行间生草对冀西北杏园果实发育期土壤水分及果实产量、品质的影响

黄伟，王维，吕丽霞，王毅敏，宋嘉太

（1.张家口市农业科学院，河北 张家口 075000；2.宣化科技职业学院，河北 张家口 075000；3.张家口市农业环境与农产品质量管理站，河北 张家口 075000）

杏是蔷薇科杏属植物，我国原产果树之一，拥有3 000多年栽培历史和丰富的种质资源[1]，在长期的栽培和驯化中，形成了以食用果肉为主的鲜食杏和以食用果仁为主的仁用杏，还有果实、果仁均可利用的仁肉兼用杏[2]。鲜食杏其果肉味道鲜美、营养价值高，是冀西北地区主要种植水果，随着生活水平的不断提高，人们对果实品质的要求愈来愈高。由于我国传统的果园土壤管理是以中耕除草为主的清耕制，土壤有机质大量消耗，但又得不到补偿，致使土壤理化性状逐步劣化，肥力下降，果实品质不高，效益不好[3]。行间生草是指在果树行间种植草本植物的一种栽培模式，其对于改善果园生态环境、改善土壤理化性质、促进果品安全生产具有重要意义[4-6]，现已在葡萄、苹果、梨等[7-9]很多果园都采用了这一栽培模式，并且建立了标准化示范园。

冀西北属于半干旱地区，水资源缺乏是制约当地鲜食杏发展的一大因素，因此，如何有效改善土壤结构，减少水分蒸发，最大限度地提高土壤水分利用率是促进这一地区鲜食杏产业提质增效亟需解决的问题。目前，行间生草对果园土壤水分的影响观点不尽一致，袁嘉玮等[10]研究发现，果园生草主要改善苹果园20～40 cm土壤水分，且以种植苜蓿和白三叶最为理想；马晓燕等[11]研究表明，生草栽培能够有效改善0～40 cm南疆枣园的土壤水分，减少表层土壤水分蒸发；李洪兵等[12]研究也表明，生草与覆盖处理能够显著提高土壤饱和含水量及田间持水量；但邹亚丽等[13]、赵政阳等[14]研究表明，有些地区在高温季节，果园草与果树之间存在水分竞争，降低了土壤含水量。冀西北地区是鲜食杏的传统产区，推广一种生态有机可持续的栽培模式尤为重要，行间生草虽然在国内其他地区的多种水果种类都得到了很好的发展，但在这一地区杏树栽培技术的应用上鲜有报道。

为了探明行间生草对杏园微生态系统的调节作用，本试验采用行间种植紫花苜蓿、自然生草的形式，研究了果园生草模式对杏果实发育期土壤水分变化及对果品产量和品质的影响，以期为冀西北地区行间生草技术在杏树园的推广提供科学支撑。

1 材料和方法

1.1 试验区概况

试验于2020年在河北省张家口市宣化县沙岭子镇张家口市农业科学院果树研究所核心示范园进行。该区地理位置为北纬40°39′57″，东经114°55′30″，海拔636 m，年平均气温7.6℃，≥10℃年活动积温3 300℃，年平均降水量400 mm左右，主要集中在7—8月，全年无霜期140 d。

1.2 试验材料

供试杏树品种为张家口市农业科学院自主培育的鲜食杏新品种金硕杏。

1.3 试验方法

2016年春季栽植杏树幼苗，栽植株行距为3 m×5 m，每行植株30棵，同年开始在杏树行间播种草种，生草宽度每行3 m，采用随机区组排列，试验设3个处理，即种植苜蓿（紫花苜蓿）、自然生草和清耕（CK），每个处理连续3行，3次重复，果园野生草种主要有稗、灰绿藜、反枝苋、狗尾草、虎尾草等。杏树每年人工浇水3次，分别在萌芽前、果实膨大期和土壤封冻前。自生草试验实施以来每年根据生长高度进行2次刈割，高度控制在40 cm左右，2020年对紫花苜蓿处理在6月中旬进行一次刈割，自然生草处理8月中旬刈割一次覆盖于行内，9月底统一进行一次刈割，杏树其他管理措施一致。

1.4 测定项目及方法

土壤含水量采用烘干法测定。试验于2020年4月开始进行土样采集，雨季采样一般在下雨7 d后进 行，采 样 时 间 分 别 为4月16日、5月21日、6月17日、7月25日和8月12日。各行在种草区域内随机取5个点，采集时先将覆盖物清理干净，然后轻轻除去表层土壤，使用土钻分别采集每个处理0～20、20～40、40～60 cm 3个土层的土壤样品，按照土层分别混匀装入铝盒，3次重复，并迅速带回实验室揭开盖后置于烘箱，105℃加热12 h，冷却后取出称质量并计算土壤含水量。

杏果实于2020年7月11日成熟，在每棵树上随机摘取果形大小一致的30个果实，3次重复，即各处理有90颗杏，果实采收后置于尼龙纱网袋中快速带回实验室分别用于单果质量、可溶性固形物含量及可滴定酸含量的测定，单株产量在杏园内随机摘取整株杏果实称质量，3次重复。

1.5 数据处理

采用Excel 2003进行数据处理，采用SPSS 18.0进行方差分析，并采用Duncan新复极差法进行各处理间的多重比较。

2 结果与分析

2.1 行间生草对杏树果实发育期土壤水分的影响

2.1.1 行间生草对开花期杏树土壤水分的影响由图1可知，杏树开花期行间生草对杏园0～60 cm土壤水分影响较小。其中，0～20 cm土层自然生草和种植苜蓿分别较清耕（CK）土壤含水量提高了5.79%和8.64%，20～40 cm土层分别提高了13.54%和18.34%，40～60 cm土 层 分 别 提 高 了8.51%和14.94%，且3个土层各处理间差异均不显著。

图1 行间生草对开花期杏树土壤水分的影响Fig.1 Effect of grass between rows on soil moisture of apricot at flowering stage

2.1.2 行间生草对幼果期杏树土壤水分的影响随着气温回暖，紫花苜蓿作为多年生宿根植物生长迅速逐渐覆盖地表，幼果期对杏园土壤水分的影响也随之变大。0～20 cm土层，自然生草和种植苜蓿分别较清耕（CK）土壤含水量提高了5.04%和62.33%，其中，清耕（CK）与自然生草间差异不显著，但均与种植苜蓿间差异显著（P＜0.05）；20～40 cm土层，自然生草和种植苜蓿分别较清耕（CK）土壤含水量提高了12.31%和41.57%，种植苜蓿与自然生草间差异不显著，与清耕（CK）间差异显著（P＜0.05）；40～60 cm土层，自然生草和种植苜蓿分别较清耕（CK）土壤含水量提高了19.45%和36.54%，3个处理间差异均显著（P＜0.05）（图2）。

图2 行间生草对幼果期杏树土壤水分的影响Fig.2 Effect of grass between rows on soil moisture of apricot at young fruit stage

2.1.3 行间生草对果实膨大期杏树土壤水分的影响从图3可以看出，果实膨大期各处理土壤水分表现为：0～20 cm土层自然生草和种植苜蓿分别较清耕（CK）土壤含水量提高了28.95%和41.34%，二者间差异不显著，与清耕（CK）间差异显著（P＜0.05）；20～40 cm土层，自然生草和种植苜蓿分别较清耕（CK）土壤含水量提高了24.77%和52.53%；40～60 cm土层，自然生草和种植苜蓿分别较清耕（CK）土壤含水量提高了13.36%和26.82%，20～60 cm土层均表现为自然生草和种植苜蓿间差异不显著，自然生草与清耕（CK）间差异不显著，种植苜蓿与清耕（CK）间差异显著（P＜0.05）。

图3 行间生草对果实膨大期杏树土壤水分的影响Fig.3 Effect of grass between rows on soil moisture of apricot at fruit expansion stage

2.1.4 行间生草对成熟期杏树土壤水分的影响6月中旬对紫花苜蓿进行一次刈割后，杏果实成熟期各处理土壤含水量表现为：0～20 cm土层自然生草和种植苜蓿分别较清耕（CK）土壤含水量提高了10.95%和9.4%，3个处理间差异不显著；20～40 cm土层，自然生草和种植苜蓿分别较清耕（CK）土壤含水量提高了35.42%和17.93%，各处理间差异显著（P＜0.05）；40～60 cm土层，自然生草和种植苜蓿分别较清耕（CK）土壤含水量提高了22.84%和13.02%，自然生草与种植苜蓿间差异不显著，均与清耕（CK）间差异显著（P＜0.05）（图4）。

图4 行间生草对成熟期杏树土壤水分的影响Fig.4 Effect of grass between rows on soil moisture of apricot at fruit mature stage

2.1.5 行间生草对采收后杏树土壤水分的影响由图5可知，果实采收后0～20 cm土层自然生草和种植苜蓿分别较清耕（CK）土壤含水量提高了31.45%和11.15%，自然生草与种植苜蓿间差异不显著，与清耕（CK）间差异显著（P＜0.05），种植苜蓿与清耕（CK）间差异不显著；20～40 cm土层，自然生草和种植苜蓿分别较清耕（CK）土壤含水量提高了28.34%和12.51%，3个处理间差异显著性与表层相同；40～60 cm土层，自然生草和种植苜蓿分别较清耕（CK）土壤含水量提高了19.57%和11.63%，3个处理间差异不显著。

图5 行间生草对果实采收后杏树土壤水分的影响Fig.5 Effect of grass between rows on soil moisture of apricot at fruit post harvest

2.2 行间生草杏树园0～60 cm土层生长期土壤水分的动态变化

果园土壤水分含量不仅受降雨量、蒸发量等因素影响，还与行间生草种类密切相关，通过对0～20、20～40、40～60 cm土层的土壤含水量进行平均值计算（即0～60 cm土层内土壤平均含水量），结果表明（图6），清耕（CK）处理整个生长期土壤含水量均低于自然生草和种植苜蓿，主要由于其地表无遮盖物导致水分蒸发量大，自然生草处理前期含水量低于种植苜蓿处理，因为苜蓿是多年生宿根植物，在6月中旬之前地表盖度高于自然生草处理，之后在对苜蓿进行一次人工刈割，随着自然生草盖度的增加，在果实膨大期后自然生草处理土壤含水量逐渐高于种植苜蓿处理。整个杏树果实生长期土壤含水量幼果期最高，果实成熟期土壤含水量最低。由于春季蒸发量小且开花前进行了一次人工浇水，所以，开花期3个处理土壤含水量维持在10.30%～11.75%；幼果期降雨较多土壤含水量最高，清耕（CK）、自然生草、种植苜蓿处理的土壤含水量分别为10.46%、11.82%和14.66%；随着果树新梢生长和幼果发育对水分的消耗逐渐增大，气温升高蒸发量加剧，6月中旬到7月初降雨量偏少，土壤含水量下降，果实膨大期清耕（CK）、自然生草、种植苜蓿的土壤含水量分别为9.52%、11.57%和13.26%；7—8月雨水较充沛且杏树需水量减少，果实成熟后各处理的土壤含水量均有所提高。

图6 行间生草杏树园生长期土壤水分的动态变化Fig.6 Dynamic change of soil moisture at fruit tree growth in apricot orchard of grass between rows

2.3 行间生草对果实产量及品质的影响

由表1可知，种植苜蓿处理的单果质量达90.88 g，较清耕（CK）处理提高了8.16%，自然生草处理较清耕（CK）处理提高了5.28%，三者间差异不显著；种植苜蓿单株产量达41.73 kg，较清耕（CK）提高了11.19%，自然生草处理较清耕（CK）处理提高了9.97%，三者间差异不显著；从产量来看，种植苜蓿对提高果实产量的效果最佳。果实品质方面，清耕（CK）的可溶性固形物含量最低，为13.36%，自然生草、种植苜蓿处理与清耕（CK）相比分别显著提高了17.07%和15.57%（P＜0.05），自然生草与种植苜蓿处理之间差异不显著；可滴定酸含量以清耕（CK）最高，为1.01%，自然生草与种植苜蓿处理较清耕（CK）分别显著降低了20.79%、16.83%（P＜0.05）；与清耕（CK）相比，固酸比以自然生草处理最高，种植苜蓿次之，三者间差异不显著。由此可以看出，自然生草对提高果实的品质风味效果最好。

表1 行间生草对杏产量及品质的影响Tab.1 Effect of grass between rows on apricot fruit yield and quality

3 结论与讨论

果园生草对改善果园土壤生态环境的作用是肯定的。大量研究表明[15-17]，果园生草不仅增加了果树行间的地表盖度，减少了土壤水分的蒸散，而且加强了对雨水的拦截能力，提高了土壤的储水量，因此，其能够有效提高果园土壤的含水量。孙霞等[18]在苹果园株间间作紫花苜蓿试验中发现，间作牧草在0～20、20～40 cm土层均较免耕和清耕提高了土壤含水量；张文利等[19]在高海拔冷凉干旱地区杏园研究表明，生草区土壤（10～20 cm土层）含水量较对照提高了0.4～3.1百分点。本研究通过对金硕杏杏园进行行间生草试验，结果表明，行间生草可有效提高杏果实整个生长期0～60 cm土层的土壤含水量，与清耕（CK）相比，自然生草处理在开花期、幼果期表层土壤水分提高幅度较小，主要由于这一时期自然生草处理地表植被正处于萌芽及苗期，地表覆盖物较少，而种植苜蓿处理在这段时间已有部分展叶，地表覆盖物较多，水分蒸发量小，因此，土壤水分提高幅度高于自然生草处理；随着自然生草盖度增加，从果实膨大期开始，其土壤含水量较清耕（CK）大幅度增加，果实成熟期种植苜蓿处理经过一次人工刈割，土壤盖度减小，土壤含水量增加幅度低于自然生草处理。

果园生草能够有效改善果园内部的温湿度环境，从而充分利用水肥气热来提高果树的光合作用，积累光合产物，在一定程度上提高果实的产量和品质。颜晓捷等[20]研究表明，生草栽培使杨梅产量提高了1 350～2 250 kg/hm2，可溶性固形物含量增加6.7%～20.0%，可滴定酸则减少16.5%～35.4%，固酸比增加4.2%～6.2%。吴玉森等[21]研究发现，在梨园自然生草4 a及7 a的果实脆度、可溶性固形物含量、总糖含量及糖酸比等均显著升高。本研究中，种植苜蓿处理的单果质量、单株产量及产量均最高，自然生草处理的可溶性固形物含量最高，可滴定酸含量最低，固酸比最大，可见，多年连续行间生草可有效提高金硕杏的果实产量与品质。

从草种选择来看，本研究中自然生草和种植苜蓿在提高杏园土壤水分及果实产量、品质方面均有很好的效果。但人工种植苜蓿需要投入一定的劳动力进行整地、播种等管理措施，且营养元素过于单一，自然生草除不需要额外投入费用外，还具有适应性强、草种丰富、为土壤提供多种营养元素等特点。刘加芬等[22]研究表明，自然生草的氮、磷、钾含量均明显高于人工生草，从而直接减少了生产成本的投入。因此，行间生草适宜在冀西北杏园大力推广，从成本投入及长期对土壤养分的影响等方面考虑，自然生草优于种植苜蓿。