生草栽培對杧果園土壤生境和果實品質(zhì)的影響

何堂熹，羅 聰，劉 源，周 立，楊小州，范志毅，江唐鑫，李 峰，方中斌，何新華

(廣西大學農(nóng)學院/亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護與利用國家重點實驗室，南寧，530004)

杧果為漆樹科杧果屬熱帶果樹，在我國已有1 000多年栽培歷史，具有很高的營養(yǎng)價值和經(jīng)濟價值，有“熱帶果王”的美譽[1-3]。百色桂熱杧82號作為國家農(nóng)產(chǎn)品地理標志登記產(chǎn)品，是百色地區(qū)優(yōu)勢經(jīng)濟作物之一，也是廣西名優(yōu)水果的“一張名片”。桂熱杧82號樹勢中等，枝條開張，花期較遲，屬于中晚熟品種，單果質(zhì)量200～500 g，果實S形，果嘴明顯，果皮青綠色，成熟后黃綠色，味香甜。據(jù)廣西杧果創(chuàng)新團隊統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截至2019 年，百色全市杧果園面積為88 330 hm2，投產(chǎn)面積57 170 hm2，總產(chǎn)量75.98萬t，總產(chǎn)值 41.31 億元，成為當?shù)卣撠毠院娃r(nóng)民脫貧致富的重要產(chǎn)業(yè)。但由于該地區(qū)果園多為山地果園，地勢差距大，且長期采用清耕法進行土壤管理，導致水土流失嚴重、土壤板結、生物多樣性降低等果園生態(tài)問題，嚴重制約著百色杧果產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

生草栽培分為自然生草和人工生草兩種形式，作為一種可持續(xù)發(fā)展的土壤管理方式，最初在歐美等農(nóng)業(yè)發(fā)達國家被推廣使用，而我國起步較晚[4-6]。如今果園生草栽培管理模式已在較多果園管理中得到應用推廣，如蘋果[7]、梨[8]、葡萄[9]、柑桔[10]等果樹均有大面積應用。但由于不同地區(qū)氣候差異、土壤原始質(zhì)地不同、生草種類不同而導致對果園綜合環(huán)境影響不同。研究表明，對土壤理化性質(zhì)的影響主要體現(xiàn)在生草可以根據(jù)不同季節(jié)維持土壤溫度，提高或降低土壤含水量，提高土壤孔隙度、土壤團聚體含量、有機質(zhì)含量、養(yǎng)分含量、微生物數(shù)量、土壤酶活性等[11-16]。對果樹影響主要體現(xiàn)在生草可以提高果樹的光合速率、產(chǎn)量和果實品質(zhì)，但幼齡果園則會存在肥水競爭抑制幼苗生長[17-20]。目前鮮見生草對廣西百色地區(qū)杧果園土壤理化性質(zhì)和果實品質(zhì)影響的報道，因此開展此次研究。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況試驗地位于廣西百色市東南部右江河谷中心地帶田東縣，東經(jīng)106°53′～107°26′，北緯23°16′～24°01′，屬于典型的南亞熱帶季風氣候，年平均溫度21.9 ℃，年降水量1 172.3 mm，年蒸發(fā)量1 774.7 mm，蒸發(fā)量大于降水量，夏季炎熱，冬季溫和，無霜期長，利于杧果生長。

1.2 試驗設計高接換種4年生的桂熱杧82號杧果園供試，砧木為土杧，中間砧為凱特杧，株行距4 m×4 m。2018年10月進行試驗，采用全園生草方式，設置紫花苕子、矮扁豆、白花三葉草、自然生草、清耕(對照)等5個處理，每處理重復3次，每次重復面積為4 m×8 m，次年2月成坪，5月刈割1次，覆蓋于地表以及樹盤周圍。

1.3 樣品采集與測定方法不同生草生育期按栽培日歷統(tǒng)計。2019年10月下旬在各處理區(qū)按五點法用土鉆采集深度30 cm土層土壤樣品，剔除雜質(zhì)后混勻用四分法將樣品分成兩個部分，分別裝入無菌袋中帶回實驗室，一部分保存在4 ℃冰箱中，用于測定微生物數(shù)量；另一部分風干后磨細過1 mm目篩用于土壤pH值、土壤電導率、土壤養(yǎng)分和酶活性測定。土壤細菌、真菌、放線菌計數(shù)采用稀釋涂布平板法測定，細菌培養(yǎng)用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，真菌培養(yǎng)用馬丁氏培養(yǎng)基，放線菌培養(yǎng)用改良高氏1號培養(yǎng)基[21]。土壤pH值用便攜式pH值測試筆，土壤電導率用雷磁DDB-303A，土壤有機質(zhì)用重鉻酸鉀容量法，水解氮用堿解擴散法，速效磷用鉬銻抗比色法，速效鉀用火焰分光光度法，交換性鈣、交換性鎂用火焰分光光度法測定[22]。土壤蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法，脲酶活性采用靛酚比色法，酸性磷酸酶活性采用對磷酸苯二鈉比色法，過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法測定[23]。

2019年7月中旬在各處理區(qū)選取長勢相近的植株4株，從東南西北4個方向隨機采摘果實5個，待后熟后取果肉混合測定品質(zhì)，可溶性固形物采用ATAGO PAL-1測定，可滴定酸、維生素C、可溶性糖含量參考曹建康等[24]的方法測定。

1.4 統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)采用Excel 2010進行統(tǒng)計分析，用SPSS 22.0進行方差分析，差異顯著性(p<0.05)用小寫字母表示。

2 結果與分析

由表1可知，自然生草和白花三葉草可全年生草，紫花苕子的生育周期最短，只有210 d。除自然生草外，矮扁豆成坪最快，其次是紫花苕子；萎蔫最快的則是紫花苕子，僅210 d就萎蔫死亡。由此可見，白花三葉草和自然生草可以全年覆蓋，不需重新播種，而紫花苕子和矮扁豆秋播雖可以越冬，但次年需要繼續(xù)播種。

表1 廣西百色杧果園生草栽培不同草種生育期比較

由表2可知，生草當年刈割1次后，各處理土壤有機質(zhì)含量從大到小依次為紫花苕子>自然生草>矮扁豆>清耕>白花三葉草；其中，紫花苕子處理和自然生草分別比清耕高29.10%和20.27%，白花三葉草處理則降低了9.28%，與清耕差異顯著。白花三葉草處理土壤有機質(zhì)含量降低可能是由于其覆蓋層比較緊密，根系發(fā)達，長勢較快，消耗量大。不同生草栽培處理對土壤pH值影響不同，自然生草提高了土壤pH值，其余生草栽培處理均對土壤pH值具有降低效應；各處理土壤pH值，除清耕與矮扁豆處理不顯著外，其余處理均差異顯著。生草處理的土壤電導率均比清耕處理高，紫花苕子處理最高，比清耕高95.92%。表明生草刈割后腐爛較快的草種可以使土壤有機質(zhì)及電導率上升較快。

表2 廣西百色杧果園不同生草栽培對土壤有機質(zhì)、pH值、電導率和果實品質(zhì)的影響

生草當年刈割1次后，除白花三葉草處理外，其余生草栽培處理的果實可溶性固形物含量均比清耕有所提高，但差異都不顯著。生草栽培處理的果實維生素C含量與清耕相比均有所提高，且差異均顯著。紫花苕子處理和自然生草的糖酸比比清耕分別提高52.65%和34.90%，差異顯著，其余處理與清耕差異不顯著。

由表3可知，生草當年刈割1次后，前期受幼苗生長以及雜草的影響，導致土壤堿解氮含量下降明顯，不同處理土壤堿解氮從高到低依次為清耕>矮扁豆>紫花苕子>自然生草>白花三葉草，與清耕相比均差異顯著。不同處理的有效磷含量從高到低依次白花三葉草>自然生草>清耕>矮扁豆>紫花苕子，白花三葉草處理和自然生草的有效磷含量分別比清耕高2.02倍、1.84倍，而紫花苕子和矮扁豆則比清耕低很多，各生草處理與清耕差異顯著。不同處理的有效鉀含量從高到低依次為白花三葉草>自然生草>矮扁豆>紫花苕子>清耕，除白花三葉草處理與自然生草處理差異不顯著外，其余各處理差異顯著。不同處理的交換性鈣、交換性鎂含量從高到低依次為自然生草>白花三葉草>清耕>矮扁豆>紫花苕子，生草處理與清耕差異顯著，自然生草和白花三葉草處理的交換性鈣含量分別比清耕高72.15%、8.64%，交換性鎂含量分別比清耕高97.92%、27.08%，矮扁豆和紫花苕子處理的交換性鈣含量和交換性鎂含量均比清耕低。

表3 廣西百色杧果園不同生草栽培對土壤養(yǎng)分的影響

由表4可知，生草當年刈割1次后可以提高土壤微生物數(shù)量，其中細菌數(shù)量最多，其次是放線菌，真菌數(shù)量較少；這三類微生物數(shù)量增加最多的均是紫花苕子處理，細菌數(shù)量比清耕增加28.65%，但差異不顯著，真菌數(shù)量比清耕提高144.61%，差異顯著；放線菌數(shù)量比清耕提高146.19%，差異顯著。此外，生草栽培處理增加了土壤微生物總數(shù)，但各處理間差異不顯著。

表4 廣西百色杧果園不同生草栽培對土壤微生物的影響

由表5可知，生草當年刈割1次后，對土壤相關酶活性有不同程度的影響。土壤蔗糖酶活性從高到低依次為紫花苕子>自然生草>清耕>矮扁豆>白花三葉草，紫花苕子處理比清耕高16.96%，差異顯著。生草栽培處理的土壤過氧化氫酶活性比清耕均有提高，各處理土壤過氧化氫酶活性從高到低依次為白花三葉草>紫花苕子>矮扁豆>自然生草>清耕，白花三葉草、紫花苕子和矮扁豆分別比清耕提高57.26%、150.92%、37.47%，差異顯著。生草栽培處理的脲酶活性整體都有降低趨勢，這與生草前期消耗土壤氮素有關，各處理土壤脲酶活性從高到低依次為清耕>矮扁豆>紫花苕子>自然生草>白花三葉草，降低最多的為白花三葉草，比對照低54.79%，差異顯著。不同處理的土壤酸性磷酸酶活性從高到低依次為白花三葉草>自然生草>清耕>矮扁豆>紫花苕子，白花三葉草和自然生草比清耕高20.44%，16.45%，差異顯著，其余處理與清耕差異不顯著。

表5 廣西百色杧果園不同生草栽培對土壤酶活性的影響

3 結論與討論

試驗結果表明，杧果園生草當年刈割1次可以影響土壤理化性質(zhì)和果實品質(zhì)，但不同生草處理的影響不同。所有生草處理，刈割后可以提高0～30 cm土壤電導率、有效鉀含量、微生物數(shù)量以及過氧化氫酶活性，但會降低土壤堿解氮含量。種植紫花苕子、矮扁豆、自然生草后可以提高土壤有機質(zhì)含量，紫花苕子提高最多，白花三葉草則降低。種植紫花苕子、矮扁豆、白花三葉草會導致土壤pH值下降，自然生草則升高。白花三葉草處理和自然生草的土壤有效磷、交換性鈣、交換性鎂含量均比清耕高。土壤脲酶活性和磷酸酶活性與土壤氮素、磷素含量相關，白花三葉草和矮扁豆降低了土壤蔗糖酶活性。對果實內(nèi)在品質(zhì)的整體影響以紫花苕子處理表現(xiàn)較佳。因此，杧果園生草可以首選紫花苕子，有灌溉條件的則可以選擇白花三葉草，但前期要注意追肥，防止土壤速效養(yǎng)分消耗過大。

果園生草栽培對果園的小氣候、土壤理化性質(zhì)、果實品質(zhì)均有影響，因果園地理環(huán)境、土壤質(zhì)地、生草種類及年限而異。在果園生草初期，有學者在柑桔園[25]、棗園[26]、梨園[27]研究發(fā)現(xiàn)，生草栽培會使土壤的有機質(zhì)、土壤陽離子交換量以及有效氮磷鉀含量等營養(yǎng)成分下降，主要是因為前期草種生長消耗了大量的表層土壤養(yǎng)分，與果樹存在競爭關系，故導致相關指標下降。本試驗結果表明，生草栽培成坪刈割1次后，可以提高土壤電導率；栽種紫花苕子、矮扁豆、自然生草可以提高土壤有機質(zhì)含量，栽種白花三葉草則會導致土壤有機質(zhì)降低，可能是因為紫花苕子、矮扁豆、自然生草刈割后腐爛較快，并且這3個處理的生草生長過程中就會部分腐爛，而白花三葉草長勢旺盛。生草處理的土壤堿解氮含量均比清耕低，而有效鉀含量則相反，可能是由于所選生草均為豆科植物，前期生長消耗土壤氮素較大，刈割后不能及時補足，而有效鉀含量則消耗不大。白花三葉草和自然生草處理的有效磷、交換性鈣、交換性鎂含量均顯著比清耕高，而矮扁豆和紫花苕子則比清耕低，這可能由于白花三葉草和自然生草這兩個處理的土壤本身這3種營養(yǎng)元素較豐富，也有可能是這兩個處理的草種對磷、鈣、鎂消耗量不大導致的。

土壤pH值可以影響果樹對土壤養(yǎng)分的吸收，是決定果樹能否正常生長發(fā)育的重要因素，不同地區(qū)、不同果樹對土壤pH值要求不同，不同生草種類對土壤pH值的影響也不同。有學者在南方梨園生草研究發(fā)現(xiàn)，生草栽培可以降低土壤pH值，并且隨著種植年限增加不斷降低[28]；而李華等[29]在葡萄園栽培牧草則導致土壤pH值升高；陳凱等[30]在南方丘陵山地果園栽植香根草則可以提高山地土壤pH值，改良柑桔園土壤。本試驗結果表明，自然生草會導致土壤pH值升高，其余生草處理則導致土壤pH值降低，可能是由于生草選擇豆科植物，腐爛過程中分解產(chǎn)生較多的CO2和有機酸類，故導致土壤pH值下降[31]，而自然生草由于生草種類豐富，穩(wěn)定性較好。由于杧果園土壤多數(shù)為酸性土壤，若杧果園長期生草則可能導致土壤酸性較低，養(yǎng)分失調(diào)，因此當生草種植一定時間后應注意更換生草或使用酸性土壤改良劑以平衡土壤酸堿度。

土壤微生物是有機質(zhì)分解、土壤物質(zhì)轉化循環(huán)的重要參與者[32]。本試驗結果表明，杧果園生草可以提高土壤的細菌、真菌、放線菌數(shù)目，改善這3者在土壤中的比例，這與姜莉莉等[33]和屠娟麗等[34]的研究結果一致。主要原因是由于生草刈割后給土壤微生物提供了一個良好的生態(tài)環(huán)境，利于微生物繁殖生長。

土壤酶是土壤生化反應、營養(yǎng)元素循環(huán)以及能量轉移的重要媒介，是評價土壤養(yǎng)分供給、土壤環(huán)境質(zhì)量的重要指標[32]。本試驗結果表明，生草栽培刈割后可以提高過氧化氫酶活性，降低脲酶活性；白花三葉草和矮扁豆的蔗糖酶活性低于清耕，紫花苕子和自然生草的則高于清耕；白花三葉草和自然生草的酸性磷酸酶活性高于清耕，紫花苕子和矮扁豆則低于清耕。有的處理過氧化氫酶和蔗糖酶活性提高的主要原因是由于生草刈割后增加了微生物的繁殖活動，促進了生化反應的進行，從而使酶活性提高；而有的處理脲酶和酸性磷酸酶活性降低的主要原因是由于前期消耗了大量相關養(yǎng)分，導致酶活性降低。這與一些研究結果相似[35-36]。

試驗結果表明，除白花三葉草外，其余生草處理可以增加果實的可溶性固形物含量和糖酸比；所有生草處理均可以提高果實維生素C含量，這與桑葚[37]、臍橙[38]、李[39]等水果的研究結果一致。這可能是由于生草改變了果園的小氣候環(huán)境，刈割腐爛后活化了果樹根系，有利于果實生長發(fā)育。因此，探討多年生草對杧果園環(huán)境以及果實品質(zhì)的影響機理將是下一步研究重點。