不同改良措施对猕猴桃园土壤理化性质变化的影响

游浩宇，陈大刚，徐开未，彭丹丹，肖苏杰，罗中魏，王祖华，陈远学

（1.四川农业大学资源学院，成都 611130；2.四川华胜农业股份有限公司，四川 绵竹 618200）

猕猴桃营养丰富，富含Vc，被誉为“水果之王”，是世界消费量最大的水果之一[1-2]。中国、新西兰、意大利、智利、法国和希腊是世界猕猴桃主产国，产量占世界的90%[3]，据FAO数据统计，截至2019年，中国猕猴桃种植面积和产量稳居世界第一。四川是中国猕猴桃第二大主产区，种植带多分布在盆周山区及龙门山断裂带的山丘区[4]，在绵竹、都江堰、蒲江和彭山等地的平坝区也有较大面积种植。猕猴桃为肉质根系，喜水怕涝，根和叶呼吸能力强，蒸腾作用大，对土壤的通气透水性能要求较高[5]；猕猴桃适宜生长在pH 5.5～6.5、腐殖质含量高、团粒结构好、土壤持水力强以及通气性好的土壤上[6]。而据调查，四川猕猴桃约60%种植在质地黏重的紫色大土、老冲积黄壤和潴育型水稻土等土壤上。黏质土壤的结构性差，紧实板结、土壤容重大，通气透水性能弱、持水量大；加上四川盆地及盆周山地的降雨量大，在黏质土壤和地形排水不畅等因素加持下，猕猴桃园常产生滞水涝害，影响猕猴桃根系下扎和生长，进而影响地上部的生长，严重影响产量和品质。有研究发现，当猕猴桃淹水时间超过3 d，树体就会受到不可逆的损伤[7]。因此，猕猴桃园的黏重土质已是生产上的痛点，已引起产业界的重视；对黏重猕猴桃园土壤进行改良，改善土壤结构和物理性能，增强土壤透水通气性和养分的转化释放，提高根系生长活性，促进猕猴桃健康生长是现今猕猴桃产业的重要研究事项。

黏质土壤的改良方法很多，效果各异。早期有使用废砂进行改土，发现废砂改善了黏土的物理性状，使土壤疏松，促进根系生长，实现作物增产[8]；在黏性碱化盐土中掺入20%沙子后，其土壤容重下降0.15 g/cm³，土壤通气孔隙度增加9.60%[9]。掺砂能有效提高土壤的渗透性，渗透系数随着容重的增加而明显降低，并随着掺砂比例增加淋洗脱盐速率增加，掺砂比例达40%时脱盐效果最好[10-11]。利用硅轻石对猕猴桃园进行改良，能提升土壤透气性，降低土壤黏重性[12]。也有研究表明，使用2～7 mm粒径的“泡沫砂”对黏重土壤进行改良时，土壤的通气孔隙能达到适宜作物生长的最适宜范围[13]。除掺砂措施外，施有机肥或秸秆还田也是黏质土壤改良的重要途径；施用有机物料不仅可以提高猕猴桃品质，还能改善土壤质量。S.M.Aggelides和P.A.Londra在2000年的研究表明，使用城市垃圾、污泥和木屑混合制成的有机肥对黏土进行改善，土壤的物理性状都可以得到很好的改善，且改善程度与堆肥的施用量成正比[14]。另有研究发现，通过增施有机肥或微生物菌剂，能够提高土壤有机质含量，降低土壤pH，改善土壤团粒结构，促进微生物繁殖，活化土壤养分，减少化肥的使用量，提高猕猴桃产量[15-16]。秸秆还田能改变土壤理化性质，促进根系对养分的吸收[17]；长期秸秆还田并配施氮磷钾肥，能提升土壤肥力[18]；有机与无机肥配合施用，增加土壤养分，促进红阳猕猴桃的生长发育，提高果实产量和品质[19]。

本研究采用池栽试验，设置不同比例的掺河砂、蚯蚓粪和猕猴桃修剪枝条等物料，研究不同土壤改良措施下猕猴桃园黏重土壤物理、化学性质的变化，并利用主成分分析法对土壤理化性质进行综合评价，从而筛选适宜的土壤改良配方，为全国猕猴桃园黏质土壤改良和猕猴桃优质高效生产提供理论依据和技术途径参考。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验地点位于四川省绵竹市华胜农业遵九猕猴桃种植基地（31°23'N，104°7'E，海拔730 m），气候属亚热带湿润季风气候，年均气温15℃，年均降雨量1 196.7 mm，且降雨主要集中在7—9月份。试验期间降水量和气温如图1所示。

图1 2021年绵竹遵九基地气候情况Figure 1 The climate condition of Mianzhu Zunjiu base in 2021

1.2 试验材料

1.2.1 供试土壤

本研究采用池栽试验，池中供试土壤采自于华胜农业公司遵九猕猴桃基地果园（此园原来常年种植水稻，于2014年建园种猕猴桃），土壤类型为水稻土，土壤质地为黏质重壤土，土壤基础理化性质为pH 6.58、有机质29.57 g/kg、全氮0.53 g/kg、全磷（P2O5）0.97 g/kg、全钾（K2O）11.44 g/kg、碱解氮68.23 mg/kg、有效磷13.95 mg/kg以及速效钾116.52 mg/kg。

1.2.2 土壤改良材料

选用河砂、蚯蚓粪和猕猴桃枝条等3种材料用于土壤改良。河砂选用粒径<3 mm的中砂，购于当地建材市场；蚯蚓粪购于深圳市众翔蚯蚓养殖专业合作社；猕猴桃枝条取自公司基地猕猴桃冬季修剪枝条，枝条粉碎成2～3 cm小段，经堆沤腐熟后备用。各供试材料的基础养分及pH见表1。

表1 土壤改良材料基础性质Table 1 Basic chemical properties of the test materials

1.3 试验设计

1.3.1 试验池规格

试验以池栽方式进行，试验池为人工修砌的砖池。池子规格为长1 m、宽1 m和高1 m，容积1 m³。池子正面用两块长80 cm和宽50 cm的木板拼接而成，池子内部三面用水泥抹光做防渗水处理，底部不做任何处理，为自然地面，能向下渗水。池子底部安装2根排水管。共修砌池子21个。

1.3.2 试验处理

试验共设7个处理。处理1：基地原土（CK）；处理2：基地原土基础上掺砂184 kg/池，相当于砂土质量比20%（S20）；处理 3：基地原土基础上掺砂368 kg/池，相当于砂土质量比40%（S40）；处理4：基地原土基础上掺混猕猴桃枝条3 kg/池（B3）；处理5：基地原土基础上掺混蚯蚓粪10 kg/池（W10）；处理6：基地原土基础上掺混猕猴桃枝条3 kg和蚯蚓粪10 kg/池（B3+W10）；处理7：基地原土基础上掺混蚯蚓粪20 kg/池（W20）。每个处理重复3次，随机区组排列。

试验前用微挖机在果园基地起土60 cm，然后混匀备用，装池前土壤过孔径7 mm的筛。先在每个池子底部铺垫基地原土，边铺边轻轻压实，填至20 cm深，作为池子中的底层土壤。然后再在上面装填不同处理的改良土壤，边铺边轻轻压实，填至深度80 cm，即装填改良土壤深60 cm（对照处理以基地原土装填）。

为方便采样，事先用300目尼龙网制作30 cm×30 cm×35 cm的尼龙网袋，在每个池子的一角挖出30 cm×30 cm×35 cm的土体，将土装于尼龙网袋内，再将装土的尼龙网袋填于坑中，周围抚平压实，使土面平整。于2021年3月16日装完土壤，随后每网袋内栽植一株猕猴桃幼苗，猕猴桃幼苗经过严格选择，基部茎粗、株高和根系大小基本一致。池栽试验露天雨养管理，只在特别干旱时一致浇水。于2021年11月14日试验结束，采集尼龙网袋内土壤样品，同时收获猕猴桃植株。本文只报道土壤理化性质的变化，关于猕猴桃植株数据另文报道。

1.4 项目测定与方法

1.4.1 土壤物理指标测定

用土壤紧实度仪（YT-JSD）在土面垂直下扎20 cm左右，读取土壤紧实度数据，均匀布点4次作为平行测定。再剥去表层松土3～5 cm后打环刀测土壤容重，每个处理做3次平行。实验室进行饱和含水量、田间持水量和土壤孔隙度的测定[20-21]。相关计算公式如下：

土壤容重(g⋅cm-3)=(W4-W0)/V;

土壤总孔隙度(%)=(W2-W4)/V×100%;

土壤毛管孔隙度(%)=(W3-W4)/V×100%;

土壤非毛管孔隙度(%)=(W2-W3)/V×100%;

土壤毛管孔隙度(%)=总孔隙度-非毛管孔隙度;

土壤饱和含水量(%)=(W2-W0)/(W4-W0)×100%;

土壤田间持水量(%)=(W3-W0)/(W4-W0)×100%。

上式中，W0为环刀质量，W2为水饱和土+环刀的质量，W3为水饱和再叠放静置8 h后土+环刀的质量，W4为烘干后土+环刀的质量，V为环刀的体积（100 cm3）。

1.4.2 土壤化学指标测定

采0～20 cm表层混合土壤，测定全氮（凯氏定氮法）、碱解氮（碱解扩散法）、有效磷（0.5 mol/L NaHCO3浸提，钼锑抗比色法）、速效钾（NH4OAC浸提，火焰光度法）、缓效钾（1 mol/L热HNO3浸提，火焰光度法）、有机质（重铬酸钾容量法-外加热法）、pH（电位法）和阳离子交换量（1 mol/L乙酸铵交换法）等化学指标[21]。

1.5 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2010软件对数据进行初步统计与分析，用SPSS 22.0软件进行单因素方差分析（one-way analysis of variance，ANOVA），用LSD法对数据平均值进行显著性检验（P=0.05）；使用SPSS 22.0软件最大方差法进行因子旋转，对土壤理化性质指标进行主成分分析。

2 结果与分析

2.1 不同改良措施对土壤物理性质的影响

2.1.1 土壤容重

土壤容重能反应土壤的密实程度和土质情况，直接影响着土壤孔隙状况、结构等土壤物理特性，土壤容重越大，土壤的密实程度越大。如图2（A）所示，在施入不同土壤改良剂后，各处理的土壤容重发生了明显变化（P<0.05），土壤容重大小表现为：S40>CK>S20>B3>W10>B3+W10>W20。掺砂40%处理（S40）的土壤容重比对照处理（CK）显著增加（P<0.05），增加幅度为3.99%；而掺混蚯蚓粪各处理（W10、B3+W10、W20）的土壤容重比CK显著降低（P<0.05），降低幅度分别为4.9%、5.0%、6.5%；S20、B3与CK的土壤容重无明显差异（P>0.05）。说明大量掺砂增大土壤容重，掺混少量砂子和枝条对土壤容重影响不大，掺混一定量蚯蚓粪对土壤容重有明显的降低效果。

2.1.2 土壤表面紧实度

土壤紧实度反映出土壤抵御外力压实的能力，一定程度上反映了土壤的通气性和透水性。从图2（B）可知，各处理的土壤表面（0～20 cm）紧实度与CK差异显著（P<0.05），表现为：CK>S20>W10>W20>B3>B3+W10>S40。S20、W10、W20、B3、B3+W10和 S40处理的土壤紧实度都比CK显著降低，降低幅度分别为31.8%、34.8%、39.0%、43.9%、48.0%和53.9%。说明黏重土壤中掺混砂子、蚯蚓粪和修剪枝条都能有效降低土壤紧实度，从而增加土壤的通气透水性，有利于猕猴桃幼苗根系的下扎（图2B）。

图2 不同土壤改良措施对土壤容重(A)和土壤表面紧实度(B)的影响Figure 2 Effect of different soil improvement measures on the soil bulk density(A)and the soil surface compactness(B)

2.1.3 土壤持水量

土壤持水性反映土壤保持水分的能力。土壤田间持水量是土壤悬着水的最大量，是大多数植物可利用的土壤水上限。从图3可看出，各处理土壤田间持水量大小表现为：W20>W10>B3+W10>CK>B3>S20>S40。W20处理的土壤田间持水量最高，其次是W10和B3+W10，说明掺混蚯蚓粪有机肥能明显增加土壤田间持水量，提高土壤的保水能力，但黏质土壤中施入蚯蚓粪有机肥并不能增强土壤的透水通气性。S20和S40处理土壤田间持水量较CK显著降低，降低幅度分别为17.61%和37.01%，说明掺砂增强了土壤透水，不利于土壤保水，降低了土壤的持水能力，这在一定程度上能促进黏质土壤的透水通气性，但掺砂过多也可能造成漏水严重，可能引起干旱。

土壤饱和含水量包括毛管孔隙和非毛管空隙中的水量，代表了土壤最大的容水能力。各处理的土壤饱和含水量大小表现为：W20>B3+W10>W10>CK>B3>S20>S40。掺砂使土壤饱和含水量降低，掺砂越多土壤饱和含水量越低，其中S40处理与CK间差异显著（P<0.05），S20处理与CK差异不显著（P>0.05）。掺混蚯蚓粪有机肥的处理（W20、W10、B3+W10）相比CK土壤饱和含水量有增加趋势，但差异不显著（P>0.05）（图3）。说明掺砂是降低土壤饱和持水的主要措施，而掺混蚯蚓粪能提高土壤保水蓄水能力，不能降低黏质土壤的含水量。

图3 不同土壤改良措施对土壤持水性能的影响Figure 3 Effects of different soil improvement measures on soil water holding capacity

2.1.4 土壤孔隙度

土壤孔隙度能反应土壤紧实状况，土壤孔隙度组成主要影响土壤通气透水性和根系穿插的难易程度。毛管孔隙利于持水保水，非毛管孔隙利于透水通气。如图4所示，CK的土壤总孔隙度为47.93%，毛管孔隙度、非毛管孔隙度分别为27.80%、20.13%。而S40处理的土壤总孔隙度为43.61%，比CK降低了9.01%（P<0.05），其中毛管孔隙度为17.43%，比CK降低37.31%（P<0.05），非毛管孔隙度为26.18%，比CK增加了30.10%（P<0.05）；随着掺砂比例提高（CK→S20→S40），土壤总孔隙度、毛管孔隙度及其占比都随之减小，而非毛管孔隙度及占比随之增大。说明掺砂会明显降低土壤总孔隙度和毛管孔隙度，不利于土壤持水和保水，但能明显增加非毛管孔隙度，对于黏质土壤有利于透水通气。与CK相比，掺混有机物料（枝条和蚯蚓粪）且随着用量的增大（CK→B3→W10→B3+W10→W20），土壤总孔隙度、毛管孔隙度及其占比有增大的趋势，而非毛管孔隙度及占比有降低的趋势；W20处理土壤总孔隙度（48.58%）比CK增加1.35%，其中毛管孔隙度（31.79%）比 CK增加 14.34%，非毛管孔隙度（16.79%）比CK降低16.60%；但处理之间差异都不显著（P>0.05）。说明对于黏质土壤来说，掺混有机物料对土壤的持水保水有提升作用，而不利于透水通气；有机物料如果量不是特别大的话，影响作用是有限的。综上说明掺混蚯蚓粪能增大土壤总孔隙度和毛管孔隙度，增强土壤的保水持水能力；掺砂能提高土壤大孔隙（非毛管孔隙），随着掺砂量的增加，土壤毛管孔隙度和总孔隙度降低，而非毛管孔隙度逐渐增加，适量掺砂有利于土壤通气透水，改善土壤结构，但如果过量掺砂就会过多增加通气孔隙，不仅降低土壤保水保肥能力，还造成漏水漏肥。

图4 不同土壤改良措施对土壤孔隙度的影响Figure 4 Effects of different soil improvement measures on soil porosity

2.2 不同土壤改良措施对土壤化学性质的影响

土壤对作物的养分供应状况，主要以土壤有机质和速效养分来体现。土壤有机质是一种稳定且长效的碳源供应物质，几乎包含作物所需的各种营养元素，是衡量土壤肥力的重要指标[22]。而速效养分是指能为当季作物提供养分的土壤养分，对作物的生长发育具有重要作用。不同改良措施下土壤化学性质变化列于表2。

表2 不同改良措施对收获期土壤肥力的影响Table 2 Effects of different improvement measures on soil fertility during harvest

2.2.1 pH

在原土pH为6.43（微酸性）的条件下，掺砂和掺混有机物料（枝条和蚯蚓粪）都增大了土壤pH，S40处理的pH增至7.03（中性），提升了0.6个单位（P<0.05）；B3、W10和S20处理土壤pH分别增至6.63、6.77和6.90（中性），分别提升了0.2、0.34和0.47个单位（P<0.05）。即掺砂和掺混有机物料（枝条和蚯蚓粪）都使土壤从微酸性向中性转变。

2.2.2 全氮和碱解氮

掺砂有降低土壤全氮和碱解氮的趋势。从CK→S40，土壤全氮从0.79 g/kg降至0.65 g/kg，土壤碱解氮从61.03 mg/kg降至40.88 mg/kg，但处理间差异不达显著性水平（P>0.05）。掺混修剪枝条对土壤全氮和碱解氮无明显影响（P>0.05）。掺混蚯蚓粪显著提高土壤全氮和碱解氮含量（P<0.05），且随蚯蚓粪施入量的增加而提高，与CK相比，W10、W20处理土壤全氮分别提高34.2%、81.0%（P<0.05），W10、W20处理土壤碱解氮分别提高87.9%、134.9%（P<0.05）。说明掺砂降低土壤氮素含量，掺混蚯蚓粪明显提高土壤氮素含量。

2.2.3 有效磷

掺砂显著降低土壤有效磷含量（P<0.05），从CK→S20→S40，土 壤 有 效 磷 从 7.75 mg/kg降 至7.08 mg/kg再降至5.28 mg/kg，降低幅度分别为8.65%、31.87%；掺混修剪枝条对土壤有效磷无明显影响（P>0.05）。掺混蚯蚓粪显著提高土壤有效磷含量（P<0.05），且随蚯蚓粪施入量的增加而提高，与CK相比，W10、W20处理土壤有效磷分别提高32.9%、136.7%（P<0.05）。说明掺砂明显降低土壤磷素含量，掺混蚯蚓粪明显提高土壤磷素含量。

2.2.4 速效钾

土壤速效钾在W20处理最大（142.54 mg/kg），在S40处理最小（102.8 mg/kg），但总体上看，掺砂和掺混有机物料（枝条和蚯蚓粪）对土壤速效钾含量影响不明显，各处理之间差异不显著（P>0.05）。在趋势上，掺砂40%处理（S40）相比CK土壤速效钾含量降低8.82%；而掺混枝条和蚯蚓粪增加了土壤速效钾含量，B3、W10、B3+W10和W20处理相比CK分别增加13.22%、16.15%、19.09%和26.43%。

2.2.5 有机质

掺砂显著降低土壤有机质含量（P<0.05），从CK→S20→S40，土壤有机质从28.27 g/kg降至23.2 g/kg再降至20.89 g/kg，降低幅度分别为17.93%、26.11%。掺混修剪枝条和蚯蚓粪显著提高土壤有机质含量（P<0.05），且随掺混量的增加而提高，与CK相比，B3、W10、B3+W10和W20处理土壤有机质分别提高13.9%、24.23%、52.95%和82.23%。说明掺砂明显降低土壤有机质，掺混枝条和蚯蚓粪明显提高土壤有机质含量。

2.2.6 CEC

掺砂显著降低土壤阳离子交换量（P<0.05），从CK→S20→S40，CEC从22.28 cmol/kg降至17.84 cmol/kg再降至11.86 cmol/kg，降低幅度分别为19.93%、46.77%。但掺混枝条和蚯蚓粪对土壤阳离子交换量影响不明显（P>0.05）。

3 不同改良措施下土壤物理化学性质变化的主成分分析

主成分分析（principal component analysis，PCA）通过数据降维，能将多个相关变量转化为少数不相关的新变量，新变量成为主成分，可以用较少的变量解释原始变量的绝大部分信息。经对不同改良措施下土壤理化指标进行SPSS 22.0检验，计算得出KMO（Kaiser-Meyer-Olkin）值 为 0.673（>0.500），Bartlett球形检验呈极显著（P<0.01），因此适宜进行主成分分析[23]。对土壤质量含水量（WC）、土壤容重（SBD）、土壤紧实度（SD）、土壤饱和含水率（SWC）、田间持水量（FC）、总孔隙度（TP）、毛管孔隙度（CP）、非毛管孔隙度（NCP）、全氮（TN）、碱解氮（AN）、有效磷（AP）、速效钾（AK）、pH、有机质（OM）和阳离子交换量（CEC）等变量进行主成分分析，得到主成分方差贡献、主成分载荷矩阵和特征向量，结果列于表3和表4。特征值为每个主成分方差，特征值越大，方差百分比越大，意味着该主成分对原始变量解释度越大，包含的信息越多。根据累计贡献率不低于80%的原则[24]，如表3所示，前4个主成分的累积贡献率为80.006%，因此提取前4个主成分，表示代表不同土壤改良措施下土壤理化性质指标总信息的80.006%。

表3 不同改良措施下土壤理化指标的主成分方差贡献Table 3 Principal component variance contributions of soil physical and chemical indexes under different improvement measures

载荷表示指标在各个成分上的权数，其绝对值越大，表示该指标与主成分相关性越大。由表4主成分载荷矩阵可知，第一主成分（PC1）主要提取了有机质、碱解氮、有效磷和全氮；第二主成分（PC2）主要提取了土壤总孔隙度、土壤质量含水量、土壤饱和含水率、田间持水量、土壤紧实度和土壤毛管孔隙度；第三主成分（PC3）主要提取了土壤阳离子交换量、速效钾；第四主成分（PC4）主要提取了土壤pH。

表4 不同改良措施下土壤理化指标的主成分载荷矩阵、特征向量Table 4 Principal component loading matrix and eigenvector of soil physical and chemical indexes under different improvement measures

根据主成分特征向量，构建不同土壤改良措施下PC1、PC2、PC3以及PC4与猕猴桃果园土壤物理、化学指标之间的线性关系式如下：

根据各主成分与猕猴桃果园土壤物理、化学指标之间的线性关系式，计算每个主成分的得分，再结合每个主成分贡献率，通过评价公式y=0.514 36PC1+0.120 11PC2+0.095 82PC3+0.069 77PC4计算不同土壤改良处理对猕猴桃果园土壤物理、化学指标的综合得分，结果见表5。可知不同土壤改良措施对猕猴桃果园土壤理化性质的影响效果表现为 ：W20（3.346）>B3+W10（1.655）>W10（1.529）>B3（-0.705）>S20（-0.712）>CK（-2.489）>S40（-2.624）。说明在本试验条件下对土壤物理化学性质影响的综合得分以掺混蚯蚓粪20 kg/池为最好，其次是掺混蚯蚓粪10 kg+掺混枝条3 kg/池，再次是掺混蚯蚓粪10 kg/池，从次是掺混枝条3 kg/池和掺砂20%，而掺砂40%相比对照有负面影响。

表5 不同土壤改良措施下土壤理化性质指标评价结果Table 5 Evaluation results of soil physical and chemical properties indexes under different soil improvement measures

4 讨论

4.1 不同土壤改良措施对土壤物理性质的影响

土壤物理性质包括土壤颗粒组成、容重、紧实度、孔隙大小及其比例、通气性、结构性以及耕性等，对作物生长有很重要的影响。植物根系与土壤之间有很大的接触面，彼此可以进行频繁的物质交换，应用土壤改良剂对不良土壤物理性状进行改良可显著改善土壤物理结构和性质，提高土壤肥力，促进植物生长，但不同土壤改良措施对土壤物理性质的影响不同[25]。土壤容重与土壤紧实度和土壤孔隙度密切相关，并在一定程度上影响土壤水肥气热的分布，直接影响作物的生长发育[26]。研究表明，随着掺砂比例的增加，土壤容重总体呈增加趋势，但土壤容重与掺砂量并不完全呈线性变化关系[27]。本研究中，随着掺砂比例增大（CK→S20→S40），土壤容重先减小后增大，这可能由于掺砂使通气孔隙增多，土壤毛管孔隙度和总孔隙度下降，使得S20处理土壤容重较CK有所下降[28]，而随着掺砂量进一步增大，由于砂的容重（1.758 g/cm3）远大于原土容重（1.237 g/cm3），所以S40处理的土壤容重又较CK上升。这与前人[9,27]的研究结果一致。有研究表明，连续秸秆还田能改善土壤物理性质和养分含量，对降低土壤容重、增加土壤孔隙度都有积极作用，土壤容重随着秸秆还田深度的增加呈先降低后增加的趋势[29]。本研究中，B3处理土壤容重较CK下降，但未达到显著差异，可能与枝条还田量及还田深度有关，1 m2面积60 cm深度而整个土体的枝条还田量只有3 kg，用量偏少，加上还田深度较深，因此还田枝条处理对土壤容重的影响较小。蚯蚓粪是腐熟有机物料，有利于土壤团聚体的形成和保持[30]，对于改善土壤物理结构和化学性质具有重要意义。土壤中添加蚯蚓粪有机肥能有效降低土壤容重，且随着蚯蚓粪施用量的增加，土壤容重逐渐下降[31]。本研究的结果一致，随着蚯蚓粪和枝条施入量的增加，土壤容重显著下降（W20

土壤紧实度是衡量土壤中三相物质存在状态和容积比例的重要指标，对土壤水肥气热及其理化生过程具有调控作用[32]。本研究中，掺混河砂、猕猴桃枝条和蚯蚓粪3种物料均能显著降低土壤紧实度（降低幅度31.8%～53.9%），其中S40处理土壤紧实度最低，且与其余处理均差异显著（P<0.05）。可能是由于按质量比掺砂40%后，土壤砂粒组成增多，通气孔隙增多，土壤通透性增强，因此紧实度更低。大量掺砂使土壤总孔隙度发生变化。有研究表明，随着掺砂量的增大，土壤总孔隙度呈下降趋势[33]。本研究中，土壤为黏质重壤土，土壤总孔隙度较大，达到47.93%，但多为非活性孔隙和毛管孔隙，通气孔隙少，掺砂增多土壤通气孔隙，而毛管孔隙和非活性孔隙相应减少，土壤总孔隙度也减少（从CK→S20→S40，总孔隙度从47.93%降至47.30%再降至43.61%；毛管孔隙度从27.80%降至23.31%再降至17.43%，非毛管孔隙度从20.13%增到23.99%再增至26.18%）。土壤非毛管孔隙与毛管孔隙的组合适宜，则水气协调，有利于作物生长[34]。但在过量掺砂情况下，土壤大孔隙过多，而大孔隙中的水可在重力作用下较快速地排出，成为水和空气的通道，所以土壤中过多的大孔隙又会造成土壤保水保肥能力变差，不利于作物的生长[35-36]。有研究发现，秸秆和蚯蚓粪施入土壤能增大土壤孔隙度并能显著降低土壤紧实度[37-38]。本研究中，随着枝条和蚯蚓粪的施入（CK→B3→B3+W10），土壤紧实度降低了43.93%和48.01%，总孔隙度从47.93%增至48.99%。随着蚯蚓粪施入量增加（CK→W10→W20），土壤紧实度降低了34.1%和38.96%，总孔隙度从47.93%增至48.58%。说明在本试验条件下，蚯蚓粪和枝条还田均能显著降低土壤紧实度，随着施用量增加土壤孔隙度增大。

有研究发现，随着掺砂量的增加掺砂层土壤导水率增大，饱和含水率减小，土壤更易达到饱和[39]。本研究中掺砂处理显著降低了土壤持水能力，降低了土壤饱和含水量和田间持水量，提高了土壤非毛管孔隙的占比，土壤的通气性、排水性增强。这与马彦霞等[40]的研究结果相似。且随着掺砂量的增加（CK→S20→S40），土壤饱和含水率和田间持水量下降（土壤饱和含水率从40.35%降至39.03%再降至36.77%，分别下降3.27%和8.81%；田间持水量从23.40%降至19.28%再降至14.74%，分别下降17.61%和37.01%）。潘金华等[41]研究发现，土壤饱和含水量和田间持水量均随土壤结构改良剂添加量的增加而增加。本研究中，各蚯蚓粪处理（W10、B3+W10、W20）增加了土壤保水持水能力，W20处理显著提高土壤田间持水量。枝条还田处理（B3）对土壤持水能力变化不显著，但B3处理与B3+W10处理的饱和含水率差异显著（P<0.05），这可能是因为蚯蚓粪富含多糖，能使不同粒级的团聚体趋向合理，有利于增加团聚度，从而影响土壤水分特征，增强土壤保水能力[42-43]。

4.2 不同土壤改良措施对土壤化学性质的影响

不同土壤改良剂的施入可显著提高土壤肥力。本研究显示，土壤中掺入河砂、枝条和蚯蚓粪后，土壤pH、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、有机质和阳离子交换量均有所变化。

土壤pH值直接影响着土壤中养分存在的状态、转化和有效性，与土壤肥力关系密切[44]。有研究表明，蚯蚓粪有较大的酸碱缓冲容量，使土壤pH最终趋于中性，为作物生长提供更好的微域环境[45]。本研究发现，各处理pH与CK呈显著差异，掺蚯蚓粪处理使土壤pH变化幅度较大，W10处理和B3+W10处理的pH值提升0.34个单位，W20处理提升0.47个单位，说明施入蚯蚓粪能增加土壤对酸碱的缓冲能力，调节土壤pH；河砂的pH为8.5，所以土壤掺砂后pH升高。有研究表明，秸秆还田对土壤pH的变化受还田之前原始土壤pH的影响很大[46]，猕猴桃枝条还田土壤pH提高了0.2个单位，可能是因为供试土壤pH为6.43（微酸性），所以枝条还田后pH值提升至6.63，说明猕猴桃修剪枝条还田后可提高土壤pH。土壤有机质能增强土壤保肥供肥能力，提高土壤养分有效性。在本研究中，掺砂使土壤养分下降，且随着掺砂增多，土壤养分下降越多，但总体差异不显著。土壤有机质含量随掺砂增多而呈下降趋势。有研究表明[47]，施用蚯蚓粪可以促进养分活化，保持速效养分供应平衡，提高土壤供肥能力。从本研究结果看，土壤中施入蚯蚓粪对土壤全氮、碱解氮和有机质有显著提升。这与前人[48-49]的研究结果一致。这可能是由于蚯蚓粪养分全面并富含丰富有机质，土壤中施入蚯蚓粪可以将大量有机质带到土壤，经分解后形成有机酸，在酸溶作用下，使矿物风化和养分释放能力增强，平衡速效养分供应，从而使土壤肥力得到改善。本试验中，猕猴桃枝条还田促进了土壤有机质的增加，但未达到显著差异（P>0.05），这可能和枝条的还田量和还田深度有关。土壤阳离子交换量代表了土壤保肥性能的高低，一定程度上与有机质、黏粒含量呈正相关。有研究表明，土壤中秸秆分解，有机氮铵化形成NH4+，阻碍交换性K+的固定[50]，可有效提升土壤交换性K+含量[51]。本研究中，B3处理阳离子交换量最大，B3+W10处理其次，说明土壤中掺枝条和蚯蚓粪能提高土壤中阳离子交换量，但未达到显著差异。掺砂降低了土壤中阳离子交换量，且随掺砂量的增大而减少，S40处理土壤阳离子交换量显著下降。

综上，本试验得出土壤掺河砂（S20、S40）、猕猴桃修剪枝条（B3）和蚯蚓粪（W10、B3+W10、W20）均能显著提高土壤pH值，使之趋于中性。掺砂处理（S20、S40）降低了土壤养分，且掺砂量越大养分降低越多，掺砂达40%时土壤有效磷和阳离子交换量显著下降。蚯蚓粪有机肥处理（W10、B3+W10、W20）提高了土壤整体养分，显著提升土壤全氮、碱解氮和有机质含量。枝条还田处理（B3、B3+W10）一定程度提高土壤养分，但因枝条还田量小以及还田较深等原因，单施枝条处理（B3）对土壤养分提升效果不显著。

土壤改良是一个周期长见效缓慢的过程[52-54]，本研究中不同物料改良处理间土壤理化性质虽具有明显差异，但因试验周期尚短，未能反映土壤改良的稳定效果。因此，应继续监测土壤物理化学性质，评估土壤改良措施对土壤肥力的长期影响效果。本文只报道了不同改良措施对土壤理化性质的影响结果，关于猕猴桃幼苗生长及养分结果将另文刊发，应结合土壤理化性质数据及植株生长发育数据，综合评价不同土壤改良措施的实际应用效果。

5 结论

掺混不同物料及用量对土壤理化性质影响较大。在物理性质方面，掺砂（S20、S40）能降低土壤容重、土壤紧实度和土壤持水量，增大土壤非毛管孔隙度。枝条还田（B3）能显著降低土壤紧实度，但对土壤容重、土壤持水量和土壤孔隙度的改善效果不明显。施入蚯蚓粪(W10、B3+W10、W20)能显著降低土壤容重和土壤紧实度，且随着蚯蚓粪施用量的增加，土壤容重下降，土壤孔隙度增大，增加了土壤持水能力；在化学性质方面，掺砂（S20、S40）造成土壤养分下降，大量掺砂（S40）更易造成土壤保水能力下降，肥力降低，因此建议掺砂时要加强相应的水肥管理；枝条还田能一定程度促进土壤阳离子交换量的提高，但不显著；施入蚯蚓粪显著提高了土壤全氮、碱解氮和有机质含量，提高了土壤养分。主成分分析结果表明，本试验条件下对土壤物理化学性质影响的综合效果以掺混蚯蚓粪20 kg/池为最好，其次是掺混蚯蚓粪10 kg+猕猴桃修剪枝条3 kg/池，再次是掺混蚯蚓粪10 kg/池以及掺砂20%。综合认为，针对猕猴桃园黏重土壤而言，比较科学合理的土壤改良措施是掺砂20%并添加蚯蚓粪有机肥20 kg/0.6 m3（混合深度为60 cm）。