種植方式對文冠果幼苗生長及土壤理化性質(zhì)的影響

張莉 徐運飛 尹健 谷彩花 趙敏 李歡歡 王婧 任斌

摘要：探討不同種植方式對文冠果生長發(fā)育及土壤理化性質(zhì)的影響，為科學栽培文冠果提供理論依據(jù)。以平作為對照，研究壟作種植對文冠果幼苗生長狀況、土壤容重、土壤含水量、pH和土壤養(yǎng)分含量的影響。結(jié)果表明：（1）與平作相比，壟作顯著降低0～20、20～40 cm土層土壤容重和含水量，顯著增加土壤總孔隙度和通氣孔隙度。（2）壟作增加2個土層土壤養(yǎng)分含量，且20～40 cm土層增幅明顯，其中土壤有機質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量較平作分別提高了117.05%、53.06%、28.31%和23.40%。（3）壟作種植顯著增加根長，促進分枝和側(cè)枝生長，提高葉面積，其地上生物量、根干重和冠根比顯著高于平作121.20%、46.15%和51.19%。可見，壟作能改善土壤結(jié)構(gòu)，增強土壤供肥能力，更利于文冠果幼苗生長，是較好的種植方式。

關(guān)鍵詞：文冠果;種植方式;土壤結(jié)構(gòu);土壤養(yǎng)分;生長狀況

中圖分類號：S6-33文獻標志碼：A論文編號：cjas20191100274

Planting Patterns：Effects on Soil Quality and Growth Characteristics of Xanthocerassorbifolia

ZHANG Li1，2，XU Yunfei1，2，YIN Jian1，2，GU Caihua1，ZHAO Min1，LI Huanhuan1，WANG Jing3，REN Bin4

（1School of Agriculture，Xinyang Agriculture and Forestry University，Xinyang 464000，Henan，China;

2Xinyang Farmland Pollution Control Engineering Technology Research Center，Xinyang 464000，Henan，China;

3Institute of Agricultural Resources and Regional Planning，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100081，China;

4Xinyang Shanfuyuan Ecological Agriculture and Forestry Corporation，Xinyang 464000，Henan，China）

Abstract：The paper aims to study the effects of planting patterns on the growth of Xanthocerassorbifolia and soil physical and chemical properties，and provide a basis for scientific planting of X. sorbifolia. A field experiment was conducted with two treatments of bed-planting practice （BP）and flatting planting practice （FP）. The morphological characters and biomass of the seedlings，soil bulk density （BD），soil water content （SWC），soil pH，contents of soil organic matter （SOM），available nutrients were measured. The results showed that：（1）BD and SWC in 0-20 cm and 20-40 cm soil layer were significantly lower under BP than those under FP，and BP significantly increased soil total porosity and aeration porosity;（2）BP increased the contents of SOM and available nutrients，especially in 20-40 cm layer，compared with those of FP，the contents of SOM，available N，available P and available K within the 20-40 cm soil layer under BP significantly increased by 117.05%，53.06%，28.31% and 23.40%，respectively;（3）BP significantly increased root length，branch number，green leaves area;the aboveground biomass and root dry biomass and the shoot/root ratio was 121.20%、46.15% and 51.19% higher those of FP，respectively. Based on the study，bed-planting practice can improve soil structure and fertility and is more suitable for cultivating X. sorbifolia.

Keywords：Xanthocerassorbifolia;Planting Patterns;Soil Structure;Soil Nutrient Contents;Growth Characteristics

0引言

大別山區(qū)降雨強度大，水土流失嚴重。據(jù)統(tǒng)計，2017年該地區(qū)的水土流失總面積達9520 km²。退耕還林是治理坡耕地水土流失和保障土地資源可持續(xù)利用的重要手段[1]。但林木生產(chǎn)周期長、收益慢勢必影響農(nóng)民積極性。文冠果（Xanthocerassorbifolia）是落葉小喬木，種子含油量高、品質(zhì)好，是目前公認的生態(tài)經(jīng)濟樹種[2]。近年來國內(nèi)學者在文冠果種植密度[3]、施肥技術(shù)[4]和防止落花落果[5]方面做了較多研究，但在規(guī)范化種植方面研究較少，尤其在精細栽培方面，如不同種植方式對土壤生態(tài)環(huán)境及文冠果生長發(fā)育的研究鮮有報道?？茖W的種植方式可協(xié)調(diào)土壤固液氣間矛盾，為植物提供適宜生長環(huán)境[6-7]。以往研究表明，壟作能疏松土壤，加厚耕層，促進作物根系伸展，促進光合產(chǎn)物的形成和積累，改善籽粒品質(zhì)[8-10]。王杰等[11]研究指出，壟作種植除改善土壤結(jié)構(gòu)外，還能減少養(yǎng)分流失。然而也有部分學者研究發(fā)現(xiàn)，壟作雖然能提高地溫，促進養(yǎng)分轉(zhuǎn)化，但也增加了土壤水分損失，影響根莖的形成，造成丹參減產(chǎn)[12-15]?？梢?，壟作種植在改善土壤質(zhì)量、提高作物產(chǎn)量方面有一定作用，但改良效果受植物類型的影響。目前關(guān)于壟作種植文冠果的相關(guān)研究尚未報道，鑒于此，筆者在大別山低山丘陵區(qū)以傳統(tǒng)平作為對照，研究壟作對土壤物理結(jié)構(gòu)、養(yǎng)分含量及文冠果幼苗長勢的影響，以期為文冠果科學栽培和土地資源高效利用提供技術(shù)支撐。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗于2017年10月—2018年10月在大別山北部河南省信陽市平橋區(qū)高粱店鄉(xiāng)高粱店村（113°46′14.37″E、32°22′6.06″N，海拔120 m）進行。該區(qū)屬于亞熱帶溫濕季風氣候，年均氣溫15.1℃，年均降水量1100 mm，主要集中在6-9月。供試土壤為黃棕壤，試驗前耕層土壤pH 6.34，土壤有機質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量分別是6.67 g/kg，60.81 mg/kg、8.83 mg/kg、124.92 mg/kg。

1.2試驗設計

試驗設平作和壟作2種種植方式，每處理3次重復，共6個小區(qū)，采用隨機區(qū)組設計，各小區(qū)面積為160m²（40m×4m）。2017年10月15日開始布置，平作即直接旋耕（旋耕深度為10～15 cm）2次，隨后點播種植。壟作即先深翻后旋耕，再人工起壟種植，壟高15～20 cm，壟面寬100 cm，壟距25 cm。文冠果于11月5 日人工點播，株行距為20 cm×25cm。耕作前撒施450 kg/hm²過磷酸鈣（P₂O₅≥16.0%），試驗期間不灌水、不施肥，人工除草。

1.3測定項目和方法

于2018年8月20日按“S”型采集0～20、20～40 cm 土層土壤，用環(huán)刀法測定土壤容重，烘干法測定土壤含水量，電位法（水土比=2.5：1）測定土壤pH。用重銘酸鉀氧化法、擴散法、鉬銻抗比色法和火焰光度法測定土壤有機質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量[16]。同時，各處理選擇具有代表性植株9株，用比葉重法測定葉面積，用游標卡尺測定莖粗，用卷尺測定株高，105℃殺青、75℃烘干至恒重測定植株生物量。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計

用Excel 2016軟件整理數(shù)據(jù)和作圖，用SPSS 19.0 軟件進行統(tǒng)計分析，用LSD法比較處理間差異顯著性。

2結(jié)果與分析

2.1不同種植方式對土壤物理性質(zhì)的影響

由表1可知，與平作相比，壟作種植降低0～20、20～ 40 cm土層土壤容重，增加了土壤總孔隙度和通氣孔隙度，其中0～20 cm土層顯著提高6.93%和47.76%，20～40 cm土層顯著提高6.00%和80.49%。從而加速了夏季高溫季節(jié)土壤水分蒸發(fā)散失，使得壟作種植2 個土層土壤含水量顯著低于平作種植15.10%和14.52%。

2.2不同種植方式對土壤pH的影響

由圖1可知，2個處理土壤pH均表現(xiàn)為20～40 cm 土層高于0～20 cm 土層。壟作0～20 cm 土層土壤pH比平作種植顯著提高6.97%，而20～40 cm土層顯著降低1.95%。這可能與有機質(zhì)分布有關(guān)。

2.3不同種植方式對土壤有機質(zhì)含量的影響

植物殘茬是土壤有機質(zhì)的主要來源，不同種植方式可通過改變外源有機物質(zhì)在土壤中的分布，影響土壤有機質(zhì)含量。由圖2可知，在0～20 cm土層，平作土壤有機質(zhì)含量高于壟作，但兩者無顯著差異。在20～ 40 cm 土層，壟作土壤有機質(zhì)含量顯著高于平作117.05%。

2.4不同種植方式對土壤速效養(yǎng)分含量的影響

由表2可知，土壤堿解氮、有效磷及速效鉀含量均表現(xiàn)為隨土層增加而降低的變化規(guī)律。與平作種植相比，壟作種植0～20 cm 土層土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量分別增加39.05%、35.21%和9.84%，20～40 cm 土層分別提高53.06%、28.31%和23.40%，且差異顯著。

2.5不同種植方式對文冠果幼苗生長發(fā)育的影響

壟作疏松土壤，降低植物根系穿透阻力，增強土壤供肥能力，為文冠果生長提供較適宜的生長環(huán)境，與平作相比，壟作種植株高、根長、分枝數(shù)和葉面積分別顯著提高72.15%、17.69%、60.00%和69.95%，地上生物量、根干重和冠根比顯著提高121.20%、46.15%和51.19%?？梢姡瑝抛鞲谖墓诠酌缟L，尤其是地上部營養(yǎng)器官的構(gòu)建。

3結(jié)論

壟作可降低0～20、20～40 cm土層土壤容重和土壤含水量，增加土壤總孔隙度和通氣孔隙度，提高土壤有機質(zhì)、有效磷和速效鉀含量，為文冠果生長創(chuàng)造較好的生長環(huán)境，促進其根系和側(cè)枝生長，顯著提高了根長、株高、分枝數(shù)和葉面積，使得壟作種植文冠果地上部生物量、根干重、冠根比顯著高于平作種植121.20%、46.15%和51.19%。因此，在大別山低山丘陵區(qū)壟作種植文冠果是一種較好的種植方式。

4討論

4.1不同種植方式對土壤理化性質(zhì)的影響

土壤容重是影響土壤通氣性和植物根系生長的重要因素。壟作能疏松土壤，增加土壤孔隙度，增強土壤蓄水保墻作用[17]。與前人研究結(jié)果相似，本研究結(jié)果進一步證明，壟作種植可顯著降低0～40 cm土層土壤容重，增加了土壤總孔隙度和通氣孔隙度，增強土壤通水透氣性。但本研究中壟作種植2個土層土壤含水量均低于平作種植。這與高明等[19]、張少良等[20]研究結(jié)果不一致，可能是起壟方式不同造成的。由于文冠果苗期怕水澇，為避免夏季強降雨出現(xiàn)田間積水的現(xiàn)象，本試驗中采用順坡壟作種植，相對于常規(guī)橫坡壟作，順坡壟作縮短了雨水在土體中的入滲時間，減少了集蓄雨水的能力[21]，最終導致壟作種植土壤含水量低于平作種植。

土壤酸堿性影響土壤養(yǎng)分的有效性和植物長勢。前人研究表明，壟作種植增強了土壤呼吸和有機質(zhì)礦化作用，增加土壤中CO₂濃度，使得土壤pH維持較低水平[8]。而本研究結(jié)果顯示，不同種植方式對土壤酸堿性的影響在土層間存在較大差異，在0～20 cm土層平作種植土壤pH低于壟作種植，在20～40 cm土層則相反，這應與外源有機物質(zhì)和化肥在土壤剖面分布規(guī)律不同有關(guān)。平作種植植物枯枝落葉物和化肥過量酸鈣主要集于土壤表層，下土層養(yǎng)分輸入量較少;而壟作種植前翻耕使得外源物質(zhì)在土層間均勻分布，在減少有機物分解過程中有機酸類物質(zhì)在表土層積累量的同時[22-23]，也增加了下土層過磷酸鈣的數(shù)量，使得磷素被植物吸收利用后產(chǎn)生酸性物質(zhì)，表現(xiàn)為下土層壟作種植土壤pH低于平作種植。

壟作種植增強了土壤通透性，促進土壤微生物活動，加速了土壤中礦質(zhì)養(yǎng)分的釋放和有機態(tài)養(yǎng)分轉(zhuǎn)化，增加土壤有機質(zhì)和速效養(yǎng)分含量，提升土壤供肥能力[24-25]。與前人結(jié)果相似，壟作種植顯著提高0～20、20～40 cm土層土壤有機質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量，且由于壟作處理降低土壤容重，增加了通氣孔隙數(shù)量，利于速效養(yǎng)分隨水向下土層移動，進而20～ 40 cm土層壟作種植土壤速效養(yǎng)分的增幅更加明顯。

4.2不同耕作方式對文冠果生長發(fā)育影響

壟作可改善土壤孔隙狀況，提高土壤有效養(yǎng)分含量，為植物提供適宜的生長環(huán)境[26-27]。但也有研究表明，壟作加重了干旱脅迫，限制植物生長發(fā)育，甚至造成不同程度減產(chǎn)[12-15]。本研究結(jié)果表明，壟作種植利于根系下扎，顯著增加文冠果根長和根干重，促進地上生長，使得幼苗分枝數(shù)、葉面積和地上部生物量均顯著高于平作種植。進一步分析發(fā)現(xiàn)，壟作種植文冠果幼苗冠根比顯著高于平作種植51.19%，說明壟作種植更利于文冠果地上部生長，利于苗期文冠果地上部的建成。

但需說明的是，本研究為短期試驗，僅分析了不同種植方式對文冠果幼苗土壤理化性狀及其長勢影響，由于文冠果生長周期長，種植方式對文冠果種子產(chǎn)量及其含油率的影響可能不同，因此，壟作作為大別山地區(qū)較好的種植方式仍需進一步研究。

參考文獻

[1]姚孝友，劉霞，張光燦，淮河流域坡耕地水土流失特點與綜合整治模式[J].中國水土保持科學，2012，10（1）：94-97.

[2]馬利蘋，王力華，陰黎明，等.烏丹地區(qū)文冠果生物學特性及物候觀測[J].應用生態(tài)學報，2008，19（12）：2583-2587.

[3]敖妍，段劫，于海燕，等.文冠果研究進展[J].中國農(nóng)業(yè)大學學報，2012，17（6）：197-203.

[4]楊騰，段劫，馬履一，等.不同氮素用量對文冠果生長、養(yǎng)分積累及轉(zhuǎn)運的影響[J].北京林業(yè)大學學報，2014，36（3）：57-62

[5]馬新，姜繼元，董鵬，等.石河子文冠果開花物候及果實發(fā)育的研究[J].北方園藝，2018（23）：87-92

[6]馬麗，李潮海，付景，等.壟作栽培對高產(chǎn)田夏玉米光合特性及產(chǎn)量的影響[J].生態(tài)學報，2011，31（23）：7141-7150.

[7]王同朝，王燕，衛(wèi)麗，等.作物壟作栽培法研究進展[J].河南農(nóng)業(yè)大學學報，2005，39（4）：377-382.

[8]孫夢媛，劉景輝，趙寶平，等.全覆膜壟作種植對旱作馬鈴薯生長和土壤特性的影響[J].水土保持學報，2018，32（5）：2102-2110.

[9]周蘇玫，李潮海，常思敏，等.起壟栽培對夏玉米生態(tài)環(huán)境及生長發(fā)育的影響[J].河南農(nóng)業(yè)大學學報，2003，34（3）：206-209.

[10] Hatfield J L，Allmaras R R，Rehm G W，et al. Ridge tillage for corn and soybean production：Environmental quality impacts[J].Soil and Tillage Research，1998，48（3）：145-154.

[11]王杰，馮浩，王乃江，等.壟作覆膜種植對夏玉米生長和土壤水分動態(tài)的影響[J].水土保持學報，2018，32（2）：110-119.

[12]單成鋼，倪大鵬，張鋒，等.幾種壟作栽培方式對丹參根系生長的影響[J].現(xiàn)代中藥研究與實踐，2017，31（3）：1-4.

[13]王同朝，杜園園，衛(wèi)麗，等.雨養(yǎng)旱作區(qū)壟作小麥減產(chǎn)原因初步分析[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2008，26（6）：38-43.

[14] 丁昆侖.耕作措施對土壤特性及作物產(chǎn)量的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2000，16（3）：28-31.

[15] Zhang J J，Sun A，Duan J，et al. Effects of different planting patterns on water use and yield performance of winter wheat in the Huang-Huai-Hai plain of China[J]. Agricultural Water Management，2007，92：41-47.

[16]鮑士旦.土壤農(nóng)業(yè)化學分析方法[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000：25-103.

[17]呂軍杰，李俊紅，檀尊社，等.壟作覆蓋下小麥、玉米產(chǎn)量、土壤碳素轉(zhuǎn)化及水分研究[J].河南農(nóng)業(yè)科學，2012，41（2）：68-72.

[18]司賢宗，張翔，毛家偉，等.耕作方式與秸稈覆蓋對土壤理化性質(zhì)及花生產(chǎn)量的影響[J].中國農(nóng)學通報，2017，33（5）：61-65.

[19]高明，張磊，魏朝富，等.稻田長期壟作免耕對水稻產(chǎn)量及土壤肥力的影響研究[J].植物營養(yǎng)與肥料學報，2004，10（4）：343-348.

[20]張少良，張興義，劉曉冰，等.典型黑土侵蝕區(qū)不同耕作措施的水土保持功效研究[J].水土保持學報，2009，23（3）：11-15.

[21]翟星雨，張興義，李浩，等.田塊尺度順坡壟作改等高壟作提高黑土有機質(zhì)含量[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2018，34（19）：155-161.

[22]馬忠明，連彩云，張立勤.壟作溝灌栽培對土壤水熱效應和春小麥產(chǎn)量的影響[J].灌溉排水學報，2012，31（1）：120-123.

[23]查麗，謝孟林，朱敏，等.壟作與覆膜對川中丘陵春玉米根系分布及產(chǎn)量的影響[J].應用生態(tài)學報，2016，27（3）：855-862.

[24]孟凡喬，吳文良，辛德惠.高產(chǎn)農(nóng)田土壤有機質(zhì)、養(yǎng)分的變化規(guī)律與作物產(chǎn)量的關(guān)系[J].植物營養(yǎng)與肥料學報，2000，6（4）：370-374.

[25] LIU C A，JIN S L，ZHOU L M，et al. Effects of plastic film mulch and tillage on maize productivity and soil parameters[J]. European journal of agronomy，2009，31（4）：241-249.

[26]徐成忠，孔曉民，王超，等.壟作栽培對夏玉米根系和葉片生長發(fā)育及產(chǎn)量性狀的影響研究[J].玉米科學，2008，16（1）：102-103.

[27] WANG F H，WANG X Q，KEN Sayre. Comparison of conventional，flood irrigated，flat planting with furrow irrigated，raised bed planting for winter wheat in China[J]. Field crops research，2004，87（1）：35-42.