鼠茅草生草對(duì)蘋(píng)果園土壤理化性質(zhì)的影響

李元雪，張廣娜*，苗悅，林祥杰，王蕓，于軍香，鄭亞琴

（1.臨沂大學(xué)農(nóng)林科學(xué)學(xué)院，山東臨沂 276005；2.臨沂大學(xué)藥學(xué)院，山東臨沂 276005；3.臨沂大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，山東臨沂 276005）

果園生草是果樹(shù)行間以自然帶狀生草或人工全園生草方式，利用優(yōu)勢(shì)草種覆蓋雜草的一種果園管理措施。人工生草所種植的草可為一年生或多年生草種，現(xiàn)階段根據(jù)不同區(qū)域氣候及土壤條件，主推品種有紫云英、紫花苜蓿、長(zhǎng)柔毛野豌豆三葉草、黑小麥和鼠茅草等。果園生草可以以草抑草，蓄水保墑，調(diào)節(jié)地溫，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善果園小氣候，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[1]。而傳統(tǒng)的清耕因?yàn)樾枰M(jìn)行人工鋤草，還要大量使用化學(xué)除草劑，不僅增加了果園的管理成本，可能還會(huì)造成土壤中農(nóng)藥殘留以及環(huán)境污染等問(wèn)題，導(dǎo)致果園土壤結(jié)構(gòu)惡化、板結(jié)，果樹(shù)樹(shù)勢(shì)轉(zhuǎn)弱[2]。果園生草是現(xiàn)代果園管理較有效的方法之一，近年來(lái)鼠茅草是備受推崇的人工生草品種之一。

鼠茅草是一種耐嚴(yán)寒而不耐高溫的草本綠肥植物，屬禾本科單子葉馬尾型茅草，葉線狀針形，叢生；針葉年生長(zhǎng)量40～70 cm。根是須根系，根生密集，主要分布在0～30 cm 處，最深可達(dá)70～80 cm。9 月中旬～10 月上旬播種，翌年3～5 月為生長(zhǎng)旺季，6 月中下旬鼠茅草連同根系一同枯死，雨季過(guò)后，鼠茅草腐爛變薄，覆蓋整個(gè)地面，不易點(diǎn)燃。近年來(lái)，果園鼠茅草生草得到了較好地推廣，受到果農(nóng)的認(rèn)可，本文研究了種植鼠茅草兩年后對(duì)果園土壤理化性質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置在山東省臨沂市白沙埠鎮(zhèn)純真苗圃蘋(píng)果示范園內(nèi)進(jìn)行，蘋(píng)果品種為煙富3 號(hào)（M9T337 矮化砧），種植行間距為4 m，株距2.5 m，行間未起壟，設(shè)置2 個(gè)試驗(yàn)處理，分別為鼠茅草生草與清耕處理，生草處理和清耕處理分別為兩行蘋(píng)果種植行間生草或清耕，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)為4 m×10 m，每個(gè)處理重復(fù)3 次。

鼠茅草（種子由嘉禾源碩公司購(gòu)得）采用行間土壤翻耕后，撒播方式播種，試驗(yàn)小區(qū)于2016 年10 月種植鼠茅草，清耕處理地上雜草采用人工拔除，土壤質(zhì)地為壤土，各小區(qū)施肥按照常規(guī)果園施肥進(jìn)行，年施復(fù)合肥（NP-K：15-15-15）100 kg/667 m2。

1.2 土壤理化指標(biāo)的測(cè)定

土壤pH 值采用1:2.5 土水比，pH 計(jì)測(cè)定。土壤含水量采用烘干法測(cè)定（105 ℃）。土壤孔隙度與土壤容重采用環(huán)刀法測(cè)定。

有效氮分銨態(tài)氮和硝態(tài)氮，采用2 mol/L 氯化鉀溶液浸提，銨態(tài)氮采用靛酚藍(lán)比色法測(cè)定[3]，硝態(tài)氮采用雙光束紫外分光光度法測(cè)定[4]。有效磷采用陰離子交換樹(shù)脂條結(jié)合鉬藍(lán)比色法測(cè)定[5]。有效鉀采用四苯硼鈉比濁法測(cè)定[6]。土壤有機(jī)碳含量采用水合熱重鉻酸鉀氧化比色法測(cè)定[6]。

1.3 土樣采集

種植鼠茅草2 年后，于2018 年10 月下旬，鼠茅草第3 次萌發(fā)并覆蓋地表后進(jìn)行土樣采集。地表草去除地表平整后用環(huán)刀采集表層土壤樣品，用于土壤孔隙度及土壤容重測(cè)定。用鐵鍬挖40 cm×40 cm×50 cm 的土坑，用刀具從下往上均勻刮取0～40 cm 土壤樣品，0～20 cm 為土壤上層土樣，20～40 cm 為下層土樣。在每個(gè)生草試驗(yàn)區(qū)采集3 次，混合后形成一個(gè)土樣，共采集3 個(gè)重復(fù)土樣；用同樣的方法采集對(duì)照清耕區(qū)的土樣。

土樣采回實(shí)驗(yàn)室后過(guò)2 mm 篩，過(guò)篩后的土樣一部分放置于4 ℃冰箱保存，用于土壤pH、有效氮（NH4+-N、NO3－-N）、有效磷和有效鉀含量，一部分土樣風(fēng)干磨細(xì)后用于土壤有機(jī)碳含量的測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Mcrosoft Excel 2019 進(jìn)行初步處理，采用SPSS16.0 進(jìn)行分析，文中數(shù)據(jù)為“均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”，處理間或土層間指標(biāo)差異采用獨(dú)立樣本t 檢驗(yàn)，顯著性水平為0.05。數(shù)據(jù)制圖采用Sigmaplot 10 制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 果園生草對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響

表1 顯示了清耕與鼠茅草處理?xiàng)l件下耕層土壤的物理性質(zhì)。由表1 可知，在0～20 cm 土層中果園生草鼠茅草對(duì)土壤pH 沒(méi)有顯著影響，而20～40 cm 土層中生草區(qū)pH 顯著高于清耕區(qū)，說(shuō)明生草使土壤pH 由微酸性變?yōu)橹行?，更有利于果?shù)的正常生長(zhǎng)。

土壤容重可反映土壤的松緊程度。因下層土壤在挖取時(shí)土體容易造成破壞，故本研究?jī)H采集了表層原位土樣進(jìn)行土壤容重分析。由表1 可知，兩年鼠茅草生草區(qū)與清耕區(qū)土壤容重對(duì)比沒(méi)有顯著變化。而毛管孔隙度生草區(qū)比清耕區(qū)顯著升高，說(shuō)明生草可以使土壤容納更多的水分和空氣，使土壤保水性、通氣性更好[7]。而非毛管孔隙度和總孔隙度無(wú)顯著變化。

表1 清耕與鼠茅草處理?xiàng)l件下耕層土壤基本理化性質(zhì)Table 1 Soil physical-chemical proprieties under clear tillage and sod culture treatment

2.2 種植鼠茅草對(duì)果園土壤養(yǎng)分含量的影響

2.2.1 對(duì)果園土壤硝態(tài)氮含量的影響

圖1 清耕和鼠茅草生草處理土壤硝態(tài)氮含量Fig.1 Soil nitrate nitrogen content under clear tillage and sod culture treatment

由圖1 可見(jiàn)，在0～20 cm 土層中硝態(tài)氮含量生草區(qū)比清耕區(qū)顯著升高，證明果園鼠茅草生草增加了表層土壤中硝態(tài)氮含量，20～40 cm 硝態(tài)氮含量生草區(qū)顯著低于清耕區(qū)，而清耕區(qū)20～40 cm 硝態(tài)氮含量比0～20 cm 顯著升高，鼠茅草區(qū)土層間硝態(tài)氮含量無(wú)顯著變化，這是由于生草前期對(duì)土壤養(yǎng)分含量影響較小，且存在與果樹(shù)根系競(jìng)爭(zhēng)養(yǎng)分的可能[8-9]。

2.2.2 對(duì)果園土壤銨態(tài)氮含量的影響

由圖2 可以看出，在0～20 cm 和20～40 cm 土層土壤銨態(tài)氮含量生草區(qū)與清耕區(qū)相比無(wú)顯著變化，且兩處理下土層間也無(wú)顯著變化，這可能與生草年限較短有關(guān)[9]。

圖2 清耕和鼠茅草生草處理土壤銨態(tài)氮含量Fig.2 Soil ammonium nitrogen content under clear tillage and sod culture treatment

2.2.3 對(duì)果園土壤有效磷含量的影響

由圖3 可知，在0～20 cm 和20～40 cm 土層中生草區(qū)與清耕區(qū)土壤有效磷含量無(wú)顯著差異。清耕區(qū)20～40 cm土層土壤有效磷含量顯著高于0～20 cm 土層，說(shuō)明鼠茅草前期可能存在與果樹(shù)根系競(jìng)爭(zhēng)有效磷的現(xiàn)象，故生草前幾年應(yīng)適當(dāng)對(duì)生草區(qū)進(jìn)行施肥。

圖3 清耕和鼠茅草生草處理土壤有效磷含量Fig.3 Soil available phosphorus content under clear tillage and sod culture treatment

2.2.4 對(duì)果園土壤有效鉀含量的影響

由圖4 可以看出，土壤有效鉀含量在處理間和土層間均無(wú)顯著差異，說(shuō)明短時(shí)間鼠茅草生草對(duì)土壤有效鉀含量無(wú)顯著影響。

圖4 清耕和鼠茅草生草處理土壤有效鉀含量Fig.4 Soil available potassium content under clear tillage and sod culture treatment

2.2.5 對(duì)果園土壤有機(jī)碳含量的影響

由圖5 可以看出，土壤有機(jī)碳含量為在0～20 cm 與20～40 cm 土層中顯著高于清耕區(qū)，證明生草增加了土壤有機(jī)碳含量，這是因?yàn)槭竺┎菘菸到猓峁┝舜罅康奶荚?，從而增加了土壤有機(jī)碳含量[10]。清耕區(qū)土壤有機(jī)碳含量0～20 cm 土層比20～40 cm 土層顯著提高，表明有機(jī)碳在清耕區(qū)深層土壤消耗較快[11]。

圖5 清耕和鼠茅草生草處理土壤有機(jī)碳含量Fig.5 Soil organic carbon content under clear tillage and sod culture treatment

3 小結(jié)

果園內(nèi)肥料的大量連年使用，易造成土壤板結(jié)及有機(jī)質(zhì)含量下降。本研究發(fā)現(xiàn)鼠茅草生草兩年后即可顯著增加耕層土壤的有機(jī)碳含量，顯著提高表層土壤毛管孔隙度，改善土壤保水性和通氣性。生草使土壤pH 值得以改善，由微酸性變?yōu)橹行?。鼠茅草生草兩年?duì)土壤容重、非毛管孔隙度、總孔隙度無(wú)顯著影響，因?yàn)樯菽晗掭^短，其后期效應(yīng)有待于進(jìn)一步研究。鼠茅草生草對(duì)土壤有效養(yǎng)分含量的影響主要表現(xiàn)在其可顯著提高土壤表層硝態(tài)氮含量，但在20～40 cm 土層可能存在與果樹(shù)根系的硝態(tài)氮和有效磷的需求競(jìng)爭(zhēng)。試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)兩年的鼠茅草生草對(duì)土壤有效鉀、銨態(tài)氮含量均無(wú)影響。