趙偉亮，宋璐瑤 ，席琳喬 ，李江斌，王振磊,2*

（1塔里木大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院/南疆特色果樹高效優(yōu)質(zhì)栽培與深加工技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，新疆 阿拉爾 843300）

（2塔里木盆地生物資源保護(hù)利用兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 阿拉爾 843300）

（3塔里木大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院/塔里木畜牧科技兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 阿拉爾 843300）

蘋果產(chǎn)業(yè)是新疆南疆特色林果業(yè)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一，阿克蘇地區(qū)是新疆最重要的蘋果產(chǎn)區(qū)[1]。阿克蘇地區(qū)日照時(shí)間長(zhǎng)、晝夜溫差大、污染少，水土光熱資源較豐富，為特色林果業(yè)的發(fā)展提供了有利的自然條件。2018年，阿克蘇蘋果栽培面積達(dá)25900 hm2，蘋果總產(chǎn)量達(dá)630400 t，蘋果產(chǎn)值遠(yuǎn)超阿克蘇其它經(jīng)濟(jì)林樹種，已成為本區(qū)農(nóng)民脫貧致富的主要渠道[2]。然而近些年果農(nóng)片面追求產(chǎn)量偏施化肥，有機(jī)肥投入不足，施肥種類和施肥量不科學(xué)，且大多采用清耕制，導(dǎo)致土壤板結(jié)、地力下降、病蟲害發(fā)生率上升，不僅影響果品品質(zhì)和生產(chǎn)效益還不利于果園健康可持續(xù)發(fā)展。另外，阿克蘇地區(qū)干旱少雨多風(fēng)，土壤有機(jī)質(zhì)含量普遍較低，因此改革傳統(tǒng)果園清耕制、完善配套的綠肥管理技術(shù)，成為了阿克蘇地區(qū)及整個(gè)南疆林果產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)、健康可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

試驗(yàn)通過研究新疆南疆干旱區(qū)蘋果園間作綠肥對(duì)果園小環(huán)境和土壤物理性質(zhì)動(dòng)態(tài)變化及養(yǎng)分的影響，旨在為新疆南疆干旱區(qū)果園生草栽培推廣及合理肥水管理提供科學(xué)理論依據(jù)，助力林果業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)為新疆阿克蘇地區(qū)阿拉爾市九團(tuán)二營(yíng)蘋果園，位于塔里木河干流上游灌溉區(qū)（40°32′N，81°17′E），海拔1020 m。年平均氣溫10.8℃，最低月平均氣溫-8.1℃，生長(zhǎng)季（4～10月）平均氣溫19.6℃，溫量指數(shù)102℃，≥10℃日數(shù)年平均200 d左右，無霜期180～224 d，年均降雨量48.5～50 mm，年蒸發(fā)量大于2000 mm，屬溫帶大陸性干旱氣候。試驗(yàn)地蘋果園于2016年建園，果園面積200畝，品種為紅肉蘋果“紅色之愛”，主干形喬化栽培，樹勢(shì)中等，東西行向，株距1.7 m，行距4 m，果園土地平整，土壤為沙壤土，灌溉方式為漫灌，灌溉用水來源于塔里木河。試驗(yàn)綠肥為普通油菜。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)2個(gè)處理：間作綠肥區(qū)和對(duì)照清耕區(qū)。面積各3畝，油菜種子于2018年4月初進(jìn)行行間條播，行間播種寬度為2 m，株間自然生草，刈割后覆蓋在樹盤、株間。行間6月中旬、7月底刈割、粉碎，8月初翻耕作為綠肥，翻耕深度20 cm。5月底、6月底、8月中旬、11月初灌溉；每次灌溉前10天左右每畝施腐植酸水溶性肥15公斤左右，另外每年葉面肥噴施4至5次，秋季每畝施有機(jī)肥3 m3，其他栽培管理?xiàng)l件均一致。清耕區(qū)雜草種類主要有蘆葦、播娘蒿、馬唐、刺兒菜、苣荬菜等，采用間斷性人工除草，一年3～5次，并與綠肥區(qū)同時(shí)翻耕。

1.3 樣品采集

土壤樣品于2019年5、7、9月中旬在各處理區(qū)采用蛇形5點(diǎn)取樣法于行間距離樹體1 m外取樣，用土鉆鉆取土層0～60 cm深的土壤，分為0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm共3層，每層用鋁盒取樣。同時(shí)處理區(qū)5個(gè)取樣點(diǎn)的土壤按相同層次進(jìn)行混勻，去除土壤中的石子、根系及土壤動(dòng)物，用自封袋裝好帶回實(shí)驗(yàn)室。土樣經(jīng)自然風(fēng)干處理后，用四分法保留1 kg，裝入自封袋待測(cè)。

1.4 測(cè)定指標(biāo)與方法

2019年7月中旬選擇典型晴朗天氣，于14：00對(duì)果園氣溫、空氣相對(duì)濕度用溫濕度計(jì)測(cè)定，0～15 cm土層溫度用地溫計(jì)測(cè)定。土壤含水量用烘干法測(cè)定。

風(fēng)干后的土樣經(jīng)碾碎過1 mm孔徑的標(biāo)準(zhǔn)土壤篩，取過篩后的土樣一部分裝入自封袋并標(biāo)記，用于pH、堿解氮、速效磷、速效鉀的測(cè)定；剩余的土樣過0.25 mm孔徑的標(biāo)準(zhǔn)土壤篩，取過篩后的土樣裝入自封袋并標(biāo)記，用于有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀的測(cè)定。

土壤pH值用玻璃電極法[3]測(cè)定，水土比為2.5:1；有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀測(cè)定均采用常規(guī)方法[4]：有機(jī)質(zhì)含量用重鉻酸鉀－油浴加熱法（1.000 g）測(cè)定；堿解氮含量用堿解擴(kuò)散法（1.000 g）測(cè)定；速效磷含量用碳酸氫鈉浸提－鉬銻抗比色法（5.000 g）測(cè)定；速效鉀含量用醋酸銨浸提－火焰光度法（5.000 g）測(cè)定；全氮含量用凱式定氮法（0.500 g）測(cè)定；全磷含量用酸溶鉬銻抗比色法（0.250 g）測(cè)定；全鉀含量用酸溶－火焰光度計(jì)法（0.250 g）測(cè)定。均重復(fù)3次取平均值。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Office Excel 2016和DPS 7.55進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并進(jìn)行單因素方差分析和新復(fù)極差法多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 間作綠肥對(duì)蘋果園空氣溫濕度的影響

如表1所示，蘋果園間作綠肥與清耕相比在氣溫、空氣相對(duì)濕度、土壤溫度方面均有極顯著差異（P＜0.01）。間作綠肥在夏季極顯著的降低了果園氣溫，較清耕降低了2.1℃；極顯著的提高了果園空氣相對(duì)濕度，較清耕提高了7.2℃；在土壤溫度方面二者都隨土壤深度的增加而降低，0～5 cm、5～10 cm、10～15 cm三個(gè)層次間作綠肥土壤溫度均極顯著低于清耕處理，分別降低了3.8℃、3.6℃、3.1℃。表明新疆干旱區(qū)蘋果園間作綠肥在7月中旬中午14點(diǎn)能明顯降低果園氣溫、提高果園空氣相對(duì)濕度、降低果園土壤0～15 cm深度土壤溫度，具有在高溫季節(jié)調(diào)節(jié)果園溫度的作用。

表1 間作綠肥對(duì)蘋果園空氣溫濕度及土壤溫度的影響

2.2 間作綠肥對(duì)蘋果園土壤物理性質(zhì)的影響

2.2.1 間作綠肥對(duì)蘋果園土壤含水量的影響

生草和清耕兩種處理對(duì)果園土壤含水量的影響如圖1所示。隨著灌溉和降水的增多，清耕區(qū)和綠肥區(qū)土壤含水量均逐漸升高，且綠肥區(qū)含水量均高于清耕區(qū)。5月份綠肥區(qū)0～60 cm土層土壤含水量均高于清耕區(qū)，但二者差異不顯著（P＞0.05）；7月綠肥區(qū)0～60 cm土層土壤含水量較清耕區(qū)均顯著提高（P＜0.05），分別提高5.72%、6.71%、8.91%；9月份綠肥區(qū)0～20cm土層土壤含水量較清耕區(qū)顯著提高（P＜0.05），提高5.45%，20～60 cm土層土壤含水量二者無顯著差異。表明新疆干旱區(qū)蘋果園間作綠肥能提高果園土壤含水量，且在7月份（夏季）0～60 cm土層及9月份0～20 cm土層尤為明顯。

圖1 間作綠肥對(duì)蘋果園土壤含水量的影響

2.2.2 間作綠肥對(duì)蘋果園土壤pH值的影響

間作綠肥和清耕兩種處理對(duì)果園土壤pH值的影響如圖2所示。蘋果園土壤偏堿性，綠肥區(qū)在5月、7月、9月三個(gè)時(shí)期0～60 cm土層土壤pH值與清耕區(qū)相比都有所降低，分別降低4.6%、2.3%、2.9%、1.4%、1.4%、0.5%、1.5%、0.8%、1.6%，但差異不顯著；清耕區(qū)在5月、7月、9月三個(gè)時(shí)期同土層土壤pH值均呈下降趨勢(shì)，綠肥區(qū)在5月、7月、9月三個(gè)時(shí)期0～60 cm土層深度的土壤pH值隨土壤深度的增加均呈上升趨勢(shì)。表明新疆干旱區(qū)蘋果園間作綠肥短時(shí)間內(nèi)對(duì)偏堿性土壤的pH值無顯著影響。

2.3 間作綠肥對(duì)蘋果園土壤養(yǎng)分的影響

如表2所示，綠肥區(qū)0～20 cm土層土壤養(yǎng)分含量均高于清耕區(qū)，有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷、速效鉀均達(dá)到極顯著水平（P＜0.01），堿解氮、全磷達(dá)到顯著水平（P＜0.05），分別提高23.32%、37.40%、17.17%、32.61%、16.34%、10.65%，全鉀含量二者差異不顯著；在20～40 cm土層綠肥區(qū)有機(jī)質(zhì)、速效鉀含量極顯著高于清耕區(qū)（P＜0.01），分別提高7.03%、24.20%，堿解氮、速效磷含量顯著高于清耕區(qū)（P＜0.05），分別提高6.55%、11.63%，其余二者差異不顯著；在40～60 cm土層綠肥區(qū)速效鉀含量極顯著高于清耕區(qū)（P＜0.01），提高41.71%，有機(jī)質(zhì)、堿解氮、全磷含量較清耕區(qū)顯著提高（P＜0.05），分別提高12.52%、9.88%、12.13%，其余二者差異不顯著。表明新疆干旱區(qū)蘋果園間作綠肥能提高土壤養(yǎng)分含量，能顯著提高土壤0～60 cm深度有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀含量及0～20 cm深度土壤全氮、全磷、速效磷含量。

表2 間作綠肥對(duì)蘋果園土壤養(yǎng)分的影響

3 討論

3.1 間作綠肥對(duì)蘋果園小環(huán)境的影響

果樹生長(zhǎng)發(fā)育和病蟲害的發(fā)生跟環(huán)境息息相關(guān)，在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用歷來受到人們的重視，良好的果園環(huán)境可以為果樹高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)創(chuàng)造條件。前人研究認(rèn)為生草改變了果園生態(tài)系統(tǒng)的下墊面狀況，“土壤-牧草-大氣”下墊面這種新的環(huán)境促使地層光、熱、水、氣等生態(tài)因子發(fā)生改變[5]，使得果園環(huán)境處在一個(gè)較為穩(wěn)定的狀態(tài)，形成了有利于果樹生長(zhǎng)發(fā)育以及各種生理活動(dòng)的環(huán)境。本試驗(yàn)條件下，蘋果園間作油菜能明顯降低果園氣溫、提高果園空氣相對(duì)濕度、降低果園土壤0～15 cm深度的土壤溫度，具有改善果園小環(huán)境的作用。這與前人在油橄欖園[6]、棗園[7-8]生草試驗(yàn)研究結(jié)論一致。

3.2 間作綠肥對(duì)蘋果園土壤物理性質(zhì)的影響

果園生草對(duì)土壤含水量的影響一直是研究的重點(diǎn)，也是果園生草的推廣的理論依據(jù)之一[9]。李國(guó)懷等[10]在柑橘園生草表明，生草栽培7～11月份干旱時(shí)期可提高果園土壤含水率，本研究表明蘋果園間作綠肥能提高果園土壤含水量，且在7月份（夏季）0～60 cm土層及9月份0～20 cm土層尤為明顯。油菜生物量大，其根系和地上部的覆蓋及形成的腐殖質(zhì)可吸附大量水分，減少了土壤水分的散失，間接增加了土壤含水量，陳久紅[11]生草研究表明間作苜蓿能顯著提高 0～40 cm 土層土壤含水量，全亮[12]、馬曉燕等[13]在棗園生草亦有類似的結(jié)論。

土壤pH值指的是土壤的酸堿度，可以影響土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化和供應(yīng)及理化性質(zhì)，進(jìn)而影響植物的生長(zhǎng)。南方桔園生草可以提高土壤的pH值[14]，這對(duì)改善南方丘陵山地酸性土壤較為有利；寇建村等[15]通過對(duì)果園生草的研究表明，生草能降低土壤的pH值。本研究表明蘋果園間作油菜能降低偏堿性土壤的pH值，可能由于植物殘?bào)w分解形成的腐殖質(zhì)偏酸性，使果園土壤pH值降低。與陳久紅[11]、全亮[12]、李祥彬[16]等的研究結(jié)果一致。土壤具有緩沖性能，其pH值變化是極為緩慢的，本試驗(yàn)蘋果園生草時(shí)間不長(zhǎng)，差異不顯著。一般情況下果園生草表現(xiàn)為堿性土壤pH下降，酸性土壤pH上升的變化，使土壤向中性趨勢(shì)發(fā)展，對(duì)改良土壤具有重要作用。

3.3 間作綠肥對(duì)蘋果園土壤養(yǎng)分的影響

土壤有機(jī)質(zhì)含有果樹生長(zhǎng)所需要的各種營(yíng)養(yǎng)元素，它對(duì)土壤形成、土壤肥力保育、促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育和保護(hù)環(huán)境起著至關(guān)重要的作用。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)蘋果園間作綠肥能極顯著提高果園土壤0～40 cm土層有機(jī)質(zhì)含量，且隨土層加深而下降，這可能與翻耕深度（20 cm）及油菜根系的分布有關(guān)，其根系通常分布在0～30 cm土層中，根系更新及植物殘?bào)w翻耕入土分解形成腐殖質(zhì)進(jìn)而提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，主要集中在土壤耕作層。與前人在梨園[11]、棗園[12]、錐栗園[17]生草研究上的結(jié)果一致，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量對(duì)于土壤貧瘠和水資源短缺的果園來說，有助于促進(jìn)果園土壤水、肥、氣、熱等環(huán)境因子的良性運(yùn)轉(zhuǎn)。

氮、磷、鉀是果樹生長(zhǎng)發(fā)育必須的營(yíng)養(yǎng)元素，也是土壤肥力的物質(zhì)基礎(chǔ)，其含量及存在狀態(tài)，影響著果樹的生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)。果園生草對(duì)土壤氮磷鉀含量的影響，因地域、氣候、樹種等不同而有差異。本研究發(fā)現(xiàn)蘋果園間作油菜能顯著提高土壤0～60 cm深度堿解氮、速效鉀含量及0～20 cm深度土壤全氮、全磷、速效磷含量。梅麗[18]研究認(rèn)為綠肥翻壓利用，可明顯增加土壤有機(jī)質(zhì)、礦質(zhì)元素含量，活化土壤難溶性養(yǎng)分，具有培肥改土的作用。大量研究表明果園生草產(chǎn)生的植物殘?bào)w及根系分泌物能提高土壤微生物種群數(shù)量及土壤酶活性，它們能促進(jìn)有機(jī)物質(zhì)的分解及活化土壤有機(jī)態(tài)氮、磷、鉀及將緩效態(tài)或礦化難溶性養(yǎng)分轉(zhuǎn)化為速效態(tài)或易溶性養(yǎng)分，增強(qiáng)土壤氮、磷、鉀供給能力[11-12,16-18,20-21]。可見，將傳統(tǒng)的清耕管理轉(zhuǎn)變?yōu)殚g作綠肥可優(yōu)化果園生態(tài)環(huán)境、改善果園土壤品質(zhì)，為蘋果產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展提供有利條件。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)基于當(dāng)?shù)卦耘喙芾項(xiàng)l件，研究間作綠肥對(duì)蘋果園小環(huán)境和土壤理化性質(zhì)的影響，結(jié)果表明：蘋果園間作綠肥油菜能明顯降低果園氣溫，提高果園空氣相對(duì)濕度，降低果園土壤0～15 cm深度土壤溫度；提高果園土壤含水量，且在炎熱干旱的7月份0～60 cm土層及9月份翻耕后0～20 cm土層尤為明顯；能顯著提高果園0～60 cm土層有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀含量及0～20 cm深度土壤全氮、全磷、速效磷含量，有培肥地力的作用。