生草栽培对杧果园土壤生境和果实品质的影响

何堂熹，罗 聪，刘 源，周 立，杨小州，范志毅，江唐鑫，李 峰，方中斌，何新华

(广西大学农学院/亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室，南宁，530004)

杧果为漆树科杧果属热带果树，在我国已有1 000多年栽培历史，具有很高的营养价值和经济价值，有“热带果王”的美誉[1-3]。百色桂热杧82号作为国家农产品地理标志登记产品，是百色地区优势经济作物之一，也是广西名优水果的“一张名片”。桂热杧82号树势中等，枝条开张，花期较迟，属于中晚熟品种，单果质量200～500 g，果实S形，果嘴明显，果皮青绿色，成熟后黄绿色，味香甜。据广西杧果创新团队统计数据，截至2019 年，百色全市杧果园面积为88 330 hm2，投产面积57 170 hm2，总产量75.98万t，总产值 41.31 亿元，成为当地政府脱贫攻坚和农民脱贫致富的重要产业。但由于该地区果园多为山地果园，地势差距大，且长期采用清耕法进行土壤管理，导致水土流失严重、土壤板结、生物多样性降低等果园生态问题，严重制约着百色杧果产业的健康发展。

生草栽培分为自然生草和人工生草两种形式，作为一种可持续发展的土壤管理方式，最初在欧美等农业发达国家被推广使用，而我国起步较晚[4-6]。如今果园生草栽培管理模式已在较多果园管理中得到应用推广，如苹果[7]、梨[8]、葡萄[9]、柑桔[10]等果树均有大面积应用。但由于不同地区气候差异、土壤原始质地不同、生草种类不同而导致对果园综合环境影响不同。研究表明，对土壤理化性质的影响主要体现在生草可以根据不同季节维持土壤温度，提高或降低土壤含水量，提高土壤孔隙度、土壤团聚体含量、有机质含量、养分含量、微生物数量、土壤酶活性等[11-16]。对果树影响主要体现在生草可以提高果树的光合速率、产量和果实品质，但幼龄果园则会存在肥水竞争抑制幼苗生长[17-20]。目前鲜见生草对广西百色地区杧果园土壤理化性质和果实品质影响的报道，因此开展此次研究。

1 材料与方法

1.1 试验地概况试验地位于广西百色市东南部右江河谷中心地带田东县，东经106°53′～107°26′，北纬23°16′～24°01′，属于典型的南亚热带季风气候，年平均温度21.9 ℃，年降水量1 172.3 mm，年蒸发量1 774.7 mm，蒸发量大于降水量，夏季炎热，冬季温和，无霜期长，利于杧果生长。

1.2 试验设计高接换种4年生的桂热杧82号杧果园供试，砧木为土杧，中间砧为凯特杧，株行距4 m×4 m。2018年10月进行试验，采用全园生草方式，设置紫花苕子、矮扁豆、白花三叶草、自然生草、清耕(对照)等5个处理，每处理重复3次，每次重复面积为4 m×8 m，次年2月成坪，5月刈割1次，覆盖于地表以及树盘周围。

1.3 样品采集与测定方法不同生草生育期按栽培日历统计。2019年10月下旬在各处理区按五点法用土钻采集深度30 cm土层土壤样品，剔除杂质后混匀用四分法将样品分成两个部分，分别装入无菌袋中带回实验室，一部分保存在4 ℃冰箱中，用于测定微生物数量；另一部分风干后磨细过1 mm目筛用于土壤pH值、土壤电导率、土壤养分和酶活性测定。土壤细菌、真菌、放线菌计数采用稀释涂布平板法测定，细菌培养用牛肉膏蛋白胨培养基，真菌培养用马丁氏培养基，放线菌培养用改良高氏1号培养基[21]。土壤pH值用便携式pH值测试笔，土壤电导率用雷磁DDB-303A，土壤有机质用重铬酸钾容量法，水解氮用碱解扩散法，速效磷用钼锑抗比色法，速效钾用火焰分光光度法，交换性钙、交换性镁用火焰分光光度法测定[22]。土壤蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水杨酸比色法，脲酶活性采用靛酚比色法，酸性磷酸酶活性采用对磷酸苯二钠比色法，过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法测定[23]。

2019年7月中旬在各处理区选取长势相近的植株4株，从东南西北4个方向随机采摘果实5个，待后熟后取果肉混合测定品质，可溶性固形物采用ATAGO PAL-1测定，可滴定酸、维生素C、可溶性糖含量参考曹建康等[24]的方法测定。

1.4 统计分析数据采用Excel 2010进行统计分析，用SPSS 22.0进行方差分析，差异显著性(p<0.05)用小写字母表示。

2 结果与分析

由表1可知，自然生草和白花三叶草可全年生草，紫花苕子的生育周期最短，只有210 d。除自然生草外，矮扁豆成坪最快，其次是紫花苕子；萎蔫最快的则是紫花苕子，仅210 d就萎蔫死亡。由此可见，白花三叶草和自然生草可以全年覆盖，不需重新播种，而紫花苕子和矮扁豆秋播虽可以越冬，但次年需要继续播种。

表1 广西百色杧果园生草栽培不同草种生育期比较

由表2可知，生草当年刈割1次后，各处理土壤有机质含量从大到小依次为紫花苕子>自然生草>矮扁豆>清耕>白花三叶草；其中，紫花苕子处理和自然生草分别比清耕高29.10%和20.27%，白花三叶草处理则降低了9.28%，与清耕差异显著。白花三叶草处理土壤有机质含量降低可能是由于其覆盖层比较紧密，根系发达，长势较快，消耗量大。不同生草栽培处理对土壤pH值影响不同，自然生草提高了土壤pH值，其余生草栽培处理均对土壤pH值具有降低效应；各处理土壤pH值，除清耕与矮扁豆处理不显著外，其余处理均差异显著。生草处理的土壤电导率均比清耕处理高，紫花苕子处理最高，比清耕高95.92%。表明生草刈割后腐烂较快的草种可以使土壤有机质及电导率上升较快。

表2 广西百色杧果园不同生草栽培对土壤有机质、pH值、电导率和果实品质的影响

生草当年刈割1次后，除白花三叶草处理外，其余生草栽培处理的果实可溶性固形物含量均比清耕有所提高，但差异都不显著。生草栽培处理的果实维生素C含量与清耕相比均有所提高，且差异均显著。紫花苕子处理和自然生草的糖酸比比清耕分别提高52.65%和34.90%，差异显著，其余处理与清耕差异不显著。

由表3可知，生草当年刈割1次后，前期受幼苗生长以及杂草的影响，导致土壤碱解氮含量下降明显，不同处理土壤碱解氮从高到低依次为清耕>矮扁豆>紫花苕子>自然生草>白花三叶草，与清耕相比均差异显著。不同处理的有效磷含量从高到低依次白花三叶草>自然生草>清耕>矮扁豆>紫花苕子，白花三叶草处理和自然生草的有效磷含量分别比清耕高2.02倍、1.84倍，而紫花苕子和矮扁豆则比清耕低很多，各生草处理与清耕差异显著。不同处理的有效钾含量从高到低依次为白花三叶草>自然生草>矮扁豆>紫花苕子>清耕，除白花三叶草处理与自然生草处理差异不显著外，其余各处理差异显著。不同处理的交换性钙、交换性镁含量从高到低依次为自然生草>白花三叶草>清耕>矮扁豆>紫花苕子，生草处理与清耕差异显著，自然生草和白花三叶草处理的交换性钙含量分别比清耕高72.15%、8.64%，交换性镁含量分别比清耕高97.92%、27.08%，矮扁豆和紫花苕子处理的交换性钙含量和交换性镁含量均比清耕低。

表3 广西百色杧果园不同生草栽培对土壤养分的影响

由表4可知，生草当年刈割1次后可以提高土壤微生物数量，其中细菌数量最多，其次是放线菌，真菌数量较少；这三类微生物数量增加最多的均是紫花苕子处理，细菌数量比清耕增加28.65%，但差异不显著，真菌数量比清耕提高144.61%，差异显著；放线菌数量比清耕提高146.19%，差异显著。此外，生草栽培处理增加了土壤微生物总数，但各处理间差异不显著。

表4 广西百色杧果园不同生草栽培对土壤微生物的影响

由表5可知，生草当年刈割1次后，对土壤相关酶活性有不同程度的影响。土壤蔗糖酶活性从高到低依次为紫花苕子>自然生草>清耕>矮扁豆>白花三叶草，紫花苕子处理比清耕高16.96%，差异显著。生草栽培处理的土壤过氧化氢酶活性比清耕均有提高，各处理土壤过氧化氢酶活性从高到低依次为白花三叶草>紫花苕子>矮扁豆>自然生草>清耕，白花三叶草、紫花苕子和矮扁豆分别比清耕提高57.26%、150.92%、37.47%，差异显著。生草栽培处理的脲酶活性整体都有降低趋势，这与生草前期消耗土壤氮素有关，各处理土壤脲酶活性从高到低依次为清耕>矮扁豆>紫花苕子>自然生草>白花三叶草，降低最多的为白花三叶草，比对照低54.79%，差异显著。不同处理的土壤酸性磷酸酶活性从高到低依次为白花三叶草>自然生草>清耕>矮扁豆>紫花苕子，白花三叶草和自然生草比清耕高20.44%，16.45%，差异显著，其余处理与清耕差异不显著。

表5 广西百色杧果园不同生草栽培对土壤酶活性的影响

3 结论与讨论

试验结果表明，杧果园生草当年刈割1次可以影响土壤理化性质和果实品质，但不同生草处理的影响不同。所有生草处理，刈割后可以提高0～30 cm土壤电导率、有效钾含量、微生物数量以及过氧化氢酶活性，但会降低土壤碱解氮含量。种植紫花苕子、矮扁豆、自然生草后可以提高土壤有机质含量，紫花苕子提高最多，白花三叶草则降低。种植紫花苕子、矮扁豆、白花三叶草会导致土壤pH值下降，自然生草则升高。白花三叶草处理和自然生草的土壤有效磷、交换性钙、交换性镁含量均比清耕高。土壤脲酶活性和磷酸酶活性与土壤氮素、磷素含量相关，白花三叶草和矮扁豆降低了土壤蔗糖酶活性。对果实内在品质的整体影响以紫花苕子处理表现较佳。因此，杧果园生草可以首选紫花苕子，有灌溉条件的则可以选择白花三叶草，但前期要注意追肥，防止土壤速效养分消耗过大。

果园生草栽培对果园的小气候、土壤理化性质、果实品质均有影响，因果园地理环境、土壤质地、生草种类及年限而异。在果园生草初期，有学者在柑桔园[25]、枣园[26]、梨园[27]研究发现，生草栽培会使土壤的有机质、土壤阳离子交换量以及有效氮磷钾含量等营养成分下降，主要是因为前期草种生长消耗了大量的表层土壤养分，与果树存在竞争关系，故导致相关指标下降。本试验结果表明，生草栽培成坪刈割1次后，可以提高土壤电导率；栽种紫花苕子、矮扁豆、自然生草可以提高土壤有机质含量，栽种白花三叶草则会导致土壤有机质降低，可能是因为紫花苕子、矮扁豆、自然生草刈割后腐烂较快，并且这3个处理的生草生长过程中就会部分腐烂，而白花三叶草长势旺盛。生草处理的土壤碱解氮含量均比清耕低，而有效钾含量则相反，可能是由于所选生草均为豆科植物，前期生长消耗土壤氮素较大，刈割后不能及时补足，而有效钾含量则消耗不大。白花三叶草和自然生草处理的有效磷、交换性钙、交换性镁含量均显著比清耕高，而矮扁豆和紫花苕子则比清耕低，这可能由于白花三叶草和自然生草这两个处理的土壤本身这3种营养元素较丰富，也有可能是这两个处理的草种对磷、钙、镁消耗量不大导致的。

土壤pH值可以影响果树对土壤养分的吸收，是决定果树能否正常生长发育的重要因素，不同地区、不同果树对土壤pH值要求不同，不同生草种类对土壤pH值的影响也不同。有学者在南方梨园生草研究发现，生草栽培可以降低土壤pH值，并且随着种植年限增加不断降低[28]；而李华等[29]在葡萄园栽培牧草则导致土壤pH值升高；陈凯等[30]在南方丘陵山地果园栽植香根草则可以提高山地土壤pH值，改良柑桔园土壤。本试验结果表明，自然生草会导致土壤pH值升高，其余生草处理则导致土壤pH值降低，可能是由于生草选择豆科植物，腐烂过程中分解产生较多的CO2和有机酸类，故导致土壤pH值下降[31]，而自然生草由于生草种类丰富，稳定性较好。由于杧果园土壤多数为酸性土壤，若杧果园长期生草则可能导致土壤酸性较低，养分失调，因此当生草种植一定时间后应注意更换生草或使用酸性土壤改良剂以平衡土壤酸碱度。

土壤微生物是有机质分解、土壤物质转化循环的重要参与者[32]。本试验结果表明，杧果园生草可以提高土壤的细菌、真菌、放线菌数目，改善这3者在土壤中的比例，这与姜莉莉等[33]和屠娟丽等[34]的研究结果一致。主要原因是由于生草刈割后给土壤微生物提供了一个良好的生态环境，利于微生物繁殖生长。

土壤酶是土壤生化反应、营养元素循环以及能量转移的重要媒介，是评价土壤养分供给、土壤环境质量的重要指标[32]。本试验结果表明，生草栽培刈割后可以提高过氧化氢酶活性，降低脲酶活性；白花三叶草和矮扁豆的蔗糖酶活性低于清耕，紫花苕子和自然生草的则高于清耕；白花三叶草和自然生草的酸性磷酸酶活性高于清耕，紫花苕子和矮扁豆则低于清耕。有的处理过氧化氢酶和蔗糖酶活性提高的主要原因是由于生草刈割后增加了微生物的繁殖活动，促进了生化反应的进行，从而使酶活性提高；而有的处理脲酶和酸性磷酸酶活性降低的主要原因是由于前期消耗了大量相关养分，导致酶活性降低。这与一些研究结果相似[35-36]。

试验结果表明，除白花三叶草外，其余生草处理可以增加果实的可溶性固形物含量和糖酸比；所有生草处理均可以提高果实维生素C含量，这与桑葚[37]、脐橙[38]、李[39]等水果的研究结果一致。这可能是由于生草改变了果园的小气候环境，刈割腐烂后活化了果树根系，有利于果实生长发育。因此，探讨多年生草对杧果园环境以及果实品质的影响机理将是下一步研究重点。