新墾山地桃園套種綠肥對土壤養(yǎng)分及酶活性的影響

張青

(杭州市臨安區(qū)農(nóng)林技術(shù)推廣中心，浙江 臨安 311300)

南方丘崗坡地果園普遍存在著酸、瘠、漏、板等多種障礙因子，立地條件差、土壤肥力不足是影響果園產(chǎn)量和果實品質(zhì)的重要因素，土壤肥力不足主要反映在土壤有機(jī)質(zhì)及速效氮、磷養(yǎng)分含量低，生物活性差等方面。臨安果園土壤貧瘠，營養(yǎng)障礙因子多，土壤理化性質(zhì)差，嚴(yán)重地限制了其綜合生產(chǎn)力的發(fā)揮。在果樹栽培中，生草栽培具有諸多優(yōu)勢，間(套)種綠肥、實施壓青是培肥土壤、改善果園生態(tài)環(huán)境、建立良性的果園生態(tài)系統(tǒng)、提高果園生產(chǎn)能力的有效措施[1-3]。白三葉草是一種優(yōu)質(zhì)綠肥，作為地被植物不僅有覆蓋地表的特點，而且有固氮、提高土壤氮素水平的能力。套種白三葉草可為桃林創(chuàng)造良好的生長環(huán)境，既能改良土壤、提供桃樹較多的養(yǎng)分，又能減輕夏秋時高溫干旱的威脅，提高抗旱保墑能力，從而改善桃園的生態(tài)環(huán)境，提高桃園經(jīng)濟(jì)效益。

土壤酶是土壤生物活性的重要組成部分，在維持土壤正常功能和養(yǎng)分轉(zhuǎn)化方面發(fā)揮著重要作用，與土壤肥力密切相關(guān)[4]。徐凌飛等[5]證實了梨園間作三葉草可提高土壤堿性磷酸酶、蔗糖酶和過氧化氫酶活性；陳世昌等[6]認(rèn)為,梨園套種平菇能提高土壤微生物數(shù)量及酶活性；張承等[3]發(fā)現(xiàn),獼猴桃園套種吉祥草顯著提高獼猴桃根際土壤脲酶、蔗糖酶、磷酸酶和過氧化氫酶活性。這些研究均表明，果園實施間套作有利于提高土壤的酶活性。南方酸性土壤施用石灰也是常用的土壤改良手段，對提高土壤pH和鈣鎂離子含量具有重要作用，但其對套種白三葉對桃園土壤肥力的影響仍需進(jìn)一步明確。

本研究通過比較桃園套種白三葉草及施用石灰對桃林土壤pH、養(yǎng)分含量以及酶活性的影響，探索快速提高新墾山地果園土壤肥力的實用技術(shù)，以期為南方丘崗坡地果園提質(zhì)增效，促進(jìn)新墾耕地高效利用和可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于浙江省杭州市臨安區(qū)潛川鎮(zhèn)闊灘村(119°22′12″ E，30°02′43″N)，海拔225 m，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，溫暖濕潤，雨量充沛，年均日照1 847.3 h，年均降水量1628.6 mm，年均氣溫16.4 ℃，1月均溫3.8 ℃，7月均溫28.6 ℃，極端最高溫40.4 ℃，極端最低氣溫為-9.2 ℃，年無霜期在250 d左右。試驗地為2010年新墾造山地，面積約10 hm2，紅壤土類，質(zhì)地為粘壤土，耕層厚度15 cm，土層厚度20 cm。土壤pH 5.36，有機(jī)質(zhì)8.1 g·kg-1，堿解氮39.90 mg·kg-1，有效磷1.9 mg·kg-1、速效鉀112 mg·kg-1。試驗地自墾造當(dāng)年種植桃樹，品種為湖景，667 m2種植桃樹35株。2014年開始進(jìn)行生草栽培試驗，2018年采樣測定土壤理化和生物學(xué)性質(zhì)。

1.2 試驗設(shè)計與土壤樣品采集

試驗采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，樣地大小為20 m×20 m，設(shè)置套種白三葉+撒施石灰(WL)、撒施石灰(L)及無白三葉和石灰的對照(CK)，每處理重復(fù)3次。種植白三葉的樣地須先人工拔除雜草，于每年12月撒播白三葉種子，次年5月和8月割草填埋于桃樹樹冠滴水線下，填埋深度15 cm，在8月填埋綠肥時樣地均勻撒施石灰15 kg。撒施石灰的處理不拔除雜草，僅在8月同時均勻撒施等量石灰。桃園栽培管理按當(dāng)?shù)氐牧?xí)慣進(jìn)行。

2018年12月于撒施白三葉種子前采集土樣，每個樣地隨機(jī)選取5株桃樹，于樹冠滴水線下去除土壤表層的枯枝落葉及覆蓋物，利用土鉆隨機(jī)采取3個0～15 cm土壤樣品，每個樣地共計15個采樣點，混勻后裝入自封袋，放入冰盒帶回實驗室分析。同時采用環(huán)刀法在選取的桃樹下采集土樣測定土壤容重?；靹虻耐寥罉悠贩譃閮刹糠郑环葸M(jìn)行風(fēng)干供土壤pH及養(yǎng)分含量測定；另一份新鮮土樣保存于4 ℃冰箱，盡快測定土壤酶活性。

1.3 土壤理化性質(zhì)及酶活性分析

參照《土壤農(nóng)化分析方法》[7]進(jìn)行土壤化學(xué)性質(zhì)分析。其中，土壤pH值測定采用1∶2.5土水比，玻璃電極測定；有機(jī)碳含量采用重鉻酸鉀-油浴外加熱法測定；堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測定；有效磷采用鹽酸-氟化銨溶液浸提，鉬銻抗比色法測定；速效鉀采用醋酸銨提取，火焰分光光度計測定；土壤交換性鈣、鎂含量采用乙酸銨溶液交換，EDTA容量法測定；土壤有效鐵采用DTPA-TEA-CaCl2提取，原子吸收分光光度法測定；土壤有效硼采用沸水浸提，甲亞胺比色法測定；土壤容重測定采用環(huán)刀法。

土壤脫氫酶活性測定采用TTC(氯化三苯基四氮唑)還原法；脲酶活性采用靛酚藍(lán)比色法測定；酸性磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測定；蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定[8]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Excel 2016進(jìn)行處理，采用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，單因素方差分析Duncan’s檢驗比較各處理之間的差異顯著性(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對土壤理化性質(zhì)的影響

由表1可知。桃園套種白三葉或撒施石灰顯著影響了土壤pH值及有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷等養(yǎng)分含量。相比對照，套種加石灰和僅施用石灰處理顯著提高了土壤pH值，其中僅施用石灰處理的土壤pH值顯著高于套種加石灰處理。套種加石灰處理顯著提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量，而僅使用石灰的處理土壤有機(jī)質(zhì)含量與對照相比略有下降，但差異不顯著。套種白三葉還顯著提高了土壤堿解氮和有效磷的含量，而僅施石灰則與對照間無顯著差異。無論是否套種白三葉，石灰的施用均顯著提高了土壤交換性鈣、鎂含量，但是顯著降低了土壤有效鐵含量。僅撒施石灰降低了土壤有效硼含量，但套種白三葉加施石灰提高了土壤有效硼的含量，但均無顯著差異；而套種白三葉處理的有效硼含量顯著高于僅撒施石灰的處理。套種白三葉及撒施石灰對土壤的物理性質(zhì)也產(chǎn)生了重要影響。套種白三葉加施石灰的處理使土壤容重顯著低于僅施石灰的處理及對照，而僅施石灰的處理與對照之間沒有顯著差異。

表1 土壤理化性質(zhì)

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，同列無相同小寫字母表示在P<0.05水平上差異顯著。

2.2 不同處理對土壤酶活性的影響

由圖1可知，相比對照，套種白三葉加施石灰顯著提高了土壤脫氫酶、脲酶、磷酸酶及蔗糖酶的活性，說明套種白三葉對提升土壤生物活性及提高有機(jī)質(zhì)、氮和磷的轉(zhuǎn)化具有重要的作用。僅施石灰也能夠提高土壤酶活性，但脫氫酶和脲酶活性相比對照差異不顯著，而磷酸酶和蔗糖酶活性顯著高于對照。

圖1 不同處理對土壤酶活性的影響

2.3 土壤理化性質(zhì)與酶活性的相關(guān)性

土壤酶活性容易受土壤環(huán)境影響，與土壤pH及養(yǎng)分含量的相關(guān)關(guān)系見表2。土壤脫氫酶與堿解氮、有效磷、交換性鈣和鎂含量均有顯著正相關(guān)，但與土壤有效鐵含量呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)；脲酶活性僅與土壤堿解氮和有效磷含量呈顯著正相關(guān)；磷酸酶活性與土壤pH呈顯著正相關(guān)，與交換性鈣含量呈顯著正相關(guān)，與有效鐵含量呈顯著負(fù)相關(guān)，與交換性鎂含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。土壤蔗糖酶活性與土壤有機(jī)質(zhì)、交換性鈣、鎂含量呈顯著正相關(guān)，與堿解氮和有效磷含量呈極顯著正相關(guān)，與土壤有效鐵含量也呈顯著負(fù)相關(guān)。

表2 土壤理化性質(zhì)與酶活性的相關(guān)系數(shù)

注：*和**分別代表在P<0.05和P<0.01的相關(guān)性顯著。

3 討論

果樹生長周期長，幼年果樹葉面積系數(shù)小，光能和空間利用率較低，不利于提高果園的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益，因而間套種已成為果園經(jīng)營中的重要栽培模式。間套種能充分利用不同時間和空間的水、氣、光、熱等資源，利用不同作物的生長特性，構(gòu)建多層次、多功能的作物復(fù)合體，提高土地利用率，特別是在果樹生長的前期提高果園肥力和經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到以短養(yǎng)長的目的[3，9]。大量研究表明，套種植物可通過影響土壤理化性質(zhì)、微生物數(shù)量及活性，從而影響其他植物生長。本研究表明，套種白三葉顯著降低了土壤容重，提高了土壤孔隙度，為植物根系生長提供了良好的空氣條件。張承等[3]發(fā)現(xiàn)，獼猴桃園套種吉祥草改善了根際土壤結(jié)構(gòu)，提高了土壤含水量，說明套種對果園土壤物理性質(zhì)具有良好的改善作用。但本研究發(fā)現(xiàn)，施用石灰對土壤容重并無顯著影響。套種白三葉顯著提高了土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮和有效磷含量，這與已有研究結(jié)果一致。本研究中，每年套種白三葉后將地上部分掩埋還田，這是土壤有機(jī)質(zhì)含量增加的主要來源。套種白三葉加施石灰粉有利于為土壤微生物提供合適的pH值，提高了土壤有機(jī)質(zhì)的周轉(zhuǎn)速率，增加堿解氮和有效磷的供給。土壤交換性鈣、鎂及有效鐵含量主要受石灰的影響，施用石灰顯著提高了土壤pH值，降低了土壤鐵的有效性，同時也降低了土壤硼的有效性，但套種白三葉對有效硼含量具有明顯的提升效果，可能是由于有機(jī)質(zhì)的提升增加了土壤中硼的有效性。

土壤酶活性是土壤微生物活性的靈敏指標(biāo)，對土壤肥力具有重要的指示作用。很多研究認(rèn)為，果園套種可提高土壤酶活性。徐凌飛等[5]證實,梨園間作三葉草能提高土壤堿性磷酸酶、蔗糖酶和過氧化氫酶活性；陳世昌等[6]研究表明,梨園套種平菇能提高土壤微生物數(shù)量及酶活性；張承等[3]發(fā)現(xiàn),獼猴桃園套種吉祥草顯著提高獼猴桃根際土壤脲酶、蔗糖酶、磷酸酶和過氧化氫酶活性。本研究也證實了套種白三葉顯著提高了土壤脫氫酶、脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性，說明套種綠肥對土壤微生物活性具有重要的促進(jìn)作用。僅施用石灰對土壤酶活性也有較強(qiáng)的促進(jìn)作用，這可能是由于石灰提高了土壤pH值，為微生物創(chuàng)造了良好的生存環(huán)境。土壤pH與土壤酶活性關(guān)系密切。王涵等[10]發(fā)現(xiàn)，土壤脲酶、過氧化氫酶、酸性磷酸酶、脫氫酶等都呈現(xiàn)出堿化激活的規(guī)律。

本研究發(fā)現(xiàn)，蔗糖酶與土壤有機(jī)質(zhì)含量呈顯著正相關(guān)，而其他酶活與土壤有機(jī)質(zhì)關(guān)系不明顯。蔗糖酶是土壤轉(zhuǎn)化酶中重要的酶類，土壤的轉(zhuǎn)化酶活性與腐殖質(zhì)、水溶性有機(jī)質(zhì)含量呈正相關(guān)，因此，隨著土壤熟化程度的提高，蔗糖酶活性也呈增強(qiáng)趨勢[11]，這說明桃園套種白三葉加施石灰可促進(jìn)土壤熟化的速度，提高土壤肥力。桃園土壤速效養(yǎng)分如堿解氮、有效磷含量與脫氫酶、脲酶、蔗糖酶等均呈顯著正相關(guān)，這可能是土壤養(yǎng)分有效性的增加促進(jìn)了土壤微生物活性，從而提高酶活性[12]，而較高的酶活性反過來促進(jìn)土壤養(yǎng)分的釋放，從而推動土壤熟化過程和肥力提升。

4 小結(jié)

試驗可知，桃園套種白三葉和施用石灰可提高土壤pH值和養(yǎng)分含量，顯著提高了土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷等養(yǎng)分含量；顯著提高了土壤脫氫酶、脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性，對土壤酶活性有顯著的促進(jìn)作用；明顯提高了桃園土壤肥力，其中以套種白三葉同時撒施石灰效果最好。