行间生草对山楂园土壤养分、酶活性及微生物的影响

(1.费县果茶服务中心，山东 费县 273400；2. 费县行政审批服务局，山东 费县 273400；3.山东省果树研究所，山东 泰安 271000)

山楂(Crataegus pinnatifida Bunge)，别名红果、山里红等，蔷薇科山楂属落叶乔木。山楂果实可鲜食或进一步加工成罐头、饮品，干制后还可入药，是中国特有的药食同源树种。费县是山楂的原产地之一，素有“费县山楂佳天下，天下山楂佳费县”的赞语，山楂栽培面积近0.67万hm2，但由于立地条件普遍较差，土壤有机质含量低，导致果实品质较差。因此对山楂园土壤进行科学管理，提高土壤有机质含量，是山楂丰产优质的重要前提，也是山楂产业可持续发展的基础。

生草栽培是果树行间或全园种植1年生或多年生草本植物的土壤管理方式，主要包括自然生草和人工生草两种方式。吴玉森等[1]在黄河三角洲梨园连续自然生草7年，结果表明生草可显著提高土壤有机质含量、酶活性及矿质营养元素含量，从而提高梨果实品质。陈学森等[2]研究表明，人工生草结合自然生草2～6年显著提升了苹果园0～20 cm耕作层土壤的综合肥力。袁嘉玮等[3]研究发现，山西南部地区苹果园行间种植苜蓿和三叶草显著增加20～40 cm土层的土壤含水量，提高果园土壤的持水性能。前人研究也表明，生草处理可提高果园土壤有机碳含量，促进土壤大团聚体的形成，从而改善土壤结构稳定性[4,5]。综上，生草栽培可以改善果园土壤理化性状和生物学性状，提高土壤有机质含量，优化根系生长环境，进而增加果园产量，提高果实品质[6]。但前人研究多集中于苹果[2,6]、梨[1]、柑橘[6,7]、葡萄[8]、龙眼[9]等果园土壤，而对山楂园的研究较少；仅有研究发现覆草可以稳定山楂园地温，增加土壤含水量[10]，提高山楂园土壤速效养分和有机质含量，促进树体的生长发育，提高果实品质[11]。但生草栽培对山楂园土壤生物学性状的影响鲜有报道。

因此，本研究选择行间连续种植4年毛苕子和黑麦草的山楂园，以清耕为对照，测定土壤养分、酶活性及微生物的变化，探讨行间生草对山楂园土壤综合肥力的影响，以期为生草栽培在山楂园土壤管理当中的应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验地点为山东省费县东蒙镇红山前山楂种植合作社，品种为10年生‘大金星’，株行距为2 m×4 m，土壤类型为沙壤土，pH 6.7，有机质含量9.18 g/kg，碱解氮含量43.19 mg/kg，速效磷含量74.58 mg/kg，速效钾含量142.67 g/kg。

1.2 试验设计

试验于2016年9月至2020年9月进行，设置毛苕子(Vicia villosa)、黑麦草(Lolium perenne)及清耕(对照，CK)3个处理，随机区组试验，每个试验小区4 m×10 m，重复3次，毛苕子和黑麦草采用撒播方式于2016年9月中旬播种，连续行间生草4年，常规管理。

1.3 土样采集

2020年9月下旬，按5点采样法分别采集各个小区0～20、20～40、40～60 cm土层的土壤，同一小区的同土层土样混匀后作为1个土壤样品，剔除石子、植物残根等杂物后装入自封袋，过2 mm筛后一部分放置在4 ℃冰箱保存，用于测定酶活性及微生物，一部分自然风干用于测定土壤养分。

1.4 测定项目与方法

土壤有机质测定采用水合热重铬酸钾氧化-比色法；碱解氮含量采用碱解扩散法测定；速效磷测定采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法；速效钾测定采用乙酸铵浸提-火焰光度计法[12]。

土壤蔗糖酶活性用3,5-二硝基水杨酸比色法；土壤脲酶活性用苯酚-次氯酸钠比色法；土壤磷酸酶活性用磷酸苯二钠比色法；土壤过氧化氢酶活性用高锰酸钾滴定法[12]。

微生物数量利用稀释平板涂抹培养计数法统计。细菌采用牛肉膏蛋白胨琼脂培养基，放线菌采用改良的高氏一号培养基，真菌采用PDA培养基[12]。

1.5 数据分析

采用Microsoft Excel 2010软件对数据进行分析，采用DPS7.05软件进行方差分析，以Duncan’s法进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 行间生草对山楂园土壤养分含量的影响

由表1可以看出，随着土壤深度的增加，土壤有机质、碱解氮、速效钾和速效磷含量依次降低。山楂园行间种植毛苕子和黑麦草显著提高0～20 cm、20～40 cm土层的有机质含量，与清耕(对照)相比分别提高37.7%、33.2%和29.7%、27.7%，但对40～60 cm土层的有机质含量没有显著影响。行间种植毛苕子和黑麦草使各个土层的碱解氮、速效磷、速效钾含量均显著高于清耕，其中毛苕子处理对0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm土层的碱解氮含量提高幅度最大，增幅分别为47.8%、32.4%和32.0%；黑麦草处理对各个土层的速效钾含量提高幅度最大，分别为11.2%、24.4%和15.9%；此外，黑麦草处理对0～20 cm、20～40 cm土层的速效磷含量提高幅度更大，分别为42.3%和28.6%，上述结果表明行间生草有利于提高山楂园土壤养分含量。

表1 行间生草对山楂园土壤养分含量的影响

2.2 行间生草对山楂园土壤酶活性的影响

由图1-图3可知，山楂园土壤蔗糖酶、磷酸酶、脲酶活性随着土层加深而逐渐降低。行间种植毛苕子和黑麦草均可显著提高0～20 cm、20～40 cm土层的蔗糖酶、磷酸酶和脲酶活性，但毛苕子处理增幅大于黑麦草处理。在0～20 cm土层，毛苕子处理的土壤蔗糖酶、磷酸酶和脲酶活性分别提高55.1%、47.8%和107.8%，在20～40 cm土层，增幅分别为65.7%、40.6%和67.9%；在40～60 cm土层，毛苕子处理显著提高山楂园土壤蔗糖酶和磷酸酶活性，分别提高37.4%和35.8%，而黑麦草处理与清耕相比差异不显著。

图1 行间生草对山楂园土壤蔗糖酶活性的影响

图2 行间生草对山楂园土壤磷酸酶活性的影响

图3 行间生草对山楂园土壤脲酶活性的影响

2.3 行间生草对山楂园土壤微生物的影响

由表2可知，行间生草显著增加山楂园各个土层的土壤细菌、真菌和放线菌数量，其中细菌和放线菌的数量提高幅度较大，且毛苕子提高幅度大于黑麦草，分别使0～20 cm、20～40 cm和40～60 cm土层的细菌数量增加176.4%、130.5%和80.9%，放线菌数量增加38.8%、46.6%和37.2%。

表2 行间生草对山楂园土壤微生物的影响

3 讨论与结论

土壤有机质和矿质养分是土壤肥力的重要表征，是限制土壤理化性质、供肥保肥能力及养分有效性等的关键因素[13]。本研究表明，行间种植毛苕子和黑麦草均可显著提高山楂园土壤的有机质、速效氮、速效磷和速效钾含量，与前人在梨园[2,13]、葡萄园[14-16]的研究一致。但本研究结果表明，生草对40～60 cm土层的有机质含量影响不明显，这可能与毛苕子和黑麦草的根系分布特点有关，毛苕子和黑麦草根系主要集中分布在0～20 cm土层，因此对深层土壤有机质影响较小[17]。此外，本研究还发现毛苕子处理对山楂园土壤碱解氮含量的影响更大，而黑麦草则对土壤速效磷和速效钾含量的影响更大，这可能与毛苕子根系的固氮作用有关。因此，了解果园基础地力，合理选择草种至关重要，可以针对性的改善果园土壤状况，进一步提高果园生产力。

土壤酶主要来源于土壤中动植物残体分解、植物根系分泌和土壤微生物代谢，其活性可在一定程度上反映土壤生物活性和土壤肥力状况[18]，蔗糖酶、脲酶和磷酸酶分别参与土壤中碳、氮、磷的循环，其活性与土壤养分转化密切相关[19]。本研究结果表明，行间生草可显著提高山楂园土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性，从而促进土壤养分转化，增加土壤矿质养分含量。

土壤微生物对稳定土壤系统具有重要作用，其种类、数量受土壤温度、水分、营养状况及土壤理化性质等的综合影响。研究表明，生草可以调节不同深度的土壤温度，改善土壤理化性质[20]。此外，果园生草很大程度上增加了土壤中有机碳的供给，为土壤微生物的生长和繁殖提供营养[21]，因此提高了各个土层土壤细菌、真菌、放线菌数量。井赵斌等[20]研究发现黑麦草、鸭茅草及二者混种增加了猕猴桃果园0～20 cm土层土壤微生物总量，与本研究结果一致。

综上，行间生草可显著增加山楂园土壤有机质和矿质养分含量，提高土壤蔗糖酶、磷酸酶和脲酶的活性以及土壤细菌、真菌和放线菌等微生物的数量，从而改善土壤肥力，为山楂园优质增产奠定基础。综合来看，毛苕子较黑麦草更适宜在山楂园中推广。