。本試驗(yàn)開始于2013秋季，為長(zhǎng)期定位試驗(yàn)。試驗(yàn)區(qū)的土壤為赤紅壤，初始土壤的pH為5.2，有機(jī)質(zhì)含量為20.28 g/kg，速效氮、速效磷和速效鉀含量分別為75.50、74.69和72.59 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用甜玉米的品種為“華珍”（Zea maysL.saccharata sturt cv. Huazhen），購(gòu)于山東禾之元種業(yè)；大豆的品種為“上海青”（Glycine maxL. cv. Shanghaiqing），由華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院年海教授團(tuán)隊(duì)提供。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在本試驗(yàn)中，采用雙因素（種植模式和施氮水平）隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。其中3 種不同種植模式分別為甜玉米單作（SS）、2 行甜玉米∶3 行大豆（S2B3）和2行甜玉米∶4行大豆（S2B4），以大豆單作（SB）為對(duì)照；3種不同施氮水平分別為不施氮處理（N0）、減量施氮處理（N1：每公頃施用300 kg尿素）和常規(guī)施氮處理（N2：每公頃施用360 kg 尿素），其中常規(guī)施氮根據(jù)當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施氮量設(shè)定[10]。試驗(yàn)中共有10 個(gè)處理（SS-N0、S2B3-N0、S2B4-N0、SS-N1、S2B3-N1、S2B4-N1、SS-N2、S2B3-N2、S2B4-N2、SB），每個(gè)處理作3次重復(fù)，共30個(gè)小區(qū)。單個(gè)小區(qū)的長(zhǎng)和寬分別為4.8 m 和3.6 m，面積為17.28 m2。甜玉米//大豆間作采用“替代型”設(shè)計(jì)（圖1），甜玉米的行距在單作和間作處理中分別為60 cm 和50 cm，株距均為30 cm；大豆單作和間作的行距均為30 cm，穴距均為20 cm（每穴種植3株）；間作處理中大豆與甜玉米的行距為30 cm。單作甜玉米和單作大豆的種植密度分別為55 556 株/hm2和500 000 株/hm2；S2B3 模式中，甜玉米和大豆的種植密度分別為39 216 株/hm2和264 706 株/hm2，在小區(qū)中所占面積比例分別為51.47%和48.53%；S2B4模式中，甜玉米和大豆的種植密度分別為33 333株/hm2和300 000株/hm2，在小區(qū)中所占面積比例分別為43.75%和56.25%。

圖1 不同處理的甜玉米、大豆種植模式圖Figure 1 Layouts of planting patterns of sweet maize and soybean in different treatments of cropping systems

田間大豆播種時(shí)間為2020年8月10日，并在當(dāng)天進(jìn)行甜玉米育苗。8 月23 日將甜玉米育苗移栽至大田，大豆（10 月25 日）與甜玉米（10 月29 日）均在成熟期收獲。本試驗(yàn)中，氮肥在甜玉米苗期、拔節(jié)期和穗期施用，比例分別為30%、30%和40%；鉀肥的用量為300 kg/hm2，在各生長(zhǎng)期與氮肥同時(shí)施用，施用比例分別為15%、40%和45%；磷肥的用量為150 kg/hm2，作為基肥一次性施入田中[11-12]。

1.4 樣品采集與測(cè)定方法

1.4.1 作物產(chǎn)量

在成熟期測(cè)定作物產(chǎn)量。對(duì)于甜玉米，每個(gè)小區(qū)取2個(gè)面積為0.9 m×1.8 m的樣方測(cè)定穗重，取平均值。對(duì)于大豆，每個(gè)小區(qū)取2個(gè)面積為0.9 m×1 m的樣方測(cè)莢重，取平均值。將樣方產(chǎn)量換算為每公頃產(chǎn)量。

1.4.2 土壤樣品采集

取樣時(shí)間為2020年10月31日。使用土鉆取甜玉米帶0～20 cm 深土壤，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)取5 個(gè)點(diǎn)裝入自封袋中帶回實(shí)驗(yàn)室。土壤樣品過(guò)5 mm篩后于4 ℃條件下保存。

1.4.3 土壤團(tuán)聚體分級(jí)與有機(jī)碳測(cè)定

利用干篩法（參考Gartzia-Bengoetxea, N.等[13]）分離土壤團(tuán)聚體。稱取鮮土100 g放置在套篩最上層，用震蕩式機(jī)械篩分儀，在最大功率下震蕩2 min后分別得到5～2 mm的粗大團(tuán)聚體、2～0.25 mm的細(xì)大團(tuán)聚體和＜0.25 mm的微團(tuán)聚體，再將各級(jí)篩網(wǎng)上的土樣分別收集稱重并計(jì)算出相應(yīng)粒級(jí)力穩(wěn)性團(tuán)聚體百分含量以及平均重量直徑（MWD）和幾何當(dāng)量直徑（GMD）。之后將各團(tuán)聚體土壤自然風(fēng)干后過(guò)0.149 mm 篩用于土壤有機(jī)碳含量測(cè)定。土壤有機(jī)碳用重鉻酸鉀氧化外加熱法測(cè)定[14]。

1.5 相關(guān)指標(biāo)計(jì)算

1.5.1 產(chǎn)量

產(chǎn)量/（t·hm-2）=10 000/樣方面積（m-2）×樣方產(chǎn)量（g）×面積占比（%）/106

1.5.2 土地當(dāng)量比（total land equivalent，TLER）[15]

TLER=LERS+LERB=Yis/Yss+Yib/Ysb

LERS—甜玉米的偏土地當(dāng)量比，LERB—大豆的偏土地當(dāng)量比；Yis—間作甜玉米的產(chǎn)量；Yss—單作甜玉米的產(chǎn)量，Yib—間作大豆的產(chǎn)量，Ysb—單作大豆產(chǎn)量。

若TLER＞1，說(shuō)明間作相對(duì)單作具有優(yōu)勢(shì)，能提高土地利用效率，若TLER＜1，則為間作劣勢(shì)[15]。

1.5.3 平均質(zhì)量直徑（MWD，mean weight diameter）[16]：

式中：xi—各粒級(jí)團(tuán)聚體平均直徑(mm)，wi—各粒級(jí)團(tuán)聚體質(zhì)量百分?jǐn)?shù)(%)。

1.5.4 幾何平均直徑（GMD，geometric mean diameter）[16]：

式中：xi—各粒級(jí)團(tuán)聚體平均直徑(mm)，wi—各粒級(jí)團(tuán)聚體質(zhì)量百分?jǐn)?shù)(%)。

1.5.5 有機(jī)碳貢獻(xiàn)率[17]

有機(jī)碳貢獻(xiàn)率=該粒級(jí)團(tuán)聚體中有機(jī)碳含量×該團(tuán)聚體含量/原土有機(jī)碳含量×100%

1.6 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2016 和SPSS 27 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用雙因素方差分析檢驗(yàn)施氮水平、種植模式及其交互作用對(duì)土壤團(tuán)聚體及有機(jī)碳含量的影響，采用鄧肯多重比較法檢驗(yàn)不同處理之間差異的顯著性。采用Origin 2022作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施氮水平與間作模式對(duì)甜玉米產(chǎn)量及土地當(dāng)量比的影響

施氮增加了甜玉米的產(chǎn)量而降低了土地當(dāng)量比，間作具有產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)?？傮w上，與N0 相比，N1 和N2處理均顯著增加了甜玉米產(chǎn)量，但N1和N2之間無(wú)顯著差異（圖2a）。在N0 處理下，不同間作模式對(duì)甜玉米產(chǎn)量無(wú)顯著影響；在N1 和N2 處理下，與SS 相比，S2B3 和S2B4 間作均顯著降低了甜玉米產(chǎn)量。在不同氮水平下，甜玉米大豆間作系統(tǒng)的土地當(dāng)量比均大于1（圖2b）。施氮均降低了S2B3 和S2B4 的土地當(dāng)量比，N1 和N2 處理的降幅分別為14.59%、11.30%和10.73%、9.66%（P＞0.05）。

2.2 不同施氮水平與間作模式對(duì)土壤團(tuán)聚體比例及穩(wěn)定性的影響

施氮降低了甜玉米土壤粗大團(tuán)聚體的比例及團(tuán)聚體的穩(wěn)定性，而間作對(duì)兩者的影響不明顯。施氮水平對(duì)土壤大團(tuán)聚體組成有顯著影響，但對(duì)微團(tuán)聚體比例影響不大（圖3）。相對(duì)于N0，施氮均顯著降低了粗大團(tuán)聚體含量，其中N1 分別導(dǎo)致SS、S2B3 和S2B4 粗大團(tuán)聚體比例降低33.48%、25.68%和19.40%，N2 分別導(dǎo)致SS、S2B3 和S2B4 粗大團(tuán)聚體比例降低29.22%、28.40%和27.85%。施氮在降低粗大團(tuán)聚體含量的同時(shí)提高了細(xì)大團(tuán)聚體的含量，其中N1 分別導(dǎo)致SS、S2B3 和S2B4 細(xì)大團(tuán)聚體比例提高61.52%、63.44%和32.77%，N2 分別導(dǎo)致SS、S2B3 和S2B4 細(xì)大團(tuán)聚體比例提高57.13%、72.08%和39.34%。種植模式對(duì)甜玉米土壤團(tuán)聚體組成影響不大。值得注意的是，在不同施氮水平中S2B3處理的粗大團(tuán)聚體比例均高于SS和S2B4（P＞0.05）。

圖3 不同處理下甜玉米//大豆間作系統(tǒng)的甜玉米土壤組成Figure 3 Sweet maize soil composition of sweet maize//soybean intercropping system under different treatments

施氮水平對(duì)甜玉米土壤穩(wěn)定性有顯著影響（圖4）。在不同種植模式中，施氮均顯著降低了土壤平均質(zhì)量直徑(MWD)和幾何平均直徑(GMD)。種植模式對(duì)甜玉米土壤穩(wěn)定性影響不大。值得注意的是，在不同施氮水平中S2B3模式下土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性均高于SS和S2B4（P＞0.05）。

圖4 不同處理下甜玉米//大豆間作系統(tǒng)甜玉米的土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性Figure 4 Soil aggregate stability of sweet maize in sweet maize//soybean intercropping system under different treatments

2.3 不同施氮水平與間作模式對(duì)土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量的影響

施氮對(duì)甜玉米土壤結(jié)構(gòu)和各團(tuán)聚體有機(jī)碳貢獻(xiàn)率有顯著影響，而間作對(duì)兩者的影響不明顯。施氮水平對(duì)甜玉米土壤有機(jī)碳含量有顯著影響（圖5）。在3 種種植模式中，施氮均顯著降低了原土有機(jī)碳含量，其中N2處理的降幅均高于N1（S2B3除外）。種植模式對(duì)原土有機(jī)碳含量的影響因施氮水平不同而不同。具體來(lái)說(shuō)，在N0 處理中間作增加了原土有機(jī)碳含量，其中S2B3模式的有機(jī)碳含量顯著高于其他處理（P＜0.05）；在N1 和N2 處理中不同種植模式對(duì)土壤有機(jī)碳含量沒(méi)有一致的影響。

圖5 不同處理下甜玉米//大豆間作系統(tǒng)甜玉米的土壤有機(jī)碳含量Figure 5 Soil organic carbon content of sweet maize in sweet maize//soybean intercropping system under different treatments

總體上，微團(tuán)聚體有機(jī)碳含量低于粗大團(tuán)聚體和細(xì)大團(tuán)聚體（圖6a）。3 種種植模式中，施氮均顯著降低了粗大團(tuán)聚體、細(xì)大團(tuán)聚體和微團(tuán)聚體有機(jī)碳含量。不同種植模式對(duì)團(tuán)聚體有機(jī)碳含量無(wú)顯著影響。進(jìn)一步分析表明，土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳貢獻(xiàn)率隨粒徑降低而降低，即粗大團(tuán)聚體＞細(xì)大團(tuán)聚體＞微團(tuán)聚體（圖6b）。在3種種植模式中，施氮均顯著降低了粗大團(tuán)聚體的有機(jī)碳貢獻(xiàn)率（P＜0.05），但提高了細(xì)大團(tuán)聚體的有機(jī)碳貢獻(xiàn)率（P＞0.05）。不同種植模式對(duì)土壤各粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳貢獻(xiàn)率無(wú)顯著影響。

圖6 不同處理下甜玉米//大豆間作系統(tǒng)甜玉米各粒徑土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量及貢獻(xiàn)率Figure 6 Organic carbon content and contribution rate of soil aggregates of sweet maize with different particle sizes in sweet maize//soybean intercropping system under different treatments

2.4 相關(guān)性分析

甜玉米//大豆間作系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)與土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性及其有機(jī)碳含量顯著相關(guān)。相關(guān)分析表明，間作系統(tǒng)土地當(dāng)量比與土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性（MWD和GMD）、原土有機(jī)碳含量和細(xì)大團(tuán)聚體有機(jī)碳含量顯著正相關(guān)（表1）。MWD、GMD與原土有機(jī)碳含量極顯著正相關(guān)，與細(xì)大團(tuán)聚體有機(jī)碳含量顯著正相關(guān)。原土有機(jī)碳含量和細(xì)大團(tuán)聚體有機(jī)碳含量顯著正相關(guān)。

表1 主要變量的相關(guān)系數(shù)矩陣Table 1 Correlation coefficient matrix of major variables

3 討論

3.1 施氮水平和間作模式對(duì)甜玉米產(chǎn)量及土地當(dāng)量比的影響

氮素是作物生長(zhǎng)的重要營(yíng)養(yǎng)元素，但是多數(shù)土壤中的氮素難以滿足作物生長(zhǎng)所需，施用氮肥是農(nóng)民提高產(chǎn)量的重要措施[18]。施氮能提高甜玉米干物質(zhì)累積量、株高、葉綠素含量和產(chǎn)量[19]。本研究中也發(fā)現(xiàn)，施氮顯著提高了甜玉米產(chǎn)量，但N1 和N2 處理間甜玉米產(chǎn)量無(wú)顯著差異，這表明減少約17%的氮肥投入仍可維持甜玉米產(chǎn)量的穩(wěn)定，即360 kg/hm2的施氮量可能是過(guò)量的。2 種間作模式的土地當(dāng)量比均大于1，表明其相對(duì)于單作具有明顯的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)[20]。施氮會(huì)降低大豆根瘤數(shù)量、干重固氮效率[21-22]，本研究中施氮有降低土地當(dāng)量比的趨勢(shì)，這可能與施氮抑制了大豆生物固氮與生長(zhǎng)有關(guān)。綜上，施氮雖然顯著增加了甜玉米產(chǎn)量，但過(guò)量施氮并沒(méi)有獲得更高的產(chǎn)量，相反有降低間作優(yōu)勢(shì)的趨勢(shì)。因此，我們基于長(zhǎng)期觀測(cè)的結(jié)果表明，減施17%的氮肥可以維持甜玉米產(chǎn)量的長(zhǎng)期穩(wěn)定，有利于提高氮肥利用率，同時(shí)降低環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 施氮對(duì)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定及其有機(jī)碳含量的影響

土壤團(tuán)聚體和土壤有機(jī)碳有著緊密的聯(lián)系，有機(jī)物的膠結(jié)作用促進(jìn)土壤團(tuán)聚體的形成并能提高其穩(wěn)定性，同時(shí)團(tuán)聚體也能保護(hù)有機(jī)碳使其免受分解。土壤團(tuán)聚體的形成和穩(wěn)定主要依賴于土壤中各種有機(jī)、無(wú)機(jī)和有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合膠結(jié)物質(zhì)的數(shù)量和性質(zhì)[6]。有機(jī)膠結(jié)劑包括根系、菌絲和真菌，微生物和植物產(chǎn)生的多糖和持久性的芳香腐殖質(zhì)；無(wú)機(jī)膠結(jié)劑主要包括黏粒、多價(jià)金屬離子、鋁硅酸鹽以及氧化物(如晶質(zhì)氧化鐵)等[23]。

本研究結(jié)果表明，施氮顯著降低了甜玉米土壤中粗大團(tuán)聚體（＞2 mm）比例、MWD 和GMD，同時(shí)顯著增加了細(xì)大團(tuán)聚體（0.25～2 mm）比例。這表明施用氮肥導(dǎo)致土壤粗大團(tuán)聚體分解為細(xì)大團(tuán)聚體，從而降低了土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性。前人研究也發(fā)現(xiàn)施氮降低了土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性[24-25]。土壤膠結(jié)劑是促進(jìn)團(tuán)聚體形成和穩(wěn)定的關(guān)鍵物質(zhì)[23]，其中大團(tuán)聚體(＞0.25 mm)主要是由土壤根系和菌絲纏繞膠結(jié)微團(tuán)聚體形成，而粗大團(tuán)聚體（＞2 mm）的形成與菌根菌絲關(guān)系尤為密切。叢枝菌根真菌（AMF）的外生菌絲對(duì)大團(tuán)聚體的形成和穩(wěn)定性有重要影響[26-27]，而施氮會(huì)降低土壤AMF 多樣性[4]，過(guò)高的氮輸入會(huì)對(duì)植物根系以及共生體的根外菌絲產(chǎn)生毒害作用，減少菌根真菌的豐富度。本試驗(yàn)平臺(tái)前期研究也發(fā)現(xiàn)施氮顯著降低了甜玉米根圍土壤、根際土壤和根系A(chǔ)MF群落豐富度和多樣性并改變了群落組成，其中SS和S2B4模式下，N0水平的菌絲密度顯著均高于N2[11]，因此施氮導(dǎo)致的粗大團(tuán)聚體分解和穩(wěn)定性下降可能與AMF生長(zhǎng)的降低有關(guān)。

團(tuán)聚體對(duì)土壤有機(jī)碳的保護(hù)機(jī)制包括化學(xué)、物理和生物穩(wěn)定機(jī)制[28]，土壤有機(jī)碳含量與大團(tuán)聚體（＞0.25 mm）比例及有機(jī)碳含量呈顯著正相關(guān)[3]。過(guò)量或不合理施用化肥會(huì)導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)破壞[29]，單一施用和過(guò)量施用化肥會(huì)引發(fā)土壤結(jié)構(gòu)遭到破壞、土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳降低等問(wèn)題[3]。本研究還發(fā)現(xiàn)，施氮顯著降低了原土與各級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳含量。一般認(rèn)為，有機(jī)碳以顆粒態(tài)形式存在于團(tuán)聚體孔隙內(nèi)或者與礦物顆粒緊密吸附[30]，且團(tuán)聚體粒級(jí)越大，破壞其結(jié)構(gòu)所需的能量越少[31]，其固持的有機(jī)質(zhì)越不穩(wěn)定[32]。本研究發(fā)現(xiàn)，施氮在降低粗大團(tuán)聚體（＞2 mm）有機(jī)碳貢獻(xiàn)率的同時(shí)提高了細(xì)大團(tuán)聚體（0.25～2 mm）有機(jī)碳貢獻(xiàn)率，表明部分有機(jī)碳可能在粗大團(tuán)聚體分解后重新被細(xì)大團(tuán)聚體固持。在大團(tuán)聚體中顆粒有機(jī)質(zhì)分解過(guò)程中，有機(jī)碎片、微生物黏液與黏土顆粒等包裹形成微團(tuán)聚體，微團(tuán)聚體從大團(tuán)聚體中釋放出來(lái)進(jìn)而形成相對(duì)穩(wěn)定的土壤有機(jī)質(zhì)[33]。但是大團(tuán)聚體的破裂是先從粗大團(tuán)聚體到細(xì)大團(tuán)聚體再到微團(tuán)聚體還是直接從粗大團(tuán)聚體到微團(tuán)聚體還有待探討。此外，相關(guān)分析進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，細(xì)大團(tuán)聚體有機(jī)碳含量與原土有機(jī)碳含量和團(tuán)聚體穩(wěn)定性呈顯著正相關(guān)關(guān)系（表1），表明細(xì)大團(tuán)聚體對(duì)土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與有機(jī)碳固持起著重要作用。因此，施氮降低粗大團(tuán)聚體比例，相對(duì)強(qiáng)化了細(xì)大團(tuán)聚體在土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與有機(jī)碳固持中的重要性。

3.3 甜玉米大豆間作模式對(duì)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定及其有機(jī)碳含量的影響

有研究表明，間作對(duì)甜玉米和大豆根系分泌糖和有機(jī)酸含量的促進(jìn)作用，能夠顯著提升土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性[16]。本研究結(jié)果表明，間作模式對(duì)土壤結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性無(wú)顯著影響，但是S2B3有增加粗大團(tuán)聚體比例、提高團(tuán)聚體穩(wěn)定性（MWD和GMD）的趨勢(shì)。鑒于根系交互強(qiáng)度對(duì)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定的重要影響，需要進(jìn)一步明確等密度添加式間作下根系形態(tài)與根系分泌物對(duì)土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)的影響。

前文提到，施氮會(huì)促進(jìn)土壤團(tuán)聚體分解進(jìn)而降低有機(jī)碳含量，同時(shí)施氮會(huì)降低土地當(dāng)量比。張世漢等[34]研究發(fā)現(xiàn)適量施氮(＜105 kg/hm2)可提高土壤有機(jī)碳含量，而過(guò)量施氮(157.5 kg/hm2)則會(huì)減少其含量。本研究發(fā)現(xiàn)，N0 條件下相對(duì)于SS 和S2B4，S2B3 顯著增加原土有機(jī)碳含量。與甜玉米單作相比，甜玉米//大豆帶狀套作共生期單位面積生物量增加、土壤溫度降低、土壤含水量增加、冠層底部光合有效輻射降低導(dǎo)致土壤呼吸速率下降，土壤肥力維持能力增強(qiáng)，作物截獲碳輸入土壤增加，從而提高了土壤有機(jī)碳的含量[35-36]。此外，在施氮處理下間作（S2B3）則沒(méi)有顯著提高土壤有機(jī)碳含量，這表明施氮降低了甜玉米//大豆間作的土壤有機(jī)碳固持潛力。因此，甜玉米大豆間作（S2B3）在低氮投入下更有優(yōu)勢(shì)，這與前人的研究結(jié)果一致[37]。

4 結(jié)論

施氮顯著提高了甜玉米產(chǎn)量，但降低了間作系統(tǒng)土地當(dāng)量比；相對(duì)于常規(guī)施氮，減量施氮對(duì)甜玉米產(chǎn)量及土地當(dāng)量比無(wú)顯著影響。施氮促進(jìn)了粗大團(tuán)聚體（＞2 mm）分解為細(xì)大團(tuán)聚體（0.25～2 mm），并顯著降低了甜玉米土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性與粗大團(tuán)聚體有機(jī)碳貢獻(xiàn)率，細(xì)大團(tuán)聚體對(duì)土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與有機(jī)碳固持起重要作用。間作大豆對(duì)甜玉米土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)和有機(jī)碳含量無(wú)顯著影響，但甜玉米//大豆2∶3間作在一定程度上提高了甜玉米土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性，且在不施氮處理下顯著提高了甜玉米土壤有機(jī)碳含量。綜上，減量施氮與間作大豆（甜玉米//大豆2∶3）在維持甜玉米產(chǎn)量穩(wěn)定的同時(shí)有望提高土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性和土壤有機(jī)碳固持潛力。