行間生草對(duì)西藏梨園土壤物理性質(zhì)的影響*

葉彥輝 盛基峰 王國(guó)偉 柳羽 王宇桃 韓艷英

（西藏農(nóng)牧學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院，西藏 林芝 860000）

果園生草具有改良土壤理化性質(zhì)、調(diào)節(jié)果園生態(tài)環(huán)境、抑制雜草和病害、促進(jìn)果樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育的生產(chǎn)生態(tài)效應(yīng)。果園行間生草是指在果樹(shù)行間種植一年生或多年生草本植物的土壤管理方式。早在20 世紀(jì)90 年代，果園行間種草的土壤管理制度就已開(kāi)始在我國(guó)進(jìn)行推廣，但發(fā)展至今，只有山東、福建、山西等地得到小范圍推廣，全國(guó)范圍內(nèi)其他地區(qū)仍以清耕為主，果園生草模式仍然處于試驗(yàn)推廣與小面積應(yīng)用階段［1-3］。近些年，有關(guān)行間生草對(duì)果園土壤物理性質(zhì)影響的研究較多，生草可以改善葡萄園［4］、蘋(píng)果園［5,6］土壤物理性質(zhì)，提高土壤總孔隙度，降低土壤容重。如李艷麗［7］研究認(rèn)為：相對(duì)于清耕，行間種植三葉草能降低土壤溫度和土壤容重，提高土壤含水量和孔隙度。這些研究多集中在南方果園和黃土高原地區(qū)，結(jié)論也比較一致，行間生草都能降低土壤容重，提高土壤水分，改善土壤結(jié)構(gòu)［8-10］。迄今為止，行間生草對(duì)西藏高原梨園土壤物理性質(zhì)的影響研究未見(jiàn)系統(tǒng)報(bào)道。

林芝市是西藏高原梨果主要產(chǎn)區(qū)之一。以林芝地區(qū)為代表的西藏高原特色梨果產(chǎn)業(yè)逐漸成為促進(jìn)自治區(qū)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，有效解決“三農(nóng)”問(wèn)題，進(jìn)一步改善生態(tài)環(huán)境的支柱產(chǎn)業(yè)之一。梨果產(chǎn)業(yè)是一種區(qū)域集體化、勞動(dòng)集約化的管理模式［11］，目前，西藏地區(qū)多數(shù)果園主要為河灘地、“上山下園”等立地類型，大多是旱地“雨養(yǎng)”果園，加之果園生產(chǎn)管理?xiàng)l件不足、梨農(nóng)對(duì)梨園土壤不了解，長(zhǎng)期采取清耕措施，人為干預(yù)嚴(yán)重導(dǎo)致梨園地表長(zhǎng)期處于裸露狀態(tài)，土壤結(jié)構(gòu)破壞，土壤保肥保水能力逐年下降，影響梨樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育。改善西藏梨園土壤物理性狀，提高蓄持和供應(yīng)水肥的能力對(duì)當(dāng)?shù)乩嫔a(chǎn)至關(guān)重要。本試驗(yàn)以林芝市巴宜區(qū)西藏農(nóng)牧學(xué)院林學(xué)試驗(yàn)梨園土壤為試材，以清耕為對(duì)照，進(jìn)行種植白三葉草和種植土豆處理，探討行間生草對(duì)梨園土壤物理性質(zhì)的影響，旨在豐富生草對(duì)梨園土壤物理性質(zhì)影響的研究體系，以期為西藏高原梨園土壤管理制度的改善、梨園生草培肥地技術(shù)的推廣應(yīng)用以及建設(shè)生態(tài)梨園提供理論支撐和科學(xué)依據(jù)。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于西藏自治區(qū)林芝市巴宜區(qū)八一鎮(zhèn)西藏農(nóng)牧學(xué)院林學(xué)基地（29°33′14″E、94°28′20″N），海拔2995m，屬于藏東南溫暖濕潤(rùn)性氣候。冬季干燥，夏季多雨，土壤為偏酸性沙壤土。該地區(qū)全年平均溫度為8.6℃，極端最高氣溫為30.2℃，極端最低氣溫為-15.6℃，全年日平均氣溫≥10℃的日數(shù)為159.2 d，≥10℃以上活動(dòng)積溫為2225.7℃；年平均降雨量為634.2 mm，降水時(shí)間不均勻，主要集中在夏季（6—9月）；最晚晚霜出現(xiàn)在5 月上旬，最早早霜出現(xiàn)在9月下旬。梨園建立于2018年3月，主要栽植品種為“黃金”梨，株行距3m×2m，南北行向，可噴灌。

2 試驗(yàn)方法

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)樣地采用行間生草，設(shè)置清耕區(qū)（CK）、白三葉生草區(qū)（豆科）和土豆區(qū)（茄科）3 個(gè)處理區(qū)，各處理均設(shè)置3 個(gè)重復(fù)小區(qū)。每個(gè)重復(fù)小區(qū)面積30m2，生草草種于2018 年5 月播種。各處理小區(qū)立地、土壤等田間管理?xiàng)l件均一致。

2.2 土壤樣品采集及處理

2019 年6 月上旬在各處理小區(qū)按“Z”字形隨機(jī)取樣，用環(huán)刀分別采集0cm～10cm、10cm～20cm、20cm～30cm 三個(gè)層次土壤樣品，每個(gè)土層取3 個(gè)環(huán)刀并編號(hào)帶回實(shí)驗(yàn)室，分別用以測(cè)定土壤容重、土壤孔隙度（總孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度）、土壤水分含量（田間持水量、飽和含水量、毛管含水量）、土壤排水能力等各項(xiàng)物理指標(biāo)。

2.3 測(cè)試方法

土壤容重和田間持水量測(cè)定采用環(huán)刀法（環(huán)刀體積為100cm3）。土壤總孔隙度、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、飽和含水量、毛管含水量、排水能力的測(cè)定采用環(huán)刀法和浸水法；參照中華人民共和國(guó)林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《森林土壤分析方法》［12］計(jì)算公式對(duì)各物理性質(zhì)進(jìn)行計(jì)算。

2.4 數(shù)據(jù)處理

采用單因素方差分析(One-Way ANOVA,LSD) 比較不同處理間的差異顯著性，各土壤物理性質(zhì)指標(biāo)間的相關(guān)性采用Pearson 相關(guān)分析完成。以上統(tǒng)計(jì)分析均在SPSS17.0 軟件中進(jìn)行。

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤容重

本梨園試驗(yàn)區(qū)土壤容重變化范圍為1.017～1.215，其中不同生草區(qū)的土壤容重大小順序?yàn)椋呵甯麉^(qū)＞土豆區(qū)＞白三葉區(qū)；不同生草區(qū)的同一土層，土壤容重表現(xiàn)為：10cm～20cm 土層清耕區(qū)差異顯著性高于白三葉區(qū)和土豆區(qū)（P ＜0.05），其他層次的生草處理間差異不顯著；同一生草區(qū)不同土層間土壤容重表現(xiàn)為：白三葉區(qū)10cm～20cm 土層容重差異顯著性低于0～10cm 和20cm～30cm 土層土壤（P ＜0.05），清耕區(qū)和土豆種植區(qū)的各土層將差異不顯著（表1）。該研究說(shuō)明種植白三葉草和土豆均可顯著降低10cm～20cm土層土壤容重，且白三葉效果較高于土豆。

表1 不同生草區(qū)土壤容重變化特征

3.2 土壤孔隙度

不同生草土壤孔隙度（表2）變化，在0cm～30cm 垂直剖面上，清耕區(qū)土壤總孔隙度為0cm～10cm 土層最高，白三葉區(qū)和土豆區(qū)土壤總孔隙度均為10cm～20cm 土層最高，果園種植白三葉和土豆降低了土壤孔隙度，但沒(méi)有改變土壤孔隙的基本狀態(tài)，土壤毛管孔隙度大于非毛管孔隙度。0cm～10cm 土層，總孔隙度和毛管孔隙度均表現(xiàn)為清耕區(qū)＞白三葉區(qū)＞土豆區(qū)，10cm～20cm 土層，總孔隙度和毛管孔隙度均表現(xiàn)為土豆區(qū)＞清耕區(qū)＞白三葉區(qū)，20cm～30cm 土層，總孔隙度和非毛管孔隙度均表現(xiàn)為土豆區(qū)＞清耕區(qū)＞白三葉區(qū)。同一生草區(qū)不同土層，白三葉區(qū)20cm～30cm 土層總孔隙度差異顯著性低于0cm～10cm 和10cm～20cm 土層（P＜0.05），同一土層不同生草區(qū)，10cm～20cm 土層土豆區(qū)總孔隙度差異顯著性高于清耕區(qū)和白三葉區(qū)（P ＜0.05），在20cm～30cm 土層白三葉區(qū)差異顯著性低于清耕區(qū)和土豆區(qū)（P ＜0.05）。清耕區(qū)僅0～10cm 土層孔隙度大于白三葉區(qū)和土豆區(qū)，但＞10 cm 土層土壤孔隙度較小、易板結(jié)，而種植白三葉草和土豆均可顯著提高10cm～20cm 和20cm～30cm土層土壤孔隙度，且對(duì)于10cm～20cm 土層種植土豆的效果較好，對(duì)于20cm～30cm 土層種植白三葉草的效果較好。

表2 不同生草區(qū)土壤孔隙度變化特征

3.3 土壤水分

土壤對(duì)各種水分的調(diào)節(jié)與控制性能(飽和含水量、毛管含水量、田間持水量、排水能力)能較好地反映林地土壤的保水、供水能力，也能間接影響梨樹(shù)的生長(zhǎng)發(fā)育。表3 反映了不同處理土壤保水能力和排水能力。0～10cm 土層，飽和持水量、田間持水量和排水能力表現(xiàn)為白三葉區(qū)＞土豆區(qū)＞清耕區(qū)。10cm～20cm土層，飽和持水量和田間持水量表現(xiàn)為白三葉區(qū)＞清耕區(qū)＞土豆區(qū)，毛管持水量和田間持水量表現(xiàn)為清耕區(qū)＞白三葉區(qū)＞土豆區(qū)。20cm～30cm 土層，飽和持水量、毛管持水量、田間持水量和排水能力均表現(xiàn)為土豆區(qū)高于清耕區(qū)和白三葉區(qū)。白三葉區(qū)0～10cm 土層飽和持水量均值顯著高于10cm～20cm、20cm～30cm土層，且0～10cm 土層田間持水量顯著高于清耕區(qū)（P＜0.05），土豆區(qū)土壤水分指標(biāo)與清耕和白三葉區(qū)無(wú)顯著差異，說(shuō)明種植白三葉草對(duì)各土層田間持水量和飽和持水量可以產(chǎn)生較明顯的影響，且能有效的提高淺層土壤的田間持水量。

表3 不同生草區(qū)土壤持水量變化特征

3.4 各指標(biāo)間相關(guān)性

土壤物理性質(zhì)指標(biāo)間是具有一定的相關(guān)性的，Pearson 相關(guān)性結(jié)果表明，土壤總孔隙度和毛管孔隙度均與飽和持水量、毛管持水量以及田間持水量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（r＞0.6,P＜0.05），說(shuō)明隨著土壤孔隙度的升高，土壤能夠存儲(chǔ)的水分增加。土壤排水能力與非毛管孔隙度及田間持水量與呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P ＜0.05），說(shuō)明土壤水分含量越高，土質(zhì)越疏松，排水能力越好。但本研究中不同生草處理后的土壤容重與其他物理指標(biāo)間均無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。如表4 所示。

表4 各物理指標(biāo)間相關(guān)性系數(shù)

4 討論與結(jié)論

4.1 討論

土壤容重作為評(píng)價(jià)土壤物理性質(zhì)的重要指標(biāo)，可以反映出土壤熟化程度，且土壤容重大小反映土壤結(jié)構(gòu)、透氣性、透水性能以及保水能力的高低［13,14］。土壤總孔隙度為單位體積土壤孔隙所占的百分比，土壤總孔隙度包括毛管孔隙和非毛管孔隙，由土壤容重和比重決定［15,16］。不同類型生草試驗(yàn)結(jié)果表明，果園生草可對(duì)土壤容重、孔隙度等產(chǎn)生顯著影響［17,18］，本試驗(yàn)中，清耕區(qū)由于人類頻繁的活動(dòng)干擾，導(dǎo)致表層土壤被反復(fù)踩踏，且土壤長(zhǎng)期處于裸露狀態(tài)，使土壤變得緊密，從而使土壤容重、飽和持水量、田間持水量排水能力偏大，毛管含水率偏小；而種植白三葉草和土豆均能降低土壤容重，增加土壤孔隙度，一定程度上改善了土壤的物理性質(zhì)。此外，白三葉草根系較土豆根系發(fā)達(dá)，促使三葉草種植區(qū)土質(zhì)更疏松，孔隙度變大，土壤蓄水保水能力相應(yīng)增強(qiáng)，且表層（0cm～10cm）土壤物理性質(zhì)的改善優(yōu)于深層土壤。行間生草對(duì)西藏高原梨園土壤物理性質(zhì)的影響程度有所不同，總體趨勢(shì)為行間生草促進(jìn)了梨園土壤物理性質(zhì)的持續(xù)改善。對(duì)于生草后土壤物理性質(zhì)的變化與梨樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育存在的關(guān)系，有待進(jìn)一步研究探討。

本研究還對(duì)8 個(gè)土壤物理性質(zhì)指標(biāo)間的關(guān)系進(jìn)行了分析，其中有15 組（54%）物理指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系達(dá)到了顯著或極顯著，這與張孝存［19］評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)集的相互關(guān)聯(lián)程度較一致，表明該試驗(yàn)梨園土壤物理性質(zhì)指標(biāo)間具有較高的相關(guān)性，行間生草種植能同時(shí)使多個(gè)物理性質(zhì)得以改改善，進(jìn)一步為梨園土壤耕作管理制度的制定提供依據(jù)。

4.2 結(jié)論

（1）白三葉草和土豆均可改善土壤容重和孔隙度，土壤容重大小為清耕區(qū)、土豆區(qū)、白三葉區(qū)，總孔隙度大小為清耕區(qū)、白三葉區(qū)、土豆區(qū)。對(duì)于土壤容重而言，種植白三葉效果優(yōu)于土豆；對(duì)于土壤孔隙度而言，土豆對(duì)10cm～20cm 土層、白三葉草對(duì)20cm～30cm 土層改善效果較好。

（2）生草處理對(duì)梨園土壤田間持水量、飽和持水量以及排水能力均比清耕區(qū)有較不同程度的提高，種植白三葉的效果更佳，有利于梨園在多雨季節(jié)貯集較多降水。

（3）土壤容重與孔隙度和持水量間無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系，而總孔隙度與毛管孔隙度、飽和含水量、毛管含水量及田間持水量與極顯著正相關(guān)關(guān)系，田間持水量與毛管孔隙度呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，土壤排水能力與非毛管孔隙度和田間持水量與極顯著負(fù)相關(guān)。