自然生草對渭北旱塬蘋果園土壤孔隙和水分入滲的影響

李志熙 白崗栓 鄒超煜 邵發(fā)琦

(1.陜西榆林學院 生命科學學院, 陜西 榆林 719000； 2.西北農(nóng)林科技大學 水土保持研究所，陜西 楊凌 712100； 3.中國科學院 水利部 水土保持研究所，陜西 楊凌 712100； 4.吉安市濕地保護中心，江西 吉安 343000； 5.安康市農(nóng)業(yè)科學研究院，陜西 安康 725021)

土壤結構不僅影響土壤養(yǎng)分的供應、水分的保持及滲透和氣體的交換等過程，而且控制著土壤有機質(zhì)的累積與礦化的轉化過程。土壤孔隙是土壤容納空氣和水分的空間，也是植物根系伸展、土壤動物及土壤微生物生長發(fā)育及活動的場所，直接影響著土壤的肥力和土壤水分的有效性。通常情況下根據(jù)土壤孔隙的當量孔徑將土壤孔隙分為非活性孔隙(當量孔徑小于0.002 mm)、毛管孔隙(當量孔徑在0.002～0.020 mm)和非毛管孔隙(當量孔徑大于0.020 mm)。土壤中的非毛管孔隙，即大孔隙與土壤降水入滲、地表徑流和土壤肥力密切相關，影響土壤的水分入滲、通氣性及蓄水保水能力。渭北旱塬為雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，是中國最大的優(yōu)質(zhì)蘋果(

Malus

domestica

)生產(chǎn)基地，土壤水分虧缺是限制蘋果優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的首要因素。為了提高果園土壤水分，改善果園立地環(huán)境，渭北旱塬果園管理已由傳統(tǒng)的果園清耕轉向果園生草。果園生草可分為自然生草和人工生草2種模式，自然生草往往經(jīng)過多年的自然淘汰與選擇，能夠適應當?shù)毓麍@的生態(tài)環(huán)境，且覆蓋期長、覆蓋度高和耗水量少，在人工管理的前提下能有效改善果園的生態(tài)環(huán)境；而人工生草往往選用豆科或禾本科植物，生長量較大，存在著與果樹爭水和爭肥的問題。渭北旱塬西部的長武塬區(qū)，經(jīng)過多年的自然選擇與淘汰，繁縷(

Stellaria

media

)和牛繁縷(

Malachium

aquaticum

)已成為當?shù)毓麍@雜草的優(yōu)勢種類及頂級群落，對提高果園土壤水分和土壤有機質(zhì)、降低果園硝態(tài)氮積累、平衡果園土壤養(yǎng)分供給、減少果樹生理病害和改善果園小氣候等有積極的作用。但有關渭北旱塬自然生草對果園土壤孔隙、土壤保水能力和土壤水分入滲等方面缺乏研究。本研究以果園清耕為對照，探討持續(xù)生長12、8和4年的自然雜草—繁縷和牛繁縷群落對果園土壤孔隙、土壤保水能力和土壤水分入滲等的影響，以期為自然生草提高果園土壤蓄水保水能力提供支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2009—2021年在渭北旱塬西部的中國科學院長武黃土高原農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗站(35°12′ N，107°40′ E)進行，該試驗站海拔1 220 m，年均降水量551.7 mm，7—9月降水量約占全年的60%以上，日照時數(shù)2 226.5 h，年均氣溫9.1 ℃，無霜期171 d。試驗園土壤為黑壚土，試驗前(2009年3月)耕層(0～20 cm土層)土壤有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為9.76 g/kg，速效氮69.75 mg/kg，速效磷42.28 mg/kg，速效鉀198.46 mg/kg，pH7.8，土壤容重1.32 g/cm，土壤萎蔫系數(shù)7.62%，田間持水量21.46%。20～60 cm土層土壤容重平均為1.35 g/cm。果園雜草主要為繁縷和牛繁縷。試驗前4—9月果園土壤管理為自然生草，9月—翌年3月為清耕。

1.2 試驗材料

供試蘋果園面積2.0 hm，于1996年春季定植，南北行向，株距3.0 m，行距4.0 m，主栽品種為‘紅富士’，授粉品種為‘皇家嘎啦’，砧木為新疆野蘋果(

Malus

sieversii

)，處于盛果期。2009年試驗前樹干直徑為7.5 cm左右，樹高為380 cm左右，樹形為小冠疏層形，冠徑為360 cm左右，產(chǎn)量為40 000 kg/hm左右。試驗果園自然生長的雜草主要為繁縷和牛繁縷，生長期長達240 d左右，高度在10.0～15.0 cm，平伏于地表生長，能夠快速自我繁殖，且根系多分布于0～10 cm土層，根系生物量較小。

1.3 試驗設計與監(jiān)測項目

1

.

3

.

1

試驗設計

試驗以果園清耕為對照，監(jiān)測果園不同自然生草持續(xù)年限(12、8和4年)0～60 cm土層的土壤容重、飽和含水量、田間持水量、土壤孔隙度、土壤水分入滲速率、果實產(chǎn)量和果實品質(zhì)等。試驗重復3次，共15個小區(qū)，每個小區(qū)東西寬40.0 m，南北長48.0 m，每個小區(qū)有9行蘋果樹，每行15株。試驗期間不同處理的修剪、施肥、疏花疏果、果實套袋和病蟲防治等管理措施均相同。試驗期間不同處理均未施有機肥，均施化肥，化肥種類為尿素、過磷酸鈣和硫酸鉀。

1.3.1.1 清耕

試驗前果園地面管理為半自然生草和半清耕(4—9月為自然生草，9月—翌年3月為清耕)模式。2009年3月下旬采用低矮型旋耕機進行旋耕，旋耕深度15 cm，2009年3月—2021年11月每間隔2—3個月旋耕1次，行間和樹盤下的雜草均及時鋤除，確保沒有雜草滋生。

1.3.1.2 自然生草持續(xù)12年

試驗前果園土壤管理同清耕，2009年3月下旬旋耕后讓其自然生草。自然生草期間出現(xiàn)的灰藜(

Chenopodium

album

)、龍葵(

Solanum

nigrum

)、苘麻(

Abutilon

theophrasti

)、反枝莧(

Amaranthus

retroflexus

)和虎尾草(

Chloris

virgata

)等高大雜草及時拔除，保留繁縷、牛繁縷、蒲公英(

Taraxacum

mongolicum

)、薺菜(

Capsella

bursa

-

pastoris

)、雞腸草(

Centipeda

minima

)、箭葉旋花(

Convolvulus

arvensis

)、馬唐(

Digitaria

sanguinalis

)和馬齒莧(

Portulaca

oleracea

)等低矮草本。自然生草期間雜草的高度低于30 cm，2009年4月—2021年11月一直未進行刈割及旋耕。

1.3.1.3 自然生草持續(xù)8年和4年

2009年3月至試驗布設前地面管理同清耕，分別于2013年4月和2017年4月至2021年11月讓其自然生草，即自然生草持續(xù)8年和4年，地面管理同自然生草持續(xù)12年。

1

.

3

.

2

監(jiān)測項目

1.3.2.1 土壤容重、土壤孔隙度、土壤含水量、田間持水量和飽和含水量

2021年蘋果花芽分化期(6月15日)，每個小區(qū)采用棋盤法布點，在樹行中部選取5個采樣點，以10 cm為1層，開挖土壤剖面，用容積為100 cm的環(huán)刀分別取0～10、<10～20、<20～30、<30～40、<40～50和<50～60 cm土層的原狀土各6份，不同處理不同土層的土壤含水量用烘干法測定，土壤容重、土壤孔隙度、田間持水量和飽和含水量用環(huán)刀法測定。

1.3.2.2 土壤水分入滲速率

2021年蘋果花芽分化期(6月20日)，每個小區(qū)采用棋盤法布點，在樹行中部選取地面平整的5個試驗點，用雙環(huán)法測定土壤水分入滲狀況，并計算土壤初始入滲率(前3 min內(nèi)的土壤入滲速率平均值)、前30 min入滲率、穩(wěn)定入滲率和整個測試期間的入滲率。

1.3.2.3 果實產(chǎn)量及品質(zhì)

蘋果成熟期每個小區(qū)隨機選擇5株蘋果樹，測定單株果實產(chǎn)量。每個小區(qū)隨機采收100個果實，用百分之一天平稱量單果質(zhì)量，用數(shù)顯游標卡尺測定果實橫徑和縱徑并計算果形指數(shù)(果實縱徑與橫徑的比值)，用PR-100型數(shù)顯糖度計測定果實可溶性固形物含量，用GY-1型果實硬度計測定果實硬度，用NaOH中和滴定法測定果實可滴定酸含量，用目測法測定果實著色面積。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)用Excel 2010制作圖表，用SPSS 19.0軟件進行單因素方差分析；若出現(xiàn)差異顯著，則采用Duncan’s多重比較法進行檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同處理的土壤容重和土壤孔隙度

不同處理的土壤容重總體上均隨土層深度的增加而緩慢增加(表1)。與清耕相比，自然生草持續(xù)12、8和4年0～10、<10～20、<20～30和<30～40 cm土層土壤容重降低幅度相對較大，<40～50和<50～60 cm土層降低幅度較小，其中0～40 cm土層土壤容重平均值分別較清耕降低了3.17%、2.41% 和1.66%，<40～60 cm土層分別降低了0.96%、0.59%和0.30%，0～60 cm土層分別降低了2.47%、1.87%和1.20%，與清耕未形成顯著差異。

不同處理的土壤總孔隙度均隨土層深度的增加而緩慢降低。自然生草持續(xù)12、8和4年0～40 cm土層平均土壤總孔隙度分別較清耕增加了3.26%、2.42%和1.50%，<40～60 cm土層分別增加了1.95%、1.42%和0.70%，0～60 cm土層分別增加了2.82%、2.08%和1.23%，與清耕未形成顯著差異(表2)。

不同處理的土壤毛管孔隙度均隨土層深度的增加而緩慢降低。自然生草持續(xù)12、8和4年不同土層的土壤毛管孔隙度均較清耕略有增加，且自然生草持續(xù)的年份越長，增加的幅度越大。但不同自然生草持續(xù)年份的土壤毛管孔隙度均與清耕處于同一水平，未與清耕形成顯著差異(表2)。

不同處理的土壤非毛管孔隙度隨土層深度的增加無明顯的變化規(guī)律。自然生草持續(xù)12、8和4年不同土層的土壤非毛管孔隙度均較清耕略有增加，且增加的幅度略高于土壤毛管孔隙度，但不同自然生草持續(xù)年份與清耕之間未形成顯著差異(表2)。

綜上，自然生草對0～40 cm土層的土壤容重和土壤孔隙度的影響相對較大，對<40～60 cm土層的影響相對較小。

表1 不同處理的土壤容重
Table 1 Soil bulk density of different treatments g/cm

土層深度/cmSoil depth清耕Clean tillage自然生草持續(xù)4年Self-sown grassfor 4 years自然生草持續(xù)8年Self-sown grassfor 8 years自然生草持續(xù)12年Self-sown grassfor 12 years0～101.314±0.142 a1.296±0.128 a1.286±0.138 a1.276±0.134 a<10～201.322±0.138 a1.298±0.132 a1.285±0.129 a1.276±0.131 a<20～301.328±0.126 a1.304±0.124 a1.294±0.126 a1.284±0.123 a<30～401.339±0.132 a1.318±0.127 a1.309±0.129 a1.299±0.128 a<40～501.351±0.128 a1.346±0.126 a1.341±0.128 a1.334±0.127 a<50～601.359±0.124 a1.356±0.122 a1.352±0.122 a1.349±0.122 a平均值 Average1.336±0.134 a1.320±0.127 a1.311±0.126 a1.303±0.129 a

注：表中同行相同小寫字母表示不同處理間無顯著差異(<0.05)。表2同。

Note: Same lowercase letters in the same line indicate no significant difference at the 0.05 level between different treatments. The same as
Table 2.

表2 不同處理的土壤孔隙度
Table 2 Soil porosity of different treatments %

測定項目Measuring item土層深度/cmSoil depth清耕Clean tillage自然生草持續(xù)4年Self-sown grassfor 4 years自然生草持續(xù)8年Self-sown grassfor 8 years自然生草持續(xù)12年Self-sown grassfor 12 years0～1050.54±2.26 a51.12±2.31 a51.58±2.16 a51.97±2.24 a<10～2050.24±1.87 a51.04±1.79 a51.49±1.84 a51.97±1.81 a<20～3049.89±1.68 a50.79±1.72 a51.23±1.69 a51.67±1.72 a土壤總孔隙度Soil total porosity<30～4049.54±1.57 a50.24±1.51 a50.72±1.53 a51.12±1.50 a<40～5048.86±1.52 a49.22±1.49 a49.65±1.46 a49.94± 1.48 a<50～6048.39±1.50 a48.72±1.48 a48.98±1.45 a49.21± 1.46a平均值49.58±1.98 a50.19±1.87 a50.61±1.84 a50.98±1.84 a0～1024.56±1.06 a24.89±1.04 a25.12±1.04 a25.36±1.02 a<10～2024.32±0.78 a24.68±0.76 a24.92±0.76 a25.18±0.75 a<20～3023.82±0.75 a24.18±0.73 a24.37±0.73 a24.56±0.72 a土壤毛管孔隙度Soil capillaryporosity<30～4023.46±0.69 a23.68±0.68 a23.86±0.67 a23.99±0.67 a<40～5022.88±0.68 a23.01±0.67 a23.16±0.84 a23.29±0.84 a<50～6022.45±0.65 a22.58±0.65 a22.66±0.64 a22.76±0.63 a平均值23.58±0.75 a23.84±0.73 a24.02±0.72 a24.19±0.72 a0～1025.98±1.21 a26.23±1.19 a26.46±1.19 a26.61±1.18 a<10～2025.92±1.18 a26.36±1.14 a26.57±1.14 a26.79±1.12 a<20～3026.07±0.96 a26.61±0.92 a26.86±0.92 a27.11±0.92 a土壤非毛管孔隙度Soil air-filledporosity<30～4026.08±0.88 a26.56±0.86 a26.86±0.84 a27.13±0.84 a<40～5025.98±0.83 a26.21±0.83 a26.49±0.82 a26.65±0.82 a<50～6025.94±0.83 a26.14±0.82 a26.32±0.82 a26.46±0.81 a平均值26.00±1.18 a26.35±1.15 a2659±1.13 a26.79±1.13 a

2.2 不同處理的土壤保水性能

自然生草持續(xù)12、8和4年0～60 cm土層平均土壤含水量分別較清耕提高了9.31%、7.49%和4.75%，其中自然生草持續(xù)12年0～30 cm 土層極顯著(

P

<0.01)高于清耕，30～50 cm土層顯著(

P

<0.05)高于清耕；自然生草持續(xù)8年0～10 cm 土層極顯著(

P

<0.01)高于清耕，10～50 cm土層顯著(

P

<0.05)高于清耕；自然生草持續(xù)4年0～10 cm 和20～40 cm土層顯著(

P

<0.05)高于清耕(表3)。自然生草持續(xù)的年限越長，對土壤水分的影響越大，且對上層土壤水分的影響大于下層土壤。自然生草持續(xù)12、8和4年0～60 cm土層平均土壤田間持水量分別較清耕提高了4.42%、3.29%和2.01%，自然生草持續(xù)12年0～30 cm土層顯著(

P

<0.05)高于清耕，自然生草持續(xù)8年10～20 cm土層顯著(

P

<0.05)高于清耕。自然生草持續(xù)12、8和4年0～60 cm土層平均土壤飽和含水量分別較清耕增加了4.53%、3.41%和2.15%，自然生草持續(xù)12年0～40 cm土層顯著(

P

<0.05)高于清耕，自然生草持續(xù)8年20～30 cm土層顯著(

P

<0.05)高于清耕(表3)。

表3 不同處理的土壤持水能力
Table 3 Soil moisture holding capacity of different treatments %

測定項目Measuring item土層深度/cmSoil depth清耕Clean tillage自然生草持續(xù)4年Self-sown grassfor 4 years自然生草持續(xù)8年Self-sown grassfor 8 years自然生草持續(xù)12年Self-sown grassfor 12 years0～1015.67±1.28 cB16.82±1.32 bAB17.46±1.26 abA17.79±1.24 aA<10～2015.34±1.36 cB16.04±1.32 bcAB16.64±1.24 abAB16.98±1.26 aA<20～3014.98±1.19 cB15.74±1.20 bAB16.18±1.19 abAB16.56±1.21 aA土壤含水量Soil moisture<30～4014.98±1.17 bA15.76±1.22 aA16.13±1.21 aA16.41±1.18 aA<40～5015.32±1.12 bA15.95±1.12 abA16.24±1.09 aA16.45±1.12 aA<50～6015.86±1.05 aA16.24±1.04 aA16.42±1.06 aA16.54±1.04 aA平均值15.36±1.24 bA16.09±1.24 abA16.51±1.20 aA16.79±1.18 aA0～1021.31±1.54 bA21.89±1.56 abA22.24±1.58 abA22.56±1.52 aA<10～2021.04±1.38 bA21.68±1.32 abA22.12±1.26 aA22.42±1.22 aA<20～3020.46±1.25 bA21.15±1.22 abA21.48±1.22 abA21.81±1.20 aA田間持水量Field moisturecapacity<30～4020.14±1.24 aA20.48±1.25 aA20.78±1.22 aA21.05±1.22 aA<40～5019.76±1.05 aA19.91±1.04 aA20.01±1.02 aA20.12±1.02 aA<50～6019.54±0.94 aA19.61±0.88 aA19.68±0.92 aA19.74±0.90 aA平均值20.38±1.23 aA20.79±1.21 aA21.05±1.21 aA21.28±1.20 aA0～1043.85±2.24 bA44.96±2.32 abA45.67±2.20 abA46.23±2.34 aA<10～2043.46±2.18 bA44.84±2.06 abA45.58±2.06 abA46.18±2.04 aA<20～3042.85±2.02 bA44.43±1.98 abA45.15±1.94 aA45.88±1.94 aA土壤飽和含水量Soil saturationmoisture content<30～4042.53±1.98 bA43.45±1.96 abA44.17±1.96 abA44.86±1.94 aA<40～5042.20±1.84 aA42.55±1.84 aA42.74±1.81 aA42.94±1.80 aA<50～6042.12±1.64 aA42.31±1.58 aA42.46±1.56 aA42.58±1.56 aA平均值42.84±2.05 aA43.76±1.97 aA44.30±1.96 aA44.78±1.95 aA

注：表中同行不同小寫和大寫字母分別表示不同處理間存在顯著(<0.05)和極顯著(<0.01)差異。下同。

Note: Different lowercase letters and capital letters in the same line indicate significant difference at the 0.05 and 0.01 levels between different treatments, respectively. The same below.

2.3 不同處理的土壤水分入滲特征

從試驗開始至前30 min，不同處理的土壤水分入滲速率均表現(xiàn)為快速下降，隨后進入緩慢降低階段，至160 min以后，基本處于穩(wěn)定狀態(tài)(圖1)。

圖1 不同處理的土壤入滲速率Fig.1 Soil infitration rate of different treatments

自然生草持續(xù)12、8和4年的初始入滲率分別較清耕提高了44.66%、35.59%和19.93%，前30 min土壤入滲率分別提高了49.05%、36.50%和19.39%，整個測試期間的土壤入滲率分別提高了34.75%、24.11%和12.77%，土壤水分穩(wěn)定入滲率分別提高了29.09%、19.09%和10.00%，均極顯著(

P

<0.01)高于清耕；自然生草持續(xù)12和8年的初始入滲率、前30 min土壤入滲率和整個測試期間的土壤入滲率均極顯著(

P

<0.01)高于自然生草持續(xù)4年，自然生草持續(xù)12年顯著(

P

<0.05)高于自然生草持續(xù)8年；自然生草持續(xù)12年的土壤水分穩(wěn)定入滲率極顯著(

P

<0.01)高于自然生草持續(xù)4年，顯著(

P

<0.05)高于自然生草持續(xù)8年，自然生草持續(xù)8年的土壤水分穩(wěn)定入滲率顯著(

P

<0.05)高于自然生草持續(xù)4年(表4)。

表4 不同處理不同入滲階段的土壤入滲速率
Table 4 Soil infiltration rate in different infiltration stages of different treatments mm/min

入滲階段Infiltration stages清耕Clean tillage自然生草持續(xù)4年Self-sown grassfor 4 years自然生草持續(xù)8年Self-sown grassfor 8 years自然生草持續(xù)12年Self-sown grassfor 12 years初始入滲率Initial infiltration rate5.62±0.34 dC6.74±0.32 cB7.62±0.32 bA8.13±0.32 aA前30 min入滲率Infiltration rate in the first 30 min2.63±0.24 dC3.14±0.22 cB3.59±0.22 bA3.92±0.21 aA測試期間的入滲率Infiltration rate during the testing1.41±0.12 dC1.59±0.12 cB1.75±0.14 bA1.90±0.14 aA穩(wěn)定入滲率Stable infiltration rate1.10±0.02 dC1.21±0.02 cB1.31±0.03 bAB1.42±0.03 aA

2.4 不同處理的蘋果產(chǎn)量及品質(zhì)

自然生草持續(xù)12、8和4年的蘋果產(chǎn)量分別較清耕提高了24.28%、16.84%和7.44%，自然生草持續(xù)12和8年極顯著(

P

<0.01)高于清耕，自然生草持續(xù)4年顯著(

P

<0.05)高于清耕。自然生草持續(xù)的年限越長，果實產(chǎn)量越高(表5)。

表5 不同處理的果實產(chǎn)量及品質(zhì)
Table 5 Fruit yield and fruit quality of different treatments

測定項目Measuring item清耕Clean tillage自然生草持續(xù)4年Self-sown grassfor 4 years自然生草持續(xù)8年Self-sown grassfor 8 years自然生草持續(xù)12年Self-sown grassfor 12 years果實產(chǎn)量/(kg/株) Fruit yield41.56±2.45 dC44.65±3.12 cBC48.56±3.43 bAB51.65±3.54 aA單果質(zhì)量/g Single fruit weight218.67±12.14 aA221.87±12.46 aA223.62±12.34 aA222.84±12.68 aA果形指數(shù) Fruit shape index0.88±0.03 aA0.88±0.04 aA0.89±0.03 aA0.89±0.03 aA著色面積/% Red coefficient91.21±2.14 bA96.72±1.02 aA97.81±0.78 aA98.82±0.64 aA硬度/(kg/cm2) Fruit firmness8.51±0.34 bB9.22±0.39 aAB9.42±0.42 aA9.56±0.45 aA可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)/%Soluble solid mass fraction11.48±1.14 bB12.56±1.16 aAB12.68±1.18 aA12.75±1.21 aA可滴定酸質(zhì)量分數(shù)/%Titratable acid mass fraction0.38±0.05 aA0.38±0.04 aA0.37±0.03 aA0.37±0.032 aA固酸比Ratio of soluble solids to titratable acid30.21±2.26 bB33.05±2.43 aAB34.27±2.46 aA34.46±2.47 aA

不同處理的單果質(zhì)量和果形指數(shù)基本一致，但自然生草的果實著色面積均顯著(

P

<0.05)高于清耕。自然生草持續(xù)12、8和4年的果實硬度分別較清耕提高了11.16%、10.69%和7.29%，可溶性固形物含量分別提高了11.06%、10.45%和6.79%，果實固酸比分別提高了14.07%、13.44%和9.40%，以上測定項目自然生草持續(xù)12和8年的均極顯著(

P

<0.01)高于清耕，自然生草持續(xù)4年的顯著(

P

<0.05)高于清耕。不同處理的果實可滴定酸含量基本一致，不同處理之間無顯著差異。自然生草持續(xù)的年限越長，對果實品質(zhì)的影響越強烈(表5)。

3 討 論

土壤容重通常受土壤質(zhì)地、土壤結構、土壤有機質(zhì)、耕作、灌溉及施肥等農(nóng)業(yè)措施的影響。土壤孔隙是土壤結構的重要組成部分，其數(shù)量及大小分布直接決定著土壤的透氣性、持水保水性以及作物根系在土壤空間的伸展，間接影響土壤肥力和作物產(chǎn)量。在較大空間尺度上，土壤容重和土壤孔隙主要受母巖、氣候、地質(zhì)歷史和地形等的影響，在較小尺度上主要受植被分布、微立地環(huán)境及農(nóng)事耕作的影響。果園自然生草后，首先是雜草根系在土壤中生長和穿插，分割了土壤，使土壤產(chǎn)生裂隙，增加了土壤孔隙；其次是根系死亡、腐爛后被微生物分解形成根孔，提高了土壤中的非毛管孔隙；第三是根系腐爛后可轉換為土壤有機質(zhì)，土壤有機質(zhì)可提高土壤水穩(wěn)性團聚體，增加土壤孔隙，特別是增加土壤毛管孔隙，改善土壤結構；第四是自然生草后改善了果園的立地環(huán)境，有利于土壤動物如蚯蚓(

Lumbricus

ssp.)和螞蟻(Formicidae)等的生存，而這些土壤動物在生長過程往往會在土壤中形成較大的孔隙，即非毛管孔隙；第五是植被能增加土壤中的粉黏粒含量，提高土壤的總孔隙度和毛管孔隙度；第六是本試驗果園的自然雜草主要為繁縷和牛繁縷，平伏于地面生長，不需耕種和刈割，減少了機械對土壤的碾壓，促進土壤孔隙均勻分布及土壤非毛管孔隙的形成，因而渭北旱塬果園自然生草后土壤容重有降低的趨勢，土壤總孔隙度、毛管孔隙度及非毛管孔隙度有增加的趨勢。雖然自然生草能提高土壤有機質(zhì)，改善土壤結構等，但由于試驗園自然生草的種類主要為繁縷和牛繁縷，生物量較小，產(chǎn)生的枯枝落葉少，而土壤容重與土壤孔隙的變化是一個緩慢的變化過程，因而不同生草年限的土壤容重和土壤孔隙相互之間及與清耕之間均未形成顯著差異。

降雨入滲是降水、地表水、土壤水和地下水相互轉化的一個重要環(huán)節(jié)，土壤水分入滲過程和入滲能力決定了降雨進程中分配到土壤中的儲水量和地表的徑流量。在干旱和半干旱地區(qū)，農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要途徑是充分利用自然降水，減少地表徑流，增加土壤水分。自然生草果園的初始入滲率、前30 min 的入滲率和穩(wěn)定入滲率均高于清耕果園，主要是自然生草果園的土壤孔隙度，特別是非毛管孔隙度較清耕有一定量的提高，有利于降水快速入滲；其次是清耕果園的土壤表層常受到雨滴的打擊，地表易形成土壤結皮，不利于水分入滲，而自然生草的果園地面受雜草的保護，減弱了雨滴對地面的打擊，有效減少了土壤結皮的形成，從而減少了土壤結皮對土壤水分入滲的影響。雖然雙環(huán)法測定的土壤初始入滲率會受到入滲環(huán)砸入土壤過程中產(chǎn)生的土壤裂隙的影響，但不同處理仍表現(xiàn)為自然生草年限越長，入滲率越高，這與土壤表層植物根系越多，越有利于水分入滲的結果相同；同時也與自然生草年限越長，土壤結構越趨于合理密切相關。

試驗園土壤為黑壚土，一般呈擬棱柱結構，疏松多孔，有垂直裂隙，滲水性強而蒸發(fā)作用弱，保水性能好。試驗果園自然生草后土壤容重有一定量的降低趨勢，土壤毛管孔隙度和非毛管孔隙度有一定量的增加趨勢，有利于降水快速入滲，因而自然生草后土壤含水量提高。渭北旱塬限制蘋果優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的首要因素是果園土壤水分不足，自然生草提高了果園土壤含水量，改善了果園土壤的通氣性，為蘋果根系生長提供了相對較好的土壤環(huán)境及小氣候環(huán)境，因而自然生草提高了果實產(chǎn)量及果實品質(zhì)。

試驗園每年施肥4次，每次均開挖40 cm深的施肥溝或施肥坑，每次施肥時均有一定量的雜草隨施肥埋入0～40 cm土層，埋入的雜草含有豐富的有機碳、氮、磷、鉀和鈣等營養(yǎng)元素，易腐爛分解，可提高土壤有機質(zhì)，改善土壤結構，因而自然生草對0～40 cm土層影響較大，對40 cm以下土層影響較小。清耕果園一直施用化肥，施肥時無雜草帶入土壤，而自然生草可為土壤增加一定枯枝落葉，因而自然生草年限越長，埋入土壤的雜草越多，對土壤的影響越大，蘋果產(chǎn)量及品質(zhì)越高。

4 結 論

渭北旱塬果園自然生草后，果園土壤容重有降低趨勢，土壤總孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度有一定的增加趨勢，而土壤含水量、田間持水量和飽和含水量則顯著增加，土壤初始入滲速率、前30 min的土壤入滲速率和穩(wěn)定入滲速率極顯著增加，且對0～40 cm土層的影響強于40～60 cm土層，自然生草持續(xù)年限越長，對土壤的影響越大。渭北旱塬果園的蘋果產(chǎn)量、果實著色面積、果實硬度、可溶性固形物含量和固酸比均隨自然生草持續(xù)年限的延長而增加，但果實單果質(zhì)量、果形指數(shù)和可滴定酸含量基本一致，不受自然生草年限的影響。自然生草可改善果園土壤的通透性，提高土壤蓄水保水能力，提高果實產(chǎn)量及品質(zhì)，是改善渭北旱塬果園土壤立地環(huán)境，提高土壤蓄水保水的有效措施。