隴東半干旱區(qū)果園間作綠肥對土壤肥力的影響研究

楊蕊菊 張久東 車宗賢 盧秉林 崔恒

摘要：傳統(tǒng)清耕果園土壤肥力下降的問題嚴(yán)重威脅著蘋果產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，通過研究隴東半干旱區(qū)果園間作綠肥種植模式下土壤養(yǎng)分及土壤微量元素的變化，為隴東半干旱區(qū)果園科學(xué)間作套種、提高果園土壤肥力提供指導(dǎo)。以靜寧縣蘋果園為研究對象，選取7種果園不同綠肥間作種植模式，研究了間作綠肥對果園土壤肥力的影響。結(jié)果表明，果園間作綠肥時(shí)，土壤肥力總體表現(xiàn)為有機(jī)質(zhì)、氮素水平偏低，土壤速效氮和速效磷含量相對豐富。3年生果園間作綠肥后土壤養(yǎng)分均顯著高于6年生果園。不同果園間作綠肥模式下，土壤有效鋅、有效錳、有效鐵的差異均呈極顯著水平，3年生果園間作綠肥模式的土壤有效鋅含量均普遍高于6年生果園。不同果園間作綠肥模式下土壤有效錳和有效鐵含量均處于中等偏上水平，且隨果園年限的增加而增加；不同果園間作綠肥模式下土壤有效銅含量處于中等水平，受果園年限的增長差異不大。綜上所述，隴東半干旱區(qū)3年生果園以間作2年毛葉苕子+1年扁豆為最優(yōu)模式，該模式既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保，可在當(dāng)?shù)厣a(chǎn)中推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：蘋果園；綠肥；間作；種植模式；土壤肥力；隴東半干旱區(qū)

中圖分類號(hào)：S661.1；S344.3? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2097-2172（2023）12-1116-005

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2023.12.006

Effects of Green Manure Intercropping on Soil Fertility of

Orchards in Longdong Semi-arid Region

YANG Ruiju 1， 2， 3， ZHANG Jiudong 1， 2， 3， CHE Zongxian 1， 2， 3， LU Binglin 1， 2， 3， CUI Heng 1， 2， 3

（1. Institute of Soil， Fertilizer and Water-Saving Agriculture， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou， Gansu 730070， China; 2. Gansu Scientific Observing and Experimental Station of Agro-environment and Arable Land Conservation，

Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Lanzhou Gansu 730070， China; 3. National Agricultural

Experimental Station for Soil Quality in Liangzhou， Wuwei Gansu 733000， China）

Abstract： The issue of soil fertility decline in traditional clean tillage orchards seriously threatens the sustainable development of the apple production. In order to reveal the changes of soil nutrients and soil trace elements in orchards with green manure in tercropping in the semi-arid area of Longdong so as to provide references for scientific intercropping and soil fertility improvement in orchards， the apple orchards in Jingning County was taken as the research object， and seven intercropping planting modes of green manure were selected to study effects of green manure intercropping on soil fertility in orchards. The results showed that the soil fertility of orchard intercropping green manure was generally characterized by low levels of soil organic matter and nitrogen content， but the contents of soil available nitrogen and available phosphorus were relatively rich. Among them， the soil nutrient of 3-year-old orchard intercropping green manure was better than that of 6-year-old ones. The differences of soil available zinc， available manganese and available iron among different treatments were extremely significant. The soil available zinc content of 3-year-old orchard intercropping green manure mode was generally higher than that of 6-year-old orchard. The contents of available manganese and available iron in soil were above the middle level and increased with the growth of orchard age. The content of available copper in soil was at the middle level， and there was no significant difference detected along with the growth of orchard age. Among different planting modes， the 2-year hairy vetch plus 1-year lentil planting mode was the optimal planting mode， which is economical and environmentally friendly and can be promoted in local production.

Key words： Apple orchard; Green manure; Intercropping; Planting mode; Soil fertility; Longdong semi-arid region

收稿日期：2023 - 10 - 11

基金項(xiàng)目：國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)綠肥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-22-Z-16）。

作者簡介：楊蕊菊（1973 — ），女，甘肅秦安人，副研究員，博士，研究方向?yàn)橥寥婪柿吓c作物栽培。Email： yangruiju@126.com。

蘋果作為我國第一大水果，已成為果農(nóng)增收致富的重要產(chǎn)業(yè)之一［1 ］。蘋果屬于多年生植物，生長過程中需肥量大，傳統(tǒng)清耕果園普遍存在土壤裸露、化肥施用過量、果園土壤水分蒸發(fā)大，土壤板結(jié)及養(yǎng)分比例失調(diào)、果品化肥殘留、樹體抗逆性差、肥料利用率低下等問題，嚴(yán)重威脅著蘋果產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，在很大程度上降低果農(nóng)收益。

靜寧縣地處黃土高原丘陵溝壑區(qū)，屬暖溫帶半濕潤半干旱氣候，四季分明，氣候溫和，光照充足。全年平均氣溫8.4 ℃，年均降水量649.3 mm，年均降水天數(shù)154 d，全年日照總時(shí)數(shù)1 882.8 h［2 ］。獨(dú)特的地域、氣溫、土壤特點(diǎn)，非常有利于蘋果生產(chǎn)，靜寧縣被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部認(rèn)定為“黃土高原優(yōu)生蘋果最佳栽植區(qū)域”。

清耕是果園土壤管理的傳統(tǒng)模式［3 - 4 ］，但長期頻繁的耕作會(huì)引起土壤結(jié)構(gòu)變差、保水保肥能力下降等一系列問題。果園裸露地種植其他作物覆蓋［5 - 7 ］、間作套種綠肥均能有效改善果園土壤理化性質(zhì)［8 - 10 ］，減少土壤水分無效蒸發(fā)，提高肥料利用效率，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。我們研究了靜寧縣果園綠肥間作套種模式下果園土壤養(yǎng)分的變化，旨在為隴東半干旱區(qū)果園科學(xué)間作套種、提高果園土壤肥力提供技術(shù)指導(dǎo)。

1? ?材料與方法

1.1? ?試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取甘肅靜寧縣城川鎮(zhèn)吳廟村、胡家河村等地7種不同綠肥作物間作的蘋果園作為研究對象，種植模式處理見表1。果園栽培品種為紅富士，灌溉方式均為滴灌。

1.2? ?取樣及測定方法

果實(shí)成熟期在每個(gè)果園采用五點(diǎn)取樣法（避開施肥穴），于距離樹干2.5 m處采集 0～20 cm土層的土壤樣品5個(gè)（圓盤式等間距取土），除雜后均勻混合，將各點(diǎn)土樣充分混合后用四分法選留1 kg，盡快送實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行風(fēng)干處理，測定其pH、養(yǎng)分含量和礦質(zhì)營養(yǎng)元素含量。

果園土壤有機(jī)質(zhì)含量測定采用重鉻酸鉀氧化-油浴加熱法（NY/T 1121.6 — 2006），土壤有效磷含量測定采用分光光度計(jì)TU-1901（HJ 704 — 2014），土壤速效鉀含量測定采用火焰光度法M410（LY/T 1234 — 2015），銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量測定采用森林土壤氮的測定（LY/T1228 — 2015），有效鋅、有效錳、有效銅、有效鐵含量測定采用DTPA提取 — 原子吸收光譜法-原子吸收分光光度計(jì)TAS-990（NY/T 890 — 2004），有效硼含量測定采用森林土壤有效硼的測定-紫外可見分光光度計(jì)（LY/T1258 — 1999）。土壤養(yǎng)分分級參照全國第 2 次土壤普查養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)（表2）［11 ］。

1.3? ?數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2007和SPSS 20軟件統(tǒng)計(jì)分析。

2? ?結(jié)果與分析

2.1? ?果園間作綠肥種植模式處理對土壤養(yǎng)分的影響

果園間作綠肥不同種植模式對土壤養(yǎng)分影響差異較大，土壤有機(jī)質(zhì)含量、銨態(tài)氮含量之間差異不顯著，有效磷、速效鉀含量差異均達(dá)極顯著水平（P ＜ 0.01），硝態(tài)氮含量差異達(dá)顯著水平（P ＜ 0.05）。從表3可知，各處理土壤有機(jī)質(zhì)含量介于12.67～17.10 g /kg，依據(jù)表2的分級標(biāo)準(zhǔn)，均屬于適中水平。處理②與處理③土壤有機(jī)質(zhì)含量差異不顯著，顯著高于其他處理，總體表現(xiàn)為3年生果園土壤有機(jī)質(zhì)含量高于6年生果園，土壤有機(jī)質(zhì)平均含量提高2.80 g/kg。土壤有效磷平均含量表現(xiàn)為3年生果園處于偏高水平，6年生果園處于豐富水平，其中處理⑥果園土壤有效磷含量相對較低，即果園長期間作黑麥草可降低土壤有效磷含量。果園土壤速效鉀平均含量各處理均處于偏高水平，3年生果園平均為499.89 mg/kg，顯著高于6年生果園（237.34 mg/kg）。果園土壤整體氮肥水平較低，土壤硝態(tài)氮平均含量總體表現(xiàn)為3年生果園顯著高于6年生果園；土壤銨態(tài)氮平均含量不同年份間差異不顯著。不同處理間處理②土壤硝態(tài)氮含量與處理①、處理③差異不顯著，顯著高于其他處理，而土壤銨態(tài)氮含量與其他處理間無顯著差異。

2.2? ?不同果園間作綠肥種植模式處理對土壤微量元素含量的影響

土壤中植物生長必需微量元素Fe、Mn、Cu、Zn、B等的供給水平影響植物的正常生長發(fā)育。當(dāng)土壤中某種微量元素缺乏時(shí)，會(huì)降低作物的產(chǎn)量和品質(zhì)；微量元素過量時(shí)，又會(huì)造成肥料的浪費(fèi)及肥害［12 ］，因此，合理利用微量元素顯得尤為重要。通過表4可以看出，不同果園間作綠肥種植模式對土壤有效鋅、有效錳、有效鐵含量的差異均有極顯著影響（P ＜ 0.01），對土壤有效銅、有效硼含量的影響不大。處理①、處理②、處理③土壤有效鋅含量處于偏高水平，處理④、處理⑤、處理⑥處于缺乏水平，處理⑦屬于適中水平。不同樹齡果園間，土壤有效鋅含量表現(xiàn)為3年生果園顯著高于6年生果園，不同處理間土壤有效鋅差異不顯著。處理⑤土壤有效錳含量顯著高于其他處理，為22.23 mg/kg，處于豐富水平，且6年生果園普遍高于3年生果園，隨種植年限的增加，土壤有效錳含量增加。除處理②外，種植模式和果園年限對土壤有效銅含量影響不大。土壤有效鐵含量處于豐富偏高水平，且隨果園種植年限的增加而增加，處理④、處理⑤顯著高于其他處理，6年生果園有效鐵平均含量（20.95 mg/kg）顯著高于3年生果園（11.37 mg/kg）。土壤有效硼含量處于豐富水平，但不同處理間差異較大，其中處理②、處理④均高于其他處理，處理⑥土壤有效硼含量最低，為1.09 mg/kg。

2.3? ?不同果園間作綠肥種植模式處理的土壤養(yǎng)分相關(guān)性分析

有機(jī)質(zhì)含量的豐缺程度基本可以反映果園土壤的氮素營養(yǎng)水平。相關(guān)分析（表5）表明，果園間作綠肥時(shí)土壤有機(jī)質(zhì)與速效鉀、硝態(tài)氮呈顯著正相關(guān)（相關(guān)系數(shù)分別為R=0.450*、R=0.509*），有機(jī)質(zhì)與有效鋅呈極顯著正相關(guān)（R=0.684**）；土壤有效磷與速效鉀、硝態(tài)氮、有效鋅均呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)程度依次為硝態(tài)氮（R=0.777**）、有效鋅（R=0.562**）、速效鉀（R=0.533**），與銨態(tài)氮呈顯著正相關(guān)（R=0.447*）；土壤速效鉀與硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、有效鋅、有效錳及有效鐵均呈極顯著相關(guān)，其中呈正相關(guān)關(guān)系的有硝態(tài)氮（R=0.727**）、有效鋅（R=0.625**）、銨態(tài)氮（R=0.553*）。土壤硝態(tài)氮與土壤有效鋅、銨態(tài)氮均呈極顯著正相關(guān)，其相關(guān)性有效鋅（R=0.777**）高于銨態(tài)氮（R=0.579**）。土壤硝態(tài)氮與土壤有效錳、有效鐵均呈極顯著負(fù)相關(guān)。

3? ?討論與結(jié)論

有機(jī)質(zhì)含量是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)之一，有機(jī)質(zhì)不僅能保持土壤的結(jié)構(gòu)，還對土壤其他理化性質(zhì)產(chǎn)生巨大的影響［13 - 15 ］。氮磷鉀是植物生長過程中極為重要的必需元素［16 - 18 ］。土壤有機(jī)質(zhì)含量高低與營養(yǎng)元素的關(guān)系十分緊密，且相互影響。依據(jù)各營養(yǎng)元素間的相關(guān)性分析可知，果園間作綠肥時(shí)土壤有機(jī)質(zhì)含量隨速效鉀、硝態(tài)氮和有效鋅含量的增加而增加，土壤有效磷隨速效鉀、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮及有效鋅的增加而增加。土壤速效鉀隨硝態(tài)氮、銨態(tài)氮和有效鋅的增加而增加，隨有效錳和有效鐵含量的增加而降低。土壤硝態(tài)氮含量隨土壤有效鋅和銨態(tài)氮的增加而增加，隨土壤有效錳和有效鐵的含量增加而降低。

靜寧縣果園間作綠肥土壤肥力總體表現(xiàn)為土壤有機(jī)質(zhì)、氮肥水平偏低，土壤速效氮和速效磷含量相對豐富。6年生綠肥果園土壤養(yǎng)分狀況顯著的低于3年生果園土壤養(yǎng)分，可能原因是果樹生長在固定的土壤上，多年種植隨著樹體產(chǎn)出的增加，養(yǎng)分吸收量也不斷增加，若不能及時(shí)補(bǔ)充營養(yǎng)虧缺，會(huì)致使土壤質(zhì)量變差［19 ］。另外，土壤大量營養(yǎng)元素，氮、磷、鉀肥間呈相互促進(jìn)效應(yīng)，增施氮、磷、鉀肥有利于土壤有機(jī)質(zhì)增加。

土壤中的微量元素對植物生長發(fā)育具有不可替代的作用［20 - 21 ］，其可參與調(diào)控植物體內(nèi)各種生理代謝的關(guān)鍵過程及酶活動(dòng)。土壤有效錳對植株抗病性、果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量有重要作用，有效鋅能夠影響果樹各器官生長發(fā)育、抗逆性、光合作用及果品產(chǎn)量。土壤微量元素對土壤有機(jī)質(zhì)的提升既有促進(jìn)作用又有拮抗作用，增施鋅肥有利于土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分的提升作用，過多增施有效錳和有效鋅不利于果園土壤有機(jī)質(zhì)的提升。我國很多地區(qū)土壤中微量元素缺乏，已經(jīng)成為影響作物增產(chǎn)的限制因素。本研究表明，靜寧果園間作綠肥土壤有效錳和土壤有效鐵含量均處于中等偏上水平，且6年生果園土壤有效錳和土壤有效鐵含量

顯著高于3年生果園。土壤有效銅含量處于中等水平且隨受年限的影響不大。土壤有效鋅、有效錳、有效鐵的差異均呈極顯著水平，且有效鋅含量3年生間作綠肥果園普遍高于6年生果園。

適宜的土壤磷含量是蘋果優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的基礎(chǔ)，土壤磷肥投入量是決定土壤磷含量變化趨勢的關(guān)鍵因素，熟化程度較高，果園土壤其總磷含量相對穩(wěn)定，但有效磷受水肥管理影響較大。綜合考慮各種土壤養(yǎng)分因子，研究發(fā)現(xiàn)，間作2年毛葉苕子+間作1年扁豆種植模式、覆蓋2年麥草+間作1年扁豆種植模式這2種模式均可有效改善果園土壤肥力。但綠肥是清潔的有機(jī)肥源，其產(chǎn)生的根瘤菌具有顯著的固氮作用，從經(jīng)濟(jì)環(huán)保角度考慮，3年生果園間作綠肥時(shí)以間作2年毛葉苕子+間作1年扁豆的種植模式可作為隴東半干旱區(qū)果園最優(yōu)種植模式，宜在當(dāng)?shù)厣a(chǎn)中推廣應(yīng)用。

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