陜北蘋果園綠肥種植模式對土壤物理性質及果實品質和產量的影響*

段志龍，王晨光，宋 云

（1 延安市農業科學研究所，陜西 716000）（2 陜西省農業技術推廣中心）

陜西省洛川縣是農業農村部確定的兩大蘋果產業優生帶之一，光照充足，晝夜溫差大，雨熱同季，海拔適宜，出產的蘋果肉質細嫩致密、汁多松脆、酸甜適口，“洛川蘋果”已成為全國農產品地理標志[1-2]。然而，由于長期采用傳統清耕制，部分果園完全依賴化肥，造成土壤板結嚴重，有機質含量急劇下降，果實品質降低，經濟效益下降[3]。

果園種植綠肥并翻壓入土，腐解后為果樹提供豐富的養分[4]。在果園行間種植綠肥，對改良土壤、調節果園微域生態環境有重要作用[5-7]。研究表明，果園種植綠肥后，土壤孔隙度增加2.5%～5.5%，土壤容重降低4.7%～13.0%[8-9]。李會科等[10]研究表明，不同草種類對果園土壤物理性狀影響存在差異，其影響主要集中在0～40 cm 土層。與清耕相比，翻壓毛葉苕子可使獼猴桃園土壤含水量增加50.15%，土壤孔隙度增加11.93%，果實可溶性固形物、可溶性糖、維生素C 等含量顯著提高[6]。段志龍等[11]研究發現，在延安果區，蘋果園豆菜輪茬，鮮草覆蓋樹盤，減少了土壤裸露時間和面積，降低了水分蒸發，表層土壤含水量增加；果實偏斜率降低10.8%，品質明顯改善，每667 m2產量增加171 kg。

2020 年洛川蘋果種植總面積35 761.8 hm2，果園綠肥種植模式有自然生草、豆菜輪茬（輪作種植豆科和十字花科綠肥）、毛葉苕子等，生草覆蓋率達70%。但是，關于陜北蘋果產區果園不同綠肥種植模式對土壤物理性質及蘋果品質的影響卻鮮有報道。因此，我們于2018—2019 年利用在黃土高原溝壑區延安市洛川縣的長期定位試驗，研究了不同綠肥種植模式對土壤物理性質和蘋果品質的影響，以期為果園種植綠肥提供數據支撐和理論依據，篩選適宜綠肥種植模式。

1 材料與方法

1.1 試驗園概況

試驗于2018—2019 年在陜西省延安市洛川縣鳳棲鎮西井村（東經109°26′25″，北緯35°46′19″）蘋果園進行，當地位于渭北黃土高原溝壑區，海拔1 180 m，暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，年平均氣溫為9.2 ℃，晝夜溫差15.7 ℃，無霜期167 d，年日照時數2 552 h，平均年降水量622 mm。土壤類型為黑壚土，有機質含量10.65 g/kg，全氮含量0.49 g/kg，全磷含量0.54 g/kg，全鉀含量30.22 g/kg。

供試蘋果樹2014 年春季定植，行株距4.0 m×2.0 m，品種為弘前富士，樹齡4～5 年，樹高3.0～3.5 m。

1.2 試驗設計

試驗設3 個處理：果園行間種植毛葉苕子、豆科與十字花科輪茬、清耕（對照），綠肥種植覆蓋到樹冠邊緣。每個處理3 次重復，小區面積56 m2，共9 個小區，隨機區組排列。

毛葉苕子品種為蒙苕1 號，2017 年8 月上旬播種，翌年8 月中下旬翻壓，播種量為30 kg/hm2，之后每年因其自落籽功能生長繁殖，于8 月下旬翻壓。豆科綠肥品種為牧綠2 號，4 月下旬播種，8 月上旬翻壓，播種量為60 kg/hm2。十字花科綠肥品種為延油2 號，8 月中下旬播種，翌年4 月上旬翻壓，播種量為4.5 kg/hm2。清耕處理定期中耕除草。各處理其他管理措施基本一致。

1.3 樣品采集

2018 年和2019 年每年8 月在綠肥翻壓后采用對角線五點法，在果樹行間用土鉆采集耕層土壤，相鄰取樣點間隔1 m，剔除植物根系、落葉、石塊等雜物，用于測定土壤物理指標。

2018 年和2019 年每年10 月，在每個處理小區隨機選取5 株長勢一致、結果正常的植株，每株采摘5 個果實，測定品質。

1.4 測定指標及方法

土壤含水量用烘干稱重法（105 ℃烘8 h）測定，土壤容重和土壤孔隙度用環刀法測定，土壤pH值用PB-10（德國賽多利斯）便攜式微機型酸度計按照水土比2.5∶1 測定[12]。

測量果實縱徑與橫徑，其比值為果形指數，果實硬度用GY-1 型果實硬度計測定，可溶性固形物含量用TR-100 型數字折光儀測定，可滴定酸含量用NaOH 中和滴定法測定[13]。

測定單株蘋果產量，折合為單位面積產量。

綠肥生物學產量測定方法：選取未被利用且具有代表性的樣方（1 m2），測定樣方內作物的地上生物量，估算生物學產量。

1.5 數據分析

數據整理和圖表制作采用Excel 2016，顯著性分析和相關性分析采用SPSS 22.0 統計分析軟件。

2 結果與分析

2.1 綠肥栽培模式對土壤物理性質的影響

由表1 可知，2 種綠肥種植翻壓還田模式對蘋果園土壤含水量、土壤容重、土壤孔隙度及土壤pH值均有顯著影響。蘋果園行間種植毛葉苕子、豆科與十字花科輪茬，翻壓還田后土壤含水量均顯著高于對照，其中，2018 年分別提高164.44%、128.89%，2019 年分別提高324.14%、217.24%；種植毛葉苕子土壤含水量顯著高于豆科與十字花科輪茬。

表1 蘋果園不同綠肥種植模式土壤物理性質

種植毛葉苕子、豆科與十字花科輪茬，翻壓還田后土壤容重均顯著低于對照，其中2018 年分別降低11.97%、9.86%，2019 年分別降低13.67%、10.79%；種植毛葉苕子土壤容重顯著低于豆科與十字花科輪茬（表1）。

種植毛葉苕子、豆科與十字花科輪茬，翻壓還田后土壤孔隙度均顯著高于對照，其中，2018 年分別提高13.83%、11.38%，2019 年分別提高15.08%、11.91%；種植毛葉苕子土壤孔隙度顯著高于豆科與十字花科輪茬（表1）。

種植毛葉苕子、豆科與十字花科輪茬，翻壓還田后土壤pH 值均顯著低于對照，其中2018 年分別降低3.01%、1.54%，2019 年分別降低6.98%、4.65%；種植毛葉苕子土壤pH 值顯著低于豆科與十字花科輪茬（表1）。

2.2 綠肥栽培模式對蘋果果實品質的影響

由表2 可知，2 種綠肥種植翻壓還田模式均可顯著提高蘋果果形指數、硬度和可溶性固形物含量。其中，種植毛葉苕子、豆科與十字花科輪茬2年的果形指數均顯著高于對照，種植毛葉苕子果形指數2018 年顯著高于豆科與十字花科輪茬。種植毛葉苕子、豆科與十字花科輪茬硬度2018 年分別比對照提高6.94%、2.78%，2019 年分別比對照提高9.86%、5.63%；種植毛葉苕子硬度顯著高于豆科與十字花科輪茬。種植毛葉苕子、豆科與十字花科輪茬可溶性固形物含量2018 年分別比對照提高16.41%、15.62%，2019 年分別比對照提高17.05%、14.73%；種植毛葉苕子可溶性固形物含量和豆科與十字花科輪茬的顯著性2 年不一致。3 個處理2 年果實可滴定酸含量差異均不顯著。

表2 蘋果園不同綠肥種植模式果實品質

2.3 綠肥栽培模式對蘋果產量的影響

由表3 可知，2 種綠肥種植翻壓還田模式均可提高蘋果產量。2018 年，種植毛葉苕子、豆科與十字花科輪茬產量分別比對照提高1.56%、1.97%，差異均顯著。2019 年，種植毛葉苕子產量與對照差異不顯著，豆科與十字花科輪茬產量比對照提高2.10%。種植毛葉苕子、豆科與十字花科輪茬產量2018 年無顯著性差異。

表3 蘋果園不同綠肥種植模式蘋果產量

2.4 2 種綠肥種植模式綠肥的生物學產量比較

由表4 可知，毛葉苕子生物學667 m2產量2018年和2019 年均在3 000.00 kg 以上，豆科綠肥與十字花科綠肥輪茬在3 170.00～3 272.00 kg，毛葉苕子與豆菜輪茬生物學產量2 年差異均不顯著。

表4 蘋果園不同綠肥種植模式綠肥生物學產量

2.5 蘋果果實產量、品質與果園土壤物理性質的相關性

從表5 可以看出，產量與果形指數呈極顯著正相關，與可溶性固形物含量、土壤孔隙度均呈顯著正相關，與土壤容重呈極顯著負相關。可溶性固形物含量、硬度和果形指數與土壤含水量、土壤孔隙度均呈極顯著正相關，與土壤pH 值和土壤容重均呈極顯著負相關。可滴定酸含量與土壤含水量、土壤孔隙度均呈顯著正相關。可溶性固形物含量與果實硬度、果形指數均呈極顯著正相關，硬度和可滴定酸含量與果形指數均呈顯著正相關。土壤含水量、土壤pH 值、土壤容重和土壤孔隙度相互之間相關性均為極顯著。總而言之，土壤物理性質顯著影響著果實品質。

表5 蘋果果實產量、品質與蘋果園土壤物理性質的相關系數

3 討論與結論

果園綠肥栽培模式是蘋果高產的關鍵，合理的輕簡化栽培技術不僅能提高果樹對土壤水分和養分的利用，還能提高其經濟效益[14]。相關研究表明，果園種草可改善土壤結構，降低土壤板結發生的可能性，提高土壤滲水能力和保水能力，對果園土壤容重、土壤孔隙度等產生顯著影響[15-18]。本研究中不同栽培模式綠肥翻壓還田均能顯著降低土壤容重，提高土壤孔隙度及土壤含水量，與李會科等[10]的研究結果一致。綠肥就地翻壓增加了土壤有機質和養分含量，增加了水穩性團聚體，降低了土壤容重，從而增加了土壤耕層孔隙度，進而增強了土壤的蓄水能力[6,19]；且綠肥覆蓋有效減少了地表徑流，增強了土壤抵抗侵蝕的能力，進而達到了蓄水保墑的目的[9]。本研究發現，隨著綠肥栽培年限的增加，土壤容重逐漸降低、土壤孔隙度逐漸增加。這表明長期種植綠肥有利于果園土壤容重及孔隙度的持續改善。與豆菜輪茬相比，種植毛葉苕子顯著提高了土壤孔隙度及土壤含水量，提高2.21%～2.84%和15.53%～33.70%，可能是由于毛葉苕子草層稠密，蘋果膨大期時毛葉苕子枯死并覆于地表，增加了土壤生物蚯蚓的數量，優化了土壤結構，提高了土壤涵養水分的能力[11]。

提升蘋果果實品質及產量對經濟效益增長至關重要。相關研究表明，果園種植綠肥樹體微系統與地表牧草微系統在物質循環、能量轉化方面相互連接，通過提高耕地質量，改善果園生態環境，進而影響果實品質及產量[20-23]。蘋果園覆蓋綠肥后，可溶性固形物含量較對照提高4.9%～13.3%，單果重比對照提高18.06%～21.88%，產量比對照增加12.73%～31.57%[24]。本研究發現，不同栽培模式綠肥翻壓還田可顯著提高果實可溶性固形物含量、硬度及果形指數，可溶性固形物含量較清耕提高14.73%～17.05%，硬度提高2.78%～9.86%，同時還發現土壤物理性質顯著影響果實品質，且不同栽培模式綠肥翻壓還田對蘋果產量均有影響。果園行間翻壓綠肥增加土壤中有益微生物菌群，在益生菌的作用下產生對果樹生長有益的生理活性物質，提高果樹生長激素水平，刺激和調控果樹生長，從而提高果品中的可溶性固形物和糖分的含量，進而使果形指數得到改善[25-26]。蘋果生長依賴土壤養分，果樹通過吸收土壤中的碳、氮、磷等養分實現有機質的積累，同時在多種土壤微生物的作用下，促進機體的生長發育進而提高果實產量[27]。與清耕相比，種植綠肥可改善土壤物理性質，增加土壤通透性，提高其蓄水保墑能力，使蘋果根系生長環境得到了大幅改善，促進了果樹健壯生長發育，提高了果實產量和質量。本研究中，蘋果園行間種植毛葉苕子與豆菜輪茬蘋果產量差異不顯著，但豆菜輪茬每年種植2 次，增加了種植成本和人工成本，毛葉苕子種植1 次可以連續生長3～5 年，因此在本地區種植毛葉苕子可節本增效。

果園行間種植綠肥有利于土壤改良，促進果品質量提升。本研究條件下，蘋果園行間種植毛葉苕子，蓄水保墑能力及果實品質均高于豆菜輪茬，且種植毛葉苕子可節本增效，因此在陜北蘋果栽培區果園種植毛葉苕子更有利于提高蘋果質量。