玉米( Zea mays L．) 是我國(guó)種植面積最大的糧食作物，其產(chǎn)量高低直接關(guān)乎我國(guó)的糧食安全。玉米是 C4 植物，其產(chǎn)量的維系需要大量的氮素供給。然而，氮肥的大量投入和連年種植必然導(dǎo)致土壤貧瘠，因此 尋求一種減少氮肥投入，且能培肥沃土的玉米栽培模式迫在眉睫。作為禾本科植物，玉米與豆科植物間作 不僅能減少氮肥用量，而且通過(guò)地上植物殘?bào)w回落數(shù)量的增加還能達(dá)到沃土培肥的效果。目前，比較深 入、系統(tǒng)且在實(shí)踐中推廣面積較大的研究即為玉米間作大豆栽培模式。

1 材料與方法

1．1 試驗(yàn)地概況

田間定位試驗(yàn)始于 2016 年 5 月，已連續(xù)進(jìn)行 3 年，本文數(shù)據(jù)結(jié)果源自 2018 年 4 月進(jìn)行的田間試驗(yàn)。 試驗(yàn)地為吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院北大地玉米試驗(yàn)田( 126°28'32″E，43°57'07″N) ，為北溫帶大陸性季風(fēng)氣候，供 試土壤類型為白漿土，質(zhì)地為沙壤土，試驗(yàn)區(qū)地勢(shì)平坦。0 ～ 20 cm 土壤基本理化性質(zhì): 有機(jī)質(zhì)含量 13．6 g·kg－1 、全氮含量 0．77 g·kg－1 、堿解氮含量 126．6 mg·kg－1 、有效磷含量 40． 8 mg·kg－1 、速效鉀含量 134． 9 mg·kg－1 ，pH5．42。

1．2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選擇耐密、緊湊型‘先玉 335’為玉米供試品種，采取等壟寬常規(guī)栽培，于 2018 年 4 月 28 日播種，壟寬64 cm，株距 23．9 cm，種植密度為 6．5 萬(wàn)株·hm－2 ，玉米栽植過(guò)程不使用任何除草劑。供試白三葉品種為 ‘海法’，品種來(lái)源于以色列，三葉草屬，多年生草本。于 5 月 18 日玉米大喇叭口期進(jìn)行間作播種，采取條 播方式進(jìn)行，在距離玉米根部 20 cm 兩側(cè)直播白三葉種子，播深 1．5 cm，播種量為 6 g·m－2 。 試驗(yàn)共設(shè) 9 個(gè)處理( 表 1) ，包括玉米單作系列的 4 個(gè)處理、玉米間作白三葉系列的 4 個(gè)處理以及玉米 單作不施肥對(duì)照，每個(gè)處理重復(fù) 3 次，共計(jì) 27 個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)長(zhǎng) 11 m、寬 9．66 m，小區(qū)面積為 106．26 m2 ， 區(qū)組間設(shè)有 1 m 保護(hù)行。供試化肥分別為尿素、磷酸二銨和氯化鉀。具體施肥方案: 氮肥的 1 /2、鉀肥的 1 /2 以及全部的磷肥用于基肥，其余 1 /2 的氮肥以及 1 /2 的鉀肥用作追肥，在玉米拔節(jié)期施用。在白三葉 出苗后，按玉米拔節(jié)期、抽雄期和灌漿期采用五點(diǎn)法動(dòng)態(tài)采集各小區(qū) 0 ～ 20 cm 耕層土樣，風(fēng)干，去除可見(jiàn) 植株殘?bào)w，粉碎，過(guò) 0．25 mm 篩后，置于磨砂廣口瓶中保存。

1．3 測(cè)試方法

利用腐殖質(zhì)組成修改法對(duì)土樣進(jìn)行分析，具體過(guò)程: 稱取過(guò) 0． 01 mm 篩的風(fēng)干土樣 5． 00 g 于 100 mL 聚乙烯離心管中，加入 30 mL 蒸餾水?dāng)嚢杈鶆?，?70 ℃恒溫水浴振蕩器上提取 1 h，3 500 r·min－1 離心 15 min，將上清液過(guò)濾于 50 mL 容量瓶中，在含有殘?jiān)碾x心管中繼續(xù)添加 20 mL 蒸餾水?dāng)嚢杈鶆颍?再次離心并將此次上清液與前 1 次 的 合 并，用 蒸 餾 水 定 容，此溶液即為水溶性物質(zhì) ( water soluble substance，WSS) 。繼續(xù)重復(fù)上述方法，將蒸餾水改為 0．1 mol·L－1 NaOH 和 0．1 mol·L－1 Na4P2O7 ·10H2O 的 混合液( 體積比為 1 ∶1) 對(duì)殘?jiān)M(jìn)行 2 次提取，此次收集的溶液即為可提取腐殖酸( humic-extracted acid， HE) 。離心管中殘?jiān)谜麴s水多次洗滌，直至洗液 pH 值近中性，將殘?jiān)D(zhuǎn)入 55 ℃ 鼓風(fēng)干燥箱（上海精宏DHG-9023A鼓風(fēng)干燥箱）烘干至質(zhì) 量恒定，該沉淀物質(zhì)即為胡敏素( humin，Hu) 。 吸取上述 HE 溶液 30 mL，用 0．5 mol·L－1 H2 SO4 將其 pH 值調(diào)至 1．0 ～ 1．5，然后置于 70 ℃ 水浴鍋中保 溫 1．5 h，靜置過(guò)夜，次日將溶液過(guò)濾于 50 mL 容量瓶并定容，此溶液即為富里酸( fulvic acid，F(xiàn)A) ; 先用稀 酸洗滌濾紙上的殘?jiān)?，再用溫?zé)岬南A將其溶解于 50 mL 容量瓶中，用蒸餾水定容，即為胡敏酸( humic acid，HA) 。WSS、HE、HA、Hu 組分的有機(jī)碳( CWSS、CHE、CHA、CHu ) 及總有機(jī)碳( total organic C，TOC) 含量均 采用外加熱－K2Cr2O7 氧化法測(cè)定，F(xiàn)A 組分的有機(jī)碳含量 = HE 組分的有機(jī)碳含量－HA 組分的有機(jī)碳含 量。采用 TU－1901 紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)分別測(cè)定 HA 堿溶液于 465 和 665 nm 波長(zhǎng)下的吸光值，并計(jì)算其 比值，即為胡敏酸 E4 /E6。

1．4 數(shù)據(jù)處理與分析

用 Excel 2003 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，采用 SPSS 18．0 軟件的單因素方差分析( ANOVA) 和 Duncan’s 多 重極差檢驗(yàn)法比較不同處理數(shù)據(jù)間的差異。

2 結(jié)果與分析

從表 2 可知: M-N-28、M-N-35、M-N-40、I-N-28、I-N-35 和 I-N-40 處理 TOC 含量均呈先降低后增加的趨 勢(shì)，而 M-N-45 處理 TOC 含量則呈先增加后降低的趨勢(shì)，I-N-45 處理 TOC 含量逐漸上升。與拔節(jié)期相比， 玉米灌漿期單作栽培模式只有在施氮水平增至 225 kg·hm－2 時(shí) TOC 含量增加了 1．9%，其他 3 個(gè)施氮水平下 TOC 含量均降低; 基于玉米間作白三葉栽培模式，4 個(gè)施氮水平下白漿土 TOC 含量均增加，I-N-28、 I-N-35、I-N-40 和 I-N-45 處理，分別增加 7．8%、2．8%、8．4%和 9．0%，其中 I-N-45 處理的增幅最大。與 CK 相比，灌漿期 M-N-28、M-N-35、M-N-45、I-N-28、I-N-35 和 I-N-40 處理 TOC 含量分別增加 26． 9%、2． 6%、 10．0%、24．1%、19．9%和 1．4%，M-N-40 處理 TOC 含量降低了 2．7%，I-N-45 處理與 CK 相比無(wú)顯著差異?？?見(jiàn)，玉米單作模式下施氮量為 200 kg·hm－2 時(shí)對(duì)白漿土 TOC 含量的消耗最大，而在玉米間作白三葉栽培模 式下，TOC 含量隨施氮水平的增加而降低，在玉米間作白三葉模式下較低施氮水平更有助于 TOC 含量的 保蓄。

與拔節(jié)期相比，在灌漿期 I-N-28、I-N-35 和 I-N-40 處理 CWSS含量均增加，分別增加了 25．0%、11．1%和 9．1%，而 I-N-45 處理 CWSS含量有所消耗，玉米單作模式在供試施氮水平下均不能使 CWSS含量增加。與 CK 相比，灌漿期 M-N-28、M-N-35、M-N-40、M-N-45、I-N-28 和 I-N-45 處理 CWSS含量分別降低了 31．8%、18．2%、 27．3%、36．4%、4．6%和 18．2%，I-N-35 處理 CWSS含量增加了 9．1%，I-N-40 處理保持不變。我們推斷，相對(duì) 于單作模式，相同施氮水平下玉米間作白三葉栽培模式可顯著降低 CWSS含量的消耗，為微生物活動(dòng)提供 更多能源物質(zhì)。

3 討論

與拔節(jié)期相比，玉米灌漿期單作栽培僅在 225 kg·hm－2 施氮水平時(shí)白漿土 TOC 含量增加 1．9%。增施 氮肥有利于提高氮素代謝強(qiáng)度及酶活性，使氮素積累和蛋白質(zhì)總量增加，進(jìn)而促進(jìn)根系分泌物的產(chǎn)生，間 接提升 TOC 含量。本試驗(yàn)中，玉米單作條件下較低施氮水平不足以彌補(bǔ)白漿土 TOC 的礦化?；谟?米間作白三葉栽培模式，4 個(gè)施氮水平白漿土 TOC 含量均增加，其中 I-N-45 處理的增幅最大。并且，玉米 間作白三葉增加地上植被的生物量及田間植物殘?bào)w的凋落物，使形成的田間復(fù)層結(jié)構(gòu)更有利于有機(jī)碳的 輸入。此外，白三葉根系及其分泌物還能為 TOC 庫(kù)存提供穩(wěn)定、豐富的有機(jī)碳源。因此，與玉米單作相 比較，玉米間作白三葉在提高白漿土碳固存方面的優(yōu)勢(shì)更明顯，若單作玉米，需配施較高的氮素水平才能 維系和穩(wěn)定白漿土的碳儲(chǔ)量。分析其原因: 較高氮素的施入能夠加速土壤酸化，對(duì)一部分微生物造成毒 害，致使其死亡而釋放微生物量碳，使 TOC 含量略有提高。與不施肥的 CK 處理相比，玉米間作白三葉 配施較低水平氮素即可提高白漿土 TOC 含量。較低氮素供給在玉米單作栽培上能夠顯著促進(jìn)微生物的 礦化作用，而玉米間作白三葉能夠更好發(fā)揮白三葉的固氮作用，維系礦化和腐殖化間的平衡，將更多有機(jī) 碳素固定在土壤中，有利于保蓄肥力。