果草系统土壤理化特征

2013-03-14邹亚丽呼丽萍施海燕

草业科学 2013年4期

邹亚丽，呼丽萍，施海燕

(甘肃省大樱桃工程技术研究中心天水师范学院生化学院,甘肃天水741001)

天水位于甘肃省东南部，地处陕、甘、川3省交界处，属北温带半湿润内陆气候区，是果树的主要种植区。近年来由于干旱少雨，加之地表裸露等原因，该区果园已出现了土壤干燥化，深层土壤的水调节作用几乎丧失等现象，果实的产量及品质都受到了很大的影响。因此，水分已成为限制该区果园健康发展的重要因素，需要采取措施提高水资源利用率[1-6]。

目前，关于果园节水保墒技术的研究主要集中在果园生草[4-7]、覆草[8-9]两个方面。果园生草栽培是在果树行间或全园种植草本植物[10]，这种生态果园培育模式现已成为世界上许多国家和地区广泛采用的有效管理模式，在欧美和日本，果园的土壤耕作管理就以生草为主[11]。在我国，种植和利用绿肥也是农业生产的传统经验之一，种植豆科植物[如三叶草(Trifoliumspp.)]可以提高土壤肥力，改善土壤群落和植物生境[12]，但目前我国清耕果园面积仍占有较大比例，果园生草、覆草依然处于试验和小面积应用阶段[13]。众多对果园覆草模式研究的结果较为一致，认为覆草不仅可以调节果园生态环境，提高果品产量和品质，还可提高水分利用率、改善土壤结构、增加和均衡土壤养分的供应[14-15]，但对果园生草方面的研究尚有争议。刘蝴蝶等[14]对山西省果园的研究结果表明，果园生草覆盖区土壤养分显著提高；但赵政阳和李会科[4]以黄土高原渭北地区旱作生草苹果(Malusdomestica)园为研究对象，发现在0～40 cm土层，三叶草(4年龄)与果树存在水分竞争关系，不但消耗每年的降水入渗量，而且还不断消耗深层土壤的有效储水，造成深层土壤水分亏缺。此外，生草种类不同，对土壤贮水量的影响也存在差异，其影响主要发生在春季与秋季，在降水量多的年份影响较小，降水量少的年份影响较大。

天水处于西北黄土高原区，该区水土流失严重，同时受到水氮条件的限制，果园生草模式对该地区果园生态系统调控作用的研究较少。本试验研究了生草栽培模式对樱桃(Cerasuspseudocerasus)园土壤水分和理化性质的影响，以期为当地制定相应的生草栽培管理技术措施提供科学依据，从而提高果园的产量和品质。

1 材料与方法

1.1研究区概况试验在天水市麦积区花牛镇二十里铺花牛苹果基地进行。地理位置105°25′ E，34°06′ N，海拔1 500 m，该地区地貌类型为黄土高原南部高塬沟壑地貌，属大陆半湿润季风气候，年均气温11.7 ℃，全年无霜期170 d，多年平均降水量531 mm，年均日照时数2 090 h，土壤为黄绵土。

1.2研究方法

1.2.1处理及样品采集试验果园面积4 hm2，2006年建园，樱桃主栽品种为红灯、早大果、艳阳，树龄均为4年，株行距2.5 m×4 m。在樱桃园共设3个处理，每个处理3个重复，(1)生草：于2007年秋，撒播白三叶(T.repens)草籽，7.5 kg·hm-2；(2)间种苹果(Malusdomestica)苗：与樱桃苗以2.5 m×4 m的株行距栽种；(3)清耕：地表裸露。2010年8月25日于距树干50 cm处，分别对各处理的土壤不同土层(0～20、20～40、40～60 cm)进行多点取样，按不同层次分别混匀。新鲜土样进行土壤含水量的测定，其它项目待土样风干、粉碎、研磨、过100目的尼龙网筛后测定。

1.2.2分析方法土壤含水量采用烘干法测定；土壤pH值采用pH计测定；土壤铵态氮含量采用靛酚蓝比色法测定；土壤硝态氮含量采用紫外分光光度法测定[16]；土壤速效磷含量采用钼锑抗比色法测定[17]；土壤速效钾含量采用四苯硼钠比浊法测定[18]；土壤有机质含量采用重铬酸钾的硫酸溶液氧化法测定[19]。

1.2.3数据分析数据应用SPSS 16.0进行统计分析，对不同处理之间的土壤pH值、硝态氮、铵态氮、速效磷、速效钾和有机质进行单因素方差分析。

2 结果与讨论

2.1不同管理模式对樱桃园土壤水分的影响生草栽培是果树产业发达国家普遍推行的土壤管理措施之一，与自然模式相比，果园生草具有改善土壤质地，增加土壤有机质，改善果园小气候等优点，但同时生草也造成水分竞争。关于果园生草对土壤含水量的影响，不同水果产地种植不同类型草种研究结果均不同。兰彦平等[20-21]研究指出，石灰岩旱地果园种草可提高土壤含水量，但也发现牧草与果树存在严重的争夺水分现象。李国怀和伊华林[22]研究表明，柑橘(Citrusreticulata)果园生草栽培后旱季或无灌溉条件下可能加剧土壤干旱。本研究表明，生三叶草和间种苹果苗显著降低了0～20 cm土层土壤含水量，较清耕分别降低了8.83%和10.32%。生三叶草3年后，20～40 cm土层土壤的含水量降幅为25.27%(图1)。果园生草虽然可降低土壤容重，提高总孔隙度[5]，但由于白三叶草为多年生草本植物，其根系为直根系，根部的再生能力很强，于夏秋季开花，夏季高温蒸发可使表层土壤水分含量降低，白三叶能通过根系增生，提高根冠比来增强对干旱的抵御能力，其深层根系的活力也随干旱程度的加深而升高[23]，因而导致20～40 cm土层果树与白三叶水分竞争矛盾增强。此外，研究表明，白三叶种植后第2年、第3年为旺盛生长期[24]，因此果园生草3年后，白三叶根系可能到达心土层(0～40 cm)，而果树根系也主要分布在心土层，故出现了争水的矛盾。生草3年内与间种苹果苗均对深层土壤(40～60 cm)含水量无显著影响(图1)，也表明生白三叶草3年后，果树与三叶草的争水层只达到40 cm。因此，在天水地区樱桃园的管理中建议生草时间最长为3年。

图1 不同管理措施对土壤含水量的影响Fig.1 Effects of different management methods on soil noistrue

2.2不同管理模式对土壤养分的影响天水地区土壤类型为黄绵土，水土流失严重，一味地采用自然模式会对果树的产量以及品质造成严重影响。本研究表明，生三叶草、间种苹果苗均对土壤的pH值无显著影响，但生三叶草显著增加了0～20 cm及20～40 cm土层土壤硝态氮及氨态氮的含量，其中0～20 cm土层中硝态氮及氨态氮的含量分别较清耕提高了127.5%和92.7%，而20～40 cm层土壤硝态氮及氨态氮的含量分别较清耕提高了89.9%和123.51%，但表层土壤硝态氮及铵态氮的含量明显高于20～40 cm土层,而间种苹果苗只显著增加了20～40 cm土层土壤硝态氮及氨态氮的含量(P<0.05)。生三叶草与间种苹果苗均显著增加了0～40 cm土层土壤速效磷的含量。对速效钾而言，两种管理措施均提高了表层(0～20 cm)土壤速效钾含量(表1)。这是因为果园生三叶草后，能改善土壤结构和土壤环境[14]，为微生物创造良好的生存和繁殖环境，微生物的大量繁殖，可以分泌更多有关土壤养分代谢的酶，进一步促进土壤养分的转化[25-26]。此外三叶草为豆科植物，能有效固定大气中的N2，增加土壤中氮素的积累，促进土壤养分的转化。

表1 不同管理模式对果园土壤养分的影响Table 1 Effects of different management patterns on soil nutrients

土壤有机质含量通常被作为衡量土壤肥力水平高低的一个重要指标。它不仅是土壤各种养分(特别是氮、磷)的重要来源,并对土壤理化性质如(结构性、保肥性和缓冲性等)有着积极的影响。生三叶草显著增加了表层土壤有机质含量，与清耕相比，约增加了52.38%,但对20～60 cm层土壤有机质含量无显著影响(表2)。间种苹果苗对各土层中土壤有机质含量均无显著影响。这可能与生三叶草后地表枯落物及地下根系增加有关，与三叶草相比,苹果苗的地上、地下部分纤维素含量较高，其降解速率较低，因而对土壤有机质的贡献也低。范伟国等[26]的研究表明，果树生长受表层土壤理化性质的影响最大，其次为中、下层土壤。本研究也表明，生三叶草与间种苹果苗显著增加了表层土壤的养分含量，因此生三叶草与间种苹果苗均有利于果树生长。生三叶草对土壤有机质的含量及速效氮的影响显著优于间种苹果苗模式，总体来看在樱桃园的管理模式中，生三叶草模式较间种苹果苗更优。