桃園生草對(duì)土壤養(yǎng)分及酶活性的影響

郭磊　宋宏峰　俞明亮　張斌斌　汪晨雨

摘要：在南京地區(qū)桃園行間播種黑麥草（Lolium perenne L.）和紫花苜蓿（Medicago sativa L.），以自然生草為對(duì)照，研究不同生草方式對(duì)桃園土壤不同土層含水率、酸堿度、酶活性及土壤養(yǎng)分的影響。結(jié)果表明，種植黑麥草0～20 cm土層的全氮、全磷、速效磷、速效鉀含量比自然生草分別顯著提高47.19%、36.59%、66.25%、7.85%，種植紫花苜蓿的土壤全鉀、堿解氮含量比自然生草分別顯著提高9.51%、39.83%（P<0.05）；種植黑麥草、紫花苜蓿可整體提高土壤過氧化氫酶、磷酸酶活性，其中0～20 cm土層的過氧化氫酶活性各提高13.49%，20～40 cm土層的過氧化氫酶活性分別提高19.13%、32.17%；種植黑麥草對(duì)提高土壤有機(jī)質(zhì)含量、含水率的總體效果優(yōu)于紫花苜蓿、自然生草。

關(guān)鍵詞：桃園；果園生草；土壤營養(yǎng)；酶活性；黑麥草；紫花苜蓿

中圖分類號(hào)： S662.106 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-1302（2017）19-0205-03

收稿日期：2015-12-10

基金項(xiàng)目：現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（編號(hào)：CARS-31）；江蘇省農(nóng)業(yè)三新工程（編號(hào)：SXGC[2014]300）；江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金[編號(hào)：CX（15）1020]。

作者簡介：郭 磊（1984—），男，山西太原人，碩士，助理研究員，主要從事果樹栽培生理研究。E-mail：guolei_92@163.com。

通信作者：俞明亮，研究員，主要從事桃育種研究。E-mail：mly1008@aliyun.com。 長期以來，清耕是我國果園管理維護(hù)的主要農(nóng)藝措施，有防蟲害、操作簡單等特點(diǎn)。但是近年研究發(fā)現(xiàn)，長期清耕容易導(dǎo)致土壤板結(jié)、有機(jī)質(zhì)下降、土壤養(yǎng)分失衡等一系列土壤退化問題[1-3]，進(jìn)而對(duì)果實(shí)品質(zhì)提高、產(chǎn)量增加造成不利影響，果園可持續(xù)發(fā)展形勢(shì)嚴(yán)峻。有研究表明，果園生草能夠增加土壤有機(jī)質(zhì)含量、提高土壤肥力[4-6]，改善果園生態(tài)環(huán)境，縮小土壤的溫濕度變化幅度[7]；能夠提高果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量[8]，增加害蟲天敵數(shù)量，減少果樹病蟲害的發(fā)生[9-10]。果園生草是全方位提升果園綜合生產(chǎn)能力與效率、實(shí)現(xiàn)果樹產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的土壤管理模式[11]，而果園生草對(duì)土壤影響的研究結(jié)果國內(nèi)外并不完全一致[2]。

目前，生草方式主要有人工種草、自然生草2種，而我國人工種草技術(shù)、生草果園面積至今推廣發(fā)展較慢，究其原因主要是對(duì)不同草種不同地域適應(yīng)性的相關(guān)研究不夠深入[12]。因此，進(jìn)一步探討不同生草方式對(duì)桃園土壤水肥調(diào)控效果，完善果園生草配套技術(shù)，對(duì)加快果園生草技術(shù)的示范與推廣，實(shí)現(xiàn)中國桃產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2013—2015年在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所桃園進(jìn)行。桃園所處位置為亞熱帶季風(fēng)氣候，年降水量為 1 200 mm，四季分明；年平均溫度為15.4 ℃，年極端氣溫最高為39.7 ℃，最低氣溫為-13.1 ℃。試驗(yàn)桃樹品種為霞暉8號(hào)，南北行向種植。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試牧草為1年生禾本科植物黑麥草（Lolium perenne L.）和多年生豆科草本植物紫花苜蓿（Medicago sativa L.），以自然生草對(duì)照（CK），共3個(gè)處理，重復(fù)3次，采取單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。黑麥草、紫花苜蓿采用行間生草模式，于每年10月上旬播種，播種量均為30 kg/hm2；從第1年（2013年）開始，每年4—5月與自然生草同時(shí)刈割，并作為綠肥均勻覆蓋桃園及生草帶，同年9月下旬再次刈割、翻壓。桃樹、牧草的田間管理措施同一般果園。

1.3 土樣采集

2015年9月下旬即人工種植黑麥草和紫花苜蓿3年，每小區(qū)按5點(diǎn)取樣法，用土鉆分別采集深度為0～20、20～40 cm的土樣；分層混勻，剔除石塊、植物殘根等雜物，并用無菌塑料袋裝好，迅速帶回實(shí)驗(yàn)室；風(fēng)干，研磨，過1 mm篩，待測(cè)。

1.4 測(cè)定指標(biāo)與方法

全氮、堿解氮含量分別采用硫酸-高氯酸消煮法、堿解-擴(kuò)散法測(cè)定，土壤全磷、速效磷含量采用鉬銻抗比色法測(cè)定，全鉀、速效鉀含量采用原子吸收光譜法測(cè)定，有機(jī)物含量采用K2Cr2O7氧化外加熱法[13]測(cè)定。蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定，以葡萄糖mg/g（37 ℃，24 h）表示；脲酶活性采用苯酚鈉比色法測(cè)定，以NH3-N mg/g（37 ℃，24 h）表示；過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法測(cè)定，以 0.02 mol/L KMnO4 mL/g（25 ℃，20 min）表示；堿性磷酸酶采用磷酸苯二鈉比色法測(cè)定，以酚 mg/（g·d）（37 ℃，24 h）表示；土壤pH值、含水量分別采用電位法、烘干法[14]測(cè)定。測(cè)定3次，取平均值。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007、DPS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、圖表繪制和差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 生草桃園不同土層土壤養(yǎng)分含量的變化

由表1可見，不同土層各處理的土壤養(yǎng)分含量存在一定差異；土層深度為20～40 cm的土壤其全氮、全磷、堿解氮含量多小于對(duì)應(yīng)生草方式0～20 cm的土壤；人工種草可明顯提高0～20 cm土層的土壤養(yǎng)分含量，其中種植紫花苜蓿和黑麥草的土壤其全氮、全磷、堿解氮、速效磷含量均顯著高于自然生草處理（P<0.05）；種植紫花苜蓿的土壤，其0～20 cm土層的全鉀、堿解氮含量相對(duì)最高，分別為17.39 g/kg、102.44 mg/kg，較自然生草分別顯著提高9.51%、39.83%（P<0.05）；種植黑麥草的土壤，其0～20 cm土層的全氮、全磷、速效磷、速效鉀含量相對(duì)最高，分別為1.31 g/kg、1.12 g/kg、8.03 mg/kg、111.00 mg/kg，較自然生草分別顯著提高 47.19%、36.59%、66.25%、7.85%（P<0.05）。endprint

2.2 生草對(duì)桃園不同土層土壤酶活性的影響

由表2可見，由于酶的種類及土壤深度的不同，除土壤脲酶外，蔗糖酶、過氧化氫酶、磷酸酶在不同處理間有較大差異；種植黑麥草可顯著提高20～40 cm土層土壤的蔗糖酶活性（P<0.05）；與自然生草相比，種植紫花苜蓿和黑麥草可顯著提高土壤的過氧化氫酶活性（P<0.05），其中0～20 cm土層的過氧化氫酶活性比對(duì)照各提高13.49%，20～40 cm土層的過氧化氫酶活性比對(duì)照分別提高32.17%、19.13%；不同土層的磷酸酶活性差異明顯，0～20 cm土層的磷酸酶活性大小為黑麥草>紫花苜蓿>自然生草，而20～40 cm土層的磷酸酶活性以種植紫花苜蓿相對(duì)最高。

2.3 生草對(duì)桃園土壤有機(jī)碳、有機(jī)質(zhì)含量的影響

由圖1可見，桃園生草對(duì)土壤有機(jī)碳含量的增加與生草種類有關(guān)，不同生草處理的桃園其土壤有機(jī)碳含量差異顯著（P<0.05），其中種植黑麥草的各土層有機(jī)碳含量相對(duì)最高，紫花苜蓿次之，自然生草相對(duì)最低；種植黑麥草的土壤，其 0～20 cm土層有機(jī)碳含量分別比自然生草、種植紫花苜蓿顯著提高31.61%、12.74%，20～40 cm土層分別比自然生草、種植紫花苜蓿顯著提高19.77%、9.00%（P<0.05）。

由圖2可見，不同生草處理對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響與有機(jī)碳含量類似，各土層有機(jī)質(zhì)含量高低為黑麥草>紫花苜蓿>自然生草，且0～20 cm土層的有機(jī)質(zhì)含量提高更為明顯，種植黑麥草0～20 cm土層的有機(jī)質(zhì)含量比自然生草提高31.66%，而20～40 cm土層有機(jī)質(zhì)含量僅比對(duì)照提高19.92%。

2.4 生草對(duì)桃園土壤含水率及pH值的影響

由圖3、圖4可見， 與自然生草相比，種植黑麥草、紫花苜蓿均能顯著提高0～20 cm土層土壤的含水率、pH值（P<0.05），而20～40 cm土層影響差異不顯著（P>0.05）；種植黑麥草和紫花苜蓿的土壤其含水率、pH值相互間差異不顯著（P>0.05），說明這2種人工生草處理都能有效減少地表土壤水分的蒸發(fā)，增加土壤水分的入滲，提高土壤的含水量，同時(shí)可調(diào)節(jié)表層土壤的pH值，使土壤pH值接近中性。

3 結(jié)論與討論

目前，果園生草技術(shù)在中國推廣應(yīng)用仍存在一定障礙，其中很重要的原因就是受雜草與果樹爭肥、爭水傳統(tǒng)觀念的影響[11]。因此，探討生草果園土壤養(yǎng)分、酶活性及水分等的變化規(guī)律，用科學(xué)的手段解釋果園生草對(duì)土壤的影響就十分必要。桃園生草可以增加土壤的植被覆蓋度[15]，有效減少地表土壤水分的蒸發(fā)[16]，對(duì)土壤水分含量有一定的調(diào)節(jié)作用。在本試驗(yàn)中，桃園行間種植紫花苜蓿、黑麥草與自然生草相比，其土壤尤其是表層土壤的含水量有不同程度的提高，這可能是由于人工種植的草生長更為一致，植被覆蓋更為均勻，從而對(duì)地表土壤水分的散失有更好的緩沖作用。同時(shí)，人工生草能有效調(diào)節(jié)土壤pH值，降低土壤酸度，起到保水保墑的作用，這與曾丹娟等的研究結(jié)論[4]一致。

土壤N、P、K等礦質(zhì)營養(yǎng)元素的穩(wěn)定供應(yīng)是保證果樹正常生長發(fā)育的前提。侯啟昌研究發(fā)現(xiàn)，種植白三葉可增加土壤K的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，而種植紫花苜?？稍黾油寥繮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)[17]；曾丹娟等研究發(fā)現(xiàn)，果園種植黑麥草不僅能夠改善表層土壤的物理性狀，還提高了土壤水解氮、速效磷、速效鉀的含量，改善了土壤實(shí)際供肥能力[4]；李會(huì)科等研究表明，黑麥草對(duì)有機(jī)態(tài)P的活化作用強(qiáng)于白三葉，而白三葉提高水解N的能力強(qiáng)于黑麥草[18]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，不同草種對(duì)礦質(zhì)元素的調(diào)控效果存在差異，種植黑麥草可增加土壤全磷、速效磷等的含量，而種植紫花苜?？擅黠@增加土壤K元素的含量。單一草種種植或許不能滿足N、P、K等多種礦質(zhì)營養(yǎng)元素協(xié)調(diào)、均衡供應(yīng)的需求[11]。

桃園生草刈割后覆蓋的草、大量的生草根系及桃樹枯枝落葉等殘?bào)w有利于土壤有機(jī)質(zhì)的形成，可以提高土壤有機(jī)碳含量[2]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，桃園生草3年，種植黑麥草的土壤有機(jī)碳含量提高效果最為明顯，與李華等的研究結(jié)論[19]一致，這是因?yàn)楹邴湶轂槔浼拘湍敛?，?月生長迅速，刈割時(shí)草產(chǎn)量顯著高于其他牧草品種[4]。土壤酶是由微生物、動(dòng)植物活體及殘骸分解釋放到土壤中的一類活性物質(zhì)[20]，其活性不僅反映土壤生物活性和土壤生化反應(yīng)強(qiáng)度，還是評(píng)價(jià)土壤肥力及土壤健康的重要指標(biāo)[21]。本研究表明，與自然生草相比，人工種植紫花苜蓿、黑麥草可明顯提高土壤過氧化氫酶、磷酸酶的活性，其主要原因是由于人工生草后土壤中的有機(jī)質(zhì)含量相對(duì)更高，微生物可利用的營養(yǎng)物質(zhì)更加豐富，進(jìn)而增加了酶的含量和活性[22]。

總體而言，不同生草處理對(duì)土壤的影響雖有一定差別，但人工生草對(duì)桃園土壤養(yǎng)分的提高和理化性質(zhì)的改善有較好的作用，在今后的研究與生產(chǎn)中應(yīng)進(jìn)一步根據(jù)不同區(qū)域、不同土壤類型等選擇相應(yīng)的草種類型，開展草種組合選配研究，進(jìn)行多草混作試驗(yàn)，這對(duì)提高果園生草培肥將有重要的意義。

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