土壤管理方式对苹果园土壤理化性状的影响

孙 霞，柴仲平，蒋平安，金俊香，加玛丽，方 雷

(新疆农业大学草业与环境科学学院，新疆 乌鲁木齐 830052)

土壤是植物生长的基础，是果树所需水分和矿质营养的来源。果园土壤管理是果树栽培的重要内容和基础。科学的果园土壤管理，能够为果树根系的生长发育提供良好的水、肥、气、热环境，可以维持和提高土壤肥力，促进果树生长发育，提高果品质量和产量[1]。果园生草栽培由于具有防止水土流失、提高土壤肥力和土壤有机质、调节果园微域生态环境，并因此而促进果树生长发育、改善果实着色和品质等作用，现已成为世界上许多国家和地区广泛采用的果园土壤管理方法之一。长期以来我国果园土壤管理一直以清耕为主，因而使得生草栽培起步较晚，至今仍处于试验和推广应用阶段[2-4]。新疆南部是世界落叶果树的最佳适生栽培区域，目前环塔里木盆地已建成107万hm2的特色林果基地，林果业已成为新疆新的经济增长点和农民增收的重要手段。长期以来，盛产优质果品的南疆干旱区果园土壤采用清耕的土壤管理致使园内生物多样性差，生态小环境恶劣，病虫害频发，果实产量、品质下降。改变传统果园土壤管理方式，探索新的管理模式已成为南疆林果产业优化升级及持续发展需要重点解决的问题，位于新疆南部的阿克苏地区是新疆红富士苹果(Maluspumila)的主要产区，本研究选择该地区苹果园，研究分析了不同果园土壤管理方式下苹果园土壤理化性状动态变化特征，为该区域改进果园土壤管理提供理论依据。

1 研究区概况

研究区位于新疆南部阿克苏地区温宿县实验林场八大队，地处塔里木盆地北缘，79°28′～81°28′ E， 40°52′～42°21′ N，海拔2 180 m，总面积14 202.46 km2。温宿县境地貌北高南低，分为北部山区和南部平原两大部分，属典型大陆性暖温带干旱气候，受塔克拉玛干沙漠的影响，昼夜温差悬殊较大，年均气温10.2 ℃，年均降水量63 mm，年蒸发量1 984.6 mm。≥10 ℃年积温约为3 968 ℃·d。年均无霜期约185 d。土壤质地为壤质粘土，有机质含量12.23 g/kg，速效氮25.7 mg/kg，速效磷20.94 mg/kg，速效钾120 mg/kg，pH值为7.8。

2 材料与方法

2.1试验设计 2009-2010年连续2年在成林苹果园进行试验，树种为乔化红富士，生长健壮，树龄9年，株行距3 m×5 m。设生草、覆草、免耕、清耕(对照)4个处理，每种处理3次重复。各处理生态条件及田间管理措施一致。

生草：采用行间人工生草、株间覆盖的方法进行。采用单一草种紫花苜蓿(Medicagosativa)播种，播种时间为2009年4月上旬，播种量为0.1 kg/hm2，播种方式采用条播，播种深度为2～3 cm，全年刈割2～3 次，生草覆盖果树树盘和株间。

覆草：采用全园覆盖麦秸，厚度5 cm，4月下旬灌水后覆草。

免耕：施用化学除草剂控制果园杂草，对果园土壤实行免耕。

清耕：采用中耕除草等方法使果园地面处于疏松无杂草状态，每年中耕除草3～5次。

2.2测定项目及方法 地温计放置于树冠外缘滴水线土壤20 cm处，3-10月每月中旬选2 d定点定时测土壤温度，取多点数据的平均值；土壤样品采集在每年10月采用蛇形采样法分层取0～20、20～40 cm土样(20 cm为一层)，每处理采集3个土样，取分析结果的平均值。土壤容重测定采用环刀法，土壤水分测定采用烘干法；pH值用酸度计测定。有机质含量采用重铬酸钾氧化-外加热法测定；全氮含量采用凯氏定氮法测定，速效氮含量采用碱解扩散法测定；全磷含量采用高氯、硫酸消化-钼锑抗比色法测定；速效磷含量采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定；全钾、速效钾含量采用火焰光度计法测定[5]。

2.3数据处理 数据取2年平均值，数据分析和处理采用DPS 6.5和Excel进行。

3 结果与分析

3.1不同土壤管理方式对土壤物理性状的影响 各处理0～40 cm土层土壤物理性状如表1所示。土壤容重、孔隙度是反映土壤物理性状的主要指标,其性状的优劣不仅影响土壤水、气、热状况,而且影响矿质养分供应及果树根系生长,进而影响果树的生长发育[3]。4种土壤管理方式下0～20 cm土层土壤容重变化表现为覆草>免耕>生草>清耕(表1)。与清耕相比，20～40 cm土层各处理不同程度地降低了土壤容重，增加了土壤孔隙度。各处理土壤容重平均分别比对照下降15.29%、2.55%和7.01%，土壤孔隙度分别比对照增加了19.55%、9.81%和4.45%。清耕虽然疏松了表层土壤,降低了表层土壤容重，但整个土层土壤容重趋于增加、孔隙度趋于下降，说明土壤结构呈现退化趋势。各处理的土壤含水量变化差异明显(表1)，尤以覆草处理保水效果最好，这对于干旱区果园起到了较好的保水作用。覆草后表层和20～40 cm土壤含水量分别较对照提高46.94%和51.53%，综合不同土壤深度的土壤水分含量各处理表现为覆草>生草>免耕>清耕。pH值变化不明显，各处理与清耕对照无显著差异(P>0.05)。

表2反映了各处理下土壤温度的月变化。3-4月覆草处理的保温效果最好，其次为生草处理，免耕和清耕处理由于地表裸露，土壤保温效果差。随着外界环境气温的升高，免耕和清耕处理土壤温度升高明显，6-8月土壤温度变化表现为清耕>免耕>生草>覆草，说明夏季果园进行生草和覆草可以在一定程度上减少地表对太阳辐射能量的吸收与传导,降低地表温度和调节园区气温，从而改善果园内环境。进入9月后，免耕和清耕由于地表裸露缺乏覆盖，自身调节土温的功能差，土壤温度降低迅速。

表1 不同土壤管理方式下土壤物理性状的变化

表2 不同土壤管理方式下土壤温度的月变化 ℃

3.2不同管理方式对土壤养分含量的影响 土壤有机质是旱地果园肥力的基础，通常作为土壤肥力水平高低的一个重要指标[6]。生草也会影响土壤总有机碳含量和土壤pH值[7]。保持土壤中较高的有机质数量和质量水平是土壤持续利用和果树高产稳产的重要条件。

对不同处理下土壤有机质含量的测定表明(图1)，各处理在不同程度上改善了0～40 cm土层有机质含量。其中表土层中生草、覆草和免耕处理分别比对照清耕增加了2.27、1.38和1.08 g/kg，提高了17.93%、14.06%和8.53%，各处理表层土壤对有机质增加的贡献表现为生草>覆草>免耕>清耕。表土层中有机质增加较20～40 cm土层更为显著，表明增加的有机质主要积累于果园表层土壤，随着土层深度的增加而逐渐减少。20～40 cm土层中各处理有机质分别比对照提高14.38%、13.46%和12.88%，表现为覆草>生草>免耕>清耕。

图1 不同土壤管理方式下土壤有机质含量

速效氮、速效磷及速效钾是植物所需营养的直接来源[8]，如表3所示，0～40 cm土层，各处理土壤速效氮、速效磷及速效钾都较清耕高，差异都达到显著水平(P<0.05)。各处理的速效氮变化为覆草>生草>免耕>清耕，除生草外，其他3个处理20～40 cm 速效氮含量都高于表层土壤。速效磷变化表现为生草>免耕>覆草>清耕；0～20 cm土壤速效钾变化显著，表明生草、覆草和免耕均能在一定程度上改善土壤速效钾含量。生草后改善了土壤库氮、磷、钾的实际供给能力，李会科等[9]认为这可能与牧草根系的分泌物及牧草提高了土壤微生物活性有关。林洁荣等[10]、范宏伟[11]的研究结果都证明了果园生草能不同程度地提高土壤中速效养分的氮、磷、钾含量。

氮、磷、钾是作物生长的基础养分，土壤中全氮、全磷及全钾量通常用于衡量土壤养分的基础肥力。如图4所示，0～20 cm土层生草区全氮含量有所降低，比清耕减少了0.05 g/kg，下降8.06%，20～40 cm土层也有同样的变化，下降了13.04%。覆草处理表层土壤全氮含量比对照低，但深层全氮含量高于对照，表明覆草在一定土层深度内能提高土壤中氮素含量，各处理全氮含量表现为免耕>覆草>清耕>生草。土壤全磷变化同全钾相似，生草>免耕>覆草>清耕。数据分析表明，各处理对土壤全磷和全钾的影响主要表现在0～20 cm的土层，全磷分别比对照提高了24.61%、6.15%和16.92%，全钾提高了35.59%、14.86%和20.72%。20～40 cm土层全磷分别比对照提高了24.61%、6.15%和16.92%，全钾提高了32.70%、7.05%和14.52%。

表3 各土壤管理方式下不同深度土壤速效养分含量变化 mg/kg

表4 各土壤管理方式下不同深度土壤全量养分含量变化 g/kg

4 讨论与结论

不同土壤管理方式对果园土壤的理化性状有较大的影响。由于生草后植物根系向下层土壤扩展,根系的穿插有利于土壤形成大小孔隙，在一定程度上能改善土壤结构，降低土壤容重，增加土壤孔隙度。同时增加了地表覆盖，减少了地面水分的蒸发，增强了土壤保水能力，从而有效提高了土壤含水量。生草和覆草处理的保温效果较好，免耕和清耕处理由于地表裸露缺乏覆盖，自身调节土温的功能差，土壤温度降低迅速。果园进行生草与传统的清耕相比，可充分利用园间的水肥条件[12]，也有研究认为生草与果树存在严重争水现象[13-14]或生草降低土壤pH值[15]。清耕的土壤管理方式虽然疏松了表层土壤,降低了表层土壤容重，但整个土层土壤容重趋于增加、孔隙度趋于下降，说明土壤结构趋于退化，这与已有研究结论基本一致[4,6,9]。

果园进行生草和覆盖后，其枯叶、枯根等残体在土壤中降解、转化，形成腐殖质，土壤中的有机质便不断提高。李会科等[9]、赵建民和赵锋[16]、王淑媛[17]在苹果园试验也证明了这一结果。这表明果园生草和覆盖后能有效地提高土壤有机质含量，进而增强土壤肥力及保水保肥能力。南疆盆地果园土壤有机质含量普遍较低，因此，提高果园土壤有机质，对维持土壤肥力、改善果品品质和提高市场竞争力具有重要作用。

试验后各处理0～40 cm土层土壤速效养分值均较对照有不同程度的提高，一定程度上能改善果树的生长状况，有利于果树对营养元素的吸收。生草降低了0～40 cm土层中全氮含量，说明生草后果树与牧草存在一定的养分竞争，消耗了一定的养分，果园生草栽培中，普遍重视对果树施肥而忽视对牧草施肥，因此，生草0～40 cm土层全氮的降低为牧草缺乏施肥及牧草生长消耗所致，生产中应加强对牧草的施肥管理。

本研究只分析了不同管理方式下对果园土壤理化性状的影响，果园土壤管理方式对土壤微生物及酶活性、生态效应及果树生长发育及产量和品质都将产生一定地影响，这有待于进一步的研究。

[1] 张猛.土壤管理方式对李园土壤影响研究[D].雅安：四川农业大学,2004：3-4.

[2] 周志翔,李国怀,徐永荣.果园生草栽培生理、生态效应研究进展[J].生态学杂志,1997,16(2):45-52.

[3] 郝淑英,刘蝴蝶,牛俊玲,等.黄土高原区果园生草覆盖对土壤物理性状、水分及产量的影响[J].土壤肥料,2003(1):25-27.

[4] 李会科,张广军,赵政阳,等.生草对黄土高原旱地苹果园土壤性状的影响[J].草业学报，2007,16(2):32-39.

[5] 鲍士旦.土壤农化分析[M].北京:中国农业出版社,2000:182-185.

[6] 惠竹梅,李华,刘延琳,等.果园生草对土壤性状的作用研究进展[J].中国农学通报,2005,21(5):284-286.

[7] 郭彦军,倪郁,韩建国，等.农牧交错带人工种草对土壤磷素有效性的影响[J].草业学报,2010,19(2):169-174.

[8] 谷艳蓉,张海伶,胡艳红.果园自然生草覆盖对土壤理化性状及大桃产量和品质的影响[J].草业科学,2009,26(12):103-107.

[9] 李会科,赵政阳,张广军.果园生草理论与实践——以黄土高原南部苹果园生草实践为例[J].草业科学,2005,22(8):32-35.

[10] 林洁荣,苏水金,刘建昌,等.福建南亚热带草果植被相互作用及其演替规律[J].福建农业大学学报,1996,25(2):220-225.

[11] 范宏伟. 山地板栗园覆草效应的研究[J].果树学报,2002,19(3):180-183.

[12] 易显凤,赖志强,蔡小艳.果园套种豆科牧草试验研究[J].草业科学,2010,27(8):161-165.

[13] 李振吾,籍增顺.山西旱地农业高效持续发展模式研究[J].干旱地区农业研究,2001,19(1):108-114.

[14] 寇建村,杨文权,韩明玉,等.我国果园生草研究进展[J].草业科学,2010,27(7):153-159.

[15] 李华,惠竹梅,张振文,等.行间生草对葡萄园土壤肥力和葡萄叶片养分的影响[J].农业工程学报,2004,20(增刊):116-119.

[16] 赵建民,赵锋.旱地苹果园土壤管理制度的探讨[J].果树科学,1995,12(1):32-34.

[17] 王淑媛.果园生草制的研究[J].北方果树,1991(3):34-38.