不同玉米栽培模式对中温带典型暗棕壤腐殖质组成的短期影响1)

王帅　李昕洋　于楠楠　朱晓丽　　　权振贵　　　　窦森

(吉林农业科技学院，吉林市，132101)　　　　　　　　(磐石市明城镇农业站)　　　(吉林农业大学)



不同玉米栽培模式对中温带典型暗棕壤腐殖质组成的短期影响1)

王帅李昕洋于楠楠朱晓丽权振贵窦森

(吉林农业科技学院，吉林市，132101)(磐石市明城镇农业站)(吉林农业大学)

摘要为探讨不同玉米栽培模式对中温带典型暗棕壤腐殖质组分数量及结构的短期影响，以吉林省磐石市实施3 a的定位栽培试验为供试对象，分别研究高光效休耕轮作栽培(HPE)、地膜覆盖的高光效休耕轮作栽培(PM-HPE)、宽窄行交替休闲栽培(WNR),以及农民等垄宽常规栽培(CC)下各栽培模式的种植带和休耕带两个功能区对暗棕壤总有机碳、水溶性物质、胡富质量分数比(w(C(HA))∶w(C(FA)))、胡敏素以及胡敏酸、富里酸溶液光学性质(E4/E6与△logK值)差异的影响，结果表明：(1)休闲栽培措施在短期内易使暗棕壤总有机碳发生矿化，但其对水溶性物质及其占总有机碳中比例的提高具有促进作用，其中PM-HPE模式对水溶性物质的保蓄效果最佳。休闲栽培下密植玉米的种植带对水溶性物质含量有所消耗，使更多水溶性物质固存在休耕带；(2)休闲栽培更有利于暗棕壤胡敏酸质量分数的消耗以及富里酸组分的累积，使其腐殖质活性增加、品质降低。适度休耕能够在一定程度上缓解胡敏酸相对比例的损失，更有利于腐殖质品质的稳定。休耕有利于腐殖质结构向简单化方向进行，而在种植带，暗棕壤富里酸分子有进一步缩合的趋势；(3)高光效栽培促进了微生物对胡敏素的矿化分解。

关键词玉米；休闲栽培；暗棕壤；腐殖质组成

分类号S344.11;S154.2

Short-term Effect of Different Corn Cultivation Modes on the Compositions of Humic Substances Extracted from A Typical Dark-brown Soil in Middle Temperate Region

Wang Shuai, Li Xinyang, Yu Nannan, Zhu Xiaoli

(Jilin Agriculture Science and Technology College, Jilin 132101, P. R. China); Quan Zhengui(Agricultural Station of Mingcheng Town); Dou Sen(Jilin Agricultural University)//Journal of Northeast Forestry University，2016,44(4)：54-59.

We studied the differences in the contents of total organic C (TOC), water soluble substance (CWSS), humin (CHu), the ratios of humic acid (HA)/fulvic acid (FA) (CHA/CFA) andE4/E6, the △logKvalues from the HA and FA alkaline-solutions based on the four cultivation types including the fallow rotation cultivation with a high photosynthetic efficiency (HPE), the plastic mulched fallow rotation cultivation with a high photosynthetic efficiency (PM-HPE), the alternating leisure cultivation of wide-narrow row (WNR) and the conventional cultivation(CC). The cultivation experiments mentioned above was implemented continuously for 3 a in Panshi City of Jilin Province served as our tested objects for exploring the short-term effects of different corn cultivation modes on the compositions and structural properties of humic substances extracted from a typical Dark-brown soil in middle temperate region. In this process, two functional areas of the planting zone and fallow area were discussed separately. The application of short-term fallow cultivation were more likely to accelerate the mineralization process of TOC, but the content ofCWSSand its proportion in the TOC could be enhanced, in which the retention ofCWSSby PM-HPE was the best. The planting zone from the fallow cultivation could consume a large number ofCWSS, making much moreCWSSexist in the fallow area. The fallow cultivation was more conducive to the consumption ofCHAand the accumulation ofCFAextracted from the dark-brown soil, and simultaneously could improve the activity of humus and lower its quality. The moderate fallow farming methods could prevent a loss in the relative proportion ofCHA, which was more advantageous to the stability of humus quality. The fallow cultivation could make the structure of humus simple, but at the planting zone, it could promote a tendency to further condensation of FA extracted from the dark-brown soil. The fallow rotation cultivation with a high photosynthetic efficiency could promote the microbial decomposition and mineralization ofCHu.

KeywordsCorn; Fallow cultivation; Dark-brown soil; Composition of humic substance

玉米是我国种植业的第一大作物，其传统的栽培模式正在接受各地涌现新技术的挑战，其中，宽窄行交替休闲种植、高光效休耕轮作栽培以及地膜覆盖的高光效栽培均在改善玉米生育性状及促进产量方面有着不俗的成绩，然而在此基础上，需要更加关注其对腐殖质组分数量及性质的影响[1]。

耕作方式能够影响土壤有机质的周转[2]，而腐殖质作为有机质的核心组分，其组成状况必然受到栽培模式的影响[3-4]。PÉREZ et al.[5]分别采用EPR、13C NMR、FTIR和荧光光谱技术对不同耕作措施(传统耕作、玉米休耕、玉米大豆休耕轮作、免耕、玉米大豆间作以及非耕作土壤)影响下的巴西氧化土胡敏酸(humic acid，HA)组分进行了结构分析，结果表明，5 a耕作措施的应用并未对其胡敏酸组分产生结构层面的显著影响。SLEPETIENE et al.[6]以40 a传统耕作及浅耕、少耕影响下的始成土作为供试土壤，研究了两类耕作措施=对其腐殖质含量及组成的影响。结果发现浅耕、少耕更有利于增加0～20 cm土层腐殖质的含量，但其质量并未见提高，从组成状况看，浅耕、少耕对稳结态腐殖质及胡敏酸含量有所促进。吕贻忠等[7]以10 a耕作制定位试验田黑土为研究对象，讨论了翻耕垄作、旋耕垄作及宽窄行交替休闲等农业措施对黑土腐殖质组分及胡敏酸分子结构的影响。赵红等[8]结合元素分析与FTIR技术研究了免耕与翻耕两种耕作方式对黑土腐殖酸含量及胡敏酸结构的影响。ZHAO et al.[4]采用CPMAS13C NMR技术对连续实施26 a免耕、翻耕及深松黑土的微团聚体(<250 μm)及大团聚体(>250 μm)进行了有机碳化学组成的系统分析，提出“免耕有利于土壤有机碳的稳定，但可使之结构复杂”的结论。

综上，尽管国内外学者针对不同耕作方式长期影响下的土壤胡敏酸组分已进行了较为详尽的分析，但对于目前新型栽培模式对土壤腐殖质组成影响方面的研究还较少，而将休闲栽培下的玉米生产田划分为种植带和休耕带分别讨论则更少报道。为此，本文以磐石市明城镇开展3 a的玉米定位栽培试验为研究对象，系统研究农民等垄宽常规栽培、宽窄行交替休闲栽培、高光效休耕轮作栽培以及地膜覆盖的高光效休耕轮作栽培等4种模式对暗棕壤腐殖质组分数量及结构的影响，以期为耕作措施的积极引进、科学改良及生态适应性调整提供理论支撑和决策参考，使相关技术在不断完善中向“稳产量、保地力”的方向发展。

1试验区概况

玉米田选址吉林省磐石市明城镇五星村，地处北纬43°10′54.94″～43°10′56.91″、东经126°01′07.55″～126°01′13.68″，海拔高度为716.5 m。该地位于吉林省中南部，属北温带气候，位于松辽平原向长白山的过渡地带，属于丘陵半山区，年平均气温4.1 ℃，年平均降水量676.5 mm，年平均日照2 491.2 h，无霜期约125 d，供试土壤类型为暗棕壤。

2材料与方法

选择耐密、紧凑型的先玉335作为玉米供试品种，种植密度为6.5万株/hm2。根据玉米栽培的不同模式共设4个处理：高光效休耕轮作栽培(HPE)、地膜覆盖的高光效休耕轮作栽培(PM-HPE)、宽窄行交替休闲栽培(WNR)和农民等垄宽常规栽培(CC)，每个处理下设3次重复，每个重复的小区面积不低于60 m2。各措施实施地自2012年4月起，已连续进行3 a，技术要点见表1。

各处理均采取底口追相结合的模式施肥，处理间施肥量保持一致(施N 280 kg/hm2，P2O580 kg/hm2，K2O 90 kg/hm2)。整地采用秋季深松打破犁底层与春季旋耕灭茬相结合的方式进行，其他田间管理措施保持一致。

表1　不同玉米栽培模式的技术要点

土样采集与测定方法：除农民等垄宽常规栽培(CC)试验地采取5点采样法外，其余休闲栽培模式下的试验田块，均将其划分为当季种植带(当季密植玉米的区域)和休耕带(栽培技术执行3 a时公共休耕的区域)两个功能区加以区分并分别采样和分析。

采用腐殖质组成修改法对采集土样进行分析，即在Kumada方法的基础上对提取温度和分组方法进行了修订[9]。具体步骤如下：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，离心(3 500 r/min，15 min)，将上清液过滤于50 mL容量瓶中，在带有残渣的离心管中继续加水20 mL搅拌均匀，直接离心并将此次上清液与前次合并、用蒸馏水定容，此溶液即为水溶性物质。按照上述方法将蒸馏水改为0.1 mol/L NaOH和0.1 mol/L Na2P2O7的混合液对残渣进行二次提取，此次收集的溶液即为可提取腐殖酸。离心管中残渣用蒸馏水多次洗涤，直至洗液近中性，将其转入55 ℃鼓风干燥箱烘干至恒质量，该沉淀物质即为胡敏素。

吸取上述腐殖酸溶液30 mL，用0.5 mol/L H2SO4将其pH值调至1.0～1.5的范围，而后置于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、定容，此溶液即为富里酸。滤纸上残渣先用稀酸洗涤、再用温热的0.05 mol/L NaOH将其溶解于50 mL容量瓶中，用蒸馏水定容，即为胡敏酸，上述腐殖质组分的有机碳含量均采用外加热—重铬酸钾氧化法测定，此外，采用T6新世纪紫外可见分光光度计(北京谱析通用有限公司)对胡敏酸和富里酸溶液的吸光值(E400、E465、E600和E665)进行了测定，并由此计算出光学密度值(E4/E6)和色调系数(ΔlogK)，具体计算方法如下[10-11]：E4/E6=E465/E665，ΔlogK=logE400-logE600。

采用Excel 2003和SPSS 18.0(PASW Statistics 18)软件对玉米不同栽培模式下的腐殖质组成及相关参数指标进行整理并进行了差异程度分析。

3结果与分析

3.1玉米栽培模式对暗棕壤总有机碳(CTO)及水溶性物质(CWSS)的影响

为明确玉米不同栽培模式对暗棕壤总有机碳及其水溶性物质质量分数的影响，以CC为参照，对另外3种休闲栽培模式下的相关指标进行了横向比较。由表2可见，HPE、PM-HPE和WNR 3种栽培模式对暗棕壤总有机碳质量分数均表现为明显的消耗作用，但其对水溶性物质及其占总有机碳中的比例却有促进作用，尤以PM-HPE处理的效果为最佳。另外，从各休闲栽培模式内的两个功能区来看，休耕措施(Fs)均有助于w(CWSS)∶w(CTO)提升。可见，适度休耕的确有助于提升暗棕壤总有机碳中水溶性物质所占的份额，增幅由HPE、PM-HPE至WNR分别为20.2%、35.1%和3.8%。

表2不同栽培模式对暗棕壤水溶性物质及其在总有机碳中所占比例的影响

栽培模式功能区总有机碳质量分数/g·kg-1水溶性物质质量分数/g·kg-1w(CWSS)∶w(CTO)/%CC(18.7±0.39)a(0.49±0.02)f(2.60±0.16)fHPEPs(17.4±0.25)b(0.54±0.04)de(3.12±0.21)eFs(15.6±0.13)d(0.61±0.01)c(3.91±0.04)cPM-HPEPs(13.2±0.09)f(0.68±0.02)b(5.11±0.04)bFs(13.8±0.17)e(1.08±0.02)a(7.87±0.03)aWNRPs(16.4±0.12)c(0.52±0.02)ef(3.18±0.07)deFs(17.2±0.18)b(0.57±0.02)cd(3.30±0.06)d

注：CC、HPE、PM-HPE和WNR分别代表农民等垄宽常规栽培、高光效休耕轮作栽培、地膜覆盖的高光效休耕轮作栽培以及宽窄行交替休闲栽培；Ps和Fs分别代表当季种植带和休耕带；表中数据为平均值±标准差；同列不同字母表示在0.05水平上差异显著。

3.2玉米栽培模式对暗棕壤胡敏酸(CHA)及胡富质量分数比(w(CHA)∶w(CFA))的影响

由表3可见，与CC相比，3种休闲栽培模式(HPE、PM-HPE及WNR)对暗棕壤胡敏酸质量分数均有着较为明显的消耗作用，其中PM-HPE模式下的种植带对暗棕壤胡敏酸组分的消耗程度最大。此外，对比休闲栽培下种植带与休耕带暗棕壤胡敏酸质量分数的差异可知，除PM-HPE外，源自HPE与WNR模式下的休耕带，其胡敏酸质量分数均低于其种植带的水平。

表3不同栽培模式对暗棕壤胡敏酸(CHA)及胡富质量分数比(w(CHA)∶w(CFA))的影响

栽培模式功能区胡敏酸质量分数/g·kg-1w(CHA)∶w(CFA)CC(9.92±0.24)a(10.38±0.31)aHPEPs(5.89±0.32)b(5.38±0.11)dFs(5.23±0.18)d(8.53±0.13)bPM-HPEPs(3.48±0.22)f(2.70±0.23)fFs(4.51±0.24)e(5.68±0.18)cWNRPs(5.77±0.22)c(2.71±0.18)fFs(4.51±0.19)e(3.52±0.25)e

注：CC、HPE、PM-HPE和WNR分别代表农民等垄宽常规栽培、高光效休耕轮作栽培、地膜覆盖的高光效休耕轮作栽培以及宽窄行交替休闲栽培；Ps和Fs分别代表当季种植带和休耕带；表中数据为平均值±标准差；4.同列不同字母表示在0.05水平上差异显著。

作为衡量土壤腐殖质品质及活性的重要指标[12]，w(CHA)∶w(CFA)还能用于土壤腐殖物质组成状况的描述，根据该比值的变化可以大致判断玉米栽培模式对暗棕壤胡敏酸与富里酸间的转化方向。由表3可见，各栽培模式下暗棕壤w(CHA)∶w(CFA)比为2.70～10.38，均大于1，这表明供试区域暗棕壤中富里酸占主导地位，腐殖质活性较低、品质较好[13]。具体来看，与休闲栽培的3个模式(HPE、PM-HPE及WNR)相比，农民等垄宽常规栽培在提升暗棕壤w(CHA)∶w(CFA)方面的作用最强。为明确休闲栽培内部适度休耕对暗棕壤腐殖质品质的影响，又对其种植带和休耕带下胡敏酸及w(CHA)∶w(CFA)的结果进行了分析。结果发现，3种休闲栽培下的土地休耕均有利于w(CHA)∶w(CFA)的提高，但作用机理有所不同，在HPE和WNR模式下，休耕带暗棕壤胡敏酸质量分数有所降低，可推断其富里酸质量分数的降低幅度更大，而在PM-HPE模式影响下，休耕带暗棕壤胡敏酸质量分数的增加则是w(HA)∶w(FA)提升的主要原因。

3.3玉米栽培模式对暗棕壤胡敏酸及富里酸溶液光密度(E4/E6)及色调系数(△logK)的影响

由表4所示，比照CC处理，休闲栽培更有利于暗棕壤提取胡敏酸溶液E4/E6及△logK的降低，而从其内部种植带和休耕带两个功能区来看，休耕带土壤胡敏酸的E4/E6及△logK值均有所提高，增幅可达14.0%～15.9%。在此过程，高光效休耕轮作栽培的效果更为显著；从表4中富里酸溶液E4/E6及△logK值的变化看，与CC相比，HPE、PM-HPE及WNR模式下的种植带，其E4/E6和△logK值均显著降低，其中，降幅最大的当属PM-HPE处理，而休闲栽培内部的适度休耕能够在一定程度上缓解两个数值的降低走势，PM-HPE模式下的休耕甚至使E4/E6及△logK值高于常规栽培。

表4不同栽培模式对暗棕壤胡敏酸及富里酸溶液E4/E6及△logK的影响

腐殖质组分栽培模式功能区光密度(E4/E6)色调系数(△logK值)胡敏酸CC(4.65±0.80)A(0.64±0.09)A HPEPs(3.56±0.25)E(0.55±0.08)CFs(4.23±0.42)C(0.61±0.09)BPM-HPEPs(3.84±0.98)D(0.58±0.13)DFs(4.46±0.85)B(0.63±0.10)AWNRPs(3.53±1.18)E(0.56±0.04)CFs(4.11±0.54)C(0.60±0.12)C富里酸CC(13.93±1.06)b(1.19±0.13)a HPEPs(4.14±0.95)f(0.84±0.06)dFs(11.85±1.24)c(1.09±0.07)abcPM-HPEPs(3.54±0.48)g(0.75±0.02)bcdFs(15.55±0.57)a(1.19±0.08)abWNRPs(4.51±0.64)e(0.81±0.09)cdFs(8.14±0.68)d(0.83±0.09)abcd

注：CC、HPE、PM-HPE和WNR分别代表农民等垄宽常规栽培、高光效休耕轮作栽培、地膜覆盖的高光效休耕轮作栽培以及宽窄行交替休闲栽培；Ps和Fs分别代表当季种植带和休耕带；表中数据为平均值±标准差；同列不同大、小写字母分别表示胡敏酸及富里酸组分E4/E6、△logK均在0.05水平上差异显著。

3.4玉米栽培模式对暗棕壤胡敏素(CHu)及其占总有机碳比例的影响

由表5可见，比照CC模式，HPE、PM-HPE及WNR等休闲栽培模式均有降低暗棕壤胡敏素质量分数的作用，其中高光效栽培对其利用程度最大。而从当季种植带和休耕带两个功能区分析暗棕壤胡敏素质量分数的差异可知，休耕带内高茬还田辅以深松措施，其更有助于胡敏素质量分数(或称惰性有机碳)的分解。另外，为深入研究暗棕壤总有机碳中惰性物质对栽培模式的积极响应，又对各栽培模式下胡敏素占总有机碳的百分比进行了分析，相对于CC处理，3种休闲栽培模式仅有高光效休耕轮作栽培对暗棕壤总有机碳中胡敏素所占比例有削减作用，而覆膜下的高光效栽培(PM-HPE)无论在当季种植带，还是休耕带两个功能区均有助于暗棕壤总有机碳中胡敏素百分比的提高，而基于宽窄行交替休闲栽培，玉米种植带下暗棕壤w(CHu)∶w(CTO)有所提升，而在休耕带则表现为下降趋势。

表5不同栽培模式对暗棕壤胡敏素及其占总有机碳比例的影响

栽培模式功能区胡敏素质量分数/g·kg-1w(CHu)∶w(CTO)CC(7.17±1.21)A(38.3±4.11)cHPEPs(6.08±0.94)E(35.1±1.95)dFs(4.60±0.12)G(29.5±3.52)ePM-HPEPs(6.34±0.82)C(47.9±4.54)aFs(5.39±0.21)F(39.2±2.41)bcWNRPs(6.55±0.87)B(39.3±3.85)bFs(6.19±0.35)D(36.0±2.85)d

注：CC、HPE、PM-HPE和WNR分别代表农民等垄宽常规栽培、高光效休耕轮作栽培、地膜覆盖的高光效休耕轮作栽培以及宽窄行交替休闲栽培;Ps和Fs分别代表当季种植带和休耕带;表中数据为平均值±标准差；同列不同大、小写字母分别表示胡敏素及w(CHu)∶w(CTO)在0.05水平上差异显著。

4讨论

栽培措施的改变通过对土壤产生不同程度的扰动会间接牵涉土壤生物学性质，进而对腐殖化过程产生间接影响。国内外诸如此类研究多集中于长期耕作措施对土壤腐殖质组成及特征的影响，并未考虑休闲栽培内部种植带及休耕带两个功能区的差异影响，而本研究力争在玉米新型栽培模式影响下，从两个功能区角度系统揭示其对中温带典型暗棕壤腐殖质组成的短期影响。

与休闲栽培相比，农民等垄宽常规栽培能够使玉米植株残体及根系分泌物较为均匀地输入土壤环境，未经腐解或腐解不完全有机残体的混入使土壤总有机碳含量得到了“片面”提高。休闲栽培通过打破犁底层的深松作业[14]，改善了土壤好气微生物的生存环境，使总有机碳更易矿化、释放养分以供玉米生产需要[6]，进而使其保蓄的总有机碳含量少于常规栽培，这也符合AN TIL R等[15]提出的“少耕有利于土壤有机质累积”的规律；对于休闲栽培能够改善微生物活性的推测亦能在w(CWSS)∶w(CTO)的比例结果中得以证实，即3大休闲栽培模式均能通过提升水溶性物质占总有机碳的比例来为微生物繁衍创造良好的物质条件，相比之下，地膜覆盖的高光效栽培通过保墒蓄水、提升地温等作用，对土壤微环境的改善幅度最大，因此，在促进暗棕壤水溶性物质保蓄方面的效果为最佳。尽管休闲栽培通过深松改善了土体的通气条件，促进了微生物的好氧活动，但其所增加的水溶性物质在种植带被密植玉米的根系再度利用，保留了更多的水溶性物质在休耕区域。

赵红等[8]研究指出，免耕在增加黑土胡敏酸含量方面的作用要优于常规耕作，而在本试验中，短期休闲栽培的变革对于土壤的翻耕程度较大，因此其对暗棕壤胡敏酸含量均表现为明显的消耗作用，其中地膜覆盖下高光效栽培的种植带，因地膜对水热条件的改善，故而其对胡敏酸的消耗程度更为强烈。而在该模式内部，种植带在覆膜条件下根系分泌物较为集中，加速了微生物对胡敏酸成分的矿化，而区域内的休耕则有利于胡敏酸质量分数书水平的稳定，而在高光效及宽窄行交替休闲栽培模式的影响下，休耕带内高留根茬及拔节期深松灭茬处理降低了胡敏酸的滞留数量，使其浓度水平低于种植带下的结果。

结合w(CHA)∶w(CFA)的变化情况可知，常规栽培在促进暗棕壤富里酸向胡敏酸转化方面具有休闲栽培所不可比拟的优势，使富里酸及一些小分子组分进一步缩合成为结构更为复杂的胡敏酸，在此过程中，腐殖质活性有所减弱，但其品质有所提升。与之相反，休闲栽培则更有利于暗棕壤富里酸组分的累积，其一方面源于胡敏酸等复杂分子的分解，另一方面亦可源于有机小分子的缩合，最终促进腐殖质活性的整体提升，但品质有所下降[16]。在此过程中，地膜覆盖的高光效栽培更具优势，使腐殖质分子更加活跃。休闲栽培内部的适度休耕能够在某种程度上缓解胡敏酸相对比例的损失，促进腐殖质品质的提高，在此过程，高光效以及宽窄行交替休闲下的休耕带，其对暗棕壤富里酸组分的消耗程度要大于胡敏酸，使得w(CHA)∶w(CFA)比增加，而在覆膜下的高光效栽培中，尽管对w(CHA)∶w(CFA)比的影响规律相同，但其作用机理不同，仅体现于其对胡敏酸质量分数的提高作用。

玉米栽培模式不仅能影响到暗棕壤腐殖质组分的数量，还能在一定程度上影响腐殖质的结构特征。一般来说，光密度(E4/E6)和色调系数(△logK)越高，说明它们的数均分子量越小，分子结构越简单[7，17-18]，反之，则其腐殖质的分子量越高，缩合度和芳构化程度愈高[19]。与常规栽培相比，休闲栽培对于暗棕壤胡敏酸数均分子量的提高确有促进作用，芳香核原子团有所增多，缩合程度提高，分子结构更为复杂。可以推断，基于短期休闲栽培的高强度耕作更易促进胡敏酸脂族碳的降解进而使其芳香碳含量增高[20]。而对于休闲栽培内部而言，休耕的部分土地更有助于胡敏酸分子结构的简单化，使其芳香环缩合度减小、脂肪侧键增多，其原因可作如下分析：休闲栽培尽管内部休耕，但高茬还田且受到较深层次翻耕，秸秆降解程度加剧，有机小分子数量增多，腐殖质结构向简单化方向进行，该结论与赵红等[8]关于“长期翻耕有利于黑土腐殖质结构简单化”的结论一致。与常规栽培相比，休闲栽培下密植玉米的种植带，其因根系集中且分泌物较多，暗棕壤富里酸分子有进一步缩合的趋势，最终芳构化程度有所加强，在此方面，覆膜高光效栽培的效果更为明显。而在休闲栽培下的休耕带，其更易促进富里酸分子的简单化、年轻化，使其结构稳定于常规栽培的水平，其中，覆膜高光效下的休耕区域，暗棕壤富里酸分子的复杂程度甚至低于常规栽培。

在土壤腐殖质组分中，胡敏素占总有机碳的绝大部分，其一直被认为是土壤中的惰性物质[17]。依据窦森等[9]提出“高CO2浓度有利于胡敏素积累”的原理即可做出解析：高光效栽培通过垄向偏转提高了玉米对光能的吸收，光合作用的增强使近地面CO2浓度降低，暗棕壤胡敏素累积程度遭到抑制，另外，休闲栽培下土壤水热条件更为适宜，有利于微生物对胡敏素的矿化分解[21]。玉米高光效休耕轮作的栽培模式更有助于暗棕壤惰性碳所占比例的降低，使之向其他活性成分转移，而覆膜高光效则对惰性碳成分有所蓄积。

5结论

(1)将农民等垄宽常规栽培分别进行平作、垄向偏转、地膜覆盖、大垄休闲、休耕带高留根茬且中耕深松等措施的调整，其对土壤的扰动程度大为增加。

(2)休闲栽培通过深松作业、改善土体通气条件使暗棕壤总有机碳更易矿化，但其对水溶性物质及其在总有机碳中存在比例的提高均有促进作用，其中PM-HPE模式对水溶性物质的保蓄效果为最佳。休闲栽培下密植玉米的种植带对水溶性物质含量有所消耗，使休耕带固存了更多的水溶性物质。

(3)休闲栽培更有利于暗棕壤胡敏酸质量分数的消耗以及富里酸组分的累积，使其腐殖质活性增加、品质降低。适度休耕能够在一定程度上缓解胡敏酸相对比例的损失，有利于腐殖质品质的稳定。

(4)与常规栽培相比，休闲栽培对于暗棕壤胡敏酸数均分子量的提高确有促进作用，使其芳香核原子团增多，缩合程度提高，分子结构更为复杂。而在其内部的休耕区域，秸秆高茬还田且因受到较深层次的翻耕，秸秆降解程度加剧，有机小分子数量增多，腐殖质结构向简单化方向进行，而在种植带，玉米根系集中且分泌物较多，暗棕壤富里酸分子有进一步缩合的趋势。

(5)高光效栽培通过垄向偏转提高了玉米对光能的吸收，光合作用的增强使近地面CO2浓度降低，暗棕壤胡敏素累积程度遭到抑制，加之休闲栽培有益于土壤水热条件的改善，进而促进了微生物对胡敏素的矿化分解。

参考文献

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收稿日期：2015年10月17日。

作者简介：第一王帅，男，1982年11月，吉林农业科技学院植物科学学院，副教授。E-mail:wangshuai419@126.com。通信作者：窦森，吉林农业大学资源与环境学院，教授。E-mail:dousen1959@126.com。

责任编辑：潘华。