宋雅迪

(新鄉(xiāng)學(xué)院生命科學(xué)與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003)

土壤為果樹的生長(zhǎng)發(fā)育提供營養(yǎng)和水分，果園土壤管理方式的不同會(huì)影響土壤理化性質(zhì)和土壤的肥力，果樹的產(chǎn)量最終也會(huì)受到影響[1]。清耕是我國大多數(shù)果園采取的管理制度，長(zhǎng)期清耕，土壤結(jié)構(gòu)遭到破壞，有機(jī)質(zhì)含量降低，而發(fā)達(dá)國家的果園土壤管理制度是生草管理，果園實(shí)施生草栽培技術(shù)后，可以改良果樹生態(tài)條件，改善土壤環(huán)境，優(yōu)化土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤養(yǎng)分，保水、保肥、抗旱[2]。由此可見，果園實(shí)施生草栽培能夠確?，F(xiàn)代果園的可持續(xù)高效發(fā)展[3]。

20世紀(jì)80年代，我國開始引進(jìn)生草栽培技術(shù)，在國內(nèi)的果園進(jìn)行研究和推廣。曾丹娟等[4]研究表明，生草可以提高梨園土壤中水解氮和有機(jī)質(zhì)的含量。錢進(jìn)芳等[5]研究認(rèn)為，清耕處理的土壤水解氮含量為158.52mg·kg-1，種植白三葉的水解氮含量為224.14mg·kg-1，說明生草栽培可以顯著提高土壤的水解氮含量，除此之外，生草還提高了土壤的含碳量和生物量。趙政陽等[6]對(duì)黃土高原地區(qū)蘋果園的研究結(jié)果表明，生草區(qū)0～40cm土層含水量低于清耕區(qū)，說明草會(huì)和果樹競(jìng)爭(zhēng)水分，草和蘋果樹在缺水季節(jié)的競(jìng)爭(zhēng)更加強(qiáng)烈。因此，盡管果園生草能夠有效改善果蔬生長(zhǎng)環(huán)境，但仍需要對(duì)生草草種和栽培技術(shù)進(jìn)行篩選和優(yōu)化。

為了研究不同生草模式對(duì)葡萄園土壤肥力的影響，找到適合葡萄園生草的草種，通過在葡萄園行間設(shè)置不同生草試驗(yàn)，測(cè)定土壤的pH值、土壤有機(jī)碳含量、土壤含水量、土壤堿解氮含量，為促進(jìn)葡萄園生草草種的選擇和培肥技術(shù)的發(fā)展提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

研究區(qū)域設(shè)置在鄭果所新鄉(xiāng)綜合試驗(yàn)基地，鄭果所新鄉(xiāng)綜合試驗(yàn)基地是中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院新鄉(xiāng)基地的重要組成部分，始建于2010年，位于新鄉(xiāng)縣七里營鎮(zhèn)，占地69.07hm2，氣候?yàn)榕瘻貛Т箨懶詺夂颍昶骄鶜鉁?4.1℃，年平均降水量573.4mm。試驗(yàn)在新鄉(xiāng)基地巨玫瑰園區(qū)開展。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，設(shè)置人工種植白三葉(BSY)、人工種植野豌豆(YWD)、人工種植紫花苜蓿(ZHMX)、自然生草(CK)4個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)置5個(gè)(5×2)m2的試驗(yàn)小區(qū)，共設(shè)置20個(gè)試驗(yàn)小區(qū)。在每個(gè)小區(qū)中央設(shè)置1個(gè)(1×1)m2的樣方，于每個(gè)樣方四角和中心5個(gè)點(diǎn)處各取1L土(采樣深度0～20cm)并充分混合，用于測(cè)定土壤肥力。人工種植草種的試驗(yàn)小區(qū)為2018年秋季播種，所有試驗(yàn)小區(qū)采用相同的管理措施，于2019年5月中旬刈割1次，采樣時(shí)間為2019年6月。

1.3 樣品采集和測(cè)定

將各個(gè)樣方土層表面清理干凈，削去最表層的浮土，再用鐵鏟把從0～20cm土層中采集的土壤放入貼好標(biāo)簽的袋子中，另取一部分放入鋁盒中，并蓋緊蓋子將取得的土樣放到庇蔭通風(fēng)的地方自然風(fēng)干，用木錘在硬木板上壓碎、磨細(xì)，分別過10目和100目的篩子，待測(cè)。

1.3.1 土壤含水量的測(cè)定

將盛有新鮮土樣的鋁盒放在分析天平上稱重，準(zhǔn)確至0.001g，將盒蓋打開，放于盒底部，放入105℃的烘箱中，烘干至恒重，冷卻后，馬上稱重，計(jì)算結(jié)果。土壤含水量公式：

式中，m0是空鋁盒質(zhì)量，g；m1是烘干前鋁盒及土樣質(zhì)量，g；m2是烘干后鋁盒及土樣質(zhì)量，g。

1.3.2 土壤pH值測(cè)定

用電子天平稱取過10目篩的風(fēng)干土樣2.00g，放入10mL的塑料離心管加入5mL的蒸餾水(土水比=1∶2.5)搖勻，振蕩1min，靜置分層。用pH計(jì)測(cè)定上層清液，待數(shù)值穩(wěn)定，即得到土壤的pH值，并記錄數(shù)據(jù)，每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3次。

1.3.3 土壤堿解氮的測(cè)定

土壤堿解氮采用擴(kuò)散法測(cè)定。用1.0mol·L-1氫氧化鈉使土壤樣品水解，使土壤中的有效氮轉(zhuǎn)化為氨氣，再用硼酸吸收，用標(biāo)準(zhǔn)酸滴定，最后計(jì)算堿解氮的含量。

1.3.4 土壤有機(jī)碳測(cè)定

使用碳氮分析儀檢測(cè)土壤中有機(jī)碳的含量，記錄數(shù)據(jù)。操作步驟：把每個(gè)土樣稱量30mg，用鑷子把錫箔紙折成球狀，所有樣品完成后，按順序順時(shí)針放入儀器中，記錄數(shù)據(jù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2013進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和圖表繪制，用R軟件進(jìn)行方差分析和差異顯著性分析。

2 結(jié)果分析

2.1 不同生草方式下土壤含水量

不同生草方式下，白三葉(BSY)、野豌豆(YWD)、紫花苜蓿(ZHMX)和自然生草(CK)樣地的土壤含水量分別是17.65%±2.36%、16.44%±1.35%、17.99%±0.71%和14.67%±1.39%。其中，白三葉(BSY)樣地的含水量最大值為20.74%、最小值為14.41%，野豌豆(YWD)樣地的含水量最大值為17.87%、最小值為14.08%，紫花苜蓿(ZHMX)樣地的含水量最大值為19.07%、最小值為14.41%，自然生草(CK)樣地的含水量最大值為17.05%、最小值為13.39%。

圖1方差分析結(jié)果表明，不同生草方式土壤含水量差異顯著(p<0.05)，并且ZHMX樣地土壤含水量最大，CK樣地土壤含水量最小，BSY、YWD、ZHMX這3個(gè)處理間差異不顯著，CK和YWD這2個(gè)處理間差異不顯著，CK和BSY這2個(gè)處理間差異也不顯著，ZHMX的土壤含水量顯著高于CK的土壤含水量。

圖1 不同生草方式土壤含水量

注：圖中不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著。下同。

2.2 不同生草方式下土壤pH

不同生草模式土壤pH總體大于8，屬于堿性土壤。白三葉(BSY)樣地土壤pH是8.72±0.06，最大值為8.80，最小值為8.63；野豌豆(YWD)樣地土壤pH是8.55±0.15，最大值為8.71，最小值為8.30；紫花苜蓿(ZHMX)樣地土壤pH是8.52±0.09，最大值為8.59，最小值為8.36；自然生草(CK)樣地土壤pH是8.60±0.09，最大值為8.69，最小值為8.46。

圖2方差分析結(jié)果表明，不同生草方式土壤pH差異顯著(p<0.05)。其中，BSY樣地土壤pH最大，ZHMX樣地最小，且二者差異顯著。BSY、YWD和CK這3種處理間pH值差異不顯著，YWD、ZHMX和CK間的差異也不顯著。

圖2 不同生草方式下土壤pH值

2.3 不同生草方式下土壤有機(jī)碳含量

不同生草方式下，白三葉(BSY)樣地的有機(jī)碳為2.61%±0.08%，最大值2.75%，最小值2.53%；野豌豆(YWD)樣地的有機(jī)碳為2.76%±0.06%，最大值2.84%，最小值2.71%；紫花苜蓿(ZHMX)樣地的有機(jī)碳為2.89%±0.06%，最大值2.99%，最小值2.86%；自然生草(CK)樣地的有機(jī)碳為2.65%±0.10%，最大值2.82%，最小值2.54%。各樣地有機(jī)碳含量大小依次為ZHMX>YWD>CK>BSY。

由圖3可知，不同樣地土壤pH值差異顯著(p<0.05)；ZHMX樣地土壤的有機(jī)碳含量最大，顯著高于YWD樣地；BSY樣地和CK樣地土壤的有機(jī)碳含量最小，二者差異不顯著，但顯著低于YWD樣地。

圖3 不同生草方式下土壤含碳量

2.4 不同生草方式下土壤的堿解氮含量

不同生草方式下白三葉(BSY)樣地的土壤堿解氮含量為59.83±3.67mg·kg-1，最大值為64.50mg·kg-1，最小值為55.75mg·kg-1；野豌豆(YWD)樣地的土壤堿解氮含量為65.53±2.81mg·kg-1，最大值為69.50mg·kg-1，最小值為62.50mg·kg-1；紫花苜蓿(ZHMX)樣地的土壤堿解氮含量為72.16±3.30mg·kg-1，最大值為76.83mg·kg-1，最小值為69.83mg·kg-1；自然生草(CK)樣地的土壤堿解氮含量為62.09±4.67mg·kg-1，最大值為67.88mg·kg-1，最小值為56mg·kg-1。

圖4方差分析結(jié)果表明，不同生草方式土壤pH差異顯著(p<0.05)。ZHMX樣地堿解氮含量最大，顯著高于YWD、BSY和CK處理下的堿解氮含量；YWD、BSY和CK處理下的堿解氮含量差異不顯著。

圖4 不同生草方式下土壤堿解氮含量

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

3.1.1 不同生草方式對(duì)土壤含水量的影響

果樹的生命活動(dòng)離不開水，土壤嚴(yán)重缺水將會(huì)影響果樹的生長(zhǎng)。因?yàn)椴煌a(chǎn)區(qū)的果園草種也不同，所以生草對(duì)果園土壤水分影響的研究結(jié)果也不盡相同。有關(guān)研究指出，果園生草可以提高土壤的含水量，Palese等[7]指出，生草使油橄欖園的土壤水分提高17%～45%。戴海英等[8]認(rèn)為，果園種植鼠茅草后，0～20cm土層土壤的含水量顯著提高。張?zhí)烀鬧1]對(duì)梨園生草的研究認(rèn)為，三葉草的土壤含水量變化較小，自然生草的土壤含水量變化較大，所以在梨園種植白三葉對(duì)土壤含水量的保持效果比自然生草更好。郭磊[9]對(duì)桃園生草的研究認(rèn)為，在0～20cm土層范圍內(nèi)，自然生草的土壤含水量為26.5%，種植紫花苜蓿的土壤含水量為29.3%，人工種植紫花苜蓿可以顯著提高0～20cm土層的土壤含水量。研究結(jié)果與前人一致，人工種植白三葉、野豌豆、紫花苜蓿的土壤含水量比自然生草的土壤含水量高，生草區(qū)各草種對(duì)土壤保水能力表現(xiàn)為紫花苜蓿>白三葉>野豌豆>自然生草，其中紫花苜蓿的土壤含水量最高，顯著高于自然生草。說明人工種植紫花苜蓿、野豌豆、白三葉都能減少土壤水分的揮發(fā)，有利于保持土壤水分。

但也有研究發(fā)現(xiàn)，生草區(qū)土壤的含水量低于清耕，如惠竹梅等[10]的試驗(yàn)表明，生草可降低葡萄園土壤水分含量，在葡萄根系生長(zhǎng)的土層(0～60cm)范圍內(nèi)，行間種植白三葉草對(duì)土壤含水量影響較大，紫花苜蓿影響較小。這可能是因?yàn)樵诟珊导竟?jié)，草和果樹在較長(zhǎng)時(shí)間的干旱中爭(zhēng)奪水分。可以通過種植適宜的草種和通過灌溉提供給果園足夠的水分，從而減小草和果樹爭(zhēng)水對(duì)果樹造成的影響[11]。

3.1.2 不同生草方式對(duì)土壤pH的影響

pH值表示土壤的酸堿度，合適的pH值可以促進(jìn)植物的生長(zhǎng)[12]。果樹的種類不同對(duì)土壤pH值的要求也不同，生草栽培對(duì)土壤pH值的影響也受到土壤類型、種草年限和草種的種類影響。梁博文等[13]對(duì)山東地區(qū)梨園的研究表明，生草前土壤的pH為8.34，生草后的土壤pH為8.26，行間生草使土壤的pH降低了0.6%，生草區(qū)的土壤pH顯著低于清耕區(qū)的土壤pH，且生草時(shí)間越長(zhǎng)，pH值越小。曾丹娟等[4]研究發(fā)現(xiàn)，清耕果園的土壤pH為5.64，果園種植菊苣、雞腳草、高羊茅和黑麥草的土壤pH分別為5.91、6.42、6.15和5.81，這幾種生草方式均可提高土壤的pH，降低土壤酸度。有研究認(rèn)為，生草可以提高土壤的pH值，顏曉捷[14]認(rèn)為，3a的生草栽培能提高楊梅園的土壤pH。研究發(fā)現(xiàn)，葡萄園行間種植白三葉和野豌豆的土壤pH和自然生草相比差異不顯著，但種植紫花苜蓿后pH顯著下降，由于新鄉(xiāng)的土壤偏堿性，所以種植紫花苜蓿的效果較好。

3.1.3 不同生草方式對(duì)土壤有機(jī)碳的影響

果園土壤有機(jī)碳含量是評(píng)價(jià)果園土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)，也是果樹營養(yǎng)的重要來源，較高的有機(jī)碳含量可以促進(jìn)土壤養(yǎng)分的循環(huán)。曹銓[11]等研究表明，生草有助于土壤有機(jī)碳的積累，連續(xù)生草6a可使土壤表層有機(jī)碳增加19.6%～27.8%。陳蘇等[15]研究表明，“南豐蜜橘”園行間播種白三葉草、黑麥草條件下，土壤總有機(jī)碳與清耕對(duì)照相比，生草后能明顯提高土壤總有機(jī)碳。草本植物的根系、凋落物等有利于土壤有機(jī)質(zhì)的形成，從而增加土壤有機(jī)碳的含量。Neilsen等[16]也認(rèn)為，果園生草可以增加土壤有機(jī)碳含量。有關(guān)新疆地區(qū)果園生草的研究表明，相比清耕的果園，人工種草和自然生草都能提高土壤有機(jī)碳含量。但人工種草可以顯著提高有機(jī)碳的含量[17]。ZHMX樣地和YWD樣地的土壤有機(jī)碳顯著高于CK，BSY樣地的土壤有機(jī)碳與CK差異不顯著，說明種植紫花苜蓿和野豌豆可以提高土壤的有機(jī)碳含量。

3.1.4 不同生草方式對(duì)土壤堿解氮的影響

堿解氮作為果樹和牧草生長(zhǎng)必需的營養(yǎng)元素，在果樹的生長(zhǎng)發(fā)育中發(fā)揮著很大的作用。葡萄園行間人工種植紫花苜蓿，可以增加土壤速效氮含量[18]。姜藜等[19]研究表明，果園行間種植紫花苜蓿與清耕處理相比，種植紫花苜蓿可有效增加果園0～40cm土層的有機(jī)質(zhì)含量、速效態(tài)氮含量、硝態(tài)氮含量和銨態(tài)氮含量，但是在100～120cm土層顯著下降。人工種植紫花苜蓿能夠顯著增加土壤堿解氮含量，這與前人研究結(jié)果一致，而種植野豌豆和白三葉對(duì)土壤堿解氮的影響不顯著。

3.2 結(jié)論

在葡萄園幾種生草類型中，人工種植白三葉、紫花苜蓿、野豌豆均可提高土壤的含水量，但紫花苜蓿的效果最顯著。4種生草方式的土壤pH均偏堿性，且人工生草樣地均與CK樣地差異不顯著，但是BSY樣地的土壤pH值顯著高于ZHMX樣地，說明在偏堿性土壤下，種植紫花苜蓿有利于降低土壤pH。ZHMX樣地和YWD樣地的土壤有機(jī)碳含量顯著高于BSY樣地和CK樣地，且ZHMX樣地最大，所以種植紫花苜蓿可以顯著提高土壤的有機(jī)碳含量。ZHMX樣地的堿解氮含量顯著高于其它3種處理，種植紫花苜?？梢燥@著提高土壤的堿解氮含量。

綜上所述，種植紫花苜?？梢蕴岣咄寥赖暮?、有機(jī)碳含量、堿解氮含量，降低土壤pH值，綜合各個(gè)土壤指標(biāo)，紫花苜蓿是本研究區(qū)域適合葡萄園的最優(yōu)草種。