地膜－秸稈雙重覆蓋模式下果園土壤養(yǎng)分含量研究

蔡銘陽，謝永生，3，索改弟，丁新輝

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所，陜西楊凌712100；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，陜西楊凌712100；3.中國科學(xué)院水利部水土保持研究所，陜西楊凌712100；4.中國科學(xué)院大學(xué)，北京100049）

地膜－秸稈雙重覆蓋模式下果園土壤養(yǎng)分含量研究

蔡銘陽1，謝永生1，3，索改弟2，丁新輝3，4

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所，陜西楊凌712100；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，陜西楊凌712100；3.中國科學(xué)院水利部水土保持研究所，陜西楊凌712100；4.中國科學(xué)院大學(xué)，北京100049）

為了研究地膜－秸稈雙重覆蓋模式對渭北旱塬果園土壤養(yǎng)分含量的影響，對5個不同處理（地膜壓玉米稈雙重覆蓋、地膜壓短麥稈雙重覆蓋、長麥稈壓地膜雙重覆蓋、地膜壓長麥稈雙重覆蓋和無覆蓋清耕對照）下果園0～100 cm土層深度范圍內(nèi)的土壤養(yǎng)分含量進(jìn)行測定，并統(tǒng)計了蘋果產(chǎn)量。結(jié)果表明：地膜－秸稈雙重覆蓋模式能顯著提高果園土壤養(yǎng)分平均含量，并提升養(yǎng)分有效性；其中地膜壓短麥稈雙重覆蓋處理綜合效果最佳，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、速效磷、速效鉀含量均顯著高于無覆蓋對照（P＜0.05），提高比例分別為29.72%、8.82%、19.35%、51.87%、22.66%；堿解氮含量提高比例高于全氮，說明該模式能夠提高氮肥有效性。與無覆蓋對照相比，地膜－秸稈雙重覆蓋模式對土壤剖面養(yǎng)分垂直變異影響不明顯，均呈現(xiàn)出隨深度增加先降低后緩慢遞增的趨勢。從提高土壤養(yǎng)分含量和提升其養(yǎng)分有效性的角度出發(fā)，利用地膜壓短麥稈雙重覆蓋模式進(jìn)行果園土壤管理可以成為實現(xiàn)渭北旱塬果園高產(chǎn)、優(yōu)產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的有效途徑之一。

蘋果園；地膜－秸稈雙重覆蓋；土壤養(yǎng)分；土壤剖面；渭北旱塬

陜西省是中國水果生產(chǎn)第一大省，蘋果產(chǎn)業(yè)已成為促進(jìn)陜西省區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、解決“三農(nóng)”問題以及改善生態(tài)環(huán)境的支柱型產(chǎn)業(yè)［1－2］。2013年陜西蘋果種植面積達(dá)到66.52萬hm2，比2012年種植面積擴(kuò)大3.5%，蘋果產(chǎn)量942.82萬t，繼續(xù)穩(wěn)居全國第一；2013年陜西蘋果總產(chǎn)值約達(dá)358億元［3］。土壤營養(yǎng)狀況是影響果樹產(chǎn)量和果實品質(zhì)的重要因素之一［4］，然而渭北地區(qū)由于果園土壤管理方式落后單一，導(dǎo)致果實產(chǎn)量、品質(zhì)受到影響，經(jīng)濟(jì)效益較低等問題日益凸顯［5］。目前，通過改變果園土壤管理方式來改善土壤營養(yǎng)狀況已成為提高果實產(chǎn)量和品質(zhì)的重要手段之一［6－8］。

地表覆蓋技術(shù)是提高土地和作物生產(chǎn)力的重要措施之一［9］，在保持水土、調(diào)節(jié)地溫、涵養(yǎng)水源等方面效果顯著，部分技術(shù)已足夠成熟并在旱地果業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用［10］。隨著諸多學(xué)者大量的研究實踐，該項技術(shù)在覆蓋材料及覆蓋模式上的探索得以不斷深入，并獲得了一些成果［11－13］。董海強(qiáng)等［11］研究發(fā)現(xiàn)，覆蓋措施能起到調(diào)節(jié)果園地溫、提高土壤含水量、增強(qiáng)土壤呼吸的作用，但不同覆蓋材料間存在差異。Gomez等［12］研究發(fā)現(xiàn)，果園生草措施有利于改善土壤理化特性，減少產(chǎn)流產(chǎn)沙和養(yǎng)分損失。Adekalu等［13］研究表明，在地表覆蓋植物殘留物是土壤保水的有效方法之一，它可以減少地表徑流、增加土壤入滲從而減弱土壤侵蝕。

然而，在渭北旱塬地區(qū)地表覆蓋技術(shù)研究的著眼點多處于對作物產(chǎn)量或土壤水分變異的影響上，且覆蓋方式多以單一覆蓋材料為主［11－15］，對蘋果園土壤養(yǎng)分在雙重覆蓋條件下的變化研究相對較少。本文通過對4種不同覆蓋模式（地膜壓玉米稈雙重覆蓋、地膜壓短麥稈雙重覆蓋、長麥稈壓地膜雙重覆蓋、地膜壓長麥稈雙重覆蓋）和清耕無覆蓋處理下不同土層養(yǎng)分變化情況進(jìn)行對比分析，以期找到渭北旱塬雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)果園土壤養(yǎng)分利用最合適的地表覆蓋模式，為該地區(qū)形成高效、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、生態(tài)、可持續(xù)發(fā)展的蘋果產(chǎn)業(yè)提供技術(shù)支持。

1 研究地區(qū)與研究方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗區(qū)設(shè)在中國科學(xué)院長武生態(tài)農(nóng)業(yè)試驗站，該站位于陜西省長武縣洪家鎮(zhèn)王東村（35°12′N， 107°40′E），地處黃土高原南部高塬溝壑區(qū)，該區(qū)是我國典型雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)［16］。試驗站海拔1 200 m，屬暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候。年均氣溫為9.1℃，無霜期為171 d，多年平均降雨量為584 mm，≥10℃活動積溫為3 029℃，年日照時數(shù)為2 230 h，日照率為51%，年輻射總量為4 837 kJ·cm－2。土壤為輕壤、中壤質(zhì)黑壚土，有機(jī)質(zhì)含量為13.44±3.07 g·kg－1，總孔隙度47.5%～56.0%，剖面平均pH為8.3，0～1 m、1～2 m、2～3 m和3～10 m剖面內(nèi)平均體積質(zhì)量分別為1.34、1.28、1.31 g·cm－3和1.30 g·cm－3［17］。根據(jù)實測水分特征曲線得出的水分常數(shù)分別是：田間持水量為230 g·kg－1（3×104Pa），初始凋萎濕度為127 g·kg－1（6×105Pa），萎蔫系數(shù)為106 g·kg－1（1.5×106Pa）［18］。

1.2 試驗設(shè)計

本試驗果樹為長枝紅富士，樹勢中庸，在當(dāng)?shù)鼐哂写硇?。各項處理地膜、秸稈措施?009年底開始布設(shè)，至采集相關(guān)土樣時，試驗已布設(shè)近5年。試驗小區(qū)共設(shè)5個處理，由南向北隨機(jī)分布：地膜壓玉米稈覆蓋（Ⅰ）、地膜壓短麥稈覆蓋（Ⅱ）、長麥稈壓地膜覆蓋（Ⅲ）、地膜壓長麥稈覆蓋（Ⅳ）、無覆蓋清耕處理，其中無覆蓋清耕處理設(shè)為對照（CK）；不同處理各設(shè)3次重復(fù)。試驗期間各試驗小區(qū)樹體管理統(tǒng)一，施肥條件一致，全部進(jìn)行套袋生產(chǎn)。各覆蓋處理布設(shè)具體見表1。

果園株、行距3 m×4 m；所有地表覆蓋措施均在果樹兩側(cè)各2m內(nèi)緊挨果樹沿行呈帶狀分布，帶寬1m，行間留下2m的工作區(qū)；由于存在厚5 cm左右的秸稈覆蓋單元，使帶中高度高于帶間，因此未另外采取起壟措施。地膜選用厚0.015 mm的無色透明聚乙烯塑料滲水膜，并于鋪設(shè)時適度扎孔，再加上平時農(nóng)事操作的輕微破壞，減少蒸散的同時確保降水充分下滲；每年5月、11月初將舊膜清出園外統(tǒng)一處理，把腐熟秸稈翻入土壤并適量增加新秸稈以保證5 cm的覆蓋厚度，同時以相同方式更換新膜。

1.3 測定指標(biāo)和方法

于2014年蘋果采收季節(jié)（9月下旬—10月上旬）實地調(diào)查不同覆蓋模式下單株果實產(chǎn)量、單果質(zhì)量和優(yōu)果率。蘋果果實采收后，每個處理避開施肥點，按照“S”形曲線采集法，在0～100 cm深度范圍內(nèi)每隔20 cm分層取樣，并將土壤剖面樣品混合、自然風(fēng)干后研磨，過1mm和0.25 mm篩保存?zhèn)溆?；最終測定樣品中有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、速效磷和速效鉀的含量（文中不同覆蓋處理土壤養(yǎng)分含量取0～100 cm土層深度的平均值）。

表1 不同覆蓋處理的試驗設(shè)計Table 1 The experimental design of different mulching treatments

蘋果可溶性糖含量用蒽酮—硫酸比色法進(jìn)行測定，土壤有機(jī)質(zhì)用重鉻酸鉀外加熱氧化法測定，全氮含量用半自動凱氏定氮儀測定，堿解氮用堿解擴(kuò)散法測定，速效磷用NaHCO3浸提紫外分光光度計法測定，速效鉀用NH4OAc浸提原子吸收分光光度計測定［19］。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Office Excel2010進(jìn)行數(shù)據(jù)初步處理及繪圖工作；采用IBM SPSS Statistics 20軟件進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同覆蓋處理對不同土層土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響

由圖1a各處理間橫向比較可以看出，處理Ⅰ～Ⅳ與CK相比土壤有機(jī)質(zhì)含量均有提高，提高程度分別為6.94%、29.72%、9.18%、21.78%；不同處理間土壤有機(jī)質(zhì)含量表現(xiàn)為：處理Ⅱ（地膜壓短麥稈，16.32 g·kg－1）＞處理Ⅳ（地膜壓長麥稈，15.32 g· kg－1）＞處理Ⅲ（長麥稈壓地膜，13.73 g·kg－1）＞處理Ⅰ（地膜壓玉米稈，13.45 g·kg－1）＞CK（清耕，12.58 g·kg－1）。0～20 cm土層中，處理Ⅱ和處理Ⅳ有機(jī)質(zhì)含量較高，顯著高于其它處理，其中處理Ⅱ含量最高（19.52 g·kg－1），高于CK 24.14%；20～40 cm土層中，處理Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的有機(jī)質(zhì)含量均較高，顯著高于CK和處理Ⅰ；40～80 cm土層中處理Ⅳ有機(jī)質(zhì)含量顯著高于其它處理，其它處理略有差異但不顯著。80～100 cm土層中有機(jī)質(zhì)含量無明顯差異（P＜0.05）。

由圖2a縱向空間分布分析顯示，土壤有機(jī)質(zhì)含量隨著土層深度的增加基本一致，呈現(xiàn)先降低后增高的趨勢，其中0～20 cm土層有機(jī)質(zhì)含量最高（17.62 g·kg－1），40～60 cm土層有機(jī)質(zhì)含量最低（11.68 g·kg－1）。0～60 cm土層內(nèi)有機(jī)質(zhì)含量隨土層深度加深變化比較明顯，呈較大幅度下降趨勢；60～100 cm土層內(nèi)有機(jī)質(zhì)含量呈緩慢遞增趨勢。

2.2 不同覆蓋處理對不同土層土壤全氮含量的影響

由圖1b各處理間橫向?qū)Ρ瓤梢钥闯?，地膜－秸稈雙重覆蓋處理能有效提高果園土壤全氮含量，但雙重覆蓋各處理間差異并不顯著。處理Ⅰ～Ⅳ與CK相比土壤全氮含量均有一定程度提高，提高程度分別為8.97%、8.82%、7.61%和7.62%；不同處理間土壤全氮含量表現(xiàn)為：處理Ⅱ（地膜壓短麥稈，0.71 g·kg－1）＝處理Ⅰ（地膜壓玉米稈，0.71 g· kg－1）＞處理Ⅳ（地膜壓長麥稈，0.70 g·kg－1）＞處理Ⅲ（長麥稈壓地膜，0.69 g·kg－1）＞CK（清耕，0.65 g·kg－1）。0～20 cm土層中，處理Ⅰ的全氮含量最高（0.90 g·kg－1），顯著高于其它處理；20～40 cm土層中，處理Ⅲ和處理Ⅳ的全氮含量較高，顯著高于其它處理；40～60 cm土層中，全氮含量達(dá)到最低值，其中處理Ⅲ全氮含量最高，顯著高于其它處理（P＜0.05）；60～100 cm土層中，全氮含量較上一土層有所增加，處理Ⅰ的全氮含量最高（0.65 g·kg－1），高于CK 10.25%。

由圖2b縱向空間分布分析顯示，土壤全氮含量變化趨勢基本一致，呈現(xiàn)隨土層深度的增加先降低后提高的趨勢。其中表層土0～20 cm全氮含量最高（0.86 g·kg－1），在40～60 cm土層處達(dá)到最小值（0.58 g·kg－1）。0～60 cm土層中全氮含量下降幅度較大，為32.12%；60～100 cm土層中全氮含量呈遞增趨勢，但遞增速率小于0～60 cm土層。

2.3 不同覆蓋處理對不同土層土壤堿解氮含量的影響

由圖1c各處理橫向比較看出，處理Ⅰ～Ⅳ與CK相比有效提高了土壤中堿解氮含量，提高程度分別為10.78%、19.35%、2.28%和8.31%；各處理土壤堿解氮含量梯度為：處理Ⅱ（地膜壓短麥稈，37.30 mg·kg－1）＞處理Ⅰ（地膜壓玉米稈，34.62 mg·kg－1）＞處理Ⅳ（地膜壓長麥稈，33.85 mg·kg－1）＞處理Ⅲ（長麥稈壓地膜，31.96 mg·kg－1）＞CK（清耕，31.26mg·kg－1）。0～20 cm土層中，處理Ⅰ堿解氮含量最高，顯著高于其它處理，處理Ⅱ、處理Ⅲ間差異不顯著；20～40 cm土層中，處理Ⅱ堿解氮含量最高，顯著高于其它處理；40～60 cm土層中，CK處理的堿解氮含量顯著高于其它處理，但處理Ⅰ～Ⅳ間差異不明顯（P＜0.05）。

從圖2c縱向空間分布比較顯示，果園土壤堿解氮含量隨著土層深度的增加整體呈現(xiàn)降低的趨勢。堿解氮主要集中在0～40 cm上層土層（44.19 mg· kg－1），高于40～100 cm下層土層（27.14 mg·kg－1）62.82%。0～60 cm土層內(nèi)堿解氮含量迅速下降，60～100 cm土層中各處理堿解氮含量基本保持不變。

2.4 不同覆蓋處理對不同土層土壤速效磷含量的影響

圖1d各處理間橫向比較顯示，處理Ⅰ～Ⅳ與CK相比較土壤速效磷含量均有提高，提高幅度分別為65.10%、51.87%、13.07%、13.74%；各處理間土壤速效磷含量大小關(guān)系表現(xiàn)為：處理Ⅰ（地膜壓玉米稈，14.60 mg·kg－1）＞處理Ⅱ（地膜壓短麥稈，13.42 mg·kg－1）＞處理Ⅳ（地膜壓長麥稈，10.06 mg·kg－1）＞處理Ⅲ（長麥稈壓地膜，10.00 mg·kg－1）＞CK（清耕，8.84 mg·kg－1）。0～20 cm土層中處理Ⅰ、處理Ⅱ和處理Ⅲ與CK相比差異顯著，但處理Ⅳ并不顯著（P＜0.05）；20～40 cm土層內(nèi)處理Ⅰ的速效磷含量最高，極顯著高于其它處理（P＜0.01），處理Ⅲ、處理Ⅳ差異不顯著；40～100 cm土層內(nèi)處理Ⅰ～Ⅳ及CK中土壤速效磷含量處于極低水平且處理間差異不顯著。

由圖2d縱向空間分布可以看出，土壤速效磷含量隨著土層深度的增加變化趨勢基本一致，呈現(xiàn)出先穩(wěn)步遞增隨后急劇下降的趨勢。速效磷主要集中在20～40 cm土層，不同土層速效磷含量表現(xiàn)為20～40 cm上層土層（29.86 mg·kg－1）＞0～20 cm表層土層（17.41mg·kg－1）＞40～100 cm下層土層（3.22 mg·kg－1）；20～40 cm上層土層內(nèi)速效磷含量與其它各土層速效磷含量差異極顯著（P＜0.01），比0～20 cm土層中速效磷含量高71.56%，比40～100 cm下層土層中速效磷含量高828.8%。

2.5 不同覆蓋處理對不同土層土壤速效鉀含量的影響

根據(jù)圖1e各處理間橫向?qū)Ρ冉Y(jié)果看出，地膜－秸稈雙重覆蓋模式不同處理中，除處理Ⅰ效果低于CK外，其它處理均能顯著提高果園土壤速效鉀含量。處理Ⅰ～Ⅳ與CK對比情況為－6.37%、22.66%、24.24%、14.08%；各處理土壤速效鉀含量大小關(guān)系為：處理Ⅲ（長麥稈壓地膜，234.45 mg· kg－1）＞處理Ⅱ（地膜壓短麥稈，231.46 mg·kg－1）＞處理Ⅳ（地膜壓長麥稈，215.26 mg·kg－1）＞CK（清耕，188.70 mg·kg－1）＞處理Ⅰ（地膜壓玉米稈，176.68mg·kg－1）。0～20 cm土層中各處理間均有顯著差異，其中處理Ⅳ速效鉀含量高于CK 31.20%；20～40 cm土層內(nèi)處理Ⅱ速效鉀含量顯著高于其它處理，但處理Ⅳ與CK差異并不顯著，并且處理Ⅰ速效鉀含量比CK低36.57%，顯著低于CK；40～60 cm土層中處理Ⅱ、處理Ⅲ速效鉀含量極顯著高于其它處理（P＜0.01），但二者之間含量差異不顯著；60～100 cm土層內(nèi)處理Ⅰ～Ⅳ及CK差異顯著性弱于其上各土層；各處理速效鉀含量也處于較低水平（P＜0.05）。

結(jié)合圖2e顯示的土壤速效鉀垂直變化特點，果園土壤速效鉀含量除處理Ⅱ外基本呈現(xiàn)隨土層深度的增加呈現(xiàn)先降低后穩(wěn)定的趨勢。速效鉀主要集中在0～40 cm土層（278.17 mg·kg－1），高于40～100 cm土層（163.41 mg·kg－1）70.23%。0～40 cm土層內(nèi)速效鉀含量下降幅度較大，在40 cm處形成極值點，而后隨深度的增加速效鉀含量以極小幅度下降并逐漸趨于穩(wěn)定。

2.6 不同覆蓋處理對蘋果產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

由表2可以看出，覆蓋處理Ⅰ～Ⅳ均能不同程度提高蘋果產(chǎn)量、單果質(zhì)量、可溶性糖含量和優(yōu)果率。除單株產(chǎn)量方面處理Ⅳ與CK差異不顯著以外，各處理與CK均達(dá)到顯著差異水平（P＜0.05），其中處理Ⅱ的產(chǎn)量最高（18.1 t·hm－2），高于CK 13.2%；處理Ⅰ、處理Ⅱ單果質(zhì)量較高，與CK差異顯著；除處理Ⅲ外其余處理蘋果可溶性糖含量均顯著高于CK。因此，從果實產(chǎn)量和品質(zhì)的角度來看，處理Ⅱ的綜合效果最佳。

圖1 不同覆蓋處理不同土層土壤養(yǎng)分含量Fig.1 Nutrient content in soil profile for different mulching treatments

表2 不同覆蓋處理對蘋果產(chǎn)量和品質(zhì)的影響Table 2 Effects of different mulching treatments on apple fruit yield and its quality

3 結(jié)論與討論

總結(jié)本研究結(jié)果可以看出，地膜－秸稈雙重覆蓋模式能有效提高果園土壤有機(jī)質(zhì)含量。處理Ⅰ～Ⅳ有機(jī)質(zhì)含量與CK相比均有不同程度的提高，提高程度分別為6.94%、29.72%、9.18%、21.78%。其中處理Ⅱ（地膜壓短麥稈覆蓋）表現(xiàn)尤為良好，0～40 cm土層內(nèi)有機(jī)質(zhì)含量顯著高于CK及其它處理。土壤有機(jī)質(zhì)主要是由腐殖質(zhì)和土壤有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化而成［20－21］，地膜－秸稈雙重覆蓋的秸稈單元增加了表層土有機(jī)物質(zhì)量的累積，同時相對于長麥稈和玉米稈，短麥稈比表面積較大，與土壤各組分接觸更為充分，地膜單元又提供了適宜微生物旺盛活動的條件，促進(jìn)了微生物分解活動進(jìn)行及腐殖質(zhì)形成。本研究顯示土壤有機(jī)質(zhì)含量隨著土層深度的增加呈現(xiàn)先降低后增高的趨勢，這是由于上層土壤有機(jī)物質(zhì)和腐殖質(zhì)累積量較高，同時0～40 cm上層土層是果樹根系的主要分布區(qū)域［22］，根系消耗養(yǎng)分較多，因而呈現(xiàn)出表層土壤有機(jī)質(zhì)含量最高，0～40 cm隨土層增加而逐漸降低的趨勢，在40～60 cm土層處達(dá)到最低值；60 cm土層以下果樹根系分布減少，果樹消耗土壤有機(jī)質(zhì)降低，因此有機(jī)質(zhì)含量有所回升。但王琳等［23］研究發(fā)現(xiàn)，貢嘎山東坡自然垂直帶土壤有機(jī)質(zhì)大致呈“倒L”形分布，下層土壤并無有機(jī)質(zhì)含量回升現(xiàn)象。通過本試驗比較可知，貢嘎山東坡土壤發(fā)育不如渭北旱塬果園區(qū)成熟，土層厚度較小，35 cm處土壤已近于母質(zhì)性質(zhì)，有機(jī)質(zhì)難以在植被根系較少的深層土層有效恢復(fù)，從而未能顯示出有機(jī)質(zhì)的回升。

圖2 不同覆蓋處理不同土層土壤養(yǎng)分含量縱向空間分布Fig.2 Longitudinal spatial distribution of nutrient content in soil profile for different mulching treatments

閆翠萍等［24］研究發(fā)現(xiàn)，秸稈中蘊含豐富的氮素資源，秸稈還田可提高土壤氮素含量，減少氮肥施用量，增加培肥效果。本研究中地膜－秸稈雙重覆蓋模式處理Ⅰ～Ⅳ果園土壤全氮含量和堿解氮含量與CK相比均有不同程度的提高，全氮含量提高程度分別為8.97%、8.82%、7.61%和7.62%，堿解氮含量提高程度為10.78%、19.35%、2.28%和8.31%，這也從另一角度證明了這一觀點。同時發(fā)現(xiàn)處理Ⅰ（地膜壓玉米稈覆蓋）和處理Ⅱ（地膜壓短麥稈覆蓋）之間差異雖不明顯，但與處理Ⅲ（長麥稈壓地膜覆蓋）、處理Ⅳ（地膜壓長麥稈覆蓋）土壤全氮和堿解氮含量仍有一定程度的差異，這可能與秸稈覆蓋單元中碳氮比不同有關(guān)。林心雄［25］研究認(rèn)為，秸稈碳氮比過大時，微生物分解過程中會固定一定含量的氮。小麥秸稈的碳氮比為87∶1，大于玉米秸稈的碳氮比為53∶1，而適宜土壤微生物分解有機(jī)物質(zhì)的碳氮比值為25～30［26］，因此地膜壓玉米稈處理的土壤全氮含量較高。同時本研究發(fā)現(xiàn)0～60 cm土層中全氮和堿解氮含量隨深度增加下降幅度較大。究其原因，除秸稈覆蓋單元作用以及果樹根系養(yǎng)分消耗作用外，地膜覆蓋單元營造的耕層微生物優(yōu)良的生存環(huán)境也起到了重要作用。于愛忠［27］研究認(rèn)為，地膜覆蓋技術(shù)能顯著改善0～40 cm耕層土壤溫度、水分狀況，提高產(chǎn)量及水分利用效率，而土壤含水量和土壤溫度是影響秸稈腐解速率的兩個重要因素，良好的土壤水分、溫度條件能夠促進(jìn)土壤微生物分解旺盛活動，從而提高土壤全氮和堿解氮含量［26］，這也印證了本研究地膜－秸稈雙重覆蓋模式中的地膜覆蓋單元的作用。

一些研究［28－29］認(rèn)為，單一秸稈還田、單一地膜覆蓋對土壤速效磷含量變化的影響較小，且沒有明顯規(guī)律可循，但本研究發(fā)現(xiàn)，二者結(jié)合的雙重覆蓋模式卻能顯著提高果園土壤速效磷含量。處理Ⅰ～Ⅳ與CK相比較土壤速效磷含量均有明顯提高，提高幅度分別為65.10%、51.87%、13.07%、13.74%，其中處理Ⅰ（地膜壓玉米稈覆蓋）和處理Ⅱ（地膜壓短麥稈覆蓋）在20～40 cm土層內(nèi)提高幅度顯著高于其它處理。陸安祥［30］研究認(rèn)為，無覆蓋條件下，表層土壤全磷、速效磷存在向土壤深處淋溶的趨勢，但遷移能力較弱。然而本研究發(fā)現(xiàn)，由于地膜－秸稈雙重覆蓋可以有效改善土壤水分條件，增強(qiáng)降水的局部入滲［10，14，31］，因此表層土壤磷素向中層土壤淋溶的能力也得到提升；同時由于在表層土壤分布的果樹根系對磷素的大量消耗，導(dǎo)致出現(xiàn)全磷含量在20～40 cm土層處達(dá)到峰值的情況。處理Ⅰ、Ⅱ與其它處理的差異可能與地膜－秸稈雙重覆蓋耦合效應(yīng)所引起的秸稈腐熟程度不同有關(guān)；20～40 cm土層內(nèi)處理Ⅰ（地膜壓玉米稈覆蓋）的土壤速效磷含量最高，極顯著高于其它處理，這可能是由于玉米秸稈中含有較多的磷素造成的［32］。

本研究結(jié)果顯示，地膜－秸稈雙重覆蓋模式不同處理中，除處理Ⅰ（地膜壓玉米稈覆蓋）效果低于CK外，其它處理均能夠顯著提高果園土壤速效鉀含量，處理Ⅰ～Ⅳ與CK對比增減情況為－6.37%、22.66%、24.24%、14.08%。秸稈覆蓋單元改善了土壤水、肥、氣、熱狀況，調(diào)節(jié)了土壤酸堿度，促使土壤微生物旺盛活動，促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)礦化作用加速進(jìn)行，從而促進(jìn)了土壤速效鉀的釋放［33］；地膜覆蓋單元與之形成協(xié)同效應(yīng)，使土壤速效鉀含量顯著提高。處理Ⅰ（地膜壓玉米稈覆蓋）土壤速效鉀含量低于CK，這可能與玉米稈中鉀素含量低有關(guān)［32］。

與此同時，地膜－秸稈雙重覆蓋模式不同處理對蘋果產(chǎn)量和品質(zhì)也存在影響，處理Ⅱ蘋果單株產(chǎn)量、單果質(zhì)量、可溶性糖含量和優(yōu)果率與對照相比均有顯著提高（P＜0.05）。索改弟［34］研究認(rèn)為，不同覆蓋處理可以通過改善立地條件，提高蘋果葉片、枝條養(yǎng)分含量，優(yōu)化枝條比例，延長葉片光合時間來改善蘋果品質(zhì)。本研究也證實了該觀點的正確。

綜上所述可以看出，地膜－秸稈雙重覆蓋模式在提高渭北旱塬果園土壤總養(yǎng)分、速效養(yǎng)分含量以及果實產(chǎn)量、品質(zhì)方面效果顯著，其中處理Ⅱ（地膜壓短麥稈覆蓋）綜合效果最佳。應(yīng)用該模式可以有效提高養(yǎng)分有效性，進(jìn)而減少化肥使用量，減輕過量施肥引起的一系列不良反應(yīng)，有利于果園土壤的生態(tài)健康可持續(xù)發(fā)展。但該雙重覆蓋模式在渭北旱塬的推廣和應(yīng)用仍受到一些如環(huán)境污染等問題的限制［35］，如何妥善處理地膜－秸稈雙重覆蓋模式存在的疑難仍有待進(jìn)一步深入研究。

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The research of film－straw mulching pattern on soil nutrient content in an apple orchard

CAIMing-yang1，XIE Yong-sheng1，3，SUO Gai-di2，DING Xin-hui3，4
（1.Institute of Soil and Water Conservation，Northwest A＆F University，Yangling，Shaanxi 712100，China；2.College of Natural Resources and Environment，Northwest A＆F University，Yangling，Shaanxi 712100，China；3.Institute of Soil and Water Conservation，Chinese Academy of Science and Ministry ofWater Resources，Yangling，Shaanxi 712100，China；4.University of Chinese Academy of Science，Beijing 100049，China）

In order to investigate the influence of film－straw mulching pattern on soil nutrient content in an apple orchard of Weibei dryland，soil nutrient content across the 0～100 cm soil profile under five mulching treatments，including plastic film covering maize straw，plastic film covering short wheat straw，long wheat straw covering plastic film，plastic film covering long wheat straw and a non-mulching control，was measured and the apple yield was recorded as well.Results showed that film－straw mulching pattern could significantly increase the average soil nutrient content and nutrient availability.The treatment of plastic film covering short wheat straw showed the best comprehensive effect.Its content of soil organic matter，total nitrogen，alkali-hydrolysable nitrogen，available phosphorus and available potassium were significantly higher than those of the non-mulching control by 29.72%、8.82%、19.35%、51.87%and 22.66%，respectively（P＜0.05）.The increasing percentage of alkali-hydrolysable nitrogen content was higher than that of total nitrogen content，indicating that the pattern could increase the availability of nitrogen fertilizer.However，compared to the control，film－straw mulching pattern had no significant effecton the vertical variation of soil nutrient content along the profile.They all showed a trend that soil nutrient content decreased at first and then increased slowly with soil depth.It could be speculated that with the improvement of soil nutrient content and nutrient availability，the mulching mode ofplastic film covering short wheat straw could be used as one of the most effective measures that is helpful in reaching high yield，excellent quality and dependable crop in Weibei dryland.

apple orchard；film－straw mulching；double mulching；soil nutrient；soil profile；Weibei dryland

S661.1；S154.1

A

1000-7601（2016）06-0184-07

10.7606／j.issn.1000-7601.2016.06.28

2015-11-27

國家科技支撐計劃項目（2011BAD31B01）

蔡銘陽（1991—），男，河南洛陽人，碩士研究生，主要從事果園生態(tài)與水土保持研究。E-mail：254915536＠qq.com。

謝永生（1960—），男，河南開封人，研究員，博士，主要從事土地資源調(diào)查與利用、水土保持技術(shù)等研究。E-mail：ysxie＠m(xù)s.iswc.ac.cn。