桑園生草對土壤養(yǎng)分、微生物及桑葚品質的影響

龐建光，朱錚，武龍

(1.河北工程大學 建筑與藝術學院，河北 邯鄲 056038；2.古石龍風景區(qū)，河北 邯鄲 056001)

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桑園生草對土壤養(yǎng)分、微生物及桑葚品質的影響

龐建光1，朱錚1，武龍2

(1.河北工程大學 建筑與藝術學院，河北 邯鄲 056038；2.古石龍風景區(qū)，河北 邯鄲 056001)

以2、4和6 a毛葉苕子(Viciavillosa)及自然生草為處理，傳統(tǒng)清耕為對照，研究生草對桑園土壤微生物數(shù)量、養(yǎng)分含量及果實品質的影響.結果表明：與對照相比，人工種草和自然生草的土壤有機質、全氮、全磷、全鉀含量顯著提高，其中毛葉苕子6 a的土壤有機質、全氮和全鉀升幅最高，分別提升了222.6%、132.3%和19.0%，毛葉苕子6 a的堿解氮、速效磷和速效鉀含量比對照分別提高了46.7%、46.3% 和19.2%，而毛葉苕子2 a速效磷和速效鉀含量低于對照；毛葉苕子6 a的細菌、真菌和放線菌數(shù)量最多，比對照分別提高了86.8%、151.7%和168.4%；毛葉苕子6 a和自然生草6 a的可溶性固形物含量分別比對照提高了55.8%和17.0%，還原糖含量分別提高了42.9%和 8.5%，總酸含量分別下降了18.7%和14.1%，毛葉苕子能顯著提高桑園土壤養(yǎng)分含量和微生物數(shù)量，改善桑葚鮮食品質.

自然生草；毛葉苕子；桑葚；品質

清耕是中國傳統(tǒng)的桑園管理模式，長期清耕會導致地表裸露、水土流失、地力退化、生物多樣性降低、果品品質下降，而通過在桑園樹行間種植或自然生長草本植物，可有效改善桑園清耕管理造成的一系列問題，是一種有機、現(xiàn)代化的果園管理模式，因此進一步探討桑園生草管理模式，加快桑園生草技術的示范推廣，對于北方丘陵地區(qū)桑園的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義.

西方許多國家很早就把生草栽培技術應用于有機果品生產(chǎn)的果園中[1].中國在20世紀90年代開始推廣果園生草栽培技術[2]，但由于受到傳統(tǒng)的“草與果爭肥水”“除草務盡”等思想的影響，沒能較好地推廣應用．近些年研究表明，果園生草能顯著提高土壤有機質含量[3-5]、增加土壤微生物數(shù)量、提高土壤酶的活性[6]、促進果樹生長、改善果實品質[7]．果園生草因氣候條件、果樹種類、耕作制度和生草模式不同，對土壤質量、微生物數(shù)量及果實品質影響效果各異.惠竹梅等[8]對西北半干旱區(qū)葡萄園生草體系中土壤生物學特性與土壤養(yǎng)分的關系研究表明，行間種植紫花苜蓿和白三葉對提高微生物的數(shù)量及土壤肥力效果優(yōu)于高羊茅，為此，應在降水量少的地區(qū)蘋果園推廣耗水量少的豆科植物．張桂玲[9]研究發(fā)現(xiàn)，桃園間種白三葉可顯著提高根際和非根際土壤堿解氮、全氮、速效鉀、全鉀、有機質含量及土壤氨化細菌和真菌數(shù)量，效果明顯好于紫花苜蓿和高羊茅．錢進芳等[10]對山核桃園生草研究發(fā)現(xiàn)，白三葉、紫云英和油菜處理的山核桃林地土壤微生物數(shù)量明顯高于其他處理．李國懷等[11]通過在柑橘園內生草發(fā)現(xiàn)，生草栽培可有效提高旱季果園土壤的含水率，生草2年后可有效增加土壤有效氮、鉀養(yǎng)分含量，并可提高果實可溶性固形物，降低果實中檸檬酸含量，且百喜草比三葉草對土壤物理性狀改良效果佳．吳玉森等[12]系統(tǒng)研究了梨園自然生草對黃河三角洲土壤養(yǎng)分、酶活性及果實品質的影響，結果表明，隨著生草年限的增加，自然生草顯著提高土壤礦質元素及土壤有機質含量，并提升果實鮮食品質．由此可見，果園生草栽培技術以草養(yǎng)園的可持續(xù)發(fā)展模式已經(jīng)越來越受到人們的重視.

桑樹(MorusalbaL.)是多年生落葉喬木，具有極其發(fā)達的根系及較強的適應性和抗逆能力，其在北方丘陵地帶種植具有重大的生態(tài)效益和應用前景.桑樹生長需要從土壤中吸收大量的養(yǎng)分，隨著種植年限增加，桑園生產(chǎn)潛力下降、生產(chǎn)性能衰弱，嚴重制約桑園的可持續(xù)發(fā)展.毛葉苕子是中國栽培面積較大的淺根性一年生豆科綠肥牧草之一，具有適應能力強、生長旺盛、莖的木質化程度低等特點，適合北方干旱地區(qū)種植．有關毛葉苕子為試材進行的桑園生草實驗研究尚未見報道，生草栽培對桑園土壤養(yǎng)分、微生物數(shù)量及桑葚品質的效應尚不清楚，且長期生草栽培對桑園的可持續(xù)發(fā)展效果如何也是值得探討的問題，因此本實驗通過在桑樹林下栽培毛葉苕子和自然生草，研究不同年限毛葉苕子和自然生草對桑園土壤養(yǎng)分含量、土壤微生物數(shù)量及桑葚品質的影響，以期為桑園生草模式研究及毛葉苕子在桑園推廣應用提供科學依據(jù)．

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

實驗地位于邯鄲古石龍風景區(qū)桑椹采摘園，桑樹品種為紅果1號，果園平均桑樹樹齡12 a，平均樹高2.80 m，桑樹行距3.10 m，株距2.75 m．地理位置為117°39＇E，28°49＇N．該區(qū)雨量集中在7、8月，年平均降水量569.2 mm，年平均氣溫13.5 ℃，土壤類型為褐土，微堿性，pH7.95．有機質10.16 g/kg，全氮0.62 g/kg，全磷0.14 g/kg，全鉀16.35 g/kg，堿解氮40.21 mg/kg，速效磷13.38 mg/kg，速效鉀119.27 mg/kg．

1.2 實驗設計

設連續(xù)人工行間種植毛葉苕子2、4、6 a及自然生草2、4、6 a和清耕共7個處理．生草處理分別始于2015年、2013年和2011年的春季進行，行間人工種草和自然生草．每個處理分3個小區(qū)(3次重復)，每個小區(qū)面積3.1 m×20 m．MC：毛葉苕子；ZC：連續(xù)自然生草；CK：清耕(No-tillage)．

供試草種：毛葉苕子(ViciavillosaRoth)和自然生草(主要優(yōu)勢種有馬齒莧(Portulacaoleracea)、地黃(Rehmanniaglutinosa)、苦菜(Ixerischinensis)、蒲公英(Taraxacummongolicum)、灰綠藜 (Chenopodiumglaucum)、蒺藜(Tribulusterresteis)、夏至草(Lagopsissupina)．

管理措施：毛葉苕子播種量為21.5 kg/hm2，不施肥，僅在播種后和苗期各澆水1次，整個生育期人工拔除雜草；自然生草田間管理與人工生草處理一致，但不拔除雜草；清耕采用定期中耕除草的方式，桑樹下沒有雜草．

1.3 實驗方法

1.3.1 取樣

2016年8月中旬在各處理按照梅花形5點取樣法采集，每個樣點用土鉆從土壤表層0～20 cm 進行取樣，去除石塊和植物殘根等雜物，過1 mm土篩，把樣品用四分法分為兩部分，土壤樣品裝入2個牛皮紙袋，并存放于4 ℃冰箱備用，次日一部分土壤樣品進行微生物培養(yǎng)分析，一部分自然風干，用于土壤養(yǎng)分含量測定．

桑葚樣品于2016年5月15日在各處理小區(qū)隨機選取3株果桑，從每株果桑東西南北各方向選取1個發(fā)育正常的結果枝，隨機采摘60粒成熟期一致的果實帶回實驗室備用．每個處理重復3次，結果取平均值．

1.3.2 測定方法

土壤有機質測定采用重鉻酸鉀法，全氮采用凱氏法，堿解氮采用擴散吸收法，全磷和速效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法，全鉀和速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度法[13]．

土壤中微生物數(shù)量采用稀釋平板計數(shù)法測定．采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、馬丁氏培養(yǎng)基和改良的高澤氏1號培養(yǎng)基培養(yǎng)土壤細菌、真菌和放線菌，分別培養(yǎng)48、72和120 h后計算它們的數(shù)量[14]．

電子天平測定樣品單果重，用阿貝折射儀測定可溶性固形物的含量，用pH計直接測定pH值，還原糖含量的測定采用斐林試劑法測定[15]，總酸含量的測定采用NaOH 滴定法測定[16]，每個樣品均重復3次．

1.3.3 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)處理采用DPS和Excel 統(tǒng)計軟件進行分析．采用單因素方差分析(One-way ANOVA)和最小顯著差異法(LSD)比較不同數(shù)據(jù)組間的差異．

2 結果與討論

2.1 生草不同年限對桑園土壤養(yǎng)分的影響

各處理不同生草年限的土壤有機質、全氮、全磷和全鉀測定結果見表1，毛葉苕子2年的全鉀含量最低，是清耕對照的86.3%，自然生草2年的全氮和全鉀含量最低，分別是清耕對照的84.6%和99.2%，4-6 a毛葉苕子處理有機質、全氮、全磷、全鉀含量均呈逐年升高的趨勢，毛葉苕子6 a土壤有機質、全氮、全磷和全鉀含量分別比清耕對照提高了222.6%、132.3%、28.4%和19.0%；而自然生草6 a分別比對照提高了159.4%、36.9%、11.2%和16.7%．

各處理不同生草年限的土壤速效養(yǎng)分測定結果見表2，毛葉苕子對土壤速效養(yǎng)分含量的影響也較顯著，堿解氮呈逐年遞增，速效磷和速效鉀均表現(xiàn)為先下降后上升的趨勢，可能是由于生草早期草與桑樹爭肥的結果；自然生草堿解氮、速效磷和速效鉀呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，自然生草2 a時堿解氮、速效磷和速效鉀含量最低，分別比對照下降了1.42%、11.25%和6.82%，隨著生草年限延長土壤速效養(yǎng)分含量又顯著上升．上述結果表明，毛葉苕子和自然生草均對培肥桑園土壤具有明顯作用，生草年限越長，培肥效果越顯著，從兩者間差異看，在桑園種植毛葉苕子培肥土壤的效果優(yōu)于自然生草，主要是雜草在桑園生長不佳，生物量積累較少的緣故．

表1 各生草栽培處理對土壤有機質、全氮、全磷和全鉀含量影響Tab.1 Effect of the sod culture on soil contents of organic matter,total nitrogen(N),total phosphorus(P),total potassium(K) of soil mulberry orchard

同列小寫不同字母表示差異顯著(P<0.05)，以上均為0～20 cm土壤所得數(shù)據(jù).

表2 各生草栽培處理對土壤速效養(yǎng)分含量的影響Tab.2 Effect of the sod culture on soil available nutrient contents

同列小寫不同字母表示差異顯著(P<0.05)，以上均為0～20 cm土壤所得數(shù)據(jù).

2.2 生草不同年限對桑園土壤微生物數(shù)量的影響

各生草處理的土壤微生物數(shù)量測定結果見表3，桑園土壤以細菌為主，數(shù)量占微生物三大菌群95%以上，其次是放線菌和真菌．細菌所占比例為95.07%～97.50%，放線菌比例為2.21%～4.42%，真菌所占比例最小為0.28%～0.51%，但隨生草年限延長真菌比例呈上升趨勢，毛葉苕子處理從0.30%升到0.38%，自然生草處理從0.28%升到0.51%．

不同年限毛葉苕子及自然生草處理的土壤微生物(細菌、真菌和放線菌)數(shù)量發(fā)生了顯著變化，隨著年限延長，土壤微生物數(shù)量增加．毛葉苕子6 a的細菌、真菌和放線菌數(shù)值均最大(分別比對照增加了86.8%、151.7%、168.4%)，自然生草4 a的細菌數(shù)值最大(比對照增加了49.7%)．毛葉苕子6 a和自然生草4 a的土壤微生物數(shù)量最多，分別比對照增加了88.8%、51.9%．不同年限毛葉苕子土壤微生物總數(shù)量表現(xiàn)為6 a>4 a>2 a，而自然生草土壤微生物數(shù)量表現(xiàn)為4 a>6 a>2 a；同年限(4 a、6 a)毛葉苕子對細菌數(shù)量的促進作用顯著高于自然生草，而對真菌和放線菌數(shù)量的影響不同處理間差異不顯著(P>0.05)．

另由表3可知，毛葉苕子和自然生草2 a的細菌所占比例與對照差異不顯著(P>0.05)，毛葉苕子和自然生草2、4 a的真菌和放線菌所占比例與對照差異不顯著，說明短期生草(<4 a)對桑園土壤微生物菌群比例結構影響不大．綜上，桑園行間種植毛葉苕子和自然生草均能提高微生物數(shù)量，而毛葉苕子對微生物的促進作用大于自然生草．

表3 各生草對土壤微生物數(shù)量的影響Tab.3 Effect of inter-row planting grasses on soil microbial quantity

2.3 生草不同年限對桑葚品質的影響

不同生草類型及不同年限生草對桑葚pH、可溶性固形物含量、總酸、還原糖等品質指標的測定結果見表4．由表4可見，桑園種植毛葉苕子和自然生草對桑葚品質指標存在顯著影響，與對照相比，各不同年限的生草處理對pH值的影響差異不顯著；4、6 a生草處理均增加可溶性固形物和還原糖含量，降低總酸含量，其中，6 a毛葉苕子和自然生草的可溶性固形物含量分別比對照提高了55.8%和17.0%，還原糖含量分別提高了42.9%和 8.5%，總酸含量分別下降了18.7%和14.1%，毛葉苕子和自然生草之間對桑葚品質的影響差異較大，6 a毛葉苕子的可溶性固形物含量高出自然生草33.2%，還原糖含量高出自然生草31.7%，上述結果說明，桑園長期種植毛葉苕子和自然生草均能改善桑葚品質，而長期人工種植毛葉苕子對提升桑葚品質的效果優(yōu)于自然生草．

表4 生草對果桑果實品質的影響Tab.4 Effect of the sod culture on quality of mulberry fruits

3 結論

桑園行間生草顯著影響土壤有機質含量和養(yǎng)分水平．本研究表明，行間種植毛葉苕子和自然生草使桑園表層土壤有機質含量顯著提高，而長期種植毛葉苕子對土壤有機質的提高幅度要顯著大于自然生草，其中自然生草2 a堿解氮、速效磷和速效鉀含量顯著低于清耕對照，而毛葉苕子生草2 a時堿解氮顯著高于對照，這與李會科等[17]研究結果基本一致；毛葉苕子種植4 a的桑園土壤堿解氮、速效P和速效K的含量顯著高于清耕對照，而自然生草4 a堿解氮和速效磷與清耕對照相比差異不顯著，這與付學琴的研究結果不一致[18]，可能是該實驗區(qū)土壤較貧瘠，雜草和桑樹間爭奪氮和磷強烈的緣故，故可在桑園自然生草4 a之前增施一定量氮肥和磷肥，以減少或消除雜草與桑樹爭奪氮、磷肥的負面影響．土壤微生物決定土壤養(yǎng)分循環(huán)、有機物分解和能量流動速率，是土壤質量優(yōu)劣的敏感指標[19]，本實驗表明，桑園生草可以顯著提高土壤微生物數(shù)量，調節(jié)土壤細菌、真菌和放線菌的比例關系，這與潘學軍和惠竹梅等研究結果基本一致[20-21]．主要原因可能是由于生草后，土壤中有機質大幅度升高，土壤環(huán)境向有利于微生物生長發(fā)育，而豆科植物毛葉苕子固氮作用又增加微生物生長發(fā)育的氮，所以毛葉苕子對提高土壤微生物數(shù)量的效果要優(yōu)于自然生草．

喬宇研究桑葚品質評價指標后認為可溶性固形物、總酸和還原糖的含量是評價桑葚品質的重要指標[22]．本研究結果表明，毛葉苕子對桑葚品質各指標的影響效果顯著高于自然生草，行間種植毛葉苕子時限越長，對提升桑葚可溶性固形物含量效果越好，6 a毛葉苕子提高桑樹果實可溶性固形物55.8%，高于劉蝴蝶等[23]生草對蘋果固形物影響結果，可能是不同生草類型對桑樹作用效果不同的原因．本實驗中桑葚品質的改善可能與土壤養(yǎng)分的變化相關，進一步探討土壤養(yǎng)分與桑葚品質間的關系十分必要，是下一步的研究重點．桑園行間長期種植毛葉苕子可增加土壤有機質和養(yǎng)分含量，促進土壤微生物生長發(fā)育，調節(jié)土壤微生物比例關系，保持土壤生態(tài)健康和可持續(xù)利用，有利于桑葚品質的改善．

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(責任編輯：梁俊紅)

Effects of inter-row planting grasses on soil nutrient,microbial quantity and fruit quality in mulberry field

PANG Jianguang1,ZHU Zheng1,WU Long2
(1.School of Architecture and Art,Hebei University of Engineering,Handan 056038,China；2.Gushilong Scenic Area,Handan 056001,China)

Using mulberry field as research subject,the variation of soil nutrient,microbial amount and fruit quality were studied under different conditions with 2,4,6 a Hairy Vetch and natural grass,respectively.The results showed that all of treatments could increase the contents of organic matter,soil total N,total P,total K(P<0.05),compared with control.The contents of organic matter,soil total N,total K in 6 a hairy vetch increased by 222.6%,132.3% and 19.0%.Respectively the contents of available P and available K in soil with 2 a Hairy Vetch were lower than that of the control while increased significantly by 46.7%,46.3% and 19.2% in soil with 6 a hairy vetch,compared with the control.The bacteria,fungi and actinomycetes quantity in soil with Hairy Vetch 6 a increased by 86.8%,151.7% and 168.4%,respectively.The soluble solids content of mulberry fruit with Hairy Vetch 6 a and natural grasses 6 a increased by 55.8% and 17.0%,respectively,reducing sugar of mulberry fruit increased separately by 42.9% and 8.5%.However,total acids decreased by 18.7% and 14.1%,respectively.Inter-row planting Hairy Vetch could increased the soil fertility,enhance soil microbiology quantity and improve fruit fresh quality of mulberry,with year increasing.

natural grasses;hairy vetch;mulberry fruit;quality

2016-10-12

河北省科技支撐計劃項目(16236004D-9)

龐建光(1972—)，男，河北成安人，河北工程大學副教授，主要從事植物學及生態(tài)學研究． E-mail:hdpang2008@163.com

10.3969/j.issn.1000-1565.2017.03.008

S6

A

1000-1565(2017)03-0267-07