葡萄园不同生草方式对土壤养分的影响

宋雅迪

(新乡学院生命科学与基础医学学院，河南 新乡 453003)

土壤为果树的生长发育提供营养和水分，果园土壤管理方式的不同会影响土壤理化性质和土壤的肥力，果树的产量最终也会受到影响[1]。清耕是我国大多数果园采取的管理制度，长期清耕，土壤结构遭到破坏，有机质含量降低，而发达国家的果园土壤管理制度是生草管理，果园实施生草栽培技术后，可以改良果树生态条件，改善土壤环境，优化土壤结构，提高土壤养分，保水、保肥、抗旱[2]。由此可见，果园实施生草栽培能够确保现代果园的可持续高效发展[3]。

20世纪80年代，我国开始引进生草栽培技术，在国内的果园进行研究和推广。曾丹娟等[4]研究表明，生草可以提高梨园土壤中水解氮和有机质的含量。钱进芳等[5]研究认为，清耕处理的土壤水解氮含量为158.52mg·kg-1，种植白三叶的水解氮含量为224.14mg·kg-1，说明生草栽培可以显著提高土壤的水解氮含量，除此之外，生草还提高了土壤的含碳量和生物量。赵政阳等[6]对黄土高原地区苹果园的研究结果表明，生草区0～40cm土层含水量低于清耕区，说明草会和果树竞争水分，草和苹果树在缺水季节的竞争更加强烈。因此，尽管果园生草能够有效改善果蔬生长环境，但仍需要对生草草种和栽培技术进行筛选和优化。

为了研究不同生草模式对葡萄园土壤肥力的影响，找到适合葡萄园生草的草种，通过在葡萄园行间设置不同生草试验，测定土壤的pH值、土壤有机碳含量、土壤含水量、土壤碱解氮含量，为促进葡萄园生草草种的选择和培肥技术的发展提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

研究区域设置在郑果所新乡综合试验基地，郑果所新乡综合试验基地是中国农业科学院新乡基地的重要组成部分，始建于2010年，位于新乡县七里营镇，占地69.07hm2，气候为暖温带大陆性气候，年平均气温14.1℃，年平均降水量573.4mm。试验在新乡基地巨玫瑰园区开展。

1.2 试验设计

采用随机区组试验设计，设置人工种植白三叶(BSY)、人工种植野豌豆(YWD)、人工种植紫花苜蓿(ZHMX)、自然生草(CK)4个处理，每个处理设置5个(5×2)m2的试验小区，共设置20个试验小区。在每个小区中央设置1个(1×1)m2的样方，于每个样方四角和中心5个点处各取1L土(采样深度0～20cm)并充分混合，用于测定土壤肥力。人工种植草种的试验小区为2018年秋季播种，所有试验小区采用相同的管理措施，于2019年5月中旬刈割1次，采样时间为2019年6月。

1.3 样品采集和测定

将各个样方土层表面清理干净，削去最表层的浮土，再用铁铲把从0～20cm土层中采集的土壤放入贴好标签的袋子中，另取一部分放入铝盒中，并盖紧盖子将取得的土样放到庇荫通风的地方自然风干，用木锤在硬木板上压碎、磨细，分别过10目和100目的筛子，待测。

1.3.1 土壤含水量的测定

将盛有新鲜土样的铝盒放在分析天平上称重，准确至0.001g，将盒盖打开，放于盒底部，放入105℃的烘箱中，烘干至恒重，冷却后，马上称重，计算结果。土壤含水量公式：

式中，m0是空铝盒质量，g；m1是烘干前铝盒及土样质量，g；m2是烘干后铝盒及土样质量，g。

1.3.2 土壤pH值测定

用电子天平称取过10目筛的风干土样2.00g，放入10mL的塑料离心管加入5mL的蒸馏水(土水比=1∶2.5)摇匀，振荡1min，静置分层。用pH计测定上层清液，待数值稳定，即得到土壤的pH值，并记录数据，每个样品重复测定3次。

1.3.3 土壤碱解氮的测定

土壤碱解氮采用扩散法测定。用1.0mol·L-1氢氧化钠使土壤样品水解，使土壤中的有效氮转化为氨气，再用硼酸吸收，用标准酸滴定，最后计算碱解氮的含量。

1.3.4 土壤有机碳测定

使用碳氮分析仪检测土壤中有机碳的含量，记录数据。操作步骤：把每个土样称量30mg，用镊子把锡箔纸折成球状，所有样品完成后，按顺序顺时针放入仪器中，记录数据。

1.4 数据分析

采用Excel 2013进行数据整理和图表绘制，用R软件进行方差分析和差异显著性分析。

2 结果分析

2.1 不同生草方式下土壤含水量

不同生草方式下，白三叶(BSY)、野豌豆(YWD)、紫花苜蓿(ZHMX)和自然生草(CK)样地的土壤含水量分别是17.65%±2.36%、16.44%±1.35%、17.99%±0.71%和14.67%±1.39%。其中，白三叶(BSY)样地的含水量最大值为20.74%、最小值为14.41%，野豌豆(YWD)样地的含水量最大值为17.87%、最小值为14.08%，紫花苜蓿(ZHMX)样地的含水量最大值为19.07%、最小值为14.41%，自然生草(CK)样地的含水量最大值为17.05%、最小值为13.39%。

图1方差分析结果表明，不同生草方式土壤含水量差异显著(p<0.05)，并且ZHMX样地土壤含水量最大，CK样地土壤含水量最小，BSY、YWD、ZHMX这3个处理间差异不显著，CK和YWD这2个处理间差异不显著，CK和BSY这2个处理间差异也不显著，ZHMX的土壤含水量显著高于CK的土壤含水量。

图1 不同生草方式土壤含水量

注：图中不同小写字母表示在0.05水平上差异显著。下同。

2.2 不同生草方式下土壤pH

不同生草模式土壤pH总体大于8，属于碱性土壤。白三叶(BSY)样地土壤pH是8.72±0.06，最大值为8.80，最小值为8.63；野豌豆(YWD)样地土壤pH是8.55±0.15，最大值为8.71，最小值为8.30；紫花苜蓿(ZHMX)样地土壤pH是8.52±0.09，最大值为8.59，最小值为8.36；自然生草(CK)样地土壤pH是8.60±0.09，最大值为8.69，最小值为8.46。

图2方差分析结果表明，不同生草方式土壤pH差异显著(p<0.05)。其中，BSY样地土壤pH最大，ZHMX样地最小，且二者差异显著。BSY、YWD和CK这3种处理间pH值差异不显著，YWD、ZHMX和CK间的差异也不显著。

图2 不同生草方式下土壤pH值

2.3 不同生草方式下土壤有机碳含量

不同生草方式下，白三叶(BSY)样地的有机碳为2.61%±0.08%，最大值2.75%，最小值2.53%；野豌豆(YWD)样地的有机碳为2.76%±0.06%，最大值2.84%，最小值2.71%；紫花苜蓿(ZHMX)样地的有机碳为2.89%±0.06%，最大值2.99%，最小值2.86%；自然生草(CK)样地的有机碳为2.65%±0.10%，最大值2.82%，最小值2.54%。各样地有机碳含量大小依次为ZHMX>YWD>CK>BSY。

由图3可知，不同样地土壤pH值差异显著(p<0.05)；ZHMX样地土壤的有机碳含量最大，显著高于YWD样地；BSY样地和CK样地土壤的有机碳含量最小，二者差异不显著，但显著低于YWD样地。

图3 不同生草方式下土壤含碳量

2.4 不同生草方式下土壤的碱解氮含量

不同生草方式下白三叶(BSY)样地的土壤碱解氮含量为59.83±3.67mg·kg-1，最大值为64.50mg·kg-1，最小值为55.75mg·kg-1；野豌豆(YWD)样地的土壤碱解氮含量为65.53±2.81mg·kg-1，最大值为69.50mg·kg-1，最小值为62.50mg·kg-1；紫花苜蓿(ZHMX)样地的土壤碱解氮含量为72.16±3.30mg·kg-1，最大值为76.83mg·kg-1，最小值为69.83mg·kg-1；自然生草(CK)样地的土壤碱解氮含量为62.09±4.67mg·kg-1，最大值为67.88mg·kg-1，最小值为56mg·kg-1。

图4方差分析结果表明，不同生草方式土壤pH差异显著(p<0.05)。ZHMX样地碱解氮含量最大，显著高于YWD、BSY和CK处理下的碱解氮含量；YWD、BSY和CK处理下的碱解氮含量差异不显著。

图4 不同生草方式下土壤碱解氮含量

3 讨论与结论

3.1 讨论

3.1.1 不同生草方式对土壤含水量的影响

果树的生命活动离不开水，土壤严重缺水将会影响果树的生长。因为不同产区的果园草种也不同，所以生草对果园土壤水分影响的研究结果也不尽相同。有关研究指出，果园生草可以提高土壤的含水量，Palese等[7]指出，生草使油橄榄园的土壤水分提高17%～45%。戴海英等[8]认为，果园种植鼠茅草后，0～20cm土层土壤的含水量显著提高。张天敏[1]对梨园生草的研究认为，三叶草的土壤含水量变化较小，自然生草的土壤含水量变化较大，所以在梨园种植白三叶对土壤含水量的保持效果比自然生草更好。郭磊[9]对桃园生草的研究认为，在0～20cm土层范围内，自然生草的土壤含水量为26.5%，种植紫花苜蓿的土壤含水量为29.3%，人工种植紫花苜蓿可以显著提高0～20cm土层的土壤含水量。研究结果与前人一致，人工种植白三叶、野豌豆、紫花苜蓿的土壤含水量比自然生草的土壤含水量高，生草区各草种对土壤保水能力表现为紫花苜蓿>白三叶>野豌豆>自然生草，其中紫花苜蓿的土壤含水量最高，显著高于自然生草。说明人工种植紫花苜蓿、野豌豆、白三叶都能减少土壤水分的挥发，有利于保持土壤水分。

但也有研究发现，生草区土壤的含水量低于清耕，如惠竹梅等[10]的试验表明，生草可降低葡萄园土壤水分含量，在葡萄根系生长的土层(0～60cm)范围内，行间种植白三叶草对土壤含水量影响较大，紫花苜蓿影响较小。这可能是因为在干旱季节，草和果树在较长时间的干旱中争夺水分。可以通过种植适宜的草种和通过灌溉提供给果园足够的水分，从而减小草和果树争水对果树造成的影响[11]。

3.1.2 不同生草方式对土壤pH的影响

pH值表示土壤的酸碱度，合适的pH值可以促进植物的生长[12]。果树的种类不同对土壤pH值的要求也不同，生草栽培对土壤pH值的影响也受到土壤类型、种草年限和草种的种类影响。梁博文等[13]对山东地区梨园的研究表明，生草前土壤的pH为8.34，生草后的土壤pH为8.26，行间生草使土壤的pH降低了0.6%，生草区的土壤pH显著低于清耕区的土壤pH，且生草时间越长，pH值越小。曾丹娟等[4]研究发现，清耕果园的土壤pH为5.64，果园种植菊苣、鸡脚草、高羊茅和黑麦草的土壤pH分别为5.91、6.42、6.15和5.81，这几种生草方式均可提高土壤的pH，降低土壤酸度。有研究认为，生草可以提高土壤的pH值，颜晓捷[14]认为，3a的生草栽培能提高杨梅园的土壤pH。研究发现，葡萄园行间种植白三叶和野豌豆的土壤pH和自然生草相比差异不显著，但种植紫花苜蓿后pH显著下降，由于新乡的土壤偏碱性，所以种植紫花苜蓿的效果较好。

3.1.3 不同生草方式对土壤有机碳的影响

果园土壤有机碳含量是评价果园土壤质量的重要指标，也是果树营养的重要来源，较高的有机碳含量可以促进土壤养分的循环。曹铨[11]等研究表明，生草有助于土壤有机碳的积累，连续生草6a可使土壤表层有机碳增加19.6%～27.8%。陈苏等[15]研究表明，“南丰蜜橘”园行间播种白三叶草、黑麦草条件下，土壤总有机碳与清耕对照相比，生草后能明显提高土壤总有机碳。草本植物的根系、凋落物等有利于土壤有机质的形成，从而增加土壤有机碳的含量。Neilsen等[16]也认为，果园生草可以增加土壤有机碳含量。有关新疆地区果园生草的研究表明，相比清耕的果园，人工种草和自然生草都能提高土壤有机碳含量。但人工种草可以显著提高有机碳的含量[17]。ZHMX样地和YWD样地的土壤有机碳显著高于CK，BSY样地的土壤有机碳与CK差异不显著，说明种植紫花苜蓿和野豌豆可以提高土壤的有机碳含量。

3.1.4 不同生草方式对土壤碱解氮的影响

碱解氮作为果树和牧草生长必需的营养元素，在果树的生长发育中发挥着很大的作用。葡萄园行间人工种植紫花苜蓿，可以增加土壤速效氮含量[18]。姜藜等[19]研究表明，果园行间种植紫花苜蓿与清耕处理相比，种植紫花苜蓿可有效增加果园0～40cm土层的有机质含量、速效态氮含量、硝态氮含量和铵态氮含量，但是在100～120cm土层显著下降。人工种植紫花苜蓿能够显著增加土壤碱解氮含量，这与前人研究结果一致，而种植野豌豆和白三叶对土壤碱解氮的影响不显著。

3.2 结论

在葡萄园几种生草类型中，人工种植白三叶、紫花苜蓿、野豌豆均可提高土壤的含水量，但紫花苜蓿的效果最显著。4种生草方式的土壤pH均偏碱性，且人工生草样地均与CK样地差异不显著，但是BSY样地的土壤pH值显著高于ZHMX样地，说明在偏碱性土壤下，种植紫花苜蓿有利于降低土壤pH。ZHMX样地和YWD样地的土壤有机碳含量显著高于BSY样地和CK样地，且ZHMX样地最大，所以种植紫花苜蓿可以显著提高土壤的有机碳含量。ZHMX样地的碱解氮含量显著高于其它3种处理，种植紫花苜蓿可以显著提高土壤的碱解氮含量。

综上所述，种植紫花苜蓿可以提高土壤的含水量、有机碳含量、碱解氮含量，降低土壤pH值，综合各个土壤指标，紫花苜蓿是本研究区域适合葡萄园的最优草种。