長(zhǎng)期不同植草方式下果園土壤有機(jī)質(zhì)組成的變化研究

鄒秀鳳 陳恩 葉菁 王成己 王義祥

摘要：為有效阻控果園水土流失，提高土壤有機(jī)質(zhì)，培肥地力，促進(jìn)果樹(shù)生長(zhǎng)，在果園長(zhǎng)期套種圓葉決明Chamaecrista rotundifolia、平托花生Arachis pintoi等牧草。結(jié)果表明：無(wú)論順坡還是平臺(tái)果園套種牧草，均能顯著提升土壤有機(jī)質(zhì)含量，增幅為9.09%～32.81%，和順坡相比，平臺(tái)果園套種牧草更有利于土壤有機(jī)質(zhì)的積累。隨著試驗(yàn)?zāi)攴莸耐埔?，所有處理土壤富里酸和胡敏酸含量總體呈增加趨勢(shì)，順坡和平臺(tái)果園套種牧草更有利于土壤腐殖質(zhì)的積累，而且套種平托花生的效果優(yōu)于圓葉決明。

關(guān)鍵詞：果園;套種牧草;山地紅壤;有機(jī)質(zhì);腐殖質(zhì)

中圖分類號(hào)：S 66文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：0253-2301（2022）04-0073-04

DOI： 10.13651/j.cnki.fjnykj.2022.04.012

Study on the Change of Soil Organic Matter Composition in Orchards Under DifferentMethods of Long-term Grass Planting

ZOU Xiu-feng， CHEN En， YE Jing， WANG Cheng-ji， WANG Yi-xiang*

（Agricultural Ecology Institute， Fujian Academy of Agricultural Sciences/Fujian Key Laboratory of

Agricultural Ecological Process of Red Soil Mountain， Fuzhou， Fujian 350013， China）

Abstract： In order to effectively prevent and control the soil erosion， improve the soil organic matter & soil fertility and promote the the growth of fruit trees， the herbages such as Chamaecrista rotundifolia and Arachis pintoi were interplanted in the orchard for a long time. The results showed that interplanting the herbages could significantly increased the content of soil organic matter in both the downward slope and terrace orchard， with an increase of9.09%-32.81%. Interplanting herbages in the terrace orchard was more beneficial to the accumulation of soil organic matter than that of the downward slope. With the passage of testing years， the contents of fulvic acid and humic acid in all the treated soils showed an overall increasing trend. And interplanting herbages in the the downward slope and terrace orchard were more beneficial to the accumulation of soil humus， and the interplanting effect of Arachis pintoi was better than that of Chamaecrista rotundifolia.

Key words： Orchard; Interplanting herbages; Mountain red soil; Organic matter; Humus

果園是重要的陸地生態(tài)系統(tǒng)，多建于坡地，養(yǎng)分流失多，土壤侵蝕嚴(yán)重。紅壤丘陵區(qū)是我國(guó)熱帶和亞熱帶地區(qū)重要的果樹(shù)種植區(qū)。由于過(guò)度開(kāi)發(fā)，加上土壤本身的特性，這些地區(qū)水土流失嚴(yán)重，土壤不斷退化。果園生草栽培作為一項(xiàng)有效的土壤管理方法[1]，通過(guò)地被覆蓋可有效減少水土流失，提高土壤保水保肥能力。已有研究表明，套種草本植物可有效阻控果園水土流失，提高土壤有機(jī)質(zhì)，培肥地力，促進(jìn)果樹(shù)生長(zhǎng)[2-4]。土壤有機(jī)質(zhì)是土壤肥力的基礎(chǔ)，是水肥、微生物的載體，能促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成;土壤腐殖質(zhì)是土壤有機(jī)質(zhì)的主要組成部分，占土壤有機(jī)質(zhì)總量的50%～70%，且大多通過(guò)與土壤礦質(zhì)顆粒結(jié)合形成有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合膠體，以增加土壤有機(jī)碳的穩(wěn)定性[5-6]。影響土壤有機(jī)質(zhì)及組成的因素也非常多，包括氣候、土地類型、植被覆蓋類型、外源添加有機(jī)物料等[7-9]。本研究果園長(zhǎng)期套種豆科牧草圓葉決明、平托花生，坡面套種百喜草、南非馬唐護(hù)坡，香根草護(hù)梗，探討15年來(lái)果園長(zhǎng)期套種牧草對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)及組成的變化，旨在為提高果園土壤肥力，穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)，提高果園土壤生產(chǎn)力提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)在福建省尤溪縣玉池徑流場(chǎng)進(jìn)行，試驗(yàn)地坐標(biāo)為26°25′N，117°57′E，海拔150 m，坡度15°。玉池徑流場(chǎng)于1996年4月建成，主要進(jìn)行不同水土保持措施下果園水土流失長(zhǎng)期定位觀測(cè)[10]。試驗(yàn)區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，全年日照時(shí)間1781 h，年降水量1600～1800 mm，年均氣溫19.2℃，無(wú)霜期312 d以上。土壤為第四紀(jì)山地紅壤、質(zhì)地為黏土，建場(chǎng)前土壤（0～20 cm）基本理化性質(zhì)為：pH 4.25，有機(jī)質(zhì)23.80g·kg-1，全氮 1.02g·kg-1，全磷 0.24g·kg-1，堿解氮100.10mg·kg-1，速效鉀31.60mg·kg-1。3468319E-B228-414A-9F6F-FDFB0D1C8ABF

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置5個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)，按照水土保持試驗(yàn)規(guī)范要求設(shè)置[7]。T1（對(duì)照1）：順坡+果樹(shù)，順坡開(kāi)墾清耕，25 m長(zhǎng)坡劃分8等分，每一等分種1株甜柿，坡面不種草;T2：順坡+果樹(shù)+平托花生，順坡開(kāi)墾不修臺(tái)，25 m長(zhǎng)坡劃分8等分，每一等分種1株甜柿，上下樹(shù)間種50 cm寬的草帶百喜草、南非馬唐，其余坡面種平托花生;T3（對(duì)照2）：平臺(tái)+果樹(shù)，小區(qū)25 m長(zhǎng)坡劃分8等分，每個(gè)平臺(tái)前埂后溝，前埂高15 cm、后溝寬深各15 cm，梯埂各臺(tái)面上不種草，每個(gè)平臺(tái)中間開(kāi)挖直徑80 cm、深80 cm土坑，種1株甜柿;T4：平臺(tái)+果樹(shù)+圓葉決明，小區(qū)25 m長(zhǎng)坡劃分8等分，每個(gè)平臺(tái)前埂后溝，前埂高15 cm、后溝寬深各15 cm，梯埂上種香根草，臺(tái)面上種豆科牧草圓葉決明，平臺(tái)中間開(kāi)挖直徑80 cm、深80 cm坑，種1株甜柿;T5：平臺(tái)+果樹(shù)+平托花生，小區(qū)25 m長(zhǎng)坡劃分8等分，每個(gè)平臺(tái)前埂后溝，前埂高15 cm、后溝寬深各15 cm，梯埂上種百喜草和南非馬唐，臺(tái)面上種豆科牧草平托花生，每個(gè)平臺(tái)中間開(kāi)挖直徑80 cm、深80 cm坑，種1株甜柿。各處理管理方式一致。

1.3測(cè)定指標(biāo)及方法

分別于2005年、2010年、2015年和2020年采集果園0～20 cm土壤進(jìn)行分析。先撿出根系及雜物等，風(fēng)干后過(guò)20目和60目篩備用。土壤理化性質(zhì)測(cè)定方法：有機(jī)質(zhì)按NY/T 1121.6-2006《土壤檢測(cè) 第6部分：土壤有機(jī)質(zhì)的測(cè)定》方法[11];土壤腐殖質(zhì)參照魯如坤[12]的方法進(jìn)行。

1.4數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，利用t檢驗(yàn)進(jìn)行差異顯著性分析。

2結(jié)果與分析

2.1土壤有機(jī)質(zhì)含量的變化

土壤有機(jī)質(zhì)（soil organic matter，SOM）包括腐殖質(zhì)類、非腐殖質(zhì)類、有機(jī)殘?bào)w、土壤微生物等，是衡量土壤肥力高低的重要指標(biāo)。由圖1可知，無(wú)論順坡還是平臺(tái)果園套種牧草，隨著種植年限的增加，果園表層（0～20 cm）SOM含量均呈增加趨勢(shì)。與2005年相比，2010年、2015年和2020年T1～T5處理SOM分別提高了9.28%～19.85%、10.20%～13.59%、11.82%～29.68%、9.09%～14.44%和9.85%～32.81%（圖1）。2020年5個(gè)試驗(yàn)處理的SOM含量的高低順序?yàn)門(mén)5>T2>T4>T3>T1，無(wú)論順坡還是平臺(tái)，套種牧草的處理SOM含量均顯著（P<0.05）高于未套種牧草處理;和順坡相比，平臺(tái)果園套種牧草更有利于土壤有機(jī)質(zhì)的積累。

2.2土壤富里酸和胡敏酸含量的變化

土壤腐殖質(zhì)主要由富里酸（FA）、胡敏酸（HA）和胡敏素（HM）組成，其中胡敏酸作為活躍成分對(duì)土壤肥力產(chǎn)生重要影響;而富里酸經(jīng)氧化縮合形成胡敏酸，在胡敏酸的積累過(guò)程中起重要作用。由圖2、圖3可知，隨著試驗(yàn)?zāi)攴莸耐埔?，所有試?yàn)處理土壤富里酸和胡敏酸含量總體呈增加趨勢(shì)。所有試驗(yàn)?zāi)攴?，T1和T3處理土壤富里和胡敏酸含量均小于T2、T4、T5處理，且T5>T4>T2處理，說(shuō)明順坡和平臺(tái)套種牧草更有利于土壤富里酸和胡敏酸的積累，而且平托花生的效果優(yōu)于圓葉決明。

2.3土壤富里酸/胡敏酸的變化

由圖4可知，果園表層土壤富里酸和胡敏酸總量為6.00～10.20g·kg-1，與T1和T3處理相比，套種牧草處理腐殖質(zhì)含量都有所提高，且T5>T4>T2>T3>T1。土壤胡敏酸/富里酸（HA/FA）是土壤胡敏酸與富里酸的比值，其可用來(lái)反映土壤有機(jī)質(zhì)腐殖化程度。不同處理胡富比（HA/FA）在0.20～0.30，不同處理間差異不顯著（圖5）。

3結(jié)論與討論

土壤有機(jī)質(zhì)是土壤養(yǎng)分的重要來(lái)源，能夠?yàn)楣麡?shù)生長(zhǎng)發(fā)育提供多種營(yíng)養(yǎng)，是實(shí)現(xiàn)水果優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的重要條件。許多試驗(yàn)研究表明，果園生草可以有效地增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，且生草對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的影響與生長(zhǎng)年限有關(guān)。如楊露等[13]研究表明，彎葉畫(huà)眉草生草處理2年后果園土壤有機(jī)質(zhì)提高了23.53%。吳波波等[14]研究也表明，與清耕果園相比，狗牙根條帶覆蓋、狗牙根全園覆蓋和經(jīng)濟(jì)作物蘿卜-大豆輪作條帶覆蓋等均可不同程度地提高土壤有機(jī)質(zhì)含量。本研究表明，無(wú)論順坡還是平臺(tái)果園套種牧草，均能顯著增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，增幅為9.09%～32.81%，這是因?yàn)楣麍@生草處理每年地上凋落物和枯死根系等殘?bào)w在土壤中降解、轉(zhuǎn)化，形成腐殖質(zhì)，土壤中的有機(jī)質(zhì)會(huì)不斷提高。與和順坡相比，平臺(tái)果園套種牧草更有利于土壤有機(jī)質(zhì)的積累，這與羅旭輝等[10]的研究結(jié)果一致。隨著種植時(shí)間的延長(zhǎng)，果園土壤有機(jī)質(zhì)的含量呈現(xiàn)不斷增加的趨勢(shì)，其中套種平托花生處理土壤有機(jī)質(zhì)的增幅高于套種圓葉決明處理，這與平托花生為匍匐型、節(jié)節(jié)生根，植物木質(zhì)化程度低、凋落物易分解轉(zhuǎn)化，且耐蔭性強(qiáng)，可保持園面長(zhǎng)期覆蓋有關(guān)[6]。

土壤腐殖質(zhì)的組成和性質(zhì)反映了土壤形成條件及形成過(guò)程的特點(diǎn)，不同類型土壤的腐殖質(zhì)組成及性質(zhì)各不相同。胡敏酸（HA）、富里酸（FA）是土壤腐殖質(zhì)的主要組成成分，胡富比（HA/FA）常作為衡量土壤腐殖質(zhì)聚合程度及腐殖酸活性的指標(biāo)[15]。HA/FA值大表明腐殖質(zhì)聚合程度較高，相反則表明土壤具有較低的聚合程度。劉建新等[16]研究表明，覆草能夠顯著提高杏園和蘋(píng)果園土壤的腐殖質(zhì)含量，改變腐殖質(zhì)各組分與結(jié)合態(tài)的比例。而清耕條件下隨著種植年限的增加，果園土壤中穩(wěn)結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化不明顯。劉文利等[17]研究發(fā)現(xiàn)，隨著果樹(shù)種植年限的延長(zhǎng)，土壤中富里酸和胡敏酸含量總體呈增加趨勢(shì)，順坡和平臺(tái)果園套種牧草更有利于土壤腐殖質(zhì)的積累，而且套種平托花生的效果優(yōu)于圓葉決明。土壤胡敏酸/富里酸（HA/FA）隨年份增加呈增加趨勢(shì)，且HA質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于FA質(zhì)量分?jǐn)?shù)，說(shuō)明土壤腐殖化程度逐年提高，促進(jìn)了富里酸進(jìn)一步縮合轉(zhuǎn)化為芳香化程度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的胡敏酸，增加了土壤腐殖質(zhì)的聚合程度與腐殖化度[17-18]。胡敏素是與土壤礦物質(zhì)緊密結(jié)合的腐殖物質(zhì)，是腐殖質(zhì)中的惰性物質(zhì)，在養(yǎng)分保持和碳截獲方面有重要意義。3468319E-B228-414A-9F6F-FDFB0D1C8ABF

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收稿日期：2022-03-22

作者簡(jiǎn)介：鄒秀鳳，女，1978年生，實(shí)驗(yàn)員，主要從事土壤理化分析。

*通信作者：王義祥，男，1978年生，研究員，主要從事生態(tài)修復(fù)與紅壤保育研究（E-mail：sd_wolong@163.com）。

基金項(xiàng)目：福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院協(xié)同創(chuàng)新工程項(xiàng)目（XTCXGC2021010）;福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)項(xiàng)目（CXTD2021009-1）。3468319E-B228-414A-9F6F-FDFB0D1C8ABF