玉米秸稈覆蓋厚度對(duì)藍(lán)莓生理生長和產(chǎn)量的影響

陳彥君， 王德爐

(1.貴州省林業(yè)科技推廣總站，貴州 貴陽 550001； 2.貴州大學(xué) 林學(xué)院， 貴州 貴陽 550025)

地表覆蓋是土壤改良的一種簡便方式，按照覆蓋物的不同可分為有機(jī)物(作物秸稈等)和無機(jī)物(地膜等)覆蓋[1]，地表覆蓋可改善土壤微環(huán)境[2]。作物秸稈覆蓋地表可抑制雜草生長、減少極端溫度對(duì)作物根系的損傷，調(diào)節(jié)并維持土壤有機(jī)質(zhì)、pH和含水量，降低土壤容重[3-4]，營造較為穩(wěn)定的土壤狀態(tài)[5-7]，從而促進(jìn)植物生長[8-9]。目前對(duì)于地表覆蓋的研究多應(yīng)用于草本作物[10]，且主要圍繞不同覆蓋物對(duì)土壤理化性質(zhì)的作用機(jī)理而開展，有機(jī)物覆蓋厚度對(duì)果樹影響的研究較少。自1983年吉林大學(xué)郝瑞團(tuán)隊(duì)從北美引入藍(lán)莓(VacciniumcorymbosumL.)以來，黑龍江、江蘇、貴州及云南等省相繼開展藍(lán)莓引種試驗(yàn)，并形成規(guī)模化產(chǎn)業(yè)[11]。藍(lán)莓作為淺根性須根系植物[12]，根系弱、無根毛，因此土壤狀態(tài)對(duì)藍(lán)莓生長發(fā)育的影響較其他果樹大。經(jīng)前期研究[13]發(fā)現(xiàn)，玉米秸稈覆蓋地表較適于山地酸性黃壤藍(lán)莓果園土壤改良與樹體生長，但有機(jī)物覆蓋太厚會(huì)影響土壤通透性，增強(qiáng)土壤黏度，不利藍(lán)莓根系發(fā)育，而太薄則達(dá)不到固水保墑、控制雜草的效果[14]。目前，關(guān)于藍(lán)莓有機(jī)物覆蓋適宜厚度的研究結(jié)論較少。鑒于此，采用田間試驗(yàn)，研究玉米秸稈覆蓋厚度對(duì)藍(lán)莓樹體生理、生長和產(chǎn)量的影響，分析各指標(biāo)與覆蓋厚度的相關(guān)性，開展綜合評(píng)價(jià)，分析2個(gè)藍(lán)莓品種較適宜的有機(jī)物地表覆蓋厚度，以期為秸稈還田在藍(lán)莓有機(jī)生產(chǎn)上應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試藍(lán)莓品種為6年生兔眼藍(lán)莓粉藍(lán)和芭爾德溫，藍(lán)莓種植株行距2 m×3 m，果實(shí)成熟期為7—8月；有機(jī)覆蓋物為玉米秸稈，含有機(jī)質(zhì)752.86 g/kg、全氮7.16 g/kg、水解氮210 mg/kg、全磷0.71 g/kg、有效磷490 mg/kg、全鉀11.22 g/kg、速效鉀290 mg/kg。玉米秸稈經(jīng)錘片式粉碎機(jī)粉碎至秸稈長度<5 cm，覆蓋于長勢一致的粉藍(lán)和芭爾德溫藍(lán)莓果園。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于貴州省麻江縣境內(nèi)(26°32′49″N , 107°34′58″E)，海拔740 m，年均溫16℃，無霜期>290 d，年降雨量>1 200 mm。土壤pH 5.2～5.7，黃壤，土層深厚，土壤全氮2.21 g/kg，水解氮24.15 mg/kg，全磷1.38 g/kg，速效磷7.73 mg/kg，全鉀8.45 g/kg，速效鉀143.02 mg/kg。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)采用田間隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，以不覆蓋玉米秸稈為對(duì)照(H1)，以玉米秸稈不同覆蓋厚度為處理對(duì)象，設(shè)3個(gè)處理。H2，覆蓋厚度5 cm；H3，覆蓋厚度10 cm；H4，覆蓋厚度20 cm。均為自然塌陷后厚度，每處理3次重復(fù)，每重復(fù)3株。于2016年1月將經(jīng)粉碎后的玉米秸稈覆蓋于選定藍(lán)莓植株壟面，全壟覆蓋，覆蓋寬度120 cm，其他管理措施同當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)田間管理。

1.3.2 取樣與測定方法

1) 土壤性狀。每處理隨機(jī)選擇5個(gè)點(diǎn)，在藍(lán)莓生長旺盛的3—11月，每月測定1次土壤pH、含水量、容重和有機(jī)質(zhì)含量。利用pH計(jì)測土壤pH，燃燒法測土壤含水量，環(huán)刀法測容重，重鉻酸鉀滴定法測土壤有機(jī)質(zhì)。取各處理平均值。

2) 根系活力。用對(duì)角線取樣法，2016年12月，利用根鉆取根，每處理50 g，冰浴條件帶回實(shí)驗(yàn)室，用TTC法測根系活力。

3) 葉片指標(biāo)。8月落果后，按橫坡和縱坡2個(gè)方向，隨機(jī)選取樹冠中部成熟健康葉片5～7片，每處理各采摘60片成熟葉。用葉面積儀測定單葉面積，丙酮-乙醇提取比色法測葉綠素，氮藍(lán)四唑法測超氧化物歧化酶SOD，蒽酮比色法測可溶性糖，水楊酸-硫酸法測硝態(tài)氮[15]。

4) 新梢生長指標(biāo)。新梢生長包括新梢長度和數(shù)量，自2016年3月始，用鋼卷尺測量樣株新梢長度，記錄至11月。

5) 凈光合速率和蒸騰速率。在6月藍(lán)莓生長旺盛期，連續(xù)3日晴天后，每樣株各選擇2片無損傷的外圍成熟葉，用Ci-340便攜式光合儀測定凈光合速率和蒸騰速率，于9:00-11:00測量完畢。

6) 產(chǎn)量和單果重。5月底果實(shí)著色期統(tǒng)計(jì)結(jié)果數(shù)，盛果期每樣株隨機(jī)采摘10顆藍(lán)莓果實(shí)，每處理90顆，測定單果重。產(chǎn)量=結(jié)果數(shù)×單果重。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Excel處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)及繪圖，用SPSS 25.0統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析、LSD多重比較，采用綜合指數(shù)法進(jìn)行綜合評(píng)定。正向指標(biāo)是指數(shù)值越大越好的指標(biāo)，負(fù)向指標(biāo)反之。

綜合指數(shù)：I=(Y1+Y2+……Yn)/n

2 結(jié)果與分析

2.1 覆蓋厚度對(duì)藍(lán)莓果園土壤性狀的影響

由表1可知，玉米秸稈覆蓋藍(lán)莓果園其土壤pH和容重降低，土壤含水量和有機(jī)質(zhì)含量提升。土壤pH，H2～H4較H1(CK)顯著降低，且隨覆蓋厚度增加緩慢上升，處理間差異不顯著。土壤含水量，H4土壤含水量最高，為28.31%，略高于H3，二者差異不顯著，但二者與H1差異顯著。土壤容重，隨覆蓋厚度增加而降低，H3和H4分別較H1低14.53%和23.26%，差異顯著。土壤有機(jī)質(zhì)含量隨覆蓋厚度而增加，H2、H3和H4土壤有機(jī)質(zhì)含量分別較CK提升30.33%、67.62%和81.01%，處理間差異顯著。說明，玉米秸稈覆蓋通過調(diào)節(jié)pH、保持含水量、降低土壤容重和增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，營造較為穩(wěn)定的土壤狀態(tài)，覆蓋厚度為10～20 cm時(shí)，可顯著影響土壤狀態(tài)。

表1 玉米秸稈不同覆蓋厚度藍(lán)莓果園土壤的pH、含水量、容重和有機(jī)質(zhì)含量Table 1 pH, moisture content, bulk density and organic matter content of blueberry orchard soil covered by cornstalk with different thickness

2.2 覆蓋厚度對(duì)藍(lán)莓生理的影響

從表2看出，玉米秸稈不同覆蓋厚度對(duì)藍(lán)莓生理特性影響顯著。2個(gè)藍(lán)莓品種的根系活力、硝態(tài)氮、超氧化物歧化酶(SOD)和葉綠素(a+b)含量在覆蓋后顯著高于其相應(yīng)的對(duì)照(H1)，且根系活力和硝態(tài)氮含量均隨覆蓋厚度的增加而增加，同時(shí)表現(xiàn)出品種間差異。覆蓋厚度5 cm(H2)時(shí)，2個(gè)品種的硝態(tài)氮、SOD和葉綠素(a+b)含量均顯著高于其相應(yīng)的對(duì)照(H1)，粉藍(lán)的根系活力較其H1高13.07%，可溶性糖含量較其H1低17.39%。覆蓋厚度10 cm(H3)時(shí)，粉藍(lán)根系活力較H2高29.18%，差異顯著；芭爾德溫的根系活力較其H1高45.0%，差異顯著。覆蓋厚度20 cm(H4)時(shí)，僅芭爾德溫的根系活力和硝態(tài)氮含量顯著高于H3，增幅分別為43.28%和20.21%，其他指標(biāo)與H3無顯著差異。覆蓋厚度0～20 cm條件下，芭爾德溫的可溶性糖處理間無顯著差異，粉藍(lán)的可溶性糖隨覆蓋厚度的增加呈先降后升趨勢，H3和H4顯著低于H1和H2，H2顯著低于H1?？傮w看，SOD和葉綠素(a+b)含量在5～10 cm覆蓋厚度時(shí)較高，但5～20 cm覆蓋厚度處理間差異不顯著，說明覆蓋厚度的增加更有利于芭爾德溫藍(lán)莓品種的根系活力和營養(yǎng)物質(zhì)(硝態(tài)氮)累積。

表2 玉米秸稈不同覆蓋厚度藍(lán)莓的生理指標(biāo)變化Table 2 Index variation in physiology of blueberry under different thickness of cornstalk mulching

2.3 覆蓋厚度對(duì)藍(lán)莓新梢生長和單葉面積的影響

從表3看出，經(jīng)玉米秸稈覆蓋處理的粉藍(lán)和芭爾德溫藍(lán)莓品種的新梢長、新梢量和單葉面積均高于對(duì)照(H1)，處理間差異顯著。5～20 cm覆蓋厚度處理粉藍(lán)和芭爾德溫的新梢長H2～H4分別較相應(yīng)的H1提升19.62%～37.30%和25.49%～52.89%，2個(gè)品種的新梢長均為H2顯著長于其H1，H3與H4差異不顯著，但均顯著長于其H1。

表3 玉米秸稈不同覆蓋厚度藍(lán)莓的新梢生長與單葉面積Table 3 Growth of shoots and single leaf area of blueberry under different mulching thickness

地表覆蓋有機(jī)物促進(jìn)了藍(lán)莓萌發(fā)，在覆蓋后，粉藍(lán)和芭爾德溫的新梢量分別較相應(yīng)的H1提高8.00%～24.44%和12.20%～31.71%，H3與H1差異顯著；H3與H4無顯著差異。

在覆蓋后，粉藍(lán)和芭爾德溫的單葉面積較其相應(yīng)對(duì)照(H1)分別提升22.38%～39.07%和33.39%～55.98%，粉藍(lán)H2單葉面積較高，顯著高于H1，與H4差異不顯著。芭爾德溫的單葉面積H4顯著高于其他處理，H2與H1差異顯著。

2.4 覆蓋厚度對(duì)藍(lán)莓光合作用的影響

從圖1看出，地表覆蓋玉米秸稈顯著提升了粉藍(lán)和芭爾德溫藍(lán)莓的光合作用。粉藍(lán)的凈光合速率和蒸騰速率均以H2最大，分別比H1高59.90%和40.49%；芭爾德溫的凈光合速率和蒸騰速率均為H3最高，分別比H1高119.77%和63.16%。2個(gè)品種凈光合速率和蒸騰速率H2、H3和H4間無顯著差異。

2.5 覆蓋厚度對(duì)藍(lán)莓單株產(chǎn)量和單果重的影響

從圖2看出，玉米秸稈地表覆蓋顯著提高藍(lán)莓品種的單株產(chǎn)量和單果重，同時(shí)存在種間差異。藍(lán)莓單株產(chǎn)量隨覆蓋厚度的增加而增加，覆蓋處理的粉藍(lán)和芭爾德溫的單株產(chǎn)量分別較相應(yīng)對(duì)照(H1)高26.83%～59.21%和26.43%～38.10%；H2、H3與H4無顯著差異。

粉藍(lán)的單果重H2、H3與H4較H1高11.41%～17.54%，處理間差異不顯著；芭爾德溫單果重H3最高，較H1高19.94%，差異顯著。

2.6 覆蓋厚度與藍(lán)莓生長、生理和產(chǎn)量指標(biāo)的相關(guān)性

從表4看出，覆蓋厚度與2個(gè)藍(lán)莓品種的新梢生長(長度和數(shù)量)、根系活力、硝態(tài)氮含量、單株產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)。粉藍(lán)的可溶性糖及單葉面積與覆蓋厚度分別呈極顯著負(fù)相關(guān)和顯著正相關(guān)；芭爾德溫的單葉面積、凈光合速率與覆蓋厚度呈極顯著正相關(guān)，葉綠素(a+b)、蒸騰速率與覆蓋厚度呈顯著正相關(guān)。

表4 藍(lán)莓生長、生理和產(chǎn)量指標(biāo)與玉米秸稈覆蓋厚度的Pearson相關(guān)系數(shù) Table 4 Pearson correlation coefficients of cornstalk mulching thickness with blueberry growth, physiology and yield indicators

粉藍(lán)各指標(biāo)與覆蓋厚度的相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值排序?yàn)楦祷盍?0.885)>單株產(chǎn)量(0.859)>新梢長(0.835)>新梢量(0.809)>可溶性糖含量(0.800)>硝態(tài)氮含量(0.761)>單葉面積(0.639)。芭爾德溫各指標(biāo)與覆蓋厚度的相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值排序?yàn)橄鯌B(tài)氮含量(0.969)>根系活力(0.919)>單葉面積(0.893)>新梢量(0.864)>新梢長(0.862)>單株產(chǎn)量(0.743)>凈光合速率(0.709)>葉綠素(a+b)(0.607)>蒸騰速率(0.603)。芭爾德溫與粉藍(lán)相比，與覆蓋厚度呈相關(guān)性顯著或極顯著的指標(biāo)較多，說明芭爾德溫對(duì)覆蓋厚度的敏感性強(qiáng)于粉藍(lán)。藍(lán)莓果園地表覆蓋玉米秸稈可促進(jìn)新梢和葉片生長，增強(qiáng)根系活力，積累營養(yǎng)物質(zhì)，從而提高藍(lán)莓單株產(chǎn)量。

2.7 不同藍(lán)莓品種對(duì)覆蓋厚度的響應(yīng)

由于不同藍(lán)莓品種的生長和生理指標(biāo)在玉米秸稈不同覆蓋厚度下存在差異，為客觀系統(tǒng)評(píng)價(jià)，采用綜合指數(shù)法對(duì)不同藍(lán)莓品種各指標(biāo)開展綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果(表5)表明，覆蓋厚度對(duì)粉藍(lán)的影響綜合指數(shù)大小排序?yàn)镠3>H4>H2>H1，對(duì)芭爾德溫綜合指數(shù)排序則為H4>H3>H2>H1，且隨著覆蓋厚度增加，處理間綜合指數(shù)值差異逐漸減小?？傮w看，玉米秸稈覆蓋藍(lán)莓果園地表有利于促進(jìn)藍(lán)莓生長，提高藍(lán)莓產(chǎn)量，但不同品種對(duì)玉米秸稈地表覆蓋厚度的響應(yīng)不同，其中，粉藍(lán)較適宜的覆蓋厚度為10 cm，芭爾德溫較適宜的覆蓋厚度為20 cm。

表5 不同玉米秸稈覆蓋厚度對(duì)藍(lán)莓生長、生理和產(chǎn)量影響的綜合指數(shù)及排序Table 5 The comprehensive indexes and sorting of growth, physiology and yield indexes of different cornstalk mulching thickness

3 結(jié)論與討論

作物秸稈作為可再生高碳資源，合理還田應(yīng)用對(duì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)經(jīng)營有著重要意義，覆蓋地表后往往會(huì)形成有利于植物生長的田間土壤小氣候[16]，從而對(duì)藍(lán)莓生長具有良性作用。研究發(fā)現(xiàn)，玉米秸稈覆蓋可有效提升土壤含水量和有機(jī)質(zhì)含量，降低土壤容重，與陳汝等[2]研究結(jié)果相似。玉米秸稈覆蓋降低了土壤pH，更適于藍(lán)莓生長，與龔本華[3]研究結(jié)果存在差異，可能是由于覆蓋物、土壤pH基值和所種植作物種類不同。藍(lán)莓根系分泌有機(jī)酸[17]，與土壤相互作用，從而降低土壤pH，其作用機(jī)理有待進(jìn)一步研究。同時(shí)，覆蓋厚度對(duì)土壤性狀影響明顯，在0～20 cm范圍，隨著覆蓋厚度增加，土壤容重降低，含水量和有機(jī)質(zhì)加大，增強(qiáng)土壤緩沖能力，土壤pH先降后增，逐漸趨于平穩(wěn)。覆蓋厚度為10 cm時(shí)，對(duì)土壤性狀改善起到顯著作用，從而為藍(lán)莓生長營造適宜且穩(wěn)定的土壤狀態(tài)，改善藍(lán)莓根系生長的微環(huán)境。

土壤環(huán)境的改善促進(jìn)了藍(lán)莓根系活力。研究表明，玉米秸稈覆蓋處理的藍(lán)莓根系活力顯著高于對(duì)照(未覆蓋)，且根系活力與覆蓋厚度呈極顯著正相關(guān)。植物葉片是對(duì)環(huán)境最為敏感的組織器官[18]，藍(lán)莓葉片不僅捕獲光能，也代表著植物新陳代謝活動(dòng)。藍(lán)莓葉片中硝態(tài)氮反映其氮素同化利用效果，與SOD、可溶性糖和葉綠素(a+b)含量均為反映植物生理質(zhì)量的重要指標(biāo)[19]，受到脅迫時(shí)，可溶性糖含量增加以抵御逆境。研究表明，2個(gè)藍(lán)莓品種(粉藍(lán)和芭爾德溫)的葉片硝態(tài)氮、SOD和葉綠素含量在覆蓋后顯著提高，可溶性糖則有所下降，該結(jié)論與孔凱凱等[20-21]在胡楊及烤煙的研究結(jié)果相似。不同藍(lán)莓品種對(duì)覆蓋厚度的響應(yīng)存在差異，粉藍(lán)在5 cm覆蓋下根系活力、葉綠素(a+b)、凈光合速率等指標(biāo)顯著高于對(duì)照，覆蓋厚度≥10 cm的處理間無顯著差異；芭爾德溫的根系活力、凈光合速率均隨覆蓋厚度增加而增加，覆蓋厚度10 cm和20 cm處理間差異顯著。

藍(lán)莓果園地表覆蓋玉米秸稈可促進(jìn)藍(lán)莓新梢生長，增加新梢量、新梢長和單葉面積，促進(jìn)結(jié)果枝萌發(fā)，從而提升藍(lán)莓單果重和單株產(chǎn)量，且隨著覆蓋厚度的增加，作用愈發(fā)明顯。研究結(jié)果顯示，5 cm覆蓋厚度顯著提升藍(lán)莓新梢長、單葉面積和單株產(chǎn)量，10 cm覆蓋厚度進(jìn)一步促進(jìn)新梢的萌發(fā)和單果重量，20 cm與10 cm覆蓋厚度處理間2個(gè)藍(lán)莓品種新梢生長和產(chǎn)量性狀差異不顯著。

相關(guān)分析表明，覆蓋厚度對(duì)2個(gè)藍(lán)莓品種的生長、產(chǎn)量指標(biāo)、根系和營養(yǎng)積累產(chǎn)生積極影響，其中，芭爾德溫對(duì)覆蓋厚度的反應(yīng)較粉藍(lán)更為敏感，這可能源于兩者生物學(xué)特征不同。粉藍(lán)樹勢強(qiáng)，為直立型，坐果率較大，果實(shí)較小且酸，常用于加工；芭爾德溫樹勢強(qiáng)，為開張型，果實(shí)較大常用作鮮食，具有較強(qiáng)的光合作用能力[22]，從而合成更多的有機(jī)物質(zhì)。

綜合指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果表明，藍(lán)莓果園地表覆蓋玉米秸稈后提升了藍(lán)莓植株?duì)顟B(tài)，覆蓋厚度對(duì)粉藍(lán)影響的綜合指數(shù)排序?yàn)楦采w厚度10 cm>覆蓋厚度20 cm>覆蓋厚度5 cm>未覆蓋處理，對(duì)芭爾德溫影響的綜合指數(shù)排序?yàn)楦采w厚度20 cm>覆蓋厚度10 cm>覆蓋厚度5 cm>未覆蓋處理?？傮w看，玉米秸稈覆蓋藍(lán)莓果園地表有利于促進(jìn)藍(lán)莓生長，提高藍(lán)莓產(chǎn)量，但不同品種對(duì)玉米秸稈地表覆蓋厚度的響應(yīng)不同，其中，粉藍(lán)較適宜的覆蓋厚度為10 cm，芭爾德溫較適宜的覆蓋厚度為20 cm。