陜北蘋果園綠肥種植模式對土壤物理性質(zhì)及果實品質(zhì)和產(chǎn)量的影響*

段志龍，王晨光，宋 云

（1 延安市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，陜西 716000）（2 陜西省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心）

陜西省洛川縣是農(nóng)業(yè)農(nóng)村部確定的兩大蘋果產(chǎn)業(yè)優(yōu)生帶之一，光照充足，晝夜溫差大，雨熱同季，海拔適宜，出產(chǎn)的蘋果肉質(zhì)細(xì)嫩致密、汁多松脆、酸甜適口，“洛川蘋果”已成為全國農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志[1-2]。然而，由于長期采用傳統(tǒng)清耕制，部分果園完全依賴化肥，造成土壤板結(jié)嚴(yán)重，有機質(zhì)含量急劇下降，果實品質(zhì)降低，經(jīng)濟效益下降[3]。

果園種植綠肥并翻壓入土，腐解后為果樹提供豐富的養(yǎng)分[4]。在果園行間種植綠肥，對改良土壤、調(diào)節(jié)果園微域生態(tài)環(huán)境有重要作用[5-7]。研究表明，果園種植綠肥后，土壤孔隙度增加2.5%～5.5%，土壤容重降低4.7%～13.0%[8-9]。李會科等[10]研究表明，不同草種類對果園土壤物理性狀影響存在差異，其影響主要集中在0～40 cm 土層。與清耕相比，翻壓毛葉苕子可使獼猴桃園土壤含水量增加50.15%，土壤孔隙度增加11.93%，果實可溶性固形物、可溶性糖、維生素C 等含量顯著提高[6]。段志龍等[11]研究發(fā)現(xiàn)，在延安果區(qū)，蘋果園豆菜輪茬，鮮草覆蓋樹盤，減少了土壤裸露時間和面積，降低了水分蒸發(fā)，表層土壤含水量增加；果實偏斜率降低10.8%，品質(zhì)明顯改善，每667 m2產(chǎn)量增加171 kg。

2020 年洛川蘋果種植總面積35 761.8 hm2，果園綠肥種植模式有自然生草、豆菜輪茬（輪作種植豆科和十字花科綠肥）、毛葉苕子等，生草覆蓋率達70%。但是，關(guān)于陜北蘋果產(chǎn)區(qū)果園不同綠肥種植模式對土壤物理性質(zhì)及蘋果品質(zhì)的影響卻鮮有報道。因此，我們于2018—2019 年利用在黃土高原溝壑區(qū)延安市洛川縣的長期定位試驗，研究了不同綠肥種植模式對土壤物理性質(zhì)和蘋果品質(zhì)的影響，以期為果園種植綠肥提供數(shù)據(jù)支撐和理論依據(jù)，篩選適宜綠肥種植模式。

1 材料與方法

1.1 試驗園概況

試驗于2018—2019 年在陜西省延安市洛川縣鳳棲鎮(zhèn)西井村（東經(jīng)109°26′25″，北緯35°46′19″）蘋果園進行，當(dāng)?shù)匚挥谖急秉S土高原溝壑區(qū)，海拔1 180 m，暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫為9.2 ℃，晝夜溫差15.7 ℃，無霜期167 d，年日照時數(shù)2 552 h，平均年降水量622 mm。土壤類型為黑壚土，有機質(zhì)含量10.65 g/kg，全氮含量0.49 g/kg，全磷含量0.54 g/kg，全鉀含量30.22 g/kg。

供試蘋果樹2014 年春季定植，行株距4.0 m×2.0 m，品種為弘前富士，樹齡4～5 年，樹高3.0～3.5 m。

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)3 個處理：果園行間種植毛葉苕子、豆科與十字花科輪茬、清耕（對照），綠肥種植覆蓋到樹冠邊緣。每個處理3 次重復(fù)，小區(qū)面積56 m2，共9 個小區(qū)，隨機區(qū)組排列。

毛葉苕子品種為蒙苕1 號，2017 年8 月上旬播種，翌年8 月中下旬翻壓，播種量為30 kg/hm2，之后每年因其自落籽功能生長繁殖，于8 月下旬翻壓。豆科綠肥品種為牧綠2 號，4 月下旬播種，8 月上旬翻壓，播種量為60 kg/hm2。十字花科綠肥品種為延油2 號，8 月中下旬播種，翌年4 月上旬翻壓，播種量為4.5 kg/hm2。清耕處理定期中耕除草。各處理其他管理措施基本一致。

1.3 樣品采集

2018 年和2019 年每年8 月在綠肥翻壓后采用對角線五點法，在果樹行間用土鉆采集耕層土壤，相鄰取樣點間隔1 m，剔除植物根系、落葉、石塊等雜物，用于測定土壤物理指標(biāo)。

2018 年和2019 年每年10 月，在每個處理小區(qū)隨機選取5 株長勢一致、結(jié)果正常的植株，每株采摘5 個果實，測定品質(zhì)。

1.4 測定指標(biāo)及方法

土壤含水量用烘干稱重法（105 ℃烘8 h）測定，土壤容重和土壤孔隙度用環(huán)刀法測定，土壤pH值用PB-10（德國賽多利斯）便攜式微機型酸度計按照水土比2.5∶1 測定[12]。

測量果實縱徑與橫徑，其比值為果形指數(shù)，果實硬度用GY-1 型果實硬度計測定，可溶性固形物含量用TR-100 型數(shù)字折光儀測定，可滴定酸含量用NaOH 中和滴定法測定[13]。

測定單株蘋果產(chǎn)量，折合為單位面積產(chǎn)量。

綠肥生物學(xué)產(chǎn)量測定方法：選取未被利用且具有代表性的樣方（1 m2），測定樣方內(nèi)作物的地上生物量，估算生物學(xué)產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)整理和圖表制作采用Excel 2016，顯著性分析和相關(guān)性分析采用SPSS 22.0 統(tǒng)計分析軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 綠肥栽培模式對土壤物理性質(zhì)的影響

由表1 可知，2 種綠肥種植翻壓還田模式對蘋果園土壤含水量、土壤容重、土壤孔隙度及土壤pH值均有顯著影響。蘋果園行間種植毛葉苕子、豆科與十字花科輪茬，翻壓還田后土壤含水量均顯著高于對照，其中，2018 年分別提高164.44%、128.89%，2019 年分別提高324.14%、217.24%；種植毛葉苕子土壤含水量顯著高于豆科與十字花科輪茬。

表1 蘋果園不同綠肥種植模式土壤物理性質(zhì)

種植毛葉苕子、豆科與十字花科輪茬，翻壓還田后土壤容重均顯著低于對照，其中2018 年分別降低11.97%、9.86%，2019 年分別降低13.67%、10.79%；種植毛葉苕子土壤容重顯著低于豆科與十字花科輪茬（表1）。

種植毛葉苕子、豆科與十字花科輪茬，翻壓還田后土壤孔隙度均顯著高于對照，其中，2018 年分別提高13.83%、11.38%，2019 年分別提高15.08%、11.91%；種植毛葉苕子土壤孔隙度顯著高于豆科與十字花科輪茬（表1）。

種植毛葉苕子、豆科與十字花科輪茬，翻壓還田后土壤pH 值均顯著低于對照，其中2018 年分別降低3.01%、1.54%，2019 年分別降低6.98%、4.65%；種植毛葉苕子土壤pH 值顯著低于豆科與十字花科輪茬（表1）。

2.2 綠肥栽培模式對蘋果果實品質(zhì)的影響

由表2 可知，2 種綠肥種植翻壓還田模式均可顯著提高蘋果果形指數(shù)、硬度和可溶性固形物含量。其中，種植毛葉苕子、豆科與十字花科輪茬2年的果形指數(shù)均顯著高于對照，種植毛葉苕子果形指數(shù)2018 年顯著高于豆科與十字花科輪茬。種植毛葉苕子、豆科與十字花科輪茬硬度2018 年分別比對照提高6.94%、2.78%，2019 年分別比對照提高9.86%、5.63%；種植毛葉苕子硬度顯著高于豆科與十字花科輪茬。種植毛葉苕子、豆科與十字花科輪茬可溶性固形物含量2018 年分別比對照提高16.41%、15.62%，2019 年分別比對照提高17.05%、14.73%；種植毛葉苕子可溶性固形物含量和豆科與十字花科輪茬的顯著性2 年不一致。3 個處理2 年果實可滴定酸含量差異均不顯著。

表2 蘋果園不同綠肥種植模式果實品質(zhì)

2.3 綠肥栽培模式對蘋果產(chǎn)量的影響

由表3 可知，2 種綠肥種植翻壓還田模式均可提高蘋果產(chǎn)量。2018 年，種植毛葉苕子、豆科與十字花科輪茬產(chǎn)量分別比對照提高1.56%、1.97%，差異均顯著。2019 年，種植毛葉苕子產(chǎn)量與對照差異不顯著，豆科與十字花科輪茬產(chǎn)量比對照提高2.10%。種植毛葉苕子、豆科與十字花科輪茬產(chǎn)量2018 年無顯著性差異。

表3 蘋果園不同綠肥種植模式蘋果產(chǎn)量

2.4 2 種綠肥種植模式綠肥的生物學(xué)產(chǎn)量比較

由表4 可知，毛葉苕子生物學(xué)667 m2產(chǎn)量2018年和2019 年均在3 000.00 kg 以上，豆科綠肥與十字花科綠肥輪茬在3 170.00～3 272.00 kg，毛葉苕子與豆菜輪茬生物學(xué)產(chǎn)量2 年差異均不顯著。

表4 蘋果園不同綠肥種植模式綠肥生物學(xué)產(chǎn)量

2.5 蘋果果實產(chǎn)量、品質(zhì)與果園土壤物理性質(zhì)的相關(guān)性

從表5 可以看出，產(chǎn)量與果形指數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與可溶性固形物含量、土壤孔隙度均呈顯著正相關(guān)，與土壤容重呈極顯著負(fù)相關(guān)?？扇苄怨绦挝锖俊⒂捕群凸沃笖?shù)與土壤含水量、土壤孔隙度均呈極顯著正相關(guān)，與土壤pH 值和土壤容重均呈極顯著負(fù)相關(guān)?？傻味ㄋ岷颗c土壤含水量、土壤孔隙度均呈顯著正相關(guān)?？扇苄怨绦挝锖颗c果實硬度、果形指數(shù)均呈極顯著正相關(guān)，硬度和可滴定酸含量與果形指數(shù)均呈顯著正相關(guān)。土壤含水量、土壤pH 值、土壤容重和土壤孔隙度相互之間相關(guān)性均為極顯著?？偠灾?，土壤物理性質(zhì)顯著影響著果實品質(zhì)。

表5 蘋果果實產(chǎn)量、品質(zhì)與蘋果園土壤物理性質(zhì)的相關(guān)系數(shù)

3 討論與結(jié)論

果園綠肥栽培模式是蘋果高產(chǎn)的關(guān)鍵，合理的輕簡化栽培技術(shù)不僅能提高果樹對土壤水分和養(yǎng)分的利用，還能提高其經(jīng)濟效益[14]。相關(guān)研究表明，果園種草可改善土壤結(jié)構(gòu)，降低土壤板結(jié)發(fā)生的可能性，提高土壤滲水能力和保水能力，對果園土壤容重、土壤孔隙度等產(chǎn)生顯著影響[15-18]。本研究中不同栽培模式綠肥翻壓還田均能顯著降低土壤容重，提高土壤孔隙度及土壤含水量，與李會科等[10]的研究結(jié)果一致。綠肥就地翻壓增加了土壤有機質(zhì)和養(yǎng)分含量，增加了水穩(wěn)性團聚體，降低了土壤容重，從而增加了土壤耕層孔隙度，進而增強了土壤的蓄水能力[6,19]；且綠肥覆蓋有效減少了地表徑流，增強了土壤抵抗侵蝕的能力，進而達到了蓄水保墑的目的[9]。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著綠肥栽培年限的增加，土壤容重逐漸降低、土壤孔隙度逐漸增加。這表明長期種植綠肥有利于果園土壤容重及孔隙度的持續(xù)改善。與豆菜輪茬相比，種植毛葉苕子顯著提高了土壤孔隙度及土壤含水量，提高2.21%～2.84%和15.53%～33.70%，可能是由于毛葉苕子草層稠密，蘋果膨大期時毛葉苕子枯死并覆于地表，增加了土壤生物蚯蚓的數(shù)量，優(yōu)化了土壤結(jié)構(gòu)，提高了土壤涵養(yǎng)水分的能力[11]。

提升蘋果果實品質(zhì)及產(chǎn)量對經(jīng)濟效益增長至關(guān)重要。相關(guān)研究表明，果園種植綠肥樹體微系統(tǒng)與地表牧草微系統(tǒng)在物質(zhì)循環(huán)、能量轉(zhuǎn)化方面相互連接，通過提高耕地質(zhì)量，改善果園生態(tài)環(huán)境，進而影響果實品質(zhì)及產(chǎn)量[20-23]。蘋果園覆蓋綠肥后，可溶性固形物含量較對照提高4.9%～13.3%，單果重比對照提高18.06%～21.88%，產(chǎn)量比對照增加12.73%～31.57%[24]。本研究發(fā)現(xiàn)，不同栽培模式綠肥翻壓還田可顯著提高果實可溶性固形物含量、硬度及果形指數(shù)，可溶性固形物含量較清耕提高14.73%～17.05%，硬度提高2.78%～9.86%，同時還發(fā)現(xiàn)土壤物理性質(zhì)顯著影響果實品質(zhì)，且不同栽培模式綠肥翻壓還田對蘋果產(chǎn)量均有影響。果園行間翻壓綠肥增加土壤中有益微生物菌群，在益生菌的作用下產(chǎn)生對果樹生長有益的生理活性物質(zhì)，提高果樹生長激素水平，刺激和調(diào)控果樹生長，從而提高果品中的可溶性固形物和糖分的含量，進而使果形指數(shù)得到改善[25-26]。蘋果生長依賴土壤養(yǎng)分，果樹通過吸收土壤中的碳、氮、磷等養(yǎng)分實現(xiàn)有機質(zhì)的積累，同時在多種土壤微生物的作用下，促進機體的生長發(fā)育進而提高果實產(chǎn)量[27]。與清耕相比，種植綠肥可改善土壤物理性質(zhì)，增加土壤通透性，提高其蓄水保墑能力，使蘋果根系生長環(huán)境得到了大幅改善，促進了果樹健壯生長發(fā)育，提高了果實產(chǎn)量和質(zhì)量。本研究中，蘋果園行間種植毛葉苕子與豆菜輪茬蘋果產(chǎn)量差異不顯著，但豆菜輪茬每年種植2 次，增加了種植成本和人工成本，毛葉苕子種植1 次可以連續(xù)生長3～5 年，因此在本地區(qū)種植毛葉苕子可節(jié)本增效。

果園行間種植綠肥有利于土壤改良，促進果品質(zhì)量提升。本研究條件下，蘋果園行間種植毛葉苕子，蓄水保墑能力及果實品質(zhì)均高于豆菜輪茬，且種植毛葉苕子可節(jié)本增效，因此在陜北蘋果栽培區(qū)果園種植毛葉苕子更有利于提高蘋果質(zhì)量。