胡 楓，楊熠路，倪照君，田傳正，盧炫羽，高志紅

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，江蘇 南京 210095)

清耕是我國果園的傳統(tǒng)栽培方式，其操作簡單也較容易為農(nóng)民所接受。但近年來的研究發(fā)現(xiàn)，長期采用清耕管理的果園存在有機(jī)質(zhì)缺乏[1]、生物多樣性減少[2]、系統(tǒng)抗逆性減弱等一系列次生問題[3-4]，這些問題的出現(xiàn)不利于果園的可持續(xù)發(fā)展。果園生草是在裸露的土地上進(jìn)行生草栽培，可采用1年生草種和多年生草種，不使土壤暴露的一種土壤管理方法[5-6]，這種生草栽培的方式能夠逐漸改變果園環(huán)境[7-9]，從而克服清耕所帶來的弊端[10-13]。然而與發(fā)達(dá)國家相比，國內(nèi)關(guān)于生草栽培對果園的影響研究起步較慢[14]，最開始是在山東開始探索性試驗(yàn)[15]。果園生草栽培不僅可以為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者節(jié)省氮肥的使用，同時還緩解N2O的排放[16]；而且還具有一定生態(tài)價值，有助于改善土壤和土壤微生物群落的結(jié)構(gòu)與數(shù)量，減少外力侵蝕[17]；果樹在與草爭水爭肥的過程中，可以促進(jìn)根系向土壤深處生長以期獲得更多的水分和營養(yǎng)物質(zhì)，減少表層土壤沉降現(xiàn)象和改善生物活性[18]。除此以外，生草可發(fā)揮保持水土、調(diào)控地溫、加速有機(jī)質(zhì)分解、提高土壤中各類酶的活性等作用[19]。因此，果園采取行間生草的技術(shù)有利于從多個方面改良生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)果樹產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的管理模式[20-22]。

桃樹是江蘇省重要的果樹樹種，目前，桃樹種植面積約4.67萬hm2，生草栽培相關(guān)研究基礎(chǔ)還比較薄弱。本試驗(yàn)通過研究不同生草栽培模式對桃園土壤和果實(shí)品質(zhì)影響,從而為推廣科學(xué)的生草栽培提供依據(jù)和指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在江蘇省南京市溧水區(qū)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)白馬教學(xué)園中的桃園進(jìn)行，試驗(yàn)地為典型的亞熱帶季風(fēng)氣候，夏季高溫多雨，冬季溫和干燥，年降水量約為1 200 mm，試驗(yàn)桃樹品種為油桃(樹齡4 a)，南北行向種植。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，設(shè)清耕為對照組(CK)，種植黑麥草(LoliumperenneL.)、紫花苜蓿(MedicagosativaL.)為試驗(yàn)組，共3個處理，每處理重復(fù)3次，每重復(fù)設(shè)桃樹1行9株。于2019年3月10日按50 kg/hm2的播種量均勻撒播于桃樹行間，播種深度約為1—2.5 cm，桃樹左右各留空50 cm。同時播種，每處理之間留有保護(hù)行，不另外施肥。所有桃樹皆采用樹盤覆蓋，其他田間管理措施同一般果園，每周清理1次雜草以保證各組處理效果。各小區(qū)面積約為125 m2(25 m×5 m)，株行距為0.6 m×2 m，試驗(yàn)地總面積約為1 200 m2，采取相同的田間管理。

1.3 樣品采集

1.3.1 果樣采集 2019年6月下旬，每處理選取長勢相近的桃樹3株，從標(biāo)記樹的樹冠東、南、西、北4個方位隨機(jī)采摘果實(shí)6個,每處理共9個果實(shí)。

1.3.2 土樣采集 2019年9月下旬采用5點(diǎn)取樣法，分別在每株桃樹根旁(距離0 cm)用土鉆采集深度范圍在0—20和20—40 cm的土樣；用無菌塑料袋裝好，迅速帶回實(shí)驗(yàn)室。

1.4 測定指標(biāo)與方法

1.4.1 果實(shí)品質(zhì)測定指標(biāo)與方法 采用紫外分光法[23]測定果實(shí)VC含量，采用蒽酮比色法[23]測定果實(shí)可溶性糖含量，采用酸堿滴定法[24]測定果實(shí)可滴定酸含量，使用Pocket PAL-1手持糖度計[25]測定果實(shí)可溶性固形物。將采摘后的果實(shí)帶回實(shí)驗(yàn)室，其單果重用百分之一天平測量，果形指數(shù)用MNT-150T游標(biāo)卡尺測量，果實(shí)硬度用GY-4硬度計測量。

1.4.2 土壤性質(zhì)測定指標(biāo)與方法 土壤全磷、全鉀以及其他微量元素含量使用電感耦合等離子體光譜儀(ICP)測定；有機(jī)質(zhì)測定采用重鉻酸鉀經(jīng)典油浴法測定，土樣的全氮含量采用凱氏定氮法測定，以上測定方法均參照土壤農(nóng)化分析書籍[26]。pH采用電位法測定。測定3次，取平均值。蔗糖酶活性使用Solarbio土壤蔗糖酶(S-SC)活性檢測試劑盒測定，脲酶活性使用Solarbio脲酶(S-UE)活性檢測試劑盒測定，過氧化氫酶活性使用Solarbio過氧化氫(H2O2)含量檢測試劑盒測定，酸性磷酸酶使用Solarbio土壤酸性磷酸酶(S-ACP)活性檢測試劑盒測定。測定3次，取平均值。

1.5 數(shù)據(jù)分析

使用Excel 2007對試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行整理；使用SPSS軟件對整理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 生草處理對土壤有機(jī)質(zhì)的影響

不同的生草處理對土壤有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生了不同程度的影響(見表1)。從總體上來看，各生草處理的土壤有機(jī)質(zhì)均隨著土壤土層加深而降低，在0—20，20—40 cm的土層中，行間種植紫花苜蓿和黑麥草，有機(jī)質(zhì)含量與清耕對照之間均有顯著差異。在0—20 cm的土層中，各處理土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著高于清耕。與清耕對照相比，種植紫花苜蓿和黑麥草,土壤有機(jī)質(zhì)含量分別提升了11%和10%，以紫花苜蓿處理的有機(jī)質(zhì)含量最高(12.43 g/kg)；在20—40 cm土層中，各處理土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著高于清耕。與清耕對照相比，紫花苜蓿和黑麥草土壤有機(jī)質(zhì)含量分別提升了31%和40%，以種植黑麥草處理的有機(jī)質(zhì)含量最高(7.56 g/kg)?？梢娚萏幚硐鄬τ谇甯麃碚f可顯著提高土層有機(jī)質(zhì)含量。以上結(jié)果說明，行間生草相較于清耕來說，均能有效地提高土壤有機(jī)質(zhì)的含量，其中0—20 cm的土層含量種植紫花苜蓿提升效果最好；20—40 cm的土層含量黑麥草的提升效果最好。

表1 生草對土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響 g/kg

2.2 桃園生草處理對土壤全氮、全磷、全鉀及pH的影響

種植紫花苜蓿和黑麥草，在0—20 cm土層和20—40 cm土層，全氮含量相比于清耕對照，均有所下降；而全磷和全鉀含量相比于清耕對照，均有所上升。0—20 cm土層的全磷和全鉀均高于20—40 cm的土層?？梢姡虚g種植紫花苜?；蚝邴湶?，相較于清耕來說，可以顯著增加土壤中的養(yǎng)分含量(見表2)。

表2 生草對土壤氮、磷、鉀含量及pH的影響

與清耕對照相比，紫花苜?；蚝邴湶莘N植，可以致使0—20 cm土層的全氮含量分別降低19%或22%，以黑麥草處理的全氮含量降低最為明顯，為0.78 g/kg；可使土壤全磷含量上升16%或40%，以黑麥草處理的全磷含量最高，為1.13 g/kg；可使土壤的全鉀含量上升9%或18%，以黑麥草處理的全鉀含量最高，為17.31 g/kg；可以致使20—40 cm土層的全氮含量分別降低14%和21%，以黑麥草處理的全氮含量降低最為明顯，為0.69 g/kg；全磷含量上升了7%和10%，以黑麥草處理的全磷含量最高，為0.96 g/kg；全鉀含量上升了8%(P<0.05)和12%，以黑麥草處理的全鉀含量最高，為18.24 g/kg；與清耕對照相比，種植紫花苜蓿的土壤pH值未見顯著性差異，種植黑麥草的土壤pH值提高了13%(P<0.05)，呈顯著性差異。

由此可推斷這些生草模式無法為土壤增加氮素，甚至草種的生長可能消耗了一部分氮素，但卻可以提高土壤磷素與鉀素。以上結(jié)果說明：行間生草能有效提高全磷、全鉀含量，但全氮含量有所下降。

2.3 生草處理對土壤酶活性的影響

由表3可知，由于酶的種類及土壤深度的不同，紫花苜蓿和黑麥草處理后的根際土的酶活性均顯著高于清耕對照。

0—20 cm土層中，不同生草模式下的土壤過氧化氫酶活性的大小處理順序?yàn)楹邴湶?紫花苜蓿>清耕。相比于清耕對照，種植紫花苜蓿和黑麥草，土壤過氧化氫酶活性分別提高了120%和196%；生草處理可提高20—40 cm土層土壤過氧化氫酶活性7%和16%，增加最顯著的為黑麥草，為1.56 mL/(g·d)。0—20 cm土層中，種植紫花苜蓿和黑麥草，土壤蔗糖酶活性比清耕分別提高了2.89和3.94倍，種植黑麥草增強(qiáng)效果最為顯著，為22.23 mg/(g·d)；20—40 cm的土層，相較于清耕，種植紫花苜蓿和黑麥草，土壤蔗糖酶活性提高了6%和11%，黑麥草種植土壤的蔗糖酶活性最為顯著，為19.5 mg/(g·d)。0—20 cm土層中，與清耕對照相比，種植紫花苜蓿和黑麥草，土壤脲酶活性分別提高了1.55倍和1.95倍，提高最為顯著的是種植黑麥草，為2.24 mg/(g·d)；20—40 cm土層脲酶活性，相較于清耕，種植紫花苜蓿和黑麥草均顯著性下降，分別下降了25%和35%，降低效果最為顯著的是種植黑麥草，為0.41 mg/(g·d)。0—20 cm的土層酸性磷酸酶活性比清耕分別提高了3.26，3.61倍，說明種植黑麥草可使土壤酸性磷酸酶活性增強(qiáng)；20—40 cm的土層土壤酸性磷酸酶活性相較于清耕，分別提高了32%和62%，效果最佳為種植黑麥草，為0.6 mg/g。綜合而言，不同土層中4種土壤酶活性均有所增加。

表3 生草對酶活性的影響

2.4 生草處理后土壤微量元素的含量

由表4可知，在0—20 cm的土層中，不同生草處理方式對桃園微量元素的影響不同，與清耕對照相比，紫花苜蓿處理和黑麥草處理中土壤Mn、Cu、Zn含量均增加。對土壤Mn元素來說，行間種植紫花苜蓿、行間種植黑麥草相較于清耕均有不同程度的提高，分別提高了30.24%,33.02%，差異達(dá)到顯著水平，行間種植黑麥草效果最為顯著；對土壤Cu元素來說，行間種植紫花苜蓿、行間種植黑麥草相較于清耕均有不同程度的提高，分別提高了9.79%,8.39%，差異達(dá)到顯著水平。對土壤Zn元素來說，行間種植紫花苜蓿、行間種植黑麥草相較于清耕均有不同程度的提高，分別提高了16.30%,18.48%，差異達(dá)到顯著水平。在20—40 cm的土層中，行間種植黑麥草,Mn的微量元素提高最為顯著,為6.01 mg/kg，較清耕增加了33%；行間種植黑麥草Cu微量元素的提高最為顯著,為0.29 mg/kg，較清耕增加了29%；行間種植紫花苜蓿Zn微量元素提高最為顯著，較清耕增加了21%。結(jié)果表明，生草處理在不同的土層中微量元素均有所增加。

表4 生草對土壤微量元素的影響 mg/kg

2.5 生草處理對果實(shí)品質(zhì)的影響

2.5.1 不同生草處理對果實(shí)單果質(zhì)量、硬度和果形指數(shù)的影響 各處理統(tǒng)計的單果質(zhì)量、硬度和果形指數(shù)如表5所示，其中果形指數(shù)與生草處理并沒有直接關(guān)系，果形指數(shù)更多的與相關(guān)基因表達(dá)有關(guān)，生草處理并不會對其造成明顯影響。

由表5可知，不同生草模式下的桃單果質(zhì)量從大到小排序?yàn)樽匣ㄜ俎?202.66 g)>黑麥草(202.00 g)>清耕(186.33 g)。從試驗(yàn)結(jié)果來看，生草處理對于果實(shí)質(zhì)量增加具有極佳的效果，不同處理質(zhì)量增加的幅度無較大差異，行間種植紫花苜蓿和行間種植黑麥草相對于清耕處理增幅為8%，差異達(dá)到顯著水平；果實(shí)硬度與果實(shí)的耐貯性有較大的關(guān)系，較高硬度的果實(shí)往往成熟度偏低，酸度偏大。低硬度果實(shí)在冷庫的貯藏、出庫的運(yùn)輸中可能會造成機(jī)械損失，只有硬度適宜的果實(shí)對于果實(shí)貯藏運(yùn)輸才有較高的性價比。不同的生草處理與果實(shí)硬度之間不存在相關(guān)性，各處理中果實(shí)硬度最大組是種植黑麥草處理，硬度值為2.31 lb，清耕(CK)處理的硬度為2.27 lb，生草處理的硬度與清耕對照相比差異并不明顯，因此生草處理可能對果實(shí)硬度產(chǎn)生一定的影響，但不顯著。

表5 生草對單果重、果實(shí)硬度、果形指數(shù)的影響

2.5.2 不同生草處理對果實(shí)可溶性固形物、VC、可溶性糖和可滴定酸的影響 果實(shí)的營養(yǎng)品質(zhì)往往決定著果品的口碑，如表6所示，生草模式對這4個指標(biāo)都有顯著的影響，生草模式對果實(shí)的營養(yǎng)指標(biāo)發(fā)揮著作用。行間種植紫花苜蓿和黑麥草的可溶性固形物含量與清耕相比，均有上升趨勢，顯著高于清耕。與清耕對照相比，行間種植紫花苜蓿與黑麥草處理分別提升了32%和16%，行間種植紫花苜蓿處理的可溶性固形物含量最高為20%；行間種植紫花苜蓿和黑麥草的VC含量與清耕相比，均有上升趨勢。與清耕對照相比，行間種植紫花苜蓿和黑麥草分別提升了46%和51%，以行間種植黑麥草處理的VC含量最高,為6.07 mg/100 g；行間種植紫花苜蓿和黑麥草的可溶性糖含量與清耕處理相比較，均有上升趨勢。與清耕對照相比，行間種植紫花苜蓿和黑麥草處理分別提升18.5%和11.15%，以紫花苜蓿處理的可溶性糖含量最高，達(dá)到9.03%；行間種植紫花苜蓿和黑麥草的可滴定酸含量與清耕處理相比較，各處理均有上升趨勢；與清耕對照相比，行間種植紫花苜蓿和黑麥草處理分別提升了29%和37%，以黑麥草處理的可滴定酸含量最高，達(dá)到0.33%。結(jié)果表明，紫花苜蓿和黑麥草對于桃園果實(shí)品質(zhì)的提升均有顯著效果。其中行間種植紫花苜蓿對可溶性糖 、可溶性固形物提升效果最好；黑麥草對可滴定酸、Vc含量提升效果最好。

表6 不同生草處理對果實(shí)品質(zhì)的影響

3 討論

土壤變化是個長期緩慢過程[27]。生產(chǎn)上主要受草與果樹爭水、爭肥的傳統(tǒng)觀念影響[28]，生產(chǎn)上對生草接受度還處在一個較低的狀態(tài)。因此，需要用科學(xué)的技術(shù)手段來探討生草對果園土壤的影響。桃園生草可以有效減少水分蒸發(fā)[29]。秦文利[30]發(fā)現(xiàn)不同的生草管理方式改變了土壤養(yǎng)分含量。良好的土壤栽培制度有利于土壤肥力的不斷提高。生草有利于改善土壤的理化性質(zhì)[31]、提高土壤酶活性[32]，從而使得各種營養(yǎng)物質(zhì)加速轉(zhuǎn)化[33]。短期生草覆蓋對土壤具有改良作用[34]，本試驗(yàn)結(jié)果表明，生草提高了土壤有機(jī)質(zhì)，這與大多數(shù)研究相一致，主要原因可能是紫花苜蓿和黑麥草生長迅速，隨著時間的推移，生草對土壤的穿插能力增強(qiáng)，使得土壤孔隙度發(fā)生變化，加大了與外界氣體的交換，這或許可以促進(jìn)果園桃樹根系往土壤更深處生長，獲得更加健壯的根系。我國絕大多數(shù)桃園土壤有機(jī)質(zhì)都比較貧瘠，可通過生草處理將有機(jī)質(zhì)增加至理想的水平，將成為有機(jī)肥的有益補(bǔ)充。但是本試驗(yàn)中，生草處理對提高土壤氮素含量的效果并不理想，與前人的研究不一致，行間種植紫花苜蓿和行間種植黑麥草均顯著提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量，其全氮含量卻僅僅只有清耕的81%和78%，這說明行間生草之后會活化氮元素，增加桃樹對氮元素的吸收，可能會消耗一部分土壤氮素，尤其是草營養(yǎng)生長旺盛時期，可能會出現(xiàn)桃樹與草爭肥爭水，可通過后期追肥進(jìn)行緩解；另一方面，這也說明生草處理使土壤碳氮比有所提高。本試驗(yàn)中生草處理相比于清耕對照,土壤磷、鉀均有明顯的提高，這一方面是因?yàn)楣麍@生草處理，可以阻止磷、鉀元素向深層土壤淋失的過程[35]；另一方面因?yàn)楣麍@生草刈割之后，產(chǎn)生了大量的枝葉和根系，這些有機(jī)物添加到土壤中，為土壤中的微生物提供了大量的可供降解的有機(jī)碳源，保證了土壤有機(jī)質(zhì)的增加[36]；除此之外，也可能和草種特性、草的長勢有關(guān)。生草后，有機(jī)物質(zhì)被土壤中的微生物分解，在一定程度上增強(qiáng)了土壤基礎(chǔ)肥力。

結(jié)合生草條件下土壤酶活性的試驗(yàn)結(jié)果來看，在0—20 cm的土層中，生草條件下土壤4種酶的活性均顯著高于清耕對照，其中以黑麥草效果最佳，分別提高了1.96，3.94，1.95，3.61倍，行間種植紫花苜蓿稍遜之，但效果同樣不俗。由于土壤在進(jìn)行生草覆蓋之后可以抑制水分流失，調(diào)節(jié)土壤結(jié)構(gòu)，而且黑麥草和紫花苜蓿本身為有機(jī)物質(zhì)，在經(jīng)過一些外力的影響下比如風(fēng)吹雨打和微生物腐解后慢慢滲漏到深層的土壤中去，形成一個有益的循環(huán)；在覆蓋草之后，草的根系增大了對土壤的穿插，出現(xiàn)土質(zhì)的孔隙度提高的現(xiàn)象，開始變得疏松、增大了與外界交換氣體的空間，在對土壤的逐漸改良中，土壤中的細(xì)菌多為那些喜歡高溫、高濕的細(xì)菌和真菌，這些微生物可以向土壤中分泌更多的酶[37]。土壤酶在很大程度上來源于土壤微生物，一方面，生草下土壤長期處于適宜的溫度和濕度中，土表溫度條件和通氣狀況良好，有利于土壤酶類的作用，從而加速營養(yǎng)轉(zhuǎn)化。生草刈割后，少量枯枝落葉和腐殖質(zhì)可以轉(zhuǎn)化為土壤養(yǎng)分，導(dǎo)致微生物生長旺盛、代謝活躍，土壤酶活性得到提高[38]；土壤酶類還來源于植物和土壤動物。另一方面，植物根系對土壤酶活性具有影響。生草后的草根能分泌胞外酶，刺激著土壤微生物的生長。Skujins[39]的研究表明，根際土壤比非根際土壤，更能增加諸如磷酸酶、蔗糖酶、脲酶、過氧化氫酶等的活性。土壤酶也可能來源于土壤動物，已有報道表明，脲酶活性來源于蚯蚓的排泄物[40]，而生草后蚯蚓的生物量有所增大。土壤酶活性提高有助于提高桃樹抗逆性，增強(qiáng)對土壤養(yǎng)分的吸收與利用。本試驗(yàn)結(jié)果表明，4種酶活性隨著土層深度的增加而逐漸降低，這可能是因?yàn)楸韺油寥乐械挠袡C(jī)質(zhì)含量、物理結(jié)構(gòu)、水分及養(yǎng)分狀況大于深層土壤，所以酶代謝活力相較于表層土壤會減弱，微生物分泌、分解有機(jī)質(zhì)和腐殖質(zhì)影響了酶活性，因此深層土壤中土壤酶活性較低。生草會影響果實(shí)的內(nèi)在品質(zhì)和外在品質(zhì)，多數(shù)研究結(jié)果認(rèn)為：生草對單果重并無顯著影響。本試驗(yàn)結(jié)果表明，生草處理可以在一定程度提高果實(shí)Vc含量和可溶性糖含量，但對果實(shí)可滴定酸含量無明顯影響。生草對果實(shí)的硬度、果形指數(shù)、可溶性固形物也無明顯影響，這一結(jié)果和前人不一致，可能是由于果實(shí)品質(zhì)的好壞受到諸多因素的綜合作用，不同的立地條件、氣候管理、管理方式等都對結(jié)果造成影響，關(guān)于具體的原因與相應(yīng)的對策還需進(jìn)一步研究。

在土層0—20，20—40 cm土壤中的微量元素上升最為直接的因素是生草之后增加的有機(jī)質(zhì)含量有助于提高土壤微量元素[41]，土壤的根際微生態(tài)環(huán)境會在微生物的參與中增加抗逆性，提高了土壤礦質(zhì)營養(yǎng)向植物容易吸收利用的形態(tài)轉(zhuǎn)化效率[42]。有助于土壤礦質(zhì)營養(yǎng)賦存形態(tài)的轉(zhuǎn)化[43]。生草處理之后在0—20 cm土層中的有機(jī)質(zhì)增加幅度均低于20—40 cm土層中的有機(jī)質(zhì)，其中黑麥草相差較大，推測是深層土壤中的有機(jī)質(zhì)比較貧瘠，在生草模式下提高顯著。

pH的變化會影響土壤養(yǎng)分的含量。pH一方面可以起保持水和養(yǎng)分的作用，另一方面H+能與周圍環(huán)境中的其他離子互相代換，從而提高土壤的抗逆性，逐漸降低土壤中鹽分的含量[44]，在絕大多數(shù)的生草研究當(dāng)中pH值都是下降的趨勢。但在Chen等的研究中，果園覆蓋能夠提高南方酸性土壤的pH值[45]，本文的研究中黑麥草出現(xiàn)了上升的趨勢，與陳凱研究一致。因此，對我國大部分桃園來說，可因地制宜采取生草覆蓋的措施，同時還應(yīng)根據(jù)樹勢及產(chǎn)量水平配合施用足量的有機(jī)肥，堅持多年實(shí)施這種栽培技術(shù)，可改善土壤條件。

4 結(jié)論

與清耕相比，行間種植黑麥草和紫花苜蓿對果實(shí)的內(nèi)在品質(zhì)和外在品質(zhì)均有有一定程度的提高，其中黑麥草使20—40 cm土層的土壤有機(jī)質(zhì)含量提高了40%，效果最為顯著。

紫花苜蓿和黑麥草對土壤的影響雖有一定差別，但生草對桃園土壤和果實(shí)品質(zhì)的改善都具有正向的效應(yīng)。綜上所述，行間種植紫花苜蓿和黑麥草是南京地區(qū)桃園種植可選擇的草種，對提高土壤質(zhì)地和果實(shí)品質(zhì)有較好的效果。