果草系統(tǒng)土壤理化特征

鄒亞麗，呼麗萍，施海燕

(甘肅省大櫻桃工程技術(shù)研究中心 天水師范學(xué)院生化學(xué)院,甘肅 天水741001)

天水位于甘肅省東南部，地處陜、甘、川3省交界處，屬北溫帶半濕潤內(nèi)陸氣候區(qū)，是果樹的主要種植區(qū)。近年來由于干旱少雨，加之地表裸露等原因，該區(qū)果園已出現(xiàn)了土壤干燥化，深層土壤的水調(diào)節(jié)作用幾乎喪失等現(xiàn)象，果實的產(chǎn)量及品質(zhì)都受到了很大的影響。因此，水分已成為限制該區(qū)果園健康發(fā)展的重要因素，需要采取措施提高水資源利用率[1-6]。

目前，關(guān)于果園節(jié)水保墑技術(shù)的研究主要集中在果園生草[4-7]、覆草[8-9]兩個方面。果園生草栽培是在果樹行間或全園種植草本植物[10]，這種生態(tài)果園培育模式現(xiàn)已成為世界上許多國家和地區(qū)廣泛采用的有效管理模式，在歐美和日本，果園的土壤耕作管理就以生草為主[11]。在我國，種植和利用綠肥也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的傳統(tǒng)經(jīng)驗之一，種植豆科植物[如三葉草(Trifoliumspp.)]可以提高土壤肥力，改善土壤群落和植物生境[12]，但目前我國清耕果園面積仍占有較大比例，果園生草、覆草依然處于試驗和小面積應(yīng)用階段[13]。眾多對果園覆草模式研究的結(jié)果較為一致，認(rèn)為覆草不僅可以調(diào)節(jié)果園生態(tài)環(huán)境，提高果品產(chǎn)量和品質(zhì)，還可提高水分利用率、改善土壤結(jié)構(gòu)、增加和均衡土壤養(yǎng)分的供應(yīng)[14-15]，但對果園生草方面的研究尚有爭議。劉蝴蝶等[14]對山西省果園的研究結(jié)果表明，果園生草覆蓋區(qū)土壤養(yǎng)分顯著提高；但趙政陽和李會科[4]以黃土高原渭北地區(qū)旱作生草蘋果(Malusdomestica)園為研究對象，發(fā)現(xiàn)在0～40 cm土層，三葉草(4年齡)與果樹存在水分競爭關(guān)系，不但消耗每年的降水入滲量，而且還不斷消耗深層土壤的有效儲水，造成深層土壤水分虧缺。此外，生草種類不同，對土壤貯水量的影響也存在差異，其影響主要發(fā)生在春季與秋季，在降水量多的年份影響較小，降水量少的年份影響較大。

天水處于西北黃土高原區(qū)，該區(qū)水土流失嚴(yán)重，同時受到水氮條件的限制，果園生草模式對該地區(qū)果園生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控作用的研究較少。本試驗研究了生草栽培模式對櫻桃(Cerasuspseudocerasus)園土壤水分和理化性質(zhì)的影響，以期為當(dāng)?shù)刂贫ㄏ鄳?yīng)的生草栽培管理技術(shù)措施提供科學(xué)依據(jù)，從而提高果園的產(chǎn)量和品質(zhì)。

1 材料與方法

1.1研究區(qū)概況 試驗在天水市麥積區(qū)花牛鎮(zhèn)二十里鋪花牛蘋果基地進(jìn)行。地理位置105°25′ E，34°06′ N，海拔1 500 m，該地區(qū)地貌類型為黃土高原南部高塬溝壑地貌，屬大陸半濕潤季風(fēng)氣候，年均氣溫11.7 ℃，全年無霜期170 d，多年平均降水量531 mm，年均日照時數(shù)2 090 h，土壤為黃綿土。

1.2研究方法

1.2.1處理及樣品采集 試驗果園面積4 hm2，2006年建園，櫻桃主栽品種為紅燈、早大果、艷陽，樹齡均為4年，株行距2.5 m×4 m。在櫻桃園共設(shè)3個處理，每個處理3個重復(fù)，(1)生草：于2007年秋，撒播白三葉(T.repens)草籽，7.5 kg·hm-2；(2)間種蘋果(Malusdomestica)苗：與櫻桃苗以2.5 m×4 m的株行距栽種；(3)清耕：地表裸露。2010年8月25日于距樹干50 cm處，分別對各處理的土壤不同土層(0～20、20～40、40～60 cm)進(jìn)行多點取樣，按不同層次分別混勻。新鮮土樣進(jìn)行土壤含水量的測定，其它項目待土樣風(fēng)干、粉碎、研磨、過100目的尼龍網(wǎng)篩后測定。

1.2.2分析方法 土壤含水量采用烘干法測定；土壤pH值采用pH計測定；土壤銨態(tài)氮含量采用靛酚藍(lán)比色法測定；土壤硝態(tài)氮含量采用紫外分光光度法測定[16]；土壤速效磷含量采用鉬銻抗比色法測定[17]；土壤速效鉀含量采用四苯硼鈉比濁法測定[18]；土壤有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀的硫酸溶液氧化法測定[19]。

1.2.3數(shù)據(jù)分析 數(shù)據(jù)應(yīng)用SPSS 16.0進(jìn)行統(tǒng)計分析，對不同處理之間的土壤pH值、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、速效磷、速效鉀和有機質(zhì)進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與討論

2.1不同管理模式對櫻桃園土壤水分的影響 生草栽培是果樹產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)國家普遍推行的土壤管理措施之一，與自然模式相比，果園生草具有改善土壤質(zhì)地，增加土壤有機質(zhì)，改善果園小氣候等優(yōu)點，但同時生草也造成水分競爭。關(guān)于果園生草對土壤含水量的影響，不同水果產(chǎn)地種植不同類型草種研究結(jié)果均不同。蘭彥平等[20-21]研究指出，石灰?guī)r旱地果園種草可提高土壤含水量，但也發(fā)現(xiàn)牧草與果樹存在嚴(yán)重的爭奪水分現(xiàn)象。李國懷和伊華林[22]研究表明，柑橘(Citrusreticulata)果園生草栽培后旱季或無灌溉條件下可能加劇土壤干旱。本研究表明，生三葉草和間種蘋果苗顯著降低了0～20 cm土層土壤含水量，較清耕分別降低了8.83%和10.32%。生三葉草3年后，20～40 cm土層土壤的含水量降幅為25.27%(圖1)。果園生草雖然可降低土壤容重，提高總孔隙度[5]，但由于白三葉草為多年生草本植物，其根系為直根系，根部的再生能力很強，于夏秋季開花，夏季高溫蒸發(fā)可使表層土壤水分含量降低，白三葉能通過根系增生，提高根冠比來增強對干旱的抵御能力，其深層根系的活力也隨干旱程度的加深而升高[23]，因而導(dǎo)致20～40 cm土層果樹與白三葉水分競爭矛盾增強。此外，研究表明，白三葉種植后第2年、第3年為旺盛生長期[24]，因此果園生草3年后，白三葉根系可能到達(dá)心土層(0～40 cm)，而果樹根系也主要分布在心土層，故出現(xiàn)了爭水的矛盾。生草3年內(nèi)與間種蘋果苗均對深層土壤(40～60 cm)含水量無顯著影響(圖1)，也表明生白三葉草3年后，果樹與三葉草的爭水層只達(dá)到40 cm。因此，在天水地區(qū)櫻桃園的管理中建議生草時間最長為3年。

圖1 不同管理措施對土壤含水量的影響Fig.1 Effects of different management methods on soil noistrue

2.2不同管理模式對土壤養(yǎng)分的影響 天水地區(qū)土壤類型為黃綿土，水土流失嚴(yán)重，一味地采用自然模式會對果樹的產(chǎn)量以及品質(zhì)造成嚴(yán)重影響。本研究表明，生三葉草、間種蘋果苗均對土壤的pH值無顯著影響，但生三葉草顯著增加了0～20 cm及20～40 cm土層土壤硝態(tài)氮及氨態(tài)氮的含量，其中0～20 cm土層中硝態(tài)氮及氨態(tài)氮的含量分別較清耕提高了127.5%和92.7%，而20～40 cm層土壤硝態(tài)氮及氨態(tài)氮的含量分別較清耕提高了89.9%和123.51%，但表層土壤硝態(tài)氮及銨態(tài)氮的含量明顯高于20～40 cm土層,而間種蘋果苗只顯著增加了20～40 cm土層土壤硝態(tài)氮及氨態(tài)氮的含量(P<0.05)。生三葉草與間種蘋果苗均顯著增加了0～40 cm土層土壤速效磷的含量。對速效鉀而言，兩種管理措施均提高了表層(0～20 cm)土壤速效鉀含量(表1)。這是因為果園生三葉草后，能改善土壤結(jié)構(gòu)和土壤環(huán)境[14]，為微生物創(chuàng)造良好的生存和繁殖環(huán)境，微生物的大量繁殖，可以分泌更多有關(guān)土壤養(yǎng)分代謝的酶，進(jìn)一步促進(jìn)土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化[25-26]。此外三葉草為豆科植物，能有效固定大氣中的N2，增加土壤中氮素的積累，促進(jìn)土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化。

表1 不同管理模式對果園土壤養(yǎng)分的影響Table 1 Effects of different management patterns on soil nutrients

土壤有機質(zhì)含量通常被作為衡量土壤肥力水平高低的一個重要指標(biāo)。它不僅是土壤各種養(yǎng)分(特別是氮、磷)的重要來源,并對土壤理化性質(zhì)如(結(jié)構(gòu)性、保肥性和緩沖性等)有著積極的影響。生三葉草顯著增加了表層土壤有機質(zhì)含量，與清耕相比，約增加了52.38%,但對20～60 cm層土壤有機質(zhì)含量無顯著影響(表2)。間種蘋果苗對各土層中土壤有機質(zhì)含量均無顯著影響。這可能與生三葉草后地表枯落物及地下根系增加有關(guān)，與三葉草相比,蘋果苗的地上、地下部分纖維素含量較高，其降解速率較低，因而對土壤有機質(zhì)的貢獻(xiàn)也低。范偉國等[26]的研究表明，果樹生長受表層土壤理化性質(zhì)的影響最大，其次為中、下層土壤。本研究也表明，生三葉草與間種蘋果苗顯著增加了表層土壤的養(yǎng)分含量，因此生三葉草與間種蘋果苗均有利于果樹生長。生三葉草對土壤有機質(zhì)的含量及速效氮的影響顯著優(yōu)于間種蘋果苗模式，總體來看在櫻桃園的管理模式中，生三葉草模式較間種蘋果苗更優(yōu)。

3 結(jié)論

1) 櫻桃園生三葉草3年后，0～20 cm土層土壤硝態(tài)氮及氨態(tài)氮的含量分別提高了72.6%和92.7%，有機質(zhì)增加了52.38%，但對40～60 cm土層土壤養(yǎng)分無影響。

2) 櫻桃園間種蘋果苗僅增加了速效養(yǎng)分的含量，對土壤有機質(zhì)無顯著影響。

3)生三葉草3年后，20～40 cm土層土壤的含水量降幅達(dá)到25.27%，是表層土壤含水量降幅的2.86倍，表明20～40 cm土層是白三葉草與果樹的主要爭水層。

因此，在天水地區(qū)櫻桃園的管理中建議生草時間最長為3年，生三葉草3年后及時清耕覆蓋，以控制蒸騰耗水并覆蓋保墑。

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