滨海盐土柑桔园行间生草草种影响土壤养分的试验

杨储丰，虞秀明，郑 洁

(上海市林业总站，上海，200072)

果园生草栽培是欧美、日本等发达国家普遍推行且效果较佳的现代化土壤管理制度和果园管理模式，可有效提高土壤肥力，促进果园土壤养分的可持续利用，改良果园土壤环境，防止水土流失，调节果园微域生态环境，保持果园生态平衡[1-4]。我国的果园生草栽培技术研究起步较欧美国家晚，始于20世纪80年代初，果园生草作为绿色果品生产技术于1998年开始在全国推广。经过近30年的研究与应用，我国果园生草面积虽有增加，但果园生草总体发展较为缓慢，现有生草果园仍仅占果园总面积的20%以下[5-6]。目前，我国有关果园生草栽培的研究主要集中在生草栽培对果园生态效应变化、土壤理化性质和微生物群落、果树生长发育及果实产量和品质影响等方面[1-2，7]。

果园生草主要有自然生草和人工生草两种形式。自然生草指自然生长出杂草后在株行间选留适宜草种，并去除不适宜的杂草。人工种草指选择适宜草种，多为1年生或多年生豆科或禾本科植物，在果园行间、株间和全园进行人工种植[1，7]。果园生草栽培中，草种的选择将直接影响果园生草效果，是果园生草成功与否的关键[8]。全世界已发现的草种有5 000多种，可用于果园生草的有1 000多种[9]。我国对于果园生草的草种筛选研究和应用仍较少，可供选择的草种有限，针对桔园生草研究过的草种仍不到20种[1，10-12]。科学筛选果园生草植物种与品种，必须综合考量气候、灌溉情况、土壤肥力、果树种类等因素[7]。上海是我国重要的柑桔北缘产区之一[13]，筛选和研究该地区桔园适宜的生草品种对于桔园生产指导具有重要意义，但目前上海地区桔园生草栽培研究尚未见相关报道。针对此，2019—2020年笔者开展了不同生草种类对上海桔园土壤养分的影响试验，以期为上海地区桔园生草的草种选择和栽培技术推广提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况试验于2019—2020年在崇明区长兴岛的上海市柑桔研究所基地(东经121°34′～121°47′，北纬31°19′～31°26′)进行。试验地所在区域属北亚热带海洋性季风气候，四季分明，全年温和湿润，年平均气温15.6 ℃，年平均相对湿度约81%，年降水量约1 166.1 mm，60%左右的雨量集中在5—9月的汛期，无霜期238 d左右，日照为2 036.9 h。试验地所在桔园面积约10 hm2，主栽品种为5年生宫川温州蜜柑，树冠直径为150～180 cm，东西行向，株行距为2.5 m×4.0 m，土壤为滨海盐土，土质黏重偏碱性。秋播草种前测定，0～20 cm土层pH值为7.97，有机质含量为14.4 g/kg，水解性氮含量为78.2 mg/kg，有效磷含量为14.5 mg/kg，速效钾含量为102.6 mg/kg。

1.2 试验设计试验地采用行间生草模式，采用单因素随机区组试验设计。设置自然生草(C)，以及种植黑麦草(T1)、野豌豆(T2)、黄花苜蓿(T3)、菊苣(T4)、高羊茅(T5)和鼠茅草(T6)6个人工生草处理。自然生草群落，春季以婆婆纳为主，夏季以牛筋草和喜旱莲子草为主。每个处理小区面积约0.6 hm2，均设置3块重复样地，以树行为单位进行重复。试验前地块采用除草剂除草，除草频率为3次/年。生草栽培于2019年9月进行，对已除草地块先用旋耕机旋耕松土，再进行人工行间撒播草种，播种密度30 kg/hm2，播种深度1～2 cm。

各处理区的立地条件及施肥等田间管理措施一致。各处理地块的施肥均以有机肥为主，化肥为辅。3月中旬每株柑桔树施有机肥5 kg，作为底肥；此后至6月底，土壤施肥以少量多施为原则，每隔20 d施一次复合肥或尿素，每次每株施肥200～250 g。于7月中旬施本年度最后一次肥，每株施平衡型复合肥1 000 g。

1.3 不同草种生物量调查用1.0 m×1.0 m的方形铁丝框在试验地对角线上，采用5点取样法分别量取1 m2的草样，于2020年4月初贴地面将草样地上部割掉，现场用电子秤称鲜质量，之后带回实验室在105 ℃下杀青，再在75 ℃下烘干，称干质量。鲜草在4月初刈割测产，年刈割3～5次，割下的草放置树盘下及株间。

1.4 土壤样品采集分别于2020年4月1日和10月10日，按对角线法在各小区行间树盘附近布设5个采样点，去除表层残枝落叶后，采集0～20 cm土层土样，将每个小区的土样充分混匀，并去除根系等杂质，将土样风干、碾细后过1 mm 筛，用于土壤养分含量指标的测定。

1.5 土壤养分含量及理化性质测定方法土壤pH值测定采用电极电位法。土壤水解性氮含量测定方法采用碱解扩散法，有效磷含量测定采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法，速效钾含量测定采用乙酸铵浸提-火焰光度法，交换性钙和交换性镁含量测定均采用原子吸收分光光度法，有效铁、有效锰、有效锌、有效铜含量测定均采用二乙烯三胺五乙酸浸提-电感耦合等离子体原子发射光谱法，有效硼含量测定采用甲亚胺-H比色法，有效钼含量测定采用草酸-草酸铵浸提-极谱法。有机质含量测定采用重铬酸钾氧化-外加热法。

1.6 数据处理利用SPSS 18.0软件进行统计分析，采用单因素和Duncan法进行方差分析和差异显著性(α=0.05)多重比较。图表中数据为平均值±标准差。

2 结果与分析

2.1 不同草种地上部生物量调查结果看出，头年9月生草栽培，第2年4月测定，地上部鲜质量以黄花苜蓿(T3)最大，干质量以高羊茅(T5)最大，自然生草(C)的干、鲜质量均最小；各草种地上部干鲜质量比从大到小依次为高羊茅(T5)>菊苣(T4)>鼠茅草(T6)>黄花苜蓿(T3)>自然生草(C)>黑麦草(T1)>野豌豆(T2)(见表1)。

表1 上海崇明桔园生草栽培不同草种地上部的干鲜质量

2.2 不同草种生草栽培桔园土壤有机质含量和pH值试验结果看出，4月各处理土壤有机质含量高低表现为黑麦草(T1)处理最高，野豌豆(T2)处理其次，鼠茅草(T6)处理显著低于除自然生草(C)处理外的其他所有处理；10月各处理土壤有机质含量高低表现为鼠茅草(T6)处理最高，菊苣(T4)处理最低，前者比后者高84%(见图1)。

除10月黄花苜蓿(T3)处理的土壤pH值显著高于其他处理外，其余各处理间的土壤pH值均无显著性差异(见图1)。

注：C为自然生草，T1为黑麦草，T2为野豌豆，T3为黄花苜蓿，T4为菊苣，T5为高羊茅，T6为鼠茅草。图2至图5同。

2.3 不同草种生草栽培桔园土壤水解性氮、有效磷和速效钾含量试验结果看出，4月野豌豆(T2)、黄花苜蓿(T3)、高羊茅(T5)处理的土壤水解性氮、有效磷和速效钾含量较高，黑麦草(T1)处理的土壤水解性氮和速效钾含量较低，鼠茅草(T6)处理的土壤有效磷含量较低。10月野豌豆(T2)处理的土壤水解性氮和速效钾含量较高，黑麦草(T1)处理的土壤有效磷含量较高、速效钾含量较低，黄花苜蓿(T3)处理的土壤水解性氮、有效磷含量较低。总体上，与自然生草(C)相比，仅野豌豆(T2)处理的土壤水解性氮、有效磷和速效钾含量表现为稳定提高(见图2)。

图2 上海崇明桔园不同草种生草栽培后土壤的水解性氮、有效磷和速效钾含量

2.4 不同草种生草栽培桔园土壤交换性钙和交换性镁含量试验结果看出，4月自然生草(C)处理的土壤交换性钙含量最高，黄花苜蓿(T3)处理的最低，前者约是后者的2.5倍；10月黑麦草(T1)和野豌豆(T2)的土壤交换性钙含量较高，鼠茅草(T6)处理的较低，前两者比后者高近1.0倍(见图3)。

4月不同处理间土壤交换性镁含量差距不大，野豌豆(T2)和高羊茅(T5)处理稍高；10月不同处理间土壤交换性镁含量差距明显，黑麦草(T1)和黄花苜蓿(T3)处理的较高，高羊茅(T5)处理的较低，前两者比后者高约1.3倍(见图3)。

图3 上海崇明桔园不同草种生草栽培后土壤的交换性钙和交换性镁含量

2.5 不同草种生草栽培桔园土壤有效铁和有效锰含量试验结果看出，4月不同生草处理间土壤有效铁含量差距不大，仅黄花苜蓿(T3)处理稍高；10月不同生草处理间土壤有效铁含量差距较大，野豌豆(T2)和菊苣(T4)处理的较高，高羊茅(T5)处理的较低，前两者比后者高约2.2倍(见图4)。

4月野豌豆(T2)处理的土壤有效锰含量最高，黑麦草(T1)处理最低，前者较后者高约2.7倍；10月不同生草处理间土壤有效锰含量差距不大，自然生草(C)处理的最高，黄花苜蓿(T3)处理的最低(见图4)。

图4 上海崇明桔园不同草种生草栽培后土壤的有效铁和有效锰含量

2.6 不同草种生草栽培桔园土壤有效锌、有效铜、有效硼和有效钼含量试验结果看出，4月野豌豆(T2)处理的土壤有效锌和有效铜含量最高，而鼠茅草(T6)处理的最低，前者比后者分别高1.2和1.4倍。10月黑麦草(T1)处理的土壤有效锌和有效铜含量最高，菊苣(T4)处理的土壤有效锌含量最低，黄花苜蓿(T3)处理的土壤有效铜含量最低，高低相差分别达1.1和2.8倍(见图5)。

4月不同生草处理间土壤有效硼含量差距不大；10月野豌豆(T2)处理的土壤有效硼含量最高，自然生草(C)处理的其次，高羊茅(T5)处理的最低(见图5)。

4月黄花苜蓿(T3)处理的土壤有效钼含量最高，高羊茅(T5)处理的最低，前者比后者高约1.0倍；10月不同生草处理的土壤有效钼含量高低表现为自然生草(C)、野豌豆(T2)>高羊茅(T5)、鼠茅草(T6)>黄花苜蓿(T3)>黑麦草(T1)、菊苣(T4)，自然生草(C)和野豌豆(T2)处理的比黑麦草(T1)和菊苣(T4)处理的高约2.0倍(见图5)。

图5 上海崇明桔园不同草种生草栽培后土壤的有效锌、有效铜、有效硼和有效钼含量

3 讨论

3.1 桔园生草对土壤有机质含量的调控效果土壤有机质是衡量土壤肥力高低的重要指标，其对土壤理化性状的改善、其他营养元素的分解、作物生长发育等方面有重要作用[14]。相关研究表明，桔园行间种植黑麦草、菊苣、柠檬罗勒、紫苏、霍香蓟、百喜草和自然生草均可有效促进土壤有机质的累积，但不同草种对桔园土壤有机质累积的影响不一[11，15-16]。本研究也有相似发现，桔园行间选用的草种不同，土壤有机质水平不尽相同：与自然生草(C)相比，人工种植黑麦草(T1)、野豌豆(T2)对4月的土壤有机质含量的提升效果较明显，人工种植其他草种的效果不明显；人工种植鼠茅草(T6)对10月的土壤有机质的提升效果明显，其他草种的效果不明显，菊苣(T4)甚至使土壤有机质含量明显下降。同时，也表明不同草种对春秋季节土壤有机质的促累积作用有差异。4月自然生草(C)的土壤有机质含量较低，可能与桔园杂草生长和覆盖效果不佳，生物量累积较少且不易分解，致使其对有机质的消耗量大于累积量有关。4月鼠茅草(T6)处理的土壤有机质含量较低，而10月时却大幅升高，可能与鼠茅草耐寒不耐高温的生长习性有关，鼠茅草作为生物量累积较高的草种，于夏季枯死后经干物质腐解作用将养分逐渐释放至土壤，从而促使土壤有机质水平的提升。

3.2 桔园生草对土壤大量元素、中量元素含量的调控效果土壤氮磷钾大量营养元素和钙镁中量元素的稳定供给是保证柑桔各生长阶段正常生长发育的前提。桔园生草栽培后，草体腐解过程中会将其丰富的氮、磷、钾、钙、镁等元素释放到土壤中，进而提高这些养分在土壤中的含量[1]。Mauro等[17]研究发现，桔园内生草栽培可有效改善土壤营养水平，与清耕相比，种植野芥和胡卢巴、蚕豆和燕麦组合后，土壤全氮和有效磷含量均明显提高。付学琴等[18]研究表明，与清耕相比，南丰蜜桔园生草栽培可显著提高土壤团聚体全氮、全磷、全钾、硝态氮、速效磷、速效钾的含量，且行间播种黑麦草对增加土壤团聚体磷、钾供应效果优于白三叶处理，但土壤团聚体氮素供应效果差于白三叶处理。黎鑫林[11]研究表明，与柑桔园内间作黑麦草、柠檬罗勒、藿香蓟、自然生草相比，菊苣、紫苏处理提高土壤氮、磷、钾元素含量的效果更佳。在本研究中，不同草种1年生草栽培对桔园土壤氮、磷、钾、钙、镁的调控效果也不同：与其他草种相比，春秋季桔园野豌豆(T2)处理的土壤水解性氮、有效磷和速效钾含量均较高，这可能与野豌豆等苕子类植物具有较高的氮、磷、钾养分累积量，且其容易腐解，腐解率和养分的累计释放率较高，可为桔园土壤中的大量营养元素提供稳定来源有关[19-20]。本研究还发现，桔园行间种植黑麦草(T1)、野豌豆(T2)对10月土壤交换性钙的提升效果，种植黑麦草(T1)和黄花苜蓿(T3)对10月土壤交换性镁含量的提升效果，较其他草种明显。寇建村等[21]认为土壤有机质含有果树需要的N、P、K、Ca、Mg等矿质元素，果园生草栽培后土壤中矿质元素含量的增加与土壤有机质含量的增加密切相关。因此，桔园生草对土壤中这些大量元素和中量元素含量的调控结果，可能与桔园种植黑麦草(T1)和野豌豆(T2)对土壤中有机质含量的提升效果较明显有关。

3.3 桔园生草对土壤微量元素含量的调控效果土壤微量元素与生物分子蛋白、维生素、核酸和多糖等代谢过程密切相关，对果树生长和果实品质具有不可或缺的作用[22]。朱婧等[23]研究表明，与清耕相比，生草栽培可显著增加脐橙果园土壤中有效铁、有效锰、有效锌、有效铜和有效硼等微量元素的含量。杨露等[24]研究发现，与清耕相比，不同生草处理均显著提高了苹果园土壤中的有效铁、有效锰、有效铜、有效锌的含量，其中，种植加拿大滨麦、粗燕麦草、弯叶画眉草、宠禾草分别对土壤有效铁、有效锰、有效铜和有效锌含量的提升效果最佳。韩建[25]发现，梨园行间生草可显著提高土壤有效锰含量，且种植黑麦草的效果优于早熟禾和白三叶。在本研究中，种植野豌豆(T2)处理4月土壤中有效锰、有效锌和有效铜含量及10月土壤中有效硼含量均较高于其他草种；野豌豆(T2)和菊苣(T4)处理对10月土壤中有效铁含量，黑麦草(T1)处理对10月土壤中有效锌和有效铜含量，自然生草(C)和野豌豆(T2)处理对10月土壤中有效钼含量，分别具有更明显的提升效果。一年的生草效应表明，桔园生草能够有效调节土壤微量元素的供给能力，但不同草种的调节效果各异。总体看来，野豌豆(T2)对桔园土壤中微量元素的提升效果最佳。霍颖等[26]研究表明，果园生草可有效活化某些微量元素，从而提高其供应水平和能力，边际效应分析结果表明果园生草后土壤中微量元素含量增加与有机质含量增加是相互促进的。这与本试验中桔园行间种植野豌豆(T2)后土壤中有机质含量较高的情况是一致的。

综上所述，行间生草对桔园土壤(0～20 cm土层)中有机质、大量元素、中量元素和微量元素养分具有重要的调控作用。一年的生草效应显示，种植黑麦草和野豌豆对土壤养分的提升效果较好，种植黄花苜蓿、菊苣、高羊茅处理的效果较差，鼠茅草等草种对土壤养分的调控作用存在季节差异。已有研究表明，果园实施生草栽培后土壤养分含量的提高过程并非一蹴而就，还与生草年限有关[26]。因此，后续应开展生草效应多年跟踪分析，并以多草种混种形式开展桔园生草栽培研究，从土壤空间、光热资源利用、草种养分时空累积和释放特征、养分竞争等方面进行综合考量，优化桔园生草栽培模式。