生草对南疆温室桃园土壤理化性状的影响

杨梦宇，张 琦，3，袁振杨，陈 俊

（1.塔里木大学 植物科学学院，新疆阿拉尔 843300；2.南疆特色果树高效优质栽培与深加工技术国家地方联合工程实验室，新疆阿拉尔 843300；3.新疆生产建设兵团塔里木盆地生物资源保护利用重点实验室，新疆阿拉尔 843300）

桃为蔷薇科（Rosaceae）李属（Prunus）落叶小乔木，是原产于中国的重要的落叶果树［1］。桃果实酸甜可口、质地细腻、香气浓郁是人们喜爱的果品。新疆有丰富的水、土、光、热资源，适宜设施果树的发展［2］。果园生草是一种现代化可持续发展的先进果园土壤管理模式［3］。中国已在苹果园［4］、梨园［5］、桃园［6］、葡萄园［7］中得到广泛应用。生草可以减少土壤板结，改善土壤结构，提高土壤蓄水能力，增强土壤肥力，改善土壤环境，促进果树生长发育［8］。研究发现，生草覆盖后的桃园土壤有机质、碱解氮、速效钾、全氮、全钾含量显著提升［9］；土壤微生物多样性增加，土壤体积质量显著降低［10］，土壤排水能力和含水量显著增加，桃园林下生草栽培显著提高了表层粒径＞0.25 mm水稳性团聚体含量，增加土壤入渗能力和抗侵蚀能力。付学琴等［11］研究表明，蜜橘园生草能提高土壤酶活性，土壤脲酶和蛋白酶活性提高明显，促进土壤养分转化。李承想等［12］研究表明枣园生草能减缓地表温度变化幅度，增加土壤蓄水能力，为微生物活动创造良好环境，有利用植物生长。但温室果树生草较少，温室桃园生草的研究更是鲜见报道。因此，本研究以‘中农金辉’桃树为试验材料，研究温室桃园生草对土壤环境和养分的影响，为改进南疆温室桃园土壤管理方式提供技术支持和理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验在兵团第三师53团3连的日光温室进行。日光温室坐北朝南，东西走向，长75m，跨度10m，脊高4.7m，下挖80cm，骨架为立柱焊接钢架结构；后墙及东西山墙采用砖混结构，后墙及东西山墙外基部堆土宽3m，上部宽90cm，覆盖普通棚膜，棉被保温。供试桃树品种为‘中农金辉’，2015年春季定植，株行距0.8m×2m，树龄4a，树形为主干形。

1.2 试验设计

2017年11月中旬温室扣棚升温，采用行间种植生草模式，生草条带长9 m 宽1.5 m，12月上旬播种，人工撒播。试验共设清耕（对照，CK）、白三叶草（T1）、小黑麦（T2）3个处理。各小区管理措施一致，3月24日在小黑麦抽穗前进行刈割深翻用作绿肥。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 土壤温度和湿度 2018-04-28各小区对角线选择样点，用直角地温计测定每个试验区0～5cm、5～10cm、10～15cm、15～20cm、20～25cm 土层的温度，每2h记载10：00-20：00的地温。2 月1 日、3 月24 日、4 月29 日、5 月17日、7月6日，共5 次采集土样，测定0～20cm、20～40cm 土壤含水量，各处理随机取样5个点，采用烘干法［13］测定。

1.3.2 土壤体积质量和孔隙度 2018-05-17采用环刀法［14］，各处理取样5 个点，测定0～20 cm、20～40cm 土壤体积质量和孔隙度。

1.3.3 土壤理化性质和养分 2018-05-17 每样地内分0～20cm、20～40cm 两层取5个点的土样，按照层次进行混均，按四分法保留约1.0 kg。土样经风干后，碾碎过1mm 筛，密封袋中保存，待测。参照鲍士旦［15］方法测定：土壤有机质和有机碳测定用重铬酸钾外加热法；全氮测定用凯氏定氮法；碱解氮测定用碱解扩散法；全磷和速效磷测定用钼锑抗比色法；全钾和速效钾测定用火焰光度法。

分别于1月1日、3月24日、4月28日、7月6日共4次采集土样，测定0～20cm、20～40cm土壤pH 和水溶性总盐含量，土壤pH 采用电位法测定，土壤水溶性总盐含量采用残渣烘干-质量法［15］测定。

1.4 数据分析

采用Excel 2013 对试验数据进行整理和作图，用DPS 7.05进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 生草对温室桃园土壤温度日变化的影响

由图1可知，温室桃小黑麦、三叶草、清耕处理土壤温度日变化趋势相似；0～5cm、5～10 cm、10～15cm、15～20cm 土层温度表现随时间推移逐渐升高，16：00达到峰值，随后逐渐下降；20～25cm 土层变化平缓，18：00 达到高峰。不同土层小黑麦、三叶草、清耕处理温度存在差异；0～5cm、5～10cm、10～15cm、15～20cm、20～25cm 土 层 温 度 分 别 为22.1 ℃、21.7 ℃、21.1 ℃、20.6 ℃和20.5 ℃。随 着 土 层 深 度 的 增加，土壤温度逐渐递减；与清耕相比，生草区温度变化趋势减小。0～5cm 和5～10cm 清耕区土层温度上升比生草区快，最大温差都出现在12：00，0～5cm 和5～10cm 三叶草和小黑麦与清耕 在12：00 温 差 分 别 为1.8 ℃、1.4 ℃和2.0 ℃、1.6 ℃，清耕温度幅度变化比生草区大。温度下降时，三叶草区土壤温度高于小黑麦区和清耕区。生草区10～15cm 和15～20cm 土层温度小于清耕区，其中小黑麦土层温度高于三叶草，20～25cm 土层温度变化差异不大。

图1 生草处理不同土层土壤温度Fig.1 Soil temperature of different soil layers treated with raw grass

2.2 生草对温室桃园土壤含水量的影响

从图2可以看出，温室桃生长季不同土层土壤含水量变化表现高-低-高-低变化趋势，不同时期三叶草、小黑麦、清耕处理土壤含水量有所不同。2月1日和3月24日不同土层清耕的土壤含水量显著高于三叶草处理与小黑麦处理。4月29日三叶草和小黑麦处理0～20cm 土壤含水量分别比清耕高0.28%和1.34%，但差异不显著。5月17日三叶草处理和小黑麦处理与清耕区呈显著性差异，20～40cm 土壤含水量分别比清耕高1.45%和0.44%。7月6日生草处理含水量高于清耕。生草有利于缓解夏季干旱，提高土壤蓄水保墒能力。

图2 生草处理0～20cm 和20～40cm 土壤含水量Fig.2 Soil moisture content of 0-20cm and 20-40cm in raw grass treatment

2.3 生草对温室桃园土壤pH 的影响

从图3可以看出，温室桃土壤pH 呈逐渐升高趋势，种植小黑麦使土壤pH 提升，种植三叶草降低土壤pH。1月1日生草处理0～20cm 土壤pH 无显著性差异；20～40cm 土层种植三叶草和小黑麦土壤pH 比清耕高0.20，且差异显著。3月24日0～20cm 土壤小黑麦与清耕pH 无显著差异，显著高于三叶草处理；小黑麦处理20～40 cm 土壤pH 显著高于三叶草处理和清耕处理，且分别高0.25和0.03。4月28日和7月6日小黑麦处理pH 均显著高于三叶草区和清耕处理。

图3 生草处理0～20cm 和20～40cm 土壤pHFig.3 0-20cm and 20-40cm soil pH in row grass treatment

2.4 生草对温室桃园土壤水溶性总盐含量的影响

从图4可以看出，生草能显著降低温室桃不同土层土壤盐分含量。1月1日三叶草处理和小黑麦处理0～20cm 土壤水溶性总盐含量与清耕处理呈显著性差异，分别比清耕低2.11g／kg和1.62g／kg，降幅为51.97%和39.90%。3 月24日三叶草处理和小黑麦处理20～40cm 土壤水溶性总盐含量与清耕处理呈显著性差异，分别比清耕低1.58g／kg和2.33g／kg，降幅为37.79%。4月28日和7月6日三叶草和小黑麦处理水溶性总盐含量均显著低于清耕处理。

图4 生草处理0～20cm 和20～40cm 土壤水溶性总盐含量Fig.4 Total salt content of 0-20cm and 20-40cm soil in raw grass treatment

2.5 生草对温室桃园土壤体积质量及孔隙度的影响

从表1可以看出，温室桃生草对土壤体积质量和总孔隙度有显著影响，生草能够降低土壤体积质量，增加土壤孔隙度。小黑麦处理和三叶草处理0～20cm 土壤体积质量分别比清耕降低0.19g／cm3和0.14g／cm3，总孔隙度分别增大3.04%和4.43%。不同深度生草处理土壤的通气孔隙度均显著低于清耕，持水孔隙度和水气比均显著高于清耕。与清耕相比，三叶草处理和小黑麦处理0～20cm 土壤水气比分别增大0.59和0.31，20～40cm 增大1.02和0.37。生草有利于改善土壤通透性，利于果树根系发展。

表1 生草处理土壤体积质量及孔隙度Table 1 Soil volume mass and porosity in raw grass treatment

2.6 生草对温室桃园土壤养分的影响

从表2可以看出，生草对不同土层有机质、有机碳和养分有显著影响。土壤垂直剖面上，不同土层三叶草区对土壤养分含量的影响均达显著水平。与清耕相比，三叶草处理和小黑麦处理0～20cm 土壤速效氮均提高20.56%和16.82%，速效磷均提高67.25%和28.27%。三叶草对土壤全氮、全磷、全钾提高效果明显，分别比清耕高0.26g／kg、0.12g／kg 和6.84g／kg。小黑麦处理20～40cm 土壤有机质含量和有机碳含量最高，比清耕高1.82g／kg和1.05g／kg。生草能增加土壤养分，利于土壤碳库养分积累。

3 讨 论

南疆地区设施果树发展规模小，栽培技术相对落后，土壤管理主要采取清耕方式；再加上盲目施肥，管理不科学，导致土壤板结、土壤养分大量流失。因此，研究生草对南疆温室土壤环境和养分的影响，对改进南疆温室土壤管理方式有重要意义。生草能降低土层的土壤温度，在高温季节下降的更为明显；也能降低表层土壤温度变幅，增加深层土壤温度［16-17］。本研究中生草能增加土壤植被覆盖度，在温度上升时，减缓热量向深层次传递，使得地表温度升高缓慢；在温度下降时，生草能有效减缓地表温度下降，起到保温的功效。

表2 生草处理土壤养分含量Table 2 Nutrient content of raw grass treated soil

孙霞等［18］指出生草后0～20cm 和20～40 cm 土壤含水量分别比清耕高28.10% 和30.61%，与本研究结果基本一致，出现这种现象的原因可能是牧草生长覆盖在地表，能减少土壤水分蒸发散失，从而提高了土壤含水量，提高土壤蓄水保墒能力。

刘伟等［19］研究表明随着生草年限的增加，土壤pH 有降低趋势。本研究结果表明种植小黑麦增加0～20cm 和20～40cm 土壤pH，而种植三叶草降低pH，与刘伟等［19］结论不一致。分析认为小黑麦深翻用作绿肥后，导致大量外源有机碳输入，从而改变了土壤pH。生草能降低土壤盐分［20］，在荒漠盐渍化程度高的地区，具有一定的聚盐作用，形成了一定的“盐岛”效应［21］。本研究结果表明生草能降低不同土层水溶性总盐含量，能有效改良盐碱土。究其原因可能是因为三叶草可以吸收土壤中的盐分，对土壤中盐分有一定降解能力。

不同类型生草试验表明，生草能显著降低土壤体积质量和孔隙度［22-23］。本研究中，种植三叶草和小黑麦均能显著降低土壤体积质量，增加土壤总孔隙度，与已有结果研究一致。土壤是一个复杂的有机系统，不同生草条件和管理方式会影响土壤物质转化和能量代谢，影响土壤肥力的生物因子也往往不尽相同。庞建光等［24］研究表明毛叶苕子及自然生草与清耕相比，有机质、全氮、全磷、全钾含量显著提高，其中毛叶苕子6a的土壤有机质、全氮和全钾升幅最高。惠竹梅等［25］研究表明葡萄园行间种植白三叶草和紫花苜蓿使0～40cm 土层土壤碱解氮、全氮、速效钾含量显著升高。本研究也发现生草能显著提高不同土层土壤有机质及氮、磷、钾养分的含量。出现这种现象的原因可能是生草后根茬和根系分泌物增加了丰富的外源碳，导致土壤肥力的变化。

孙计平等［26］研究发现梨园种植黑麦与常规相比，能增加有机质、碱解氮和速效磷的含量，微量元素含量也有所提高，随着生草年限的增加养分含量增加效果明显。李艳丽等［27］研究发现行间种植三叶草后增加了土壤含水量，降低土壤体积质量，显著增加有机质和速效磷的含量。本研究结果表明，行间种植三叶草和小黑麦均能提高土壤养分含量，其中三叶草处理的土壤养分含量高于小黑麦处理。一方面可能是由于三叶草根系具有固氮能力，增加土壤腐殖质的原因，另一方面可能是由于小黑麦抽穗前刈割深翻用作绿肥时在土壤中分解腐熟不充分所致。

综上所述，温室生草能增加土壤地表覆盖，有效减缓土壤温度变化幅度；减少地表土层水分蒸散，增加土壤含水量。生草能调节土壤pH，降低土壤水溶性总盐含量，对土壤盐离子有一定降解效应。生草降低土壤体积分数，增加土壤总孔隙度，使土壤结构和通透性得到改善，对积累土壤有机碳和养分效果显著，本试验探索生草对南疆温室桃园土壤理化性状的影响，为改进南疆温室果园土壤管理方式和促进温室桃栽培优质生产提供理论依据，因此建议南疆地区温室桃园可大面积推广生草覆盖模式。