果園綠肥對土壤生境調(diào)控的研究進展

程濱 趙瑞芬 滑小贊 王森 王釗

摘??? 要：果園綠肥是一種培肥地力、改善果園生態(tài)環(huán)境的土壤管理技術(shù)，可促進果園健康發(fā)展。果園綠肥可以調(diào)節(jié)土壤含水量，提高土壤對溫度的緩沖力，降低土壤容重，提高土壤水穩(wěn)性團聚體含量;增加土壤碳、氮、磷儲量;提高土壤酶活性、微生物活性及數(shù)量等。本文從果園土壤理化性質(zhì)，土壤酶活性和土壤微生物3個方面綜述了果園覆蓋綠肥對土壤生境的影響，并展望果園綠肥的未來研究方向，旨在為綠肥在果園培肥中的運用提供理論支撐。

關(guān)鍵詞：果園綠肥;物化性質(zhì);土壤酶活性;微生物

中圖分類號：S34?????????? 文獻標識碼：A???????? DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2021.12.011

Research Progress of Green Manure Mulching between Rows of Orchard on Soil Habitat Regulation

CHENG Bin， ZHAO Ruifen， HUA Xiaozan， WANG Sen， WANG Zhao

（College of Resources and Environment/ Soil Environment and Nutrient Resources Key Environment Department of Shanxi Province， Shanxi Agricultural University， Taiyuan， Shanxi 030031）

Abstract： Including green manure crop in orchardis a soil management technique to improve soil fertility and ecological environment of orchard， which can promote the healthy development of orchard. Including green manure crop in orchard can adjust soil water content， improve soil buffering capacity to temperature， reduce soil bulk density， increase soil water-stable aggregate content， and increase soil carbon， nitrogen and phosphorus storage， and improve soil enzyme activity， microbial activity and quantity. In this paper， the effects of including green manure crop in orchard on soil environment were reviewed from the aspects of soil physiochemical properties， soil enzyme activity and soil microorganism.At last， outlooks of the study on green manure crop growing in orchard were pointed in orderto provide the oretical support for the application of green manure in orchard fertilization.

Key words： orchard green manure; physiochemical properties; soil enzyme activity; microorganism

收稿日期：2021-09-13

基金項目：山西省重點研發(fā)計劃項目（201803D221003-5）;山西省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新研究課題（YCX2018417）

作者簡介：程濱（1963—），女，山西汾陽人，研究員，本科，主要從事植物營養(yǎng)與土壤污染修復研究。

果園綠肥是指在果樹行間或全園種植草本植物用作肥料的一種果園土壤管理方式。綠肥是用綠色植物體制成的肥料，是一種富含有機質(zhì)、氮磷鉀及微量元素的完全天然肥料，在我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中具有重要的發(fā)展意義[1-2]。目前，我國大部分果園存在有機質(zhì)水平低，樹勢弱、產(chǎn)量較低及品質(zhì)差等問題;而綠肥作物株叢密集，枝葉繁茂，根系可以向深層次延伸，疏松土壤，增加土壤的通透性，進而改善土壤物理性狀，促進土壤微生物活動，提高土壤酶活性;茂盛的莖葉覆蓋地面可防止水土流失，提高土壤的保水保肥能力。因此，發(fā)展果園綠肥可以改善土壤生境，增強樹勢，提高果實的品質(zhì)。

目前，果園綠肥技術(shù)已經(jīng)逐步應用在果園培肥中。綠肥種類不同，果園氣候不同，對土壤生境的影響也不同。關(guān)于果園綠肥的研究已有大量報道，但仍缺乏系統(tǒng)的整理。因此，本文綜合闡述了果園覆蓋綠肥對土壤理化性質(zhì)、土壤酶和微生物的影響，以期為果園綠肥種植技術(shù)推廣提供理論支持。

1 果園綠肥對土壤理化性質(zhì)的影響

1.1 對土壤含水量的影響

果園綠肥對土壤水分的影響一直是研究的重點，也是綠肥在果園中能否推廣的關(guān)鍵因素。研究表明綠肥可以通過減緩雨水對地面的沖刷[3]和減少地面蒸發(fā)進而改變土壤含水量[4];綠肥對果園土壤水分的影響與季節(jié)、降雨量密切相關(guān)，在5—6月干旱季節(jié)，白三葉、黑麥草、紫花苜蓿等與果樹競爭水分，明顯降低果園0～60 cm土層含水量，在7—8月雨季，降雨量多時促進土壤多余水分排出，綠肥處理與清耕處理土壤含水量差異不顯著[5-6];綠肥對土壤水分的影響程度因綠肥品種和當?shù)貧夂驙顩r不同而不同，寧夏蘋果園土壤水分具有明顯增持效果的綠肥品種依次為苜蓿、蘇丹草、三葉草[7]，黑麥草和箭筈豌豆顯著提高春季貴州獼猴桃園土壤0～40 cm土層水分5.96%，3.9%[8]，而黑麥草可使寧夏夏季蘋果園0～5 cm土層含水量分別降低1.80%～5.77%[7]。由此可見，降雨量多時，綠肥有保水作用，降雨量少時，綠肥與果樹在表層土壤存在競爭矛盾。因此，在推廣果園綠肥時，要根據(jù)當?shù)毓麍@氣候特征和綠肥根系特征選擇是否推廣種植，在降雨量多的地方選取合適的果園綠肥種植，同時加強果園綠肥的管理;在降雨量少及無灌溉條件的地方不適宜推廣果園綠肥模式。

1.2 對土壤溫度的影響

果園綠肥可影響地面接受太陽輻射[9]，對地溫起到了一定的緩沖作用，在氣溫上升時，減緩熱量向深層次傳遞，使得地表溫度升高緩慢;在氣溫下降時，能有效減緩地表溫度下降，起到保溫的功效，促進果樹生長[10-11]。在清晨氣溫低時，梨園種植黑麥草和草木犀可以提高0～5 cm、5～15 cm的土層溫度1.1 ℃和1.4 ℃、0.8 ℃和1.2 ℃，在中午氣溫較高時，分別降低土壤溫度6.4 ℃，5.8 ℃，4.0 ℃，3.7 ℃[12]。蘋果園行間種植三葉草，9月上中旬土壤溫度低于清耕處理，下旬高于清耕處理，并且各土層溫差小[13]。桃園全園種植菊苣、紫花苜蓿和白三葉在7、8月份可使0～5 cm、5～15 cm土層的溫度分別降低2.2 ℃～12.3 ℃、2.0 ℃～11.5 ℃，其中0～5 cm土層下降更為顯著[14]。果園種植綠肥對土壤溫度在椪柑桔園[15]、獼猴桃果園[16]均具有相同的報道，且影響效果因綠肥作物種類不同而不同。果園綠肥對果園土壤溫度變化的緩沖作用有利于樹體地上部分的養(yǎng)分回流，促進果樹的生長發(fā)育，有益于果樹對溫度的適應。

1.3 對土壤容重的影響

土壤容重是表征土壤緊實狀況的指標，良好的土壤結(jié)構(gòu)可以為果樹生長建立良好基礎(chǔ)[17]。果園種植綠肥可以改變土壤的物理性狀，使土壤的容重降低，提高土壤總孔隙度且不同品種綠肥的影響效果不同[9]?；葜衩返萚5]研究表明，在葡萄園行間種植高羊茅、白三葉草、紫花苜蓿3年后，土壤容重平均降低5.68%，總孔隙度提高6. 15%，其中白三葉草區(qū)土壤容重最小。馬曉燕等[18]在南疆棗園的棗樹行間間作三葉草和早熟禾發(fā)現(xiàn)三葉草和早熟禾處理0～60 cm 土層的土壤容重明顯降低4.45～5.65%，且早熟禾對表層土壤容重的影響大于白三葉。牛雅瓊[19]在獼猴桃園種植山黧豆、毛葉苕子、箭筈豌豆經(jīng)翻壓處理發(fā)現(xiàn)3種處理土壤容重比對照降低 9.90% ～14.79%，其中山黧豆效果好于其它 2 種綠肥。李會科[20]在蘋果園種植黑麥草和白三葉結(jié)果表明，綠肥作物對果園土壤容重的影響綠肥種類和種植年限有關(guān)，隨種植時間越長，對深層土壤容重影響越大，種植3年后黑麥草處理0～60 cm土層土壤容重降低12.99%，白三葉處理土壤容重降低10.94%。

1.4 對土壤團聚體的影響

土壤團聚體的數(shù)量及質(zhì)量在一定程度上決定了土壤理化性狀及其協(xié)調(diào)狀況，土壤團聚體具有水穩(wěn)性、力穩(wěn)性和孔性特性[21]。綠肥作物豐富的根系會影響土壤團聚體的穩(wěn)定。白三葉顯著提高了蘋果園0～20 cm土層>250 μm水穩(wěn)性團聚體含量及其穩(wěn)定性[22];黑麥草和白三葉促進橘園土壤大團聚體的形成，與清耕相比，>250 μm水穩(wěn)性團聚體含量分別增加15.51%和12.19%[23];黑麥草能顯著提高桃園土壤>2 000 μm、2 000～250 μm和<74 μm粒級團聚體含量，毛苕子顯著提高土壤中>2000 μm和<74 μm粒級團聚體含量[24]。由此可見，果園種植綠肥作物可以提高土壤中>250 μm水穩(wěn)性團聚體含量。

1.5 對土壤pH的影響

土壤pH影響著土壤對養(yǎng)分的固持能力[25]，新疆溫室桃園（pH 6.72）行間種植小黑麥的土壤pH較清耕增加0.25個pH單位[10];在山東臨沂市蘋果園（pH 6.28）種植鼠茅草兩年土壤由微酸性變?yōu)橹行裕黾?.68個pH單位[26]。湖北省十堰市獼猴桃果園（pH 7.6）種植白三葉和黑麥草使土壤pH下降，其中連續(xù)種植黑麥草2年，第二年比第一年顯著下降了6.58%[17];山東泰安市蘋果園（pH 8.34）行間種植小須芒草2年后，土壤 pH較清耕處理降低6.83%～7.19%[27]。8種不同綠肥作物均能降低土壤貴州山區(qū)獼猴（pH 5.12）桃園土壤0.14～0.75個pH單位，其中山黎豆處理對pH影響最大[8]。以上結(jié)果表明，果園綠肥對果園土壤pH的影響與當?shù)赝寥拉h(huán)境和綠肥種類有密切相關(guān)性，基本表現(xiàn)為種植綠肥作物能提高pH偏中性土壤的pH，而降低pH為偏堿性或偏酸土壤的pH。

1.6 對土壤有機質(zhì)的影響

有機質(zhì)是評價土壤肥力的一個重要指標。果園綠肥作物種植有利于提高果園土壤有機質(zhì)含量及其固碳潛力。與清耕相比，蘋果園綠肥種植能顯著提高0～20 cm土層的有機質(zhì)含量，隨著年限增長土壤有機質(zhì)逐漸增加，豆科牧草和禾本科牧草每年可增加表層土壤有機質(zhì)0.15%，0.1%[20]。紫花苜蓿和黑麥草，均顯著提高了杏園0～60 cm土層有機質(zhì)含量22.07%～40.84%和9.91%～24.00%[28]。獼猴桃園行間種植白三葉和黑麥草0～20 cm、20～40 cm土層土壤有機質(zhì)含量增加，并且黑麥草顯著提高了11.73%和34.86%。

1.7 對土壤氮、磷、鉀速效養(yǎng)分的影響

果園綠肥種植顯著影響0～20 cm土層的速效養(yǎng)分。在獼猴桃園行間種植黑麥草和白三葉，0～20 cm土壤的堿解氮含量提高了54.70%～68.03%，速效磷降低了 7.23%～53.01%[29];三葉草提高桃園0～20 cm土壤堿解氮16.82%～20.56%、速效磷28.27%～67.25%，土壤的全氮、全磷、全鉀分別比清耕增加0.26，0.12，6.84 g·kg-1[10];在山核桃林種植白三葉的土壤堿解氮、速效鉀和有效磷提高了41.4%，149.9%， 85.8%[30];李園連年種植白三葉草土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量比清耕區(qū)顯著提高41.30%，85.24%，32.56%[31];桑園種植毛苕子土壤全氮、全磷、全鉀含量隨著種植年限的增加而增加，6年后土壤全氮、全鉀、堿解氮、有效磷和速效鉀分別提升了132.3%，19.0%，46.7%，46.3%，19.2%[32]。由此可見，果園連年種植綠肥能提高土壤中氮和鉀的儲量，對土壤磷庫的影響受果園土壤供磷水平和綠肥品種對磷需求量的影響。

2 果園綠肥對土壤酶的影響

土壤酶是生態(tài)系統(tǒng)中較為活躍的成分，推動著土壤物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化，其活性可以反映土壤中各種生物化學反映的強度和方向，是土壤質(zhì)量的潛在性敏感指標[33-34]，果園種植綠肥可以提高土壤酶活性。葡萄園行間種植紫花苜蓿可以提高蔗糖酶、過氧化氫酶、脲酶、纖維素酶活性，分別是清耕的1.8倍，1.1倍，1.2倍，1.7倍[35]。梨園種值7年綠肥作物后，梨園0～20 cm 表層土壤脲酶、堿性磷酸酶活性均高于對照，分別是對照的3.8 倍，1.5 倍[36]。桃園套種白三葉顯著提高了土壤脫氫酶、脲酶、磷酸酶和蔗糖酶的活性[37]。橘園種植雙季綠肥連續(xù)2年翻壓0～30 cm，土壤中的a-葡糖苷酶、β-葡糖苷酶、纖維素酶、亮氨酸氨基肽酶和N-乙?；?β-D氨基葡萄糖苷酶的活性比清耕提高 33.19% ～ 86.92%[38]。

3 果園綠肥對土壤微生物的影響

土壤微生物是土壤中活的有機體，是土壤養(yǎng)分的儲備庫，也是表征土壤生態(tài)系統(tǒng)健康的重要因子之一[39-40]。土壤微生物數(shù)量與土壤結(jié)構(gòu)、養(yǎng)分含量及通氣狀況等因素有關(guān)，果園綠肥覆蓋能提高微生物量和微生物活性，從而可能促進養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化，提高土壤的肥力，且隨著生草時間年限的增加而增加[41-43]。桑園連續(xù)種植毛苕子，可提高土壤細菌、真菌和放線菌數(shù)量，且隨著種植時間的增加微生物量增加，連續(xù)6年比清耕分別提高了86.8%，151.7%，168.4%[32]。蘋果幼樹行間種植2年彎葉畫眉草土壤中的真菌和放線菌分別比清耕提高了95.64 %，73.44%，粗燕麥草處理土壤中的細菌數(shù)提高了47.72%[27]。葡萄園行間分別種植白三葉草、紫花苜蓿和高羊茅，提高了土壤中細菌、真菌、放線菌的含量以及土壤微生物 C、N 含量[44]。山核桃林地種植綠肥作物顯著提高了土壤微生物活性、土壤微生物指數(shù)和均勻度指數(shù)，以白三葉效果最好[30]。梨園種植黑麥草8 年可以顯著提高 0～30 cm 土層細菌、0～50 cm 土層真菌和 0～20 cm 土層放線菌數(shù)量[33]。

4 研究的不足和展望

關(guān)于果園綠肥的研究已有大量報道，主要集中在果園綠肥對土壤生境、果實品質(zhì)的研究方面，而對果園綠肥培肥地力技術(shù)體系和管理措施集成技術(shù)研究較少，無法為果園綠肥技術(shù)推廣提供理論指導，導致果園綠肥在我國推廣緩慢。為此，今后果園綠肥需加強3方面的研究：①根據(jù)果樹栽培立地條件和品種，選擇自然生草和綠肥種植兩種模式相結(jié)合，根據(jù)綠肥本身的特點和果樹根系的特點選擇相應的管理模式;②加強綠肥栽培條件下，果園水肥和耕作管理的技術(shù)研究;③開展有地方特色的、復合型、可持續(xù)生產(chǎn)的綠肥果園，以提高果園的經(jīng)濟、生態(tài)和社會效益，促進果園的健康發(fā)展。

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