根系環(huán)境調(diào)控對(duì)蘋(píng)果樹(shù)生長(zhǎng)結(jié)果的影響

李麗莉 黃君霞 劉 進(jìn) 楊成發(fā) 伊紀(jì)紅

（1.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 山東 濟(jì)南 250100；2.山東省沂源縣農(nóng)村改革發(fā)展服務(wù)中心 山東 沂源 256100；3.山東省沂源縣農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)中心 山東 沂源 256100）

蘋(píng)果產(chǎn)業(yè)是富民振興產(chǎn)業(yè)[1-2]，山東省沂源縣紅富士蘋(píng)果從20世紀(jì)80年代末開(kāi)始發(fā)展，并以產(chǎn)出的蘋(píng)果品質(zhì)優(yōu)良和風(fēng)味獨(dú)特聞名，有“江北第一果”的美譽(yù)，有“奧運(yùn)果”“全運(yùn)果”“世博果”之稱(chēng)，為當(dāng)?shù)厝嗣窈驼畡?chuàng)造了巨大的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。但是沂源縣果園大部分耕地土壤貧瘠，加上氣候的春旱夏澇及長(zhǎng)期施用化肥、除草劑、殺蟲(chóng)劑的生產(chǎn)模式，破壞了土壤結(jié)構(gòu)，造成土壤營(yíng)養(yǎng)元素缺失，土壤出現(xiàn)酸化、板結(jié)、通氣受阻等問(wèn)題，土地生產(chǎn)能力下降，果樹(shù)根系生長(zhǎng)環(huán)境惡化，蘋(píng)果樹(shù)出現(xiàn)生長(zhǎng)發(fā)育不良、果實(shí)產(chǎn)量低、品質(zhì)變劣、樹(shù)體死亡等現(xiàn)象，從而嚴(yán)重危害蘋(píng)果產(chǎn)業(yè)的常態(tài)化發(fā)展[3-4]。因此，探尋根系環(huán)境調(diào)控的有效措施對(duì)未來(lái)蘋(píng)果產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

隨著果園栽培技術(shù)的進(jìn)一步提高，蘋(píng)果園地面覆蓋作為一項(xiàng)重要的技術(shù)措施，不僅可以調(diào)節(jié)地溫，而且可以保持土壤水分[5-6]。國(guó)內(nèi)外研究多數(shù)集中在覆蓋方式對(duì)土壤理化性狀、樹(shù)體生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量等方面，而應(yīng)用綜合技術(shù)措施調(diào)控根系環(huán)境，從而調(diào)節(jié)紅富士蘋(píng)果枝葉生長(zhǎng)和果實(shí)品質(zhì)及產(chǎn)量的研究較少[4]。本研究對(duì)23年生蘋(píng)果樹(shù)采取施用果樹(shù)枝條發(fā)酵物、放射溝外緣插草把、樹(shù)盤(pán)覆蓋稻草苫子的措施，展開(kāi)蘋(píng)果根系環(huán)境調(diào)控試驗(yàn)，分析不同調(diào)控方式對(duì)紅富士蘋(píng)果枝葉生長(zhǎng)和果實(shí)品質(zhì)及產(chǎn)量的影響，以期篩選出適宜的根系環(huán)境調(diào)控綜合措施，為蘋(píng)果產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于沂源縣東里鎮(zhèn)墨牛官莊村進(jìn)行（36.041°N、118.378°E）。栽植果樹(shù)品種為紅富士，樹(shù)齡23年，土壤為壤土，株行距4 m×4 m，樹(shù)勢(shì)中等。土壤理化性狀為有機(jī)質(zhì)7.67 g/kg、速效氮27.9 mg/kg、速效鉀93.0 mg/kg、速效磷34.6 mg/kg、pH 5.75。

試驗(yàn)材料分別為稻草苫子（寬1.5 m）、果樹(shù)枝條發(fā)酵物、草把（直徑10 cm、高25 cm）、腐熟的圈肥。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2017年秋季布置試驗(yàn)。本試驗(yàn)共設(shè)置3個(gè)處理，T1：秋施基肥時(shí)，采取施用果樹(shù)枝條發(fā)酵物、放射溝外緣插草把的根系環(huán)境調(diào)控方法；T2：秋施基肥時(shí)，采取施用果樹(shù)枝條發(fā)酵物、放射溝外緣插草把、樹(shù)盤(pán)稻草苫子覆蓋的根系環(huán)境調(diào)控方法；CK：采取放射溝施用腐熟的圈肥8 kg/棵。2017年、2018年、2019年10月底按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)每棵4條放射溝施肥。果樹(shù)枝條發(fā)酵物施用8 kg/棵，放射溝外緣插草把，稻草苫子寬1.5 m，在樹(shù)兩側(cè)各鋪一條。每個(gè)處理5株，重復(fù)3次，共45株，采用隨機(jī)區(qū)組排列。其他時(shí)期的田間管理一致。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 蘋(píng)果樹(shù)生物量的測(cè)定2018年、2019年、2020年9月下旬從3個(gè)處理、3次重復(fù)的蘋(píng)果樹(shù)上，在離地面1.5 m高的東、西、南、北4個(gè)方向主枝的新梢中部隨機(jī)選取25片葉片，測(cè)定葉綠素含量和百葉鮮重；2018年、2019年、2020年10月下旬從3個(gè)處理、3次重復(fù)的蘋(píng)果樹(shù)上，在離地面1.5 m高的東、西、南、北4個(gè)方向主枝上測(cè)量平均春梢生長(zhǎng)量、平均夏秋梢生長(zhǎng)量、長(zhǎng)中短果枝比例。

1.3.2 果實(shí)質(zhì)量的測(cè)定2018年、2019年、2020年10月下旬從3個(gè)處理、3次重復(fù)的蘋(píng)果樹(shù)上采摘離地面1.5 m高的東、西、南、北4個(gè)方向主枝上的果實(shí)，每個(gè)方向隨機(jī)采果10個(gè)，測(cè)定平均單果重、可溶性固形物含量、硬度，計(jì)算著色比例和表皮裂紋率。根據(jù)平均單果重和果實(shí)數(shù)量，計(jì)算單株產(chǎn)量。

1.3.3 土壤酶活性的測(cè)定 土壤酶的測(cè)定參考關(guān)松萌等[7]的方法，將取回來(lái)的土壤晾干，過(guò)2 mm篩。脲酶活性測(cè)定采用靛酚藍(lán)比色法，中性磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法，蔗糖酶活性測(cè)定采用3,5-二硝基水楊酸比色法，過(guò)氧化氫酶活性利用高錳酸鉀滴定法測(cè)定。

1.3.4 土壤速效養(yǎng)分含量的測(cè)定 土壤速效鉀含量的測(cè)定，稱(chēng)取風(fēng)干土，加入中性醋酸銨溶液，震蕩30 min后過(guò)濾，與鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液一起在火焰光度計(jì)上測(cè)定。土壤速效磷含量的測(cè)定，稱(chēng)取風(fēng)干土，加入碳酸氫鈉溶液，震蕩30 min后過(guò)濾，吸取濾液后加入蒸餾水和鉬銻抗試劑后搖晃，靜置30 min后比色。

1.3.5 土壤微生物數(shù)量的測(cè)定 土壤微生物（細(xì)菌、真菌和放線菌）的測(cè)定參考程麗娟和薛泉宏[8]涂布平板法。真菌采用PDA培養(yǎng)基進(jìn)行涂布，在28℃培養(yǎng)箱培養(yǎng)3 d后進(jìn)行計(jì)數(shù)；細(xì)菌采用LB固體培養(yǎng)基進(jìn)行涂布，在37℃培養(yǎng)箱培養(yǎng)，1 d后進(jìn)行計(jì)數(shù)；放線菌采用高氏I號(hào)培養(yǎng)基進(jìn)行涂布，在28℃培養(yǎng)箱培養(yǎng)，5 d后進(jìn)行計(jì)數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用Microsoft Excel 2010和Graphpad Prism進(jìn)行計(jì)算作圖，通過(guò)SPSS 23.0進(jìn)行比較均值、單因素方差分析（One-way ANOVA），采用鄧肯氏新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)紅富士枝葉生長(zhǎng)的影響

由表1可知，果樹(shù)枝條發(fā)酵物加放射溝外緣插草把處理（T1）和果樹(shù)枝條發(fā)酵物、放射溝外緣插草把加樹(shù)盤(pán)稻草苫子覆蓋處理（T2），均可以促進(jìn)紅富士枝葉的生長(zhǎng)，其中以T2處理效果最優(yōu)。在2018年，與對(duì)照相比，T1處理葉綠素含量、百葉鮮重、春梢生長(zhǎng)量分別增加18.9%、24.4%、76.2%；T2處理分別增加75.5%、48.8%、18.3%；在枝條生長(zhǎng)上，春梢生長(zhǎng)量明顯大于夏秋梢生長(zhǎng)量。試驗(yàn)3年后，在2020年，與對(duì)照相比，T1處理葉綠素含量、百葉鮮重、春梢生長(zhǎng)量分別增加75.5%、48.2%、23.6%；T2處理分別增加17.0%、84.3%、43.0%。

表1 根系環(huán)境調(diào)控對(duì)紅富士枝葉生長(zhǎng)的影響

2.2 不同處理對(duì)紅富士果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量的影響

由圖1可知，蘋(píng)果園根際環(huán)境進(jìn)行果樹(shù)枝條發(fā)酵物加放射溝外緣插草把處理（T1）和果樹(shù)枝條發(fā)酵物、放射溝外緣插草把加樹(shù)盤(pán)稻草苫子覆蓋處理（T2）均可顯著提高紅富士果實(shí)的單果重、可溶性固形物含量，T1和T2的提升效果顯著高于對(duì)照處理，T2處理的效果又顯著好于T1處理。在試驗(yàn)3年后，T2處理的平均單果重和可溶性固形物含量與T1、CK處理差異顯著，其中在單果重上，T2處理是T1處理的1.15倍，是CK處理的1.28倍；在可溶性固形物含量上，T2處理比T1和CK處理分別提升50.7%和90.1%。

由表2可知，在2018年、2019年和2020年，T1、T2處理的果實(shí)產(chǎn)量、硬度、全紅果比例均顯著高于對(duì)照（CK）處理，并且明顯改善了果面表皮裂紋現(xiàn)象。3個(gè)處理的果實(shí)產(chǎn)量以T2處理最高，其次是T1處理，CK產(chǎn)量最低；T2處理的果實(shí)產(chǎn)量分別比CK增加了16.4%、14.5%和25.0%；T1處理分別比CK增加了8.1%、5.7%和12.6%。在果面表皮裂紋比例上，2019年果皮裂紋比例最低，2020年果皮裂紋比列最高；在2020年，CK處理的果實(shí)表皮裂紋比例分別是T1和T2的1.32倍、2.55倍。

表2 根系環(huán)境調(diào)控對(duì)紅富士果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

2.3 不同處理對(duì)果園土壤酶活性的影響

由表3可知，蘋(píng)果園進(jìn)行根際環(huán)境處理均能顯著提高土壤中相關(guān)酶的活性。T1、T2處理土壤過(guò)氧化氫酶、脲酶和蔗糖酶活性與對(duì)照相比均顯著提升，增加了土壤酶活性，T1處理過(guò)氧化氫酶、磷酸酶、過(guò)氧化氫酶、脲酶的活性分別比CK提高了13.9%、7.8%、17.7%、20.5%，T2處理分別增加了17.9%、14.3%、28.3%、39.4%。T2處理4種土壤酶活性均顯著高于T1。

表3 不同處理對(duì)土壤酶活性的影響

2.4 不同處理對(duì)土壤速效養(yǎng)分含量的影響

在2020年8月對(duì)土壤進(jìn)行取樣，施用果樹(shù)枝條發(fā)酵物、放射溝外緣插草把、樹(shù)盤(pán)覆蓋稻草苫子的根系環(huán)境調(diào)控技術(shù)措施可以顯著促進(jìn)土壤速效磷、速效鉀含量的提升（圖2）。土壤速效磷含量排序?yàn)門(mén)2>T1>CK。利用火焰分光光度計(jì)對(duì)土壤中的速效鉀進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，T1、T2處理與對(duì)照相比，土壤中的速效鉀含量均得到提高。T1處理與對(duì)照相比速效鉀含量提高了16.4%，T2處理與對(duì)照相比速效鉀含量提高了32.3%，以T2處理速效鉀含量最高。

2.5 不同處理對(duì)土壤微生物數(shù)量的影響

由表4可知，蘋(píng)果園根際環(huán)境采用果樹(shù)枝條發(fā)酵物加放射溝外緣插草把處理（T1）和果樹(shù)枝條發(fā)酵物、放射溝外緣插草把加樹(shù)盤(pán)稻草苫子覆蓋處理（T2）與對(duì)照處理的土壤微生物群落存在顯著差異。與對(duì)照相比，T1、T2處理能增加土壤中細(xì)菌、放線菌的含量，降低真菌的數(shù)量，細(xì)菌數(shù)量提升18.8%、23.3%，放線菌數(shù)量提升19.7%、12.5%，真菌數(shù)量降低82.5%、45.1%。在真菌含量上排序?yàn)镃K>T2>T1，在細(xì)菌含量上排序?yàn)門(mén)2>T1>CK，在放線菌含量上排序?yàn)門(mén)1>T2>CK。

表4 不同處理對(duì)土壤微生物數(shù)量的影響

3 討論

根系是植物的主要器官，其作用是汲取植株生長(zhǎng)的必要營(yíng)養(yǎng)及水分。本試驗(yàn)結(jié)果表明，根際環(huán)境進(jìn)行處理，對(duì)蘋(píng)果樹(shù)的枝葉生長(zhǎng)、光合作用、果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)均有良好的促進(jìn)作用，這也與張超[9]、周江濤[10]等分別利用覆蓋物對(duì)果園進(jìn)行處理所得結(jié)果一致。果樹(shù)枝條發(fā)酵物加放射溝外緣插草把處理和樹(shù)枝條發(fā)酵物、放射溝外緣插草把加樹(shù)盤(pán)稻草苫子覆蓋處理一方面能協(xié)調(diào)土壤溫度的穩(wěn)定，夏季高溫時(shí)減少土壤水分大量蒸發(fā)，緩沖高溫給果樹(shù)生長(zhǎng)帶來(lái)的傷害[11]，早春時(shí)可延遲蘋(píng)果樹(shù)的萌芽，避免“倒春寒”的危害，達(dá)到高溫時(shí)“降溫”和低溫時(shí)“保溫”，從而促進(jìn)根系發(fā)育和樹(shù)體的正常生長(zhǎng)[12]，減少了果實(shí)表皮裂紋的產(chǎn)生，提高了蘋(píng)果的單果重和果實(shí)可溶性固形物含量；另一方面有機(jī)物料的覆蓋能為根系創(chuàng)造一個(gè)良好的土壤環(huán)境，起到蓄水保墑、調(diào)節(jié)微域生態(tài)環(huán)境的作用，促進(jìn)果樹(shù)吸收根和細(xì)根總量增加，提高葉片質(zhì)量與光合特性[13-14]。

土壤屬于復(fù)雜系統(tǒng)，微生物數(shù)量、土壤物理性狀、營(yíng)養(yǎng)狀況均能影響土壤健康狀況。土壤理化性狀也是影響植株生長(zhǎng)的重要因素之一，隨著果樹(shù)種植年限的增長(zhǎng)，土壤養(yǎng)分失衡、速效養(yǎng)分降低、土壤板結(jié)及鹽類(lèi)積聚等現(xiàn)象頻頻發(fā)生，從而顯著影響蘋(píng)果樹(shù)根系吸收養(yǎng)分和水分，生長(zhǎng)勢(shì)、抗逆性、果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量均下降。分析土壤中速效鉀和速效磷含量得出，果樹(shù)枝條發(fā)酵物加放射溝外緣插草把處理和樹(shù)枝條發(fā)酵物、放射溝外緣插草把加樹(shù)盤(pán)稻草苫子覆蓋處理能顯著改善土壤保水保肥能力，有效緩解土壤養(yǎng)分失衡狀況，促進(jìn)土壤中速效磷、速效鉀含量的提升。土壤根際環(huán)境的處理能促進(jìn)土壤速效鉀含量上升，優(yōu)化土壤物理環(huán)境結(jié)構(gòu)，從而為蘋(píng)果樹(shù)根系的健康發(fā)展提供優(yōu)良的土壤環(huán)境。李傳友[15]、殷麗瓊[16]等分別對(duì)蘋(píng)果園和茶園土壤進(jìn)行殘枝、秸稈覆蓋，結(jié)果表明，經(jīng)殘枝或秸稈覆蓋土壤后，能修復(fù)土壤物理結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力，增加有機(jī)質(zhì)、速效磷和速效鉀含量。

土壤酶類(lèi)主要來(lái)自土壤微生物和植物根系的分泌物，其活性能夠反應(yīng)土壤理化性質(zhì)的變化[17]。前人研究發(fā)現(xiàn)，地面的覆蓋能提高土壤酶活性，這也與本研究結(jié)果一致，果樹(shù)枝條發(fā)酵物、放射溝外緣插草把、樹(shù)盤(pán)覆蓋稻草苫子的根系環(huán)境調(diào)控處理技術(shù)提高了土壤蔗糖酶、過(guò)氧化氫酶、脲酶、磷酸酶的活性。通過(guò)果園地面覆蓋，能夠改變果園土壤單一環(huán)境，提高土壤的保肥性和緩沖性，從而促進(jìn)土壤生物和微生物活動(dòng)[18-19]。陳月星[20]等研究發(fā)現(xiàn)，在果園進(jìn)行作物秸稈覆蓋措施，能豐富土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，促進(jìn)細(xì)菌的生長(zhǎng)和繁殖。在本研究中，蘋(píng)果園根際環(huán)境進(jìn)行果樹(shù)枝條發(fā)酵物加放射溝外緣插草把處理（T1）和果樹(shù)枝條發(fā)酵物、放射溝外緣插草把加樹(shù)盤(pán)稻草苫子覆蓋處理（T2）與對(duì)照處理的土壤微生物群落存在顯著差異，與對(duì)照相比，T1、T2處理后能增加土壤中細(xì)菌、放線菌的含量，降低真菌的數(shù)量，這也與陳月星[20]、關(guān)秋竹[21]等的研究結(jié)果相似。

4 結(jié)論

對(duì)23年生紅富士蘋(píng)果樹(shù)連續(xù)3年采取施用果樹(shù)枝條發(fā)酵物、放射溝外緣插草把、樹(shù)盤(pán)覆蓋稻草苫子的根系環(huán)境調(diào)控技術(shù)措施，可有效緩解因氣候春旱夏澇和化肥過(guò)量施用導(dǎo)致的土壤酸化、板結(jié)、通氣受阻現(xiàn)象，優(yōu)化土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，增加土壤速效養(yǎng)分，提升土壤酶活性，從而進(jìn)一步促進(jìn)果樹(shù)生物量、果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)的提升，以果樹(shù)枝條發(fā)酵物、放射溝外緣插草把加樹(shù)盤(pán)稻草苫子覆蓋處理效果更顯著。