行間生草對(duì)冀西北杏園果實(shí)發(fā)育期土壤水分及果實(shí)產(chǎn)量、品質(zhì)的影響

黃偉，王維，呂麗霞，王毅敏，宋嘉太

（1.張家口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河北 張家口 075000；2.宣化科技職業(yè)學(xué)院，河北 張家口 075000；3.張家口市農(nóng)業(yè)環(huán)境與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量管理站，河北 張家口 075000）

杏是薔薇科杏屬植物，我國原產(chǎn)果樹之一，擁有3 000多年栽培歷史和豐富的種質(zhì)資源[1]，在長期的栽培和馴化中，形成了以食用果肉為主的鮮食杏和以食用果仁為主的仁用杏，還有果實(shí)、果仁均可利用的仁肉兼用杏[2]。鮮食杏其果肉味道鮮美、營養(yǎng)價(jià)值高，是冀西北地區(qū)主要種植水果，隨著生活水平的不斷提高，人們對(duì)果實(shí)品質(zhì)的要求愈來愈高。由于我國傳統(tǒng)的果園土壤管理是以中耕除草為主的清耕制，土壤有機(jī)質(zhì)大量消耗，但又得不到補(bǔ)償，致使土壤理化性狀逐步劣化，肥力下降，果實(shí)品質(zhì)不高，效益不好[3]。行間生草是指在果樹行間種植草本植物的一種栽培模式，其對(duì)于改善果園生態(tài)環(huán)境、改善土壤理化性質(zhì)、促進(jìn)果品安全生產(chǎn)具有重要意義[4-6]，現(xiàn)已在葡萄、蘋果、梨等[7-9]很多果園都采用了這一栽培模式，并且建立了標(biāo)準(zhǔn)化示范園。

冀西北屬于半干旱地區(qū)，水資源缺乏是制約當(dāng)?shù)仵r食杏發(fā)展的一大因素，因此，如何有效改善土壤結(jié)構(gòu)，減少水分蒸發(fā)，最大限度地提高土壤水分利用率是促進(jìn)這一地區(qū)鮮食杏產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效亟需解決的問題。目前，行間生草對(duì)果園土壤水分的影響觀點(diǎn)不盡一致，袁嘉瑋等[10]研究發(fā)現(xiàn)，果園生草主要改善蘋果園20～40 cm土壤水分，且以種植苜蓿和白三葉最為理想；馬曉燕等[11]研究表明，生草栽培能夠有效改善0～40 cm南疆棗園的土壤水分，減少表層土壤水分蒸發(fā)；李洪兵等[12]研究也表明，生草與覆蓋處理能夠顯著提高土壤飽和含水量及田間持水量；但鄒亞麗等[13]、趙政陽等[14]研究表明，有些地區(qū)在高溫季節(jié)，果園草與果樹之間存在水分競爭，降低了土壤含水量。冀西北地區(qū)是鮮食杏的傳統(tǒng)產(chǎn)區(qū)，推廣一種生態(tài)有機(jī)可持續(xù)的栽培模式尤為重要，行間生草雖然在國內(nèi)其他地區(qū)的多種水果種類都得到了很好的發(fā)展，但在這一地區(qū)杏樹栽培技術(shù)的應(yīng)用上鮮有報(bào)道。

為了探明行間生草對(duì)杏園微生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用，本試驗(yàn)采用行間種植紫花苜蓿、自然生草的形式，研究了果園生草模式對(duì)杏果實(shí)發(fā)育期土壤水分變化及對(duì)果品產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以期為冀西北地區(qū)行間生草技術(shù)在杏樹園的推廣提供科學(xué)支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2020年在河北省張家口市宣化縣沙嶺子鎮(zhèn)張家口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所核心示范園進(jìn)行。該區(qū)地理位置為北緯40°39′57″，東經(jīng)114°55′30″，海拔636 m，年平均氣溫7.6℃，≥10℃年活動(dòng)積溫3 300℃，年平均降水量400 mm左右，主要集中在7—8月，全年無霜期140 d。

1.2 試驗(yàn)材料

供試杏樹品種為張家口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院自主培育的鮮食杏新品種金碩杏。

1.3 試驗(yàn)方法

2016年春季栽植杏樹幼苗，栽植株行距為3 m×5 m，每行植株30棵，同年開始在杏樹行間播種草種，生草寬度每行3 m，采用隨機(jī)區(qū)組排列，試驗(yàn)設(shè)3個(gè)處理，即種植苜蓿（紫花苜蓿）、自然生草和清耕（CK），每個(gè)處理連續(xù)3行，3次重復(fù)，果園野生草種主要有稗、灰綠藜、反枝莧、狗尾草、虎尾草等。杏樹每年人工澆水3次，分別在萌芽前、果實(shí)膨大期和土壤封凍前。自生草試驗(yàn)實(shí)施以來每年根據(jù)生長高度進(jìn)行2次刈割，高度控制在40 cm左右，2020年對(duì)紫花苜蓿處理在6月中旬進(jìn)行一次刈割，自然生草處理8月中旬刈割一次覆蓋于行內(nèi)，9月底統(tǒng)一進(jìn)行一次刈割，杏樹其他管理措施一致。

1.4 測定項(xiàng)目及方法

土壤含水量采用烘干法測定。試驗(yàn)于2020年4月開始進(jìn)行土樣采集，雨季采樣一般在下雨7 d后進(jìn) 行，采 樣 時(shí) 間 分 別 為4月16日、5月21日、6月17日、7月25日和8月12日。各行在種草區(qū)域內(nèi)隨機(jī)取5個(gè)點(diǎn)，采集時(shí)先將覆蓋物清理干凈，然后輕輕除去表層土壤，使用土鉆分別采集每個(gè)處理0～20、20～40、40～60 cm 3個(gè)土層的土壤樣品，按照土層分別混勻裝入鋁盒，3次重復(fù)，并迅速帶回實(shí)驗(yàn)室揭開蓋后置于烘箱，105℃加熱12 h，冷卻后取出稱質(zhì)量并計(jì)算土壤含水量。

杏果實(shí)于2020年7月11日成熟，在每棵樹上隨機(jī)摘取果形大小一致的30個(gè)果實(shí)，3次重復(fù)，即各處理有90顆杏，果實(shí)采收后置于尼龍紗網(wǎng)袋中快速帶回實(shí)驗(yàn)室分別用于單果質(zhì)量、可溶性固形物含量及可滴定酸含量的測定，單株產(chǎn)量在杏園內(nèi)隨機(jī)摘取整株杏果實(shí)稱質(zhì)量，3次重復(fù)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用SPSS 18.0進(jìn)行方差分析，并采用Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行各處理間的多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 行間生草對(duì)杏樹果實(shí)發(fā)育期土壤水分的影響

2.1.1 行間生草對(duì)開花期杏樹土壤水分的影響由圖1可知，杏樹開花期行間生草對(duì)杏園0～60 cm土壤水分影響較小。其中，0～20 cm土層自然生草和種植苜蓿分別較清耕（CK）土壤含水量提高了5.79%和8.64%，20～40 cm土層分別提高了13.54%和18.34%，40～60 cm土 層 分 別 提 高 了8.51%和14.94%，且3個(gè)土層各處理間差異均不顯著。

圖1 行間生草對(duì)開花期杏樹土壤水分的影響Fig.1 Effect of grass between rows on soil moisture of apricot at flowering stage

2.1.2 行間生草對(duì)幼果期杏樹土壤水分的影響隨著氣溫回暖，紫花苜蓿作為多年生宿根植物生長迅速逐漸覆蓋地表，幼果期對(duì)杏園土壤水分的影響也隨之變大。0～20 cm土層，自然生草和種植苜蓿分別較清耕（CK）土壤含水量提高了5.04%和62.33%，其中，清耕（CK）與自然生草間差異不顯著，但均與種植苜蓿間差異顯著（P＜0.05）；20～40 cm土層，自然生草和種植苜蓿分別較清耕（CK）土壤含水量提高了12.31%和41.57%，種植苜蓿與自然生草間差異不顯著，與清耕（CK）間差異顯著（P＜0.05）；40～60 cm土層，自然生草和種植苜蓿分別較清耕（CK）土壤含水量提高了19.45%和36.54%，3個(gè)處理間差異均顯著（P＜0.05）（圖2）。

圖2 行間生草對(duì)幼果期杏樹土壤水分的影響Fig.2 Effect of grass between rows on soil moisture of apricot at young fruit stage

2.1.3 行間生草對(duì)果實(shí)膨大期杏樹土壤水分的影響從圖3可以看出，果實(shí)膨大期各處理土壤水分表現(xiàn)為：0～20 cm土層自然生草和種植苜蓿分別較清耕（CK）土壤含水量提高了28.95%和41.34%，二者間差異不顯著，與清耕（CK）間差異顯著（P＜0.05）；20～40 cm土層，自然生草和種植苜蓿分別較清耕（CK）土壤含水量提高了24.77%和52.53%；40～60 cm土層，自然生草和種植苜蓿分別較清耕（CK）土壤含水量提高了13.36%和26.82%，20～60 cm土層均表現(xiàn)為自然生草和種植苜蓿間差異不顯著，自然生草與清耕（CK）間差異不顯著，種植苜蓿與清耕（CK）間差異顯著（P＜0.05）。

圖3 行間生草對(duì)果實(shí)膨大期杏樹土壤水分的影響Fig.3 Effect of grass between rows on soil moisture of apricot at fruit expansion stage

2.1.4 行間生草對(duì)成熟期杏樹土壤水分的影響6月中旬對(duì)紫花苜蓿進(jìn)行一次刈割后，杏果實(shí)成熟期各處理土壤含水量表現(xiàn)為：0～20 cm土層自然生草和種植苜蓿分別較清耕（CK）土壤含水量提高了10.95%和9.4%，3個(gè)處理間差異不顯著；20～40 cm土層，自然生草和種植苜蓿分別較清耕（CK）土壤含水量提高了35.42%和17.93%，各處理間差異顯著（P＜0.05）；40～60 cm土層，自然生草和種植苜蓿分別較清耕（CK）土壤含水量提高了22.84%和13.02%，自然生草與種植苜蓿間差異不顯著，均與清耕（CK）間差異顯著（P＜0.05）（圖4）。

圖4 行間生草對(duì)成熟期杏樹土壤水分的影響Fig.4 Effect of grass between rows on soil moisture of apricot at fruit mature stage

2.1.5 行間生草對(duì)采收后杏樹土壤水分的影響由圖5可知，果實(shí)采收后0～20 cm土層自然生草和種植苜蓿分別較清耕（CK）土壤含水量提高了31.45%和11.15%，自然生草與種植苜蓿間差異不顯著，與清耕（CK）間差異顯著（P＜0.05），種植苜蓿與清耕（CK）間差異不顯著；20～40 cm土層，自然生草和種植苜蓿分別較清耕（CK）土壤含水量提高了28.34%和12.51%，3個(gè)處理間差異顯著性與表層相同；40～60 cm土層，自然生草和種植苜蓿分別較清耕（CK）土壤含水量提高了19.57%和11.63%，3個(gè)處理間差異不顯著。

圖5 行間生草對(duì)果實(shí)采收后杏樹土壤水分的影響Fig.5 Effect of grass between rows on soil moisture of apricot at fruit post harvest

2.2 行間生草杏樹園0～60 cm土層生長期土壤水分的動(dòng)態(tài)變化

果園土壤水分含量不僅受降雨量、蒸發(fā)量等因素影響，還與行間生草種類密切相關(guān)，通過對(duì)0～20、20～40、40～60 cm土層的土壤含水量進(jìn)行平均值計(jì)算（即0～60 cm土層內(nèi)土壤平均含水量），結(jié)果表明（圖6），清耕（CK）處理整個(gè)生長期土壤含水量均低于自然生草和種植苜蓿，主要由于其地表無遮蓋物導(dǎo)致水分蒸發(fā)量大，自然生草處理前期含水量低于種植苜蓿處理，因?yàn)檐俎Ｊ嵌嗄晟薷参?，?月中旬之前地表蓋度高于自然生草處理，之后在對(duì)苜蓿進(jìn)行一次人工刈割，隨著自然生草蓋度的增加，在果實(shí)膨大期后自然生草處理土壤含水量逐漸高于種植苜蓿處理。整個(gè)杏樹果實(shí)生長期土壤含水量幼果期最高，果實(shí)成熟期土壤含水量最低。由于春季蒸發(fā)量小且開花前進(jìn)行了一次人工澆水，所以，開花期3個(gè)處理土壤含水量維持在10.30%～11.75%；幼果期降雨較多土壤含水量最高，清耕（CK）、自然生草、種植苜蓿處理的土壤含水量分別為10.46%、11.82%和14.66%；隨著果樹新梢生長和幼果發(fā)育對(duì)水分的消耗逐漸增大，氣溫升高蒸發(fā)量加劇，6月中旬到7月初降雨量偏少，土壤含水量下降，果實(shí)膨大期清耕（CK）、自然生草、種植苜蓿的土壤含水量分別為9.52%、11.57%和13.26%；7—8月雨水較充沛且杏樹需水量減少，果實(shí)成熟后各處理的土壤含水量均有所提高。

圖6 行間生草杏樹園生長期土壤水分的動(dòng)態(tài)變化Fig.6 Dynamic change of soil moisture at fruit tree growth in apricot orchard of grass between rows

2.3 行間生草對(duì)果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

由表1可知，種植苜蓿處理的單果質(zhì)量達(dá)90.88 g，較清耕（CK）處理提高了8.16%，自然生草處理較清耕（CK）處理提高了5.28%，三者間差異不顯著；種植苜蓿單株產(chǎn)量達(dá)41.73 kg，較清耕（CK）提高了11.19%，自然生草處理較清耕（CK）處理提高了9.97%，三者間差異不顯著；從產(chǎn)量來看，種植苜蓿對(duì)提高果實(shí)產(chǎn)量的效果最佳。果實(shí)品質(zhì)方面，清耕（CK）的可溶性固形物含量最低，為13.36%，自然生草、種植苜蓿處理與清耕（CK）相比分別顯著提高了17.07%和15.57%（P＜0.05），自然生草與種植苜蓿處理之間差異不顯著；可滴定酸含量以清耕（CK）最高，為1.01%，自然生草與種植苜蓿處理較清耕（CK）分別顯著降低了20.79%、16.83%（P＜0.05）；與清耕（CK）相比，固酸比以自然生草處理最高，種植苜蓿次之，三者間差異不顯著。由此可以看出，自然生草對(duì)提高果實(shí)的品質(zhì)風(fēng)味效果最好。

表1 行間生草對(duì)杏產(chǎn)量及品質(zhì)的影響Tab.1 Effect of grass between rows on apricot fruit yield and quality

3 結(jié)論與討論

果園生草對(duì)改善果園土壤生態(tài)環(huán)境的作用是肯定的。大量研究表明[15-17]，果園生草不僅增加了果樹行間的地表蓋度，減少了土壤水分的蒸散，而且加強(qiáng)了對(duì)雨水的攔截能力，提高了土壤的儲(chǔ)水量，因此，其能夠有效提高果園土壤的含水量。孫霞等[18]在蘋果園株間間作紫花苜蓿試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，間作牧草在0～20、20～40 cm土層均較免耕和清耕提高了土壤含水量；張文利等[19]在高海拔冷涼干旱地區(qū)杏園研究表明，生草區(qū)土壤（10～20 cm土層）含水量較對(duì)照提高了0.4～3.1百分點(diǎn)。本研究通過對(duì)金碩杏杏園進(jìn)行行間生草試驗(yàn)，結(jié)果表明，行間生草可有效提高杏果實(shí)整個(gè)生長期0～60 cm土層的土壤含水量，與清耕（CK）相比，自然生草處理在開花期、幼果期表層土壤水分提高幅度較小，主要由于這一時(shí)期自然生草處理地表植被正處于萌芽及苗期，地表覆蓋物較少，而種植苜蓿處理在這段時(shí)間已有部分展葉，地表覆蓋物較多，水分蒸發(fā)量小，因此，土壤水分提高幅度高于自然生草處理；隨著自然生草蓋度增加，從果實(shí)膨大期開始，其土壤含水量較清耕（CK）大幅度增加，果實(shí)成熟期種植苜蓿處理經(jīng)過一次人工刈割，土壤蓋度減小，土壤含水量增加幅度低于自然生草處理。

果園生草能夠有效改善果園內(nèi)部的溫濕度環(huán)境，從而充分利用水肥氣熱來提高果樹的光合作用，積累光合產(chǎn)物，在一定程度上提高果實(shí)的產(chǎn)量和品質(zhì)。顏曉捷等[20]研究表明，生草栽培使楊梅產(chǎn)量提高了1 350～2 250 kg/hm2，可溶性固形物含量增加6.7%～20.0%，可滴定酸則減少16.5%～35.4%，固酸比增加4.2%～6.2%。吳玉森等[21]研究發(fā)現(xiàn)，在梨園自然生草4 a及7 a的果實(shí)脆度、可溶性固形物含量、總糖含量及糖酸比等均顯著升高。本研究中，種植苜蓿處理的單果質(zhì)量、單株產(chǎn)量及產(chǎn)量均最高，自然生草處理的可溶性固形物含量最高，可滴定酸含量最低，固酸比最大，可見，多年連續(xù)行間生草可有效提高金碩杏的果實(shí)產(chǎn)量與品質(zhì)。

從草種選擇來看，本研究中自然生草和種植苜蓿在提高杏園土壤水分及果實(shí)產(chǎn)量、品質(zhì)方面均有很好的效果。但人工種植苜蓿需要投入一定的勞動(dòng)力進(jìn)行整地、播種等管理措施，且營養(yǎng)元素過于單一，自然生草除不需要額外投入費(fèi)用外，還具有適應(yīng)性強(qiáng)、草種豐富、為土壤提供多種營養(yǎng)元素等特點(diǎn)。劉加芬等[22]研究表明，自然生草的氮、磷、鉀含量均明顯高于人工生草，從而直接減少了生產(chǎn)成本的投入。因此，行間生草適宜在冀西北杏園大力推廣，從成本投入及長期對(duì)土壤養(yǎng)分的影響等方面考慮，自然生草優(yōu)于種植苜蓿。