土壤管理方式對蘋果園土壤理化性狀的影響

孫 霞，柴仲平，蔣平安，金俊香，加瑪麗，方 雷

(新疆農業大學草業與環境科學學院，新疆 烏魯木齊 830052)

土壤是植物生長的基礎，是果樹所需水分和礦質營養的來源。果園土壤管理是果樹栽培的重要內容和基礎。科學的果園土壤管理，能夠為果樹根系的生長發育提供良好的水、肥、氣、熱環境，可以維持和提高土壤肥力，促進果樹生長發育，提高果品質量和產量[1]。果園生草栽培由于具有防止水土流失、提高土壤肥力和土壤有機質、調節果園微域生態環境，并因此而促進果樹生長發育、改善果實著色和品質等作用，現已成為世界上許多國家和地區廣泛采用的果園土壤管理方法之一。長期以來我國果園土壤管理一直以清耕為主，因而使得生草栽培起步較晚，至今仍處于試驗和推廣應用階段[2-4]。新疆南部是世界落葉果樹的最佳適生栽培區域，目前環塔里木盆地已建成107萬hm2的特色林果基地，林果業已成為新疆新的經濟增長點和農民增收的重要手段。長期以來，盛產優質果品的南疆干旱區果園土壤采用清耕的土壤管理致使園內生物多樣性差，生態小環境惡劣，病蟲害頻發，果實產量、品質下降。改變傳統果園土壤管理方式，探索新的管理模式已成為南疆林果產業優化升級及持續發展需要重點解決的問題，位于新疆南部的阿克蘇地區是新疆紅富士蘋果(Maluspumila)的主要產區，本研究選擇該地區蘋果園，研究分析了不同果園土壤管理方式下蘋果園土壤理化性狀動態變化特征，為該區域改進果園土壤管理提供理論依據。

1 研究區概況

研究區位于新疆南部阿克蘇地區溫宿縣實驗林場八大隊，地處塔里木盆地北緣，79°28′～81°28′ E， 40°52′～42°21′ N，海拔2 180 m，總面積14 202.46 km2。溫宿縣境地貌北高南低，分為北部山區和南部平原兩大部分，屬典型大陸性暖溫帶干旱氣候，受塔克拉瑪干沙漠的影響，晝夜溫差懸殊較大，年均氣溫10.2 ℃，年均降水量63 mm，年蒸發量1 984.6 mm。≥10 ℃年積溫約為3 968 ℃·d。年均無霜期約185 d。土壤質地為壤質粘土，有機質含量12.23 g/kg，速效氮25.7 mg/kg，速效磷20.94 mg/kg，速效鉀120 mg/kg，pH值為7.8。

2 材料與方法

2.1試驗設計 2009-2010年連續2年在成林蘋果園進行試驗，樹種為喬化紅富士，生長健壯，樹齡9年，株行距3 m×5 m。設生草、覆草、免耕、清耕(對照)4個處理，每種處理3次重復。各處理生態條件及田間管理措施一致。

生草：采用行間人工生草、株間覆蓋的方法進行。采用單一草種紫花苜蓿(Medicagosativa)播種，播種時間為2009年4月上旬，播種量為0.1 kg/hm2，播種方式采用條播，播種深度為2～3 cm，全年刈割2～3 次，生草覆蓋果樹樹盤和株間。

覆草：采用全園覆蓋麥秸，厚度5 cm，4月下旬灌水后覆草。

免耕：施用化學除草劑控制果園雜草，對果園土壤實行免耕。

清耕：采用中耕除草等方法使果園地面處于疏松無雜草狀態，每年中耕除草3～5次。

2.2測定項目及方法 地溫計放置于樹冠外緣滴水線土壤20 cm處，3-10月每月中旬選2 d定點定時測土壤溫度，取多點數據的平均值；土壤樣品采集在每年10月采用蛇形采樣法分層取0～20、20～40 cm土樣(20 cm為一層)，每處理采集3個土樣，取分析結果的平均值。土壤容重測定采用環刀法，土壤水分測定采用烘干法；pH值用酸度計測定。有機質含量采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法測定；全氮含量采用凱氏定氮法測定，速效氮含量采用堿解擴散法測定；全磷含量采用高氯、硫酸消化-鉬銻抗比色法測定；速效磷含量采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定；全鉀、速效鉀含量采用火焰光度計法測定[5]。

2.3數據處理 數據取2年平均值，數據分析和處理采用DPS 6.5和Excel進行。

3 結果與分析

3.1不同土壤管理方式對土壤物理性狀的影響 各處理0～40 cm土層土壤物理性狀如表1所示。土壤容重、孔隙度是反映土壤物理性狀的主要指標,其性狀的優劣不僅影響土壤水、氣、熱狀況,而且影響礦質養分供應及果樹根系生長,進而影響果樹的生長發育[3]。4種土壤管理方式下0～20 cm土層土壤容重變化表現為覆草>免耕>生草>清耕(表1)。與清耕相比，20～40 cm土層各處理不同程度地降低了土壤容重，增加了土壤孔隙度。各處理土壤容重平均分別比對照下降15.29%、2.55%和7.01%，土壤孔隙度分別比對照增加了19.55%、9.81%和4.45%。清耕雖然疏松了表層土壤,降低了表層土壤容重，但整個土層土壤容重趨于增加、孔隙度趨于下降，說明土壤結構呈現退化趨勢。各處理的土壤含水量變化差異明顯(表1)，尤以覆草處理保水效果最好，這對于干旱區果園起到了較好的保水作用。覆草后表層和20～40 cm土壤含水量分別較對照提高46.94%和51.53%，綜合不同土壤深度的土壤水分含量各處理表現為覆草>生草>免耕>清耕。pH值變化不明顯，各處理與清耕對照無顯著差異(P>0.05)。

表2反映了各處理下土壤溫度的月變化。3-4月覆草處理的保溫效果最好，其次為生草處理，免耕和清耕處理由于地表裸露，土壤保溫效果差。隨著外界環境氣溫的升高，免耕和清耕處理土壤溫度升高明顯，6-8月土壤溫度變化表現為清耕>免耕>生草>覆草，說明夏季果園進行生草和覆草可以在一定程度上減少地表對太陽輻射能量的吸收與傳導,降低地表溫度和調節園區氣溫，從而改善果園內環境。進入9月后，免耕和清耕由于地表裸露缺乏覆蓋，自身調節土溫的功能差，土壤溫度降低迅速。

表1 不同土壤管理方式下土壤物理性狀的變化

表2 不同土壤管理方式下土壤溫度的月變化 ℃

3.2不同管理方式對土壤養分含量的影響 土壤有機質是旱地果園肥力的基礎，通常作為土壤肥力水平高低的一個重要指標[6]。生草也會影響土壤總有機碳含量和土壤pH值[7]。保持土壤中較高的有機質數量和質量水平是土壤持續利用和果樹高產穩產的重要條件。

對不同處理下土壤有機質含量的測定表明(圖1)，各處理在不同程度上改善了0～40 cm土層有機質含量。其中表土層中生草、覆草和免耕處理分別比對照清耕增加了2.27、1.38和1.08 g/kg，提高了17.93%、14.06%和8.53%，各處理表層土壤對有機質增加的貢獻表現為生草>覆草>免耕>清耕。表土層中有機質增加較20～40 cm土層更為顯著，表明增加的有機質主要積累于果園表層土壤，隨著土層深度的增加而逐漸減少。20～40 cm土層中各處理有機質分別比對照提高14.38%、13.46%和12.88%，表現為覆草>生草>免耕>清耕。

圖1 不同土壤管理方式下土壤有機質含量

速效氮、速效磷及速效鉀是植物所需營養的直接來源[8]，如表3所示，0～40 cm土層，各處理土壤速效氮、速效磷及速效鉀都較清耕高，差異都達到顯著水平(P<0.05)。各處理的速效氮變化為覆草>生草>免耕>清耕，除生草外，其他3個處理20～40 cm 速效氮含量都高于表層土壤。速效磷變化表現為生草>免耕>覆草>清耕；0～20 cm土壤速效鉀變化顯著，表明生草、覆草和免耕均能在一定程度上改善土壤速效鉀含量。生草后改善了土壤庫氮、磷、鉀的實際供給能力，李會科等[9]認為這可能與牧草根系的分泌物及牧草提高了土壤微生物活性有關。林潔榮等[10]、范宏偉[11]的研究結果都證明了果園生草能不同程度地提高土壤中速效養分的氮、磷、鉀含量。

氮、磷、鉀是作物生長的基礎養分，土壤中全氮、全磷及全鉀量通常用于衡量土壤養分的基礎肥力。如圖4所示，0～20 cm土層生草區全氮含量有所降低，比清耕減少了0.05 g/kg，下降8.06%，20～40 cm土層也有同樣的變化，下降了13.04%。覆草處理表層土壤全氮含量比對照低，但深層全氮含量高于對照，表明覆草在一定土層深度內能提高土壤中氮素含量，各處理全氮含量表現為免耕>覆草>清耕>生草。土壤全磷變化同全鉀相似，生草>免耕>覆草>清耕。數據分析表明，各處理對土壤全磷和全鉀的影響主要表現在0～20 cm的土層，全磷分別比對照提高了24.61%、6.15%和16.92%，全鉀提高了35.59%、14.86%和20.72%。20～40 cm土層全磷分別比對照提高了24.61%、6.15%和16.92%，全鉀提高了32.70%、7.05%和14.52%。

表3 各土壤管理方式下不同深度土壤速效養分含量變化 mg/kg

表4 各土壤管理方式下不同深度土壤全量養分含量變化 g/kg

4 討論與結論

不同土壤管理方式對果園土壤的理化性狀有較大的影響。由于生草后植物根系向下層土壤擴展,根系的穿插有利于土壤形成大小孔隙，在一定程度上能改善土壤結構，降低土壤容重，增加土壤孔隙度。同時增加了地表覆蓋，減少了地面水分的蒸發，增強了土壤保水能力，從而有效提高了土壤含水量。生草和覆草處理的保溫效果較好，免耕和清耕處理由于地表裸露缺乏覆蓋，自身調節土溫的功能差，土壤溫度降低迅速。果園進行生草與傳統的清耕相比，可充分利用園間的水肥條件[12]，也有研究認為生草與果樹存在嚴重爭水現象[13-14]或生草降低土壤pH值[15]。清耕的土壤管理方式雖然疏松了表層土壤,降低了表層土壤容重，但整個土層土壤容重趨于增加、孔隙度趨于下降，說明土壤結構趨于退化，這與已有研究結論基本一致[4,6,9]。

果園進行生草和覆蓋后，其枯葉、枯根等殘體在土壤中降解、轉化，形成腐殖質，土壤中的有機質便不斷提高。李會科等[9]、趙建民和趙鋒[16]、王淑媛[17]在蘋果園試驗也證明了這一結果。這表明果園生草和覆蓋后能有效地提高土壤有機質含量，進而增強土壤肥力及保水保肥能力。南疆盆地果園土壤有機質含量普遍較低，因此，提高果園土壤有機質，對維持土壤肥力、改善果品品質和提高市場競爭力具有重要作用。

試驗后各處理0～40 cm土層土壤速效養分值均較對照有不同程度的提高，一定程度上能改善果樹的生長狀況，有利于果樹對營養元素的吸收。生草降低了0～40 cm土層中全氮含量，說明生草后果樹與牧草存在一定的養分競爭，消耗了一定的養分，果園生草栽培中，普遍重視對果樹施肥而忽視對牧草施肥，因此，生草0～40 cm土層全氮的降低為牧草缺乏施肥及牧草生長消耗所致，生產中應加強對牧草的施肥管理。

本研究只分析了不同管理方式下對果園土壤理化性狀的影響，果園土壤管理方式對土壤微生物及酶活性、生態效應及果樹生長發育及產量和品質都將產生一定地影響，這有待于進一步的研究。

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