有机覆盖物厚度对蓝莓园土壤和果实性状的影响

，

（1.贵州省林业科技推广总站，贵州 贵阳 550001；2.贵州大学 林学院，贵州 贵阳 550025）

蓝莓Vaccinium corymbosum系杜鹃花科Ericaceae越橘属Vaccinium灌木，因其果实富含花青素、维生素C 等抗氧化物质，受消费者青睐。吉林农业大学李亚东团队在20 世纪80年代率先开展了蓝莓引种、栽培、所含营养物质等方面的研究。21世纪初，贵州省麻江县成功引种了兔眼蓝莓，主栽品种包括‘圆蓝’‘灿烂’‘顶峰’‘芭尔德温’‘杰兔’‘粉蓝’等。

研究人员围绕蓝莓种质资源、栽培生理[1-2]、水肥管理[3]、测土配方[4]、逆境响应[5]、营养价值[6]等方面开展了大量研究。经研究发现，蓝莓无根毛，是浅根性须根系植物[7]，根系生长发育和吸收能力受土壤理化性状影响大，在湿润、疏松、有机质含量高的土壤中种植，其表现较好。生产中，通常在种植前加入适量泥炭土、松林腐殖土等进行土壤改良，提高土壤有机质含量和通透性。用农作物秸秆进行果园地表覆盖是另一种改良土壤的方法，相对而言，操作更方便，成本更低[8]，能为土壤补充部分氮素并增加有机质含量，提升土壤质量[9]，避免养分失衡[10]，减弱土壤因肥酸化程度[8]，促进土壤微生物繁殖[11]，显著提高土壤酶活力[12-13]，改善土壤状态，从而促进作物根系生长[14]和树体养分积累[15]。但目前的研究多集中于探讨不同有机物覆盖对土壤的影响，关于覆盖量的作用效果的研究报道较为鲜见。前期研究结果[16]表明，玉米秸秆覆盖较适用于贵州山地酸性黄壤改良和促进兔眼蓝莓生长。玉米秸秆半纤维素含量较多且含量变化范围较大，且过量覆盖对土壤有机质的增加效果并不显著，会造成土壤有机质的无效积累[17]。文中研究了玉米秸秆覆盖厚度与蓝莓园土壤性状、营养供应、果实性状的相关性，以期为集约资源、提升土壤质量和改良果实性状提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验区位于贵州省麻江县县郊，东经107°34′58″，北纬26°32′49″，海拔735 ～740 m，年均温约为16 ℃，年降雨量约为1 255 mm，无霜期为296 d。供试蓝莓园多为缓坡，带状或块状整地，土壤pH 为4.76 ～5.60，土层厚度大于100 cm。

1.2 供试材料

供试蓝莓植株为长势一致、花量适中的5年生兔眼蓝莓品种‘灿烂’‘粉蓝’‘芭尔德温’。以粉碎的玉米秸秆为覆盖材料，供试玉米秸秆有机质、N、P、K 含量分别为752.865、7.154、0.710、11.218g/kg。

1.3 试验设计

试验设4个处理，分别为5 cm（T2）、10 cm（T3）和20 cm（T4）3 种玉米秸秆覆盖厚度，以不覆盖为对照（T1）。试验采用随机区组设计，每处理3次重复，每重复3 株，3 个品种共计108 株，各处理间至少间隔1 株。2016年1月，将经过粉碎的玉米秸秆覆盖于各品种蓝莓植株的全垄面，田间管理措施一致。覆盖1年后测定土壤理化性质及蓝莓果实产量和品质。

1.4 试验方法

1.4.1 土壤温度和含水量测定

每处理随机选择5 个固定样点，每隔7 d（遇雨天顺延），于距地表10cm 处，采用埋温度计法测定土壤温度，记录时间为9:00、11:00、13:00、15:00、17:00。同日采用燃烧法测定土壤含水量。土壤含水量和温度月变化取各月平均值，土壤日平均温度变化取当月每日相同时间点所测温度的平均值。

1.4.2 土壤理化性质测定

覆盖1年后，用土钻取土，每重复选择2 个取样点，每处理3 次重复，采样深度为0 ～20 cm，混合后带回实验室测定。土壤密度采用环刀法测定；土壤有机质含量采用重铬酸钾氧化容量法测定；土壤全氮和水解氮含量分别采用碱解扩散法、半微量凯氏法测定；土壤有效磷和全磷含量分别采用碳酸氢钠浸提法、酸溶-钼锑抗比色法测定；土壤速效钾和全钾含量分别采用乙酸铵浸提-火焰光度法、酸溶-火焰光度法测定。

1.4.3 果实产量和品质测定

在5—6月果实着色期记录单株结果数，在7月盛果期采集成熟果实，每重复采集20 颗，测定单果质量、果实纵横径及果实品质指标。

果实品质指标中，花青素含量采用盐酸-甲醇法测定，SOD 活性采用氮蓝四唑法测定，维生素C含量采用2,6-二氯酚靛酚滴定法测定，可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝法测定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定，可滴定酸含量采用酸碱滴定法测定。

计算单株产量和糖酸比。单株产量为结果数和单果质量的乘积，糖酸比为可溶性糖含量和可滴定酸含量的比值。

1.5 数据处理

试验数据使用Excel 软件进行预处理及绘图，使用SPSS 25.0 软件进行LSD 多重比较和Pearson相关性分析，采用隶属函数法进行综合评定[18-19]。累加隶属函数值后，求得隶属度平均值，据此排序，值大为优。隶属函数计算公式为

式中：Ui为参与综合评价的蓝莓果实性状指标i的隶属函数值，Xi为指标i的测定值，Xmin和Xmax分别为指标i所有处理中的最小值和最大值。

2 结果与分析

2.1 玉米秸秆地表覆盖厚度对土壤性质的影响

2.1.1 对土壤含水量的影响

不同厚度玉米秸秆覆盖地表后土壤含水量的年变化情况如图1所示。由图1可见，不同厚度玉米秸秆覆盖地表对蓝莓果园土壤含水量产生了显著影响。随着玉米秸秆覆盖厚度的增加，土壤含水量递增。尤其是在5—7月蓝莓植株旺盛生长和盛果期，处理间土壤含水量差异显著（P＜0.05），T2、T3、T4 处理土壤年平均含水量分别为对照T1 的1.21、1.33、1.39 倍，玉米秸秆覆盖后保水效果显著。说明随着覆盖厚度的增加，地面覆盖对果园土壤的持水效果愈发明显。

图1 不同厚度玉米秸秆覆盖地表后土壤月平均含水量的变化Fig.1 Variation of average monthly soil moisture contents treated with different thickness cornstalk mulching

2.1.2 对土壤温度的影响

不同厚度玉米秸秆覆盖地表后土壤温度的年变化情况如图2所示。由图2可见，不同厚度玉米秸秆覆盖地表对蓝莓果园土壤温度产生了显著影响。随着玉米秸秆覆盖厚度的增加，土壤温度年变化趋势变缓。

图2 不同厚度玉米秸秆覆盖地表后土壤月平均温度的变化Fig.2 Variation of average monthly soil temperatures treated with different thickness cornstalk mulching

在3—9月，土壤温度高于15 ℃，玉米秸秆地表覆盖可显著降低土壤温度，在夏季午间（13:00）降温作用尤其显著（图3）。

图3 不同厚度玉米秸秆覆盖地表后7月土壤日平均温度的变化Fig.3 Variation of average daily soil temperatures treated with different thickness cornstalk mulching in July

10月，各处理土壤温度为15 ～16 ℃，无显著差异；11月，覆盖后土壤日平均温度显著高于T1（图4），且温度日变化曲线变缓，T2 与T3 处理间无显著差异，T4 保温效果显著。说明随着覆盖厚度的增加，地面覆盖对果园土壤的维温效果愈发明显。

图4 不同厚度玉米秸秆覆盖地表后11月土壤日平均温度的变化Fig.4 Variation of average daily soil temperatures treated with different thickness cornstalk mulching in November

2.1.3 对土壤理化性质的影响

不同厚度玉米秸秆覆盖地表后土壤的各理化指标见表1。由表1可知，地表覆盖玉米秸秆显著提高了蓝莓果园土壤有机质含量及养分全量和有效含量，且均随着秸秆覆盖厚度的增加而增加。与未覆盖处理相比较，地表覆盖玉米秸秆的土壤有机质含量为未覆盖的1.36 ～1.84倍，土壤水解氮含量增加了18.82%～94.01%，全氮含量增加了36.40%～80.26%，有效磷含量增加了50.45%～97.80%，全磷含量增加了27.40%～54.07%，速效钾含量增加了23.79%～54.99%，全钾含量增加了6.51%～59.05%，5 ～10 cm 覆盖厚度土壤养分含量增加幅度大于10 ～20 cm。秸秆覆盖显著降低了土壤密度，T2、T3、T4 处理土壤密度分别比T1 下降了0.58%、14.53%、23.26%。多重比较分析结果显示，处理间有机质和养分含量差异显著。

表1 不同厚度玉米秸秆覆盖地表后蓝莓园土壤的理化性质†Table 1 The physical and chemical properties of soil treated with different thickness cornstalk mulching in blueberry orchard

蓝莓园土壤的理化性质与玉米秸杆覆盖厚度的相关性见表2。由表2可知，玉米秸秆覆盖厚度与土壤有机质含量、水解氮含量、全氮含量、全钾含量呈显著正相关，与土壤密度呈显著负相关。

表2 蓝莓园土壤的理化性质与玉米秸秆覆盖厚度的相关性†Table 2 Correlation between the physical and chemical properties of blueberry orchard soil and the thickness of cornstalk mulching

2.2 玉米秸秆地表覆盖厚度对蓝莓产量性状的影响

不同厚度玉米秸秆覆盖地表后蓝莓果实的外观性状和产量见表3，果实外观性状和产量与覆盖厚度的相关性见表4。由表3～4 可知，地表覆盖玉米秸秆提高了蓝莓果实纵横径和单果质量，覆盖后3 个品种蓝莓的单株产量得到显著提升，且与覆盖厚度呈极显著正相关。各品种对不同覆盖厚度的响应各异。3 个蓝莓品种中，‘灿烂’对覆盖厚度较敏感，果实纵横径、单果质量均与覆盖厚度呈显著或极显著正相关。5 cm 覆盖厚度下，3个品种的单株产量均显著高于对照，‘粉蓝’和‘芭尔德温’的果实横径比对照提升6.01%和4.61%，且差异显著。10 cm 覆盖厚度下，‘芭尔德温’的果实纵横径和单果质量达峰值，‘灿烂’的果实纵横径、单果质量和产量进一步提升，分别显著高出对照4.73%、4.77%、48.62%和15.63%。10 ～20 cm 覆盖厚度下，蓝莓果实产量性状增加幅度渐减，20 与10 cm 覆盖厚度下果实的产量性状无显著差异。

表3 不同厚度玉米秸秆覆盖地表后蓝莓果实的外观性状和产量Table 3 The appearance character and yield of blueberry fruit treated with different thickness cornstalk mulching

表4 蓝莓果实外观性状和产量与玉米秸秆覆盖厚度的相关性Table 4 Correlation between the appearance character, yield of blueberry fruit and the thickness of cornstalk mulching

2.3 玉米秸秆地表覆盖厚度对蓝莓果实品质的影响

不同厚度玉米秸秆覆盖地表后蓝莓果实的品质见表5，蓝莓果实品质与覆盖厚度的相关性见表6。由表5可知，总体来看，在玉米秸秆覆盖处理中，3 个蓝莓品种果实的花青素、维生素C 和可溶性蛋白含量均得到了显著提升，尤其是花青素和维生素C 含量表现敏感，在5 cm 厚度覆盖时即得到大幅提升，且与覆盖厚度呈极显著正相关，其余指标不同品种的响应各异，表现出品种间差异性特征。除了SOD 活性，地表覆盖秸秆显著提升了‘灿烂’果实的花青素含量、维生素C 含量、可溶性蛋白含量和糖酸比4 个关键指标，且与覆盖厚度呈极显著正相关。其中，花青素含量较对照提高了140.98% ～155.74%，覆盖厚度10、20 cm 处理与覆盖厚度5 cm 处理和对照差异显著；维生素C 含量提高了64.29%～103.57%，可溶性蛋白含量提升了9.30%～32.56%，糖酸比提高了0.96%～96.30%。覆盖厚度5、10 cm 处理间，各指标上升较快，覆盖厚度10、20 cm 处理间各指标差异不显著。

表5 不同厚度玉米秸秆覆盖地表后蓝莓果实的品质Table 5 The quality of blueberry fruit treated with different thickness cornstalk mulching

表6 蓝莓果实品质与玉米秸秆覆盖厚度的相关性Table 6 Correlation between blueberry fruit quality and cornstalk mulching thickness

2.4 玉米秸秆地表覆盖厚度对蓝莓果实性状影响的综合评价

因玉米秸秆地表覆盖厚度对不同蓝莓品种果实性状的影响各异，为全面评价其综合表现，剔除存在重叠信息且与覆盖厚度无极显著相关性的果实纵径和SOD 活性，利用其他指标进行综合评价，结果见表7。由表7可知，根据3 个蓝莓品种各性状指标的综合排名由前到后，各处理依次均为T4、T3、T2、T1，覆盖的综合评价结果均优于对照。在地表覆盖10 cm 玉米秸秆后，‘灿烂’和‘粉蓝’果实各性状指标隶属度的平均值均大于0.8，覆盖厚度增加后增长幅度减缓。在5 ～20 cm覆盖厚度下，‘芭尔德温’果实各性状指标隶属度的平均值在各处理间呈梯度增长，但均低于覆盖厚度的增加幅度。

表7 不同厚度玉米秸秆覆盖地表后蓝莓果实各性状指标的隶属度及排序Table 7 Membership degrees and sorting result of each character index of blueberry fruit treated with different mulching thickness

3 结论与讨论

本研究中结果表明，10 cm 的玉米秸秆地表覆盖厚度即可满足3 个蓝莓品种生产所需。经采用隶属函数法分析可知，各覆盖厚度下3 个蓝莓品种的综合评定排名均随着覆盖厚度的增加而提升。结合隶属度平均值提升幅度、蓝莓果实性状与覆盖厚度的相关关系可知，覆盖厚度10 cm 即可满足‘灿烂’和‘粉蓝’果实生长所需，而‘芭尔德温’在覆盖厚度0 ～20 cm 条件下，覆盖厚度越大，果实性状越好，但因果实性状指标提升幅度渐减，建议覆盖厚度不超过20 cm，亦可根据品种和经营目的而调整覆盖厚度。

3.1 有机物覆盖厚度对蓝莓园土壤性质的影响

有机物覆盖地面太厚会影响土壤的通透性，增加土壤黏度，不利于蓝莓根系发育，覆盖太薄则达不到固水保墒、控制杂草的效果[20]。本研究结果表明，玉米秸秆覆盖地表显著提升了土壤含水量，减缓土壤温度变化趋势，且随着覆盖厚度的增加，维温持水效果更加明显，可以减缓极端温度对蓝莓根系的伤害，与刘红弟等[21]的研究结果相同。较为稳定的土壤含水量及温度，增强了土壤微生物活性，加快了玉米秸秆的降解速度，从而降低了上层土壤（0 ～20 cm）密度。有机物覆盖厚度与土壤密度呈极显著负相关，10 cm 覆盖厚度即可显著降低土壤密度。与徐莹莹等[22]的研究结果相似，地表覆盖显著提高了土壤养分全量和有效含量。本研究中结果表明，土壤有机质、水解氮、全氮、全钾含量与玉米秸秆覆盖厚度呈显著正相关，在不同厚度覆盖处理下土壤有机质、水解氮、全氮、有效磷、全钾含量差异显著，说明玉米秸秆覆盖地表时，土壤有机质、氮元素释放速度最快，钾、磷次之。可能因为覆盖物种类和土壤质地的不同，养分释放速度与陈尚洪等[23]的研究结果不一致。

3.2 有机物覆盖厚度对蓝莓产量的影响

蓝莓生长易受土壤的温度、含水量和养分库容的影响，不同品系对土壤状态要求不同[24]，兔眼蓝莓较敏感。3 个蓝莓品种的单株产量均与覆盖厚度呈极显著正相关，5 cm 玉米秸秆覆盖厚度即可显著提升蓝莓单株产量，同时，蓝莓果实形态和单果质量对覆盖厚度的响应在各品种间存在差异。覆盖厚度为5 cm 时，‘粉蓝’和‘芭尔德温’果实横径较对照显著增加，与20 cm 覆盖处理无显著差异。‘灿烂’果实纵横径和单果质量与覆盖厚度呈极显著正相关，覆盖厚度为10 cm 时，‘灿烂’单果质量和果实纵横径显著高于对照。说明增加有机物覆盖厚度有利于蓝莓果实体积和单果质量的增加，同时有利于蓝莓坐果，进而提升产量，但20 cm 覆盖厚度比10 cm 覆盖厚度对蓝莓产量、果实体积和单果质量的提升幅度不如10 cm 覆盖厚度比对照的提升幅度。

3.3 有机物覆盖厚度对蓝莓果实品质的影响

蓝莓果实糖酸比为果实风味的重要指标，糖酸比越高口感越甜，花青素、SOD、维生素C 为抗氧化物质，可溶性蛋白与酶活力相关，糖酸比、花青素含量、SOD 活性、维生素C 含量、可溶性蛋白含量均对蓝莓果实品质有着正向作用。除SOD 活性和‘芭尔德温’的糖酸比外，3 个品种果实的上述指标均与玉米秸秆覆盖厚度呈极显著正相关。‘灿烂’果实的花青素含量、维生素C 含量、可溶性蛋白含量、糖酸比在覆盖厚度为10 cm 时，均显著高于对照，且20 cm 覆盖厚度下果实品质与10 cm 覆盖厚度无显著差异；‘粉蓝’果实的可溶性蛋白含量和糖酸比在覆盖厚度为10 cm 时，即达峰值，SOD 活性、花青素含量、维生素C 含量随覆盖厚度增加而增加，但增加幅度渐缓；覆盖后‘芭尔德温’果实的SOD 活性、糖酸比略有降低，但无显著差异，覆盖厚度为10 cm时果实花青素含量、可溶性蛋白含量较对照有显著提升。地表覆盖能显著提升蓝莓果实品质，且‘粉蓝’和‘灿烂’果实品质对不同覆盖厚度的响应较为明显，处理间差异显著，‘芭尔德温’果实花青素含量和维生素C 含量这2 个关键果实品质指标在20 cm 覆盖厚度下分别提升了2.17 和6.71 倍，均显著高于对照。经过覆盖，‘灿烂’鲜果具有更好的口感（糖酸比大于10），故建议以鲜果采摘为经营目的时，‘灿烂’蓝莓地表覆盖10 ～20 cm 玉米秸秆。

可能由于生物学习性的不同，3 个品种测定指标对覆盖厚度的响应表现出品种间的差异性，按照其在试验地区的生长势表现由优到劣排序，3 个品种依次为‘灿烂’‘芭尔德温’‘粉蓝’。‘灿烂’果形适中且较早熟，盛果期为7月中上旬；‘粉蓝’果小且较晚熟，盛果期为7月下旬；‘芭尔德温’果大且晚熟，盛果期为7月末—8月。‘粉蓝’枝条直立生长且树丛紧凑，‘灿烂’和‘芭尔德温’树形开张且长势强，果期光照充足，有利于果实品质的提升。3 个品种中，‘芭尔德温’蒸腾速率较低，耐旱性强[25]，因而其产量和品质对覆盖厚度的响应不若前两者灵敏。

过量施肥易引起树体受损，不利于可持续经营，地表覆盖在改善土壤性状的同时，可提高肥料利用率，减少肥料用量[8,26]。本研究结果揭示了有机物覆盖厚度对土壤性质、蓝莓产量、果实品质的影响，但因受土壤质地、蓝莓品种、覆盖物种类等因子的影响，该结果具有一定局限性，仅对条件相似的基地管理具有参考意义。由于覆盖时间较短，未能探讨有机物覆盖厚度对深层土壤的作用，为达到经济效益和环境利益的双重保障，应进一步结合肥料减施、覆盖量及覆盖时间开展研究。