地膜和秸稈覆蓋對梨園土壤養分的影響

徐 鍇，張少瑜，袁繼存，閆 帥，侯桂學，趙德英

(農業部園藝作物種質資源利用重點實驗室/中國農業科學院果樹研究所，遼寧 興城 125100)

地膜和秸稈覆蓋對梨園土壤養分的影響

徐 鍇，張少瑜，袁繼存，閆 帥，侯桂學，趙德英*

(農業部園藝作物種質資源利用重點實驗室/中國農業科學院果樹研究所，遼寧 興城 125100)

以錦豐梨為試材，連續進行3年覆蓋試驗，設地膜覆蓋、秸稈覆蓋、地膜+秸稈覆蓋以及清耕對照4個處理，研究不同覆蓋處理對梨園土壤養分的影響。結果表明，地膜覆蓋處理的土壤堿解氮、速效鉀、有效性銅含量的年周期變化和年變化均比對照降低，年周期的速效磷、有效性鐵、有效性鋅和有效性錳含量均比對照升高，但是速效磷和有效性鋅含量隨著覆蓋年限的增加而下降；秸稈覆蓋和地膜+秸稈覆蓋明顯增加了土壤堿解氮、速效磷、速效鉀和有效性銅、鐵、鋅和錳含量，并且隨著覆蓋時間的延長，影響效果不斷提高。綜合比較三種處理結果，以秸稈覆蓋的效果較好，建議在生產中推廣使用。

覆蓋；地膜；秸稈；梨園；土壤養分

覆蓋栽培是我國一種歷史悠久的栽培措施[1]，目前，生產中應用最廣泛的覆蓋材料是地膜和秸稈[2]。地膜覆蓋下的土壤環境穩定，有利于土壤微生物活化，促進土壤中有機殘體的分解，從而提高土壤養分含量[3]。秸稈覆蓋能夠穩定土溫、保水保墑、抑制雜草，提高土壤有機質含量[4]，改善土壤結構，促進微生物繁育，加快土壤養分循環，提高養分利用率，進而提高土壤肥力，降低生產成本[5-6]。

土壤中的營養元素是影響果樹生長和果實發育的重要因素。其中，氮素是果樹生長所必需的營養元素，直接影響樹體的生長發育。速效磷是對果樹最為有效的成分之一，是反映土壤供磷能力、確定磷肥使用量的重要指標[7]。速效鉀含量是衡量土壤鉀素養分供應能力的關鍵指標，反映當前甚至近期內可供果樹利用的鉀的數量。銅、鐵、鋅、錳是果樹生長必需的微量元素，當土壤供給不足或過剩時，會導致樹體產量減少，果實品質降低。

雖然前人對果園覆蓋做了一定的研究，但關于連續多年覆蓋條件下，同時對果園土壤大量元素和微量元素進行分析的報道尚不多見，本試驗從梨樹生長所需的堿解氮、速效磷和速效鉀等大量元素及有效性銅、鐵、鋅、錳等必需微量元素分析入手，探討不同材料多年連續覆蓋對土壤養分的影響，為今后指導生產、精準施肥等提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗地為中國農業科學院果樹所梨栽培課題組試驗園(北緯40°36’39”，東經120°43’52”)，面積約2 hm2，土壤為黏壤土。試驗品種為錦豐，樹齡10 a，栽植密度為株行距3 m×4 m，果園管理水平中等，樹勢基本一致。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗處理

試驗于2013年4月到2015年10月進行。設置 4個試驗處理：處理Ⅰ：地膜覆蓋，選用寬90 cm、厚0.01 mm的聚乙烯黑色地膜覆于樹盤內；處理Ⅱ：秸稈覆蓋，將鍘碎后的玉米秸稈覆于樹盤內，覆蓋寬度約為1.6 m，厚度約為15 cm；處理Ⅲ：地膜+秸稈覆蓋；對照(CK)：地面清耕。試驗處理為單行小區，每處理5株樹，重復3次。

1.2.2 指標測定

每年10月，利用S形5點法取0～30 cm土層的土樣，用于測定梨園土壤養分含量的年變化。2015年在錦豐梨生長的物候期內，即4月至9月，每月采用水平扇面法進行土壤取樣，在樹冠下距主干70 cm、1/8面積的扇形區域內取0～30 cm的土壤，每處理以3株為1個樣本，重復3次，用于測定土壤養分含量的年周期變化。所取土樣先過4 mm直徑的篩子，之后將土壤自然風干，再過0.15 mm篩。土壤堿解氮用堿解擴散法測定；土壤速效磷用鉬銻抗比色法測定；土壤速效鉀采用NH4OAc浸提、火焰光度法測定；有效性銅、有效性鐵、有效性鋅和有效性錳含量利用原子吸收法測定[8]。

1.3 數據處理

試驗所得數據通過Excel和DPS軟件進行統計處理。

2 結果與分析

2.1 不同覆蓋處理下梨園土壤養分的年周期變化

2.1.1 不同覆蓋處理下梨園土壤堿解氮含量的年周期變化

梨園土壤堿解氮含量的年周期變化，隨著樹體發育呈現先下降、后升高、再下降、再升高的變化趨勢(表1)。其中6月各處理的土壤堿解氮含量最高，分別比對照提高了4.14%、31.78%和39.23%。之后地膜覆蓋處理的堿解氮含量迅速下降，8月和對照差距不明顯，而7月和9月低于對照，分別降低了13.41%和1.66%。

2.1.2 不同覆蓋處理下梨園土壤速效磷含量的年周期變化

梨園土壤速效磷含量的年周期變化趨勢與堿解氮基本一致(表2)，同樣各處理的速效磷含量在6月達到最高值，分別比對照提高了26.46%、146.09%和128.60%。覆膜處理和對照在7月降到最低值，并且差異不明顯，而秸稈覆蓋和秸稈+地膜覆蓋的最低值出現在8月，兩個處理差異不明顯，但均顯著高于對照和地膜處理。9月地膜處理的土壤速效磷含量低于對照，降低了0.67%。

表1 2015年4月—9月不同覆蓋處理下梨園的土壤堿解氮含量

Table 1 The content of alkaline hydrolytic nitrogen of pear orchard soil under different mulching treatments from April to September in 2015 mg·kg-1

對照(CK)：地面清耕；處理Ⅰ：地膜覆蓋；處理Ⅱ：秸稈覆蓋；處理Ⅲ：地膜+秸稈覆蓋。不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。

Control treatment (CK): clean tillage; Treatment Ⅰ: plastic film mulching; Treatment Ⅱ: straw mulching; Treatment Ⅲ: plastic film and straw mulching. Different lowercase letters indicate significant difference atP<0.05. The same as below.

表2 2015年4月—9月不同覆蓋處理下梨園的土壤速效磷含量

2.1.3 不同覆蓋處理下梨園土壤速效鉀含量的年周期變化

從表3中可以看出，梨園土壤速效鉀含量的年周期變化同樣為先下降、后升高、再下降、再升高，并且總體上呈下降態勢。4月樹體萌動時土壤速效鉀含量最高，其中秸稈覆蓋和秸稈+地膜覆蓋顯著高于對照，分別比對照提高了41.39%和7.01%，而地膜覆蓋明顯低于對照，比對照降低了4.74%。果實采收后，秸稈覆蓋和秸稈+地膜覆蓋仍然顯著高于對照，分別比對照提高了50.29%和26.09%，而地膜覆蓋則比對照降低了2.31%。

2.1.4 不同覆蓋處理下梨園土壤有效性銅含量的年周期變化

從表4中可以看出，4月、5月土壤中有效性銅含量比較穩定，之后迅速升高，6月達到最高值，地膜和秸稈覆蓋處理升高明顯，比對照提高了81.50%和69.30%，而秸稈+地膜覆蓋則比對照降低了4.18%。之后各覆蓋處理的有效性銅含量又迅速下降，而對照變化相對平穩。9月，各處理的有效性銅含量有一定的回升，秸稈覆蓋和地膜+秸稈覆蓋分別比對照提高了15.77%和17.46%，而地膜處理比對照降低了28.23%。

表3 2015年4月—9月不同覆蓋處理下梨園的土壤速效鉀含量

表4 2015年4月—9月不同覆蓋處理下梨園的土壤有效性銅含量

2.1.5 不同覆蓋處理下梨園土壤有效性鐵含量的年周期變化

從表5中可以看出，梨園土壤的有效性鐵含量變化總體呈平穩上升趨勢，各覆蓋處理明顯提高了有效性鐵的含量。4月三種覆蓋處理分別比對照提高11.46%、18.54%和25.04%，經過一個生長季之后，土壤有效性鐵含量達到最高，各覆蓋處理分別比對照提高了7.36%、39.53%和14.88%。

2.1.6 不同覆蓋處理下梨園土壤有效性鋅含量的年周期變化

如表6所示，梨園土壤有效性鋅含量的年周期變化也是呈先下降、后升高、再下降、再升高的變化趨勢。地膜處理、秸稈+地膜覆蓋處理和對照在6月達到最高值，兩個覆蓋處理分別比對照提高了45.99%和31.42%。秸稈覆蓋處理的有效性鋅含量則是在后期迅速升高，在9月達到最高值，并且此時3個覆蓋處理的土壤有效性鋅含量均顯著高于對照，分別比對照提高了18.69%、42.88%和43.14%。

2.1.7 不同覆蓋處理下梨園土壤有效性錳含量的年周期變化

從表7中可以看出，梨園的土壤有效性錳含量在生長季內穩定上升，變化幅度不大。各覆蓋處理的有效性錳含量在9月達到最高值，分別比對照提高了4.9%、0.8%和4.5%。

表5 2015年4月—9月不同覆蓋處理下梨園的土壤有效性鐵含量

表6 2015年4月—9月不同覆蓋處理下梨園的土壤有效性鋅含量

表7 2015年4月—9月不同覆蓋處理下梨園的土壤有效性錳含量

2.2 不同覆蓋處理下梨園土壤養分的年變化

2.2.1 不同覆蓋處理下梨園土壤大量元素的年變化

由表8可以看出，土壤中堿解氮的含量逐年增加，但是相對于對照，覆膜處理卻有所下降，其中秸稈+地膜覆蓋效果最好，2013—2015年分別比對照提高了15.96%～30.66%；其次是秸稈覆蓋，分別比對照提高了17.94%～27.71%；2013年地膜覆蓋處理比對照提高了2.49%，2015年反而比對照降低了1.77%。

除地膜覆蓋處理的土壤速效磷含量表現為先上升后下降之外，其他各處理均表現為持續上升。但是三種覆蓋處理的土壤速效磷含量均高于對照， 2013年分別比對照提高了7.36%、97.70%、69.89%；2015年分別比對照提高了2.87%、104.92%、81.96%，其中以秸稈覆蓋的效果最好。

土壤中速效鉀的含量變化較大，對照和地膜處理呈下降變化，并且地膜處理的速效鉀含量低于對照，但是兩者在2014—2015年沒有明顯差異。秸稈覆蓋處理明顯提高速效鉀的含量，2013—2015年分別比對照提高了28.74%～48.25%。秸稈+地膜覆蓋處理則呈先上升后下降的變化趨勢，速效鉀含量顯著高于對照，2013年比對照提高了15.86%，2015年比對照提高了25.13%。

2.2.2 不同覆蓋處理下梨園土壤微量元素的年變化

由表9可以看出，各處理的土壤有效性銅含量呈上升態勢。其中地膜處理的有效性銅含量明顯低于對照，2013—2015年比對照降低了10.20%～27.64%。而秸稈覆蓋和秸稈+地膜覆蓋則顯著提高了有效性銅的含量，2013年比對照分別提高了15.21%、7.70%，2015年比對照分別提高了16.25%、17.28%。

三種覆蓋處理均顯著提高有效性鐵的含量，依次為秸稈覆蓋、秸稈+地膜覆蓋和地膜覆蓋， 2013年分別比對照提高了9.45%、7.47%、6.03%，2015年分別提高了40.24%、17.32%、8.49%。除秸稈覆蓋處理的有效鋅含量較為穩定外，各處理的有效性鋅含量大多呈先上升后下降的變化趨勢。三種覆蓋處理的有效性鋅含量均顯著高于對照，其中2013年分別比對照提高了5.14%、20.72%、7.28%，2015年提高了18.24%、41.95%、42.26%。有效性錳的含量呈緩慢上升態勢，2013年各覆蓋處理的有效性錳含量與對照沒有明顯差異，2015年三種處理分別比對照提高了5.15%、1.00%、4.81%。

表8 2013—2015年不同覆蓋處理下梨園土壤大量元素含量

表9 2013—2015年不同覆蓋處理下梨園土壤微量元素含量

3 討論

果園覆蓋可以抑制土壤水分散失，保水保墑，還能防止土壤板結，改善土壤理化性狀和樹體生長狀況[9]，并且能夠提高各種土壤養分的含量，提高程度受覆蓋種類和覆蓋方式的影響[10]。目前果園常見的覆蓋方式有地膜覆蓋、秸稈覆蓋和地膜+秸稈覆蓋。地膜覆蓋下土壤含水量大，能夠制約土壤中養分的釋放，致使土壤中有效氮、磷、鉀釋放規律不同[11]，或是不能提高土壤養分含量，甚至加速土壤有機質的降解[2，12-13]。本研究中地膜覆蓋處理的土壤速效鉀、有效性銅含量的年周期變化和年變化均比對照降低。但也有研究表明，地膜覆蓋可以增加土壤養分的含量[14]。因為地膜覆蓋對土壤具有保護作用，降低了雨水對土壤的淋溶作用，增溫效果明顯，從而提高土壤養分的利用和轉化率，充分調動和發揮土壤肥力[3]，本研究中地膜覆蓋處理的堿解氮、有效性鐵、有效性鋅含量均比對照升高，也證明了上述的研究結果。但連年的覆蓋會導致土壤肥力下降，使干旱半干旱地區比較貧瘠的土壤更加貧瘠，不利于土壤培肥和可持續發展。本研究中地膜覆蓋處理的速效磷、速效鉀、有效性銅、有效性鋅含量隨著覆蓋年限的增加呈下降趨勢，與上述研究結果相符。

有研究表明，秸稈覆蓋可以提高土壤中氮素含量和氮肥利用率[15]，并能提高土壤中的速效磷及速效鉀含量[16-17]。另外，還可以提高土壤有效性鐵、鋅、錳的含量[18]。本研究中，秸稈覆蓋、地膜+秸稈明顯增加了土壤堿解氮、速效磷、速效鉀和有效性銅、鐵、鋅和錳的含量，并且隨著覆蓋時間的增長，對土壤養分的影響不斷提高。土壤堿解氮含量的增加可能是與高C/N秸稈的持續施用，直接補充土壤氮素，并且能通過促進固氮微生物的活性，提高土壤的氮素含量有關[19，20]。秸稈可通過其腐化分解補充部分營養物質給土壤，還能增加土壤有機質含量，而土壤有機質分解產生的酸性物質可以削弱土壤對磷、鉀的固定作用，從而提高土壤速效磷和速效鉀含量[1，21]。秸稈和地膜+秸稈覆蓋可以顯著增加土壤速效鉀的含量，這主要是由于秸稈中鉀元素的存在形式是游離態，容易被土壤水分快速溶解滲透到土壤中[22]。同時改善土壤微生物生育環境，提高微生物活性[23]，通過絡合或螯合作用，提高了銅、鐵、鋅、錳的有效性；另外覆蓋處理降低了土壤的pH值，提高了銅、鐵、鋅、錳的溶解性，從而提高其有效性，促進土壤養分的釋放和循環。此外，秸稈分解的過程就是釋放其自身微量元素的過程，同樣影響了土壤有效性微量元素的含量。

經過試驗對比，三種覆蓋處理均能明顯改變土壤養分的含量，地膜覆蓋降低了土壤速效鉀、有效性銅等營養含量，秸稈和地膜+秸稈覆蓋則顯著提高了土壤養分的含量，并且數據表明，秸稈覆蓋的效果較好，梨園生產中建議使用秸稈覆蓋這種土壤管理模式。

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(責任編輯 張 韻)

Effects of plastic film and straw mulching on soil nutrients of pear orchard

XU Kai， ZHANG Shaoyu， YUAN Jicun， YAN Shuai， HOU Guixue， ZHAO Deying*

(KeyLaboratoryofGermplasmResourcesUtilizationofHorticulturalCrops，MinistryofAgriculture/InstituteofPomologyofCAAS，Xingcheng125100，China)

Jinfeng pear was chosen as the tested material， and four treatments including plastic film mulching， straw mulching， plastic film and straw mulching， and clean tillage (the control) were set. The mulching treatments lasted for 3 years， to investigate the effects of different mulching treatments on soil nutrient of pear orchard. The results showed that the contents of alkaline hydrolytic nitrogen， available potassium and available copper under plastic film mulching in one year and during 3 years were decreased; the contents of available phosphorus， available iron， available zinc and available manganese under plastic film mulching in one year were increased， but the contents of available phosphorus and available zinc were decreased along with mulching years. The contents of alkaline hydrolytic nitrogen， available phosphorus， available potassium， available copper， available iron， available zinc and available manganese were significantly increased under straw mulching， plastic film and straw mulching， and the effect increased continuously along with mulching years. Among the three mulching treatments， straw mulching was the best. Thus， it is suggested that straw mulching can be applied in production of pear orchard.

mulching; plastic film; straw; pear orchard; soil nutrients

10.3969/j.issn.1004-1524.2017.03.11

2016-11-21

中國農業科學院科技創新工程(CAAS-ASTIP)；遼寧省果樹產業技術體系栽培技術研究崗位(LNGSCYTX-15-5)

徐鍇(1980—)，男，遼寧本溪人，滿族，碩士，助理研究員，從事果樹栽培生理研究。E-mail: xukai_308@163.com

*通信作者，趙德英，E-mail: zdy8235622@163.com

S661.2

A

1004-1524(2017)03-0421-07

浙江農業學報ActaAgriculturaeZhejiangensis， 2017，29(3): 421-427

http://www.zjnyxb.cn

徐鍇，張少瑜，袁繼存，等. 地膜和秸稈覆蓋對梨園土壤養分的影響[J]. 浙江農業學報，2017，29(3)： 421-427.