陇东半干旱区果园间作绿肥对土壤肥力的影响研究

杨蕊菊 张久东 车宗贤 卢秉林 崔恒

摘要：傳统清耕果园土壤肥力下降的问题严重威胁着苹果产业的可持续发展，通过研究陇东半干旱区果园间作绿肥种植模式下土壤养分及土壤微量元素的变化，为陇东半干旱区果园科学间作套种、提高果园土壤肥力提供指导。以静宁县苹果园为研究对象，选取7种果园不同绿肥间作种植模式，研究了间作绿肥对果园土壤肥力的影响。结果表明，果园间作绿肥时，土壤肥力总体表现为有机质、氮素水平偏低，土壤速效氮和速效磷含量相对丰富。3年生果园间作绿肥后土壤养分均显著高于6年生果园。不同果园间作绿肥模式下，土壤有效锌、有效锰、有效铁的差异均呈极显著水平，3年生果园间作绿肥模式的土壤有效锌含量均普遍高于6年生果园。不同果园间作绿肥模式下土壤有效锰和有效铁含量均处于中等偏上水平，且随果园年限的增加而增加；不同果园间作绿肥模式下土壤有效铜含量处于中等水平，受果园年限的增长差异不大。综上所述，陇东半干旱区3年生果园以间作2年毛叶苕子+1年扁豆为最优模式，该模式既经济又环保，可在当地生产中推广应用。

关键词：苹果园；绿肥；间作；种植模式；土壤肥力；陇东半干旱区

中图分类号：S661.1；S344.3          文献标志码：A         文章编号：2097-2172（2023）12-1116-005

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2023.12.006

Effects of Green Manure Intercropping on Soil Fertility of

Orchards in Longdong Semi-arid Region

YANG Ruiju 1， 2， 3， ZHANG Jiudong 1， 2， 3， CHE Zongxian 1， 2， 3， LU Binglin 1， 2， 3， CUI Heng 1， 2， 3

（1. Institute of Soil， Fertilizer and Water-Saving Agriculture， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou， Gansu 730070， China; 2. Gansu Scientific Observing and Experimental Station of Agro-environment and Arable Land Conservation，

Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Lanzhou Gansu 730070， China; 3. National Agricultural

Experimental Station for Soil Quality in Liangzhou， Wuwei Gansu 733000， China）

Abstract： The issue of soil fertility decline in traditional clean tillage orchards seriously threatens the sustainable development of the apple production. In order to reveal the changes of soil nutrients and soil trace elements in orchards with green manure in tercropping in the semi-arid area of Longdong so as to provide references for scientific intercropping and soil fertility improvement in orchards， the apple orchards in Jingning County was taken as the research object， and seven intercropping planting modes of green manure were selected to study effects of green manure intercropping on soil fertility in orchards. The results showed that the soil fertility of orchard intercropping green manure was generally characterized by low levels of soil organic matter and nitrogen content， but the contents of soil available nitrogen and available phosphorus were relatively rich. Among them， the soil nutrient of 3-year-old orchard intercropping green manure was better than that of 6-year-old ones. The differences of soil available zinc， available manganese and available iron among different treatments were extremely significant. The soil available zinc content of 3-year-old orchard intercropping green manure mode was generally higher than that of 6-year-old orchard. The contents of available manganese and available iron in soil were above the middle level and increased with the growth of orchard age. The content of available copper in soil was at the middle level， and there was no significant difference detected along with the growth of orchard age. Among different planting modes， the 2-year hairy vetch plus 1-year lentil planting mode was the optimal planting mode， which is economical and environmentally friendly and can be promoted in local production.

Key words： Apple orchard; Green manure; Intercropping; Planting mode; Soil fertility; Longdong semi-arid region

收稿日期：2023 - 10 - 11

基金项目：国家现代农业绿肥产业技术体系（CARS-22-Z-16）。

作者简介：杨蕊菊（1973 — ），女，甘肃秦安人，副研究员，博士，研究方向为土壤肥料与作物栽培。Email： yangruiju@126.com。

苹果作为我国第一大水果，已成为果农增收致富的重要产业之一［1 ］。苹果属于多年生植物，生长过程中需肥量大，传统清耕果园普遍存在土壤裸露、化肥施用过量、果园土壤水分蒸发大，土壤板结及养分比例失调、果品化肥残留、树体抗逆性差、肥料利用率低下等问题，严重威胁着苹果产业的可持续发展，在很大程度上降低果农收益。

静宁县地处黄土高原丘陵沟壑区，属暖温带半湿润半干旱气候，四季分明，气候温和，光照充足。全年平均气温8.4 ℃，年均降水量649.3 mm，年均降水天数154 d，全年日照总时数1 882.8 h［2 ］。独特的地域、气温、土壤特点，非常有利于苹果生产，静宁县被农业农村部认定为“黄土高原优生苹果最佳栽植区域”。

清耕是果园土壤管理的传统模式［3 - 4 ］，但长期频繁的耕作会引起土壤结构变差、保水保肥能力下降等一系列问题。果园裸露地种植其他作物覆盖［5 - 7 ］、间作套种绿肥均能有效改善果园土壤理化性质［8 - 10 ］，减少土壤水分无效蒸发，提高肥料利用效率，保护生态环境。我们研究了静宁县果园绿肥间作套种模式下果园土壤养分的变化，旨在为陇东半干旱区果园科学间作套种、提高果园土壤肥力提供技术指导。

1   材料与方法

1.1   试验设计

选取甘肃静宁县城川镇吴庙村、胡家河村等地7种不同绿肥作物间作的苹果园作为研究对象，种植模式处理见表1。果园栽培品种为红富士，灌溉方式均为滴灌。

1.2   取樣及测定方法

果实成熟期在每个果园采用五点取样法（避开施肥穴），于距离树干2.5 m处采集 0～20 cm土层的土壤样品5个（圆盘式等间距取土），除杂后均匀混合，将各点土样充分混合后用四分法选留1 kg，尽快送实验室进行风干处理，测定其pH、养分含量和矿质营养元素含量。

果园土壤有机质含量测定采用重铬酸钾氧化-油浴加热法（NY/T 1121.6 — 2006），土壤有效磷含量测定采用分光光度计TU-1901（HJ 704 — 2014），土壤速效钾含量测定采用火焰光度法M410（LY/T 1234 — 2015），铵态氮、硝态氮含量测定采用森林土壤氮的测定（LY/T1228 — 2015），有效锌、有效锰、有效铜、有效铁含量测定采用DTPA提取 — 原子吸收光谱法-原子吸收分光光度计TAS-990（NY/T 890 — 2004），有效硼含量测定采用森林土壤有效硼的测定-紫外可见分光光度计（LY/T1258 — 1999）。土壤养分分级参照全国第 2 次土壤普查养分分级标准（表2）［11 ］。

1.3   数据处理

试验数据采用Microsoft Excel 2007和SPSS 20软件统计分析。

2   结果与分析

2.1   果园间作绿肥种植模式处理对土壤养分的影响

果园间作绿肥不同种植模式对土壤养分影响差异较大，土壤有机质含量、铵态氮含量之间差异不显著，有效磷、速效钾含量差异均达极显著水平（P ＜ 0.01），硝态氮含量差异达显著水平（P ＜ 0.05）。从表3可知，各处理土壤有机质含量介于12.67～17.10 g /kg，依据表2的分级标准，均属于适中水平。处理②与处理③土壤有机质含量差异不显著，显著高于其他处理，总体表现为3年生果园土壤有机质含量高于6年生果园，土壤有机质平均含量提高2.80 g/kg。土壤有效磷平均含量表现为3年生果园处于偏高水平，6年生果园处于丰富水平，其中处理⑥果园土壤有效磷含量相对较低，即果园长期间作黑麦草可降低土壤有效磷含量。果园土壤速效钾平均含量各处理均处于偏高水平，3年生果园平均为499.89 mg/kg，显著高于6年生果园（237.34 mg/kg）。果园土壤整体氮肥水平较低，土壤硝态氮平均含量总体表现为3年生果园显著高于6年生果园；土壤铵态氮平均含量不同年份间差异不显著。不同处理间处理②土壤硝态氮含量与处理①、处理③差异不显著，显著高于其他处理，而土壤铵态氮含量与其他处理间无显著差异。

2.2   不同果园间作绿肥种植模式处理对土壤微量元素含量的影响

土壤中植物生长必需微量元素Fe、Mn、Cu、Zn、B等的供给水平影响植物的正常生长发育。当土壤中某种微量元素缺乏时，会降低作物的产量和品质；微量元素过量时，又会造成肥料的浪费及肥害［12 ］，因此，合理利用微量元素显得尤为重要。通过表4可以看出，不同果园间作绿肥种植模式对土壤有效锌、有效锰、有效铁含量的差异均有极显著影响（P ＜ 0.01），对土壤有效铜、有效硼含量的影响不大。处理①、处理②、处理③土壤有效锌含量处于偏高水平，处理④、处理⑤、处理⑥处于缺乏水平，处理⑦属于适中水平。不同树龄果园间，土壤有效锌含量表现为3年生果园显著高于6年生果园，不同处理间土壤有效锌差异不显著。处理⑤土壤有效锰含量显著高于其他处理，为22.23 mg/kg，处于丰富水平，且6年生果园普遍高于3年生果园，随种植年限的增加，土壤有效锰含量增加。除处理②外，种植模式和果园年限对土壤有效铜含量影响不大。土壤有效铁含量处于丰富偏高水平，且随果园种植年限的增加而增加，处理④、处理⑤显著高于其他处理，6年生果园有效铁平均含量（20.95 mg/kg）显著高于3年生果园（11.37 mg/kg）。土壤有效硼含量处于丰富水平，但不同处理间差异较大，其中处理②、处理④均高于其他处理，处理⑥土壤有效硼含量最低，为1.09 mg/kg。

2.3   不同果园间作绿肥种植模式处理的土壤养分相关性分析

有机质含量的丰缺程度基本可以反映果园土壤的氮素营养水平。相关分析（表5）表明，果园间作绿肥时土壤有机质与速效钾、硝态氮呈显著正相关（相关系数分别为R=0.450*、R=0.509*），有机质与有效锌呈极显著正相关（R=0.684**）；土壤有效磷与速效钾、硝态氮、有效锌均呈极显著正相关，相关程度依次为硝态氮（R=0.777**）、有效锌（R=0.562**）、速效钾（R=0.533**），与铵态氮呈显著正相关（R=0.447*）；土壤速效钾与硝态氮、铵态氮、有效锌、有效锰及有效铁均呈极显著相关，其中呈正相关关系的有硝态氮（R=0.727**）、有效锌（R=0.625**）、铵态氮（R=0.553*）。土壤硝态氮与土壤有效锌、铵态氮均呈极显著正相关，其相关性有效锌（R=0.777**）高于铵态氮（R=0.579**）。土壤硝态氮与土壤有效锰、有效铁均呈极显著负相关。

3   讨论与结论

有机质含量是衡量土壤肥力的重要指标之一，有机质不仅能保持土壤的结构，还对土壤其他理化性质产生巨大的影响［13 - 15 ］。氮磷钾是植物生长过程中极为重要的必需元素［16 - 18 ］。土壤有机质含量高低与营养元素的关系十分紧密，且相互影响。依据各营养元素间的相关性分析可知，果园间作绿肥时土壤有机质含量随速效钾、硝态氮和有效锌含量的增加而增加，土壤有效磷随速效钾、硝态氮、铵态氮及有效锌的增加而增加。土壤速效钾随硝态氮、铵态氮和有效锌的增加而增加，随有效锰和有效铁含量的增加而降低。土壤硝态氮含量随土壤有效锌和铵态氮的增加而增加，随土壤有效锰和有效铁的含量增加而降低。

静宁县果园间作绿肥土壤肥力总体表现为土壤有机质、氮肥水平偏低，土壤速效氮和速效磷含量相对丰富。6年生绿肥果园土壤养分状况显著的低于3年生果园土壤养分，可能原因是果树生长在固定的土壤上，多年种植随着树体产出的增加，养分吸收量也不断增加，若不能及时补充营养亏缺，会致使土壤质量变差［19 ］。另外，土壤大量营养元素，氮、磷、钾肥间呈相互促进效应，增施氮、磷、钾肥有利于土壤有机质增加。

土壤中的微量元素对植物生长发育具有不可替代的作用［20 - 21 ］，其可参与调控植物体内各种生理代谢的关键过程及酶活动。土壤有效锰对植株抗病性、果实品质和产量有重要作用，有效锌能够影响果树各器官生长发育、抗逆性、光合作用及果品产量。土壤微量元素对土壤有机质的提升既有促进作用又有拮抗作用，增施锌肥有利于土壤有机质和养分的提升作用，过多增施有效锰和有效锌不利于果园土壤有机质的提升。我国很多地区土壤中微量元素缺乏，已经成为影响作物增产的限制因素。本研究表明，静宁果园间作绿肥土壤有效锰和土壤有效铁含量均处于中等偏上水平，且6年生果园土壤有效锰和土壤有效铁含量

显著高于3年生果园。土壤有效铜含量处于中等水平且随受年限的影响不大。土壤有效锌、有效锰、有效铁的差异均呈极显著水平，且有效锌含量3年生间作绿肥果园普遍高于6年生果园。

适宜的土壤磷含量是苹果优质高产的基础，土壤磷肥投入量是决定土壤磷含量变化趋势的关键因素，熟化程度较高，果园土壤其总磷含量相对稳定，但有效磷受水肥管理影响较大。综合考虑各种土壤养分因子，研究发现，间作2年毛叶苕子+间作1年扁豆种植模式、覆盖2年麦草+间作1年扁豆种植模式这2种模式均可有效改善果园土壤肥力。但绿肥是清洁的有机肥源，其产生的根瘤菌具有显著的固氮作用，从经济环保角度考虑，3年生果园间作绿肥时以间作2年毛叶苕子+间作1年扁豆的种植模式可作为陇东半干旱区果园最优种植模式，宜在当地生产中推广应用。

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