种植方式对文冠果幼苗生长及土壤理化性质的影响

张莉 徐运飞 尹健 谷彩花 赵敏 李欢欢 王婧 任斌

摘要：探討不同种植方式对文冠果生长发育及土壤理化性质的影响，为科学栽培文冠果提供理论依据。以平作为对照，研究垄作种植对文冠果幼苗生长状况、土壤容重、土壤含水量、pH和土壤养分含量的影响。结果表明：（1）与平作相比，垄作显著降低0～20、20～40 cm土层土壤容重和含水量，显著增加土壤总孔隙度和通气孔隙度。（2）垄作增加2个土层土壤养分含量，且20～40 cm土层增幅明显，其中土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量较平作分别提高了117.05%、53.06%、28.31%和23.40%。（3）垄作种植显著增加根长，促进分枝和侧枝生长，提高叶面积，其地上生物量、根干重和冠根比显著高于平作121.20%、46.15%和51.19%。可见，垄作能改善土壤结构，增强土壤供肥能力，更利于文冠果幼苗生长，是较好的种植方式。

关键词：文冠果;种植方式;土壤结构;土壤养分;生长状况

中图分类号：S6-33文献标志码：A论文编号：cjas20191100274

Planting Patterns：Effects on Soil Quality and Growth Characteristics of Xanthocerassorbifolia

ZHANG Li1，2，XU Yunfei1，2，YIN Jian1，2，GU Caihua1，ZHAO Min1，LI Huanhuan1，WANG Jing3，REN Bin4

（1School of Agriculture，Xinyang Agriculture and Forestry University，Xinyang 464000，Henan，China;

2Xinyang Farmland Pollution Control Engineering Technology Research Center，Xinyang 464000，Henan，China;

3Institute of Agricultural Resources and Regional Planning，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100081，China;

4Xinyang Shanfuyuan Ecological Agriculture and Forestry Corporation，Xinyang 464000，Henan，China）

Abstract：The paper aims to study the effects of planting patterns on the growth of Xanthocerassorbifolia and soil physical and chemical properties，and provide a basis for scientific planting of X. sorbifolia. A field experiment was conducted with two treatments of bed-planting practice （BP）and flatting planting practice （FP）. The morphological characters and biomass of the seedlings，soil bulk density （BD），soil water content （SWC），soil pH，contents of soil organic matter （SOM），available nutrients were measured. The results showed that：（1）BD and SWC in 0-20 cm and 20-40 cm soil layer were significantly lower under BP than those under FP，and BP significantly increased soil total porosity and aeration porosity;（2）BP increased the contents of SOM and available nutrients，especially in 20-40 cm layer，compared with those of FP，the contents of SOM，available N，available P and available K within the 20-40 cm soil layer under BP significantly increased by 117.05%，53.06%，28.31% and 23.40%，respectively;（3）BP significantly increased root length，branch number，green leaves area;the aboveground biomass and root dry biomass and the shoot/root ratio was 121.20%、46.15% and 51.19% higher those of FP，respectively. Based on the study，bed-planting practice can improve soil structure and fertility and is more suitable for cultivating X. sorbifolia.

Keywords：Xanthocerassorbifolia;Planting Patterns;Soil Structure;Soil Nutrient Contents;Growth Characteristics

0引言

大别山区降雨强度大，水土流失严重。据统计，2017年该地区的水土流失总面积达9520 km²。退耕还林是治理坡耕地水土流失和保障土地资源可持续利用的重要手段[1]。但林木生产周期长、收益慢势必影响农民积极性。文冠果（Xanthocerassorbifolia）是落叶小乔木，种子含油量高、品质好，是目前公认的生态经济树种[2]。近年来国内学者在文冠果种植密度[3]、施肥技术[4]和防止落花落果[5]方面做了较多研究，但在规范化种植方面研究较少，尤其在精细栽培方面，如不同种植方式对土壤生态环境及文冠果生长发育的研究鲜有报道。科学的种植方式可协调土壤固液气间矛盾，为植物提供适宜生长环境[6-7]。以往研究表明，垄作能疏松土壤，加厚耕层，促进作物根系伸展，促进光合产物的形成和积累，改善籽粒品质[8-10]。王杰等[11]研究指出，垄作种植除改善土壤结构外，还能减少养分流失。然而也有部分学者研究发现，垄作虽然能提高地温，促进养分转化，但也增加了土壤水分损失，影响根茎的形成，造成丹参减产[12-15]。可见，垄作种植在改善土壤质量、提高作物产量方面有一定作用，但改良效果受植物类型的影响。目前关于垄作种植文冠果的相关研究尚未报道，鉴于此，笔者在大别山低山丘陵区以传统平作为对照，研究垄作对土壤物理结构、养分含量及文冠果幼苗长势的影响，以期为文冠果科学栽培和土地资源高效利用提供技术支撑。

1材料与方法

1.1试验地概况

试验于2017年10月—2018年10月在大别山北部河南省信阳市平桥区高粱店乡高粱店村（113°46′14.37″E、32°22′6.06″N，海拔120 m）进行。该区属于亚热带温湿季风气候，年均气温15.1℃，年均降水量1100 mm，主要集中在6-9月。供试土壤为黄棕壤，试验前耕层土壤pH 6.34，土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量分别是6.67 g/kg，60.81 mg/kg、8.83 mg/kg、124.92 mg/kg。

1.2试验设计

试验设平作和垄作2种种植方式，每处理3次重复，共6个小区，采用随机区组设计，各小区面积为160m²（40m×4m）。2017年10月15日開始布置，平作即直接旋耕（旋耕深度为10～15 cm）2次，随后点播种植。垄作即先深翻后旋耕，再人工起垄种植，垄高15～20 cm，垄面宽100 cm，垄距25 cm。文冠果于11月5 日人工点播，株行距为20 cm×25cm。耕作前撒施450 kg/hm²过磷酸钙（P₂O₅≥16.0%），试验期间不灌水、不施肥，人工除草。

1.3测定项目和方法

于2018年8月20日按“S”型采集0～20、20～40 cm 土层土壤，用环刀法测定土壤容重，烘干法测定土壤含水量，电位法（水土比=2.5：1）测定土壤pH。用重铭酸钾氧化法、扩散法、钼锑抗比色法和火焰光度法测定土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量[16]。同时，各处理选择具有代表性植株9株，用比叶重法测定叶面积，用游标卡尺测定茎粗，用卷尺测定株高，105℃杀青、75℃烘干至恒重测定植株生物量。

1.4数据统计

用Excel 2016软件整理数据和作图，用SPSS 19.0 软件进行统计分析，用LSD法比较处理间差异显著性。

2结果与分析

2.1不同种植方式对土壤物理性质的影响

由表1可知，与平作相比，垄作种植降低0～20、20～ 40 cm土层土壤容重，增加了土壤总孔隙度和通气孔隙度，其中0～20 cm土层显著提高6.93%和47.76%，20～40 cm土层显著提高6.00%和80.49%。从而加速了夏季高温季节土壤水分蒸发散失，使得垄作种植2 个土层土壤含水量显著低于平作种植15.10%和14.52%。

2.2不同种植方式对土壤pH的影响

由图1可知，2个处理土壤pH均表现为20～40 cm 土层高于0～20 cm 土层。垄作0～20 cm 土层土壤pH比平作种植显著提高6.97%，而20～40 cm土层显著降低1.95%。这可能与有机质分布有关。

2.3不同种植方式对土壤有机质含量的影响

植物残茬是土壤有机质的主要来源，不同种植方式可通过改变外源有机物质在土壤中的分布，影响土壤有机质含量。由图2可知，在0～20 cm土层，平作土壤有机质含量高于垄作，但两者无显著差异。在20～ 40 cm 土层，垄作土壤有机质含量显著高于平作117.05%。

2.4不同种植方式对土壤速效养分含量的影响

由表2可知，土壤碱解氮、有效磷及速效钾含量均表现为随土层增加而降低的变化规律。与平作种植相比，垄作种植0～20 cm 土层土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量分别增加39.05%、35.21%和9.84%，20～40 cm 土层分别提高53.06%、28.31%和23.40%，且差异显著。

2.5不同种植方式对文冠果幼苗生长发育的影响

垄作疏松土壤，降低植物根系穿透阻力，增强土壤供肥能力，为文冠果生长提供较适宜的生长环境，与平作相比，垄作种植株高、根长、分枝数和叶面积分别显著提高72.15%、17.69%、60.00%和69.95%，地上生物量、根干重和冠根比显著提高121.20%、46.15%和51.19%。可见，垄作更利于文冠果幼苗生长，尤其是地上部营养器官的构建。

3结论

垄作可降低0～20、20～40 cm土层土壤容重和土壤含水量，增加土壤总孔隙度和通气孔隙度，提高土壤有机质、有效磷和速效钾含量，为文冠果生长创造较好的生长环境，促进其根系和侧枝生长，显著提高了根长、株高、分枝数和叶面积，使得垄作种植文冠果地上部生物量、根干重、冠根比显著高于平作种植121.20%、46.15%和51.19%。因此，在大别山低山丘陵区垄作种植文冠果是一种较好的种植方式。

4讨论

4.1不同种植方式对土壤理化性质的影响

土壤容重是影响土壤通气性和植物根系生长的重要因素。垄作能疏松土壤，增加土壤孔隙度，增强土壤蓄水保墙作用[17]。与前人研究结果相似，本研究结果进一步证明，垄作种植可显著降低0～40 cm土层土壤容重，增加了土壤总孔隙度和通气孔隙度，增强土壤通水透气性。但本研究中垄作种植2个土层土壤含水量均低于平作种植。这与高明等[19]、张少良等[20]研究结果不一致，可能是起垄方式不同造成的。由于文冠果苗期怕水涝，为避免夏季强降雨出现田间积水的现象，本试验中采用顺坡垄作种植，相对于常规横坡垄作，顺坡垄作缩短了雨水在土体中的入渗时间，减少了集蓄雨水的能力[21]，最终导致垄作种植土壤含水量低于平作种植。

土壤酸碱性影响土壤养分的有效性和植物长势。前人研究表明，垄作种植增强了土壤呼吸和有机质矿化作用，增加土壤中CO₂浓度，使得土壤pH维持较低水平[8]。而本研究结果显示，不同种植方式对土壤酸碱性的影响在土层间存在较大差异，在0～20 cm土层平作种植土壤pH低于垄作种植，在20～40 cm土层则相反，这应与外源有机物质和化肥在土壤剖面分布规律不同有关。平作种植植物枯枝落叶物和化肥过量酸钙主要集于土壤表层，下土层养分输入量较少;而垄作种植前翻耕使得外源物质在土层间均匀分布，在减少有机物分解过程中有机酸类物质在表土层积累量的同时[22-23]，也增加了下土层过磷酸钙的数量，使得磷素被植物吸收利用后产生酸性物质，表现为下土层垄作种植土壤pH低于平作种植。

垄作种植增强了土壤通透性，促进土壤微生物活动，加速了土壤中矿质养分的释放和有机态养分转化，增加土壤有机质和速效养分含量，提升土壤供肥能力[24-25]。与前人结果相似，垄作种植显著提高0～20、20～40 cm土层土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量，且由于垄作处理降低土壤容重，增加了通气孔隙数量，利于速效养分随水向下土层移动，进而20～ 40 cm土层垄作种植土壤速效养分的增幅更加明显。

4.2不同耕作方式对文冠果生长发育影响

垄作可改善土壤孔隙状况，提高土壤有效养分含量，为植物提供适宜的生长环境[26-27]。但也有研究表明，垄作加重了干旱胁迫，限制植物生长发育，甚至造成不同程度减产[12-15]。本研究结果表明，垄作种植利于根系下扎，显著增加文冠果根长和根干重，促进地上生长，使得幼苗分枝数、叶面积和地上部生物量均显著高于平作种植。进一步分析发现，垄作种植文冠果幼苗冠根比显著高于平作种植51.19%，说明垄作种植更利于文冠果地上部生长，利于苗期文冠果地上部的建成。

但需说明的是，本研究为短期试验，仅分析了不同种植方式对文冠果幼苗土壤理化性状及其长势影响，由于文冠果生长周期长，种植方式对文冠果种子产量及其含油率的影响可能不同，因此，垄作作为大别山地区较好的种植方式仍需进一步研究。

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