鼠茅草生草對蘋果園土壤理化性質的影響

李元雪，張廣娜*，苗悅，林祥杰，王蕓，于軍香，鄭亞琴

（1.臨沂大學農林科學學院，山東臨沂 276005；2.臨沂大學藥學院，山東臨沂 276005；3.臨沂大學資源環境學院，山東臨沂 276005）

果園生草是果樹行間以自然帶狀生草或人工全園生草方式，利用優勢草種覆蓋雜草的一種果園管理措施。人工生草所種植的草可為一年生或多年生草種，現階段根據不同區域氣候及土壤條件，主推品種有紫云英、紫花苜蓿、長柔毛野豌豆三葉草、黑小麥和鼠茅草等。果園生草可以以草抑草，蓄水保墑，調節地溫，提高土壤有機質含量，改善果園小氣候，促進農業可持續發展[1]。而傳統的清耕因為需要進行人工鋤草，還要大量使用化學除草劑，不僅增加了果園的管理成本，可能還會造成土壤中農藥殘留以及環境污染等問題，導致果園土壤結構惡化、板結，果樹樹勢轉弱[2]。果園生草是現代果園管理較有效的方法之一，近年來鼠茅草是備受推崇的人工生草品種之一。

鼠茅草是一種耐嚴寒而不耐高溫的草本綠肥植物，屬禾本科單子葉馬尾型茅草，葉線狀針形，叢生；針葉年生長量40～70 cm。根是須根系，根生密集，主要分布在0～30 cm 處，最深可達70～80 cm。9 月中旬～10 月上旬播種，翌年3～5 月為生長旺季，6 月中下旬鼠茅草連同根系一同枯死，雨季過后，鼠茅草腐爛變薄，覆蓋整個地面，不易點燃。近年來，果園鼠茅草生草得到了較好地推廣，受到果農的認可，本文研究了種植鼠茅草兩年后對果園土壤理化性質的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗設置在山東省臨沂市白沙埠鎮純真苗圃蘋果示范園內進行，蘋果品種為煙富3 號（M9T337 矮化砧），種植行間距為4 m，株距2.5 m，行間未起壟，設置2 個試驗處理，分別為鼠茅草生草與清耕處理，生草處理和清耕處理分別為兩行蘋果種植行間生草或清耕，每個試驗小區為4 m×10 m，每個處理重復3 次。

鼠茅草（種子由嘉禾源碩公司購得）采用行間土壤翻耕后，撒播方式播種，試驗小區于2016 年10 月種植鼠茅草，清耕處理地上雜草采用人工拔除，土壤質地為壤土，各小區施肥按照常規果園施肥進行，年施復合肥（NP-K：15-15-15）100 kg/667 m2。

1.2 土壤理化指標的測定

土壤pH 值采用1:2.5 土水比，pH 計測定。土壤含水量采用烘干法測定（105 ℃）。土壤孔隙度與土壤容重采用環刀法測定。

有效氮分銨態氮和硝態氮，采用2 mol/L 氯化鉀溶液浸提，銨態氮采用靛酚藍比色法測定[3]，硝態氮采用雙光束紫外分光光度法測定[4]。有效磷采用陰離子交換樹脂條結合鉬藍比色法測定[5]。有效鉀采用四苯硼鈉比濁法測定[6]。土壤有機碳含量采用水合熱重鉻酸鉀氧化比色法測定[6]。

1.3 土樣采集

種植鼠茅草2 年后，于2018 年10 月下旬，鼠茅草第3 次萌發并覆蓋地表后進行土樣采集。地表草去除地表平整后用環刀采集表層土壤樣品，用于土壤孔隙度及土壤容重測定。用鐵鍬挖40 cm×40 cm×50 cm 的土坑，用刀具從下往上均勻刮取0～40 cm 土壤樣品，0～20 cm 為土壤上層土樣，20～40 cm 為下層土樣。在每個生草試驗區采集3 次，混合后形成一個土樣，共采集3 個重復土樣；用同樣的方法采集對照清耕區的土樣。

土樣采回實驗室后過2 mm 篩，過篩后的土樣一部分放置于4 ℃冰箱保存，用于土壤pH、有效氮（NH4+-N、NO3－-N）、有效磷和有效鉀含量，一部分土樣風干磨細后用于土壤有機碳含量的測定。

1.4 數據處理

試驗數據采用Mcrosoft Excel 2019 進行初步處理，采用SPSS16.0 進行分析，文中數據為“均值±標準誤”，處理間或土層間指標差異采用獨立樣本t 檢驗，顯著性水平為0.05。數據制圖采用Sigmaplot 10 制作。

2 結果與分析

2.1 果園生草對土壤物理性質的影響

表1 顯示了清耕與鼠茅草處理條件下耕層土壤的物理性質。由表1 可知，在0～20 cm 土層中果園生草鼠茅草對土壤pH 沒有顯著影響，而20～40 cm 土層中生草區pH 顯著高于清耕區，說明生草使土壤pH 由微酸性變為中性，更有利于果樹的正常生長。

土壤容重可反映土壤的松緊程度。因下層土壤在挖取時土體容易造成破壞，故本研究僅采集了表層原位土樣進行土壤容重分析。由表1 可知，兩年鼠茅草生草區與清耕區土壤容重對比沒有顯著變化。而毛管孔隙度生草區比清耕區顯著升高，說明生草可以使土壤容納更多的水分和空氣，使土壤保水性、通氣性更好[7]。而非毛管孔隙度和總孔隙度無顯著變化。

表1 清耕與鼠茅草處理條件下耕層土壤基本理化性質Table 1 Soil physical-chemical proprieties under clear tillage and sod culture treatment

2.2 種植鼠茅草對果園土壤養分含量的影響

2.2.1 對果園土壤硝態氮含量的影響

圖1 清耕和鼠茅草生草處理土壤硝態氮含量Fig.1 Soil nitrate nitrogen content under clear tillage and sod culture treatment

由圖1 可見，在0～20 cm 土層中硝態氮含量生草區比清耕區顯著升高，證明果園鼠茅草生草增加了表層土壤中硝態氮含量，20～40 cm 硝態氮含量生草區顯著低于清耕區，而清耕區20～40 cm 硝態氮含量比0～20 cm 顯著升高，鼠茅草區土層間硝態氮含量無顯著變化，這是由于生草前期對土壤養分含量影響較小，且存在與果樹根系競爭養分的可能[8-9]。

2.2.2 對果園土壤銨態氮含量的影響

由圖2 可以看出，在0～20 cm 和20～40 cm 土層土壤銨態氮含量生草區與清耕區相比無顯著變化，且兩處理下土層間也無顯著變化，這可能與生草年限較短有關[9]。

圖2 清耕和鼠茅草生草處理土壤銨態氮含量Fig.2 Soil ammonium nitrogen content under clear tillage and sod culture treatment

2.2.3 對果園土壤有效磷含量的影響

由圖3 可知，在0～20 cm 和20～40 cm 土層中生草區與清耕區土壤有效磷含量無顯著差異。清耕區20～40 cm土層土壤有效磷含量顯著高于0～20 cm 土層，說明鼠茅草前期可能存在與果樹根系競爭有效磷的現象，故生草前幾年應適當對生草區進行施肥。

圖3 清耕和鼠茅草生草處理土壤有效磷含量Fig.3 Soil available phosphorus content under clear tillage and sod culture treatment

2.2.4 對果園土壤有效鉀含量的影響

由圖4 可以看出，土壤有效鉀含量在處理間和土層間均無顯著差異，說明短時間鼠茅草生草對土壤有效鉀含量無顯著影響。

圖4 清耕和鼠茅草生草處理土壤有效鉀含量Fig.4 Soil available potassium content under clear tillage and sod culture treatment

2.2.5 對果園土壤有機碳含量的影響

由圖5 可以看出，土壤有機碳含量為在0～20 cm 與20～40 cm 土層中顯著高于清耕區，證明生草增加了土壤有機碳含量，這是因為鼠茅草枯萎降解，提供了大量的碳源，從而增加了土壤有機碳含量[10]。清耕區土壤有機碳含量0～20 cm 土層比20～40 cm 土層顯著提高，表明有機碳在清耕區深層土壤消耗較快[11]。

圖5 清耕和鼠茅草生草處理土壤有機碳含量Fig.5 Soil organic carbon content under clear tillage and sod culture treatment

3 小結

果園內肥料的大量連年使用，易造成土壤板結及有機質含量下降。本研究發現鼠茅草生草兩年后即可顯著增加耕層土壤的有機碳含量，顯著提高表層土壤毛管孔隙度，改善土壤保水性和通氣性。生草使土壤pH 值得以改善，由微酸性變為中性。鼠茅草生草兩年對土壤容重、非毛管孔隙度、總孔隙度無顯著影響，因為生草年限較短，其后期效應有待于進一步研究。鼠茅草生草對土壤有效養分含量的影響主要表現在其可顯著提高土壤表層硝態氮含量，但在20～40 cm 土層可能存在與果樹根系的硝態氮和有效磷的需求競爭。試驗還發現兩年的鼠茅草生草對土壤有效鉀、銨態氮含量均無影響。