玫瑰套种对土壤养分及杂草的影响

代立兰，赵亚兰，张怀山，徐琼，牛元，凌建祥，徐学军

（1. 兰州市农业科技研究推广中心，甘肃 兰州 730010；2. 中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所，甘肃 兰州 730050；3. 永登县玫瑰研究所，甘肃 永登 730304）

苦水玫瑰（Rosa sertata×R. rugosa）是钝齿蔷薇和中国传统玫瑰的自然杂交种，是一种多年生直立落叶丛生灌木，不仅具有观赏性，还具有很高的药用和食用价值［1］。因绝佳的口碑，苦水玫瑰已经成为兰州市永登县最具代表性的农业支柱产业［2］。该地位于陇西黄土高原西北端和祁连山东延余脉的衔接地段，因海拔高、气温低、干旱少雨的自然环境非常有利于苦水玫瑰品质及产量的提高。玫瑰栽培要求土壤养分充足，通透性良好［3］，所以玫瑰种植行距较大，一般为2.0~2.5 m，较宽的行间距也有利于苦水玫瑰采摘。甘肃地处中国西北地区，降水量少，蒸发量大，土壤盐碱化威胁大［4］。不合理的田间管理措施导致苦水玫瑰行间杂草丛生，尤以冰草最盛，不仅消耗土壤养分而且增加人工锄草成本，锄草之后裸露的地表又因过度蒸发使得地表干旱、盐渍化，不仅影响苦水玫瑰的产量和质量，而且影响玫瑰园整体环境。研究表明玫瑰可与烟草、杭白菊及甘蓝、西红柿、马铃薯、小麦、大蒜等各类粮食蔬菜作物套种［5-7］。玫瑰行间合理套种能够提高土地利用率、改良土壤、提高玫瑰产量，并达到以草制草，改善玫瑰园地表生态环境的效果［8］。红豆草（Onobrychis viviaefolia）和紫花苜蓿（Medicago sa⁃tiva）属豆科多年生植物，其根系庞大，具水土保持、固氮功能［9］；鼠尾草（Salvia japonica）为唇形科（Labia⁃tae）常绿一二年生或多年生草本［10］，耐旱、适应性强，易于栽培［11］；芝樱（Phlox subulata）为花荵科天蓝绣球属多年生矮小草本常绿地被植物［12］，适应性极强，耐寒、耐旱、耐贫瘠、耐盐碱、无病虫害，对土壤、肥料的要求不严［13-14］。鼠尾草和芝樱根系浅，花期长，花色艳丽且芳香，极具观赏价值。4 种草本植物植株较矮，与玫瑰套种符合农作物套种的早晚、高低、深浅搭配原则［15］。本试验在同树龄的苦水玫瑰行间套种红豆草、苜蓿、鼠尾草和芝樱，通过对比分析筛选苦水玫瑰林下抑制杂草效果较好、美化环境、有助于玫瑰增产的植物，以增加土地综合利用率，提高经济效益，为探索最适宜的苦水玫瑰园复合种植模式提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验区概况

试验地位于兰州市永登县大同镇王家坪村，地理位置E 103°19′42″，N 36°38′28″。海拔2 060 m，年平均气温1.1~2.4 ℃，最热月平均气温13.0~14.4 ℃，全年≥10 ℃的活动积温1 738 ℃，年总日照时数1 750~2 150 h，年降水量250 mm 左右，降水多集中在7~9月，无霜期120 d 左右。气候干燥，每年可灌溉4次，属于传统农林业种植区。该区域土层较薄，厚度在0.5~1.0 m，有机质含量较低。其土壤基本理化性状见表1。

表1 试验地土壤基本理化指标Table 1 Basic physical-chemical properties of the soil in experimental field

1.2 供试材料

供试草本植物为红豆草、苜蓿、鼠尾草和芝樱。玫瑰品种为苦水玫瑰，树龄3年。

1.3 试验设计

试验设计5 个处理，分别为：T1（玫瑰+红豆草）、T2（玫瑰+苜蓿）、T3（玫瑰+鼠尾草）、T4（玫瑰+芝樱），T5（玫瑰单作，CK）。5 个处理在大小一致、相邻的5 个地块内。每处理占据1 个地块，每地块内有5 行玫瑰，行长50 m，行间距2.5 m，在玫瑰行间以行距30 cm 套种草本植物，每处理面积50 m×12.5 m=625 m2。2018年4月初红豆草和苜蓿种子条播，鼠尾草和芝樱幼苗移栽。红豆草和苜蓿播种量分别为90 kg/hm2和15 kg/hm2，鼠尾草和芝樱用苗量22.2万株/hm2和33.3 万株/hm2。水肥管理一致。

1.4 测定内容及方法

土壤养分测定：2019 和2020年秋季采用“S 型”取样法，在距离两端10 m 的中心地带随机3 重复取样，采挖玫瑰根际（距树干10 cm，深度20 cm）及行间土样（深度20 cm），土样风干过筛保存，测定土样理化性质和全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾、有机质含量、pH 值、含盐量等指标。参照鲁如坤所著《土壤农业化学分析方法》［16］进行测定：土壤有机质采用重铬酸钾容量法，全氮采用凯氏定氮-紫外分光光度计法，全磷采用钼锑抗比色法，钾采用火焰光度法，pH 值采用电位测定。

土壤含水量测定：2020年采用SU 系列高智能土壤水份测试仪对各处理行间0~20、20~40、40~60 cm土壤水分进行测定，同一处理多点测定后取平均值。测 定 时 间 分 别 为5月20日、6月14日、7月24日、8月28日、9月26日；

杂草数量测定：2019、2020年6月观察记载田间杂草数量。

玫瑰鲜花产量测定：2019 和2020年，在采摘期每天记录小区鲜花产量。

2 结果与分析

2.1 不同套种模式对土壤养分的影响

2019（第1年）、2020（第2年）试验数据表明，与T5（CK）相比T1、T2、T3、T4 对土壤养分的影响具有不同的变化规律（表2）。

表2 不同套种模式下土壤养分Table 2 Soil nutrients under different interplanting patterns

土壤全氮含量，第1年根际为0.70~0.83 g/kg，行间为0.61~0.85 g/kg；第2年根际为0.68~0.82 g/kg，行间为0.62~0.87 g/kg，2年均为T2、T4 与其他处理间差异显著。与T5（CK）相比根际、行间总体增幅为4.29%~40.32%。其中T2 增幅为18.57%~39.34%，T4 增 幅 为17.14%~40.32%，T1 增 幅 为7.35%~34.43%，T3 增幅4 为.29%~27.42%。

土壤全磷含量，根际第1年为0.33~0.53 g/kg，第2年为0.34~0.55 g/kg，T1、T2 与其他处理间差异显著；行间第1年为0.28~0.52 g/kg、T1 与其他处理间差异显著，第2年 为0.32~0.47 g/kg 之间，T5 与 其他处理间差异显著。与T5（CK）相比根际、行间总体增 幅33.33%~85.71%。 其 中T1 增 幅43.75%~85.71%，T2 增 幅 46.88%~64.29%，T4 增 幅34.38%~57.14%，T3 增幅33.33%~40.63%。

土壤全钾含量，根际第1年为22.62~24.57 g/kg，T2~T3 与T5 间 差 异 显 著，第2年 为22.87~25.62 g/kg，T1、T3 与其他处理间差异显著；行间第1年 为23.95~27.42 g/kg、第2年 为23.82~27.31 g/kg，均为T1、T3 与其他处理间差异显著。与T5（CK）相比根际、行间总体增幅为0.04%~14.65%。其中T3 增幅为7.07%~12.85%，T2 增幅为0.04%~8.62%，T1 根际第2年下降3.79%，其他处理增幅为2.21%~14.65%，T4 根 际 第2年、行 间 第1年 下 降1.14%~2.09%，其他处理增幅为1.26%~3.23%。

速效氮含量，根际第1年为24.36~36.68 mg/kg，T2、T3 与其他处理间差异显著；第2年为25.31~38.96 mg/kg，T2 与各处理间差异显著；行间第1年为24.83~38.03mg/kg、第2年为24.96~38.23 mg/kg，均为T1 与各处理间差异显著。与T5（CK）相比根际、行间总体增幅为6.16%~53.93%。其中T2 增幅为36.45%~53.93%，T1 增幅为38.03%~53.17%，T3增 幅 为 7.77%~50.57%，T4 增 幅 为 6.16%~15.34%。

土壤速效磷含量，根际第1年为25.03~36.86 mg/kg，第2年 为25.78~38.67 mg/kg，均为T1 与 各处理间差异显著；行间第1年在24.76~40.87 mg/kg、T1、T2 与其他处理间差异显著，第2年为24.16~44.31 mg/kg，T1 与其他处理间差异显著。与T5（CK）相比根际、行间总体增幅为10.51%~83.40%。其中T2 增幅为47.26%~83.40%，T1 增幅为26.69%~66.31%，T3 增幅为13.54%~50.20%，T4增幅为10.51%~63.20%。

土壤速效钾含量，根际第1年为0.15~0.21 g/kg，T1~T3 与T4~T5 间 差 异 显著，第2年 为0.15~0.24 g/kg，T2 与各处理间差异显著；行间第1年为0.14~0.24 g/kg、第2年为0.17~0.27 g/kg，均为T2 与其他处理间差异显著。与T5（CK）相比根际、行间总体增幅为5.88%~71.43%。其中T2 增幅为40.00%~71.43%，T1 增 幅 为12.50%~35.71%，T3增 幅 为 20.00%~31.25%，T4 增 幅 为 5.88%~7.14%。

土壤有机质含量，根际第1年为7.04~7.61 g/kg，第2年为6.85~7.89 g/kg，均为T2 与其他处理间差异显著；行间第1年为6.50~8.29 g/kg、第2年为6.51~8.64 g/kg，均为T2 与其他处理间差异显著。与T5（CK）相比根际、行间总体增幅为3.27%~32.72%。其中T2 增幅为8.10%~32.72%，T3 增幅为3.98%~24.42%，T4 增幅为3.55%~17.36%，T1增幅为3.27%~15.98%。

土壤pH 值，根际第1年为8.21~8.48，第2年为8.20~8.51 之间；行间第1年为8.31~8.51，第2年为8.30~8.56，均为T5 与其他处理间差异显著。与T5（CK）相比根际、行间总体降幅为1.53%~3.64%。其中T3 降幅为2.35%~3.64%，T2 降幅为1.53%~2.98%，T4 降 幅 为1.29%~2.35%，T1 降 幅 为0.71%~2.00%。

土壤总盐含量，根际第1年为5.03‰~7.12‰，第2年 为4.85‰~6.82‰；行 间 第1年 为5.26‰~7.23‰，第2年为5.17‰~6.98‰，均为T3 与其他处理间差异显著。与T5（CK）相比根际、行间总体降幅为15.25%~29.35%。 其 中T3 降 幅 为25.93%~29.35%，T2 降 幅 为22.49%~25.14%，T4 降 幅 为18.05%~22.41%，T1 降幅为15.25%~18.81%。

2.2 不同套种模式对土壤含水率的影响

在2019年5~9月的5 个时期，与T5（CK）相比行间含水率在0~20 cm 土层T2 显著提高26.76%~69.70%（P<0.05），T4 显著提高13.53%~58.58%（P<0.05），T3 显 著 提 高5.96%~31.05%（P<0.05），T1 仅在7月、9月显著提高12.93%~15.61%（P<0.05）（图1⁃A）；在20~40 了cm 土层T2 显著提高 13.49%~43.03%（P<0.05），T4 显 著 提 高12.72%~30.60%（P<0.05），T3 显著提高6.50%~18.40%（P<0.05），T1 显著提高4.28%~19.57%（P<0.05）（图1⁃B）；在40~60cm 土层仅在6、7、9月差异显著，其中T2 显著提高9.56%~37.45%（P<0.05），T4 显著提高7.04%~35.78%（P<0.05），T3 显著提高6.11%~26.33%（P<0.05），T1 仅在7月显著提高27.82%（P<0.05）（图1⁃C）。

图1 不同套种模式下0~60 cm 土壤含水率Fig.1 Soil moisture content in 0~60 cm soil under different interplanting patterns

2.3 不同套种模式对行间杂草的影响

玫瑰地的杂草主要包括冰草（Agropyron crista⁃tum）、车前子（Plantago asiatica）、豆科杂草（Legumi⁃nous grass）、菊科杂草、苦苦菜（Sonchus oleraceus）、大蓟（Cirsium japonicum）、灰条（Chenopodium album）等（表3）。与T5（CK）相比，玫瑰行间套种红豆草、苜蓿、鼠尾草及芝樱后对杂草的抑制效果较明显。其中T1~T4 处理冰草数量显著减少64.14%~79.72%、车前子数量显著减少94.76%~100%、菊科草减少100%；豆科草T1、T2 分别显著下降73.70%、86.17%，T3、T4 分别显著增加512.96%、151.97%；苦苦菜和大蓟T1、T2 均显著下降100%，苦苦菜T3、T4 分别显著下降53.98%、83.69%，大蓟T3 显著下降72.07%，T4 增加34.08%；灰条T2、T4 分别下降100%，T1、T3 分别显著下降81.41%、85.13%；其他杂草T1、T2 分别下降81.82%、82.95%，T3、T4 分别下降50.68%、51.70%；杂草总体数量T3 下降100.65%，T2 下 降83.88%，T1 下 降67.36%，T4 最少。抑制杂草效果鼠尾草（T3）最显著，苜蓿（T2）次之。

表3 不同套种模式下的杂草数量Table 3 Statistics of dominant weed species in summer un⁃der different interplanting patterns株·m-2

2.4 不同套种模式对玫瑰鲜花产量的影响

玫瑰与草本植物套种均能明显提高玫瑰鲜花的产量（表3）。不同套种模式下，2019年、2020年玫瑰鲜花产量分别为5 208.00~6 326.00 kg/hm2、5 320.67~6 824.00 kg/hm2。与T5（CK）相 比，2019~2020年T2 鲜 花 产 量 提 高 21.47%~26.98%，T4 提 高17.42%~18.55%（P<0.05）。增产效果苜蓿（T2）最显著、芝樱（T4）次之。

3 讨论

3.1 套种植物对土壤养分的影响

户杉杉［19］的研究结果表明，套种紫花苜蓿11 个月后，茶园土壤氮素、磷素、钾素、有机质含量均显著提高。朱鹏岗［17］研究认为果园生草从根本上提高了土壤有机质的含量。向佐湘［18］的研究结果表明，茶园间种白三叶草有利于提高土壤有机质、有效磷含量。李云鸽等［20］的研究结果表明厚朴林下套种雷公藤模式可显著提高雷公藤林地土壤的全氮、全钾、速效钾、有机质的积累。毛云飞等［21］的研究结果表明套种三叶青使得土壤有机质、全磷、有效磷含量提高，全氮及水解氮含量下降。大量的试验表明合理的套种对土壤全氮、全磷、全钾、速效磷、速效钾及有机质的积累有促进作用。本试验中苦水玫瑰套种草本植物显著提高了玫瑰根际及行间全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾、有机质含量。套种豆科植物红豆草和苜蓿使得土壤速效氮、磷、钾含量的增幅较明显，但全钾含量在玫瑰+红豆草（T1）根际第2年、玫瑰+芝樱（T4）的根际第2年、行间第1年出现下降。可见套种使得土壤养分含量的增减与套种植物自身生长对土壤养分的需求和消耗特性相关。

表4 不同套种模式下玫瑰鲜花产量Table 4 Rose flower yield under different interplanting patterns

3.2 套种植物对土壤盐分的影响

赵芸晨［22］认为在河西走廊盐渍化土地上种植老芒麦、扁穗冰草、碱茅和紫花苜蓿4 种优质牧草，对盐渍化程度均有一定的改良效果。李发明［23］等认为种植紫花苜蓿后，次生盐渍化土壤理化性状发生了明显变化，K+、Na+有下降的趋势。李昂［24］等研究表明甘肃省沿黄灌区耕地种植多年生豆禾混播牧草可降低表土盐含量和预防土壤盐渍化。本试验中苜蓿（T2）和鼠尾草（T3）生物量大、落叶多，使得玫瑰根际和行间土壤pH 值及总盐含量下降幅度明显优于红豆草和芝樱。套种对土壤盐分的影响与不同植物对土壤盐分的吸收、抑制以及盐分的积聚特性有关。

3.3 套种植物对玫瑰行间土壤水分的影响

娄艳华［25］等研究发现茶园套种模式可提高茶园的湿度，减少土壤表面水分蒸发。詹杰等［26］研究认为与传统清耕茶园相比，茶草互作模式下人工种草、自然生草模式使得土壤含水量分别显著（P<0.05）提高4.58%、21.84%；向佐湘［18］的研究结果表明茶园套种白三叶草有利于提高表层土壤（0~20 cm）和采摘期的土壤水分含量。本试验中能显著提高土壤含水率的套种模式依次为玫瑰+苜蓿（T2）、玫瑰+芝樱（T4）、玫瑰+鼠尾草（T3）、玫瑰+红豆草（T1）。芝樱为矮小密植的地被植物、叶片细小、根系浅，对水分的消耗较少。可见选择适宜的套种植物可有效抑制玫瑰行间地表土壤水分的蒸发。对不同土层含水率的影响与植株大小形态、长势、对地面的郁闭程度及根系对水分的消耗量有关。

3.4 套种植物对行间杂草的抑制效果

朱鹏岗［17］研究认为果园生草减少果园杂草及除草费用。左玉环［27］的研究结果表明果园生草可以改善土壤物理性质，使得土壤容重降低。不能因对生草技术认识不足而将传统的“清耕制”作为日常的管理方式，造成环境恶化，土壤肥力下降。利用植物之间的竞争关系，选择适宜套种、利用价值较高且与杂草竞争关系优势明显的植物套种，能对杂草起到一定的抑制作用。本试验中苜蓿和鼠尾草第二年返青速度较快，植株茂盛，对地面的郁闭度高，能迅速对其他杂草形成抑制，使得行间杂草种类和数量均较少，对行间杂草抑制效果显著。

3.5 不同套种模式对玫瑰鲜花产量的影响

朱鹏岗［17］研究认为果园生草能提高单果重、改善果实品质。蔡倩等［28］研究表明玉米套种大豆能够提高玉米的干物质积累量，大幅度提高土地生产能力。对主栽作物的增产效果与选择套种植物的种类及性能有关，苜蓿为豆科植物，本身具有固氮作用，在可灌溉区域叶片肥大、对地面的郁闭程度高、减少土壤水分蒸发，有利于主栽作物的生长。玫瑰与草本植物套种均能提高玫瑰鲜花产量，其中与苜蓿（T2）套种对玫瑰鲜花增产效果最为明显。

4 结论

玫瑰园中适宜的套种有益于提高土壤全氮、全磷、速效氮、速效磷、速效钾、有机质等土壤养分含量以及土壤含水率、玫瑰鲜花产量，降低杂草数量、盐分含量及土壤pH 值。4 种套种模式中玫瑰+苜蓿（T2）有利于提高土壤含水量和鲜花产量；玫瑰+鼠尾草（T4）抑制杂草效果显著，具有一定的推广价值。在与玫瑰套种时应根据不同需求选择相应植物，鼠尾草、芝樱美化环境效果较强、在需要更换套种物种时易于采挖，苜蓿和红豆草固氮肥田兼具美化环境，缺点是苜蓿根系太深不易采挖干净。