鼠茅草生草对苹果园土壤理化性质的影响

李元雪，张广娜*，苗悦，林祥杰，王芸，于军香，郑亚琴

（1.临沂大学农林科学学院，山东临沂 276005；2.临沂大学药学院，山东临沂 276005；3.临沂大学资源环境学院，山东临沂 276005）

果园生草是果树行间以自然带状生草或人工全园生草方式，利用优势草种覆盖杂草的一种果园管理措施。人工生草所种植的草可为一年生或多年生草种，现阶段根据不同区域气候及土壤条件，主推品种有紫云英、紫花苜蓿、长柔毛野豌豆三叶草、黑小麦和鼠茅草等。果园生草可以以草抑草，蓄水保墒，调节地温，提高土壤有机质含量，改善果园小气候，促进农业可持续发展[1]。而传统的清耕因为需要进行人工锄草，还要大量使用化学除草剂，不仅增加了果园的管理成本，可能还会造成土壤中农药残留以及环境污染等问题，导致果园土壤结构恶化、板结，果树树势转弱[2]。果园生草是现代果园管理较有效的方法之一，近年来鼠茅草是备受推崇的人工生草品种之一。

鼠茅草是一种耐严寒而不耐高温的草本绿肥植物，属禾本科单子叶马尾型茅草，叶线状针形，丛生；针叶年生长量40～70 cm。根是须根系，根生密集，主要分布在0～30 cm 处，最深可达70～80 cm。9 月中旬～10 月上旬播种，翌年3～5 月为生长旺季，6 月中下旬鼠茅草连同根系一同枯死，雨季过后，鼠茅草腐烂变薄，覆盖整个地面，不易点燃。近年来，果园鼠茅草生草得到了较好地推广，受到果农的认可，本文研究了种植鼠茅草两年后对果园土壤理化性质的影响。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验设置在山东省临沂市白沙埠镇纯真苗圃苹果示范园内进行，苹果品种为烟富3 号（M9T337 矮化砧），种植行间距为4 m，株距2.5 m，行间未起垄，设置2 个试验处理，分别为鼠茅草生草与清耕处理，生草处理和清耕处理分别为两行苹果种植行间生草或清耕，每个试验小区为4 m×10 m，每个处理重复3 次。

鼠茅草（种子由嘉禾源硕公司购得）采用行间土壤翻耕后，撒播方式播种，试验小区于2016 年10 月种植鼠茅草，清耕处理地上杂草采用人工拔除，土壤质地为壤土，各小区施肥按照常规果园施肥进行，年施复合肥（NP-K：15-15-15）100 kg/667 m2。

1.2 土壤理化指标的测定

土壤pH 值采用1:2.5 土水比，pH 计测定。土壤含水量采用烘干法测定（105 ℃）。土壤孔隙度与土壤容重采用环刀法测定。

有效氮分铵态氮和硝态氮，采用2 mol/L 氯化钾溶液浸提，铵态氮采用靛酚蓝比色法测定[3]，硝态氮采用双光束紫外分光光度法测定[4]。有效磷采用阴离子交换树脂条结合钼蓝比色法测定[5]。有效钾采用四苯硼钠比浊法测定[6]。土壤有机碳含量采用水合热重铬酸钾氧化比色法测定[6]。

1.3 土样采集

种植鼠茅草2 年后，于2018 年10 月下旬，鼠茅草第3 次萌发并覆盖地表后进行土样采集。地表草去除地表平整后用环刀采集表层土壤样品，用于土壤孔隙度及土壤容重测定。用铁锹挖40 cm×40 cm×50 cm 的土坑，用刀具从下往上均匀刮取0～40 cm 土壤样品，0～20 cm 为土壤上层土样，20～40 cm 为下层土样。在每个生草试验区采集3 次，混合后形成一个土样，共采集3 个重复土样；用同样的方法采集对照清耕区的土样。

土样采回实验室后过2 mm 筛，过筛后的土样一部分放置于4 ℃冰箱保存，用于土壤pH、有效氮（NH4+-N、NO3－-N）、有效磷和有效钾含量，一部分土样风干磨细后用于土壤有机碳含量的测定。

1.4 数据处理

试验数据采用Mcrosoft Excel 2019 进行初步处理，采用SPSS16.0 进行分析，文中数据为“均值±标准误”，处理间或土层间指标差异采用独立样本t 检验，显著性水平为0.05。数据制图采用Sigmaplot 10 制作。

2 结果与分析

2.1 果园生草对土壤物理性质的影响

表1 显示了清耕与鼠茅草处理条件下耕层土壤的物理性质。由表1 可知，在0～20 cm 土层中果园生草鼠茅草对土壤pH 没有显著影响，而20～40 cm 土层中生草区pH 显著高于清耕区，说明生草使土壤pH 由微酸性变为中性，更有利于果树的正常生长。

土壤容重可反映土壤的松紧程度。因下层土壤在挖取时土体容易造成破坏，故本研究仅采集了表层原位土样进行土壤容重分析。由表1 可知，两年鼠茅草生草区与清耕区土壤容重对比没有显著变化。而毛管孔隙度生草区比清耕区显著升高，说明生草可以使土壤容纳更多的水分和空气，使土壤保水性、通气性更好[7]。而非毛管孔隙度和总孔隙度无显著变化。

表1 清耕与鼠茅草处理条件下耕层土壤基本理化性质Table 1 Soil physical-chemical proprieties under clear tillage and sod culture treatment

2.2 种植鼠茅草对果园土壤养分含量的影响

2.2.1 对果园土壤硝态氮含量的影响

图1 清耕和鼠茅草生草处理土壤硝态氮含量Fig.1 Soil nitrate nitrogen content under clear tillage and sod culture treatment

由图1 可见，在0～20 cm 土层中硝态氮含量生草区比清耕区显著升高，证明果园鼠茅草生草增加了表层土壤中硝态氮含量，20～40 cm 硝态氮含量生草区显著低于清耕区，而清耕区20～40 cm 硝态氮含量比0～20 cm 显著升高，鼠茅草区土层间硝态氮含量无显著变化，这是由于生草前期对土壤养分含量影响较小，且存在与果树根系竞争养分的可能[8-9]。

2.2.2 对果园土壤铵态氮含量的影响

由图2 可以看出，在0～20 cm 和20～40 cm 土层土壤铵态氮含量生草区与清耕区相比无显著变化，且两处理下土层间也无显著变化，这可能与生草年限较短有关[9]。

图2 清耕和鼠茅草生草处理土壤铵态氮含量Fig.2 Soil ammonium nitrogen content under clear tillage and sod culture treatment

2.2.3 对果园土壤有效磷含量的影响

由图3 可知，在0～20 cm 和20～40 cm 土层中生草区与清耕区土壤有效磷含量无显著差异。清耕区20～40 cm土层土壤有效磷含量显著高于0～20 cm 土层，说明鼠茅草前期可能存在与果树根系竞争有效磷的现象，故生草前几年应适当对生草区进行施肥。

图3 清耕和鼠茅草生草处理土壤有效磷含量Fig.3 Soil available phosphorus content under clear tillage and sod culture treatment

2.2.4 对果园土壤有效钾含量的影响

由图4 可以看出，土壤有效钾含量在处理间和土层间均无显著差异，说明短时间鼠茅草生草对土壤有效钾含量无显著影响。

图4 清耕和鼠茅草生草处理土壤有效钾含量Fig.4 Soil available potassium content under clear tillage and sod culture treatment

2.2.5 对果园土壤有机碳含量的影响

由图5 可以看出，土壤有机碳含量为在0～20 cm 与20～40 cm 土层中显著高于清耕区，证明生草增加了土壤有机碳含量，这是因为鼠茅草枯萎降解，提供了大量的碳源，从而增加了土壤有机碳含量[10]。清耕区土壤有机碳含量0～20 cm 土层比20～40 cm 土层显著提高，表明有机碳在清耕区深层土壤消耗较快[11]。

图5 清耕和鼠茅草生草处理土壤有机碳含量Fig.5 Soil organic carbon content under clear tillage and sod culture treatment

3 小结

果园内肥料的大量连年使用，易造成土壤板结及有机质含量下降。本研究发现鼠茅草生草两年后即可显著增加耕层土壤的有机碳含量，显著提高表层土壤毛管孔隙度，改善土壤保水性和通气性。生草使土壤pH 值得以改善，由微酸性变为中性。鼠茅草生草两年对土壤容重、非毛管孔隙度、总孔隙度无显著影响，因为生草年限较短，其后期效应有待于进一步研究。鼠茅草生草对土壤有效养分含量的影响主要表现在其可显著提高土壤表层硝态氮含量，但在20～40 cm 土层可能存在与果树根系的硝态氮和有效磷的需求竞争。试验还发现两年的鼠茅草生草对土壤有效钾、铵态氮含量均无影响。