白浆土腐殖质组成分析！！！

玉米( Zea mays L．) 是我国种植面积最大的粮食作物，其产量高低直接关乎我国的粮食安全。玉米是 C4 植物，其产量的维系需要大量的氮素供给。然而，氮肥的大量投入和连年种植必然导致土壤贫瘠，因此 寻求一种减少氮肥投入，且能培肥沃土的玉米栽培模式迫在眉睫。作为禾本科植物，玉米与豆科植物间作 不仅能减少氮肥用量，而且通过地上植物残体回落数量的增加还能达到沃土培肥的效果。目前，比较深 入、系统且在实践中推广面积较大的研究即为玉米间作大豆栽培模式。

1 材料与方法

1．1 试验地概况

田间定位试验始于 2016 年 5 月，已连续进行 3 年，本文数据结果源自 2018 年 4 月进行的田间试验。 试验地为吉林农业科技学院北大地玉米试验田( 126°28'32″E，43°57'07″N) ，为北温带大陆性季风气候，供 试土壤类型为白浆土，质地为沙壤土，试验区地势平坦。0 ～ 20 cm 土壤基本理化性质: 有机质含量 13．6 g·kg－1 、全氮含量 0．77 g·kg－1 、碱解氮含量 126．6 mg·kg－1 、有效磷含量 40． 8 mg·kg－1 、速效钾含量 134． 9 mg·kg－1 ，pH5．42。

1．2 试验设计

选择耐密、紧凑型‘先玉 335’为玉米供试品种，采取等垄宽常规栽培，于 2018 年 4 月 28 日播种，垄宽64 cm，株距 23．9 cm，种植密度为 6．5 万株·hm－2 ，玉米栽植过程不使用任何除草剂。供试白三叶品种为 ‘海法’，品种来源于以色列，三叶草属，多年生草本。于 5 月 18 日玉米大喇叭口期进行间作播种，采取条 播方式进行，在距离玉米根部 20 cm 两侧直播白三叶种子，播深 1．5 cm，播种量为 6 g·m－2 。 试验共设 9 个处理( 表 1) ，包括玉米单作系列的 4 个处理、玉米间作白三叶系列的 4 个处理以及玉米 单作不施肥对照，每个处理重复 3 次，共计 27 个小区，每个小区长 11 m、宽 9．66 m，小区面积为 106．26 m2 ， 区组间设有 1 m 保护行。供试化肥分别为尿素、磷酸二铵和氯化钾。具体施肥方案: 氮肥的 1 /2、钾肥的 1 /2 以及全部的磷肥用于基肥，其余 1 /2 的氮肥以及 1 /2 的钾肥用作追肥，在玉米拔节期施用。在白三叶 出苗后，按玉米拔节期、抽雄期和灌浆期采用五点法动态采集各小区 0 ～ 20 cm 耕层土样，风干，去除可见 植株残体，粉碎，过 0．25 mm 筛后，置于磨砂广口瓶中保存。

1．3 测试方法

利用腐殖质组成修改法对土样进行分析，具体过程: 称取过 0． 01 mm 筛的风干土样 5． 00 g 于 100 mL 聚乙烯离心管中，加入 30 mL 蒸馏水搅拌均匀，在 70 ℃恒温水浴振荡器上提取 1 h，3 500 r·min－1 离心 15 min，将上清液过滤于 50 mL 容量瓶中，在含有残渣的离心管中继续添加 20 mL 蒸馏水搅拌均匀， 再次离心并将此次上清液与前 1 次 的 合 并，用 蒸 馏 水 定 容，此溶液即为水溶性物质 ( water soluble substance，WSS) 。继续重复上述方法，将蒸馏水改为 0．1 mol·L－1 NaOH 和 0．1 mol·L－1 Na4P2O7 ·10H2O 的 混合液( 体积比为 1 ∶1) 对残渣进行 2 次提取，此次收集的溶液即为可提取腐殖酸( humic-extracted acid， HE) 。离心管中残渣用蒸馏水多次洗涤，直至洗液 pH 值近中性，将残渣转入 55 ℃ 鼓风干燥箱（上海精宏DHG-9023A鼓风干燥箱）烘干至质 量恒定，该沉淀物质即为胡敏素( humin，Hu) 。 吸取上述 HE 溶液 30 mL，用 0．5 mol·L－1 H2 SO4 将其 pH 值调至 1．0 ～ 1．5，然后置于 70 ℃ 水浴锅中保 温 1．5 h，静置过夜，次日将溶液过滤于 50 mL 容量瓶并定容，此溶液即为富里酸( fulvic acid，FA) ; 先用稀 酸洗涤滤纸上的残渣，再用温热的稀碱将其溶解于 50 mL 容量瓶中，用蒸馏水定容，即为胡敏酸( humic acid，HA) 。WSS、HE、HA、Hu 组分的有机碳( CWSS、CHE、CHA、CHu ) 及总有机碳( total organic C，TOC) 含量均 采用外加热－K2Cr2O7 氧化法测定，FA 组分的有机碳含量 = HE 组分的有机碳含量－HA 组分的有机碳含 量。采用 TU－1901 紫外可见分光光度计分别测定 HA 碱溶液于 465 和 665 nm 波长下的吸光值，并计算其 比值，即为胡敏酸 E4 /E6。

1．4 数据处理与分析

用 Excel 2003 软件对数据进行整理，采用 SPSS 18．0 软件的单因素方差分析( ANOVA) 和 Duncan’s 多 重极差检验法比较不同处理数据间的差异。

2 结果与分析

从表 2 可知: M-N-28、M-N-35、M-N-40、I-N-28、I-N-35 和 I-N-40 处理 TOC 含量均呈先降低后增加的趋 势，而 M-N-45 处理 TOC 含量则呈先增加后降低的趋势，I-N-45 处理 TOC 含量逐渐上升。与拔节期相比， 玉米灌浆期单作栽培模式只有在施氮水平增至 225 kg·hm－2 时 TOC 含量增加了 1．9%，其他 3 个施氮水平下 TOC 含量均降低; 基于玉米间作白三叶栽培模式，4 个施氮水平下白浆土 TOC 含量均增加，I-N-28、 I-N-35、I-N-40 和 I-N-45 处理，分别增加 7．8%、2．8%、8．4%和 9．0%，其中 I-N-45 处理的增幅最大。与 CK 相比，灌浆期 M-N-28、M-N-35、M-N-45、I-N-28、I-N-35 和 I-N-40 处理 TOC 含量分别增加 26． 9%、2． 6%、 10．0%、24．1%、19．9%和 1．4%，M-N-40 处理 TOC 含量降低了 2．7%，I-N-45 处理与 CK 相比无显著差异。可 见，玉米单作模式下施氮量为 200 kg·hm－2 时对白浆土 TOC 含量的消耗最大，而在玉米间作白三叶栽培模 式下，TOC 含量随施氮水平的增加而降低，在玉米间作白三叶模式下较低施氮水平更有助于 TOC 含量的 保蓄。

与拔节期相比，在灌浆期 I-N-28、I-N-35 和 I-N-40 处理 CWSS含量均增加，分别增加了 25．0%、11．1%和 9．1%，而 I-N-45 处理 CWSS含量有所消耗，玉米单作模式在供试施氮水平下均不能使 CWSS含量增加。与 CK 相比，灌浆期 M-N-28、M-N-35、M-N-40、M-N-45、I-N-28 和 I-N-45 处理 CWSS含量分别降低了 31．8%、18．2%、 27．3%、36．4%、4．6%和 18．2%，I-N-35 处理 CWSS含量增加了 9．1%，I-N-40 处理保持不变。我们推断，相对 于单作模式，相同施氮水平下玉米间作白三叶栽培模式可显著降低 CWSS含量的消耗，为微生物活动提供 更多能源物质。

3 讨论

与拔节期相比，玉米灌浆期单作栽培仅在 225 kg·hm－2 施氮水平时白浆土 TOC 含量增加 1．9%。增施 氮肥有利于提高氮素代谢强度及酶活性，使氮素积累和蛋白质总量增加，进而促进根系分泌物的产生，间 接提升 TOC 含量。本试验中，玉米单作条件下较低施氮水平不足以弥补白浆土 TOC 的矿化。基于玉 米间作白三叶栽培模式，4 个施氮水平白浆土 TOC 含量均增加，其中 I-N-45 处理的增幅最大。并且，玉米 间作白三叶增加地上植被的生物量及田间植物残体的凋落物，使形成的田间复层结构更有利于有机碳的 输入。此外，白三叶根系及其分泌物还能为 TOC 库存提供稳定、丰富的有机碳源。因此，与玉米单作相 比较，玉米间作白三叶在提高白浆土碳固存方面的优势更明显，若单作玉米，需配施较高的氮素水平才能 维系和稳定白浆土的碳储量。分析其原因: 较高氮素的施入能够加速土壤酸化，对一部分微生物造成毒 害，致使其死亡而释放微生物量碳，使 TOC 含量略有提高。与不施肥的 CK 处理相比，玉米间作白三叶 配施较低水平氮素即可提高白浆土 TOC 含量。较低氮素供给在玉米单作栽培上能够显著促进微生物的 矿化作用，而玉米间作白三叶能够更好发挥白三叶的固氮作用，维系矿化和腐殖化间的平衡，将更多有机 碳素固定在土壤中，有利于保蓄肥力。