生草配合施用有机肥对省力高效梨园土壤的培肥效应研究

孙计平，张玉星，吴照辉，李英丽，王国英，张江红 (.河北农业大学园艺学院，河北 保定0700;.河南省农业科学院烟草研究所，河南 许昌 46000)



生草配合施用有机肥对省力高效梨园土壤的培肥效应研究

孙计平1,2，张玉星1*，吴照辉2，李英丽1，王国英1，张江红1
(1.河北农业大学园艺学院，河北 保定071001;2.河南省农业科学院烟草研究所，河南 许昌 461000)

为了推动果园生草在我国的推广应用，研究生草配合施用有机肥土壤管理方式对省力高效现代梨园土壤养分的作用效应，在冀中平原的“雪青”梨园，以常规清耕梨园为对照，研究省力高效梨园生草4年和生草8年的培肥效应，于2014年梨树萌芽期，在80 cm土层内分10 cm一层取样，分别测定不同土层的有机质、大量元素和微量元素含量，比较不同处理土壤营养元素的变化特征。结果表明，生草梨园0～50 cm土层有效养分含量均达到较高水平；与常规梨园相比较，这种管理模式短期(4年)增加了0～10 cm土层碱解氮、速效磷、有效锌含量和0～20 cm土层速效钾、有效铁含量，长期(8年)显著增加了0～10 cm土层有机质和碱解氮含量、0～20 cm有效铁和有效锰含量、0～30 cm速效磷和有效铜含量、0～40 cm有效锌含量和0～50 cm速效钾含量。显著降低了0～30 cm土层pH值，明显提高了河北省石灰性梨园土壤磷、铁、锌的有效性。长期生草配合施用有机肥能够增加上层土壤有效养分含量，生草8年后，0～50 cm土层速效磷、速效钾和有效锌占0～80 cm土层比重分别达到92%、82%和88%，为梨园提供充足营养的同时降低了环境污染的风险，有利于梨园土壤培肥和果园的可持续发展。

梨园；生草；土壤养分

我国是世界梨生产和消费大国，梨栽培面积和产量居世界第一位，但单产较低，与世界发达国家存在较大差距，栽培模式标准化、简单化，是世界梨产业的发展趋势[1]。河北农业大学梨工程技术研究中心以“大苗建园、矮化密植、早果压冠” 结合“有机肥配合生草土壤管理制度”等为核心技术的梨园省力高效栽培模式(labor-saving and high-efficient cultivation patterns, LHCP)，梨园可4年进入盛果期和连年丰产稳产，与常规果园相比，梨果产量翻倍，品质较好，梨园用工少，效益高[2]。本项目组研究认为，矮化密植、合理的树形选择及与之对应的树相指标是果树丰产的前提[3]，但采用有机肥配合生草这种土壤管理方式能否满足梨园持续高产还有待于深入研究。近年来中国已开展了不少关于果园生草方面研究，因种植地区、草种和生草年限不同，对土壤的影响效果各异，惠竹梅等[4]研究认为，生草提高了土壤有机质含量和土壤养分的转化效率。李会科等[5]指出，在西北干旱半干旱的果园区选择根系浅的三叶草，能有效增加0～40 cm土层有效养分含量。霍颖等[6]的研究表明，在北京地区种植黑麦草(Loliumperenne)能有效提高沙地梨园土壤表层和亚表层有机质含量、土壤养分含量，改善土壤供肥状况。本项目组之前研究结果表明LHCP改善了梨园土壤物理特性[7]，使土壤腐殖质品质朝好的方向转化[8]。尽管生草有利于培肥地力和果园可持续发展，但生产实践中清耕果园仍占80%以上[9]。本研究以不同生草年限的省力高效现代梨园为对象，分析LHCP梨园不同深度土壤有效养分含量，旨在揭示LHCP模式对土壤养分有效性和空间分布的影响，为评价梨园LHCP模式的可持续性提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料和样地

试验地位于冀中平原的保定市高阳县天丰农业集团，果园位于北纬38°38′，东经115°44′，海拔11 m，年均温11.9 ℃，多年平均降水量515.2 mm，降水主要集中在7-8月，全年无霜期205 d左右，土壤为石灰性潮土。试验区地势、地貌、土质等自然条件基本一致，试验梨园均为雪青梨，砧木为杜梨。省力高效栽培模式：栽植密度0.75 m×3.00 m，树形修剪为圆柱形，秋季一次性施入有机肥(45 t/hm2)，秋季人工种植黑麦(Secalecereale，播种量90 kg/hm2)，次年5月刈割后覆盖于树盘下，选取同一果园有机肥配合生草4年(2010年秋季开始播种黑麦，简称生草4年，LHCP4)地块和有机肥配合生草8年(2006年秋季开始播种黑麦，简称生草8年，LHCP8)地块为研究对象，生草4年地块为盛果初期，产量为60000 kg/hm2左右，生草8年地块为盛果期，产量为100000 kg/hm2左右；附近常规盛果期梨园为对照(Control)，产量为50000 kg/hm2左右。常规管理模式株行距为1.5 m×4.0 m，树形修剪为纺锤形，秋季施入有机肥(15 t/hm2)，果树每年每hm2施肥：尿素600 kg，过磷酸钙 600 kg，硫酸钾300 kg，采用人工除草的清耕土壤管理方式。分别在上述试验地和对照区按“S”线路采集土样，每个处理分别选择树体大小、树势基本一致雪青梨树挂牌标记，0.5 hm2左右作为一个重复，设3次重复，沿行间方向在树冠滴水线下取样，避开施肥点，2014年4月4日(萌芽期)用不锈钢土钻取样，采样深度为0～80 cm，每10 cm为一层，每处理多点混合后用四分法取2 kg左右带回实验室。去除植物根系、枯枝落叶和石块等杂质，风干后分别过1 mm和0.15 mm筛，备用。

1.2 项目测定

pH值采用pH计(梅特勒-托利多FE20，上海)测定，水土比2.5∶1[10]；有机质含量用重铬酸钾-油浴加热法测定[10]；土壤矿质元素采用常规方法测定[10]：碱解N含量用碱解扩散法测定[10]；速效P含量用碳酸氢钠法测定[10]；速效K采用醋酸铵浸提火焰光度法测定[10]；微量元素Fe、Mn、Cu、Zn含量采用二乙三胺五乙酸(diethylenetriaminepentaacetic acid，DTPA)浸提，原子吸收法测定[10]；有效硼采用沸水浸提-甲亚胺法测定[10]。

1.3 数据处理

采用DPS 14.5软件和Excel软件对数据进行统计分析[11]。

2 结果与分析

2.1 有机肥配合生草对梨园土壤pH值的影响

各处理不同层次土壤pH值见表1，随土层深度增加,各处理pH值呈增加趋势，采用有机肥配合生草8年的梨园(简称生草8年，下同)增幅最大，其次为有机肥配合生草4年的梨园(简称生草4年，下同)，常规梨园(对照)增幅最小。各处理比较来看，0～40 cm土层各处理pH值排序均为：对照>生草4年>生草8年，其中0～20 cm土层变异相对较大，处理间差异达显著水平，30 cm以下土层pH值差异较小。采用有机肥配合生草的土壤管理方式能有效降低梨园土壤pH值，在0～30 cm效果显著。

2.2 有机肥配合生草对梨园土壤有机质含量的影响

各处理有机质含量(图1)0～10 cm土层差异最大，尤其是生草8年处理，土壤有机质含量达到26.68 g/kg的较高水平，显著高于其他处理，生草4年和对照差异不显著，分别为19.47和19.59 g/kg，说明短期生草有机质含量与对照差异不大，随生草年限延长，有机质含量明显提高；10～20 cm土层，对照土壤有机质含量显著高于生草处理，可能是由于黑麦根系主要分布在10～20 cm土层，生草消耗大量营养物质，导致生草处理10～20 cm土层有机质含量降低；20～70 cm土层，生草8年土壤有机质含量与对照差异不显著，均显著高于生草4年。不同处理土壤有机质含量随土层深度增加而呈降低趋势，但降低幅度不同，生草8年处理表层土壤有机质含量显著高于其他土层，0～40 cm，每层间差异都达到显著水平，且显著高于40 cm以下土层，40 cm以下土层差异较小；生草4年各土层间有机质含量变化趋势与生草8年处理基本一致，0～30 cm每层间差异都达到显著水平，且显著高于30 cm以下土层，30 cm以下土层差异较小；对照0～10 cm与10～20 cm土层，土壤有机质含量较高，20 cm以下土层有机质含量明显低于表层。

表1 土壤pH值Table 1 Changes of the value of pH

注：不同小写字母表示同一处理不同土层间差异达到5%显著水平，不同大写字母表示同一土层不同处理间差异达到5%显著水平。

Note: Values followed by different small letters mean significant differences between different layers at the 5% level in the same treatment; Values followed by different capital letters mean significant differences between different treatments at the 5% level in the same layer.LHCP8,LHCP4:Eight years or 4 years of labor-saving and high-efficient cultivation patterns.

2.3 有机肥配合生草对梨园土壤碱解氮和速效磷含量的影响

各处理不同土层土壤碱解氮含量与有机质含量趋势相同(图1)，随土层深度增加而呈降低趋势，不同处理降低幅度不同，生草8年处理表层土壤碱解氮含量极显著高于其他土层，0～40 cm，每层间差异都达到显著水平，且显著高于40 cm以下土层，40 cm以下土层间差异较小；生草4年各土层间碱解氮含量变化趋势与生草8年处理基本一致，0～30 cm每层间差异都达到显著水平，30 cm以下土层差异较小；对照处理0～10 cm与10～20 cm土层，土壤碱解氮含量差异不显著，且都显著高于20 cm以下土层。各处理间比较来看，0～10 cm土层，各处理差异最大，生草8年碱解氮含量达到148.97 mg/kg，显著高于其他处理，生草4年和对照两个处理，碱解氮含量分别为107.28和106.98 mg/kg，0～50 cm土层为梨树根系主要分布区域，各处理碱解氮含量均值都超过60 mg/kg，达到较高水平，有利于梨树生长发育和养分吸收，分析0～50 cm土层碱解氮含量占0～80 cm土层碱解氮总量的比值，以生草8年最高，达75%，生草4年和对照分别为69%和70%，说明短期生草，土壤碱解氮含量与对照差异不大，而长期生草能显著提高碱解氮含量；生草8年与生草4年下层土壤碱解氮含量差异较小，说明生草年限延长主要增加上层土壤碱解氮含量。

图1 土壤有机质、碱解氮和速效磷含量Fig.1 The content of organic matter, soil alkaline N and available P 不同小写字母表示同一处理不同土层间差异达5%显著水平，不同大写字母表示同一土层不同处理间差异达5%显著水平，下同。Different small letters mean significant difference between different layers at the 5% level in the same treatments, different capital letters mean significant difference between different treatments at the 5% level in the same layer, the same below.

速效磷含量(图1)比较来看，生草8年处理表层土壤速效磷含量极显著高于其他土层，0～40 cm，每层间差异都达到显著水平，40 cm以下土层差异较小；生草4年各土层间速效磷含量变化趋势与生草8年处理基本一致，且两处理40 cm以下土层速效磷含量差异较小，说明生草年限延长主要增加0～40 cm土层速效磷含量；与生草处理相比较，对照随土层深度增加速效磷含量减少幅度小，0～30 cm土层，各层土壤速效磷含量差异显著，30 cm以下土层差异较小。各处理比较来看，0～10 cm土层差异最大，生草8年速效磷含量达到144.99 mg/kg，处于非常高的水平，显著高于其他处理，其次为生草4年处理，速效磷含量为61.99 mg/kg，显著高于对照；10～30 cm土层，速效磷含量仍以生草8年处理最高；30 cm以下土层速效磷含量以对照最高。生草8年、生草4年和对照果树根系主要分布区0～50 cm土层，速效磷含量均值分别为54.04、21.14和23.15 mg/kg，均能满足梨树生长发育和养分吸收；分析0～50 cm土层速效磷含量占0～80 cm土层速效磷总量的比重，以生草8年最高，达92%，生草4年和对照分别为84%和69%，说明生草能有效提高磷素利用效率。

2.4 有机肥配合生草对梨园土壤速效钾和微量元素的影响

土壤速效钾含量(图2)比较来看，生草8年，0～60 cm随土层深度增加，速效钾含量显著降低，土层间差异达到显著水平；生草4年各土层间速效钾含量变化趋势与生草8年处理基本一致，0～40 cm每层间差异都达到显著水平；对照随土层深度增加，速效钾含量呈先降低后增加趋势。各处理间比较来看，0～10 cm土层，各处理差异最大，生草8年速效钾含量达到682.39 mg/kg，显著高于其他处理；其次为生草4年处理，速效钾含量为476.30 mg/kg，显著高于对照，说明生草能增加土壤速效钾含量，且随生草年限延长，速效钾含量显著提高；10～50 cm土层，速效钾含量均以生草8年最高；50 cm以下土层速效钾含量以对照最高。生草8年、生草4年和对照0～50 cm土层速效钾含量均值分别为402.23、183.23和161.34 mg/kg，均能满足梨树生长发育和养分吸收。从0～80 cm土层各处理速效钾含量分布来看，生草处理速效钾含量表层所占比例较大，0～50 cm土层速效钾含量占0～80 cm土层速效钾总量的比重，生草8年达82%，生草4年和对照分别为77%和57%，说明生草能有效提高钾素利用效率。

各处理土壤有效铁含量(图2)差异较大，在土层中分布趋势不一致，生草8年和生草4年土壤有效铁含量均为0～10 cm土层最高，0～50 cm土层，随深度增加有效铁含量显著减少，40～80 cm土层速效铁含量差异不显著；对照随土层深度增加，有效铁含量表现为先降低后增加趋势。各处理比较来看，0～20 cm土层有效铁含量均表现为生草8年>生草4年>对照，40～80 cm土层有效铁含量为对照>生草8年>生草4年。生草8年、生草4年和对照0～50 cm土层有效铁含量均值分别为12.36、8.40和9.60 mg/kg，均达到较高水平；分析0～50 cm土层有效铁含量占0～80 cm土层有效铁总量的比重，生草4年最高，达到82%，生草8年和对照分别为79%和62%，说明生草能有效提高铁的利用效率。

各处理土壤有效锰含量(图2)均随土层深度增加呈下降趋势，生草8年和生草4年下降幅度较大，主要表现在0～50 cm土层，对照主要表现在0～30 cm土层。生草4年各土层土壤有效锰含量均低于其他处理，生草8年0～20 cm土层有效锰含量高于其他处理，20～80 cm土层有效锰含量表现为对照>生草8年>生草4年。从0～80 cm土层各处理有效锰含量分布来看，生草处理有效锰含量表层所占比例较大，生草8年、生草4年和对照0～50 cm土层有效锰含量均值分别为6.62、3.95和7.72 mg/kg，均达到较高水平；0～50 cm土层有效锰含量占0～80 cm土层有效锰总量的比重，生草8年达77%，生草4年和对照分别为76%和68%，说明生草能有效提高锰的利用效率。

图2 土壤速效钾、有效铁和有效锰含量Fig.2 The content of available K, available Fe and available Mn

图3 土壤有效铜、有效锌和有效硼含量 Fig.3 The content of available Cu, Zn and B

各处理各土层有效铜含量(图3)均超过0.3 mg/kg，生草8年0～10 cm土层有效铜含量达到2.4 mg/kg的较高水平，土壤中有效铜含量达到较高水平，能满足梨树生长发育需要；0～30 cm土层，各处理土壤有效铜含量均表现为：生草8年>对照>生草4年，30～80 cm土层，有效铜含量则以对照最高，生草4年最低，说明短期生草会消耗土壤有效铜，长期生草则增加上层土壤有效铜含量。从0～80 cm土层各处理有效铜含量分布来看，生草处理有效铜含量表层所占比例较大，生草8年、生草4年和对照0～50 cm土层有效铜含量均值分别为1.59、1.00和1.44 mg/kg，均达到较高水平；0～50 cm土层有效铜含量占0～80 cm土层有效铜总量的比重，生草8年达69%，生草4年和对照分别为79%和63%，说明生草能有效提高铜的利用效率。

各处理土壤有效锌含量(图3)差异较大，生草8年，0～60 cm土层随深度增加有效锌含量显著下降，每层间差异都达到显著水平；生草4年，0～10 cm土层有效锌含量显著高于其他土层；对照0～20 cm土层，土壤有效锌含量显著高于20 cm以下土层。各处理比较来看，0～10 cm土层，差异最大，生草8年有效锌含量达到6.10 mg/kg，显著高于其他处理，其次为生草4年，有效锌含量为2.72 mg/kg，显著高于对照，说明生草能增加表层土壤有效锌含量，随生草年限延长，有效锌含量显著提高；0～30 cm土层，有效锌含量均以生草8年处理最高；生草8年、生草4年和对照0～50 cm土层有效锌含量均值分别为2.42、1.26和1.11 mg/kg，均达到较高水平；分析0～50 cm土层有效锌含量占0～80 cm土层有效锌总量的比重，生草8年达88%，生草4年和对照分别为75%和76%，说明长期生草土壤中锌的有效性提高。

各处理土壤有效硼含量达均到较高水平，在0.50～0.70 mg/kg之间，随土层深度增加下降幅度减小，与其他元素相比较，各处理间有效硼含量差异也较小。

3 讨论

果园生草已经成为北美和欧洲地区果园建设的主流方式[12-13]，而国内梨园大多采用清耕和化肥为主的土壤管理方式[9]，生草栽培措施仍处于小面积试验及应用阶段，主要原因有以下几个方面，一是中国传统观念认为草与果树争肥争水；二是常规果园多为乔砧、果园郁闭、小草难长；三是多数果农只顾眼前利益，以化肥为主[9,14]。常年清耕和大量化学肥料的投入容易造成土壤板结和养分淋溶损失[15]，卢树昌等[16]研究发现河北省大部分果园过量施用化学肥料，造成土壤氮、磷养分盈余，盈余量分别为393和253 kg/hm2，土壤环境负荷较大。梨省力高效栽培模式，通过长期生草配合施用有机肥能够提高土壤肥力水平，优化土壤结构，改良土壤养分供应状况，为梨园高产提供充足养分。土壤有机质含有果树生长所需要的各种营养元素，它对土壤形成、土壤肥力保育、促进植物生长发育和环境保护起着至关重要的作用。因此，保持果园土壤持续利用和果树高产的首要条件是土壤具有较高的有机质水平。Neilsen等[17]指出发展果园生草模式的主要原因是其可以增加土壤有机碳含量，进而提高土壤肥力。本试验中，生草4年和对照0～10 cm土层土壤有机质含量为19.47和19.59 g/kg，生草8年后，0～10 cm土层有机质含量达到26.68 g/kg，达到较高水平，说明梨园长期生草配合施用有机肥能有效增加土壤有机质含量，这和邓丰产等[18]研究认为果园生草可以提高土壤有机质含量的结果一致。生草4年20～80 cm土层有机质含量明显低于其他处理，这和李会科等[19]研究认为“生草的前期4年，土壤养分消耗大于积累，果树与牧草存在养分竞争”结果一致。

土壤氮、磷、钾是梨树生长发育的主要营养元素，也是评价土壤肥力水平的重要指标，土壤速效氮、磷、钾直接反映土壤的供肥能力。果园生草后土壤的微生物数量增加，从而促进土壤有机碳的分解和有机氮矿化，增加土壤矿质养分含量[20]。本研究显示，生草8年后，0～10 cm土层碱解氮、速效磷和速效钾含量分别达到148.97、144.99和682.39 mg/kg的较高水平，均显著高于其他处理，且随土层深度增加呈减少趋势，可能是由于黑麦吸收下层土壤矿质营养，刈割后积累到表层土壤。与对照相比较，生草8年显著增加了0～10 cm土层碱解氮、0～30 cm速效磷和0～50 cm土层速效钾含量，说明生草配合施用有机肥能有效提高土壤氮磷钾的有效性，这和前人[21-23]研究结果一致，梨园生草改善了土壤 N、P、K供给能力，有利于梨树对 N、P、K 营养元素的吸收利用。生草4年主要表现在0～10 cm土层，一方面是由于生草前期土壤养分消耗大于积累，另一方面是由于生草4年梨树处于盛果初期，树体营养生长消耗养分大于盛果期梨树。

铁锰铜锌等微量元素是梨树生长发育的必需营养元素，微量元素缺乏容易引起生理病害的发生，尤其是铁和锌，梨树缺铁黄化和缺锌小叶病在北方石灰性土壤果园普遍存在，生草对果园土壤微量矿质元素也产生重要影响[24]，李艳丽等[25]通过梨园行间种植三叶草使土壤有效铁、锌、锰含量均有不同程度的提高。牛自勉等[26]的研究发现在石灰性土壤果园生草，能明显提高土壤铁、锌元素的含量。李国怀等[27]研究表明，连续种植百喜草能够明显提高土壤中速效铁、速效铜和速效锌的含量，但并不影响土壤中锰的含量。本研究中，生草8年0～20 cm土层有效铁和有效锰、0～30 cm土层有效铜和0～40 cm土层有效锌含量均显著高于其他处理，说明多年生草能增加上层土壤有效铁、锰、铜、锌等微量元素含量；生草4年0～20 cm土层有效铁和0～10 cm土层有效锌含量显著高于对照，说明短期生草对增加表层土壤有效铁和有效锌含量效果显著。

0～50 cm土层是梨树根系生长主要区域，生草梨园0～50 cm土层有效养分含量均达到较高水平，能为梨园高产提供充足的矿质营养。从剖面分布看，生草8年0～50 cm土层有效养分所占比例均明显高于对照，其中速效磷、速效钾和有效锌在0～50 cm土层所占比重分别达到92%、82%和88%，明显高于常规果园的69%、57%和76%。施用有机肥配合生草土壤管理方式改善了梨园土壤理化性质，提高了主要矿质元素的供给能力，主要是由于1)长期施用有机肥增加了土壤有机质含量，降低了土壤pH值，提高了矿质元素的有效性；2)长期种植黑麦后，大量草根残留于土壤中腐烂分解，为梨树生长提供所需的各种养分的同时提高了土壤酶活性，促进土壤中缓效态或难溶性养分转化为速效态或易溶性养分，此外，部分有机物质通过腐殖化作用增加土壤有机质，有机质与土壤颗粒结合，形成团粒，有效改善了土壤结构[28]；3)种植黑麦对盈余养分起到暂时固定和拦截作用，减少了养分淋溶和地表径流损失[29]，提高了缓冲性，减少了流失风险。而对照梨园10～80 cm土层碱解氮含量、20～70 cm土层有效锰含量、30～70 cm土层有效铜含量、30～80 cm土层速效磷和有效铁含量、50～80 cm土层速效钾含量均高于生草处理，且处于较高水平，存在潜在过量污染风险。

4 结论

试验采用10 cm一层分层取样更能客观地评价生草的培肥效应，短期生草(4年)增加了0～10 cm土层碱解氮、速效磷、有效锌含量和0～20 cm土层速效钾、有效铁含量，随生草年限延长，土壤有效养分含量显著增加，长期生草(8年)0～10 cm土层有机质和碱解氮含量，0～20 cm土层有效铁和有效锰含量，0～30 cm土层速效磷和有效铜含量，0～40 cm土层有效锌含量和0～50 cm速效钾含量均显著增加。长期生草显著降低了土壤pH值，对提高河北省石灰性土壤磷、铁、锌的有效性效果明显。生草8年后0～50 cm土层有效养分含量均达到了较高水平，长期生草配合施用有机肥能够为梨园提供充足有效养分，减少养分淋溶，有利于梨园土壤培肥和果园的可持续发展。

研究认为，长期生草配合施用有机肥，提高了梨园土壤有机质和有效养分含量，对树体养分吸收和分配的影响还有待于进一步研究。

References：

[1] Zhao D Y, Xu K, Yuan J C,etal. General situation and development trend of domestic sales of pear in the world. China Fruit, 2016, (2): 94-100. 赵德英, 徐锴, 袁继存, 等. 世界梨主产国产销概况及发展趋势分析.中国果树, 2016, (2): 94-100.

[2] Su Y. Study on Fruit Quality, Photosynthetic Characteristics and Nutrient Elements Content in Leaves of ‘Xueqing’ Pear under Different Cultivation Patterns[D]. Baoding: Agriculture University of Hebei, 2014. 苏燕. 不同栽培模式下雪青梨果实品质、叶片光合特性及营养元素的研究[D]. 保定: 河北农业大学, 2014.

[3] Yang F X. Study on the Tree-structure Indexes with a Saving-labor and High-efficient System in Pear Orchard[D]. Baoding: Agriculture University of Hebei, 2013. 杨馥霞. 梨省力高效栽培模式树项指标研究[D]. 保定: 河北农业大学, 2013.

[4] Hui Z M, Li H, Long Y,etal. Variation of soil microbial populations and relationships between microbial factors and soil nutrients in cover cropping system of vineyard. Acta Horticulturae Sinica, 2010, 37(9): 1395-1402. 惠竹梅, 李华, 龙妍, 等. 葡萄园行间生草体系中土壤微生物数量的变化及其与土壤养分的关系. 园艺学报, 2010, 37(9): 1395-1402.

[5] Li H K, Zhang G J, Zhao Z Y,etal. Effects of interplanting of herbage on soil nutrient of non-irrigated apple orchard in the Loess Plateau. Acta Horticulturae Sinica, 2007, 34(2): 477-480. 李会科, 张广军, 赵政阳, 等. 黄土高原旱地苹果园生草对土壤养分的影响. 园艺学报, 2007, 34(2): 477-480.

[6] Huo Y, Zhang J, Wang M C,etal. Effects of inter-row planting grasses on variations and relationships of soil organic matter and soil nutrients in pear orchard. Scientia Agricultura Sinica, 2011, 44(7):1415-1424. 霍颖, 张杰, 王美超, 等. 梨园行间种草对土壤有机质和矿质元素变化及相互关系的影响.中国农业科学, 2011, 44(7): 1415-1424.

[7] Sun J P, Zhang Y X, Wu Z H,etal. Effects of planting herbage on soil physical properties of pear orchard. Journal of Soil and Water Conservation, 2015, 29(5): 194-199. 孙计平, 张玉星, 吴照辉, 等. 生草对梨园土壤物理特性的影响. 水土保持学报, 2015, 29(5): 194-199.

[8] Sun J P, Zhang Y X, Li Y L,etal. Effects of sod culture on soil microbes, enzyme activities and humus composition of pear orchard. Journal of Fruit Science, 2016, 33(supplementary issue): 129-135. 孙计平, 张玉星, 李英丽, 等. 生草对梨园土壤微生物、酶活性和腐殖质含量的影响. 果树学报, 2016, 33(增刊): 129-135.

[9] Wang Y T, Ji X H, Wu Y S,etal. Research progress of cover crop in Chinese orchard. Chinese Journal of Applied Ecology, 2015, 26(6): 1892-1900. 王艳廷, 冀晓昊, 吴玉森, 等. 我国果园生草的研究进展. 应用生态学报, 2015, 26(6): 1892-1900.

[10] Bao S D. Soil and Agricultural Chemistry Analysis[M]. Beijing: China Agricultural Press, 2000: 22-108. 鲍士旦. 土壤农化分析[M]. 北京: 中国农业出版社, 2000: 22-108.

[11] Tang Q Y, Zhang C X. Data Processing System (DPS) software with experimental design, statistical analysis and data mining developed for use in entomological research. Insect Science, 2013, 20(2): 254-260.

[12] Peck G M, Merwin I A, Thies J E,etal. Soil properties change during the transition to integrated and organic apple production in a New York orchard. Applied Soil Ecology, 2011, 48(1): 18-30.

[13] Celano G, Palese A M, Ciucci A,etal. Evaluation of soil water content in tilled and cover-cropped olive orchards by the geoelectrical technique, Geoderma, 2011, 163(3/4): 163-170.

[14] Cao Q, Shen Y Y, Wang Z K,etal. Effects of living mulch on soil physical and chemical properties in orchards: a review. Acta Prataculturae Sinica, 2016, 25(8): 180-188. 曹铨, 沈禹颖, 王自奎, 等. 生草对果园土壤理化性状的影响研究进展. 草业学报, 2016, 25(8): 180-188.

[15] Xie K, Li Y J, Le W Q,etal. A study on soil nutrient status and nutrients input in the main pear orchards around Bohai Bay Region. Chinese Journal of Soil Science, 2013, 44(1): 132-137. 谢凯, 李元军, 乐文全, 等. 环渤海湾地区主要梨园土壤养分状况及养分投入研究. 土壤通报, 2013, 44(1): 132-137.

[16] Lu S C, Chen Q, Zhang F S,etal. Analysis of nitrogen input and soil nitrogen load in orchards of Hebei province conditions. Plant Nutrition Fertilizer Science, 2008, 14(5): 858-865. 卢树昌, 陈清, 张福锁, 等. 河北省果园氮素投入特点及其土壤氮素负荷分析. 植物营养与肥料学报, 2008, 14(5): 858-865.

[17] Neilsen G C, Lowery D T, Forge T A,etal. Organic fruit production in British Columbia. Canadian Journal of Plant Science, 2009, 89(4): 677-692.

[18] Deng F C, An G Y, Yu J Y,etal. Research on growing grass in apple orchard in Weibei upland. Journal of Fruit Science, 2003, 20(6): 506-508. 邓丰产, 安贵阳, 郁俊谊, 等. 渭北旱塬苹果园的生草效应. 果树学报, 2003, 20(6): 506-508.

[19] Li H K, Zhang G J, Zhao Z Y,etal. Effects of inter planted herbage on soil properties of non-irrigated apple orchards in the Loess Plateau. Acta Prataculturae Sinica, 2007, 16(2): 32-39. 李会科, 张广军, 赵政阳, 等. 生草对黄土高原旱地苹果园土壤性状的影响. 草业学报, 2007, 16(2): 32-39.

[20] Hoagland L, CarPenter-Boggs L, Granatstein D,etal. Orchard floor management effects on nitrogen fertility and soi biological activity in a newly established organic apple orchard. Biology and Fertility of Soils, 2008, 45(1): 11-18.

[21] Qian J F, Wu J S, Huang J Q. Effects of sod-cultural practices on soil nutrients and microbial diversity in theCaryacathayensisforest. Acta Ecologica Sinica, 2014, 34(15): 4324-4332. 钱进芳, 吴家森, 黄坚钦. 生草栽培对山核桃林地土壤养分及微生物多样性的影响. 生态学报, 2014, 34(15): 4324-4332.

[22] Hui Z M, Yue T X, Zhang J,etal. Relationship between soil biological characteristics and nutrient content under intercropping system of vineyard in Northwestern semiarid area. Scientia Agricultura Sinica, 2011, 44(11): 2310-2317. 惠竹梅, 岳泰新, 张瑾, 等. 西北半干旱区葡萄园生草体系中土壤生物学特性与土壤养分的关系. 中国农业科学, 2011, 44(11): 2310-2317.

[23] Wu Y S, Zhang Y M, Ji X H,etal. Effects of natural grass on soil nutrient, enzyme activity and fruit quality of pear orchard in Yellow River Delta. Scientia Agricultura Sinica, 2013, 46(1): 99-108. 吴玉森, 张艳敏, 冀晓昊, 等. 自然生草对黄河三角洲梨园土壤养分、酶活性及果实品质的影响. 中国农业科学, 2013, 46(1): 99-108.

[24] Song X H, Xie K, Zhao H B,etal. Investigation of the mineral nutrients status of pear leaves in main orchards around the Bohai bay region. Acta Hortculturae Sinica, 2011, 38(11): 2049-2058. 宋晓晖, 谢凯, 赵化兵, 等. 环渤海湾地区主要梨园树体矿质营养元素状况研究. 园艺学报, 2011, 38(11): 2049-2058.

[25] Li Y L, Zhao H B, Xie K,etal. Effects of different soil managements on pear orchard soil biological properties and nutrient contents. Soils, 2012, 44(5): 788-793. 李艳丽, 赵化兵, 谢凯, 等. 不同土壤管理方式对梨园土壤微生物及养分含量的影响. 土壤, 2012, 44(5): 788-793.

[26] Niu Z M, Li Q, Wang X P,etal. Changes of organic matter and mineral elements in the soil and leaves in weed mulching orchard. Journal of Shanxi Agriculture Sciences, 1997, 25(2): 61-64. 牛自勉, 李全, 王贤萍, 等. 生草覆盖果园有机质及矿物质的变化. 山西农业科学, 1997, 25(2): 61-64.

[27] Li G H, Zhang W C, Liu J H,etal. Studies of ecological effects of sod culture in citrus orchard. Chinese Journal of Ecology, 1997, 16(6): 6-11. 李国怀, 章文才, 刘继红, 等. 柑桔园生草栽培的生态效应研究. 生态学杂志, 1997, 16(6): 6-11.

[28] Liu Y B, Wang J G, Fu F S,etal. Effect of grass planting in orchard on soil ecological environment. Journal of Yangzhou University: Agricultural and Life Science Edition, 2015, 36(4): 110-113. 刘亚柏, 王敬根, 付反生, 等. 果园生草栽培对土壤生态环境的影响. 扬州大学学报: 农业与生命科学版, 2015, 36(4): 110-113.

[29] Gao X Y, Zhang X X, Zhu J G,etal. A comparison of the effect of three grass species on controlling non-point pollution in orchard. Acta Prataculturae Sinica, 2015, 24(2): 49-54. 高小叶, 张兴兴, 朱建国, 等. 生草栽培对果园面源污染的控制: 三种牧草的比较研究. 草业学报, 2015, 24(2): 49-54.

Effects of cover cropping and organic fertilizer on soil nutrients in a pear orchard

SUN Ji-Ping1,2, ZHANG Yu-Xing1*, WU Zhao-Hui2, LI Ying-Li1, WANG Guo-Ying1, ZHANG Jiang-Hong1

1.CollegeofHorticulture,HebeiAgriculturalUniversity,Baoding071001,China; 2.TobaccoResearchInstitute,HenanAcademyofAgriculturalScience,Xuchang461000,China

To promote grass sward management in orchards in China, this paper discusses the effects of planting herbage species combined with the application of organic fertilizer on soil mineral composition in a high producing and efficient pear orchard. The ‘xueqing’ pear orchard with 4-year and 8-year old inter-row herbage ground cover located on the Jizhong Plain, Hebei, was compared with a neighbouring pear orchard using inter-row tillage to control vegetation. Stratified sampling was carried out in each 10 cm layer of 0-80 cm soil layers in all pear orchards. Soil organic matter and mineral element content in each soil layer were measured. The results showed that the available nutrient content was highest in the 0-50 cm soil layers after planting herbage. Compared to tillage a herbage regime of 4 years combined with the application of organic fertilizer, soil alkaline hydrolytic nitrogen, available P and Zn content in 0-10 cm layer and the available K and Fe in 0-20 cm layer were clearly higher. Eight years of managed herbage combined with the application of organic fertilizer resulted in significantly improved soil organic matter and alkaline hydrolytic nitrogen content in the 0-10 cm layer, available Mn and Fe in the 0-20 cm layer, available P and Cu in the 0-30 cm layer, available Zn in the 0-40 cm layer and available K in the 0-50 cm layer. However soil pH was reduced. After 8 years of herbage management and application of organic fertilizer the available P, K and Zn in the 0-50 cm soil layer accounted for 92%, 82% and 88% of the 0-80 cm soil layer, respectively; soil fertility was improved and negative environmental effects such as nutrient losses reduced, improving the overall sustainability of the production system.

pear orchard; planting herbage; soil nutrients

10.11686/cyxb2016362

http://cyxb.lzu.edu.cn

2016-09-27；改回日期：2016-12-05基金项目：国家梨产业技术体系项目(CARS-29-13)资助。作者简介：孙计平(1978-)，女，河北玉田人，助理研究员，在读博士。E-mail：sunjiping2002@126.com*通信作者Corresponding author. E-mail：zhyx@hebau.edu.cn

孙计平, 张玉星, 吴照辉, 李英丽, 王国英, 张江红. 生草配合施用有机肥对省力高效梨园土壤的培肥效应研究. 草业学报, 2017, 26(4): 80-88.

SUN Ji-Ping, ZHANG Yu-Xing, WU Zhao-Hui, LI Ying-Li, WANG Guo-Ying, ZHANG Jiang-Hong. Effects of cover cropping and organic fertilizer on soil nutrients in a pear orchard. Acta Prataculturae Sinica, 2017, 26(4): 80-88.