地膜和秸秆覆盖对梨园土壤养分的影响

徐 锴，张少瑜，袁继存，闫 帅，侯桂学，赵德英

(农业部园艺作物种质资源利用重点实验室/中国农业科学院果树研究所，辽宁 兴城 125100)

地膜和秸秆覆盖对梨园土壤养分的影响

徐 锴，张少瑜，袁继存，闫 帅，侯桂学，赵德英*

(农业部园艺作物种质资源利用重点实验室/中国农业科学院果树研究所，辽宁 兴城 125100)

以锦丰梨为试材，连续进行3年覆盖试验，设地膜覆盖、秸秆覆盖、地膜+秸秆覆盖以及清耕对照4个处理，研究不同覆盖处理对梨园土壤养分的影响。结果表明，地膜覆盖处理的土壤碱解氮、速效钾、有效性铜含量的年周期变化和年变化均比对照降低，年周期的速效磷、有效性铁、有效性锌和有效性锰含量均比对照升高，但是速效磷和有效性锌含量随着覆盖年限的增加而下降；秸秆覆盖和地膜+秸秆覆盖明显增加了土壤碱解氮、速效磷、速效钾和有效性铜、铁、锌和锰含量，并且随着覆盖时间的延长，影响效果不断提高。综合比较三种处理结果，以秸秆覆盖的效果较好，建议在生产中推广使用。

覆盖；地膜；秸秆；梨园；土壤养分

覆盖栽培是我国一种历史悠久的栽培措施[1]，目前，生产中应用最广泛的覆盖材料是地膜和秸秆[2]。地膜覆盖下的土壤环境稳定，有利于土壤微生物活化，促进土壤中有机残体的分解，从而提高土壤养分含量[3]。秸秆覆盖能够稳定土温、保水保墒、抑制杂草，提高土壤有机质含量[4]，改善土壤结构，促进微生物繁育，加快土壤养分循环，提高养分利用率，进而提高土壤肥力，降低生产成本[5-6]。

土壤中的营养元素是影响果树生长和果实发育的重要因素。其中，氮素是果树生长所必需的营养元素，直接影响树体的生长发育。速效磷是对果树最为有效的成分之一，是反映土壤供磷能力、确定磷肥使用量的重要指标[7]。速效钾含量是衡量土壤钾素养分供应能力的关键指标，反映当前甚至近期内可供果树利用的钾的数量。铜、铁、锌、锰是果树生长必需的微量元素，当土壤供给不足或过剩时，会导致树体产量减少，果实品质降低。

虽然前人对果园覆盖做了一定的研究，但关于连续多年覆盖条件下，同时对果园土壤大量元素和微量元素进行分析的报道尚不多见，本试验从梨树生长所需的碱解氮、速效磷和速效钾等大量元素及有效性铜、铁、锌、锰等必需微量元素分析入手，探讨不同材料多年连续覆盖对土壤养分的影响，为今后指导生产、精准施肥等提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验地为中国农业科学院果树所梨栽培课题组试验园(北纬40°36’39”，东经120°43’52”)，面积约2 hm2，土壤为黏壤土。试验品种为锦丰，树龄10 a，栽植密度为株行距3 m×4 m，果园管理水平中等，树势基本一致。

1.2 试验方法

1.2.1 试验处理

试验于2013年4月到2015年10月进行。设置 4个试验处理：处理Ⅰ：地膜覆盖，选用宽90 cm、厚0.01 mm的聚乙烯黑色地膜覆于树盘内；处理Ⅱ：秸秆覆盖，将铡碎后的玉米秸秆覆于树盘内，覆盖宽度约为1.6 m，厚度约为15 cm；处理Ⅲ：地膜+秸秆覆盖；对照(CK)：地面清耕。试验处理为单行小区，每处理5株树，重复3次。

1.2.2 指标测定

每年10月，利用S形5点法取0～30 cm土层的土样，用于测定梨园土壤养分含量的年变化。2015年在锦丰梨生长的物候期内，即4月至9月，每月采用水平扇面法进行土壤取样，在树冠下距主干70 cm、1/8面积的扇形区域内取0～30 cm的土壤，每处理以3株为1个样本，重复3次，用于测定土壤养分含量的年周期变化。所取土样先过4 mm直径的筛子，之后将土壤自然风干，再过0.15 mm筛。土壤碱解氮用碱解扩散法测定；土壤速效磷用钼锑抗比色法测定；土壤速效钾采用NH4OAc浸提、火焰光度法测定；有效性铜、有效性铁、有效性锌和有效性锰含量利用原子吸收法测定[8]。

1.3 数据处理

试验所得数据通过Excel和DPS软件进行统计处理。

2 结果与分析

2.1 不同覆盖处理下梨园土壤养分的年周期变化

2.1.1 不同覆盖处理下梨园土壤碱解氮含量的年周期变化

梨园土壤碱解氮含量的年周期变化，随着树体发育呈现先下降、后升高、再下降、再升高的变化趋势(表1)。其中6月各处理的土壤碱解氮含量最高，分别比对照提高了4.14%、31.78%和39.23%。之后地膜覆盖处理的碱解氮含量迅速下降，8月和对照差距不明显，而7月和9月低于对照，分别降低了13.41%和1.66%。

2.1.2 不同覆盖处理下梨园土壤速效磷含量的年周期变化

梨园土壤速效磷含量的年周期变化趋势与碱解氮基本一致(表2)，同样各处理的速效磷含量在6月达到最高值，分别比对照提高了26.46%、146.09%和128.60%。覆膜处理和对照在7月降到最低值，并且差异不明显，而秸秆覆盖和秸秆+地膜覆盖的最低值出现在8月，两个处理差异不明显，但均显著高于对照和地膜处理。9月地膜处理的土壤速效磷含量低于对照，降低了0.67%。

表1 2015年4月—9月不同覆盖处理下梨园的土壤碱解氮含量

Table 1 The content of alkaline hydrolytic nitrogen of pear orchard soil under different mulching treatments from April to September in 2015 mg·kg-1

对照(CK)：地面清耕；处理Ⅰ：地膜覆盖；处理Ⅱ：秸秆覆盖；处理Ⅲ：地膜+秸秆覆盖。不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下同。

Control treatment (CK): clean tillage; Treatment Ⅰ: plastic film mulching; Treatment Ⅱ: straw mulching; Treatment Ⅲ: plastic film and straw mulching. Different lowercase letters indicate significant difference atP<0.05. The same as below.

表2 2015年4月—9月不同覆盖处理下梨园的土壤速效磷含量

2.1.3 不同覆盖处理下梨园土壤速效钾含量的年周期变化

从表3中可以看出，梨园土壤速效钾含量的年周期变化同样为先下降、后升高、再下降、再升高，并且总体上呈下降态势。4月树体萌动时土壤速效钾含量最高，其中秸秆覆盖和秸秆+地膜覆盖显著高于对照，分别比对照提高了41.39%和7.01%，而地膜覆盖明显低于对照，比对照降低了4.74%。果实采收后，秸秆覆盖和秸秆+地膜覆盖仍然显著高于对照，分别比对照提高了50.29%和26.09%，而地膜覆盖则比对照降低了2.31%。

2.1.4 不同覆盖处理下梨园土壤有效性铜含量的年周期变化

从表4中可以看出，4月、5月土壤中有效性铜含量比较稳定，之后迅速升高，6月达到最高值，地膜和秸秆覆盖处理升高明显，比对照提高了81.50%和69.30%，而秸秆+地膜覆盖则比对照降低了4.18%。之后各覆盖处理的有效性铜含量又迅速下降，而对照变化相对平稳。9月，各处理的有效性铜含量有一定的回升，秸秆覆盖和地膜+秸秆覆盖分别比对照提高了15.77%和17.46%，而地膜处理比对照降低了28.23%。

表3 2015年4月—9月不同覆盖处理下梨园的土壤速效钾含量

表4 2015年4月—9月不同覆盖处理下梨园的土壤有效性铜含量

2.1.5 不同覆盖处理下梨园土壤有效性铁含量的年周期变化

从表5中可以看出，梨园土壤的有效性铁含量变化总体呈平稳上升趋势，各覆盖处理明显提高了有效性铁的含量。4月三种覆盖处理分别比对照提高11.46%、18.54%和25.04%，经过一个生长季之后，土壤有效性铁含量达到最高，各覆盖处理分别比对照提高了7.36%、39.53%和14.88%。

2.1.6 不同覆盖处理下梨园土壤有效性锌含量的年周期变化

如表6所示，梨园土壤有效性锌含量的年周期变化也是呈先下降、后升高、再下降、再升高的变化趋势。地膜处理、秸秆+地膜覆盖处理和对照在6月达到最高值，两个覆盖处理分别比对照提高了45.99%和31.42%。秸秆覆盖处理的有效性锌含量则是在后期迅速升高，在9月达到最高值，并且此时3个覆盖处理的土壤有效性锌含量均显著高于对照，分别比对照提高了18.69%、42.88%和43.14%。

2.1.7 不同覆盖处理下梨园土壤有效性锰含量的年周期变化

从表7中可以看出，梨园的土壤有效性锰含量在生长季内稳定上升，变化幅度不大。各覆盖处理的有效性锰含量在9月达到最高值，分别比对照提高了4.9%、0.8%和4.5%。

表5 2015年4月—9月不同覆盖处理下梨园的土壤有效性铁含量

表6 2015年4月—9月不同覆盖处理下梨园的土壤有效性锌含量

表7 2015年4月—9月不同覆盖处理下梨园的土壤有效性锰含量

2.2 不同覆盖处理下梨园土壤养分的年变化

2.2.1 不同覆盖处理下梨园土壤大量元素的年变化

由表8可以看出，土壤中碱解氮的含量逐年增加，但是相对于对照，覆膜处理却有所下降，其中秸秆+地膜覆盖效果最好，2013—2015年分别比对照提高了15.96%～30.66%；其次是秸秆覆盖，分别比对照提高了17.94%～27.71%；2013年地膜覆盖处理比对照提高了2.49%，2015年反而比对照降低了1.77%。

除地膜覆盖处理的土壤速效磷含量表现为先上升后下降之外，其他各处理均表现为持续上升。但是三种覆盖处理的土壤速效磷含量均高于对照， 2013年分别比对照提高了7.36%、97.70%、69.89%；2015年分别比对照提高了2.87%、104.92%、81.96%，其中以秸秆覆盖的效果最好。

土壤中速效钾的含量变化较大，对照和地膜处理呈下降变化，并且地膜处理的速效钾含量低于对照，但是两者在2014—2015年没有明显差异。秸秆覆盖处理明显提高速效钾的含量，2013—2015年分别比对照提高了28.74%～48.25%。秸秆+地膜覆盖处理则呈先上升后下降的变化趋势，速效钾含量显著高于对照，2013年比对照提高了15.86%，2015年比对照提高了25.13%。

2.2.2 不同覆盖处理下梨园土壤微量元素的年变化

由表9可以看出，各处理的土壤有效性铜含量呈上升态势。其中地膜处理的有效性铜含量明显低于对照，2013—2015年比对照降低了10.20%～27.64%。而秸秆覆盖和秸秆+地膜覆盖则显著提高了有效性铜的含量，2013年比对照分别提高了15.21%、7.70%，2015年比对照分别提高了16.25%、17.28%。

三种覆盖处理均显著提高有效性铁的含量，依次为秸秆覆盖、秸秆+地膜覆盖和地膜覆盖， 2013年分别比对照提高了9.45%、7.47%、6.03%，2015年分别提高了40.24%、17.32%、8.49%。除秸秆覆盖处理的有效锌含量较为稳定外，各处理的有效性锌含量大多呈先上升后下降的变化趋势。三种覆盖处理的有效性锌含量均显著高于对照，其中2013年分别比对照提高了5.14%、20.72%、7.28%，2015年提高了18.24%、41.95%、42.26%。有效性锰的含量呈缓慢上升态势，2013年各覆盖处理的有效性锰含量与对照没有明显差异，2015年三种处理分别比对照提高了5.15%、1.00%、4.81%。

表8 2013—2015年不同覆盖处理下梨园土壤大量元素含量

表9 2013—2015年不同覆盖处理下梨园土壤微量元素含量

3 讨论

果园覆盖可以抑制土壤水分散失，保水保墒，还能防止土壤板结，改善土壤理化性状和树体生长状况[9]，并且能够提高各种土壤养分的含量，提高程度受覆盖种类和覆盖方式的影响[10]。目前果园常见的覆盖方式有地膜覆盖、秸秆覆盖和地膜+秸秆覆盖。地膜覆盖下土壤含水量大，能够制约土壤中养分的释放，致使土壤中有效氮、磷、钾释放规律不同[11]，或是不能提高土壤养分含量，甚至加速土壤有机质的降解[2，12-13]。本研究中地膜覆盖处理的土壤速效钾、有效性铜含量的年周期变化和年变化均比对照降低。但也有研究表明，地膜覆盖可以增加土壤养分的含量[14]。因为地膜覆盖对土壤具有保护作用，降低了雨水对土壤的淋溶作用，增温效果明显，从而提高土壤养分的利用和转化率，充分调动和发挥土壤肥力[3]，本研究中地膜覆盖处理的碱解氮、有效性铁、有效性锌含量均比对照升高，也证明了上述的研究结果。但连年的覆盖会导致土壤肥力下降，使干旱半干旱地区比较贫瘠的土壤更加贫瘠，不利于土壤培肥和可持续发展。本研究中地膜覆盖处理的速效磷、速效钾、有效性铜、有效性锌含量随着覆盖年限的增加呈下降趋势，与上述研究结果相符。

有研究表明，秸秆覆盖可以提高土壤中氮素含量和氮肥利用率[15]，并能提高土壤中的速效磷及速效钾含量[16-17]。另外，还可以提高土壤有效性铁、锌、锰的含量[18]。本研究中，秸秆覆盖、地膜+秸秆明显增加了土壤碱解氮、速效磷、速效钾和有效性铜、铁、锌和锰的含量，并且随着覆盖时间的增长，对土壤养分的影响不断提高。土壤碱解氮含量的增加可能是与高C/N秸秆的持续施用，直接补充土壤氮素，并且能通过促进固氮微生物的活性，提高土壤的氮素含量有关[19，20]。秸秆可通过其腐化分解补充部分营养物质给土壤，还能增加土壤有机质含量，而土壤有机质分解产生的酸性物质可以削弱土壤对磷、钾的固定作用，从而提高土壤速效磷和速效钾含量[1，21]。秸秆和地膜+秸秆覆盖可以显著增加土壤速效钾的含量，这主要是由于秸秆中钾元素的存在形式是游离态，容易被土壤水分快速溶解渗透到土壤中[22]。同时改善土壤微生物生育环境，提高微生物活性[23]，通过络合或螯合作用，提高了铜、铁、锌、锰的有效性；另外覆盖处理降低了土壤的pH值，提高了铜、铁、锌、锰的溶解性，从而提高其有效性，促进土壤养分的释放和循环。此外，秸秆分解的过程就是释放其自身微量元素的过程，同样影响了土壤有效性微量元素的含量。

经过试验对比，三种覆盖处理均能明显改变土壤养分的含量，地膜覆盖降低了土壤速效钾、有效性铜等营养含量，秸秆和地膜+秸秆覆盖则显著提高了土壤养分的含量，并且数据表明，秸秆覆盖的效果较好，梨园生产中建议使用秸秆覆盖这种土壤管理模式。

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(责任编辑 张 韵)

Effects of plastic film and straw mulching on soil nutrients of pear orchard

XU Kai， ZHANG Shaoyu， YUAN Jicun， YAN Shuai， HOU Guixue， ZHAO Deying*

(KeyLaboratoryofGermplasmResourcesUtilizationofHorticulturalCrops，MinistryofAgriculture/InstituteofPomologyofCAAS，Xingcheng125100，China)

Jinfeng pear was chosen as the tested material， and four treatments including plastic film mulching， straw mulching， plastic film and straw mulching， and clean tillage (the control) were set. The mulching treatments lasted for 3 years， to investigate the effects of different mulching treatments on soil nutrient of pear orchard. The results showed that the contents of alkaline hydrolytic nitrogen， available potassium and available copper under plastic film mulching in one year and during 3 years were decreased; the contents of available phosphorus， available iron， available zinc and available manganese under plastic film mulching in one year were increased， but the contents of available phosphorus and available zinc were decreased along with mulching years. The contents of alkaline hydrolytic nitrogen， available phosphorus， available potassium， available copper， available iron， available zinc and available manganese were significantly increased under straw mulching， plastic film and straw mulching， and the effect increased continuously along with mulching years. Among the three mulching treatments， straw mulching was the best. Thus， it is suggested that straw mulching can be applied in production of pear orchard.

mulching; plastic film; straw; pear orchard; soil nutrients

10.3969/j.issn.1004-1524.2017.03.11

2016-11-21

中国农业科学院科技创新工程(CAAS-ASTIP)；辽宁省果树产业技术体系栽培技术研究岗位(LNGSCYTX-15-5)

徐锴(1980—)，男，辽宁本溪人，满族，硕士，助理研究员，从事果树栽培生理研究。E-mail: xukai_308@163.com

*通信作者，赵德英，E-mail: zdy8235622@163.com

S661.2

A

1004-1524(2017)03-0421-07

浙江农业学报ActaAgriculturaeZhejiangensis， 2017，29(3): 421-427

http://www.zjnyxb.cn

徐锴，张少瑜，袁继存，等. 地膜和秸秆覆盖对梨园土壤养分的影响[J]. 浙江农业学报，2017，29(3)： 421-427.