覆草和浇水量对桃树幼苗生长及土壤温湿度的影响

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（信阳农林学院 林学院，河南 信阳 464000）

近年来，随着农业生产向着机械化发展，以及政府对于环境保护的重视，作物秸秆作为一种清洁型、经济型的生物肥料和地表覆盖材料正在逐渐被人们重视，尤其在节水农业生产中发挥了重要作用。作物秸秆归田正在逐步代替秸秆就地焚烧。已有研究结果表明，地表覆盖秸秆对于农田土壤可以起到高温天气降温、低温天气保温以及保水增肥的作用[1-2]，尤其对表层土壤的影响较为显著，同时具有改善作物生长、提高作物产量和果实品质等功能[3-4]。但不同秸秆种类、秸秆覆盖量和作物种类等对作物生长及产量的影响存在一定差异，已有学者对此进行了大量研究。孔凯凯等[5]经研究发现，覆草对胡杨幼苗成活率和生长状况的改善及保墒效果较覆膜、覆沙、裸地好；郑平生[6]经研究得出，覆盖麦草对旱地桃树根系发育和土壤孔隙度等均有良好的改善作用；张立强等[7]经研究发现，不同水分条件下，各覆草处理对玉米生长的促进作用不同，高土壤水分含量条件下覆草量0.6 kg/m2对玉米根系、茎秆等的生长的促进作用最好，低土壤水分含量条件下覆草量0.6 kg/m2的作用效果次于覆草量1.2 kg/m2。这表明覆草对作物生长及土壤水热状况的调节效果受控于覆草量和土壤含水量。

信阳五月鲜桃是信阳地区的特色优良品种，其生长和栽培主要集中在山麓地区，深受降雨时空分布不均及灌水设施不完善的影响，因此，探索适宜信阳五月鲜桃的节水栽培技术意义重大。已有学者研究了覆盖方式、土壤水分状况等对信阳五月鲜桃生长状况和果实品质的影响[8-10]，但有关覆盖材料对该品种苗木生长和土壤温湿度的调控效应的研究鲜有报道，尤其是不同水分条件下覆草量的作用效果尚不明确。因此，在前人研究的基础上，本研究中以1年生五月鲜桃幼苗为试材，以干水稻秸杆为覆盖材料，设置覆草量和浇水量2种处理，通过盆栽方式，探究不同水分条件下覆草量对表层（0 ～5 cm）土壤温湿度及桃树幼苗生长状况的影响，旨在筛选适宜信阳五月鲜桃幼苗生长的覆草和浇水方案，为节水模式下信阳五月鲜桃幼苗的优质栽培提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

2019年6—8月，在信阳农林学院苗圃避雨大棚内进行试验。该地地理位置为114°06′E、31°12.5′N，属亚热带向暖温带过渡地区，冷暖适中，四季分明，年平均气温15.3℃，无霜期长达220 ～230 d，降雨主要发生在5—9月，年均降雨量约1 100 mm，空气湿润，年均相对湿度77%。

1.2 试验材料

供试材料为长势良好且基本一致的1年生五月鲜桃嫁接苗，该种苗来自信阳市种苗站。试验中所用土壤采自信阳农林学院，为风干1 a 的沙壤土。覆盖材料为剪碎的自然风干水稻秸秆。

1.3 试验设计

2019年6月25日，以盆栽方式进行试验，共设置4 个覆草主处理和4 个浇水副处理，具体操作步骤：称取11 kg 风干1 a 的沙壤土置于盆口直径为12 cm 的塑料花盆内，用于栽种信阳五月鲜桃幼苗；参照张立强等[7]和Pang 等[11]研究中的覆草量设置方法并略有改动，按照0、2、4、8 kg/m2的梯度设置覆草量，分别标记为G0、G1、G2、G3，将干稻草均匀铺于土壤表面。

对不同处理按照0.6、0.9、1.8、3.0 kg 的梯度进行浇水，分别标记为W1、W2、W3、W4。花盆编号依次为G0W1、G0W2、G0W3、G0W4、G1W1、G1W2、G1W3、G1W4、G2W1、G2W2、G2W3、G2W4、G3W1、G3W2、G3W3、G3W4，每个处理设置3 组重复（即每个处理3 株幼苗）。

根据最高持水量确定最大浇水量，即采用浸盆法，将装有11.0 kg 土壤的花盆放在水盆里，浸水24 h 后取出花盆，沥水30 min，此时称取的花盆总质量为14.0 kg，由此判断最大持水量为3.0 kg。浇水频率根据天气和土壤湿度而定，一般隔2 ～3 d 浇水1 次）。

1.4 指标测定和统计

土壤温度和含水量均使用土壤水分速测仪（美国，Soil Moisture Equipment Corp）进行测定，测定土深为5 cm，在盆内不同位置随机测定3 次，作为重复。叶绿素相对含量使用便携式叶绿素计（SPAD-502 型）测定，每株树苗取3 ～5 片叶进行测定，作为重复。株高和茎粗分别采用钢卷尺和游标卡尺测定。从试验开始日即测定1次各指标，之后每隔7 ～15 d 测定1 次，直至8月31日试验结束，共测8 次。鲜桃幼苗叶片叶绿素含量和生病叶片数取8 次测定值的平均值，株高生长量和茎粗生长量为第1 次和最后1 次测量值的平均值的差值。

1.5 数据处理

使用Excel 2010 和SPSS 20.0 软件进行数据处理，使用Origin 2018 软件作图。其中，不同处理间土壤温度、土壤含水量、叶片叶绿素含量和生病叶片数量采用LSD 多重比较法进行比较。

2 结果与分析

2.1 覆草和浇水处理对桃树幼苗土壤温度的影响

不同覆草和浇水处理下桃树幼苗土壤温度的变化如图1所示。由图1可见，在不同浇水量条件下，覆草处理后的土壤温度较对照处理（G0）均有所下降，并且下降幅度以W1和W2低水分条件下较为显著。在W1条件下，按照土壤平均温度由高到低排序，各处理依次为G0（29.4 ℃）、G1（28.0 ℃）、G2（25.6 ℃）、G3（24.1 ℃），其中G2、G3处理的土壤温度与G0的差异达显著水平（P＜0.05），随着覆草量加倍，降温幅度依次为5.06%、13.18%、18.05%。在W2条件下，按照土壤平均温度由高到低排序，各处理依次为G0（27.1℃）、G1（26.2℃）、G2（25.4℃）、G3（22.4℃），仅G3处理的土壤温度与G0差异显著（P＜0.05），随着覆草量增加，降温幅度依次为3.38%、6.17%、17.46%。在W3和W4条件下，各处理间土壤温差明显低于浇水量为W1和W2时的土壤温差，但总体而言，按照土壤平均温度由高到低排序，各处理依次仍为G0、G1、G2、G3，覆草土壤温度降幅为1.89%～10.01%，仅G3W3、G3W4处理与对照土壤温差达显著水平（P＜0.05），降幅分别为10.01%、8.99%。

图1 不同覆草和浇水处理下桃树幼苗土壤温度的变化Fig.1 Change of soil temperature in different straw mulching and irrigation water treatments

2.2 覆草和浇水处理对桃树幼苗土壤含水量的影响

不同覆草和浇水处理下桃树幼苗土壤含水量的变化如图2所示。由图2可见，土壤含水量与土壤温度基本呈相反的变化趋势，在浇水量相同时，按照土壤含水量由高到低排序，总体上各处理依次为G3、G2、G1、G0，即覆草处理可以减少土壤水分蒸发。在浇水量为W1时，对照土壤含水量平均为13.16%，G1、G2、G3处理土壤含水量依次为15.36%、15.86%、17.41%，分别较对照土壤含水量提高16.68%、20.47%和32.22%（P＜0.01），其中G3处理与对照土壤含水量的差值最高达7.55百分点。在浇水量为W2时，对照和G1、G2、G3处理的土壤平均含水量依次为16.28%、17.91%、19.00%、21.10%，各覆草处理分别较对照提高了10.03%、16.71%、29.61%，G3处理与对照土壤含水量的差异达显著水平（P＜0.01），差值为12.45 百分点。在浇水量为W3时，随着覆草量增加，土壤平均含水量依次为22.02%、22.68%、25.12%、25.25%，各覆草处理分别较对照提高了3.04%、14.12%、14.74%，并且覆草处理与对照土壤含水量的最大差值为4.14 百分点；同时，G2、G3处理与对照土壤含水量的差异显著（P＜0.05），但G1处理与对照、G2与G3处理之间土壤含水量的差异均不显著（P＞0.05）。在浇水量为W4时，对照和各覆草处理下的土壤含水量分别为23.41%、24.89%、25.93%、25.56%，G1、G2、G3处理的土壤含水量分别较对照提高了6.32%、10.78%、9.19%，但不同处理之间差异均不显著。

2.3 覆草和浇水处理对桃树幼苗生长量的影响

不同覆草和浇水处理下桃树幼苗株高和径粗的变化见表1。由表1可知，与对照相比，G2和G3覆草处理后幼苗的高度显著提高（P ＜0.01），桃树幼苗株高生长量分别为11.50 ～26.50、14.57 ～26.20 cm，平均生长量为22.23、19.62 cm，分别为对照的2.30、2.07 倍。G1覆草处理对鲜桃幼苗株高的影响不显著，其处理下的株高生长量与对照较接近，平均生长量分别为9.93、9.63 cm。整体而言，随着浇水量增加，G2处理下幼苗生长较快，试验结束后生长量平均为22.23 cm，G3处理下幼苗的生长量次之（19.62 cm）。不同处理对盆栽鲜桃幼苗茎粗的影响无明显规律，但在W1、W2条件下，G2和G3覆草处理下幼苗茎粗的平均生长量分别为3.13、2.93 mm，明显大于对照（1.86 mm）和G1处理（1.55 mm），差异达显著水平（P ＜0.05）。

2.4 覆草和浇水处理对桃树幼苗叶片叶绿素含量及病叶数的影响

叶绿素是影响植物叶片光合速率的重要因素，其含量将直接影响作物的光合速率。不同覆草和浇水处理下桃树幼苗叶片叶绿素相对含量见表2。由表2可知，按照鲜桃叶片叶绿素相对含量由高到低排列，整体上各处理依次为G3（32.07）、G1（31.03）、G2（29.12）、G0（27.40），但随着浇水量从W2增加至W4，各覆草处理下鲜桃叶片叶绿素相对含量基本呈降低趋势，覆草与对照间的差异亦随着浇水量的增加而降低；在W2条件下，各覆草处理叶片叶绿素相对含量最高，达35.46，并随着覆草量的增加呈升高趋势，而在其他浇水处理中，随着覆草量增加，叶绿素相对含量无明显变化规律。

不同覆草和浇水处理下桃树幼苗的病叶数见表2。由表2可知，在浇水量相同时，覆草处理下鲜桃幼苗的病叶数基本低于对照，但各覆草处理间病叶数的差异基本不显著。

图2 不同覆草和浇水处理下桃树幼苗土壤含水量的变化Fig.2 Change of soil water content under different straw mulching and irrigation water treatments

表1 不同覆草和浇水处理下桃树幼苗的各生长指标†Table 1 Change of growth indices of peach trees under different treatments

表2 不同覆草和浇水处理下桃树幼苗叶片的叶绿素含量和病叶数Table 2 The SPAD and change of growth indices of peach trees under different treatments

3 结论与讨论

通过分析不同覆草处理下土壤温度、土壤含水量及桃树幼苗的株高、茎粗、叶绿素相对含量、病叶数，得出以下主要结论：1）各覆草处理中土壤温度较对照均有不同程度降低，土壤含水量较对照均有不同程度提高，并且随着覆草量加倍，降温和保墒效果提高；2）在W1和W2低浇水量条件下，各覆草处理中土壤降温幅度为3.38%～18.05%，土壤含水量提高幅度为10.03%～32.22%，而在W3和W4高浇水量条件下，各覆草处理中土壤温度仅降低1.89%～10.01%，土壤含水量仅提高3.04%～14.74%，表明覆草在低浇水量条件下的降温保墒效果优于高浇水量条件；3）各处理间桃树幼苗的茎粗与对照无显著差异，但G2、G3处理下桃树幼苗株高均显著提高，并且随着浇水量增加，G2处理下桃树幼苗生长最快，同时覆草处理下病叶数均低于对照；4）按照叶绿素相对含量由高到低排列，各覆草量处理依次为G3（32.07）、G1（31.03）、G2（29.12）、CK（27.40）， 并 随着浇水量增加呈下降趋势，表明覆草在低浇水量条件下对叶绿素合成的促进作用较好。综合分析不同处理下盆栽信阳五月鲜桃幼苗的生长状况及土壤温湿度，初步认为在0.9 kg 浇水量（W2）条件下，按照8 kg/m2覆盖水稻秸秆（G3），是在保证尽量节水的前提下，改善土壤水热条件及促进盆栽桃树幼苗生长发育的较适宜的覆盖模式。

大量研究结果表明，秸秆覆盖是调节表层土壤水热状况进而改善作物生长状况的有效措施之一。如郑旭霞等[12]经研究发现，秸秆覆盖处理下土壤的含水量始终高于对照，并且不同生育期玉米的株高、茎粗和叶面积值显著增加；彭超等[13]的研究结果表明，秸秆覆盖的保墒保温效果仅次于地膜覆盖。本研究结果表明，在试验期间，各覆草处理下土壤温度均低于对照，这与王平等[14]和赵师成等[8]的研究结果基本一致。研究结果进一步表明，覆草的降温效果在低浇水量时（W1、W2）更加显著，并以较大覆草量的降温效果最好，如G3W1处理的土壤平均温度较对照降低5.3 ℃，降温效果是G2W1的1.37 倍，是G1W1的3.56 倍；G3W2处理的土壤平均温度较对照降低4.7 ℃，降温效果是G2W2的2.83 倍，是G1W2的5.17 倍，这表明在干旱时期可以通过加大覆草量实现土壤降温，从而缓解高温天气对盆栽信阳五月鲜桃幼苗的伤害。在7月15日的高温天气，最大覆草量处理的土壤温度较对照降低达7.7 ℃，降温效果显著高于覆草对甘肃旱地桃园20 cm 土壤的降温效果（3.5 ℃）[15]，亦高于覆草对梨园土壤的降温效果（5.2 ℃）[16]，这可能与浅层土壤温度波动大于深层土壤有关[17]。同时盆栽试验中土壤体积小，小空间范围内土壤热量传导速率较快，可能导致覆草后降温效果高于果园土壤。

在夏季，地面适当覆草既能克服地膜覆盖引起土温过高的缺点，亦可避免自身对土壤水分的消耗，因此具有明显的生态效益[17]，其通过阻隔大气与土壤的水热交换，而起到保墒作用。本研究结果表明，覆草处理的土壤含水量较对照均有不同程度提高，这与郑平生[6]的研究结果一致。尤其在低浇水量条件下，覆草对土壤水分的保持效果较好，并且随着覆草量增加保墒效果提高。本研究结果表明，覆草8 kg/m2的保墒效果最好，其土壤含水量较对照提高了32.22%。另外，随着浇水量增加，覆草处理对土壤的保墒效果较对照依次呈下降趋势，可能是因为水的比热容大，土壤含水量较高时增温缓慢，从而减弱了表层土壤水分蒸发散失的强度。本研究结果表明，在干旱条件下，地面覆草可以发挥保墒作用，缓解干旱胁迫对鲜桃幼苗生长发育的不利影响，从节水的角度看，8 kg/m2的覆草量可以达到较好的保墒效果。

覆草对盆栽鲜桃幼苗的生长状况及叶绿素合成具有一定的促进作用。本研究结果表明，不同覆草处理中以G2和G3对鲜桃幼苗生长的促进作用较为显著，表现为株高生长量和茎粗生长量均明显大于对照，这与曹振凯[18]和张立强等[7]的研究结果基本一致。有研究结果表明，覆草一般能够提高作物叶片叶绿素含量，如夏冬[19]经研究得出，稻草覆盖处理的番茄叶片叶绿素含量仅次于地膜+稻草覆盖处理；吕三三等[20]经研究得出，覆草处理的苹果叶片总叶绿素含量提高了12.71%。本研究结果表明，覆草处理的鲜桃幼苗叶片叶绿素含量高于对照，但仅出现在低浇水量条件下（W1、W2），并且各处理中叶片叶绿素含量在高浇水量条件下反而降低，这与张立强等[7]经研究得出的高水分条件下叶绿素指数高于对照的结果不同，这可能是因为水分较为充足时叶片生长速率较快，导致叶绿素合成滞后。

本试验是以盆栽的方式在避雨大棚下进行的，可以降低甚至避免暴雨、大风等特殊天气对试验结果的干扰，因此研究结果对于相关盆栽试验及果园桃树栽培试验具有一定的参考价值。除了土壤温湿度，土壤养分亦是限制桃树幼苗生长的不可忽视的因素，因此，覆草及干旱环境对土壤有机质、氮素水平的影响，是今后应进一步探究的问题。