桑园生草对土壤养分、微生物及桑葚品质的影响

庞建光，朱铮，武龙

(1.河北工程大学 建筑与艺术学院，河北 邯郸 056038；2.古石龙风景区，河北 邯郸 056001)



桑园生草对土壤养分、微生物及桑葚品质的影响

庞建光1，朱铮1，武龙2

(1.河北工程大学 建筑与艺术学院，河北 邯郸 056038；2.古石龙风景区，河北 邯郸 056001)

以2、4和6 a毛叶苕子(Viciavillosa)及自然生草为处理，传统清耕为对照，研究生草对桑园土壤微生物数量、养分含量及果实品质的影响.结果表明：与对照相比，人工种草和自然生草的土壤有机质、全氮、全磷、全钾含量显著提高，其中毛叶苕子6 a的土壤有机质、全氮和全钾升幅最高，分别提升了222.6%、132.3%和19.0%，毛叶苕子6 a的碱解氮、速效磷和速效钾含量比对照分别提高了46.7%、46.3% 和19.2%，而毛叶苕子2 a速效磷和速效钾含量低于对照；毛叶苕子6 a的细菌、真菌和放线菌数量最多，比对照分别提高了86.8%、151.7%和168.4%；毛叶苕子6 a和自然生草6 a的可溶性固形物含量分别比对照提高了55.8%和17.0%，还原糖含量分别提高了42.9%和 8.5%，总酸含量分别下降了18.7%和14.1%，毛叶苕子能显著提高桑园土壤养分含量和微生物数量，改善桑葚鲜食品质.

自然生草；毛叶苕子；桑葚；品质

清耕是中国传统的桑园管理模式，长期清耕会导致地表裸露、水土流失、地力退化、生物多样性降低、果品品质下降，而通过在桑园树行间种植或自然生长草本植物，可有效改善桑园清耕管理造成的一系列问题，是一种有机、现代化的果园管理模式，因此进一步探讨桑园生草管理模式，加快桑园生草技术的示范推广，对于北方丘陵地区桑园的可持续发展具有重要意义.

西方许多国家很早就把生草栽培技术应用于有机果品生产的果园中[1].中国在20世纪90年代开始推广果园生草栽培技术[2]，但由于受到传统的“草与果争肥水”“除草务尽”等思想的影响，没能较好地推广应用．近些年研究表明，果园生草能显著提高土壤有机质含量[3-5]、增加土壤微生物数量、提高土壤酶的活性[6]、促进果树生长、改善果实品质[7]．果园生草因气候条件、果树种类、耕作制度和生草模式不同，对土壤质量、微生物数量及果实品质影响效果各异.惠竹梅等[8]对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研究表明，行间种植紫花苜蓿和白三叶对提高微生物的数量及土壤肥力效果优于高羊茅，为此，应在降水量少的地区苹果园推广耗水量少的豆科植物．张桂玲[9]研究发现，桃园间种白三叶可显著提高根际和非根际土壤碱解氮、全氮、速效钾、全钾、有机质含量及土壤氨化细菌和真菌数量，效果明显好于紫花苜蓿和高羊茅．钱进芳等[10]对山核桃园生草研究发现，白三叶、紫云英和油菜处理的山核桃林地土壤微生物数量明显高于其他处理．李国怀等[11]通过在柑橘园内生草发现，生草栽培可有效提高旱季果园土壤的含水率，生草2年后可有效增加土壤有效氮、钾养分含量，并可提高果实可溶性固形物，降低果实中柠檬酸含量，且百喜草比三叶草对土壤物理性状改良效果佳．吴玉森等[12]系统研究了梨园自然生草对黄河三角洲土壤养分、酶活性及果实品质的影响，结果表明，随着生草年限的增加，自然生草显著提高土壤矿质元素及土壤有机质含量，并提升果实鲜食品质．由此可见，果园生草栽培技术以草养园的可持续发展模式已经越来越受到人们的重视.

桑树(MorusalbaL.)是多年生落叶乔木，具有极其发达的根系及较强的适应性和抗逆能力，其在北方丘陵地带种植具有重大的生态效益和应用前景.桑树生长需要从土壤中吸收大量的养分，随着种植年限增加，桑园生产潜力下降、生产性能衰弱，严重制约桑园的可持续发展.毛叶苕子是中国栽培面积较大的浅根性一年生豆科绿肥牧草之一，具有适应能力强、生长旺盛、茎的木质化程度低等特点，适合北方干旱地区种植．有关毛叶苕子为试材进行的桑园生草实验研究尚未见报道，生草栽培对桑园土壤养分、微生物数量及桑葚品质的效应尚不清楚，且长期生草栽培对桑园的可持续发展效果如何也是值得探讨的问题，因此本实验通过在桑树林下栽培毛叶苕子和自然生草，研究不同年限毛叶苕子和自然生草对桑园土壤养分含量、土壤微生物数量及桑葚品质的影响，以期为桑园生草模式研究及毛叶苕子在桑园推广应用提供科学依据．

1 材料与方法

1.1 研究区概况

实验地位于邯郸古石龙风景区桑椹采摘园，桑树品种为红果1号，果园平均桑树树龄12 a，平均树高2.80 m，桑树行距3.10 m，株距2.75 m．地理位置为117°39＇E，28°49＇N．该区雨量集中在7、8月，年平均降水量569.2 mm，年平均气温13.5 ℃，土壤类型为褐土，微碱性，pH7.95．有机质10.16 g/kg，全氮0.62 g/kg，全磷0.14 g/kg，全钾16.35 g/kg，碱解氮40.21 mg/kg，速效磷13.38 mg/kg，速效钾119.27 mg/kg．

1.2 实验设计

设连续人工行间种植毛叶苕子2、4、6 a及自然生草2、4、6 a和清耕共7个处理．生草处理分别始于2015年、2013年和2011年的春季进行，行间人工种草和自然生草．每个处理分3个小区(3次重复)，每个小区面积3.1 m×20 m．MC：毛叶苕子；ZC：连续自然生草；CK：清耕(No-tillage)．

供试草种：毛叶苕子(ViciavillosaRoth)和自然生草(主要优势种有马齿苋(Portulacaoleracea)、地黄(Rehmanniaglutinosa)、苦菜(Ixerischinensis)、蒲公英(Taraxacummongolicum)、灰绿藜 (Chenopodiumglaucum)、蒺藜(Tribulusterresteis)、夏至草(Lagopsissupina)．

管理措施：毛叶苕子播种量为21.5 kg/hm2，不施肥，仅在播种后和苗期各浇水1次，整个生育期人工拔除杂草；自然生草田间管理与人工生草处理一致，但不拔除杂草；清耕采用定期中耕除草的方式，桑树下没有杂草．

1.3 实验方法

1.3.1 取样

2016年8月中旬在各处理按照梅花形5点取样法采集，每个样点用土钻从土壤表层0～20 cm 进行取样，去除石块和植物残根等杂物，过1 mm土筛，把样品用四分法分为两部分，土壤样品装入2个牛皮纸袋，并存放于4 ℃冰箱备用，次日一部分土壤样品进行微生物培养分析，一部分自然风干，用于土壤养分含量测定．

桑葚样品于2016年5月15日在各处理小区随机选取3株果桑，从每株果桑东西南北各方向选取1个发育正常的结果枝，随机采摘60粒成熟期一致的果实带回实验室备用．每个处理重复3次，结果取平均值．

1.3.2 测定方法

土壤有机质测定采用重铬酸钾法，全氮采用凯氏法，碱解氮采用扩散吸收法，全磷和速效磷采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法，全钾和速效钾采用乙酸铵浸提-火焰光度法[13]．

土壤中微生物数量采用稀释平板计数法测定．采用牛肉膏蛋白胨培养基、马丁氏培养基和改良的高泽氏1号培养基培养土壤细菌、真菌和放线菌，分别培养48、72和120 h后计算它们的数量[14]．

电子天平测定样品单果重，用阿贝折射仪测定可溶性固形物的含量，用pH计直接测定pH值，还原糖含量的测定采用斐林试剂法测定[15]，总酸含量的测定采用NaOH 滴定法测定[16]，每个样品均重复3次．

1.3.3 数据处理

所有数据处理采用DPS和Excel 统计软件进行分析．采用单因素方差分析(One-way ANOVA)和最小显著差异法(LSD)比较不同数据组间的差异．

2 结果与讨论

2.1 生草不同年限对桑园土壤养分的影响

各处理不同生草年限的土壤有机质、全氮、全磷和全钾测定结果见表1，毛叶苕子2年的全钾含量最低，是清耕对照的86.3%，自然生草2年的全氮和全钾含量最低，分别是清耕对照的84.6%和99.2%，4-6 a毛叶苕子处理有机质、全氮、全磷、全钾含量均呈逐年升高的趋势，毛叶苕子6 a土壤有机质、全氮、全磷和全钾含量分别比清耕对照提高了222.6%、132.3%、28.4%和19.0%；而自然生草6 a分别比对照提高了159.4%、36.9%、11.2%和16.7%．

各处理不同生草年限的土壤速效养分测定结果见表2，毛叶苕子对土壤速效养分含量的影响也较显著，碱解氮呈逐年递增，速效磷和速效钾均表现为先下降后上升的趋势，可能是由于生草早期草与桑树争肥的结果；自然生草碱解氮、速效磷和速效钾呈现先下降后上升的趋势，自然生草2 a时碱解氮、速效磷和速效钾含量最低，分别比对照下降了1.42%、11.25%和6.82%，随着生草年限延长土壤速效养分含量又显著上升．上述结果表明，毛叶苕子和自然生草均对培肥桑园土壤具有明显作用，生草年限越长，培肥效果越显著，从两者间差异看，在桑园种植毛叶苕子培肥土壤的效果优于自然生草，主要是杂草在桑园生长不佳，生物量积累较少的缘故．

表1 各生草栽培处理对土壤有机质、全氮、全磷和全钾含量影响Tab.1 Effect of the sod culture on soil contents of organic matter,total nitrogen(N),total phosphorus(P),total potassium(K) of soil mulberry orchard

同列小写不同字母表示差异显著(P<0.05)，以上均为0～20 cm土壤所得数据.

表2 各生草栽培处理对土壤速效养分含量的影响Tab.2 Effect of the sod culture on soil available nutrient contents

同列小写不同字母表示差异显著(P<0.05)，以上均为0～20 cm土壤所得数据.

2.2 生草不同年限对桑园土壤微生物数量的影响

各生草处理的土壤微生物数量测定结果见表3，桑园土壤以细菌为主，数量占微生物三大菌群95%以上，其次是放线菌和真菌．细菌所占比例为95.07%～97.50%，放线菌比例为2.21%～4.42%，真菌所占比例最小为0.28%～0.51%，但随生草年限延长真菌比例呈上升趋势，毛叶苕子处理从0.30%升到0.38%，自然生草处理从0.28%升到0.51%．

不同年限毛叶苕子及自然生草处理的土壤微生物(细菌、真菌和放线菌)数量发生了显著变化，随着年限延长，土壤微生物数量增加．毛叶苕子6 a的细菌、真菌和放线菌数值均最大(分别比对照增加了86.8%、151.7%、168.4%)，自然生草4 a的细菌数值最大(比对照增加了49.7%)．毛叶苕子6 a和自然生草4 a的土壤微生物数量最多，分别比对照增加了88.8%、51.9%．不同年限毛叶苕子土壤微生物总数量表现为6 a>4 a>2 a，而自然生草土壤微生物数量表现为4 a>6 a>2 a；同年限(4 a、6 a)毛叶苕子对细菌数量的促进作用显著高于自然生草，而对真菌和放线菌数量的影响不同处理间差异不显著(P>0.05)．

另由表3可知，毛叶苕子和自然生草2 a的细菌所占比例与对照差异不显著(P>0.05)，毛叶苕子和自然生草2、4 a的真菌和放线菌所占比例与对照差异不显著，说明短期生草(<4 a)对桑园土壤微生物菌群比例结构影响不大．综上，桑园行间种植毛叶苕子和自然生草均能提高微生物数量，而毛叶苕子对微生物的促进作用大于自然生草．

表3 各生草对土壤微生物数量的影响Tab.3 Effect of inter-row planting grasses on soil microbial quantity

2.3 生草不同年限对桑葚品质的影响

不同生草类型及不同年限生草对桑葚pH、可溶性固形物含量、总酸、还原糖等品质指标的测定结果见表4．由表4可见，桑园种植毛叶苕子和自然生草对桑葚品质指标存在显著影响，与对照相比，各不同年限的生草处理对pH值的影响差异不显著；4、6 a生草处理均增加可溶性固形物和还原糖含量，降低总酸含量，其中，6 a毛叶苕子和自然生草的可溶性固形物含量分别比对照提高了55.8%和17.0%，还原糖含量分别提高了42.9%和 8.5%，总酸含量分别下降了18.7%和14.1%，毛叶苕子和自然生草之间对桑葚品质的影响差异较大，6 a毛叶苕子的可溶性固形物含量高出自然生草33.2%，还原糖含量高出自然生草31.7%，上述结果说明，桑园长期种植毛叶苕子和自然生草均能改善桑葚品质，而长期人工种植毛叶苕子对提升桑葚品质的效果优于自然生草．

表4 生草对果桑果实品质的影响Tab.4 Effect of the sod culture on quality of mulberry fruits

3 结论

桑园行间生草显著影响土壤有机质含量和养分水平．本研究表明，行间种植毛叶苕子和自然生草使桑园表层土壤有机质含量显著提高，而长期种植毛叶苕子对土壤有机质的提高幅度要显著大于自然生草，其中自然生草2 a碱解氮、速效磷和速效钾含量显著低于清耕对照，而毛叶苕子生草2 a时碱解氮显著高于对照，这与李会科等[17]研究结果基本一致；毛叶苕子种植4 a的桑园土壤碱解氮、速效P和速效K的含量显著高于清耕对照，而自然生草4 a碱解氮和速效磷与清耕对照相比差异不显著，这与付学琴的研究结果不一致[18]，可能是该实验区土壤较贫瘠，杂草和桑树间争夺氮和磷强烈的缘故，故可在桑园自然生草4 a之前增施一定量氮肥和磷肥，以减少或消除杂草与桑树争夺氮、磷肥的负面影响．土壤微生物决定土壤养分循环、有机物分解和能量流动速率，是土壤质量优劣的敏感指标[19]，本实验表明，桑园生草可以显著提高土壤微生物数量，调节土壤细菌、真菌和放线菌的比例关系，这与潘学军和惠竹梅等研究结果基本一致[20-21]．主要原因可能是由于生草后，土壤中有机质大幅度升高，土壤环境向有利于微生物生长发育，而豆科植物毛叶苕子固氮作用又增加微生物生长发育的氮，所以毛叶苕子对提高土壤微生物数量的效果要优于自然生草．

乔宇研究桑葚品质评价指标后认为可溶性固形物、总酸和还原糖的含量是评价桑葚品质的重要指标[22]．本研究结果表明，毛叶苕子对桑葚品质各指标的影响效果显著高于自然生草，行间种植毛叶苕子时限越长，对提升桑葚可溶性固形物含量效果越好，6 a毛叶苕子提高桑树果实可溶性固形物55.8%，高于刘蝴蝶等[23]生草对苹果固形物影响结果，可能是不同生草类型对桑树作用效果不同的原因．本实验中桑葚品质的改善可能与土壤养分的变化相关，进一步探讨土壤养分与桑葚品质间的关系十分必要，是下一步的研究重点．桑园行间长期种植毛叶苕子可增加土壤有机质和养分含量，促进土壤微生物生长发育，调节土壤微生物比例关系，保持土壤生态健康和可持续利用，有利于桑葚品质的改善．

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(责任编辑：梁俊红)

Effects of inter-row planting grasses on soil nutrient,microbial quantity and fruit quality in mulberry field

PANG Jianguang1,ZHU Zheng1,WU Long2
(1.School of Architecture and Art,Hebei University of Engineering,Handan 056038,China；2.Gushilong Scenic Area,Handan 056001,China)

Using mulberry field as research subject,the variation of soil nutrient,microbial amount and fruit quality were studied under different conditions with 2,4,6 a Hairy Vetch and natural grass,respectively.The results showed that all of treatments could increase the contents of organic matter,soil total N,total P,total K(P<0.05),compared with control.The contents of organic matter,soil total N,total K in 6 a hairy vetch increased by 222.6%,132.3% and 19.0%.Respectively the contents of available P and available K in soil with 2 a Hairy Vetch were lower than that of the control while increased significantly by 46.7%,46.3% and 19.2% in soil with 6 a hairy vetch,compared with the control.The bacteria,fungi and actinomycetes quantity in soil with Hairy Vetch 6 a increased by 86.8%,151.7% and 168.4%,respectively.The soluble solids content of mulberry fruit with Hairy Vetch 6 a and natural grasses 6 a increased by 55.8% and 17.0%,respectively,reducing sugar of mulberry fruit increased separately by 42.9% and 8.5%.However,total acids decreased by 18.7% and 14.1%,respectively.Inter-row planting Hairy Vetch could increased the soil fertility,enhance soil microbiology quantity and improve fruit fresh quality of mulberry,with year increasing.

natural grasses;hairy vetch;mulberry fruit;quality

2016-10-12

河北省科技支撑计划项目(16236004D-9)

庞建光(1972—)，男，河北成安人，河北工程大学副教授，主要从事植物学及生态学研究． E-mail:hdpang2008@163.com

10.3969/j.issn.1000-1565.2017.03.008

S6

A

1000-1565(2017)03-0267-07