间作绿肥对苹果园空气温湿度和土壤养分的影响

赵伟亮，宋璐瑶 ，席琳乔 ，李江斌，王振磊,2*

（1塔里木大学植物科学学院/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）

（2塔里木盆地生物资源保护利用兵团重点实验室，新疆 阿拉尔 843300）

（3塔里木大学动物科学学院/塔里木畜牧科技兵团重点实验室，新疆 阿拉尔 843300）

苹果产业是新疆南疆特色林果业发展的支柱产业之一，阿克苏地区是新疆最重要的苹果产区[1]。阿克苏地区日照时间长、昼夜温差大、污染少，水土光热资源较丰富，为特色林果业的发展提供了有利的自然条件。2018年，阿克苏苹果栽培面积达25900 hm2，苹果总产量达630400 t，苹果产值远超阿克苏其它经济林树种，已成为本区农民脱贫致富的主要渠道[2]。然而近些年果农片面追求产量偏施化肥，有机肥投入不足，施肥种类和施肥量不科学，且大多采用清耕制，导致土壤板结、地力下降、病虫害发生率上升，不仅影响果品品质和生产效益还不利于果园健康可持续发展。另外，阿克苏地区干旱少雨多风，土壤有机质含量普遍较低，因此改革传统果园清耕制、完善配套的绿肥管理技术，成为了阿克苏地区及整个南疆林果产业优化升级、健康可持续发展的关键。

试验通过研究新疆南疆干旱区苹果园间作绿肥对果园小环境和土壤物理性质动态变化及养分的影响，旨在为新疆南疆干旱区果园生草栽培推广及合理肥水管理提供科学理论依据，助力林果业的健康可持续发展。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验区为新疆阿克苏地区阿拉尔市九团二营苹果园，位于塔里木河干流上游灌溉区（40°32′N，81°17′E），海拔1020 m。年平均气温10.8℃，最低月平均气温-8.1℃，生长季（4～10月）平均气温19.6℃，温量指数102℃，≥10℃日数年平均200 d左右，无霜期180～224 d，年均降雨量48.5～50 mm，年蒸发量大于2000 mm，属温带大陆性干旱气候。试验地苹果园于2016年建园，果园面积200亩，品种为红肉苹果“红色之爱”，主干形乔化栽培，树势中等，东西行向，株距1.7 m，行距4 m，果园土地平整，土壤为沙壤土，灌溉方式为漫灌，灌溉用水来源于塔里木河。试验绿肥为普通油菜。

1.2 试验设计

试验设2个处理：间作绿肥区和对照清耕区。面积各3亩，油菜种子于2018年4月初进行行间条播，行间播种宽度为2 m，株间自然生草，刈割后覆盖在树盘、株间。行间6月中旬、7月底刈割、粉碎，8月初翻耕作为绿肥，翻耕深度20 cm。5月底、6月底、8月中旬、11月初灌溉；每次灌溉前10天左右每亩施腐植酸水溶性肥15公斤左右，另外每年叶面肥喷施4至5次，秋季每亩施有机肥3 m3，其他栽培管理条件均一致。清耕区杂草种类主要有芦苇、播娘蒿、马唐、刺儿菜、苣荬菜等，采用间断性人工除草，一年3～5次，并与绿肥区同时翻耕。

1.3 样品采集

土壤样品于2019年5、7、9月中旬在各处理区采用蛇形5点取样法于行间距离树体1 m外取样，用土钻钻取土层0～60 cm深的土壤，分为0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm共3层，每层用铝盒取样。同时处理区5个取样点的土壤按相同层次进行混匀，去除土壤中的石子、根系及土壤动物，用自封袋装好带回实验室。土样经自然风干处理后，用四分法保留1 kg，装入自封袋待测。

1.4 测定指标与方法

2019年7月中旬选择典型晴朗天气，于14：00对果园气温、空气相对湿度用温湿度计测定，0～15 cm土层温度用地温计测定。土壤含水量用烘干法测定。

风干后的土样经碾碎过1 mm孔径的标准土壤筛，取过筛后的土样一部分装入自封袋并标记，用于pH、碱解氮、速效磷、速效钾的测定；剩余的土样过0.25 mm孔径的标准土壤筛，取过筛后的土样装入自封袋并标记，用于有机质、全氮、全磷、全钾的测定。

土壤pH值用玻璃电极法[3]测定，水土比为2.5:1；有机质、氮、磷、钾测定均采用常规方法[4]：有机质含量用重铬酸钾－油浴加热法（1.000 g）测定；碱解氮含量用碱解扩散法（1.000 g）测定；速效磷含量用碳酸氢钠浸提－钼锑抗比色法（5.000 g）测定；速效钾含量用醋酸铵浸提－火焰光度法（5.000 g）测定；全氮含量用凯式定氮法（0.500 g）测定；全磷含量用酸溶钼锑抗比色法（0.250 g）测定；全钾含量用酸溶－火焰光度计法（0.250 g）测定。均重复3次取平均值。

1.5 数据处理与分析

试验数据采用Microsoft Office Excel 2016和DPS 7.55进行数据处理，并进行单因素方差分析和新复极差法多重比较。

2 结果与分析

2.1 间作绿肥对苹果园空气温湿度的影响

如表1所示，苹果园间作绿肥与清耕相比在气温、空气相对湿度、土壤温度方面均有极显著差异（P＜0.01）。间作绿肥在夏季极显著的降低了果园气温，较清耕降低了2.1℃；极显著的提高了果园空气相对湿度，较清耕提高了7.2℃；在土壤温度方面二者都随土壤深度的增加而降低，0～5 cm、5～10 cm、10～15 cm三个层次间作绿肥土壤温度均极显著低于清耕处理，分别降低了3.8℃、3.6℃、3.1℃。表明新疆干旱区苹果园间作绿肥在7月中旬中午14点能明显降低果园气温、提高果园空气相对湿度、降低果园土壤0～15 cm深度土壤温度，具有在高温季节调节果园温度的作用。

表1 间作绿肥对苹果园空气温湿度及土壤温度的影响

2.2 间作绿肥对苹果园土壤物理性质的影响

2.2.1 间作绿肥对苹果园土壤含水量的影响

生草和清耕两种处理对果园土壤含水量的影响如图1所示。随着灌溉和降水的增多，清耕区和绿肥区土壤含水量均逐渐升高，且绿肥区含水量均高于清耕区。5月份绿肥区0～60 cm土层土壤含水量均高于清耕区，但二者差异不显著（P＞0.05）；7月绿肥区0～60 cm土层土壤含水量较清耕区均显著提高（P＜0.05），分别提高5.72%、6.71%、8.91%；9月份绿肥区0～20cm土层土壤含水量较清耕区显著提高（P＜0.05），提高5.45%，20～60 cm土层土壤含水量二者无显著差异。表明新疆干旱区苹果园间作绿肥能提高果园土壤含水量，且在7月份（夏季）0～60 cm土层及9月份0～20 cm土层尤为明显。

图1 间作绿肥对苹果园土壤含水量的影响

2.2.2 间作绿肥对苹果园土壤pH值的影响

间作绿肥和清耕两种处理对果园土壤pH值的影响如图2所示。苹果园土壤偏碱性，绿肥区在5月、7月、9月三个时期0～60 cm土层土壤pH值与清耕区相比都有所降低，分别降低4.6%、2.3%、2.9%、1.4%、1.4%、0.5%、1.5%、0.8%、1.6%，但差异不显著；清耕区在5月、7月、9月三个时期同土层土壤pH值均呈下降趋势，绿肥区在5月、7月、9月三个时期0～60 cm土层深度的土壤pH值随土壤深度的增加均呈上升趋势。表明新疆干旱区苹果园间作绿肥短时间内对偏碱性土壤的pH值无显著影响。

2.3 间作绿肥对苹果园土壤养分的影响

如表2所示，绿肥区0～20 cm土层土壤养分含量均高于清耕区，有机质、全氮、速效磷、速效钾均达到极显著水平（P＜0.01），碱解氮、全磷达到显著水平（P＜0.05），分别提高23.32%、37.40%、17.17%、32.61%、16.34%、10.65%，全钾含量二者差异不显著；在20～40 cm土层绿肥区有机质、速效钾含量极显著高于清耕区（P＜0.01），分别提高7.03%、24.20%，碱解氮、速效磷含量显著高于清耕区（P＜0.05），分别提高6.55%、11.63%，其余二者差异不显著；在40～60 cm土层绿肥区速效钾含量极显著高于清耕区（P＜0.01），提高41.71%，有机质、碱解氮、全磷含量较清耕区显著提高（P＜0.05），分别提高12.52%、9.88%、12.13%，其余二者差异不显著。表明新疆干旱区苹果园间作绿肥能提高土壤养分含量，能显著提高土壤0～60 cm深度有机质、碱解氮、速效钾含量及0～20 cm深度土壤全氮、全磷、速效磷含量。

表2 间作绿肥对苹果园土壤养分的影响

3 讨论

3.1 间作绿肥对苹果园小环境的影响

果树生长发育和病虫害的发生跟环境息息相关，在农业中的应用历来受到人们的重视，良好的果园环境可以为果树高产优质创造条件。前人研究认为生草改变了果园生态系统的下垫面状况，“土壤-牧草-大气”下垫面这种新的环境促使地层光、热、水、气等生态因子发生改变[5]，使得果园环境处在一个较为稳定的状态，形成了有利于果树生长发育以及各种生理活动的环境。本试验条件下，苹果园间作油菜能明显降低果园气温、提高果园空气相对湿度、降低果园土壤0～15 cm深度的土壤温度，具有改善果园小环境的作用。这与前人在油橄榄园[6]、枣园[7-8]生草试验研究结论一致。

3.2 间作绿肥对苹果园土壤物理性质的影响

果园生草对土壤含水量的影响一直是研究的重点，也是果园生草的推广的理论依据之一[9]。李国怀等[10]在柑橘园生草表明，生草栽培7～11月份干旱时期可提高果园土壤含水率，本研究表明苹果园间作绿肥能提高果园土壤含水量，且在7月份（夏季）0～60 cm土层及9月份0～20 cm土层尤为明显。油菜生物量大，其根系和地上部的覆盖及形成的腐殖质可吸附大量水分，减少了土壤水分的散失，间接增加了土壤含水量，陈久红[11]生草研究表明间作苜蓿能显著提高 0～40 cm 土层土壤含水量，全亮[12]、马晓燕等[13]在枣园生草亦有类似的结论。

土壤pH值指的是土壤的酸碱度，可以影响土壤养分的转化和供应及理化性质，进而影响植物的生长。南方桔园生草可以提高土壤的pH值[14]，这对改善南方丘陵山地酸性土壤较为有利；寇建村等[15]通过对果园生草的研究表明，生草能降低土壤的pH值。本研究表明苹果园间作油菜能降低偏碱性土壤的pH值，可能由于植物残体分解形成的腐殖质偏酸性，使果园土壤pH值降低。与陈久红[11]、全亮[12]、李祥彬[16]等的研究结果一致。土壤具有缓冲性能，其pH值变化是极为缓慢的，本试验苹果园生草时间不长，差异不显著。一般情况下果园生草表现为碱性土壤pH下降，酸性土壤pH上升的变化，使土壤向中性趋势发展，对改良土壤具有重要作用。

3.3 间作绿肥对苹果园土壤养分的影响

土壤有机质含有果树生长所需要的各种营养元素，它对土壤形成、土壤肥力保育、促进植物生长发育和保护环境起着至关重要的作用。本试验发现苹果园间作绿肥能极显著提高果园土壤0～40 cm土层有机质含量，且随土层加深而下降，这可能与翻耕深度（20 cm）及油菜根系的分布有关，其根系通常分布在0～30 cm土层中，根系更新及植物残体翻耕入土分解形成腐殖质进而提高土壤有机质含量，主要集中在土壤耕作层。与前人在梨园[11]、枣园[12]、锥栗园[17]生草研究上的结果一致，提高土壤有机质含量对于土壤贫瘠和水资源短缺的果园来说，有助于促进果园土壤水、肥、气、热等环境因子的良性运转。

氮、磷、钾是果树生长发育必须的营养元素，也是土壤肥力的物质基础，其含量及存在状态，影响着果树的生长发育、产量和果实品质。果园生草对土壤氮磷钾含量的影响，因地域、气候、树种等不同而有差异。本研究发现苹果园间作油菜能显著提高土壤0～60 cm深度碱解氮、速效钾含量及0～20 cm深度土壤全氮、全磷、速效磷含量。梅丽[18]研究认为绿肥翻压利用，可明显增加土壤有机质、矿质元素含量，活化土壤难溶性养分，具有培肥改土的作用。大量研究表明果园生草产生的植物残体及根系分泌物能提高土壤微生物种群数量及土壤酶活性，它们能促进有机物质的分解及活化土壤有机态氮、磷、钾及将缓效态或矿化难溶性养分转化为速效态或易溶性养分，增强土壤氮、磷、钾供给能力[11-12,16-18,20-21]。可见，将传统的清耕管理转变为间作绿肥可优化果园生态环境、改善果园土壤品质，为苹果产业的健康可持续发展提供有利条件。

4 结论

本试验基于当地栽培管理条件，研究间作绿肥对苹果园小环境和土壤理化性质的影响，结果表明：苹果园间作绿肥油菜能明显降低果园气温，提高果园空气相对湿度，降低果园土壤0～15 cm深度土壤温度；提高果园土壤含水量，且在炎热干旱的7月份0～60 cm土层及9月份翻耕后0～20 cm土层尤为明显；能显著提高果园0～60 cm土层有机质、碱解氮、速效钾含量及0～20 cm深度土壤全氮、全磷、速效磷含量，有培肥地力的作用。