自然生草对土壤和树体矿质营养及苹果树生理病害的影响

王 燕， 白岗栓

(1.杨凌职业技术学院生物工程学院， 陕西 杨凌 712100； 2.西北农林科技大学水土保持研究所， 陕西 杨凌 712100；3.中国科学院水利部水土保持研究所， 陕西 杨凌 712100)

中国是世界上最大的苹果(MalusDomesticaBorkh.)生产及消费国[1-2]。目前陕西省的苹果产量占中国的1/4和世界的1/7。渭北旱塬地处陕西省关中平原与陕北黄土丘陵沟壑区之间，海拔800～1 300 m，为黄土高原地势比较平缓的部分，是陕西省及中国最大的优质苹果生产基地。渭北旱塬降水量偏少，土壤贫瘠且缺乏灌溉水源，影响优质高效苹果生产[1-2]。为了提高果实产量，渭北旱塬大量施用化肥，有的果园施氮量高达1 032 ± 32 kg·hm-2[3]，不但降低肥料利用率[4]，造成果园硝态氮积累及土壤酸化[5]，造成土壤营养元素之间的不平衡，影响果树对钙、镁、锌、铁、硼等其他营养元素的吸收，产生生理病害[6]。如何促进果园土壤养分的均衡供给，减少生理病害的发生，成为渭北旱塬苹果优质高效生产中的新问题。欧美及日本等发达国家普遍实行果园生草以提高土壤有机质及营养元素之间的平衡，改善土壤环境[7-13]及小气候[14]。目前果园生草有人工生草和自然生草两种方式[15-16]，其中人工生草多选用豆科或禾本科植物，由于其根系分布深，生长量大，在降水偏少、缺乏灌溉水源的渭北旱塬存在着与果树争水争肥的问题[16-22]；而自然生草经过多年的自然选择与淘汰，能够适应当地果园的生态环境，且物种丰富，覆盖度高，能有效提高土壤有机质，改善果园生态环境[23-29]。经过30多年的自然演替及人工选择，渭北旱塬西部的长武塬区果园自然生草的草种主要演替为繁缕(StellariamediaL. Cyr)和牛繁缕(MalachiumaquaticumL. Fries)，不但覆盖度高，覆盖期长，根系分布浅且生物量小，而且不需要人工播种及刈割，已逐渐被广大果农所接受[30]，但有关渭北旱塬果园自然生草对土壤、树体矿质营养和苹果树体生理病害的影响未见报道。本研究以果园清耕对照，探讨渭北旱塬果园自然生草(繁缕和牛繁缕群落，自然生草8年，6年，4年和2年)对果园土壤和苹果树体矿质营养及生理病害的影响，以期为渭北旱塬果园自然生草提供支撑。

1 材料和方法

1.1 试验区概况

试验园位于渭北旱塬西部的长武塬区，中国科学院长武黄土高原农业生态试验站，北纬35°12′，东经107°40′，海拔1 220 m，年均降水量551.7 mm，其中果树生长期4—10月降水494.1 mm，年均气温9.1℃，≥10℃积温3 029℃，日照时数2 226.5 h，无霜期171 d。试验园土壤为黑垆土，试验前(2011年3月)耕层(0～20 cm土层)土壤有机质为8.64 g·kg-1，全氮为0.87 g·kg-1，全磷为0.24 g·kg-1，全钾为7.26 g·kg-1，速效氮为53.65 mg·kg-1，速效磷为40.28 mg·kg-1，速效钾为214.25 mg·kg-1，pH值为7.8，土壤容重为1.32 g·cm-3，田间持水量为22.21%，萎蔫系数为9.2%。20～300 cm土层土壤容重平均为1.34 g·cm-3。试验前(2011年3月之前)4—9月果园为自然生草，9月至翌年3月为清耕。果园地被植物为繁缕和牛繁缕群落。

1.2 试验材料

供试苹果园为南北行向，面积2.0 hm2，株行距为3.0 m×4.0 m，小冠疏层形。主栽品种为红富士(Red Fuji)，授粉品种为皇家嘎啦(Royal Gala)，砧木为新疆野苹果(MalussieversiiLedeb. Roem.)。2009—2011年平均产量为42 000 kg·hm-2，2011年冬季修剪前干径为8.0 cm左右，树高为400 cm左右，冠径370 cm，处于盛果期。

2011年至2019年，试验园每年的施肥量为N 380 kg·hm-2，P2O5240 kg·hm-2，K2O 180 kg·hm-2，其中60%的N，80%的P2O5和60% 的K2O在果实采收后(10月上中旬)施入；20%的N，20%的P2O5和20% 的K2O在花芽分化前(5月中下旬)施入；20%的N和20% 的K2O在果实采前膨大期(8月下旬)施入。2018年因晚霜危害造成绝收，花芽分化前和果实采前膨大期未进行追肥。果实采收后施肥是在树行中部开挖深40 cm和宽60 cm的施肥沟，将化肥均匀撒施于沟内后填埋；花芽分化前和果实采前膨大期是以树干为中心，在半径150 cm左右的圆面上均匀选择5个点，挖深40 cm和直径40 cm的施肥坑，将化肥均匀撒施于坑内后填埋，且每次追肥时与上次施肥的位置错开。每次施肥开沟或挖坑前用柴扒收拢地表杂草和枯枝落叶，开沟或挖坑时将耕层土壤放置于一旁，下层土壤放置于另一旁，沟底或坑底留部分松散土壤，均匀撒施化肥后先填埋地表杂草、枯枝落叶及耕层土壤，后填埋下层土壤。化肥种类为尿素、过磷酸钙和硫酸钾。试验期间不同处理均未施有机肥。

果园自然生草的种类主要为繁缕和牛繁缕，均平伏于地表生长，能够快速自我繁殖，且根系多分布于0～10 cm土层，根系生物量较小[30]。

1.3 试验设计与测定

1.3.1试验设计 试验以果园清耕为对照，监测果园自然生草不同年限(8年，6年，4年和2年)的土壤全氮、全磷、全钾和速效氮、速效磷、速效钾、水溶性钙、有效锌、有效铁、有效锰和有效硼含量；监测不同自然生草年限果树叶片和果实中的氮、磷、钾、钙、锌、铁、锰和硼含量；监测不同自然生草年限的果树由缺钙或钙不平衡引起的果实水心病、苦痘病(含痘斑病)和裂果状况，由缺锌或锌不平衡引起的叶片小叶病，由缺铁或铁不平衡引起的叶片失绿症(黄叶病)，由多锰或锰不平衡引起的树干粗皮病和缺硼或硼不平衡引起的果实缩果病。

清耕：试验前果园土壤管理为半自然生草半清耕(4—9月为自然生草，9月至翌年3月为清耕) 模式，2011年3月下旬用低矮型旋耕机进行旋耕(深度15 cm)，2011年3月至2019年12月每间隔2～3个月旋耕1次，行间及树盘下出现的杂草及时去除，保持该小区没有杂草滋生。

自然生草8年：试验前果园土壤管理为半自然生草半清耕，2011年3月下旬旋耕后让其自然生草。自然生草期间出现的反枝苋(AmaranthusretroflexusL.)、灰藜(ChenopodiumalbumL.)等高大杂草及时去除，保留繁缕、牛繁缕和蒲公英(TaraxacummongolicumHand.-Mazz.)、马唐(Digitariasanguinalis(L.) Scop.)、荠菜(Capsellabursa-pastoris(Linn.) Medic.)、鸡肠草(Centipedaminima(L.) A. Br. et Aschers.)、箭叶旋花(ConvolvulusarvensisL.)等低矮草本。自然生草期间杂草的高度低于30 cm，2011年4月至2019年12月一直未进行刈割及旋耕。

自然生草6年、4年和2年：2011年3月至试验布设前地面管理为清耕，分别于2013年4月、2015年4月和2017年4月至2019年12月让其自然生草，即自然生草6年、4年和2年。期间的地面管理同自然生草8年。

试验重复3次，共15个小区，每个小区南北长48 m，东西宽40 m，每个小区有9行、每行有15株苹果树。试验期间不同处理的施肥、疏花疏果、套袋、修剪、病虫防治等管理措施均相同。

1.3.2试验监测 土壤样品采集：2019年苹果采收期，采用棋盘法布点，在树行中部选取采样点，用直径为3 cm土钻，以20 cm为1层，分层采集0～300 cm土层土壤样品，同一小区相同土层的土样均匀混合后作为该小区该土层的土壤样品。混合后的土壤样品经剔除植物根系、风干、磨细和过筛后，作为待测土壤样品。

叶片和果实样品采集：2019年苹果采收期，采用棋盘法布点，每个小区选择5株长势良好，挂果量有代表性的树，在树冠东、西、南、北4个方位外围中部各采集营养枝梢第5～8节位的成熟叶4～6片(带叶柄)和5个带有果柄的果实，每个小区采集叶片150片和果实100个，其中所有采集的叶片用去离子水冲洗干净，105℃烘箱中杀青30 min，80℃恒温下烘干至恒重后粉碎，过 0.25～0.50 mm筛，装袋，作为待测叶片样品。采集的果实一部分用于测定果实品质，一部分用于测定果实矿质营养。用于测定果实矿质营养的果实经洗涤、切碎和杀青、烘干、粉碎、过筛和装袋(同叶片)后，作为待测果实样品。采收期测定不同小区的果实产量(包含采样果实)，折算为单位面积果实产量。

土壤、叶片和果实矿质营养测定：土壤、叶片和果实的全氮用凯氏法测定，全磷用钒钼黄比色法测定，全钾及土壤速效钾用火焰光度计法测定；土壤中的水溶性钙、有效铁、有效锌、有效锰和叶片及果实中的钙、铁、锌和锰用原子吸收分光光度法测定[31]；土壤中的有效硼和叶片及果实中的硼用甲胺法测定[32]。

树体生理病害测定：2019年春季萌芽期至展叶期(3月下旬至4月上旬)，根据粗皮病的发病症状[33]，调查粗皮病的发病率；展叶期至新梢旺长期(4月上旬至5月下旬)根据小叶病和叶片失绿症(黄叶病)的发病症状[33]，调查小叶病和叶片失绿症的发病率；果实采收期每个小区随机采摘200个果实，根据果实开裂症状、苦痘病症状(果皮出现红色或褐红色斑块或斑点，果皮下陷等症状，含痘斑病)和缩果病症状(果面不平整，收缩等)[33]，目测法测定果实开裂率、苦痘病和缩果病的发病率，然后将每个果实纵横切成4瓣，根据水心病和缩果病(果肉纤维化)的发病症状[33]，目测法测定水心病的发病率及进一步确定缩果病的发病率。

果实品质测定：目测法测定果实着色面积，游标卡尺测定果实纵径和横径(mm)并计算果形指数，果形指数=果实纵径/果实横径；百分之一天平测定单果质量，GY-1型果实硬度计测定硬度，PR-100型数字糖度计测定可溶性固形物含量，GMK-835F果实酸度计测定可滴定酸含量[34]并计算固酸比，固酸比=可溶性固形物/可滴定酸。

1.4 数据处理

试验数据用Excel 2010制作图表，SPSS19.0 软件进行单因素方差分析；若差异显著，则采用Duncan’s多重比较进行检验。

2 结果与分析

2.1 自然生草对土壤矿质营养的影响

2.1.1土壤全氮与速效氮 由图1a可以看出，果园自然生草主要影响0～20 cm土层及<20～40 cm土层土壤全氮，对40 cm以下土层基本无影响。自然生草2年、4年、6年和8年0～20 cm土层土壤全氮含量分别较清耕提高了1.80%，4.50%，6.31%和7.21%；<20～40 cm土层分别提高了0.93%，4.67%，5.61%和6.54%，自然生草6年和8年0～20 cm土层和<20～40 cm土层土壤全氮均显著高于(P<0.05)清耕。(表1)

由图1b可以看出，不同处理的土壤速效氮在土壤剖面中可分为4层，其中0～60 cm土层为缓慢降低层，<60～140 cm土层为快速上升层，<140～240 cm为快速下降层，<240～300 cm为低水平稳定层。自然生草2年、4年、6年和8年0～60 cm土层土壤速效氮含量分别较清耕降低了11.40%，23.49%，31.62%和36.17%，均极显著(P<0.01)低于清耕；<60～140 cm土层分别降低了4.80%，10.03%，13.21%和16.98%，除自然生草2年的略低于清耕外，自然生草4年、6年和8年的均极显著低于(P<0.01)清耕；<140～240 cm土层分别降低了7.14%，12.91%，17.98%，21.85%，除自然生草2年显著低于(P<0.05)清耕外，自然生草4年、6年和8年均极显著低于(P<0.01)清耕；<240～300 cm土层分别降低了0.61%，0.48%，0.00%和0.61%，均与清耕之间无显著差异(表1)。

图1 不同处理的土壤氮Fig.1 Soil nitrogen of differ ent treatn ents

表1 不同处理不同土层的土壤全氮和速效氮Table 1 Soil total nitrogen and soil available nitrogen in different soil layers under different treatments

2.1.2土壤全磷与速效磷 由图2a可以看出，果园自然生草对0～20 cm土层及<20～40 cm土层土壤全磷略有影响，对40 cm以下土层基本无影响。自然生草2年、4年、6年和8年0～20 cm土层土壤全磷含量分别较清耕提高了1.79%，2.68%，3.57%和4.46%；<20～40 cm土层分别提高了1.01%，2.02%，3.03%和4.04%，自然生草对0～20 cm土层和<20～40 cm土层土壤全磷均无显著影响(表2)。

果园自然生草主要影响0～40 cm土层土壤速效磷，对40 cm以下土层基本无影响(图2b)。自然生草2年、4年、6年和8年0～20 cm土层土壤速效磷分别较清耕提高了0.95%，3.55%，5.63%和6.96%，自然生草6年和8年的显著高于(P<0.05)清耕；<20～40 cm土层分别提高了0.97%，2.20%，4.44%和5.98%，自然生草8年的显著高于(P<0.05)清耕(表2)。

图2 不同处理的土壤磷Fig.2 Soil phosphorus of different treatnents

2.1.3土壤全钾与速效钾 果园自然生草对0～20 cm土层及<20～40 cm土层土壤全钾略有影响，对40 cm以下土层基本无影响(图3a)。自然生草2年、4年、6年和8年0～20 cm土层土壤全钾含量分别较清耕提高了0.78%，1.46%，2.34%和3.22%；<20～40 cm土层分别提高了0.55%，1.31%，2.19%和2.95%，自然生草对0～20 cm土层和<20～40 cm土层土壤全钾均无显著影响(表3)。

果园自然生草主要影响0～40 cm土层土壤速效钾，对60 cm以下土层基本无影响(图3b)。自然生草2年、4年、6年和8年0～20 cm土层土壤速效钾分别提高了0.82%，2.70%，5.49%和6.67%，自然生草6年和8年的显著高于(P<0.05)清耕；<20～40 cm土层分别提高了0.71%，1.74%，4.33%和5.26%，自然生草8年的显著高于(P<0.05)清耕；<40～60 cm土层分别提高了0.51%，1.54%，2.22%和2.92%，均与清耕无显著差异(表3)。

图3 不同处理的土壤御Fig.3 Soil potasiun ofiferent treatments

表3 不同处理不同土层的土壤全钾和速效钾Table 3 Soil total potassium and soil available potassium in different soil layers under different treatments

2.1.4土壤水溶性钙和土壤有效锌 果园自然生草主要影响0～40 cm土层土壤水溶性钙，对60 cm以下土层基本无影响(图4a)。自然生草2年、4年、6年和8年0～20 cm土层土壤水溶性钙含量分别较清耕提高了2.80%，4.93%，6.78%和8.51%，自然生草6年和8年显著高于(P<0.05)清耕；<20～40 cm土层分别较清耕提高了1.57%，3.67%，4.24%和6.01%，自然生草8年的显著高于(P<0.05)清耕；<40～60 cm土层分别较清耕提高了1.15%，2.49%，3.74%和4.28%，均与清耕无显著差异(表4)。

果园自然生草主要影响0～40 cm土层土壤有效锌，对60 cm以下土层基本无影响(图4b)。自然生草2年、4年、6年和8年0～20 cm土层土壤有效锌含量分别较清耕提高了1.13%，3.40%，5.28%和6.42%，自然生草6年和8年的显著高于(P<0.05)清耕；<20～40 cm土层分别提高了1.59%，2.78%，3.97%和5.16%，自然生草8年的显著高于(P<0.05)清耕；<40～60 cm土层分别提高了1.34%，2.23%，3.13%和4.02%，均与清耕无显著差异(表4)。

图4 不同处理土壤水溶性钙和土壤有效锌Fig.4 Soil available calcium of different treatments

表4 不同处理不同土层的土壤水溶性钙和土壤有效锌Table 4 Soil available calcium and soil available zinc in different soil layers under different treatments

2.1.5土壤有效铁、有效锰和有效硼 果园自然生草主要影响0～40 cm土层土壤有效铁，对60 cm以下土层基本无影响(图5a)。自然生草2年、4年、6年和8年0～20 cm土层土壤有效铁较清耕分别提高了1.34%，2.90%，4.24%和5.36%；<20～40 cm土层分别提高了1.41%，2.81%，4.22%和5.15%；<40～60 cm土层分别提高了0.73%，1.47%，2.93%和3.91%，自然生草8年0～20 cm土层和<20～40 cm土层的土壤有效铁含量均显著高于(P<0.05)清耕，其他生草年限与清耕之间无显著差异(表5)。

果园自然生草主要影响0～60 cm土层土壤有效锰，对60 cm以下土层基本无影响(图5b)。自然生草2年、4年、6年和8年0～20 cm土层土壤有效锰分别较清耕降低了2.43%，4.63%，7.18%和8.23%；<20～40 cm土层分别降低了2.01%，3.83%，6.02%和8.57%，自然生草6年和8年0～20 cm土层和<20～40 cm土层的土壤有效锰均显著低于(P<0.05)清耕；<40～60 cm土层分别降低了1.91%，3.98%，4.70%和5.57%，自然生草8年的显著低于(P<0.05)清耕(表5)。

果园自然生草主要影响0～40 cm土层土壤有效硼，对40 cm以下土层基本无影响(图5c)。自然生草2年、4年、6年和8年0～20 cm土层土壤有效硼含量分别较清耕提高了2.37%，4.07%，5.42%和6.78%，自然生草6年和8年显著高于(P<0.05)清耕；<20～40 cm土层分别提高了1.86%，3.73%，4.66%和5.90%，自然生草8年显著高于(P<0.05)清耕(表5)。

图5 不同处理的土壤有效铁、有效锰和有效硼Fig.5 Soil available iron, soil available manganese and soil available boron of differ ent treatments

表5 不同处理不同土层的土壤有效铁、土壤有效锰和土壤有效硼Table 5 Soil available iron,soil available manganese and soil available boron in different soil layers under different treatments

2.2 自然生草对树体矿质营养的影响

2.2.1叶片矿质营养 自然生草2年、4年、6年和8年苹果叶片中的氮含量分别较清耕降低了2.81%，4.25%，6.78%和7.64%，磷含量分别提高了2.44%，4.27%，6.10%和7.32%，自然生草6年和8年的与清耕形成显著(P<0.05)差异；钾含量分别提高了1.25%，2.30%，3.13%和3.48%，与清耕无显著差异；钙含量分别提高了3.22%，5.43%，7.97%和9.75%，自然生草4年、6年和8年的均显著高于(P<0.05)清耕(表6)。

自然生草2年、4年、6年和8年苹果叶片中的锌含量分别较清耕提高了2.57%，4.82%，6.10%和7.06%，自然生草6年和8年的显著高于(P<0.05)清耕；铁含量分别提高了1.32%，2.39%，3.56%和4.33%，均与清耕之间无显著差异；锰含量分别降低了3.55%，6.08%，7.24%和8.27%，自然生草4年、6年和8年的均显著低于(P<0.05)清耕；硼含量分别提高了3.30%，4.71%，6.03%和7.56%，自然生草6年和8年的均显著高于(P<0.05)清耕(表6)。

表6 不同处理叶片的矿质营养Table 6 Leaves mineral nutrition under different treatments

2.2.2果实矿质营养 自然生草2年,4年,6年和8年苹果果实中的氮含量分别较清耕降低了2.34%，4.09%，5.26%和6.14%，自然生草6年和8年的显著低于(P<0.05)清耕；磷含量分别提高了3.45%，3.45%，6.90%和6.90%，钙含量分别提高了1.69%，3.39%，5.08%和6.78%，自然生草6年和8年的显著高于(P<0.05)清耕；钾含量分别提高了1.17%，2.86%，3.77%和4.81%，均与清耕无显著差异(表7)。

自然生草2年,4年,6年和8年苹果果实中的锌含量分别较清耕提高了1.73%，3.47%，5.20%和6.07%，硼含量分别提高了1.66%，3.32%，5.29%和6.34%，自然生草6年和8年的显著高于(P<0.05)清耕；铁含量分别提高了1.23%，1.93%，3.01%和3.96%，均与清耕之间无显著差异；锰含量分别降低了3.04%，4.92%，6.79%和7.73%，自然生草6年和8年的显著低于(P<0.05)清耕(表7)。

表7 不同处理果实的矿质营养Table 7 Fruits mineral nutrition under different treatments

2.3 自然生草对树体生理病害的影响

缺钙或钙元素不平衡引起的生理病害中，自然生草2年,4年,6年和8年的果实开裂率分别较清耕降低了3.18%，4.78%，6.37%和7.32%，自然生草6年和8年的显著低于(P<0.05)清耕；苦痘病分别降低了13.14%，29.12%，38.77%和50.17%，不同生草年限均极显著低于(P<0.01)清耕且相互之间存在极显著差异(P<0.01)；不同自然生草年限的果实水心病均与清耕无显著差异。自然生草2年,4年,6年和8年由缺锌或锌元素不平衡引起的小叶病的发病率分别较清耕降低了3.07%，4.39%，6.58%和7.68%，自然生草6年和8年的显著低于(P<0.05)清耕；多锰或锰元素不平衡引起的粗皮病的发病率分别降低了4.19%，6.82%，7.91%和8.68%，自然生草4年，6年和8年的均显著低于(P<0.05)清耕；缺铁、缺硼或铁、硼元素不平衡引起的叶片失绿症和缩果病的发病率均与清耕无显著差异(表8)。

表8 营养元素缺乏或不平衡引起的生理病害发生率Table 8 Incidence of physiological diseases caused by nutrient element deficiency or imbalance 单位：%

2.4 自然生草对果实产量及品质的影响

自然生草可显著提高实着色面积、果实硬度和果实可溶性固形物的含量(P<0.05)，有利于果实品质的提高；同时，自然生草的果实产量、单果重、果形指数、果实可滴定酸和固酸比的值总体略高于清耕，与清耕之间无显著差异(表9)。

表9 不同自然生草年限的苹果果实产量及果实品质Table 9 Yield and quality of apple fruits in different years of self-sown grass

3 讨论

3.1 对土壤矿质营养的影响

果园大量施用尿素和过磷酸钙等化肥，是造成土壤中的氮、磷富集[35-37]和硝态氮积累[38-39]及影响果树的正常生长发育的主要因素[40-41]。果园自然生草的生物量比较小[30]，但碳氮比低且富含有机碳、氮、磷、钾及钙，易腐解为土壤有机质[42]。果园施肥时将杂草翻入0～40 cm土层中，因而自然生草果园0～40 cm土层土壤全氮、速效磷、速效钾、水溶性钙、速效锌、速效铁和有效硼均随自然生草年限的延长逐渐提高，这与其它地区果园自然生草的结果基本相同[15,18,23-28,42-44]。试验园施用的氮肥为尿素，施入土壤后在土壤微生物的作用下转化为铵态氮，少部分被果树根系吸收，大部分则在土壤硝化细菌的作用下进一步转化成硝态氮[45]。虽然果树根系对硝态氮的吸收利用快于铵态氮[46-49]，但硝态氮多存在于土壤溶液中，往往随土壤水分的下渗而淋溶、积累到深层土壤中[50-51]。试验园处于盛果期，为雨养果园，消耗的土壤水分较多，正常年份240 cm土层以下的土壤难以得到降水补给而出现土壤干层[30]，因而0～80 cm土层成为土壤硝态氮的淋溶层，>80～240 cm土层成为土壤硝态氮的积累层[52]，故0～240 cm土层土壤速效氮含量较高，这与郭胜利等报道的土壤硝态氮主要积累于>100～200 cm土层，退果还耕后主要积累于200～300 cm土层略有不同[39]，而与党廷辉等[53]的研究结果基本一致，这可能与不同果园对土壤水分消耗不一致引起的。自然生草降低果园0～240 cm土层土壤的速效氮，首先是提高了果园0～120 cm土层土壤水分，特别是显著提高了0～40 cm土层土壤水分[30]，大量的硝态氮存储于上层土壤中，利于果树根系吸收和消耗，从而导致滞留于上层土壤中的硝态氮和淋溶到下层土壤中的硝态氮减少，且自然生草年限越长，上层土壤水分含量则越高[30]，果树根系吸收的硝态氮则越多，淋溶到下层土壤的硝态氮则越少，因而自然生草年限越长，下层土壤中的速效氮含量越低。自然生草降低土壤速效氮，主要是通过影响土壤剖面的水分分布来影响硝态氮在土壤剖面中的分布，同时也改变了土壤速效氮在在土壤剖面中的分布；其次是自然生草后，上层土壤中的部分硝态氮易被杂草和随施肥翻入土壤的杂草吸收、吸附及转化，部分硝态氮转化为土壤有机质及土壤全氮，降低土壤速效氮的含量[52]；第三是自然生草提高了土壤有机质，而土壤有机质可有效减少硝态氮在深层土壤中的累积[54]，从而减少深层土壤中的速效氮[28]。自然生长的杂草在生长过程中吸收利用土壤中的锰并将有效态锰转化为有机态锰，减少了土壤中有效态锰的含量，因而土壤中的有效锰也减少。试验园每年施入大量的过磷酸钙和硫酸钾，且土壤中的磷及钾含量高，因而自然生草对土壤全磷和全钾基本无影响。

3.2 对树体矿质营养的影响

果树生长与其生态环境密切相关，自然生草降低了土壤中的速效氮和有效锰含量，提高了土壤中的速效磷、速效钾、水溶性钙和有效锌、有效铁、有效硼含量，有利于土壤养分均衡供给[2-6,37-41,55]，有利于果树正常生长；此外，果园生草可提高土壤有机质，改善土壤水分供给及土壤的通透性，改善果园的微环境[7-14]，因而苹果树叶片和果实中的氮和锰含量降低，磷、钾、钙、锌、铁和硼的含量提高。

3.3 对树体生理病害的影响

渭北旱塬果园大量施用尿素和过磷酸钙，造成土壤氮钙比、磷钙比、氮锌比等比例失调，影响土壤营养元素的平衡供给及果树的正常生长发育[40-41]，造成果实缺钙症状等生理病害的普遍发生[55-60]。由于制作过磷酸钙的磷矿石中含有一定量的镁、铁、铝和锰等元素[61]，大量施用过磷酸钙会造成土壤中的锰含量超标[62]，造成树干粗皮病普遍发生[63-64]；且大量施用尿素和过磷酸钙等化肥，果园土壤中富集的氮、磷及铁元素，会影响果树对锌元素的吸收及利用，导致树体缺锌[64-66]，发生小叶病。自然生草有利于土壤养分均衡供给，降低叶片和果实中的氮和锰含量，提高叶片和果实中的磷、钾、钙、锌、铁和硼含量，故自然生草果园因缺钙或钙元素不平衡引起的裂果病、苦痘病和水心病降低，缺锌或锌元素不平衡引起的小叶病降低，多锰或锰元素不平衡引起的树干粗皮病降低。缺铁或铁元素不平衡引起的叶片失绿症未产生明显变化，主要是大量施用过磷酸钙，携带的铁较多，土壤及树体不缺铁，因而不同生草年限未表现出叶片失绿症[67-68]。清耕及自然生草的红富士苹果因缺硼或硼元素供给不平衡引起的缩果病发病率较低，可能与红富士对缺硼或硼元素供给不平衡不敏感有关[69]。

3.4 对果实品质的影响

果实品质除与气候环境密切相关外，还与果园土壤有机质、土壤矿质营养及矿质营养元素之间的平衡密切相关[70-82]，且不同矿质元素在树体中的含量有一定的适宜范围[83-84]，才能确保优质果品生产。自然生草降低了土壤中的速效氮和有效锰含量，提高了土壤有效磷、有效钾、水溶性钙和有效锌、有效铁及有效硼含量，利于土壤养分均衡供给[2-6,37-41,60,70-82]，因而有效提高了果实的硬度、可溶性固形物含量和着色面积，降低生理病害的发生率，提高了果实品质，这与自然生草在别的果树得到的结论基本一致[85-86]。

4 结论

渭北旱塬果园自然生草可提高0～40 cm土层土壤全氮、速效钾、速效磷、水溶性钙、有效锌、有效铁和有效硼含量，降低0～240 cm土层土壤速效氮，降低0～60 cm土层土壤有效锰含量，降低苹果树叶片和果实中的氮和锰含量，提高叶片和果实中的磷、钙、锌和硼含量，降低果实的缺钙症状，降低小叶病和粗皮病的发病率，提高果实着色面积、果实硬度和可溶性固形物含量，且自然生草的年限越长其影响作用越大。因此，渭北旱塬果园可推广采用自然生草技术。