鼠茅間作對桃形李林地水土保持、土壤理化性質(zhì)及果實(shí)品質(zhì)的影響

劉本同 秦玉川 王衍彬 黃旭波 求鵬英 王麗玲 方茹

摘要 [目的]探索鼠茅作為綠肥間作對桃形李林地水土保持、土壤理化性質(zhì)以及果實(shí)品質(zhì)的影響，為綠肥鼠茅的推廣應(yīng)用提供參考。[方法]采用測釬法和環(huán)刀法測定土壤流失厚度及容重，并計(jì)算土壤侵蝕模數(shù);采用智能數(shù)據(jù)記錄儀測定空氣和土壤溫濕度;采用隨機(jī)定點(diǎn)分層取樣法，測定林地0～20和20～40 cm土層土壤的養(yǎng)分含量;采用數(shù)字糖度計(jì)測量桃形李果實(shí)可溶性固形物含量。[結(jié)果] 鼠茅間作對桃形李林地水土保持、土壤理化性質(zhì)以及果實(shí)品質(zhì)影響顯著。與空白對照清耕組相比，鼠茅間作組土壤流失減輕了89.13%，土壤濕度增幅高達(dá)134.39%;鼠茅間作提高了林地0～20和20～40 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀以及水解性氮、速效磷和速效鉀的含量，其中速效磷增幅最顯著;與豆科綠肥白三葉相比，鼠茅間作對桃形李林地的改良優(yōu)勢更明顯。[結(jié)論]鼠茅間作經(jīng)營對桃形李林地水土保持、土壤改良以及果實(shí)品質(zhì)的提高等方面均有積極的作用，為綠肥鼠茅的推廣提供數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)鍵詞 鼠茅;間作;水土保持;土壤養(yǎng)分;果實(shí)品質(zhì)

中圖分類號(hào) S714文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2019）14-0163-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.14.049

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Abstract [Objective]To explore the effect of intercropping with Vulpia myuros on water and soil conservations，soil physicochemical and fruit quality of nane fruit forest，and provide reference for the application of green manure plant Vulpia myuros.[Method] The pluggingbrazing and doublering infiltration methods were used to measure soil loss thickness and bulk density，respectively，and then soil erosion modulus were calculated.The intelligent data logger was used to measure the temperature and humidity of ail and soil.By using the method of random fixedpoint stratified sampling，the changes of soil nutrients contents of nane fruit forest in the 0-20 and 20-40 cm soil layers were analyzed.The digital sugar meter was used to measure the soluble solids content of nane fruit.[Result]The soil conservations，soil physicochemical and fruit quality of nane fruit forest were significantly influenced by the treatment of intercropping with Vulpia myuros.Intercropping with Vulpia myuros，the loss of soil decreased by 89.13% and soil humidity increased by 134.39% campared with control treament.The decomposition of Vulpia myuros not only improved the content of organic matter，total nitrogen，total phosphprous and total potassium of nane fruit in the 0-20 and 20-40 cm soil layers，but also increased hydrolysable，rapidly available phosphorus and potassium content.The increases of rapidly available phosphorus was most significant.It showed that the soil improvement of nane fruit intercropping with Vulpia myuros was more advantageous than that intercropping with Trifolium repens.[Conclusion]Intercropping with Vulpia myuros shows a positive effect on soil conservations，soil physicochemical and fruit quality of nane fruit forest.Thus，it may provide the data support for popularization of Vulpia myuros as a green manure plant.

Key words Vulpia myuros;Intercropping;Soil conservations;Soil nutrient;Fruit quality

作者簡介 劉本同（1963—），男，浙江富陽人，副研究員，從事植物栽培及農(nóng)技推廣工作。*通信作者，博士，從事森林食品營養(yǎng)與安全研究。

收稿日期 2019-03-01

經(jīng)濟(jì)林是綜合開發(fā)山區(qū)、合理利用自然資源的重要措施，極大地促進(jìn)了山區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。經(jīng)濟(jì)林作為有特殊經(jīng)濟(jì)價(jià)值的林木和果木，一旦栽植即長期固定，不宜翻耕，隨著林木的生長，其生態(tài)環(huán)境日漸惡化，逐漸暴露出土壤肥力下降、退化板結(jié)等問題[1-2]。作為我國傳統(tǒng)的有機(jī)肥源，綠肥是解決上述問題的有效方法，間作綠肥已成為許多國家和地區(qū)普遍采用的林地土壤管理模式[3-5]。

綠肥是指可以利用其生長過程中產(chǎn)生的全部或部分鮮體，直接或間接翻壓到土壤中做肥料，或者通過與主作物的間套輪作促進(jìn)主作物生長以及改善土壤性狀等作用的作物。種植綠肥可使土壤疏松、孔隙度增大，減少地表水分散失[6-8]。我國綠肥植物中豆科植物[9-10]研究較多，豆科作物根系的根瘤菌能將空氣中的氮素固定轉(zhuǎn)化為有機(jī)氮化物，為植物提供豐富的氮素營養(yǎng)。我國栽培的豆科綠肥有50多種，如紫云英、苕子、豇豆、沙打旺、紫花苜蓿、三葉草、檉麻、豌豆、綠豆、田菁等。白車軸草（Trifolium repens L.），又名白三葉，多年生草本，種子成熟落地可發(fā)育成新植株，自繁能力強(qiáng)，可持續(xù)利用10年以上;耐貧瘠，耐酸性土壤，不耐鹽堿;當(dāng)植株長至20 cm左右時(shí)，需適時(shí)刈割，如收刈不及時(shí)，會(huì)有褐斑病、白粉病發(fā)生[11-12]。

鼠茅（Vulpia myuros L.Gmel.），為冷季型一年生禾本科植物，9—10月種子萌發(fā)生長，越冬，入夏后連同根系枯死倒伏;枯草厚度在7 cm左右，可快速分解變薄，不易點(diǎn)燃;次年免耕免播，成熟時(shí)脫落的草種自然萌發(fā)。鼠茅具自然倒伏無需刈割覆蓋的特性，其秸稈可快速腐爛降解為優(yōu)質(zhì)的有機(jī)質(zhì)，秸稈分泌物可抑制雜草生長。目前關(guān)于鼠茅在蘋果園、橘園、油茶林中作為綠肥已被研究，結(jié)果表明種植鼠茅能有效減少果園的地表徑流量，水土保持效果顯著，可增加果園土壤碳固持，對果園土壤改良和可持續(xù)生產(chǎn)具有積極的作用[13-15]。

為進(jìn)一步證明鼠茅作為綠肥推廣具有重大意義，筆者以傳統(tǒng)的豆科綠肥白三葉為參照，并以不套種任何綠肥處理（清耕組）為空白對照，通過桃形李林地小區(qū)試驗(yàn)，研究綠肥間作模式對林地水土保持、土壤各項(xiàng)理化性質(zhì)以及果實(shí)品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)林位于浙江省紹興市嵊州金庭鎮(zhèn)桃形李種植基地（121°01′18″ E、29°32′51″ N），屬中亞熱帶季風(fēng)性氣候，溫暖濕潤，四季分明，雨量充沛，年平均氣溫16.4 ℃，全年無霜期235 d，年平均降水量1 446.8 mm，年平均日照1 988 h左右。在坡向東北45°、坡度30°土層較厚的坡地設(shè)立試驗(yàn)小區(qū)。桃形李林分年齡13年，密度為600株/hm2。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)傳統(tǒng)清耕區(qū)（空白對照）、白三葉間作區(qū)以及鼠茅間作區(qū)3個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)。2015年10月上旬撒播鼠茅、白三葉種子，鼠茅和白三葉的平均播種量分別為15和75 kg/hm2。試驗(yàn)小區(qū)套種的白三葉、鼠茅不進(jìn)行收割，產(chǎn)生的種子供第2年自然繁育，不需重復(fù)播種。白三葉、鼠茅試驗(yàn)小區(qū)不施肥，不使用除草劑。對照清耕區(qū)不施肥，在6、10月按常規(guī)生產(chǎn)管理技術(shù)噴施除草劑2次。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 土壤流失。在坡面設(shè)置簡易水土流失觀測場，采用測釬法測定土壤流失厚度，采用環(huán)刀法測定土壤容重。將土壤流失厚度換算為土壤侵蝕模數(shù)，計(jì)算公式：

式中，M為侵蝕模數(shù)[t/（km2·a）]，Z為年均土壤侵蝕厚度（mm），r為土體容重（g/cm3）。

1.3.2 土壤溫濕度變化。

樣地空氣和土壤溫濕度用智能數(shù)據(jù)記錄儀ZDR-20T（杭州澤大儀器有限公司）觀測，空氣溫濕度測定探頭設(shè)置在樣地內(nèi)四周通風(fēng)處，高度1.3～1.5 m，土壤溫度測定探頭設(shè)置在地表下10 cm，土壤濕度測定探頭設(shè)置在地表下20 cm。

1.3.3 土壤養(yǎng)分。

在鼠茅枯死期，于2018年8月在不同試驗(yàn)小區(qū)進(jìn)行土樣采集，采用定點(diǎn)定位分層的取樣方法，按“S”型布點(diǎn)，分別采集 5 個(gè)點(diǎn)的0～20、20～40 cm土層土樣，土樣混合過篩后測定土壤養(yǎng)分指標(biāo)。速效磷采用鉬銻抗比色法，參照標(biāo)準(zhǔn)NYT 1121.7—20l4土壤檢測第7部分土壤有效磷的方法測定;全磷參照標(biāo)準(zhǔn)LYT 1232—2015森林土壤磷的方法測定。速效鉀采用火焰光度法，參照標(biāo)準(zhǔn)DB13T 844—2007土壤速效鉀的方法測定;全鉀參照標(biāo)準(zhǔn)LYT 1234—2015森林土壤鉀的方法測定。速效氮參照標(biāo)準(zhǔn)DB13T 843—2007土壤速效氮的方法測定;全氮采用凱氏定氮法，參照標(biāo)準(zhǔn)IJYT 1228—2015測定森林土壤氮。有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀-硫酸氧化法，參照標(biāo)準(zhǔn)NYT 1121.6—2006檢測土壤。pH參照標(biāo)準(zhǔn)NYT 1377—2007測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 間作綠肥對桃形李林地土壤流失的影響

試驗(yàn)林地所在位置坡度為30°，對照清耕組由于定期除草，在雨季時(shí)土壤坡面對雨水的沖刷沒有屏障，水土流失嚴(yán)重，其土壤侵蝕模數(shù)為（5 034.67±1 102.90） t/（km2·a）。桃形李林下套種綠肥植物減弱了降雨對土表的直接沖擊和侵蝕，因此，2種不同綠肥套種模式能有效起到固土的作用。其中，白三葉組土壤侵蝕模數(shù)為（1 011.67±209.03） t/（km2·a），與對照相比土壤流失減輕了79.92%;鼠茅組土壤侵蝕模數(shù)為（547.33±133.01） t/（km2·a），與對照相比土壤流失減輕了89.13%。2種不同綠肥套種模式相比，鼠茅組固土效果優(yōu)于白三葉組（圖1）。

2.2 間作綠肥對桃形李林地土壤溫濕度的影響

間作綠肥對桃形李林地土壤溫度的影響見圖2。由圖2可知，在氣溫組、對照清耕組和白三葉組中，一日最高溫度時(shí)間為16：30，而鼠茅組為18：30;氣溫組一日最低溫度時(shí)間為05：30，清耕組和白三葉組為06：30，鼠茅組為09：30。由此可見，鼠茅組最高和最低溫度出現(xiàn)時(shí)間有明顯的延緩滯后效應(yīng)。與對照清耕組相比，白三葉組和鼠茅組均能降低10 cm土層溫度，減小土壤溫度變幅。最高溫16：30時(shí)，較清耕組白三葉組降低了0.2 ℃，而鼠茅組降低了1.2 ℃。白三葉組和鼠茅組對土層溫度的影響有明顯區(qū)別，白三葉組對土層溫度的降低主要出現(xiàn)在低溫時(shí)段（20：30—次日10：30），降溫最明顯的時(shí)間為08：30，溫度降低0.8 ℃;鼠茅組對土層溫度的降低則出現(xiàn)在高溫時(shí)段（09：30—18：30），降溫最明顯的時(shí)間為13：30，溫度降低1.6 ℃。由此可見，2種不同的綠肥處理均能降低地表土層溫度，鼠茅的降溫效果明顯優(yōu)于白三葉。

間作綠肥對桃形李林地土壤濕度的影響見圖3。由圖3可知，7月下旬，連續(xù)多日晴熱無雨，對照清耕組土壤干枯，其濕度連續(xù)多日為-100%。與對照相比，白三葉組和鼠茅組濕度分別增加了123.35%和134.39%，這說明綠肥白三葉和鼠茅的存在，可以抑制坡面上的水分漫流和蒸發(fā)，減少水分流失，提高土壤墑情。白三葉組和鼠茅組相比，鼠茅組土壤日均濕度明顯大于白三葉組（34.39% > 23.35%）。分析原因可能有兩方面：一是鼠茅草生長密度大，且7月為其枯死倒伏期，全部覆于地面，厚度可達(dá)7 cm，對土壤的保墑作用大于白三葉;二是由于枯死的鼠茅草不消耗土壤中的水分，而三葉草的生長會(huì)消耗水分。

2.3 間作綠肥對桃形李林地土壤養(yǎng)分的影響

桃形李林地層，白三葉組土壤有機(jī)質(zhì)含量均明顯低于對照。土壤有機(jī)質(zhì)主要由地面植物腐爛分解產(chǎn)生，白三葉的生長周期可達(dá)5年以上，試驗(yàn)林地種植的白三葉生長周期僅為3年，且在此期間未進(jìn)行刈割或翻壓。因此，在白三葉試驗(yàn)小區(qū)，3年間僅有較少雜草腐爛分解，同時(shí)白三葉的生長需要消耗土壤中的有機(jī)質(zhì)，故而與對照清耕組相比，白三葉組有機(jī)質(zhì)含量較低。與對照清耕組相比，0～20 cm土層鼠茅組有機(jī)質(zhì)含量略低，而20～40 cm土層略高。究其原因，與土壤取樣時(shí)間有關(guān)，12月為鼠茅生長期，在此之前鼠茅種子萌發(fā)、生長消耗了土壤表層中的有機(jī)質(zhì)，因此未顯現(xiàn)出優(yōu)勢，而20～40 cm土層有機(jī)質(zhì)含量高于清耕組，是由于之前夏季時(shí)鼠茅倒伏、腐爛分解產(chǎn)生的有機(jī)質(zhì)儲(chǔ)備，且此時(shí)鼠茅草的根部生長未達(dá)到20～40 cm土層。由表1可知，在0～20 cm土層，3個(gè)組的pH無差異，20～40 cm土層，鼠茅組的pH比白三葉組和清耕組略有增加，考慮可能與此土層中儲(chǔ)備的有機(jī)質(zhì)有關(guān)。

研究表明，綠肥間作不僅可以提高林地土壤全氮、全磷及全鉀含量，而且能增加土壤水解性氮、速效磷、速效鉀含量。由表1可知，與對照相比，白三葉組間作處理的桃形李林地土壤全氮以及水解性氮含量并無優(yōu)勢，而鼠茅組則有明顯提高，在0～20和20～40 cm土層，鼠茅組全氮含量分別增加了7.06%和15.71%，水解性氮含量分別增加了194.62%和126.32%。與對照清耕組相比，綠肥間作組的全磷和速效磷含量增加均較明顯，其中，白三葉組在0～20和20～40 cm土層，全磷含量分別增加了104.76%和36.36%，速效磷含量分別增加了122.39%和78.95%;鼠茅組在0～20和20～40 cm土層，全磷含量分別增加了78.57%和121.21%，速效磷含量分別增加了95.52%和239.47%。與對照清耕組相比，綠肥間作組的全鉀和速效鉀含量增加顯著，尤其在0～20 cm土層，與對照相比，白三葉組全鉀和速效鉀含量分別增加了5倍和27倍，鼠茅組分別增加了3倍和16倍;而在20～40 cm土層的全鉀和速效鉀含量，白三葉組分別增加了266.67%和84.68%，鼠茅組分別增加了180%和22.57%。由此可見，2種綠肥間作均可有效提高土壤氮、磷、鉀等礦質(zhì)養(yǎng)分的含量，尤以表層土更加明顯。白三葉和鼠茅相比，白三葉在提高鉀含量方面作用非常明顯，而鼠茅則對提高氮和磷含量更有效。

綜合考慮各項(xiàng)指標(biāo)，與白三葉相比，間作鼠茅能更有效地提高土壤肥力，其原因可能與2種綠肥植物不同的生長特性有關(guān)，白三葉生長周期可達(dá)5年，在試驗(yàn)3年間未進(jìn)行刈割，因此試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)分解腐爛的白三葉較少，而鼠茅每年均會(huì)自然倒伏、腐爛分解，從而大大提高了鼠茅組土壤肥力。

鼠茅間作對桃形李林地水土保持、土壤理化性質(zhì)及果實(shí)品質(zhì)的影響

2.4 間作綠肥對桃形李果實(shí)品質(zhì)的影響

由圖4可知，桃形李林地間作綠肥明顯改善了桃形李果實(shí)的品質(zhì)，與對照清耕組相比，白三葉組和鼠茅組的桃形李果實(shí)可溶性固形物含量分別提高了22.23%和38.10%。綠肥間作改善了桃形李林地土壤狀況，尤其是增加了土壤各種養(yǎng)分以及有機(jī)質(zhì)含量，從而導(dǎo)致桃形李含糖量的增加。

3 結(jié)論與討論

為證明鼠茅作為綠肥套種對改善經(jīng)濟(jì)林地土壤生態(tài)狀況的價(jià)值，該研究以清耕區(qū)為空白對照，并以農(nóng)業(yè)上常用的豆科植物綠肥白三葉為參照，考察鼠茅套種對桃形李林地水土保持以及土壤理化性質(zhì)和果實(shí)品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，白三葉和鼠茅間作模式對桃形李林地均具有良好的水土保持作用，土壤流失分別減輕了79.92%和89.13%，由此可知，2種不同的綠肥間作模式相比，鼠茅的固土作用更顯著。白三葉和鼠茅2種綠肥間作模式改善了桃形李林地的土壤狀況。在持續(xù)晴熱高溫天氣，綠肥間作模式可使林地土壤濕度維持在30%左右，并有效降低地表溫度，其中鼠茅間作模式表現(xiàn)更顯著;綠肥間作模式可提高桃形李林地土壤有機(jī)質(zhì)含量，并大大提高全氮、水解性氮、全磷、有效磷、全鉀及速效鉀的含量，其中，除全鉀及速效鉀2個(gè)指標(biāo)，鼠茅均表現(xiàn)出較大優(yōu)勢。表明林地間作綠肥明顯改善了桃形李果實(shí)品質(zhì)，與對照清耕組相比，白三葉組和鼠茅組的桃形李果實(shí)可溶性固形物含量分別提高了22.23%和38.10%。

綜上所述，無論是在水土保持、改善土壤理化性質(zhì)以及提高果實(shí)品質(zhì)方面，鼠茅作為綠肥間作均表現(xiàn)出積極的作用，與傳統(tǒng)的豆科綠肥白三葉相比，優(yōu)勢更明顯，其原因可能與兩者的生物學(xué)特性有關(guān)。白三葉主根短，側(cè)根和須根發(fā)達(dá)，莖匍匐蔓生，植株高10～30 cm[16];鼠茅根系一般深達(dá)30 cm，最深達(dá)60 cm，且根生密集，針葉長達(dá)60～70 cm，雖匍匐生長，針葉厚度可達(dá)20～30 cm，枯草厚度也達(dá)7 cm[17]。因此，與白三葉相比，鼠茅一方面可有效地減弱降雨對土表的直接沖擊和侵蝕，另一方面則更有效阻止水分蒸發(fā)。研究明，林地套種綠肥后，綠肥的生長可增加土壤微生物數(shù)量，并改善土壤酶活性，導(dǎo)致大量的殘根、落葉、枯莖和鮮草在土壤中被降解，從而提高土壤各種養(yǎng)分的含量，通常在經(jīng)營綠肥間作模式時(shí)，會(huì)通過適時(shí)刈割或翻壓綠肥植物來提高綠肥效率，在該研究過程中未進(jìn)行此類操作。鼠茅為一年生植物，具有自然倒伏無需刈割覆蓋的特性，因此，在提高土壤肥力方面，鼠茅表現(xiàn)出較大優(yōu)勢。研究表明，果實(shí)的品質(zhì)與林地土壤狀況緊密相關(guān)，故而鼠茅組的桃形李果實(shí)品質(zhì)優(yōu)于白三葉組。

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