长期不同植草方式下果园土壤有机质组成的变化研究

2022-06-26邹秀凤陈恩叶菁王成己王义祥

福建农业科技 2022年4期

邹秀凤陈恩叶菁王成己王义祥

摘要：为有效阻控果园水土流失，提高土壤有机质，培肥地力，促进果树生长，在果园长期套种圆叶决明Chamaecrista rotundifolia、平托花生Arachis pintoi等牧草。结果表明：无论顺坡还是平台果园套种牧草，均能显著提升土壤有机质含量，增幅为9.09%～32.81%，和顺坡相比，平台果园套种牧草更有利于土壤有机质的积累。随着试验年份的推移，所有处理土壤富里酸和胡敏酸含量总体呈增加趋势，顺坡和平台果园套种牧草更有利于土壤腐殖质的积累，而且套种平托花生的效果优于圆叶决明。

关键词：果园;套种牧草;山地红壤;有机质;腐殖质

中图分类号：S 66文献标志码：A文章编号：0253-2301（2022）04-0073-04

DOI： 10.13651/j.cnki.fjnykj.2022.04.012

Study on the Change of Soil Organic Matter Composition in Orchards Under DifferentMethods of Long-term Grass Planting

ZOU Xiu-feng， CHEN En， YE Jing， WANG Cheng-ji， WANG Yi-xiang*

（Agricultural Ecology Institute， Fujian Academy of Agricultural Sciences/Fujian Key Laboratory of

Agricultural Ecological Process of Red Soil Mountain， Fuzhou， Fujian 350013， China）

Abstract： In order to effectively prevent and control the soil erosion， improve the soil organic matter & soil fertility and promote the the growth of fruit trees， the herbages such as Chamaecrista rotundifolia and Arachis pintoi were interplanted in the orchard for a long time. The results showed that interplanting the herbages could significantly increased the content of soil organic matter in both the downward slope and terrace orchard， with an increase of9.09%-32.81%. Interplanting herbages in the terrace orchard was more beneficial to the accumulation of soil organic matter than that of the downward slope. With the passage of testing years， the contents of fulvic acid and humic acid in all the treated soils showed an overall increasing trend. And interplanting herbages in the the downward slope and terrace orchard were more beneficial to the accumulation of soil humus， and the interplanting effect of Arachis pintoi was better than that of Chamaecrista rotundifolia.

Key words： Orchard; Interplanting herbages; Mountain red soil; Organic matter; Humus

果園是重要的陆地生态系统，多建于坡地，养分流失多，土壤侵蚀严重。红壤丘陵区是我国热带和亚热带地区重要的果树种植区。由于过度开发，加上土壤本身的特性，这些地区水土流失严重，土壤不断退化。果园生草栽培作为一项有效的土壤管理方法[1]，通过地被覆盖可有效减少水土流失，提高土壤保水保肥能力。已有研究表明，套种草本植物可有效阻控果园水土流失，提高土壤有机质，培肥地力，促进果树生长[2-4]。土壤有机质是土壤肥力的基础，是水肥、微生物的载体，能促进土壤团粒结构的形成;土壤腐殖质是土壤有机质的主要组成部分，占土壤有机质总量的50%～70%，且大多通过与土壤矿质颗粒结合形成有机无机复合胶体，以增加土壤有机碳的稳定性[5-6]。影响土壤有机质及组成的因素也非常多，包括气候、土地类型、植被覆盖类型、外源添加有机物料等[7-9]。本研究果园长期套种豆科牧草圆叶决明、平托花生，坡面套种百喜草、南非马唐护坡，香根草护梗，探讨15年来果园长期套种牧草对土壤有机质及组成的变化，旨在为提高果园土壤肥力，稳定土壤结构，提高果园土壤生产力提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验区概况

试验在福建省尤溪县玉池径流场进行，试验地坐标为26°25′N，117°57′E，海拔150 m，坡度15°。玉池径流场于1996年4月建成，主要进行不同水土保持措施下果园水土流失长期定位观测[10]。试验区属亚热带季风性湿润气候，全年日照时间1781 h，年降水量1600～1800 mm，年均气温19.2℃，无霜期312 d以上。土壤为第四纪山地红壤、质地为黏土，建场前土壤（0～20 cm）基本理化性质为：pH 4.25，有机质23.80g·kg-1，全氮 1.02g·kg-1，全磷 0.24g·kg-1，碱解氮100.10mg·kg-1，速效钾31.60mg·kg-1。3468319E-B228-414A-9F6F-FDFB0D1C8ABF

1.2试验设计

试验设置5个处理，每个处理3次重复，按照水土保持试验规范要求设置[7]。T1（对照1）：顺坡+果树，顺坡开垦清耕，25 m长坡划分8等分，每一等分种1株甜柿，坡面不种草;T2：顺坡+果树+平托花生，顺坡开垦不修台，25 m长坡划分8等分，每一等分种1株甜柿，上下树间种50 cm宽的草带百喜草、南非马唐，其余坡面种平托花生;T3（对照2）：平台+果树，小区25 m长坡划分8等分，每个平台前埂后沟，前埂高15 cm、后沟宽深各15 cm，梯埂各台面上不种草，每个平台中间开挖直径80 cm、深80 cm土坑，种1株甜柿;T4：平台+果树+圆叶决明，小区25 m长坡划分8等分，每个平台前埂后沟，前埂高15 cm、后沟宽深各15 cm，梯埂上种香根草，台面上种豆科牧草圆叶决明，平台中间开挖直径80 cm、深80 cm坑，种1株甜柿;T5：平台+果树+平托花生，小区25 m长坡划分8等分，每个平台前埂后沟，前埂高15 cm、后沟宽深各15 cm，梯埂上种百喜草和南非马唐，台面上种豆科牧草平托花生，每个平台中间开挖直径80 cm、深80 cm坑，种1株甜柿。各处理管理方式一致。

1.3测定指标及方法

分别于2005年、2010年、2015年和2020年采集果园0～20 cm土壤进行分析。先捡出根系及杂物等，风干后过20目和60目筛备用。土壤理化性质测定方法：有机质按NY/T 1121.6-2006《土壤检测第6部分：土壤有机质的测定》方法[11];土壤腐殖质参照鲁如坤[12]的方法进行。

1.4数据处理

采用Microsoft Excel 2007进行数据计算，利用t检验进行差异显著性分析。

2结果与分析

2.1土壤有机质含量的变化

土壤有机质（soil organic matter，SOM）包括腐殖质类、非腐殖质类、有机残体、土壤微生物等，是衡量土壤肥力高低的重要指标。由图1可知，无论顺坡还是平台果园套种牧草，随着种植年限的增加，果园表层（0～20 cm）SOM含量均呈增加趋势。与2005年相比，2010年、2015年和2020年T1～T5处理SOM分别提高了9.28%～19.85%、10.20%～13.59%、11.82%～29.68%、9.09%～14.44%和9.85%～32.81%（图1）。2020年5个试验处理的SOM含量的高低顺序为T5>T2>T4>T3>T1，无论顺坡还是平台，套种牧草的处理SOM含量均显著（P<0.05）高于未套种牧草处理;和顺坡相比，平台果园套种牧草更有利于土壤有机质的积累。

2.2土壤富里酸和胡敏酸含量的变化

土壤腐殖质主要由富里酸（FA）、胡敏酸（HA）和胡敏素（HM）组成，其中胡敏酸作为活跃成分对土壤肥力产生重要影响;而富里酸经氧化缩合形成胡敏酸，在胡敏酸的积累过程中起重要作用。由图2、图3可知，随着试验年份的推移，所有试验处理土壤富里酸和胡敏酸含量总体呈增加趋势。所有试验年份，T1和T3处理土壤富里和胡敏酸含量均小于T2、T4、T5处理，且T5>T4>T2处理，说明顺坡和平台套种牧草更有利于土壤富里酸和胡敏酸的积累，而且平托花生的效果优于圆叶决明。

2.3土壤富里酸/胡敏酸的变化

由图4可知，果园表层土壤富里酸和胡敏酸总量为6.00～10.20g·kg-1，与T1和T3处理相比，套种牧草处理腐殖质含量都有所提高，且T5>T4>T2>T3>T1。土壤胡敏酸/富里酸（HA/FA）是土壤胡敏酸與富里酸的比值，其可用来反映土壤有机质腐殖化程度。不同处理胡富比（HA/FA）在0.20～0.30，不同处理间差异不显著（图5）。

3结论与讨论

土壤有机质是土壤养分的重要来源，能够为果树生长发育提供多种营养，是实现水果优质、高产的重要条件。许多试验研究表明，果园生草可以有效地增加土壤有机质含量，且生草对土壤有机质的影响与生长年限有关。如杨露等[13]研究表明，弯叶画眉草生草处理2年后果园土壤有机质提高了23.53%。吴波波等[14]研究也表明，与清耕果园相比，狗牙根条带覆盖、狗牙根全园覆盖和经济作物萝卜-大豆轮作条带覆盖等均可不同程度地提高土壤有机质含量。本研究表明，无论顺坡还是平台果园套种牧草，均能显著增加土壤有机质含量，增幅为9.09%～32.81%，这是因为果园生草处理每年地上凋落物和枯死根系等残体在土壤中降解、转化，形成腐殖质，土壤中的有机质会不断提高。与和顺坡相比，平台果园套种牧草更有利于土壤有机质的积累，这与罗旭辉等[10]的研究结果一致。随着种植时间的延长，果园土壤有机质的含量呈现不断增加的趋势，其中套种平托花生处理土壤有机质的增幅高于套种圆叶决明处理，这与平托花生为匍匐型、节节生根，植物木质化程度低、凋落物易分解转化，且耐荫性强，可保持园面长期覆盖有关[6]。

土壤腐殖质的组成和性质反映了土壤形成条件及形成过程的特点，不同类型土壤的腐殖质组成及性质各不相同。胡敏酸（HA）、富里酸（FA）是土壤腐殖质的主要组成成分，胡富比（HA/FA）常作为衡量土壤腐殖质聚合程度及腐殖酸活性的指标[15]。HA/FA值大表明腐殖质聚合程度较高，相反则表明土壤具有较低的聚合程度。刘建新等[16]研究表明，覆草能够显著提高杏园和苹果园土壤的腐殖质含量，改变腐殖质各组分与结合态的比例。而清耕条件下随着种植年限的增加，果园土壤中稳结态腐殖质的质量分数变化不明显。刘文利等[17]研究发现，随着果树种植年限的延长，土壤中富里酸和胡敏酸含量总体呈增加趋势，顺坡和平台果园套种牧草更有利于土壤腐殖质的积累，而且套种平托花生的效果优于圆叶决明。土壤胡敏酸/富里酸（HA/FA）随年份增加呈增加趋势，且HA质量分数小于FA质量分数，说明土壤腐殖化程度逐年提高，促进了富里酸进一步缩合转化为芳香化程度高、结构复杂的胡敏酸，增加了土壤腐殖质的聚合程度与腐殖化度[17-18]。胡敏素是与土壤矿物质紧密结合的腐殖物质，是腐殖质中的惰性物质，在养分保持和碳截获方面有重要意义。3468319E-B228-414A-9F6F-FDFB0D1C8ABF

参考文献：

[1]孙馨宇，张枭，王金硕，等.果园土壤有机质含量影响因素及提升管理策略[J].中国果树，2021（2）：2-5，12.

[2]郭晓睿，宋涛，邓丽娟，等.果园生草对中国果园土壤肥力和生产力影响的整合分析[J].应用生态学报，2021，32（11）：4021-4028.

[3]胡斌，张瀚曰，潘宏兵，等.间种绿肥及其还田对攀枝花地区芒果园土壤养分和芒果产量的影响[J].应用与环境生物学报，2021，27（2）：251-260.

[4]樊文霞，孟炎奇，陈国栋，等.生草覆盖栽培对果园土壤理化性质的影响研究进展[J].安徽农学通报，2022，28（6）：116-120.

[5]郑慧杰，徐豪东，王学良，等.不同生物质材料对蕉园土壤有机质组成的影响[J].中国土壤与肥料，2019（3）：36-41.

[6]FRANCISCO JAVIER RODRGUEZ VIDAL， SCHLENGER P， MARA GARCA-VALVERDE.Monitoring changes in the structure and properties of humic substances following ozonation using UV-Vis， FTIR and 1 H NMR techniques

[J].Science of the Total Environment， 2016， 541：623-637.

[7]胡燕芳，章明奎.长期地表秸秆覆盖对果园土壤理化性状及有机碳积累的影响[J].农学学报，2021，11（7）：37-43.

[8]杨世琦，张爱平，杨淑静，等.典型区域果园土壤有机质变化特征研究[J].中国生态农业学报，2009，17（6）：1124-1127.

[9]董莹.植被更替及植果年限对土壤有机质和酶活性的影响[J].现代农业研究，2020，49（1）：88-89.

[10]罗旭辉，阮伏水，陈俊杰，等.长期植草对山地果园土壤腐殖质的影响[J].草业科学，2010，27（4）：122-126.

[11]中华人民共和国农业部.土壤检测.第6部分：土壤有机质的测定[S].2006.

[12]鲁如坤.土壤农业化学分析方法[M].北京：中国农业科技出版社，2000.

[13]楊露，毛云飞，胡艳丽，等.生草改善果园土壤肥力和苹果树体营养的效果[J].植物营养与肥料学报，2020，26（2）：325-337.

[14]吴波波，王鹏，肖胜生，等.水保措施对柑橘果园土壤细菌群落结构的影响[J].环境科学研究，2021，34（2）：419-430.

[15]史吉平，张夫道，林葆.长期定位施肥对土壤腐殖质含量的影响[J].土壤肥料，2002（1）：15-19，22.

[16]刘建新，王鑫，杨建霞.覆草对果园土壤腐殖质组成和生物学特性的影响[J].水土保持学报，2005，19（4）：93-95.

[17]刘文利，吴景贵，赵新宇，等.不同园龄果园土壤腐殖质组分数量及其元素组成特征1[J].东北林业大学学报，2014（6）：68-72.