玉米秸稈覆蓋厚度對藍莓生理生長和產(chǎn)量的影響

陳彥君， 王德爐

(1.貴州省林業(yè)科技推廣總站，貴州 貴陽 550001； 2.貴州大學 林學院， 貴州 貴陽 550025)

地表覆蓋是土壤改良的一種簡便方式，按照覆蓋物的不同可分為有機物(作物秸稈等)和無機物(地膜等)覆蓋[1]，地表覆蓋可改善土壤微環(huán)境[2]。作物秸稈覆蓋地表可抑制雜草生長、減少極端溫度對作物根系的損傷，調(diào)節(jié)并維持土壤有機質(zhì)、pH和含水量，降低土壤容重[3-4]，營造較為穩(wěn)定的土壤狀態(tài)[5-7]，從而促進植物生長[8-9]。目前對于地表覆蓋的研究多應用于草本作物[10]，且主要圍繞不同覆蓋物對土壤理化性質(zhì)的作用機理而開展，有機物覆蓋厚度對果樹影響的研究較少。自1983年吉林大學郝瑞團隊從北美引入藍莓(VacciniumcorymbosumL.)以來，黑龍江、江蘇、貴州及云南等省相繼開展藍莓引種試驗，并形成規(guī)模化產(chǎn)業(yè)[11]。藍莓作為淺根性須根系植物[12]，根系弱、無根毛，因此土壤狀態(tài)對藍莓生長發(fā)育的影響較其他果樹大。經(jīng)前期研究[13]發(fā)現(xiàn)，玉米秸稈覆蓋地表較適于山地酸性黃壤藍莓果園土壤改良與樹體生長，但有機物覆蓋太厚會影響土壤通透性，增強土壤黏度，不利藍莓根系發(fā)育，而太薄則達不到固水保墑、控制雜草的效果[14]。目前，關于藍莓有機物覆蓋適宜厚度的研究結論較少。鑒于此，采用田間試驗，研究玉米秸稈覆蓋厚度對藍莓樹體生理、生長和產(chǎn)量的影響，分析各指標與覆蓋厚度的相關性，開展綜合評價，分析2個藍莓品種較適宜的有機物地表覆蓋厚度，以期為秸稈還田在藍莓有機生產(chǎn)上應用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試藍莓品種為6年生兔眼藍莓粉藍和芭爾德溫，藍莓種植株行距2 m×3 m，果實成熟期為7—8月；有機覆蓋物為玉米秸稈，含有機質(zhì)752.86 g/kg、全氮7.16 g/kg、水解氮210 mg/kg、全磷0.71 g/kg、有效磷490 mg/kg、全鉀11.22 g/kg、速效鉀290 mg/kg。玉米秸稈經(jīng)錘片式粉碎機粉碎至秸稈長度<5 cm，覆蓋于長勢一致的粉藍和芭爾德溫藍莓果園。

1.2 試驗地概況

試驗地位于貴州省麻江縣境內(nèi)(26°32′49″N , 107°34′58″E)，海拔740 m，年均溫16℃，無霜期>290 d，年降雨量>1 200 mm。土壤pH 5.2～5.7，黃壤，土層深厚，土壤全氮2.21 g/kg，水解氮24.15 mg/kg，全磷1.38 g/kg，速效磷7.73 mg/kg，全鉀8.45 g/kg，速效鉀143.02 mg/kg。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計 試驗采用田間隨機區(qū)組設計，以不覆蓋玉米秸稈為對照(H1)，以玉米秸稈不同覆蓋厚度為處理對象，設3個處理。H2，覆蓋厚度5 cm；H3，覆蓋厚度10 cm；H4，覆蓋厚度20 cm。均為自然塌陷后厚度，每處理3次重復，每重復3株。于2016年1月將經(jīng)粉碎后的玉米秸稈覆蓋于選定藍莓植株壟面，全壟覆蓋，覆蓋寬度120 cm，其他管理措施同當?shù)爻Ｒ?guī)田間管理。

1.3.2 取樣與測定方法

1) 土壤性狀。每處理隨機選擇5個點，在藍莓生長旺盛的3—11月，每月測定1次土壤pH、含水量、容重和有機質(zhì)含量。利用pH計測土壤pH，燃燒法測土壤含水量，環(huán)刀法測容重，重鉻酸鉀滴定法測土壤有機質(zhì)。取各處理平均值。

2) 根系活力。用對角線取樣法，2016年12月，利用根鉆取根，每處理50 g，冰浴條件帶回實驗室，用TTC法測根系活力。

3) 葉片指標。8月落果后，按橫坡和縱坡2個方向，隨機選取樹冠中部成熟健康葉片5～7片，每處理各采摘60片成熟葉。用葉面積儀測定單葉面積，丙酮-乙醇提取比色法測葉綠素，氮藍四唑法測超氧化物歧化酶SOD，蒽酮比色法測可溶性糖，水楊酸-硫酸法測硝態(tài)氮[15]。

4) 新梢生長指標。新梢生長包括新梢長度和數(shù)量，自2016年3月始，用鋼卷尺測量樣株新梢長度，記錄至11月。

5) 凈光合速率和蒸騰速率。在6月藍莓生長旺盛期，連續(xù)3日晴天后，每樣株各選擇2片無損傷的外圍成熟葉，用Ci-340便攜式光合儀測定凈光合速率和蒸騰速率，于9:00-11:00測量完畢。

6) 產(chǎn)量和單果重。5月底果實著色期統(tǒng)計結果數(shù)，盛果期每樣株隨機采摘10顆藍莓果實，每處理90顆，測定單果重。產(chǎn)量=結果數(shù)×單果重。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Excel處理試驗數(shù)據(jù)及繪圖，用SPSS 25.0統(tǒng)計分析，進行Pearson相關性分析、LSD多重比較，采用綜合指數(shù)法進行綜合評定。正向指標是指數(shù)值越大越好的指標，負向指標反之。

綜合指數(shù)：I=(Y1+Y2+……Yn)/n

2 結果與分析

2.1 覆蓋厚度對藍莓果園土壤性狀的影響

由表1可知，玉米秸稈覆蓋藍莓果園其土壤pH和容重降低，土壤含水量和有機質(zhì)含量提升。土壤pH，H2～H4較H1(CK)顯著降低，且隨覆蓋厚度增加緩慢上升，處理間差異不顯著。土壤含水量，H4土壤含水量最高，為28.31%，略高于H3，二者差異不顯著，但二者與H1差異顯著。土壤容重，隨覆蓋厚度增加而降低，H3和H4分別較H1低14.53%和23.26%，差異顯著。土壤有機質(zhì)含量隨覆蓋厚度而增加，H2、H3和H4土壤有機質(zhì)含量分別較CK提升30.33%、67.62%和81.01%，處理間差異顯著。說明，玉米秸稈覆蓋通過調(diào)節(jié)pH、保持含水量、降低土壤容重和增加土壤有機質(zhì)含量，營造較為穩(wěn)定的土壤狀態(tài)，覆蓋厚度為10～20 cm時，可顯著影響土壤狀態(tài)。

表1 玉米秸稈不同覆蓋厚度藍莓果園土壤的pH、含水量、容重和有機質(zhì)含量Table 1 pH, moisture content, bulk density and organic matter content of blueberry orchard soil covered by cornstalk with different thickness

2.2 覆蓋厚度對藍莓生理的影響

從表2看出，玉米秸稈不同覆蓋厚度對藍莓生理特性影響顯著。2個藍莓品種的根系活力、硝態(tài)氮、超氧化物歧化酶(SOD)和葉綠素(a+b)含量在覆蓋后顯著高于其相應的對照(H1)，且根系活力和硝態(tài)氮含量均隨覆蓋厚度的增加而增加，同時表現(xiàn)出品種間差異。覆蓋厚度5 cm(H2)時，2個品種的硝態(tài)氮、SOD和葉綠素(a+b)含量均顯著高于其相應的對照(H1)，粉藍的根系活力較其H1高13.07%，可溶性糖含量較其H1低17.39%。覆蓋厚度10 cm(H3)時，粉藍根系活力較H2高29.18%，差異顯著；芭爾德溫的根系活力較其H1高45.0%，差異顯著。覆蓋厚度20 cm(H4)時，僅芭爾德溫的根系活力和硝態(tài)氮含量顯著高于H3，增幅分別為43.28%和20.21%，其他指標與H3無顯著差異。覆蓋厚度0～20 cm條件下，芭爾德溫的可溶性糖處理間無顯著差異，粉藍的可溶性糖隨覆蓋厚度的增加呈先降后升趨勢，H3和H4顯著低于H1和H2，H2顯著低于H1。總體看，SOD和葉綠素(a+b)含量在5～10 cm覆蓋厚度時較高，但5～20 cm覆蓋厚度處理間差異不顯著，說明覆蓋厚度的增加更有利于芭爾德溫藍莓品種的根系活力和營養(yǎng)物質(zhì)(硝態(tài)氮)累積。

表2 玉米秸稈不同覆蓋厚度藍莓的生理指標變化Table 2 Index variation in physiology of blueberry under different thickness of cornstalk mulching

2.3 覆蓋厚度對藍莓新梢生長和單葉面積的影響

從表3看出，經(jīng)玉米秸稈覆蓋處理的粉藍和芭爾德溫藍莓品種的新梢長、新梢量和單葉面積均高于對照(H1)，處理間差異顯著。5～20 cm覆蓋厚度處理粉藍和芭爾德溫的新梢長H2～H4分別較相應的H1提升19.62%～37.30%和25.49%～52.89%，2個品種的新梢長均為H2顯著長于其H1，H3與H4差異不顯著，但均顯著長于其H1。

表3 玉米秸稈不同覆蓋厚度藍莓的新梢生長與單葉面積Table 3 Growth of shoots and single leaf area of blueberry under different mulching thickness

地表覆蓋有機物促進了藍莓萌發(fā)，在覆蓋后，粉藍和芭爾德溫的新梢量分別較相應的H1提高8.00%～24.44%和12.20%～31.71%，H3與H1差異顯著；H3與H4無顯著差異。

在覆蓋后，粉藍和芭爾德溫的單葉面積較其相應對照(H1)分別提升22.38%～39.07%和33.39%～55.98%，粉藍H2單葉面積較高，顯著高于H1，與H4差異不顯著。芭爾德溫的單葉面積H4顯著高于其他處理，H2與H1差異顯著。

2.4 覆蓋厚度對藍莓光合作用的影響

從圖1看出，地表覆蓋玉米秸稈顯著提升了粉藍和芭爾德溫藍莓的光合作用。粉藍的凈光合速率和蒸騰速率均以H2最大，分別比H1高59.90%和40.49%；芭爾德溫的凈光合速率和蒸騰速率均為H3最高，分別比H1高119.77%和63.16%。2個品種凈光合速率和蒸騰速率H2、H3和H4間無顯著差異。

2.5 覆蓋厚度對藍莓單株產(chǎn)量和單果重的影響

從圖2看出，玉米秸稈地表覆蓋顯著提高藍莓品種的單株產(chǎn)量和單果重，同時存在種間差異。藍莓單株產(chǎn)量隨覆蓋厚度的增加而增加，覆蓋處理的粉藍和芭爾德溫的單株產(chǎn)量分別較相應對照(H1)高26.83%～59.21%和26.43%～38.10%；H2、H3與H4無顯著差異。

粉藍的單果重H2、H3與H4較H1高11.41%～17.54%，處理間差異不顯著；芭爾德溫單果重H3最高，較H1高19.94%，差異顯著。

2.6 覆蓋厚度與藍莓生長、生理和產(chǎn)量指標的相關性

從表4看出，覆蓋厚度與2個藍莓品種的新梢生長(長度和數(shù)量)、根系活力、硝態(tài)氮含量、單株產(chǎn)量呈極顯著正相關。粉藍的可溶性糖及單葉面積與覆蓋厚度分別呈極顯著負相關和顯著正相關；芭爾德溫的單葉面積、凈光合速率與覆蓋厚度呈極顯著正相關，葉綠素(a+b)、蒸騰速率與覆蓋厚度呈顯著正相關。

表4 藍莓生長、生理和產(chǎn)量指標與玉米秸稈覆蓋厚度的Pearson相關系數(shù) Table 4 Pearson correlation coefficients of cornstalk mulching thickness with blueberry growth, physiology and yield indicators

粉藍各指標與覆蓋厚度的相關系數(shù)絕對值排序為根系活力(0.885)>單株產(chǎn)量(0.859)>新梢長(0.835)>新梢量(0.809)>可溶性糖含量(0.800)>硝態(tài)氮含量(0.761)>單葉面積(0.639)。芭爾德溫各指標與覆蓋厚度的相關系數(shù)絕對值排序為硝態(tài)氮含量(0.969)>根系活力(0.919)>單葉面積(0.893)>新梢量(0.864)>新梢長(0.862)>單株產(chǎn)量(0.743)>凈光合速率(0.709)>葉綠素(a+b)(0.607)>蒸騰速率(0.603)。芭爾德溫與粉藍相比，與覆蓋厚度呈相關性顯著或極顯著的指標較多，說明芭爾德溫對覆蓋厚度的敏感性強于粉藍。藍莓果園地表覆蓋玉米秸稈可促進新梢和葉片生長，增強根系活力，積累營養(yǎng)物質(zhì)，從而提高藍莓單株產(chǎn)量。

2.7 不同藍莓品種對覆蓋厚度的響應

由于不同藍莓品種的生長和生理指標在玉米秸稈不同覆蓋厚度下存在差異，為客觀系統(tǒng)評價，采用綜合指數(shù)法對不同藍莓品種各指標開展綜合評價，結果(表5)表明，覆蓋厚度對粉藍的影響綜合指數(shù)大小排序為H3>H4>H2>H1，對芭爾德溫綜合指數(shù)排序則為H4>H3>H2>H1，且隨著覆蓋厚度增加，處理間綜合指數(shù)值差異逐漸減小。總體看，玉米秸稈覆蓋藍莓果園地表有利于促進藍莓生長，提高藍莓產(chǎn)量，但不同品種對玉米秸稈地表覆蓋厚度的響應不同，其中，粉藍較適宜的覆蓋厚度為10 cm，芭爾德溫較適宜的覆蓋厚度為20 cm。

表5 不同玉米秸稈覆蓋厚度對藍莓生長、生理和產(chǎn)量影響的綜合指數(shù)及排序Table 5 The comprehensive indexes and sorting of growth, physiology and yield indexes of different cornstalk mulching thickness

3 結論與討論

作物秸稈作為可再生高碳資源，合理還田應用對實現(xiàn)可持續(xù)經(jīng)營有著重要意義，覆蓋地表后往往會形成有利于植物生長的田間土壤小氣候[16]，從而對藍莓生長具有良性作用。研究發(fā)現(xiàn)，玉米秸稈覆蓋可有效提升土壤含水量和有機質(zhì)含量，降低土壤容重，與陳汝等[2]研究結果相似。玉米秸稈覆蓋降低了土壤pH，更適于藍莓生長，與龔本華[3]研究結果存在差異，可能是由于覆蓋物、土壤pH基值和所種植作物種類不同。藍莓根系分泌有機酸[17]，與土壤相互作用，從而降低土壤pH，其作用機理有待進一步研究。同時，覆蓋厚度對土壤性狀影響明顯，在0～20 cm范圍，隨著覆蓋厚度增加，土壤容重降低，含水量和有機質(zhì)加大，增強土壤緩沖能力，土壤pH先降后增，逐漸趨于平穩(wěn)。覆蓋厚度為10 cm時，對土壤性狀改善起到顯著作用，從而為藍莓生長營造適宜且穩(wěn)定的土壤狀態(tài)，改善藍莓根系生長的微環(huán)境。

土壤環(huán)境的改善促進了藍莓根系活力。研究表明，玉米秸稈覆蓋處理的藍莓根系活力顯著高于對照(未覆蓋)，且根系活力與覆蓋厚度呈極顯著正相關。植物葉片是對環(huán)境最為敏感的組織器官[18]，藍莓葉片不僅捕獲光能，也代表著植物新陳代謝活動。藍莓葉片中硝態(tài)氮反映其氮素同化利用效果，與SOD、可溶性糖和葉綠素(a+b)含量均為反映植物生理質(zhì)量的重要指標[19]，受到脅迫時，可溶性糖含量增加以抵御逆境。研究表明，2個藍莓品種(粉藍和芭爾德溫)的葉片硝態(tài)氮、SOD和葉綠素含量在覆蓋后顯著提高，可溶性糖則有所下降，該結論與孔凱凱等[20-21]在胡楊及烤煙的研究結果相似。不同藍莓品種對覆蓋厚度的響應存在差異，粉藍在5 cm覆蓋下根系活力、葉綠素(a+b)、凈光合速率等指標顯著高于對照，覆蓋厚度≥10 cm的處理間無顯著差異；芭爾德溫的根系活力、凈光合速率均隨覆蓋厚度增加而增加，覆蓋厚度10 cm和20 cm處理間差異顯著。

藍莓果園地表覆蓋玉米秸稈可促進藍莓新梢生長，增加新梢量、新梢長和單葉面積，促進結果枝萌發(fā)，從而提升藍莓單果重和單株產(chǎn)量，且隨著覆蓋厚度的增加，作用愈發(fā)明顯。研究結果顯示，5 cm覆蓋厚度顯著提升藍莓新梢長、單葉面積和單株產(chǎn)量，10 cm覆蓋厚度進一步促進新梢的萌發(fā)和單果重量，20 cm與10 cm覆蓋厚度處理間2個藍莓品種新梢生長和產(chǎn)量性狀差異不顯著。

相關分析表明，覆蓋厚度對2個藍莓品種的生長、產(chǎn)量指標、根系和營養(yǎng)積累產(chǎn)生積極影響，其中，芭爾德溫對覆蓋厚度的反應較粉藍更為敏感，這可能源于兩者生物學特征不同。粉藍樹勢強，為直立型，坐果率較大，果實較小且酸，常用于加工；芭爾德溫樹勢強，為開張型，果實較大常用作鮮食，具有較強的光合作用能力[22]，從而合成更多的有機物質(zhì)。

綜合指數(shù)法評價結果表明，藍莓果園地表覆蓋玉米秸稈后提升了藍莓植株狀態(tài)，覆蓋厚度對粉藍影響的綜合指數(shù)排序為覆蓋厚度10 cm>覆蓋厚度20 cm>覆蓋厚度5 cm>未覆蓋處理，對芭爾德溫影響的綜合指數(shù)排序為覆蓋厚度20 cm>覆蓋厚度10 cm>覆蓋厚度5 cm>未覆蓋處理。總體看，玉米秸稈覆蓋藍莓果園地表有利于促進藍莓生長，提高藍莓產(chǎn)量，但不同品種對玉米秸稈地表覆蓋厚度的響應不同，其中，粉藍較適宜的覆蓋厚度為10 cm，芭爾德溫較適宜的覆蓋厚度為20 cm。