摘要
研究旨在揭示玉米大豆间作和培肥模式对华北冲积平原潮褐土区土壤有机碳含量的影响，并进一步探究其对土壤有机碳组分和各粒级团聚体有机碳的作用及机制，为优化土壤管理和提升土壤碳储量提供科学依据。通过设置玉米单作（玉单）、大豆单作（豆单）和玉米大豆间作 3 种种植模式，配合常规施肥（CF）和培肥模式（TF），研究了 6 种处理下土壤理化性质、有机碳组分和团聚体有机碳的响应及其对土壤总有机碳的作用机制。结果表明，玉米大豆间作改善了土壤理化性质、提高了易氧化有机碳和大团聚体 （>0.25 mm）有机碳含量，但在培肥模式下对土壤有机碳、颗粒态有机碳、矿物结合态有机碳和微团聚体（0.053 ～ 0.25 mm）有机碳则呈现降低趋势。培肥模式比常规施肥管理下的土壤理化性质改善，有机碳、颗粒有机碳等组分和团聚体有机碳含量均显著增加。具体结果：1）间作处理的土壤有效磷含量较玉单和豆单分别显著升高 3.31% （CF）、1.88%（TF）和 15.40%（CF）、11.62%（TF）；而土壤有机碳含量则分别比玉单和豆单降低 6.96%（CF）、 4.24%（TF）和 7.80%（CF）、7.03%（TF）。2）间作下土壤细大团聚体（0.25 ～ 2 mm）有机碳含量在 CF 和 TF 两种施肥模式下，分别较玉单增加 27.36% 和 6.46%，但较豆单却降低了 7.47% 和 9.87%；微团聚体（0.053 ～ 0.25 mm）有机碳含量在玉米大豆间作时显著低于玉单和豆单，降低幅度介于 12.90% ～ 20.26%，且培肥模式比常规施肥降幅更大。3）不同种植模式对土壤有机碳表现出显著的负面效应［标准化路径系数（λ）=-0.43］，即间作虽提升有效磷含量和细大团聚体有机碳含量，但由于更大程度上导致微团聚体有机碳下降，因而总体上降低土壤有机碳含量。此外，间作中 pH 变化进一步减少微团聚体有机碳，降低了土壤有机碳总量（λ=-0.23）。土壤培肥模式比常规施肥显著提升了华北冲积平原潮褐土的土壤化学性质和有机碳含量，间作模式因较大程度降低了土壤微团聚体有机碳量，从而导致土壤有机碳总量的下降，但间作表现出的增强土壤大团聚体有机碳作用是改善土壤肥力和结构稳定性的关键，只是这种提升效果在较短时间内尚难显化。在制定农业管理措施时，需综合考虑种植模式对土壤团聚体结构和有机碳循环的复合影响，以优化土壤有机碳储存和农业可持续性。
Abstract
The study aimed to reveal the impact of intercropping and monocropping of maize and soybean on the soil organic carbon content in the fluvisol region of the North China Plain，and further explore its effects on soil organic carbon fractions and organic carbon in various soil aggregate sizes，as well as the underlying mechanisms. This research was intended to provide a scientific basis for optimizing soil management and enhancing soil carbon storage. Three planting patterns， namely maize monocropping（Maize single），soybean monocropping（Soybean single），and intercropping of maize and soybean were set up，combined with conventional fertilization（CF）and fertilization management（TF），the responses of soil physicochemical properties，organic carbon fractions，organic carbon and in aggregates under six treatments and their mechanisms affecting soil organic carbon were studied. Maize-soybean intercropping improved soil physicochemical properties，easily oxidizable organic carbon，and organic carbon content in large aggregates（>0.25 mm），but under the fertilization pattern，there was a trend of decrease in soil organic carbon，Particulate organic carbon，mineral-bound organic carbon，and microaggregates（0.053–0.25 mm）organic carbon. Fertilization management resulted in significantly increasing of soil physicochemical properties，organic carbon，Particulate organic carbon fractions，and organic carbon in aggregates，compared to conventional fertilization. The specific results were as follows：1）The soil available phosphorus content in the intercropping treatment was significantly increased by 3.31%（CF），1.88%（TF）compared to Maize single， and by 15.40%（CF），11.62%（TF）compared to Soybean single；while the soil organic carbon content was reduced by 6.96%（CF），4.24%（TF）compared to Maize single，and by 7.80%（CF），7.03%（TF）compared to Soybean single. 2）Under intercropping，the organic carbon content in fine large aggregates（0.25–2 mm）was increased by 27.36%（CF） and 6.46%（TF）compared to Maize single，but decreased by 7.47% and 9.87% compared to Soybean single；the organic carbon content in microaggregates（0.053–0.25 mm）was significantly lower under intercropping compared to both Maize single and Soybean single，with a reduction range of 12.90%–20.26%，and the decrease was greater under TF than under CF. 3）Different planting patterns showed a significant negative effect on soil organic carbon［standardized path coefficient （λ）=-0.43］，that was，although intercropping increased the content of available phosphorus and fine large aggregate organic carbon，it more significantly led to a decrease in microaggregate organic carbon，thus reducing the soil organic carbon content. Additionally，the change in pH under intercropping further reduced microaggregate organic carbon，leading to a decrease in the total soil organic carbon organic carbon（λ=-0.23）. Fertilization management significantly improved the soil chemical properties and organic carbon content of the cinnamon soil in the North China alluvial plain compared to conventional fertilization. Intercropping，due to its significant reduction in soil microaggregate organic carbon，led to a decrease in the total soil organic carbon，but the enhancement of soil large aggregate organic carbon by intercropping is key to improving soil fertility and structural stability，and this effect is not easily manifested in the short term. When formulating agricultural management measures，the complex effects of planting patterns on soil aggregate structure and organic carbon cycling should be considered comprehensively to optimize soil organic carbon storage and agricultural sustainability.
间作通过提高物种多样性有助于土壤碳的固定，在促进作物增产的同时，提升土壤质量，维护土壤健康[1-3]。然而，也有研究指出，间作体系中由于进入土壤的碳源分解速率较快，会导致土壤有机碳含量的降低[4]。因此，间作对土壤有机碳的影响存在双重效应，需关注其综合效应。在间作体系中添加有机肥和生物菌剂能够增加土壤含碳物质，促进有机碳的固定过程，并有助于土壤团聚体形成，从而提升对土壤有机碳的保护[5]。
土壤团聚体作为土壤结构的基本单元，其含量、分布和稳定性与土壤的物理、化学及生物性质密切相关，因此成为评估土壤结构质量和肥力的重要指标[6]。间作能有效改善土壤团聚体的组成和含量，如玉米与大豆间作显著提升土壤粗大团聚体（>2 mm）有机碳含量，增幅可达 20.7%[7]。间作通过增加单位面积的生物量、提高土壤含水量，以及减少冠层底部的光合有效辐射，有效提升了土壤大团聚体和微团聚体中的有机碳含量。这种提升降低了土壤的呼吸速率，并增强了土壤维持其肥力的能力。同时，间作作物通过截获更多的碳并将其输入土壤，进一步增加了土壤有机碳的含量[8-10]。然而，也有研究显示，间作由于根系发达、凋落物多样性和土壤微生物数量增加，易导致碳的分解超过碳的输入，从而降低细大团聚体 （0.25～2 mm）和微黏粒（<0.25 mm）团聚体的有机碳含量[11]。添加有机肥料会通过促进微生物活性及真菌的生长，进而增强土壤结构，促进团聚体的形成[12]，从物理上保护有机碳，减少微生物接触并降低降解速率，进而提高土壤中的颗粒态有机碳（POC）、易氧化有机碳（ROC）和矿物结合态有机碳（MAOC）含量[13]。
综上所述，间作对土壤有机碳总量的影响仍存在争议，土壤碳组分、理化性质对间作的响应及其对土壤有机碳总量的影响机制也尚不明确，亟待进一步揭示。本研究选择华北冲积平原的潮褐土作为研究对象，旨在探讨玉米大豆间作模式对土壤理化性质、POC、ROC 和 MAOC 组分，以及不同粒径团聚体有机碳含量的影响，以揭示在玉米大豆间作条件下土壤有机碳的变化规律，从而为优化土壤管理和提升土壤碳储量提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 试验区概况
该试验于 2023 年6月在河北省河间市 （38°19′N，115°55′E）开展，试验区位于太行山东麓山前平原和渤海西岸滨海平原之间的冲积平原区，年平均气温 12.8℃，年平均降水量 567.8 mm，无霜期平均 188 d/ 年。试验区的土壤类型为潮褐土，初始土壤的 pH 为 8.80，有机质含量为 11.9 g/ kg，全氮含量为 0.57 g/kg，有效磷和速效钾含量分别为 4.94 和 137.63 mg/kg。
1.2 试验设计
在本试验中，采用了双因素（种植模式和施肥模式）的随机区组设计。设置了 3 种不同的种植模式：玉米单作（M，简称玉单）、玉米大豆间作（2 行玉米与 4 行大豆间作，MS）及大豆单作（S，简称豆单）。两种施肥模式包括常规模式（CF）和培肥模式（TF），基肥一次性施入，无追肥，具体如下：常规模式（玉米：N 180 kg/hm2，P2O5 60 kg/ hm2，K2O 60 kg/hm2； 大豆：N 45 kg/hm2，P2O5 45 kg/hm2，K2O 45 kg/hm2；大豆玉米间作：化肥和有机肥按单作用量均匀撒施于整个试验小区）；培肥模式为在常规模式的基础上，分别添加矿质有机菌肥 4500 kg/hm2，黄腐酸钾 300 kg/hm2 和菌剂 75 kg/ hm2。试验共设置了 6 个处理，每个处理进行 3 次重复，总计 18 个小区。其中，玉米和大豆单作的每个小区长 22 m、宽 4.5 m；玉米大豆间作的每个小区长 22 m、宽 6 m。玉米品种为郑单 958，大豆品种为石 936。玉米单作为机播 71460 株 /hm2，行距 56 cm，株距 25 cm；大豆单作为机播 270000 株 / hm2，行距 40 cm，株距 9.20 cm。间作玉米为 74115 株 /hm2，株距 9 cm；大豆为 165000 株 /hm2，株距 9.20 cm。田间管理和灌溉遵从当地常规管理措施。
本研究采用野外调查与室内化验相结合的方法，于 2023 年 9 月 28 日从黑龙港低平原河间市的玉米大豆间作试验田，采集 0～20 cm 土层深度的土壤样品。采样过程中，玉米和大豆单作区域的土壤样品是在行上和行间分别采集的；间作区域则采用了五点取样法，分别在玉米区域的行上和行间、大豆区域的行上和行间，以及 2 个区域之间的 5 个点进行采样。土壤团聚体采样时，选择湿度适中的时机采样，这时土壤不粘锹且接触后不变形。采样时需从下至上分层进行，小心操作以防止土块受到挤压，确保土壤结构保持原状。采集过程中，剥去土块外层因与土锹接触而变形的部分，均匀取内部未变形的土壤约 2 kg，并将其放入封闭的塑料盒中，以便运回室内进行后续处理。在室内，土壤应尽可能保持其原始结构，沿着土块的天然断裂面轻轻掰开，然后将土壤置于通风阴凉处自然风干。每个处理均采集 3 个重复样品，以确保数据的可靠性。采集后的土样进行风干晾晒处理，用于测定各项指标。
1.3 测定方法
土壤有机碳组分的分组采用土壤物理分组中的团聚体分组和活性有机碳、相对稳定有机碳与惰性有机碳分组相结合的方法[14]，具体操作：称取新鲜土样 50 g，将孔径分别为 2、0.25、0.53 mm 的套筛按顺序从上到下组合好，将称量好的土样均匀置于最上层筛子上，将筛子置于装有蒸馏水的水桶内且调整水面高度使其浸润土壤 5 min，然后以振幅 38 mm 进行筛分 15 min[15]，得到>2、 0.25～2、0.053～0.25、<0.053 mm 粒径的土壤团聚体，烘干称重。土壤及其各级团聚体的有机碳含量采用重铬酸钾氧化-加热法进行测定。土壤 ROC 通过高锰酸钾氧化法测得[16]；土壤中的 POC 及 MAOC 则采用六偏磷酸钠提取法和重铬酸钾加热法测定[17]；土壤 pH 通过电位法测定；土壤全氮含量采用半微量凯氏定氮法测定；土壤有效磷采用 0.5 mol/L NaHCO3 浸提-钼锑抗比色法测定；土壤速效钾则通过 1 mol/L NaOAc 浸提-火焰光度法分析测定[18]。
1.4 数据处理与分析
采用 Excel 2019 进行数据整理和均值、标准误计算。采用 SPSS 21.0 进行统计分析，采用双因素方差分析法分析施肥处理、种植模式及其交互作用对土壤理化性质、土壤有机碳组分、土壤团聚体组成及其有机碳含量的影响；采用单因素方差分析与最小显著差异法多重比较（P<0.05 为差异显著）确定不同施肥处理下各土壤指标的差异、不同种植模式下各土壤指标的差异；间作对土壤有机碳影响采用路径分析；采用 Pearson 法进行相关性分析。采用 Origin 2021 和 draw.io 28.0.6 进行分析和绘图。
2 结果与分析
2.1 间作与培肥模式对土壤理化性质的影响
如图1所示，间作整体上提高了土壤有效磷和全氮含量，而土壤 pH 则呈现降低趋势。在 CF 和 TF 施肥模式下，土壤 pH 在间作相比玉单时呈现上升趋势，但相比于豆单显著下降了 0.59% 和 0.95% （图1a）。在 CF 和 TF 模式下，间作的土壤有效磷含量分别比玉单和豆单升高了 3.31%、1.88% 和 15.40%、11.62%，且都表现为显著（图1c）。在 CF 和 TF 模式下，间作的土壤全氮含量分别比玉单和豆单升高了 22.22%、22.23% 和 25.56%、8.65%，且都表现为显著（图1d）。整体上，TF 和 CF 相比，呈现上升趋势，其中土壤有效磷和全氮含量差异显著，而 pH 和速效钾则差异都不显著。如表1所示，在种植模式与施肥处理的交互作用下，土壤有效磷和全氮差异显著，而土壤 pH 和速效钾差异不显著。
图1间作与培肥条件下土壤理化性质的变化
注：* 表示不同施肥模式间差异显著，ns 表示差异不显著，* 表示 P<0.05、** 表示 P<0.01、*** 表示 P<0.001。相同施肥模式下不同种植方式的显著差异则用不同小写字母表示（P<0.05）。图2 同。
表1间作与培肥条件下土壤理化性质的交互分析
注：* 表示种植模式和施肥处理间交互作用差异显著，* 表示 P<0.05、 ** 表示 P<0.01、*** 表示 P<0.001。表2 同。
2.2 间作与培肥模式对土壤有机碳组分含量的影响
如图2所示，间作降低了土壤有机碳、POC 和 MAOC 含量，升高了 ROC 含量。在 CF 模式下，间作的土壤有机碳含量分别比玉单和豆单显著降低了 4.24% 和 6.96%；TF 模式下，同样呈现降低趋势（图2a）。在 CF 和 TF 模式下，间作的土壤 ROC 含量分别与玉单和豆单相比，呈现出升高的趋势（图2b）。在 CF 和 TF 施肥模式下，间作的土壤 POC 含量分别比玉单和豆单降低了 3.52%、3.35% 和 9.58%、1.60%；除 TF 施肥模式下的间作与豆单之间差异不显著外，其余均显著（图2c）。在土壤 MAOC 含量方面，CF 模式下的间作与玉单和豆单相比，呈现降低趋势；TF 模式下的间作比豆单显著降低了 3.25%（图2d）。整体上，TF 与 CF 相比，表现出上升趋势，除了土壤 ROC 外，其余均显著。如表2所示，在种植模式与施肥处理的交互作用下，土壤有机碳及其组分含量之间差异不显著。
图2间作与培肥条件下土壤有机碳的变化
表2间作与培肥条件下土壤有机碳的交互分析
2.3 间作与培肥模式对土壤团聚体组成及其有机碳含量的影响
由表3可知，3 种植模式下均以土壤微团聚体（0.053～0.25 mm）比例最高，粗大团聚体（>2 mm）比例最低，低于其他土壤团聚体。施肥模式方面，TF 模式整体高于 CF 模式，且在土壤细大团聚体（0.25～2 mm）、大团聚体（>0.25 mm）之间表现显著。整体看，间作提高了大团聚体（>0.25 mm）含量和平均重量直径，TF 模式整体高于 CF 模式。在种植模式与施肥处理的交互作用下，各指标均不显著。
从表4可知，间作促使大团聚体（>0.25 mm） 中的有机碳含量增加，同时微团聚体（0.053～0.25 mm）和黏粉粒团聚体（<0.053 mm）中的有机碳含量则降低。在 CF 和 TF 模式下，间作的土壤粗大团聚体（>2 mm）有机碳含量比豆单显著增加了 61.06% 和 38.57%。在土壤细大团聚体（0.25～2 mm）有机碳方面，CF 和 TF 模式下的间作相较于玉单表现出增加的趋势，而与豆单相比则显示出降低的趋势。在 CF 和 TF 模式下，间作的微团聚体（0.053～0.25 mm）有机碳含量相比于玉单和豆单均有不同程度的降幅，其中 CF 下间作比玉单和豆单分别显著降低了 18.94% 和 20.26%。对于土壤黏粉粒团聚体（<0.053 mm）有机碳含量，CF 模式下的间作比豆单显著降低了 3.51%； TF 模式下的间作比豆单显著降低了 18.02%。总体来看，相同施肥模式下，玉米大豆间作所形成的大团聚体（>0.25 mm）的有机碳含量高于微团聚体（0.053～0.25 mm）和黏粉粒团聚体（<0.053 mm）。整体上，TF 与 CF 相比，呈现上升趋势，但除细大团聚体（0.25～2 mm）有机碳含量存在差异显著，其余均不显著。种植模式与施肥处理的交互作用对 4 种粒径团聚体有机碳含量的影响均不显著。
表3间作与培肥条件下土壤团聚体组成的变化
注：* 表示同一粒径团聚体在不同施肥模式间和交互作用下差异显著，ns 表示差异不显著，* 表示 P<0.05、** 表示 P<0.01、*** 表示 P<0.001。不同小写字母表示同一粒径团聚体在相同施肥模式下不同种植方式间差异显著（P<0.05）。>2 mm：粗大团聚体；0.25～2 mm：细大团聚体； >0.25 mm：大团聚体；0.053～0.25 mm：微团聚体；<0.053 mm：黏粉粒团聚体。表4 同。
表4间作与培肥条件下土壤团聚体有机碳的变化
2.4 间作与培肥模式对土壤有机碳影响的路径分析
如图3a所示，种植模式与土壤养分有效磷和全氮之间存在极显著正相关关系（P<0.01），相关系数分别为 0.41 和 0.52；与土壤微团聚体 （0.053～0.25 mm）有机碳及土壤有机碳含量之间呈极显著负相关关系（P<0.01），相关系数分别为-0.46 和-0.43。土壤有效磷、土壤有机碳与土壤细大团聚体（0.25～2 mm）有机碳、土壤有机碳与微团聚体（0.053～0.25 mm）有机碳之间存在显著正相关关系（P<0.05），相关系数分别为 0.50、0.32 和 0.54； 如图3b所示，土壤 pH 与土壤细大团聚体（0.25～2 mm）有机碳、微团聚体（0.053～0.25 mm）有机碳、土壤有机碳含量之间存在显著负相关关系（P<0.05），相关系数分别为-0.51、0.58 和-0.62；土壤有机碳与土壤微团聚体（0.053～0.25 mm）有机碳含量间则呈显著正相关关系（P<0.05），相关系数为 0.42。
图3间作与培肥模式下土壤理化性质与土壤及团聚体有机碳含量的相关性
注：a：种植模式、土壤理化性质与土壤及团聚体有机碳含量的相关性；b：间作下土壤理化性质与土壤及团聚体有机碳含量的相关性；PM：玉米单作、大豆单作和玉米大豆间作 3 种种植模式。AK：速效钾；AP：有效磷；TN：全氮；SOC：土壤有机碳；>2 mm：粗大团聚体有机碳； 0.25～2 mm：细大团聚体有机碳；0.053～0.25 mm：微团聚体有机碳；<0.053 mm：黏粉粒团聚体有机碳；* 表示 P<0.05，** 表示 P<0.01，*** 表示 P<0.001。
基于路径分析，对间作、玉米单作和大豆单作 3 种种植模式（图4a）展开了研究，并针对间作模式（图4b）深入探讨了土壤有机碳含量变化受土壤理化性质和团聚体变化影响的路径机制。如图4a所示，种植模式对土壤有机碳含量的影响具有双重性，但最终表现为负面效应[标准化路径系数（λ）=-0.43]。其中正向路径：种植模式能提高土壤有效磷含量，从而提升土壤细大团聚体（0.25～2 mm）有机碳含量，最终导致土壤有机碳含量升高；负向路径：种植模式会降低土壤土壤微团聚体（0.053～0.25 mm）有机碳含量，从而直接导致土壤有机碳含量降低。如图4b所示，进一步探讨间作对土壤有机碳含量的影响机制。具体而言，土壤 pH 变化会减少土壤微团聚体（0.053～0.25 mm）有机碳含量，进而导致土壤有机碳含量下降（λ=-0.23）。
图4间作与培肥下土壤理化性质对土壤及团聚体有机碳的路径分析
注：a：3 种种植模式下的路径分析；b：间作模式下的路径分析；红色和蓝色的箭头分别代表正、负效应，实线和虚线分别代表显著、不显著，线条上的数据为标准化路径系数（λ）；* 表示 P<0.05，** 表示 P<0.01，*** 表示 P<0.001；χ2 /df 表示卡方自由度比，CFI 为拟合优度指数。AK：速效钾；AP：有效磷；TN：全氮；SOC：土壤有机碳；>2 mm：粗大团聚体有机碳；0.25～2 mm：细大团聚体有机碳；0.053～0.25 mm：微团聚体有机碳。
3 讨论
3.1 间作与培肥模式对土壤有机碳的影响
土壤有机碳被视为土壤质量的重要指标，也是评估土壤可持续利用及其二氧化碳固定能力的重要指标[19]。前人研究指出，基于多年的田间定位试验，玉米与马铃薯、蚕豆与玉米、小麦与玉米，以及小麦与蚕豆等[20-22]的间作体系均能提升土壤有机碳含量；也有研究指出，短期研究内间作会使土壤有机碳含量呈现亏损的状态[11]。本研究结果也显示玉米大豆间作会导致土壤有机碳含量减少，主要原因为试验周期较短，本底土壤有机质快速分解，而土壤团聚体的形成和固碳作用尚未推动土壤有机碳含量增加[11]。其中，粗大团聚体（>2 mm）有机碳含量在玉米大豆间作中高于单作，但其他粒径的团聚体有机碳含量尚保持在较低水平。加之间作系统中根系发达、凋落物多样性增加及土壤微生物数量上升，导致碳的分解超过碳的输入，从而降低了土壤有机碳总含量[23-24]。此外，玉米间作时根系分泌物的含量增加[25]，借助其络合和螯合作用，土壤中的难溶性养分得以转化为有效状态，从而进一步降低土壤有机质含量[26]。但间作土壤 ROC 含量高于单作，这与赵伟等[21]的研究结果一致，其原因在于植株密度增加和根际温度升高，导致大量微生物在适宜的环境条件下迅速分解土壤中的植物残体及其他有机物质，从而导致土壤 ROC 含量上升。土壤中 POC 和 MAOC 含量的降低则是由于根系生长与活动会扰动土壤有机碳，根际沉积通过化学方式释放碳并使其被微生物分解，从而间接增强根际激发效应，并引发植物释放有机酸来破坏由多价金属（如铁、铝和钙）形成的化学“桥梁”，从而降低土壤中 POC 和 MAOC 的含量[27]。
本研究结果表明，培肥模式提高了土壤有机碳、ROC、POC 和 MAOC 的含量，除了 ROC 外，其余指标在与常规模式比较时均表现出显著差异。这一结果与先前有关的研究结论相符[28]，究其原因，首先，施用有机肥或与无机肥配施有助于促进作物生长，从而向土壤中引入大量外源有机碳；其次，矿质有机菌肥富含碳，添加到土壤后可直接提高有机碳及其活性组分（如 POC 和 ROC）的含量[29]；最后，有机质增加既影响土壤颗粒胶结过程，诱导形成不同粒径的团聚体并增加土壤微小动物数量[30]，也促进微生物代谢产物与细小黏土颗粒结合，进而积累土壤矿物结合态有机碳[31]。
3.2 间作与培肥模式对土壤团聚体组成及其有机碳含量的影响
土壤团聚体作为土壤结构的基本单元，也是评估土壤质量的重要指标。平均重量直径和 >0.25 mm 团聚体含量可以表征土壤团聚体的稳定性[32]。本研究结果显示，间作提高了土壤团聚体的稳定性和粒径分布，其中微团聚体（0.053～0.25 mm）比例最高，粗大团聚体（>2 mm）比例最低，低于其他土壤团聚体。施肥模式方面，TF 模式整体高于 CF 模式，且只有在土壤细大团聚体（0.25～2 mm）比例之间表现显著。整体来看，间作提高了大团聚体（>0.25 mm）含量和平均重量直径，TF 模式整体高于 CF 模式。这一变化的原因主要是间作作物的根系在土壤中相互缠绕，增加了土壤颗粒之间的物理联系，有助于微团聚体的稳定。这种物理缠绕作用在微团聚体的形成中起着重要作用，使得微团聚体的比例增加[33-34]。间作可通过提高根质量密度和根长密度等根系特征，改善土壤团聚体的粒径分布及其稳定性，提高大团聚体（>0.25 mm）含量，从而提高平均重量直径[35]。而且肥料本身所含的有机质和腐植酸对于土壤中的团粒胶结有积极作用，以及生物有机肥可以提供除化肥养分之外的其他养分，供土壤中微生物和酶使用，进一步促进土壤大团聚体的形成，从而提高大团聚体（>0.25 mm）含量和平均重量直径[36]。
在土壤团聚体有机碳方面，相较于单作，玉米大豆间作提高了土壤大团聚体（>0.25 mm）中有机碳含量，同时呈现出降低土壤微团聚体 （0.053～0.25 mm）和黏粉粒团聚体（<0.053 mm） 中有机碳含量的趋势。孙涛等[7] 的研究指出，在玉米与豌豆间作的处理下，土壤中大团聚体 （>0.25 mm）的有机碳含量明显高于单作处理，这与本研究的结果相符。主要原因是一方面间作模式下不同作物根系的相互作用会导致根系分泌物增加，从而提升土壤微生物活性，而微生物活性与土壤有机碳的固持和矿化有密切联系[37]；另一方面，间作有助于促进大团聚体的形成，团聚体能够抑制有机碳与矿物颗粒之间的相互作用，从而减缓土壤有机碳的降解并提高其含量[22]。但在本研究中玉米大豆间作的土壤微团聚体（0.053～0.25 mm）有机碳含量显著低于玉米单作，则是由于土壤微团聚体的分解速率高于大团聚体，虽然间作会增加大团聚体和微团聚体，但因为分解速率高，进而导致间作的土壤微团聚体（0.053～0.25 mm）有机碳含量降低[38]。最后，研究表明大团聚体中的有机碳含量高于微团聚体，这一结果与团聚体等级发育模型一致，其原因在于微团聚体通过有机质的胶结作用形成大团聚体，从而降低了微团聚体的有机碳含量；同时，大团聚体中处于分解状态的根系和菌丝也能提高其有机碳含量[39]。在施肥方面，本研究结果显示，相较于常规模式，培肥模式显著提高了土壤各粒级团聚体中的有机碳含量，这与 Yang 等[40]的研究结果相一致。这一现象是因为肥料施入土壤后，经过破碎和分解，能够与土壤中的大粒级团聚体结合。同时，土壤有机碳促进了小粒级团聚体的胶结，形成大粒级团聚体，进而增加其有机碳含量。此外，添加有机肥还会增加土壤中微生物的数量及根系、根茬和根分泌物的含量，进一步推动了土壤有机碳的增加[41]。
3.3 间作与培肥模式对土壤有机碳含量的影响机制
本研究发现在相同的施肥模式下，间作相比于单作会降低土壤有机碳含量，通过相关性分析和路径分析深入探讨了这一现象的潜在原因。分析结果表明，土壤理化性质与团聚体有机碳含量在间作模式中对土壤有机碳的影响存在双向效应。间作使土壤有效磷含量的增加是其对土壤有机碳的正面效应之一。研究表明，藜麦与豆科植物间作能显著提高土壤中有效磷、速效钾和有机质含量[30]，这一结果也得到了其他研究的支持，证实间作可以增加土壤有效磷。主要原因是豆科作物根系分泌物中含有有机酸等成分，这些物质能够与土壤中的磷结合，将磷从难溶态转化为可溶态，从而提高土壤有效磷含量[42]。土壤有效磷的增加有助于改善土壤物理结构，增强土壤团聚性，促进大团聚体（>0.25 mm）的形成与稳定，进而提高其有机碳含量[6]，从而进一步推动土壤有机碳含量的增长。然而，前人研究表明，间作对土壤有机碳的负面效应主要源自其对土壤微生物群落的影响，指出玉米和大豆间作会改变根际微生物群落结构，并提高细菌和真菌的多样性，增加根际土壤中的微生物数量[43]。土壤中有效磷和全氮含量的增加也能够增强微生物活性及其数量[44]。然而在较浅土层 （0～10 cm）和较深土层（10～30 cm）中，微生物生物量对土壤团聚体的机械稳定性和水稳定性都有显著的负面影响[45]，细菌和放线菌的数量与水稳性团聚体（<0.25 mm）也呈现显著负相关[46]，这意味着微生物活动在一定程度上降低了土壤团聚体的稳定性。因此，间作可通过促进土壤微生物活性和数量的增加，导致土壤微团聚体（0.053～0.25 mm） 有机碳含量降低，进而引发土壤有机碳含量的减少。
4 结论
玉米大豆间作改善了土壤的理化性质，提高了土壤 ROC，但降低了土壤有机碳、POC 和 MAOC。整体来看，培肥模式相比于常规模式在土壤有机碳、 POC 和 MAOC 等指标上均表现出了增加的效果。
玉米大豆间作提高了大团聚体（>0.25 mm）含量、平均重量直径和大团聚体有机碳含量，降低了土壤微团聚体有机碳的含量，土壤黏粉粒有机碳含量波动不大；培肥模式与常规施肥相比，大团聚体 （>0.25 mm）含量、平均重量直径和各粒级团聚体有机碳含量整体上呈现上升趋势。
总之，间作模式促进了大团聚体有机碳的增加，从而提升土壤肥力和结构稳定性，从长远角度增强土壤的固碳潜力；但它也导致了土壤微团聚体有机碳的减少，造成土壤有机碳含量的短期下降。培肥模式下各指标的提升，有助于增强土壤的持水能力、改善作物生长环境，并促进持续农业发展。因此，在制定农业管理措施时，应综合考虑不同种植模式对土壤团聚体结构和有机碳循环的影响，以显著提高土壤有机碳储存并促进农业的可持续性。