覆草和澆水量對(duì)桃樹幼苗生長及土壤溫濕度的影響

，，

（信陽農(nóng)林學(xué)院 林學(xué)院，河南 信陽 464000）

近年來，隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向著機(jī)械化發(fā)展，以及政府對(duì)于環(huán)境保護(hù)的重視，作物秸稈作為一種清潔型、經(jīng)濟(jì)型的生物肥料和地表覆蓋材料正在逐漸被人們重視，尤其在節(jié)水農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。作物秸稈歸田正在逐步代替秸稈就地焚燒。已有研究結(jié)果表明，地表覆蓋秸稈對(duì)于農(nóng)田土壤可以起到高溫天氣降溫、低溫天氣保溫以及保水增肥的作用[1-2]，尤其對(duì)表層土壤的影響較為顯著，同時(shí)具有改善作物生長、提高作物產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)等功能[3-4]。但不同秸稈種類、秸稈覆蓋量和作物種類等對(duì)作物生長及產(chǎn)量的影響存在一定差異，已有學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了大量研究。孔凱凱等[5]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，覆草對(duì)胡楊幼苗成活率和生長狀況的改善及保墑效果較覆膜、覆沙、裸地好；鄭平生[6]經(jīng)研究得出，覆蓋麥草對(duì)旱地桃樹根系發(fā)育和土壤孔隙度等均有良好的改善作用；張立強(qiáng)等[7]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，不同水分條件下，各覆草處理對(duì)玉米生長的促進(jìn)作用不同，高土壤水分含量條件下覆草量0.6 kg/m2對(duì)玉米根系、莖稈等的生長的促進(jìn)作用最好，低土壤水分含量條件下覆草量0.6 kg/m2的作用效果次于覆草量1.2 kg/m2。這表明覆草對(duì)作物生長及土壤水熱狀況的調(diào)節(jié)效果受控于覆草量和土壤含水量。

信陽五月鮮桃是信陽地區(qū)的特色優(yōu)良品種，其生長和栽培主要集中在山麓地區(qū)，深受降雨時(shí)空分布不均及灌水設(shè)施不完善的影響，因此，探索適宜信陽五月鮮桃的節(jié)水栽培技術(shù)意義重大。已有學(xué)者研究了覆蓋方式、土壤水分狀況等對(duì)信陽五月鮮桃生長狀況和果實(shí)品質(zhì)的影響[8-10]，但有關(guān)覆蓋材料對(duì)該品種苗木生長和土壤溫濕度的調(diào)控效應(yīng)的研究鮮有報(bào)道，尤其是不同水分條件下覆草量的作用效果尚不明確。因此，在前人研究的基礎(chǔ)上，本研究中以1年生五月鮮桃幼苗為試材，以干水稻秸桿為覆蓋材料，設(shè)置覆草量和澆水量2種處理，通過盆栽方式，探究不同水分條件下覆草量對(duì)表層（0 ～5 cm）土壤溫濕度及桃樹幼苗生長狀況的影響，旨在篩選適宜信陽五月鮮桃幼苗生長的覆草和澆水方案，為節(jié)水模式下信陽五月鮮桃幼苗的優(yōu)質(zhì)栽培提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

2019年6—8月，在信陽農(nóng)林學(xué)院苗圃避雨大棚內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)。該地地理位置為114°06′E、31°12.5′N，屬亞熱帶向暖溫帶過渡地區(qū)，冷暖適中，四季分明，年平均氣溫15.3℃，無霜期長達(dá)220 ～230 d，降雨主要發(fā)生在5—9月，年均降雨量約1 100 mm，空氣濕潤，年均相對(duì)濕度77%。

1.2 試驗(yàn)材料

供試材料為長勢良好且基本一致的1年生五月鮮桃嫁接苗，該種苗來自信陽市種苗站。試驗(yàn)中所用土壤采自信陽農(nóng)林學(xué)院，為風(fēng)干1 a 的沙壤土。覆蓋材料為剪碎的自然風(fēng)干水稻秸稈。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2019年6月25日，以盆栽方式進(jìn)行試驗(yàn)，共設(shè)置4 個(gè)覆草主處理和4 個(gè)澆水副處理，具體操作步驟：稱取11 kg 風(fēng)干1 a 的沙壤土置于盆口直徑為12 cm 的塑料花盆內(nèi)，用于栽種信陽五月鮮桃幼苗；參照張立強(qiáng)等[7]和Pang 等[11]研究中的覆草量設(shè)置方法并略有改動(dòng)，按照0、2、4、8 kg/m2的梯度設(shè)置覆草量，分別標(biāo)記為G0、G1、G2、G3，將干稻草均勻鋪于土壤表面。

對(duì)不同處理按照0.6、0.9、1.8、3.0 kg 的梯度進(jìn)行澆水，分別標(biāo)記為W1、W2、W3、W4?；ㄅ杈幪?hào)依次為G0W1、G0W2、G0W3、G0W4、G1W1、G1W2、G1W3、G1W4、G2W1、G2W2、G2W3、G2W4、G3W1、G3W2、G3W3、G3W4，每個(gè)處理設(shè)置3 組重復(fù)（即每個(gè)處理3 株幼苗）。

根據(jù)最高持水量確定最大澆水量，即采用浸盆法，將裝有11.0 kg 土壤的花盆放在水盆里，浸水24 h 后取出花盆，瀝水30 min，此時(shí)稱取的花盆總質(zhì)量為14.0 kg，由此判斷最大持水量為3.0 kg。澆水頻率根據(jù)天氣和土壤濕度而定，一般隔2 ～3 d 澆水1 次）。

1.4 指標(biāo)測定和統(tǒng)計(jì)

土壤溫度和含水量均使用土壤水分速測儀（美國，Soil Moisture Equipment Corp）進(jìn)行測定，測定土深為5 cm，在盆內(nèi)不同位置隨機(jī)測定3 次，作為重復(fù)。葉綠素相對(duì)含量使用便攜式葉綠素計(jì)（SPAD-502 型）測定，每株樹苗取3 ～5 片葉進(jìn)行測定，作為重復(fù)。株高和莖粗分別采用鋼卷尺和游標(biāo)卡尺測定。從試驗(yàn)開始日即測定1次各指標(biāo)，之后每隔7 ～15 d 測定1 次，直至8月31日試驗(yàn)結(jié)束，共測8 次。鮮桃幼苗葉片葉綠素含量和生病葉片數(shù)取8 次測定值的平均值，株高生長量和莖粗生長量為第1 次和最后1 次測量值的平均值的差值。

1.5 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2010 和SPSS 20.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，使用Origin 2018 軟件作圖。其中，不同處理間土壤溫度、土壤含水量、葉片葉綠素含量和生病葉片數(shù)量采用LSD 多重比較法進(jìn)行比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 覆草和澆水處理對(duì)桃樹幼苗土壤溫度的影響

不同覆草和澆水處理下桃樹幼苗土壤溫度的變化如圖1所示。由圖1可見，在不同澆水量條件下，覆草處理后的土壤溫度較對(duì)照處理（G0）均有所下降，并且下降幅度以W1和W2低水分條件下較為顯著。在W1條件下，按照土壤平均溫度由高到低排序，各處理依次為G0（29.4 ℃）、G1（28.0 ℃）、G2（25.6 ℃）、G3（24.1 ℃），其中G2、G3處理的土壤溫度與G0的差異達(dá)顯著水平（P＜0.05），隨著覆草量加倍，降溫幅度依次為5.06%、13.18%、18.05%。在W2條件下，按照土壤平均溫度由高到低排序，各處理依次為G0（27.1℃）、G1（26.2℃）、G2（25.4℃）、G3（22.4℃），僅G3處理的土壤溫度與G0差異顯著（P＜0.05），隨著覆草量增加，降溫幅度依次為3.38%、6.17%、17.46%。在W3和W4條件下，各處理間土壤溫差明顯低于澆水量為W1和W2時(shí)的土壤溫差，但總體而言，按照土壤平均溫度由高到低排序，各處理依次仍為G0、G1、G2、G3，覆草土壤溫度降幅為1.89%～10.01%，僅G3W3、G3W4處理與對(duì)照土壤溫差達(dá)顯著水平（P＜0.05），降幅分別為10.01%、8.99%。

圖1 不同覆草和澆水處理下桃樹幼苗土壤溫度的變化Fig.1 Change of soil temperature in different straw mulching and irrigation water treatments

2.2 覆草和澆水處理對(duì)桃樹幼苗土壤含水量的影響

不同覆草和澆水處理下桃樹幼苗土壤含水量的變化如圖2所示。由圖2可見，土壤含水量與土壤溫度基本呈相反的變化趨勢，在澆水量相同時(shí)，按照土壤含水量由高到低排序，總體上各處理依次為G3、G2、G1、G0，即覆草處理可以減少土壤水分蒸發(fā)。在澆水量為W1時(shí)，對(duì)照土壤含水量平均為13.16%，G1、G2、G3處理土壤含水量依次為15.36%、15.86%、17.41%，分別較對(duì)照土壤含水量提高16.68%、20.47%和32.22%（P＜0.01），其中G3處理與對(duì)照土壤含水量的差值最高達(dá)7.55百分點(diǎn)。在澆水量為W2時(shí)，對(duì)照和G1、G2、G3處理的土壤平均含水量依次為16.28%、17.91%、19.00%、21.10%，各覆草處理分別較對(duì)照提高了10.03%、16.71%、29.61%，G3處理與對(duì)照土壤含水量的差異達(dá)顯著水平（P＜0.01），差值為12.45 百分點(diǎn)。在澆水量為W3時(shí)，隨著覆草量增加，土壤平均含水量依次為22.02%、22.68%、25.12%、25.25%，各覆草處理分別較對(duì)照提高了3.04%、14.12%、14.74%，并且覆草處理與對(duì)照土壤含水量的最大差值為4.14 百分點(diǎn)；同時(shí)，G2、G3處理與對(duì)照土壤含水量的差異顯著（P＜0.05），但G1處理與對(duì)照、G2與G3處理之間土壤含水量的差異均不顯著（P＞0.05）。在澆水量為W4時(shí)，對(duì)照和各覆草處理下的土壤含水量分別為23.41%、24.89%、25.93%、25.56%，G1、G2、G3處理的土壤含水量分別較對(duì)照提高了6.32%、10.78%、9.19%，但不同處理之間差異均不顯著。

2.3 覆草和澆水處理對(duì)桃樹幼苗生長量的影響

不同覆草和澆水處理下桃樹幼苗株高和徑粗的變化見表1。由表1可知，與對(duì)照相比，G2和G3覆草處理后幼苗的高度顯著提高（P ＜0.01），桃樹幼苗株高生長量分別為11.50 ～26.50、14.57 ～26.20 cm，平均生長量為22.23、19.62 cm，分別為對(duì)照的2.30、2.07 倍。G1覆草處理對(duì)鮮桃幼苗株高的影響不顯著，其處理下的株高生長量與對(duì)照較接近，平均生長量分別為9.93、9.63 cm。整體而言，隨著澆水量增加，G2處理下幼苗生長較快，試驗(yàn)結(jié)束后生長量平均為22.23 cm，G3處理下幼苗的生長量次之（19.62 cm）。不同處理對(duì)盆栽鮮桃幼苗莖粗的影響無明顯規(guī)律，但在W1、W2條件下，G2和G3覆草處理下幼苗莖粗的平均生長量分別為3.13、2.93 mm，明顯大于對(duì)照（1.86 mm）和G1處理（1.55 mm），差異達(dá)顯著水平（P ＜0.05）。

2.4 覆草和澆水處理對(duì)桃樹幼苗葉片葉綠素含量及病葉數(shù)的影響

葉綠素是影響植物葉片光合速率的重要因素，其含量將直接影響作物的光合速率。不同覆草和澆水處理下桃樹幼苗葉片葉綠素相對(duì)含量見表2。由表2可知，按照鮮桃葉片葉綠素相對(duì)含量由高到低排列，整體上各處理依次為G3（32.07）、G1（31.03）、G2（29.12）、G0（27.40），但隨著澆水量從W2增加至W4，各覆草處理下鮮桃葉片葉綠素相對(duì)含量基本呈降低趨勢，覆草與對(duì)照間的差異亦隨著澆水量的增加而降低；在W2條件下，各覆草處理葉片葉綠素相對(duì)含量最高，達(dá)35.46，并隨著覆草量的增加呈升高趨勢，而在其他澆水處理中，隨著覆草量增加，葉綠素相對(duì)含量無明顯變化規(guī)律。

不同覆草和澆水處理下桃樹幼苗的病葉數(shù)見表2。由表2可知，在澆水量相同時(shí)，覆草處理下鮮桃幼苗的病葉數(shù)基本低于對(duì)照，但各覆草處理間病葉數(shù)的差異基本不顯著。

圖2 不同覆草和澆水處理下桃樹幼苗土壤含水量的變化Fig.2 Change of soil water content under different straw mulching and irrigation water treatments

表1 不同覆草和澆水處理下桃樹幼苗的各生長指標(biāo)?Table 1 Change of growth indices of peach trees under different treatments

表2 不同覆草和澆水處理下桃樹幼苗葉片的葉綠素含量和病葉數(shù)Table 2 The SPAD and change of growth indices of peach trees under different treatments

3 結(jié)論與討論

通過分析不同覆草處理下土壤溫度、土壤含水量及桃樹幼苗的株高、莖粗、葉綠素相對(duì)含量、病葉數(shù)，得出以下主要結(jié)論：1）各覆草處理中土壤溫度較對(duì)照均有不同程度降低，土壤含水量較對(duì)照均有不同程度提高，并且隨著覆草量加倍，降溫和保墑效果提高；2）在W1和W2低澆水量條件下，各覆草處理中土壤降溫幅度為3.38%～18.05%，土壤含水量提高幅度為10.03%～32.22%，而在W3和W4高澆水量條件下，各覆草處理中土壤溫度僅降低1.89%～10.01%，土壤含水量僅提高3.04%～14.74%，表明覆草在低澆水量條件下的降溫保墑效果優(yōu)于高澆水量條件；3）各處理間桃樹幼苗的莖粗與對(duì)照無顯著差異，但G2、G3處理下桃樹幼苗株高均顯著提高，并且隨著澆水量增加，G2處理下桃樹幼苗生長最快，同時(shí)覆草處理下病葉數(shù)均低于對(duì)照；4）按照葉綠素相對(duì)含量由高到低排列，各覆草量處理依次為G3（32.07）、G1（31.03）、G2（29.12）、CK（27.40）， 并 隨著澆水量增加呈下降趨勢，表明覆草在低澆水量條件下對(duì)葉綠素合成的促進(jìn)作用較好。綜合分析不同處理下盆栽信陽五月鮮桃幼苗的生長狀況及土壤溫濕度，初步認(rèn)為在0.9 kg 澆水量（W2）條件下，按照8 kg/m2覆蓋水稻秸稈（G3），是在保證盡量節(jié)水的前提下，改善土壤水熱條件及促進(jìn)盆栽桃樹幼苗生長發(fā)育的較適宜的覆蓋模式。

大量研究結(jié)果表明，秸稈覆蓋是調(diào)節(jié)表層土壤水熱狀況進(jìn)而改善作物生長狀況的有效措施之一。如鄭旭霞等[12]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，秸稈覆蓋處理下土壤的含水量始終高于對(duì)照，并且不同生育期玉米的株高、莖粗和葉面積值顯著增加；彭超等[13]的研究結(jié)果表明，秸稈覆蓋的保墑保溫效果僅次于地膜覆蓋。本研究結(jié)果表明，在試驗(yàn)期間，各覆草處理下土壤溫度均低于對(duì)照，這與王平等[14]和趙師成等[8]的研究結(jié)果基本一致。研究結(jié)果進(jìn)一步表明，覆草的降溫效果在低澆水量時(shí)（W1、W2）更加顯著，并以較大覆草量的降溫效果最好，如G3W1處理的土壤平均溫度較對(duì)照降低5.3 ℃，降溫效果是G2W1的1.37 倍，是G1W1的3.56 倍；G3W2處理的土壤平均溫度較對(duì)照降低4.7 ℃，降溫效果是G2W2的2.83 倍，是G1W2的5.17 倍，這表明在干旱時(shí)期可以通過加大覆草量實(shí)現(xiàn)土壤降溫，從而緩解高溫天氣對(duì)盆栽信陽五月鮮桃幼苗的傷害。在7月15日的高溫天氣，最大覆草量處理的土壤溫度較對(duì)照降低達(dá)7.7 ℃，降溫效果顯著高于覆草對(duì)甘肅旱地桃園20 cm 土壤的降溫效果（3.5 ℃）[15]，亦高于覆草對(duì)梨園土壤的降溫效果（5.2 ℃）[16]，這可能與淺層土壤溫度波動(dòng)大于深層土壤有關(guān)[17]。同時(shí)盆栽試驗(yàn)中土壤體積小，小空間范圍內(nèi)土壤熱量傳導(dǎo)速率較快，可能導(dǎo)致覆草后降溫效果高于果園土壤。

在夏季，地面適當(dāng)覆草既能克服地膜覆蓋引起土溫過高的缺點(diǎn)，亦可避免自身對(duì)土壤水分的消耗，因此具有明顯的生態(tài)效益[17]，其通過阻隔大氣與土壤的水熱交換，而起到保墑作用。本研究結(jié)果表明，覆草處理的土壤含水量較對(duì)照均有不同程度提高，這與鄭平生[6]的研究結(jié)果一致。尤其在低澆水量條件下，覆草對(duì)土壤水分的保持效果較好，并且隨著覆草量增加保墑效果提高。本研究結(jié)果表明，覆草8 kg/m2的保墑效果最好，其土壤含水量較對(duì)照提高了32.22%。另外，隨著澆水量增加，覆草處理對(duì)土壤的保墑效果較對(duì)照依次呈下降趨勢，可能是因?yàn)樗谋葻崛荽螅寥篮枯^高時(shí)增溫緩慢，從而減弱了表層土壤水分蒸發(fā)散失的強(qiáng)度。本研究結(jié)果表明，在干旱條件下，地面覆草可以發(fā)揮保墑作用，緩解干旱脅迫對(duì)鮮桃幼苗生長發(fā)育的不利影響，從節(jié)水的角度看，8 kg/m2的覆草量可以達(dá)到較好的保墑效果。

覆草對(duì)盆栽鮮桃幼苗的生長狀況及葉綠素合成具有一定的促進(jìn)作用。本研究結(jié)果表明，不同覆草處理中以G2和G3對(duì)鮮桃幼苗生長的促進(jìn)作用較為顯著，表現(xiàn)為株高生長量和莖粗生長量均明顯大于對(duì)照，這與曹振凱[18]和張立強(qiáng)等[7]的研究結(jié)果基本一致。有研究結(jié)果表明，覆草一般能夠提高作物葉片葉綠素含量，如夏冬[19]經(jīng)研究得出，稻草覆蓋處理的番茄葉片葉綠素含量僅次于地膜+稻草覆蓋處理；呂三三等[20]經(jīng)研究得出，覆草處理的蘋果葉片總?cè)~綠素含量提高了12.71%。本研究結(jié)果表明，覆草處理的鮮桃幼苗葉片葉綠素含量高于對(duì)照，但僅出現(xiàn)在低澆水量條件下（W1、W2），并且各處理中葉片葉綠素含量在高澆水量條件下反而降低，這與張立強(qiáng)等[7]經(jīng)研究得出的高水分條件下葉綠素指數(shù)高于對(duì)照的結(jié)果不同，這可能是因?yàn)樗州^為充足時(shí)葉片生長速率較快，導(dǎo)致葉綠素合成滯后。

本試驗(yàn)是以盆栽的方式在避雨大棚下進(jìn)行的，可以降低甚至避免暴雨、大風(fēng)等特殊天氣對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的干擾，因此研究結(jié)果對(duì)于相關(guān)盆栽試驗(yàn)及果園桃樹栽培試驗(yàn)具有一定的參考價(jià)值。除了土壤溫濕度，土壤養(yǎng)分亦是限制桃樹幼苗生長的不可忽視的因素，因此，覆草及干旱環(huán)境對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)、氮素水平的影響，是今后應(yīng)進(jìn)一步探究的問題。