免耕与间作对农田土壤有机碳含量及土壤团聚体的影响

Effects of no-tillage and intercropping on organic carbon content and soil aggregates in farmland

摘要

目的 探究西北绿洲灌区免耕与间作条件下农田土壤有机碳及团聚体的变化规律，为该区域通过农艺措施改善农田土壤结构和提升土壤肥力提供理论依据。 方法 基于2014年开始在甘肃省武威市设置的不同耕作方式与种植模式定位试验，试验设置2种耕作措施：免耕耕作（NT）和传统耕作（CT），3种种植模式：玉米间作豌豆（M/P），单作豌豆（P）和单作玉米（M）。利用湿筛法进行土壤团聚体粒径分级，随后测定各粒级团聚体含量及其有机碳含量，并计算团聚体平均质量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）。 结果 免耕（P<0.05）与间作（P<0.05）均显著提高0.25~2 mm粒径大团聚体含量、平均质量直径（MWD）和平均几何直径（GMD），降低<0.25 mm 粒径微团聚体含量，且免耕与间作的互作效应（P<0.05）可显著提高0.25~1 mm粒径团聚体含量和降低<0.25 mm粒径团聚体含量；在0~20 cm和20~40 cm土层中，NTMP处理较CTM处理提高了0.25~1 mm粒径大团聚体含量32.2%和34.0%，降低了<0.25 mm粒径微团聚体含量33.0%和31.5%；MWD值提高了19.8%和23.6%，GMD值提高了29.2%和31.0%。与CT处理和单作玉米相比，NT处理与玉米间作豌豆均显著提高不同土层土壤有机碳含量，且免耕与间作的互作效应（P<0.05）对0~20 cm土层的土壤有机碳影响显著，NTMP处理较CTM处理土壤有机碳提高了32.7%；各粒级团聚体大小差异性影响着团聚体碳含量，以1~2 mm和0.25~1 mm大粒级团聚体有机碳含量为最高，NTMP处理相比其他5个处理，各粒级团聚体有机碳含量均显著增加（P<0.05），其中较CTM处理在0~20 cm和20~40 cm土层中提高了39.3%和35.3%，其中在 >2 mm和<0.25 mm粒径中增加幅度最大。相关性分析表明，土壤有机碳含量与土壤团聚体稳定性和团聚体有机碳含量之间存在极显著的正相关关系。 结论 在河西绿洲灌区，免耕措施下玉米间作豌豆种植模式显著提高了土壤大团聚体稳定性和有机碳含量，是该区域改善土壤结构，提升农田土壤固碳的有效途径。

Abstract

Objective The study aimed to explore the changes of soil organic carbon and aggregates in farmland under no-tillage and intercropping conditions in Northwest Oasis Irrigation Area，laying a theoretical basis for improving farmland soil structure and soil fertility through agronomic measures. Method The experiments of different tillage and planting patterns were conducted in the field station Wuwei City，Gansu Province in 2014，with two tillage methods: no-till tillage (NT) and conventional tillage (CT)，and with three cropping patterns: maize intercropping with pea (M/P)，monocropping peas (P) and monocropping maize (M).The particle-size classification of soil aggregates was carried out by wet sieving method，and then the content of aggregates of each particle size and its organic carbon content were determined，followed by calculating their mean weight diameter (MWD) and geometric mean diameter (GMD). Result No-tillage (P<0.05) and intercropping (P<0.05) significantly increased the content of the large aggregates of 0.25~2 mm，the mean weight diameter (MWD) and geometric mean diameter (GMD)，and reduced the content of microaggregates (<0.25 mm).The interaction effect (P<0.05) of no-tillage and intercropping could significantly increase the content of 0.25~1 mm aggregates and reduce the content of < 0.25 mm aggregates.In both 0~20 cm and 20~40 cm soil layers，compared with CTM treatment，NTMP treatment increased the content of macroaggregates (0.25~1 mm) by 32.2% and 34.0%，respectively，and reduced the content of microaggregates (<0.25 mm) by 33.0% and 31.5%，respectively，with the MWD value increased by 19.8% and 23.6% and the GMD value increased by 29.2% and 31.0%，respectively.Compared with CT treatment and monocropping maize，NT treatment and maize intercropping with pea significantly increased soil organic carbon content in different soil layers，and the interaction effect (P<0.05) of no-till and intercropping had a significant effect on soil organic carbon in 0~20 cm soil layer.Compared with CTM treatment，NTMP treatment increased soil organic carbon by 32.7%.The difference in particle size of agglomerates affected their carbon content，and the organic carbon content was the highest in 1~2 mm and 0.25~1 mm large agglomerates.Compared with the other five treatments，NTMP treatment significantly increased (P<0.05) the organic carbon content of each granular grade，which was increased by 39.3% and 35.3% in the soil layers of 0~20 cm and 20~40 cm，respectively，compared with CTM treatment，and the largest increasement occurred in the agglomerates with particle size of >2 mm and <0.25 mm.The correlation analysis showed that there was a significant positive correlation between soil organic carbon content with soil aggregate stability and aggregate organic carbon content. Conclusion In the oasis irrigation area of Hexi，the planting mode of maize intercropping with pea under no-tillage practice significantly improved soil macroaggregates stability and organic carbon content，which could be an effective way to improve soil structure and enhance soil carbon sequestration in farmland in this area.

Graphical abstract

关键词

免耕 / 玉米间作豌豆 / 土壤团聚体 / 土壤有机碳

Key words

no-tillage / maize intercropping with pea / soil aggregates / soil organic carbon

Author summay

殷民兴，硕士研究生。E-mail：[e-mail]

土壤是陆地生态系统中最大的碳库^［1］。1 m深土壤中的碳（C）含量大约是大气中的2~3倍，即使是很小比例的土壤有机碳（SOC）也能引起大气二氧化碳（CO₂）产生剧烈变化^{［2- 3］}。土壤团聚体作为土壤有机碳的储存场所，能降低有机碳矿化速率，起到保护作用^［4］。因此，研究土壤团聚体分布及其有机碳含量的变化特征，对实现农田土壤固碳减排和改善土壤结构具有重要意义。长期频繁翻耕土地，会破坏土壤团聚体结构^［5］，使受保护的有机质暴露出来，加速了其分解，降低土壤碳含量^［6］。而保护性耕作减少对土壤的扰动，促进土壤大团聚体的形成，对土壤有机碳起到保护作用^［7］。研究表明，免耕相比于传统翻耕增加表土中>0.25 mm土壤大团聚体占比，降低土壤微团聚体占比，提高土壤有机碳含量47.0%，且提高的有机碳主要储存于>0.25 mm大团聚体中^［8-9］。长期免耕会使不同粒径土壤团聚体有机碳含量得到提升，尤其2~0.25 mm粒径的大团聚体对保护性耕作的响应最为灵敏^［10-11］。不同种植模式通过对植物残体归还数量和种类等的不同，影响土壤团聚体形成、稳定性及其有机碳含量^［12］。其中，间作增加了物种多样性和不同物种间根系的交互作用，利于形成大团聚体以及微团聚体向大团聚体的转化，还提高了土壤团聚体稳定性，增加土壤有机碳含量^［13-14］。研究报道^［15］，间作显著提高了0~20 cm和20~40 cm的土壤有机碳含量及0~40 cm土层土壤有机碳储量。其主要原因是间作具有显著的生物量优势，其根系生物量明显高于单作处理，使更多残留碳通过根系输入到土壤中^［16］。但现有研究都是单一耕作措施或种植模式对土壤团聚体及有机碳含量的影响，将免耕和间作集成应用于同一种植体系，对农田土壤团聚体结构和有机碳含量的响应如何，尚不明确，亟需进一步研究。近年来，在河西绿洲灌区一膜两年用等少免耕措施在间作上已有研究，表明该模式降低了碳排放，提高了碳排放效率、作物产量和水分利用效率^［17-19］。本研究借助于2014年在河西绿洲灌区开始的长期定位试验，重点探讨了不同耕作方式和种植模式下土壤团聚体组成及有机碳的变化特征，以期为河西绿洲灌区选择适宜的固碳农艺措施提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验在甘肃省武威市凉州区黄羊镇甘肃农业大学河西绿洲现代农业教学科研基地进行。基地位于河西走廊东端（N 37° 96 '，E 102° 64'），属大陆性干旱气候，典型的一熟有余、两熟不足的生态农业区，试区供试土壤为灌漠土。天然降水少，多年平均降水量156 mm，年蒸发量约2 400 mm，多年平均气温约7.2 ℃，年平均无霜期156 d。

1.2 试验设计

本试验为2014年开始的长期定位试验。试验采用裂区设计，主区为2种耕作方式：传统耕作（CT）；免耕耕作（NT）；副区为3种种植模式：单作玉米（M），玉米间作豌豆（M/P），单作豌豆（P），6个处理，每个处理3次重复，共计18个小区，小区面积为7.0 m×9.0 m，试验处理代码如表1所示。

1.3 田间管理

试验选用玉米品种为先玉335，豌豆品种为陇豌1号。试验地施用肥料为尿素（N-P₂O₅-K₂O为46-0-0）和磷酸二铵（N-P₂O₅-K₂O为18-46-0）。单作玉米及间作玉米的总施氮水平一致为360 kg/hm²，按基肥：大喇叭口期追肥：灌浆期追肥=3∶5∶2分施；单作豌豆和间作豌豆总施氮量为108 kg/hm²；磷肥按照N∶P为2∶1的比例，玉米为180 kg/hm²，豌豆为54 kg/hm²，全做基肥。灌水与当地传统相同，单作间作玉米灌溉定额都为4 650 m³/hm²，单作间作豌豆灌溉定额都为2 400 m³/hm²。

单作玉米种植密度为9万株/hm²（行距40 cm，株距27 cm）；单作豌豆种植密度为180万株/hm²分行种植（行距20 cm，株距18 cm）；玉米间作豌豆采用3∶4种植（3行玉米和4行豌豆交替种植），玉米行距40 cm，株距27 cm，豌豆行距20 cm，株距18 cm，玉米与豌豆间距25 cm，其中玉米密度为5.2万株/hm²，豌豆密度为76万株/hm²，间作玉米及豌豆的种植密度与相应单作在净占地面积下相一致。

间作处理条带宽度为2.0 m，其中玉米带宽为1.2 m，包括3行覆膜玉米；豌豆带宽为 0.8 m，包括4行豌豆。试验区玉米为全膜覆盖种植，白色农用地膜的宽度为120cm，厚度为0.01 mm，豌豆为不覆膜种植。玉米和豌豆播种日期分别在2022年4月18日、4月5日；收获日期分别在9月24日、7月8日前后。

1.4 土壤有机碳和团聚体样品采集及分析

2021和2022年作物收获后采集0~20 cm和20~40 cm的土壤样本。土壤及土壤团聚体样品在各单作小区作物行间随机采集3点，组合为1个混合土样；间作小区在玉米和豌豆带分别各采集3点，组合为1个混合土样。一部分风干后过0.15 mm 筛，用于土壤有机碳含量的测定，另一部分保持原来的结构状态，沿土壤结构的自然缝隙轻轻地剥开成直径为10 mm 左右的小土块，并除去作物根系和小石块等杂质，将土样摊平，置于通风透气处自然风干，用于土壤团聚体相关指标的测定。

土壤团聚体粒径分级采用湿筛法，称取 100 g 风干土样置于团聚体分析仪套筛顶部（套筛孔径为 2、1、0.25 mm），浸泡、润湿后上下振动 5 min，收集各级筛层团聚体分别转移至铝盒中，烘干后称量各粒径团聚体质量。对烘干后的各粒径团聚体研磨过0.15 mm 筛以测定团聚体内有机碳含量。

土壤及各粒径团聚体有机碳含量采用重铬酸钾外加热法测定。用精准天平称取0.500 0 g（精确到0.000 1 g）土壤样品，加入 K₂CrO₇-H₂SO₄ 以氧化土壤有机质，然后用FeSO₄滴定剩余的K₂CrO₇。

1.5 计算方法

1.5.1 各粒级团聚体质量百分比

A_i(\mathrm{\%})=\frac{G_i}{M_T}\times \mathrm{100}\mathrm{\%}

式中：A_i 为某粒级团聚体的质量分数（%），G_i 为该粒级团聚体的烘干质量（g），M_T 为团聚体总质量（g）。

1.5.2 土壤团聚体稳定性的评价指标

平均质量直径（MWD）：

MWD={\displaystyle \sum _{i=\mathrm{1}}^n}\left({\overline{X}}_i\times W_i\right)

几何平均直径（GMD）：

GMD=EXP\left[\frac{{\displaystyle \sum _{i=\mathrm{0}}^n}(M_i\times \mathrm{l}\mathrm{n}{\overline{X}}_i)}{{\sum }_{i=\mathrm{1}}^n{M}_i}\right]

式中：X_i 为i粒级团聚体平均直径，W_i 为i粒级团聚体质量所占的比例，M_i 为i粒级团聚体的质量。

1.6 数据处理

试验数据采用 Microsoft Office Excel 2016 进行整理；使用 SPSS 26.0软件进行方差fenxi1，在 0.05 水平下进行显著性检验（Duncan’s），采用线性回归法对土壤有机碳含量与土壤团聚体稳定性和团聚体有机碳含量之间进行相关分析；用Origin 2021进行绘图。

2 结果与分析

2.1 不同耕作方式及种植模式对土壤团聚体的影响

2.1.1 不同耕作方式及种植模式对土壤团聚体粒径分级的影响

主效应分析可知，耕作方式（P<0.05）和种植模式（P<0.05）对土壤团聚体粒径分级影响显著，且二者的互作效应（P<0.05）对0.25~1 mm和 <0.25 mm团聚体粒径分布影响显著。由图1可知，两年平均，在不同耕作措施下，与传统耕作（CT）处理相比免耕（NT）处理显著提高了0.25~2 mm粒级的土壤团聚体含量，0~20 cm和20~40 cm土层中分别提高了8.6%和8.1%，并显著降低了<0.25 mm粒径微团聚体含量（P<0.05），0~20 cm和20~40 cm土层中分别降低了9.1%和8.5%。

不同种植模式下，玉米间作豌豆相比于单作玉米显著提高了0.25~2 mm粒级大团聚体含量，但降低了<0.25 mm粒径微团聚体的含量（P<0.05）。在0~20 cm和20~40 cm土层中，免耕玉米间作豌豆（NTMP）0.25~2 mm粒级的大团聚体含量较免耕单作玉米（NTM）分别提高了17.0%和16.5%，而<0.25 mm 粒径微团聚体含量分别降低了19.2%和17.4%；传统玉米间作豌豆（CTMP） 0.25~2 mm粒级的大团聚体含量较传统单作玉米（CTM）分别提高了22.2%和22.0%，而<0.25 mm 粒径微团聚体含量分别降低21.4%和22.6%。2个土层中，各处理对>2 mm粒级团聚体含量均无明显影响。免耕与间作的互作效应对0.25~1 mm和<0.25 mm团聚体粒径分布影响显著（P<0.05），在0~20 cm和20~40 cm土层中，NTMP 0.25~1 mm粒径大团聚体含量较CTM处理分别提高32.2%和34.0%，而<0.25 mm粒径微团聚体含量分别降低33.0%和31.5%。可以看出免耕和间作二者的互作效应对减少团聚体破坏，促进微团聚体向大团聚体的转化，提高土壤大团聚体（0.25~1 mm）含量作用明显。

2.1.2 不同耕作方式及种植模式对土壤团聚体稳定性的影响

土壤湿筛团聚体4个粒径组分在不同耕作措施和种植模式处理间的分布存在显著差异（表2）。耕作措施（P<0.05）和种植模式（P<0.05）对0~40 cm土层平均质量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）有显著影响，而二者的互作效应（P>0.05）对其无显著影响。不同耕作措施下，与CT处理相比，NT处理显著提高土壤MWD值和GMD值（P<0.05），在0~20 cm 和20~40 cm土层中，MWD值提高了6.5%和5.2%，GMD值提高了7.0%和9.2%。不同种植模式下，玉米间作豌豆相比于单作玉米和单作豌豆均显著提高了MWD值和GMD值（P<0.05），在0~20 cm和20~40 cm土层中，与NTM处理相比，NTMP处理MWD值提高10.3%和13.9%，GMD值提高14.9%和15.3%；与CTM处理相比，CTMP处理MWD值提高12.9%和18.9%，GMD值提高18.5%和24.1%。而免耕与间作的互作效应对MWD和GMD影响不显著（P>0.05），但与CTM处理相比，NTMP处理显著提高了MWD值和GMD值，在0~20 cm 和20~40 cm土层中，MWD值提高了19.8%和23.6%，GMD值提高了29.2%和31.0%。

2.2 不同耕作方式及种植模式对土壤有机碳的影响

免耕和间作均对土壤有机碳含量有显著影响，且土壤有机碳含量随土层深度的增加而降低（图2）。主效应分析得知，耕作措施（P<0.05）和种植模式（P<0.05）均对0~40 cm土层有机碳含量有显著影响，二者互作效应（P<0.05）对0~20 cm土层有机碳含量影响显著。不同耕作措施下，0~40 cm土层中，NT处理比CT处理土壤有机碳含量提高了10.5%；不同种植模式下，0~40 cm土层中NTMP处理较NTM处理土壤有机碳含量提高了19.5%，CTMP处理较CTM处理土壤有机碳含量增加12.3%。免耕与间作的互作效应在0~20 cm土层中对土壤有机碳影响显著（P<0.05），NTMP处理较CTM处理土壤有机碳提高了32.7%。

2.3 不同耕作方式及种植模式对土壤团聚体有机碳含量的影响

不同耕作措施和种植模式下土壤团聚体有机碳含量存在显著差异（图3）。团聚体有机碳含量总体随土层深度增加而降低，各粒级团聚体大小差异性影响着团聚体碳含量，以0.25~1 mm和1~2 mm大粒级团聚体有机碳含量为最高，在0~20 cm和20~40 cm土层中各处理平均达到7.4、7.5 g/kg和5.7、5.7 g/kg，<0.25 mm粒级团聚体有机碳含量最低，各处理平均为5.1、4.7 g/kg，表明大团聚体较微团聚体能储存更多的有机碳。

主效应分析可知，耕作措施（P<0.05）和种植模式（P<0.05）对团聚体有机碳影响显著，而二者的互作效应（P>0.05）影响不显著。不同耕作方式下，与CT相比NT显著提高各粒级团聚体有机碳含量；不同种植模式下，玉米间作豌豆（NTMP、CTMP）与单作豌豆（NTP、CTP）和单作玉米（NTM、CTM）相比均显著提高各粒级团聚体有机碳含量。其中，NTMP处理相比其他5个处理，各粒级团聚体有机碳含量均显著增加（P<0.05），其中较CTM处理在0~20 cm和20~40 cm土层中提高了39.3%和35.3%，在>2 mm和<0.25 mm粒级中增加幅度最高。表明免耕和间作不仅有利于大团聚体（>0.25 mm）有机碳的增加，同时也显著提高了微团聚体（<0.25 mm）有机碳含量，尤其免耕玉米间作豌豆提高最为明显。

2.4 土壤有机碳含量与MWD、团聚体碳库的相互关系

在2021和2022年0~20 cm土层中，土壤有机碳含量与大团聚体有机碳含量、微团聚体有机碳含量和水稳性团聚体MWD值均呈现极显著正线性相关关系（表3），即土壤有机碳含量增加有利于团聚体有机碳和水稳性团聚体MWD值增加。土壤有机碳含量与MWD值回归关系表明，本试验条件下，土壤有机碳含量每增加1.0 g/kg，土壤水稳性团聚体MWD值在2021和2022年可分别增加0.040、0.048 mm，表明二者之间存在相互促进作用，团聚体MWD值对维持和提高土壤有机碳含量具有重要作用。而水稳性团聚体MWD值与大团聚体有机碳和微团聚体有机碳也存在极显著正相关关系。表明土壤有机碳含量显著影响土壤团聚体碳含量及其稳定性。

3 讨论

3.1 免耕及间作对土壤团聚体组成和稳定性的影响

土壤团聚体组成及其稳定性是评价土壤质量的重要指标，不同农艺措施对土壤团聚体分布有显著影响。本研究结果表明，免耕 （NT）与传统耕作（CT）相比，显著提高了0.25~2 mm 粒级的土壤团聚体含量，并降低了<0.25 mm 粒径微团聚体的含量；还显著提高土壤的MWD值和GMD值，在0~20 cm 和20~40 cm土层中，MWD值提高了6.50%和5.17%，GMD值提高了7.0%和9.2%，这与薛斌等研究结果一致^［20］。王丽等^［22］研究发现，连续免耕增大土壤团聚体的平均重量直径和几何平均直径，增大了粒径>0.25 mm 团聚体含量。说明传统耕作对土壤扰动大，导致表层土壤结构稳定性下降，减弱了团聚体的聚合度，增加了<0.25 mm 粒级微团聚体含量占比，减少了>0.25 mm 粒级大团聚体含量占比^［23］；而免耕减少对土壤的扰动，减少风蚀、水蚀，促进土壤大团聚体形成^［9，24］，进而提高MWD值和GMD值。

本研究还发现，间作处理能增加土壤团聚体稳定性，0~20 cm 和20~40 cm 土层中，玉米间作豌豆处理的土壤团聚体平均质量直径和几何平均直径均显著高于单作豌豆处理和单作玉米处理，主要原因是玉米间作豌豆处理增加了土壤大团聚体（>0.25 mm）含量占比和降低微团聚体（<0.25 mm）含量占比。向蕊等^［12］和白录顺等^［13］的研究结果同样表明，间作可以增加土壤大团聚体占比，并提高土壤团聚体稳定性。孙涛等^［15］研究表明玉米间作油菜和玉米间作小麦增加了0~20 cm 和20~40 cm土壤大团聚体的含量，降低了微团聚体的含量。其主要原因是间作根系发达，不同物种间根系的交互作用增强了根系分泌物和微生物活性，促进多糖和有机酸的分泌，促进菌丝生长，对微团聚体有缠绕固结作用，利于微团聚体向大团聚体的转化^［25-26］。

3.2 免耕及间作对土壤有机碳的影响

土壤有机碳是土壤养分循环和营养供应的核心物质，受耕作方式和种植模式等多种因素影响^［27］。本研究结果显示，免耕和间作处理的土壤有机碳含量显著高于传统耕作和单作处理。NT比CT处理的土壤有机碳含量提高10.5%，不同种植模式下，0~40 cm土层中NTMP较NTM处理土壤有机碳含量提高19.5%，CTMP较CTM处理土壤有机碳含量增加12.3%；免耕与间作的互作效应结果表明，NTMP较CTM处理显著（P<0.05）提高0~20 cm土层土壤有机碳含量，这与前人研究结果相似^{［9，28-29］}。Liu等^［30］进行的耕作试验也发现，免耕与传统翻耕方式相比，表层土壤有机碳含量显著增加，这是因为免耕减少了对土壤的扰动，降低了土壤有机碳分解速率。孙涛等^［15］研究表明，间作模式可以增加土壤有机碳含量，在0~20 cm和20~40 cm土层中，玉米间作小麦处理的土壤有机碳含量比玉米单作处理显著提高，分别提高了11.5%和9.6%，0~40 cm土层土壤有机碳储量比单作处理显著提高10.2%。这是因为间作增加了多种作物残体，为微生物活动提供碳源^［31］；另一方面，间作提高了玉米根系分泌总糖含量，也能为微生物提供碳源^［14］。本研究还发现，土壤有机碳含量与MWD值呈显著正相关，与闫雷等研究结果一致^［32］，有机碳作为带电胶体，在团聚体形成过程中起到重要作用。

为深入了解免耕和间作下土壤有机碳的贮存规律，要对不同粒径团聚体有机碳含量进行研究。高洪军等^［11］研究表明，有机碳含量随着团聚体粒径的增加而增加，而张向前等^［33］研究表明，并非土壤团聚体粒径越大越有利于土壤有机碳固存。本研究结果显示，各粒级团聚体大小差异性影响着团聚体碳含量，以0.25~1 mm 和1~2 mm 大粒级团聚体有机碳含量为最高，<0.25 mm小粒级团聚体有机碳含量最低，表明大团聚体较微团聚体能储存更多有机碳。本研究发现，玉米间作豌豆与单作豌豆和单作玉米相比均显著提高各粒级团聚体有机碳含量，其中免耕玉米间作豌豆 处理的各粒级团聚体有机碳含量较其他5个处理均显著增加。主要是因为免耕和间作均有利于土壤大团聚体的形成和微团聚体向大团聚体的转化，对有机碳起到物理保护作用^［34-35］。因此，免耕和间作配合实施很有必要，发挥免耕和间作的双重作用，不仅可以促进土壤团聚体形成和稳定，也可以增强土壤和团聚体固碳供碳能力。

4 结论

传统耕作相比免耕措施下玉米间作豌豆模式显著提高了土壤水稳性大团聚体（0.25~2 mm）含量及团聚体稳定性（WMD值和GMD值），降低了微团聚体（<0.25 mm）含量，促进土壤微团聚体向土壤大团聚体的转化。免耕与间作种植模式均能显著提高土壤有机碳含量和各粒级团聚体有机碳含量，且二者的互作效应显著，NTMP处理对有机碳含量的提升效果最佳。相关性分析可知土壤有机碳含量与大团聚体有机碳含量、微团聚体有机碳含量和水稳性团聚体MWD值之间均存在极显著正相关关系。免耕措施下玉米间作豌豆模式是该区域改善土壤结构，提升农田土壤固碳能力的有效途径。

参考文献

[1] 李婧妤，李倩，武雪萍，等.免耕对农田土壤持水特性和有机碳储量影响的区域差异［J］.中国农业科学，2020，53（18）：3729-3740.

[2] Kan Z R， Liu W X， Liu W S，et al.Mechanisms of soil organic carbon stability and its response to no-till：A global synthesis and perspective［J］.Global Change Biology，2022，28（3）：693-710.

[3] 郑聚锋，陈硕桐.土壤有机质与土壤固碳［J］.科学，2021，73（6）：13-17.

[4] 郑凤君，王雪，李生平，等.免耕覆盖下土壤水分、团聚体稳定性及其有机碳分布对小麦产量的协同效应［J］.中国农业科学，2021，54（3）：596-607.

[5] Six J， Elliott E T， Paustian K.Soil macroaggregate turnover and microaggregate formation：a mechanism for C sequestration under no-tillage agriculture［J］.Soil Biology & Biochemistry，2000，32（14）：2099-2103

[6] 李景，吴会军，武雪萍，等.长期免耕和深松提高了土壤团聚体颗粒态有机碳及全氮含量［J］.中国农业科学，2021，54（2）：334-344.

[7] Martinez J M， Galantini J A， Duval M E，et al.Tillage effects on labile pools of soil organic nitrogen in a semi-humid climate of Argentina：A long-term field study［J］.Soil & Tillage Research，2017，169：71-80.

[8] WRIGHT A L， HONS F M.Tillage impacts on soil aggregation and carbon and nitrogen sequestration under wheat cropping sequences［J］.Soil & Tillage Research，2005，84（1）：67-75.

[9] 李景，吴会军，武雪萍，等.长期保护性耕作提高土壤大团聚体含量及团聚体有机碳的作用［J］.植物营养与肥料学报，2015，21（2）：378-386.

[10] 李景，吴会军，武雪萍，等.15年保护性耕作对黄土坡耕地区土壤及团聚体固碳效应的影响［J］.中国农业科学，2015，48（23）：4690-4697.

[11] 高洪军，彭畅，张秀芝，等.秸秆还田量对黑土区土壤及团聚体有机碳变化特征和固碳效率的影响［J］.中国农业科学，2020，53（22）：4613-4622.

[12] 向蕊，伊文博，赵薇，等.间作对土壤团聚体有机碳储量的影响及其氮调控效应［J］.水土保持学报，2019，33（5）：303-308.

[13] 白录顺，范茂攀，王自林，等.间作模式下玉米/大豆的根系特征及其与团聚体稳定性的关系［J］.水土保持研究，2019，26（1）：124-129.

[14] 王婷，李永梅，王自林，等.间作对玉米根系分泌物及团聚体稳定性的影响［J］.水土保持学报，2018，32（3）：185-190.

[15] 孙涛，冯晓敏，赵财，等.西北绿洲区间作模式对土壤团聚体组成及其有机碳含量的影响［J］.农业资源与环境学报，2021，38（5）：874-881.

[16] Yang C H， Chai Q， Huang G B.Root distribution and yield responses of wheat/maize intercropping to alternate irrigation in the arid areas of northwest China［J］.Plant，Soil and Environment，2010，56（6）：253-262.

[17] Gou Z， Yin W， Chai Q.Straw and residual film management enhances crop yield and weakens CO₂ emissions in wheat-maize intercropping system.［J］.Scientific reports，2021，11（1）：1-14.

[18] Yang H， Hu F， Yin W，et al.Integration of tillage and planting density improves crop production and carbon mitigation of maize/pea intercropping in the oasis irrigation area of northwestern China［J］.Field Crops Research，2021，272：108281.

[19] 王琦明，胡发龙，柴强.保护性耕作对小麦/玉米间作系统生产效率和可持续性的影响［J］.中国生态农业学报（中英文），2019，27（9）：1344-1353.

[20] 薛斌，黄丽，鲁剑巍，等.连续秸秆还田和免耕对土壤团聚体及有机碳的影响［J］.水土保持学报，2018，32（1）：182-189.

[21] Six J， Elliott E T， Paustian K.Soil structure and soil organic matter II.A normalized stability index and the effect of mineralogy［J］.Soil Science Society of America Journal，2000，64（3）：1042-1049.

[22] 王丽，李军，李娟，等.轮耕与施肥对渭北旱作玉米田土壤团聚体和有机碳含量的影响［J］.应用生态学报，2014，25（3）：759-768.

[23] 刘红梅，李睿颖，高晶晶，等.保护性耕作对土壤团聚体及微生物学特性的影响研究进展［J］.生态环境学报，2020，29（6）：1277-1284.

[24] Papendick R I， Parr J F.No-till farming：The way of the future for a sustainable dryland agriculture［J］.Annals of Arid Zone，1997，36（3）：193-208.

[25] 苑亚茹，韩晓增，李禄军，等.低分子量根系分泌物对土壤微生物活性及团聚体稳定性的影响［J］.水土保持学报，2011，25（6）：96-99.

[26] Mao L， Zhang L， Zhao X，et al.Crop growth，light utilization and yield of relay intercropped cotton as affected by plant density and a plant growth regulator［J］.Field Crops Research，2014，155：67-76.

[27] 张维理， Kolbe H，张认连.土壤有机碳作用及转化机制研究进展［J］.中国农业科学，2020，53（2）：317-331.

[28] Syswerda S P， Corbin A T， Mokma D L，et al.Agricultural Management and soil carbon storage in surface vs.deep layers［J］.Soil Science Society of America Journal，2011，75（1）：92-101.

[29] Cong W， Hoffland E， Li L，et al.Intercropping enhances soil carbon and nitrogen［J］.Global change biology，2015，21（4）：1715-1726.

[30] Liu E， Teclemariam S G， Yan C，et al.Long-term effects of no-tillage management practice on soil organic carbon and its fractions in the northern China［J］.Geoderma，2013，213：379-384.

[31] 郭策，赵兴敏，王楠，等.秸秆还田配施氮肥对黑钙土有机碳及微生物量碳氮的影响［J］.河南农业大学学报，2022，56（1）：21-30.

[32] 闫雷，董天浩，喇乐鹏，等.免耕和秸秆还田对东北黑土区土壤团聚体组成及有机碳含量的影响［J］.农业工程学报，2020，36（22）：181-188.

[33] 张向前.耕作方式对华北平原麦玉两熟农田土壤固碳及作物生长的影响［D］.北京：中国农业大学，2017.

[34] Kasper M， Buchan G D， Mentler A，et al.Influence of soil tillage systems on aggregate stability and the distribution of C and N in different aggregate fractions［J］.Soil and Tillage Research，2009，105（2）：192-199.

[35] Wang Y， Wang Z L， Zhang Q，et al.Long-term effects of nitrogen fertilization on aggregation and localization of carbon，nitrogen and microbial activities in soil［J］.Science of the Total Environment，2018，624：1131-1139.

基金资助

国家自然科学基金项目(31860363)

甘肃省重点人才项目