生草栽培对果园生态环境和果实品质的影响

史 进，李文胜，张俊苗

(新疆农业大学林学与园艺学院，乌鲁木齐　830052)



生草栽培对果园生态环境和果实品质的影响

史 进，李文胜，张俊苗

(新疆农业大学林学与园艺学院，乌鲁木齐830052)

【目的】分析不同果园土壤含水量、土壤营养状况与果园生草的相关性及不同生草高度对土壤含水量的影响，研究用于改善果园生态环境和土壤结构的生草管理方式，开发高效和实用的富士果园管理方法。【方法】田间试验采用果园生草法、清耕法、对照法3种不同处理方式，分析采用方差分析方法。【结果】生草栽培可以明显提高0～20和20～40 cm土壤的养分含量，增强0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm土壤的保水能力，生草高度为30和40 cm时，土壤含水量始终保持在一个较高的水平。生草可以提高果实的单果重和果皮硬度，降低果实的pH值，通过改善土壤养分状况和果园的微环境，提高了果园的产量和果实品质。【结论】果园通过生草的方式，改善了土壤的理化性质和生态环境，提高了对土壤水分的保持作用，提高了土壤含水量，提高了果实的产量和品质。

生草栽培；苹果；土壤；温度；果实

0　引 言

【研究意义】果园生草是一种常见的果园管理方法[1]，此技术在我国采用的相对较少，我国绝大部分果园仍然为清耕果园，而在许多西方国家此技术已被广泛运用[2]。果园生草能够降低极端天气对果园的破坏，促进果园的生物量、气热资源以及肥效达到更加适用果园长期发展的状态，同时还能够提高果树根系对于水分的吸收范围，大大延长根系的生长，间接的改善了土壤的团粒结构，减少果农对磷酸二氢钾等化肥的使用量，减小对环境污染，促进果业长期和健康的发展，提高果实品质和产量[3]。客观评价果园生草的优点及不足，总结国内外果园生草研究的最新成果，能为我国推广果园生草技术提供理论依据[4]。研究生草对果树的作用可为富士果园降低运营成本和果实增产提供有效方法，对富士苹果园的科学管理具有重要的现实意义。【前人研究进展】果园生草是西方发达国家较为推崇的果园土壤管理方式[5]，近年来我国有关果园生草的研究大多在南方的橘园、枇杷园、梨园等[6-8]，新疆地区研究相对较少，目前基本上是进行果园生草的现状评价，果园生草和草原牧草对土壤养分的作用，及长时间的土壤养分的动态变化的缺乏有实效的观测依据[9]。果园连续多年进行生草栽培可以增加土壤营养元素的含量，增加量随果园土壤条件及环境的不同而变化，从土壤表层向下依次减少[10]。10年以上的生草金冠苹果园和中耕果园经过3年以上的时间，生草金冠苹果园比中耕园的有机质含量有了明显的增加[11]。渭水以北的生草园和清耕苹果园土壤状况分析结果表明，0～40 cm土壤生草园较清耕园土壤容重降低了6.5%，增加田间持水量7.19%[12]；在鸦金高原果园进行生草栽培试验，结果证明，生草栽培区与对照区相比土壤物理条件改善明显，直径1.0 mm以上的土壤团粒增加了11.2%左右，土壤容重降低了0.09 g/cm，土壤孔隙度增加4%左右[13]；对比生草4 年的桔园和清耕园的土壤理化性质发现，生草桔园比清耕园的土壤容重下降了0.56 g/cm2左右，土壤总孔隙度提高更为明显[14]。【本研究切入点】生草对富士果园的温度、相对湿度、土壤养分含量及果实品质的影响报道较少，特别是新疆地区。研究生草对富士苹果园的微环境变化和栽培方法。【拟解决的关键问题】研究选择新疆阿克苏红旗坡地区的新红一号富士果园，测定和分析生草园和清耕园土壤养分含量变化及土壤水分的动态变化特征，探讨该地区苹果园生草与土壤养分、土壤水分及果实的相互关系，为该区域果园生草技术及改善果园管理方式提供理论依据。

1 　材料与方法

1.1材 料

试验地点位于新疆阿克苏地区红旗坡农场新疆农业大学实习基地。生产园富士苹果的株行距3 m×4 m，林相整齐，树龄10年，树行中间为普通杂草，树形为纺锤形。该地位于阿克苏市北面，该地区空气干燥，云量少，晴天多，属于暖温带大陆性干旱气候，光热条件较好，热量资源丰富。年平均气温为10.8℃，年平均≥10℃稳定积温达3 953℃，果园土壤表面年平均温度13.5℃，无霜期7个月左右，冻土层深度一般在50 cm以上。试验园土壤类型为灌淤土和草盐土，土层较厚。

1.2方 法

1.2.1试验设计

试验果园建立于2008年，占地13 340 m2(20亩)，品种为新红一号富士苹果。果园有良好的灌溉条件，树势良好，生长一致，果园采取标准化管理。试验设3个处理：清耕法：主要利用除草剂和人工除草防除杂草，土壤不进行耕作；生草法：以果园自然条件下所生长的杂草为主，一年进行一次土壤深翻，生草高度控制在30～40 cm；以传统果园作为对照，每年割草两次，一年进行一次土壤深翻。3种处理的果园均采用大水漫灌的方式，果园在种植苹果之后进行生草栽培处理。

1.2.2 测定项目1.2.2.1土壤含水量

在测试区按“S”形5点采样，分0～20、20～40及40～60 cm 3层采集。土样用土钻进行获取，然后去除杂质放入铝盒，烘箱中用105℃烘6～8 h，测定前铝盒需逐个称重，土壤水分采用烘干法测定。生草的高度的控制：用米尺测量木棍，将测量好的木棍插在行间，每隔10 d对生草高度进行重新修正。

1.2.2.2 果园气温、相对湿度及土壤温度

在行间距地面1.5 m高处用EI-2温湿度测量仪进行气温和相对湿度的测定，地温在行间用StevensPOGO分别测定地表、地下5 cm、地下20 cm的土壤温度，在4、5、6、7、8、9、10、11月每间隔10 d观察1次，每次间隔1 h，生草园、清耕园、对照园各选3个点，取平均值。

1.2.2.3果实品质和产量

选取10个标准果，检测果实参照标准果定级取平均值，果实硬度用GY21型果实硬度计测定，果实pH值用MP511实验室pH计测定。果形指数采用电子数显卡尺(0.01 mm)分别测量果实的纵横径，果实的单果重采用MP2001型电子天平称重。将整株果树的果实全部采摘，用于研究产量和果实的品质。

1.3数据统计

数据结果使用Microsoft Office Excel 2003、Spss17进行分析和处理，图形处理使用Orgini7.5进行绘图。

2　结果与分析

2.1不同年限生草对不同土壤层次土壤养分的影响

研究表明，生草对不同土层土壤养分的改善作用是不同的，0～20 cm土层作用最好，20～40 cm土层作用次之，40～60 cm作用最差。0～20 cm土层，对比3年生草，5年生草园有机质、碱解氮、全氮、全磷、全钾、速效磷、速效钾含量均有不同程度的提高，除了速效磷，其它土壤养分含量与清耕园和对照组含量差异性均达到显著水平，其中对有机质和速效钾的作用最为明显，与对照组相比，分别增加了2.8和22.7 mg/kg。20～40 cm土层，相比于0～20 cm土层，生草对这一土层的改善作用明显减小，5年生草园中只有全氮含量与清耕园和对照组有明显差异，2年内全氮含量提高了0.09 g/kg，其余的土壤养分含量均未达到显著性水平，但各养分含量均有一定的提高。生草对40～60 cm的改善作用最小，只有全氮的含量在5年内有了一定的提高，并且全氮与3年生草园差异性达到显著水平，有机质、碱解氮、全磷等均为为有明显差异，这说明生草对40～60 cm土层的影响需要长时间的积累才有可能产生作用。表1～3

表1不同年限生草土壤0～20 cm土层土壤养分变化
Table 1Effect of grass orchard of different years on soil nutrients of 0-20 cm soil layer

处理Treatment年限Years有机质Organicmatter(g/kg)碱解氮AvailableN(mg/kg)全氮TotalN(g/kg)全磷TotalP(g/kg)全钾TotalK(g/kg)速效磷AvailableP(mg/kg)速效钾AvailableK(mg/kg)生草Grassorchard38.1b16.2c0.73b0.56b10.6b4.3a62b510.8a20.1a0.83a0.64a13a4.7a84.2a清耕Cleantillageorchard37.1b19.5a0.74b0.51b6.9c3.6a51.4c57.6b20.4a0.75b0.57ab6.9c3.9a52.6cCK37.4b17.5b0.71b0.53b7.8c3.6a54.1bc58.2b20a0.73b0.6a8.7bc4.1a61.5b

注：同列数据后不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，下同

Note：Followed the small letter within column are significantly different(P<0.05)，the same as below

表2不同年限生草土壤20～40 cm土层土壤养分变化
Table 2 Effect of grass orchard of different years on soil nutrients of 20-40 cm soil layer

处理Treatment年限Years有机质Organicmatter(g/kg)碱解氮AvailableN(mg/kg)全氮TotalN(g/kg)全磷TotalP(g/kg)全钾TotalK(g/kg)速效磷AvailableP(mg/kg)速效钾AvailableK(mg/kg)生草Grassorchard310.2a18.4a0.64b0.56a7.6a4a49.5b511.4a20.6a0.73a0.59a7.9a4.3a51.4b清耕Cleantillageorchard310.8a21.9a0.63b0.66a8.7a3.9a73.4a510.9a22.1a0.74a0.67a8.9a4.3a69.4aCK310.4a19.4a0.62b0.57a8.1a3.8a54.1b510.5a21.2a0.71a0.64a7.8a4.1a55.4ab

表3不同年限生草土壤40～60 cm土层土壤养分变化
Table 3 Effect of grass orchard of different years on soil nutrients of 40-60 cm soil layer

处理Treatment年限Years有机质Organicmatter(g/kg)碱解氮AvailableN(mg/kg)全氮TotalN(g/kg)全磷TotalP(g/kg)全钾TotalK(g/kg)速效磷AvailableP(mg/kg)速效钾AvailableK(mg/kg)生草Grassorchard313.3a18.6a0.61b0.65a8.6a3.9a71.3a513.8a21.1a0.74a0.71a8.1a3.6a68.2a清耕Cleantillageorchard314.9a18.4a0.68a0.63a8.5a3.6a71.3a513.7a18.6a0.83a0.72a8.7a4.2a72.3aCK313.5a18.1a0.67a0.65a8.5a3.7a72.4a513.7a19.2a0.74a0.7a8.7a4.1a70.4a

2.2 生草对果园土壤水分的影响

2.2.1果园不同土壤深度土壤含水量动态变化

研究表明，果园内不同土壤深度土壤含水量的动态变化随时间的延长总体呈现下降趋势。0～20 cm土层，清耕果园的土壤含水量下降最为明显，生草园最好，CK鉴于两者之间，相比于其余两层土壤，这一层的土壤含水量下降趋势最为显著。20～40 cm土层，灌溉后4周内各组之间的差异并不显著，4周后，各组之间下降趋势逐渐趋于明朗，其中清耕园最为明显。经过42 d之后，各组的土壤含水量已经有了较为明显的差距。40～60 cm土层，由于土壤深度较深，各组之间的土壤含水量呈缓慢下降趋势，差异性均不明显，这说明生草对土壤40～60 cm土层影响力也最小。由此可见，果园生草对保持土壤含水量有着一定的作用。图1

图1果园土壤深度20～40 cm、40～60 cm、40～60 cm土壤含水量变化

Fig.1 The dynamic change of soil moisture content in soil depth 20-40, 40-60, 40-60 cm orchard

2.2.2果园内不同生草高度对土壤含水量影响

研究表明，同一果园内不同生草高度对土壤含水量的影响在垂直方向上差异很大，不同深度土壤含水量随灌溉后天数的增加呈逐渐减小趋势，下层土壤含水量变化最为明显，中层变化幅度最小。在灌溉后的1个月内，40～60 cm土层土壤含水量变化最大，生草30 cm土壤含水量降低的最少仅为6%。上层土壤含水量变化幅度较小，生草30 cm和生草40 cm土壤含水量仅仅降低了4.8%。变化幅度最小的是20～40 cm土层，各组土壤含水量下降量依次为8.7%、7.6%、4.9%、7.6%、9.9%、9.3%。果园生草的根系主要是在0～20 cm土层，漫灌后的1 d，土层0～20 cm土壤含水量的初始值均比20～40和40～60 cm土层小，这说明生草会对土壤水分进行吸收，从0～20 cm土层各组含水量的变化可以看出，生草对土壤水分的保持作用远远大于生草对土壤水分的吸收作用。各层土壤均是采取大水漫灌的方式，确保各层土壤可以充分吸收水分，达到最大的土壤含水量，生草30 cm和生草40 cm的各层土壤相比于其余各组水分保持作用明显。图2

图2灌溉后不同生草高度土壤含水量动态变化

Fig.2The dynamic change of soil moisture content in different sward height after irrigation

2.3 生草对果园温度的影响

2.3.1 生草对果园气温和湿度的影响

研究表明，生草园、清耕园、CK气温和相对湿度差异明显，阿克苏红旗坡地区2014年7月生草园日均气温为30.4℃，相对湿度为39.4%，清耕园为32.1℃和36.4%，CK为31℃和36.5%，与CK相比生草园温度降低0.6℃，相对湿度提高2.9%，清耕园温度提高1.1℃，相对湿度降低0.1%。三园的最高温度均在2014年7月26日出现，生草园为33.4℃，清耕园为37.3℃，CK为34.2℃，与CK相比生草园和清耕园气温分别降低0.8℃和提高3.1℃，生草园和清耕园相差3.9℃。生草园13：00～19:00的最高温度低于清耕园0.9～3.1℃，CK的最高温度低于清耕园-0.1～3.1℃。昼夜温差生草园8.8℃，清耕园11.9℃，CK 9.4℃。研究还发现生草园和CK的空气相对湿度比清耕园提高3%～8%和2%～6%。图3

图3 果园内温度和相对湿度日变化
Fig.3 The dynamic daily change of temperature and relative humidity in the orchard

2.3.2 生草对果园土壤温度的影响

研究表明，2014年7月16日清耕园中午16:00时地表温度高达48.6℃，生草园仅仅只有38.2℃，CK为42.5℃，生草园和CK地表温度日均低于清耕园0.5～10.4℃和0.4～6.1℃，日均5 cm土层低于清耕园0.2～6.9℃和0.2～2.7℃，日均20 cm土层低于清耕园0.6～2.4℃和0.3～2.5℃，表明果园生草对吸收和传导太阳辐射有明显的作用，从而降低了各土层土壤温度，有效避免了因为高温给果树带来的伤害。2014年11月，生草园20 cm土层高于清耕园0.4～2.3℃，进入土壤结冰期明显迟缓，表明生草能在气温较低时保持土壤温度，减轻低温冻害对果树的影响。图4

2.4 生草对苹果产量和果实品质的影响

研究表明，2014年11月2日对果实进行采摘，生草园果实产量和单果重与清耕园在0.05水平上产生了显著差异，与CK的差异性不明显，果形指数和pH值均不存在显著性差异，清耕园果肉硬度与生草园和CK均存在显著差异。生草园单位面积(667 m2)平均产量比清耕园高9.3%～12.1%，比CK组高3.7%～5.4%。生草园平均单果重比清耕园重14.2 g，比CK多3.5 g，果肉硬度最大的是清耕园，这说明生草有降低果肉硬度的作用，果形指数最大的是CK，最小的是清耕园，与生草园相差不大，清耕园果实的pH值为4.87，大于生草园和CK。由结果可知，生草能有效地提高富士苹果的单果重，从而增加产量，同时降低果肉硬度和pH值，提高果实的口感。表4

图4 土壤温度日动态变化
Fig.4The day of dynamic change in soil temperature

3　 讨 论

3.1富士苹果园在进行生草栽培后，一定程度上改善了土壤的养分状况，增加了不同土层有机质、全氮、全磷等的元素含量，有效的减少了化学肥料的投入量，为提高富士苹果的产量品质奠定了基础。有研究表明，葡萄园进行行间生草栽培提高了土壤全钾含量[15]，梨园经过长年的生草栽培提高了土壤速效P和速效K的含量[16]。

3.2生草栽培有效的降低了富士苹果园极端温度对果树的伤害，减轻了果园夏季高温和冬季低温对果树和果实的影响。阿克苏红旗坡地区地处干旱地区，自然灾害较为频发，所以应提倡果园生草栽培。

3.3富士果园进行生草栽培对土壤水分有充分的保水和争水的双重作用，生草的根系主要分布于土壤0～20 cm土层，而苹果根系的吸收根较深，二者根部的土层不同，可减轻二者对于水分的争夺。试验中生草栽培的果园中0～20和20～40 cm土壤水分含量明显高于清耕园，特别是0～20 cm土层尤为明显。这表明生草栽培对富士苹果园土壤的保水作用是由上至下逐渐降低的。果园生草能大大降低果园土壤水分的蒸发，对土壤水分有明显的保持作用[9,13,17-18]。

表4生草苹果果实品质
Table 4Effect of sward on fruit quality of apple

处理Treatment产量Production(kg)单果重Fruitweight(g)果肉硬度Firmness(kg/cm2)果形指数FruitshapeindexpH值pHvalue生草园Swardorchard117.5a178.6a8.14b0.81a4.81a清耕园Cleantillageorchard105.4b164.4b8.24a0.79a4.87aCK110.6ab175.1a8.12b0.82a4.83a

4 　结 论

生草可有效的降低富士果园土壤温度和气温的极端值，提高果园的相对湿度，果园经过一定年限的生草栽培还可以增加土壤养分含量，改善土壤的物理化学性质，从而促进果树更好的生长，进而提高果实的内在和外在品质，有效地降低土壤水分的蒸发，对土壤有很好的保水作用，当生草高度为30 cm时，保水作用最为明显。

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Fund project:Supported by Major Science and Technology Projects of " the 12th Five-year Plan" of Xinjiang Uygur Autonomous Region "Research, integration and demonstration of the key technology of high efficiency and safety production of Xinjiang featured fruit tress" (201130102-1)

Influence of Sod Culture on the Ecology Environment and Fruit Quality in Orchards

SHI Jin， LI Wen-sheng， ZHANG Jun-miao

(CollageofForestryandHorticulture，XinjiangAgriculturalUniversity，Urumqi830052,China)

【Objective】 By analyzing the relevance of different orchard soil moisture, soil nutrient status, orchard grass and effects of different grass heights on soil moisture, exploring sward management ways for improving orchard environment and optimizing soil microenvironment, the project aims at the management of developing efficient and practical Fuji orchard.【Method】Uing field trials of grass orchard, Clean tillage orchard, CK methods in three different treatments and variance analysis.【Result】Sod culture can significantly improve the 0-20 cm and 20-40 cm nutrient content of the soil, enhance 0-20 cm, 20-40 cm, 40-60 cm water retention capacity of soil, as well as from the results it was known that when the grass height was 30 cm and 40 cm, soil moisture remained at a high level. In terms of quality fruit, grass could increase the fruit weight and the fruit hardness, and lower pH value fruits, and meanwhile by improving soil nutrient status and orchards microenvironment, the yield and fruit quality could be improved.【Conclusion】Thought the grass cultivation ameliorating orchard soil physical and chemical property and ecological environment, the retention of soil moisture can be improved, thus making the soil moisture content further improved so as to improve the yield and quality of the fruit.

sod culture; apple; soil; temperature; fruit

10.6048/j.issn.1001-4330.2016.04.009

2015-10-29

新疆维吾尔自治区“十二五”科技重大专项“新疆特色果树高效安全生产关键技术研究集成与示范”(201130102-1)

史进(1991-)，男，新疆人，硕士研究生，研究方向为果树栽培与生理，(E-mail)450990068@qq.com

李文胜(1968-)，男，新疆人，副教授，硕士研究生导师，研究方向为果树栽培与生理，(E-mail)lwxs@qq.com

S605

A

1001-4330(2016)04-0647-08