王 華， 向仰州， 郭 穎， 何 季

(1.貴州省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院， 貴州 貴陽(yáng) 550003； 2.貴州師范學(xué)院 地理與資源學(xué)院， 貴州 貴陽(yáng) 550018； 3.貴州大學(xué) 農(nóng)學(xué)院， 貴州 貴陽(yáng) 550025)

刺梨(RosaroxburghiiTratt)為薔薇科多年生落葉小灌木，其果實(shí)富含維生素C及多種人體所需氨基酸，兼具藥食功能，刺梨發(fā)展前景極其廣闊[1]。目前有關(guān)刺梨研究主要集中在資源調(diào)查[2]、分子育種[3]、豐產(chǎn)栽培[4]、品質(zhì)評(píng)價(jià)[5]、食品加工[6]及新藥研發(fā)[7]等方面，而關(guān)于刺梨園間作農(nóng)作物的報(bào)道甚少。因在刺梨盛產(chǎn)期前存在成本投入高而經(jīng)濟(jì)回報(bào)低的問(wèn)題，不利于刺梨產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，在刺梨園實(shí)施農(nóng)作物間作，既可對(duì)果園起到“以耕代撫”的作用，又可在一定程度上緩解果農(nóng)的經(jīng)濟(jì)壓力，逐漸成為刺梨園地表管理手段之一。

果園適宜的間作模式可避免養(yǎng)分的競(jìng)爭(zhēng)，提高土壤養(yǎng)分狀況。土壤中的有機(jī)碳可以促進(jìn)土壤結(jié)構(gòu)的形成，改善土壤物理性質(zhì)，刺激作物生長(zhǎng)。在一定范圍內(nèi)土壤中有機(jī)碳含量的多少能反應(yīng)土壤肥力的高低，因此，可通過(guò)測(cè)定土壤有機(jī)碳含量了解土壤肥力狀況。土壤的團(tuán)聚作用對(duì)有機(jī)碳起到物理保護(hù)作用，而有機(jī)碳能夠促進(jìn)團(tuán)聚體的形成和穩(wěn)定，尤其在很大程度上影響著土壤水穩(wěn)性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成與穩(wěn)定性。鑒于此，通過(guò)分析玉米、辣椒與刺梨間作對(duì)刺梨園土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性及有機(jī)碳含量的影響，從而篩選出有利于土壤改良的刺梨間作模式，以期為全面評(píng)價(jià)和推廣適宜的刺梨間作模式提供科技支撐。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況

研究區(qū)位于貴州省龍里縣(東經(jīng)106°45′18"～107°15′01"，北緯26°10′19"～26°49′33")，屬亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，海拔多為1 280～1 500 m。年均溫13.9℃，年無(wú)霜期280 d，年降雨量1 088 mm，年均日照 1 060～1 265 h。土壤類(lèi)型以黃壤為主。

1.2試驗(yàn)材料

供試刺梨為貴農(nóng)5號(hào)，4年生；玉米為本地常規(guī)種植的粘玉米，辣椒為本地常規(guī)種植菜椒。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取4年生刺梨園為研究對(duì)象，刺梨貴農(nóng)5號(hào)的株行距為2 m×3 m。設(shè)3種種植模式：刺梨清耕單作，于2016年4月、6月和8月及時(shí)對(duì)刺梨園作全園除草；刺梨-玉米間作，刺梨園行間種植玉米的行距為0.4 m、株距為0.3 m；刺梨-辣椒間作，刺梨園行間種植辣椒密度與玉米相同。每種模式設(shè)3個(gè)重復(fù)，小區(qū)面積均為225 m2。試驗(yàn)期間參照《刺梨培育技術(shù)規(guī)程》(LY/T 2838-2017)對(duì)所有小區(qū)進(jìn)行統(tǒng)一施肥管理。

1.4試驗(yàn)方法

1.4.1樣品采集與處理于2016年9月中旬，以梅花形布點(diǎn)法在各小區(qū)內(nèi)設(shè)置5個(gè)采樣點(diǎn)。在每個(gè)采樣點(diǎn)選取1個(gè)80 cm×80 cm樣方，清除地表雜物后，挖取長(zhǎng)約60 cm、寬約60 cm、深約60 cm的土壤剖面，分別采集0～20 cm和20～40 cm土層原狀土樣約2 000 g，置于硬質(zhì)塑料盒中，保持原狀土壤結(jié)構(gòu)運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后，將采集的原狀土樣攤開(kāi)于通風(fēng)處，待土壤含水量達(dá)塑性極限時(shí)，沿土壤自然裂隙輕輕掰成10 mm左右的小土團(tuán)，混合均勻后采用四分法采集各層次的混合樣，剔除根系、石頭等雜物，在陰涼處風(fēng)干備用[8]。

1.4.2樣品分析土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體采用濕篩法測(cè)定[9]。濕篩時(shí)將稱(chēng)好的土樣200 g放于孔徑為5 mm、2 mm、1 mm、0.5 mm和0.25 mm的套篩上并放入桶中，待土樣浸潤(rùn)后頂部蓋上篩蓋，用振蕩式機(jī)械篩分儀以30 r/min的頻率震蕩30 min后拿出套篩，收集套篩及桶中土樣于鋁盒中，在105℃下烘干后稱(chēng)量記錄數(shù)據(jù)，并將烘干后的各級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體磨碎過(guò)100目篩。采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法測(cè)定土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量，用烘干法測(cè)定土壤吸濕水[10]。

ELT=(WT-WR0.25)/WT×100%

式中：Wi為第i粒級(jí)團(tuán)聚體質(zhì)量所占的百分含量(%)；di為i級(jí)團(tuán)聚體的平均直徑(mm)；dmax為團(tuán)聚體的最大粒徑(mm)；W(δ

1.5數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

采用Microsoft Excel 2016整理數(shù)據(jù)，運(yùn)用DPS 16.05[18]對(duì)數(shù)據(jù)作方差分析和多重比較，并用LSD法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

2結(jié)果與分析

2.1間作對(duì)刺梨園土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體組成及穩(wěn)定性的影響

2.1.1組成由表1看出，0～20 cm土層，各處理土壤團(tuán)聚體在粒級(jí)<0.25 mm的占比最高，均顯著高于其他粒級(jí)；>5 mm粒級(jí)的占比最低。說(shuō)明，>5 mm粒級(jí)的土壤抗水蝕能力、通氣性、蓄水及養(yǎng)分的保存不理想。在粒級(jí)>5 mm、5～2 mm、2～1 mm及0.5～0.25 mm的團(tuán)聚體占比均呈刺梨-玉米間作>刺梨-辣椒間作>刺梨清耕單作；在1～0.5 mm粒級(jí)呈刺梨-辣椒間作>刺梨-玉米間作>刺梨清耕單作；在<0.25 mm粒級(jí)呈刺梨清耕單作>刺梨-辣椒間作>刺梨-玉米間作。>5 mm、5～2 mm和2～1 mm粒級(jí)的間作處理均顯著高于單作處理。說(shuō)明，間作有利于提高土壤大團(tuán)聚體的比例，從而提高土壤的抗侵蝕、通氣、透水及保肥能力，進(jìn)而改善土壤狀況。

20～40 cm土層，3種種植模式團(tuán)聚體占比在>5 mm粒級(jí)的最低，在<0.25 mm粒級(jí)的最高，即3種種植模式在>5 mm粒級(jí)的團(tuán)聚體比重不大，即土壤通氣性、蓄水、保肥及抗水蝕能力不好。在5～2 mm、2～1 mm、1～0.5 mm及0.5～0.25 mm粒級(jí)的土壤團(tuán)聚體占比均呈刺梨-辣椒間作>刺梨-玉米間作>刺梨清耕單作，且刺梨-辣椒間作在5～2 mm、2～1 mm和1～0.5 mm粒級(jí)均顯著高于刺梨-玉米間作和刺梨清耕單作；在>5 mm粒級(jí)為刺梨-玉米間作>刺梨-辣椒間作>刺梨清耕單作；在<0.25 mm粒級(jí)為刺梨清耕單作>刺梨-玉米間作>刺梨-辣椒間作，且刺梨-玉米間作和刺梨清耕單作顯著高于刺梨-辣椒間作。說(shuō)明，刺梨-辣椒間作的土壤大團(tuán)聚體比重較大，土壤結(jié)構(gòu)較好；刺梨清耕單作的土壤大團(tuán)聚體占比最低。

表1間作下刺梨園土壤不同團(tuán)聚體粒級(jí)的占比

Table 1 Proportion of water-stable aggregates with different size in soils ofR.roxbunghiiorchard under different intercropping patterns %

土層深度/cmSoil depth處理Treatment>5 mm5～2 mm2～1 mm1～0.5 mm0.5～0.25 mm<0.25 mm0～20刺梨清耕單作4.38 c5.50 c6.25 b10.10 b9.34 b64.41 a刺梨-玉米間作6.89 a9.34 a7.66 a11.11 b11.52 a53.49 b刺梨-辣椒間作5.08 b6.69 b7.44 a16.02 a10.10 b54.69 b20～40刺梨清耕單作1.92 c4.18 c3.27 c10.17 c5.35 b75.11 a刺梨-玉米間作4.16 a5.15 b7.18 b12.74 b7.47 a63.32 b刺梨-辣椒間作2.78 b9.44 a13.44 a21.78 a7.79 a44.79 c

注：同一土層中同一列不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。

Note: Different lowercase letters in the same column indicate significance of difference atP<0.05 level. The same below.

2.1.2穩(wěn)定性從表2可看出3種種植模式下刺梨園土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性指數(shù)變化情況。

1) 水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量。0～20 cm和20～40 cm土層中，≥0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量 (WR0.25)分別為35.59%～46.51%和24.89%～55.21%，間作均顯著大于單作。在0～20 cm土層，刺梨-玉米間作的WR0.25較刺梨-辣椒間作高，但差異不顯著；在20～40 cm土層，刺梨-辣椒間作的WR0.25顯著高于刺梨-玉米間作。

2) 不穩(wěn)定團(tuán)粒指數(shù)。在0～20 cm和20～40 cm土層，2種間作模式的土壤不穩(wěn)定團(tuán)粒指數(shù)(ELT)均顯著低于單作，其中，0～20 cm土層中2種間作的ELT較接近，20～40 cm土層中刺梨-辣椒間作的ELT顯著小于刺梨-玉米間作的。

3) 平均質(zhì)量直徑。在0～20 cm土層，土壤團(tuán)聚體平均質(zhì)量直徑(MWD)呈刺梨-玉米間作>刺梨-辣椒間作>刺梨清耕單作，且刺梨-玉米間作的MWD均顯著高于刺梨-辣椒間作和清耕單作；在20～40 cm土層，MWD呈刺梨-辣椒間作>刺梨-玉米間作>刺梨清耕單作，且三者間兩兩存在顯著差異。

4) 幾何平均直徑。在0～20 cm和20～40 cm土層，刺梨-玉米間作和刺梨-辣椒間作的幾何平均直徑(GMD)較清耕單作分別增加23.26%和13.95%與22.22%和61.11%，且兩兩間差異顯著。

5) 分形維數(shù)。在0～20 cm土層，各處理的分形維數(shù)呈刺梨清耕單作>刺梨-玉米間作>刺梨-辣椒間作，兩間作均顯著低于單作，2種間作間差異不顯著；在20～40 cm土層，各處理的分形維數(shù)呈刺梨清耕單作>刺梨-玉米間作>刺梨-辣椒間作，且3種模式兩兩間均存在顯著差異。

表2 間作下刺梨園土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性指數(shù)

2.2間作對(duì)刺梨園土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量的影響

從表3可知，在0～20 cm土層，刺梨-玉米間作與刺梨-辣椒間作的有機(jī)碳含量均在0.5～0.25 mm粒級(jí)最低，表明刺梨園在此粒級(jí)的土壤保肥能力較低，養(yǎng)分易流失。在>5 mm、5～2 mm和2～1 mm粒級(jí)處刺梨-玉米間作顯著高于刺梨-辣椒間作和刺梨清耕單作，2種間作模式間差異顯著；在1～0.5 mm、0.5～0.25 mm及<0.25 mm粒級(jí)中2種間作模式間差異不顯著。各粒級(jí)團(tuán)聚體的有機(jī)碳含量均呈刺梨-玉米間作>刺梨-辣椒間作>刺梨清耕單作。說(shuō)明，間作有利于提高刺梨園土壤有機(jī)碳含量，從而提高土壤保肥能力進(jìn)而改善刺梨品質(zhì)及產(chǎn)量。

在20～40 cm土層，在5～2 mm、2～1 mm及1～0.5 mm粒級(jí)的土壤有機(jī)碳含量呈刺梨-辣椒間作>刺梨-玉米間作>刺梨清耕單作；在>5 mm、0.5～0.25 mm及<0.25 mm粒級(jí)中有機(jī)碳含量呈刺梨-玉米間作>刺梨-辣椒間作>刺梨清耕單作。表明，間作有利于促進(jìn)刺梨園土壤有機(jī)碳的形成，從而提高土壤肥力，進(jìn)而改善作物生長(zhǎng)狀況。土壤有機(jī)碳含量各模式的最大值刺梨-辣椒間作在5～2 mm粒級(jí)，刺梨-玉米間作在<0.25 mm粒級(jí)，刺梨清耕單作在5～2 mm粒級(jí)。表明，在大團(tuán)聚體中刺梨-辣椒間作與刺梨清耕單作都能保持或提高土壤養(yǎng)分，而刺梨-玉米間作土壤保肥能力較差，土壤養(yǎng)分較易流失。

表3間作下刺梨園土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體不同粒級(jí)的有機(jī)碳含量

Table 3 Organic carbon content in water-stable aggregates with different size inR.roxbunghiiorchard under different intercropping patterns g/kg

土層深度/cmSoil depth處理Treatment>5 mm5～2 mm2～1 mm1～0.5 mm0.5～0.25 mm<0.25 mm 0～20刺梨清耕單作14.65 c13.05 c11.84 c15.33 b13.69 b13.80 b刺梨-玉米間作31.20 a30.55 a28.09 a27.61 a25.33 a28.67 a刺梨-辣椒間作22.32 b25.56 b23.95 b25.46 a21.47 a26.48 a20～40刺梨清耕單作15.30 c17.11 b15.43 b14.62 b13.65 b13.00 c刺梨-玉米間作23.96 a22.99 a21.75 a20.32 a21.67 a26.06 a刺梨-辣椒間作19.73 b24.87 a24.49 a23.98 a19.42 a20.05 b

3結(jié)論與討論

3.1結(jié)論

間作顯著提高刺梨園土壤大團(tuán)聚體的占比，在≥0.25 mm粒級(jí)中，大團(tuán)聚體各粒級(jí)分布在0～20 cm為刺梨-玉米間作最佳，最大值在0.5～0.25 mm粒級(jí)，為11.52%；20～40 cm土層為刺梨-辣椒間作最好，最大值在1～0.5 mm粒級(jí)，為21.78%。在0～40 cm土層中，不同種植模式的土壤團(tuán)聚體占比在<0.25 mm粒級(jí)的均顯著高于其他粒級(jí)，均以>5 mm粒級(jí)的最低。間作提高了土壤大團(tuán)聚體的占比，在不同土層各粒級(jí)分布不同。

與刺梨園清耕單作相比，2種間作模式均提高≥0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量、平均質(zhì)量直徑和幾何平均直徑，降低不穩(wěn)定團(tuán)粒指數(shù)和分形維數(shù)。

2種間作模式較單作均顯著提高刺梨園土壤有機(jī)碳含量。不同間作模式在不同土層中各粒級(jí)均大于刺梨清耕單作。在≥0.25 mm粒級(jí)中，0～20 cm土層為刺梨-玉米間作對(duì)土壤有機(jī)碳含量提高作用最大，最大值在>5 mm粒級(jí)，為31.20 g/kg，較刺梨-辣椒間作的高8.88 g/kg；20～40 cm土層為刺梨-辣椒間作作用效果較明顯，最大值在5～2 mm粒級(jí)，為24.87 g/kg，較刺梨-玉米間作的高1.88 g/kg。

3.2討論

3.2.1不同間作模式對(duì)刺梨園土壤團(tuán)聚體分布的影響土壤團(tuán)聚體是組成土壤結(jié)構(gòu)基本單元及肥力的重要部分，具有力穩(wěn)性、孔性和水穩(wěn)性，其質(zhì)量和數(shù)量對(duì)土壤理化性質(zhì)及生物學(xué)特性都有極大影響，為果樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育所必需條件之一。試驗(yàn)得出，在不同土層深度下3種模式的土壤團(tuán)聚體占比都有明顯變化，且都在<0.25 mm粒級(jí)處顯著高于其他粒級(jí)，在>5 mm粒級(jí)為最低，說(shuō)明在此粒級(jí)土壤抗水蝕能力、通氣性、蓄水及保肥能力較差。土壤大團(tuán)聚體占比在0～20 cm土層多為刺梨-玉米間作>刺梨-辣椒間作>刺梨清耕單作；在20～40 cm土層多為刺梨-辣椒間作>刺梨-玉米間作>刺梨清耕單作。說(shuō)明，間作可提高土壤中大團(tuán)聚體的占比，從而使土壤具有良好的結(jié)構(gòu)，改善土壤的通氣及透水狀況，保持并提高土壤肥力，使刺梨擁有良好的生長(zhǎng)狀況從而提高刺梨的品質(zhì)及產(chǎn)量。

3.2.2不同間作模式對(duì)刺梨園土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響研究發(fā)現(xiàn)，刺梨園間作顯著增加≥0.25 mm的水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量、團(tuán)聚體平均質(zhì)量直徑、團(tuán)聚體幾何平均直徑，顯著降低不穩(wěn)定團(tuán)粒指數(shù)和團(tuán)聚體分形維數(shù)，明顯提高大團(tuán)聚體的含量和穩(wěn)定性[11]。究其原因：一是間作玉米、辣椒過(guò)程中施用的有機(jī)肥提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量，從而促進(jìn)土壤大團(tuán)聚體的形成；二是間作增加了新鮮有機(jī)物質(zhì)的輸入[19]，植物根系、土壤動(dòng)物、微生物及其代謝產(chǎn)物，如總糖和有機(jī)酸等[20]，為團(tuán)聚體的膠結(jié)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

3.2.3不同間作模式對(duì)刺梨園土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量的影響試驗(yàn)得出，0～20 cm土層，各粒級(jí)的土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量均呈刺梨-玉米間作>刺梨-辣椒間作>刺梨清耕單作，且2種間作模式均顯著高于刺梨清耕單作，表明，刺梨-玉米間作比刺梨-辣椒間作更能提高土壤肥力。20～40 cm土層，2種間作模式的土壤有機(jī)碳含量均高于單作，但趨勢(shì)不統(tǒng)一。在上下土層中不同間作模式有機(jī)碳含量的不同可能是由于在不同土層中作物所吸收的有機(jī)碳含量不一，使有機(jī)碳含量在下層土壤中聚集或減少，也可能是腐殖質(zhì)的數(shù)量不同導(dǎo)致。

刺梨園間作玉米、辣椒改善了土壤物理結(jié)構(gòu)，增加了土壤有機(jī)碳含量，為刺梨生長(zhǎng)提供了良好的土壤環(huán)境。因此，在科學(xué)的經(jīng)營(yíng)管理?xiàng)l件下，幼齡刺梨園間作玉米和辣椒值得推廣。