園藝地布和秸稈覆蓋對棗園土壤溫濕度與棗樹生長的影響

趙思明 曹 兵 萬仲武 謝應吉

(1寧夏大學農(nóng)學院，寧夏 銀川 750021；2寧夏靈武市大泉林場，寧夏 靈武 751400；3 寧夏仁存渡護岸林場，寧夏 靈武 751400)

靈武長棗 (Ziziphus jujubaMill. cv.Lingwuchangzao)是寧夏靈武市特有經(jīng)濟林樹種，栽培歷史悠久[1]。其果實個大、口味酸甜，營養(yǎng)豐富，品質優(yōu)良，主要栽培于寧夏中北部靈武市有灌溉條件的干旱地區(qū)[2-3]。近年來，隨著靈武長棗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，種植面積不斷增加，提高其栽培管理水平、實現(xiàn)精準與標準化栽培已成必然趨勢。目前有關靈武長棗花果管理、病蟲害防治、設施栽培的研究已有諸多報道[4-7]，但關于有機、無機覆蓋省工栽培方式的研究尚鮮見[8-9]。

采用秸稈、麥殼等有機材料或者地膜、地布等無機材料對果園樹盤進行覆蓋，可以起到提高土壤溫度、墑情，促進果樹生長的作用[10-13]。有研究表明，對山地柿園進行地面覆蓋能有效降低土壤水分流失，使土壤保持良好結構，促進柿樹的營養(yǎng)生長[14]。對地表進行覆蓋可以避免太陽直射地表，能夠蓄水保墑保持土壤水分，提高不同深度土壤溫度，減少水土流失，降低次生鹽漬化對土壤的危害、抑制田間有害雜草生長、減少作物病蟲害的發(fā)生，從而提高作物經(jīng)濟產(chǎn)量[15-19]。秸稈覆蓋能降低土壤水分的蒸發(fā)速度，從而增加耕層土壤含水量，秸稈覆蓋越厚，土壤溫度降低越多，且能增加土壤有機質和氮、磷、鉀等養(yǎng)分含量[20-24]。陳彥君等[25]發(fā)現(xiàn)，地面覆蓋有機材料能使土壤表層溫度變化減小，保持土壤含水量。張露荷等[26]發(fā)現(xiàn)，玉米秸稈、黑膜、人工種植黑麥草3 種覆蓋方式均能提高棗樹的葉片光合、果實的Vc 含量及果實的制干率。董海強等[27]發(fā)現(xiàn)，覆蓋處理能增加果園土壤呼吸強度，其中黑色地膜和地布效果最好；土壤呼吸作用強度隨著溫度的增加而逐漸提高，不同覆蓋處理對幼樹樹體生長和蘋果樹的葉片光合作用有較好的促進作用。侯婷等[28]研究發(fā)現(xiàn)，葡萄果園進行行內(nèi)覆蓋，可以提高土壤含水量，增加土壤肥力及土壤酶活性，穩(wěn)定果園產(chǎn)量，促進果實品質。綜上，對果園進行有機物覆蓋能夠顯著改善土壤微環(huán)境，提高土壤孔隙度，降低土壤容重，并且有機材料經(jīng)過緩慢腐解能增加土壤養(yǎng)分；而地膜、地布等無機材料能夠提高土壤溫度，蓄水保墑，促進果樹生長[29]。

本試驗以靈武長棗為對象，采用園藝地布、秸稈進行棗園全園覆蓋，通過測定土壤溫濕度變化、棗吊生長情況以及果實有機酸含量、可溶性糖含量等，分析2 種材料覆蓋對旱區(qū)有灌溉條件棗園土壤溫濕度和棗樹生長的影響，以期為西北干旱半干旱地區(qū)棗園生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2018年在寧夏靈武市大泉林場靈武長棗栽培基地(106°14′59.26″E，38°4′34.29″N，海拔1 119 m)進行。以大田栽培的10 a 靈武長棗為試驗對象(樹高2.0 ～2.5 m、冠幅2.0 ～5.7 m、地徑56.28 ～86.20 mm)，種植株行距為2 m×3 m。

1.2 試驗設計

試驗設3 個處理:黑色園藝地布覆蓋處理(T1)、水稻秸稈覆蓋處理(T2)和清耕處理，其中清耕處理為對照(CK)。每處理3 個重復(3 行)，每重復9 株棗樹。5月初將水稻秸稈(平鋪于棗園土壤表面，厚度10 cm)、園藝地布(厚度為0.3 mm 的黑色塑料編織布)分別全園覆蓋于各自處理地塊；CK 不覆蓋，定期清除棗園雜草。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 土壤溫濕度 從6月初開始，采用TZS-2X-G型多點土壤溫濕度記錄儀(浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司)每隔半小時實時測定土層0 ～20、20 ～40 cm土層溫濕度變化至9月底結束。日平均溫度等于每天相應時刻0～20 cm 土層溫度平均值，各月溫度由每日均溫的均值計算得出。

1.3.2 生長指標 每重復隨機選擇3 株棗樹進行掛牌標記，自6月15日開始，從每株樹上四個方向(東、南、西、北)各選取一個棗吊、每處理共選取36 個棗吊標記棗花數(shù)，試驗初期用鋼卷尺和數(shù)顯游標卡尺測量標記棗吊長度和棗吊粗度，用最后一次(9月15日)棗吊長度、粗度減去第一次(6月15日)對應棗吊長度、粗度，以棗吊凈增量反映不同覆蓋處理的變化。試驗結束時統(tǒng)計每個棗吊最終的結果數(shù)，計算棗吊座果率＝座果數(shù)/開花數(shù)×100%；使用SPAD-502 便攜式葉綠素儀(浙江托普儀器有限公司)分別于6月15日、7月28日、8月19日、8月30日、9月16日測定SPAD 值；采用YMJ-C 型葉面積測定儀(浙江托普儀器有限公司)測量葉面積，每處理采集10 片葉，每隔15 d 測定1次，用最后一次(9月15日)葉面積均值減去第一次(6月15日)對應處理葉面積均值為葉面積凈生長量。

1.3.3 果實品質 在9月下旬果實成熟后，每處理中隨機選取20 個棗果，測定單果重、果實縱徑和橫徑。并采用NaOH 滴定法測定有機酸含量，采用鉬藍比色法測定維生素C(vitamin C，Vc)含量，采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量，采用TD-45 手持數(shù)顯糖度計(浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司)測定可溶性固形物含量[30-32]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2010 軟件進行數(shù)據(jù)整理，采用SPSS 25統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和差異顯著分析(Duncan 新復極差法)，采用Origin 2018 軟件進行作圖。

2 結果與分析

2.1 不同覆蓋處理棗園土壤溫、濕度變化

2.1.1 土壤溫度 由圖1 可知，棗園土壤溫度在7 時最低，隨著時間的推移逐漸升高；黑色園藝地布覆蓋處理(T1)在18 時達到最高(25.7℃)，而水稻秸稈覆蓋處理(T2)在19 時溫度最高(23.0℃)，與CK 相比，園藝地布覆蓋處理的日平均土壤溫度提高0.7℃，秸稈覆蓋處理的日平均土壤溫度降低了2.0℃。

由圖2-A 可知，不同覆蓋處理對0～20 cm 土層土壤月平均溫度有一定的影響，6—9月各處理土壤月平均溫度均呈降低趨勢。在6—7月，2 種覆蓋處理的土壤月平均溫度均低于CK，其中6月份秸稈覆蓋處理土壤溫度較CK 降低了4.3℃，園藝地布覆蓋處理降低了0.7℃。由此可見，在夏季高溫時期(6—7月)對果園進行覆蓋處理能夠降低土壤溫度。8—9月園藝地布覆蓋處理呈現(xiàn)出增溫效果，與CK 相比，園藝地布覆蓋處理的土壤溫度在8月提高了1.2℃。

由20～40 cm 土層土壤溫度可知(圖2-B)，隨著時間的推移各處理土壤月平均溫度呈先上升后下降的趨勢。在8月份，園藝地布覆蓋處理與CK 相比增溫幅度最大，提高了2.1℃。園藝地布覆蓋處理各月份土壤溫度均高于CK，而秸稈覆蓋處理均低于CK。與CK 相比，隨著時間的推移秸稈覆蓋處理的降溫效果逐漸減小。由此可見，園藝地布覆蓋處理可在一定程度上提高土壤溫度，秸稈覆蓋處理則可降低土壤溫度。

由表1 可知，在0 ～20 cm 土層，園藝地布覆蓋處理和CK 土壤溫度的變異系數(shù)最高，秸稈覆蓋處理土壤溫度變異系數(shù)最低，說明秸稈覆蓋處理0 ～20 cm 土層土壤溫度相對較穩(wěn)定。而在20 ～40 土層范圍內(nèi)，園藝地布覆蓋和秸稈覆蓋處理土壤溫度的變異系數(shù)均高于CK。

表1 不同覆蓋處理棗園土壤溫度變異系數(shù)Table 1 Variation coefficient of soil temperature in jujube orchard under different mulching treatments

2.1.2 土壤濕度 由圖3 可知，不同覆蓋處理下棗園日平均土壤濕度在上午7 時至次日6 時呈先增加后降低的趨勢。整體上，在7 時土壤濕度最低，園藝地布覆蓋處理在20 時土壤濕度達到最大值，秸稈覆蓋處理在19 時達到最大值。且園藝地布覆蓋和秸稈覆蓋處理的土壤濕度較為接近，但均始終高于CK，園藝地布覆蓋處理的土壤濕度最大值為13.8%，秸稈覆蓋處理最大值為13.5%，分別較CK土壤濕度的最大值提高了3.1%和2.8%。由圖4 可知，與CK 相比，不同覆蓋處理對各月份土壤濕度有不同程度的提高。在0 ～20 cm 土層，不同處理的土壤濕度在8—9月份出現(xiàn)顯著性差異；總體上，秸稈覆蓋處理的土壤濕度在不同月份均高于園藝地布覆蓋處理和CK。在20 ～40 cm 土層，各月份土壤濕度均表現(xiàn)為園藝地布覆蓋處理＞秸稈覆蓋處理＞CK，且在6—8月份，3 個處理間無顯著差異，但在9月份，2種覆蓋處理的土壤濕度均顯著高于CK。

由表2 可知，在0 ～20、20 ～40 cm 土層，園藝地布覆蓋處理和CK 土壤濕度的變異系數(shù)均較高，秸稈覆蓋處理土壤濕度的變異系數(shù)最低。說明秸稈覆蓋處理后0 ～20、20 ～40 cm 土層土壤濕度均相對較穩(wěn)定。

圖3 不同覆蓋處理下棗園土壤濕度平均日變化的影響Fig.3 Effect of average daily changes of soil moisture in jujube orchard under different mulching treatments

表2 不同覆蓋處理下棗園土壤濕度變異系數(shù)Table 2 Variation coefficient of soil moisture in jujube orchard under different mulching treatments

2.2 不同覆蓋處理靈武長棗營養(yǎng)生長變化

2.2.1 棗吊長 由圖5 可知，與CK 相比，園藝地布覆蓋處理的棗吊長凈增量提高了36.0%，秸稈覆蓋處理提高了55.1%。說明2 種覆蓋處理有促進靈武長棗棗吊長生長的趨勢，但差異均未達到顯著水平(P＞0.05)。

圖4 不同覆蓋處理對棗園0～20(A)、20～40 cm(B)土層土壤濕度的影響Fig.4 Effects of different mulching treatments on soil moisture of 0-20 cm (A) and 20-40 cm (B)soil layers of jujube orchard

2.2.2 棗吊粗 由圖6 可知，與CK 相比，園藝地布覆蓋處理的棗吊粗凈增量提高了21.3%，秸稈覆蓋處理提高了7.7%。可見2 種覆蓋處理有促進靈武長棗棗吊粗生長的作用，但差異均未達到顯著水平(P＞0.05)。

2.2.3 葉片面積 由圖7 可知，不同覆蓋處理對靈武長棗葉片面積凈增量有極顯著影響(P＜0.01)。其中秸稈覆蓋處理對靈武長棗葉片生長的促進作用最為明顯，與CK 相比，秸稈覆蓋處理葉面積凈增長量提高了60.7%，園藝地布覆蓋處理提高了50.5%，但2 種覆蓋處理間無極顯著差異。

2.2.4 葉片SPAD 含量 由圖8 可知，從展葉期至果實成熟期，葉片葉綠素SPAD 值逐漸增加，且總體呈現(xiàn)出園藝地布覆蓋處理＞秸稈覆蓋處理＞CK，從展葉期至果實成熟期，園藝地布覆蓋處理葉綠素SPAD 增加了27.7%；秸稈覆蓋處理增加了25.4%。與CK 相比，果實成熟期園藝地布覆蓋處理提高了7.2%，秸稈覆蓋處理提高了4.9%。其中，從展葉期至開花期葉片SPAD 值增加速率最快，開花期之后，葉片SPAD 值增加速率逐漸降低，由此可以看出，葉綠素是葉片光合作用重要場所，隨著葉片SPAD 值的增加，葉片光合作用逐漸增強，在開花期之前，樹木吸收的養(yǎng)分主要用于營養(yǎng)生長，開花期之后，由于養(yǎng)分爭奪逐漸將更多的養(yǎng)分用于樹木的生殖生長，且從開花期到果實成熟期樹木用于生殖生長的養(yǎng)分逐漸的增加。

圖5 不同覆蓋處理對靈武長棗棗吊長凈增量的影響Fig.5 Effects of different mulching treatments on net growth of jujube length of Lingwuchangzao

圖6 不同覆蓋處理對靈武長棗棗吊粗凈增量的影響Fig.6 Effects of different mulching treatments on the net increase of LingwuChangzao jujube hanging

2.3 不同覆蓋處理靈武長棗果實品質的變化

由表3 可知，與CK 相比，2 種覆蓋處理靈武長棗果實的單果重、座果率、縱徑、橫徑、有機酸含量、Vc 含量、可溶性糖含量均有所提高。其中，秸稈覆蓋處理對果實單果重影響較大，較CK 提高了22.4%，園藝地布覆蓋處理提高了6.0%，但均未達到顯著水平；與CK相比，園藝地布覆蓋處理的座果率提高了0.55 個百分點，秸稈覆蓋處理提高了1.50 個百分點，且2 種覆蓋處理間差異顯著；與CK 相比，園藝地布覆蓋處理果實橫徑提高了3.7%，秸稈覆蓋處理提高了11.5%，且2種覆蓋處理間無顯著差異，但秸稈覆蓋處理與CK 有顯著性差異；2 種覆蓋處理下果實有機酸含量均較CK提高了0.06 個百分點(增幅達42.9%)，且差異顯著；與CK 相比，2 種覆蓋處理下果實的Vc 含量均顯著提高，園藝地布覆蓋處理提高了14.8%，秸稈覆蓋處理提高了10.7%；2 種覆蓋處理下果實的可溶性糖含量均較CK 顯著提高，分別提高了24.1%、33.7%；秸稈覆蓋處理果實的可溶性固形物含量顯著高于園藝地布覆蓋處理和CK，分別提高了21.2%和20.0%。

圖7 不同覆蓋處理對靈武長棗葉片面積凈增量的影響Fig.7 Effects of different mulching treatments on net increase of leaf area of Lingwuchangzao

圖8 不同覆蓋處理對靈武長棗葉片SPAD 值的影響Fig.8 Effects of different mulching treatments on SPAD value of Lingwuchangzao

表3 不同覆蓋處理對靈武長棗果實主要品質指標的影響Table 3 Effects of different mulching treatments on main quality indexes of Lingwuchangzao fruit

3 討論

3.1 園藝地布和秸稈全園覆蓋對土壤溫濕度的影響

果園地表覆蓋在土壤與大氣水、氣、光交換的界面層產(chǎn)生阻攔，對土壤的溫度、濕度產(chǎn)生影響，但其影響效應又因覆蓋材料、覆蓋方式、覆蓋時間、土壤類型等不同而異[33-37]。何洪光等[38]研究發(fā)現(xiàn)，蘋果樹采取樹盤稻草覆蓋后，降低了土壤水分蒸發(fā)，提高了果園土壤含水量。張倩等[39]研究發(fā)現(xiàn)，在壟面覆蓋地布后，能降低表土層和深土層的地溫，改變土壤溫濕度微環(huán)境。韓翔[40]研究表明，采用有機物進行樹盤覆蓋，在春、夏季可以降低土壤溫度，并提高土壤保水性能；其中秸稈覆蓋降低土壤溫度最為顯著。本研究對靈武長棗種植園進行園藝地布和秸稈全園覆蓋發(fā)現(xiàn)，與CK相比，在6—7月份，2 種覆蓋處理0 ～20 cm 土層土壤溫度均降低；而8—9月份園藝地布覆蓋處理提高了土壤溫度，秸稈覆蓋處理降低了土壤溫度。這可能是由于覆蓋可阻攔土壤與太陽輻射直接接觸，減少了土壤對太陽輻射的接受與吸收；園藝地布覆蓋因孔隙度小，對土壤和大氣間的水氣熱光交換阻攔作用強，使得夏初棗園土壤蓄熱減少，溫度略有降低同時也導致秋初土壤釋放熱量減少，土壤溫度略高；而秸稈覆蓋透氣，空隙較地布覆蓋多，阻攔作用較弱，土壤與大氣的水氣熱光交換強于地布覆蓋，使得土壤溫度較CK 降低2種覆蓋處理均減少了土壤水分的蒸發(fā)，有利于地表水的下滲，使得土壤濕度明顯增加，同時也提高了土壤熱容，從而降低了土壤溫度。

3.2 園藝地布和秸稈全園覆蓋對棗樹植株生長與果實品質的影響

覆蓋能夠改善果園土壤微環(huán)境，促進果樹的根系生長和根系活力，提高土壤養(yǎng)分的利用效率[41-42]。葉片是果樹的光合器官，其通過光合作用將無機物轉化為有機物供果樹生長；葉面積和葉綠素含量直接關系到果樹的生長。有研究表明，對蘋果園進行地表覆蓋，能夠促進蘋果樹枝條、葉片面積的生長[27]；陳汝等[43]發(fā)現(xiàn)，不同材料對蘋果果園進行覆蓋，均能促進植株的營養(yǎng)生長，并提高其葉片的干質量和葉綠素含量。本研究結果與之相似，即用園藝地布、秸稈進行棗園覆蓋處理均能促進棗吊長度、粗度、葉面積的增加，增加葉綠素含量。主要原因可能是果園覆蓋后，改變了果樹根系生長的水氣熱微環(huán)境，使得根系活力提升，提高根系對土壤養(yǎng)分的吸收能力，從而促進果樹的營養(yǎng)生長[29]。

本研究中，不同覆蓋處理均能較CK 增加果實單果重、縱橫徑，其中園藝地布和秸稈覆蓋處理的果實單果重分別較CK 提高了6.0%、22.4%；且果實縱橫徑與果實單果重呈一定正相關，這與南娟等[44]的研究結果一致。果實單果重的增加，主要原因可能是對果園進行全園覆蓋后使得土壤微環(huán)境得到改善，提高了土壤含水量，果樹對土壤水分的有效吸收使果實在膨大期所需水分得以補充，促進果實細胞的分裂和膨大。本研究發(fā)現(xiàn)，果園覆蓋處理能夠促進果實Vc 含量積累，且園藝地布覆蓋處理效果優(yōu)于秸稈覆蓋處理；而對于果實可溶性糖含量，秸稈覆蓋的提升效果則優(yōu)于園藝地布覆蓋，且2 種覆蓋處理間無極顯著性差異。羅小平等[45]研究發(fā)現(xiàn)，對雞心李樹進行樹盤秸稈覆蓋能夠促進果樹增產(chǎn)，提高果實中總糖、Vc 含量，提升果實品質，與本研究結果一致。本研究發(fā)現(xiàn)，秸稈覆蓋處理較CK 增加了果實的可溶性固形物含量，但園藝地布覆蓋處理降低了果實的可溶性固形物含量，與郭學軍等[36]的研究結果有所不同，但與高凝[46]的研究結果一致，園藝地布覆蓋處理對果實可溶性固形物的影響有待進一步研究。李傳友等[47]研究發(fā)現(xiàn)，用粉碎的果園殘枝進行果園行間覆蓋，可以提高蘋果果實的Vc、可溶性糖和可溶性固形物含量，提升果品產(chǎn)量和品質。同時，胥生榮等[48]研究發(fā)現(xiàn)，對枸杞園進行地布、地膜、秸稈覆蓋處理后，改善了土壤微環(huán)境。其中，秸稈覆蓋提高了土壤微生物的種類和數(shù)量，提高了水分利用效率。

4 結論

與清耕(CK)相比，園藝地布覆蓋和秸稈覆蓋處理均能提高土壤含水量，秸稈覆蓋處理降低土壤溫度；果園覆蓋提高了靈武長棗座果率、果實單果重及可溶性糖含量，綜合比較2 種覆蓋處理對土壤溫濕度、樹體生長和果實品質的影響，秸稈覆蓋處理效果優(yōu)于園藝地布覆蓋。因此在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，果園可以通過秸稈覆蓋促進樹體生長、提高果實品質。本研究結果可在干旱半干旱地區(qū)的棗園生產(chǎn)中推廣應用。