離樹間距對間作苜蓿土壤理化性質(zhì)及產(chǎn)量的影響

孟炎奇 劉永福 萬素梅,2 周婷婷 李燕芳王沛娟 田玉剛 陳國棟,2*

（1塔里木大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300）

（2中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所-塔里木大學(xué)棉花科學(xué)學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300）

塔里木盆地光照充足，熱量資源豐富，晝夜溫差較大，降雨稀少，非常適合瓜果生長。近年來，新疆政府大力推動林果業(yè)的發(fā)展，塔里木地區(qū)已然成為新疆現(xiàn)代化林果業(yè)發(fā)展基地中重要的一環(huán)[1]。紅棗是塔里木盆地主栽果品之一，其種植面積由2009年的2.9×105公頃增長至2014年的5.0×105公頃[2]，紅棗種植區(qū)域和種植面積逐年增加，但低矮幼齡果樹植被覆蓋率普遍較低，兩行棗樹之間的裸露面積較大，水分蒸發(fā)快，導(dǎo)致水土流失、土壤鹽堿化等現(xiàn)象逐年增加。為了能高效利用果園中富余的土地資源，提高果園的綜合效益，果農(nóng)一般采用幼齡果樹與其他農(nóng)作物間作、套作的種植模式[3]，其中，果草間作是重要的模式之一。果草間作不僅可以有效地防止土壤養(yǎng)分的流失，并且在草種、土質(zhì)、果樹樹種等條件適宜的情況下可以增加作物的產(chǎn)量[4]。

紫花苜蓿（Medicago sativa）是多年生豆類植物牧草，在世界上大面積種植，并有“牧草之王”之稱[5]，具有改善土壤結(jié)構(gòu)、防風(fēng)固沙、提高土壤肥力等優(yōu)點[6]，常被間作種植在幼齡棗園中[7]。棗苜間作對提高地表覆蓋率、防雜除草[8]、改善土壤結(jié)構(gòu)、改善棗園生態(tài)環(huán)境有促進作用，并可以提高棗樹的產(chǎn)量和品質(zhì)。大量研究結(jié)果表明，在不同果園種植牧草后，其土壤容重和田間持水量可以得到一定程度改善。章家恩等[9]研究表明，間作系統(tǒng)中若土壤粒級小于0.01 mm，則單作果園土壤顆粒的質(zhì)量和分?jǐn)?shù)會顯著降低。李會科等[10]得出的結(jié)論表明，間作區(qū)0～40 cm土壤容重比清耕區(qū)土壤容重下降6.5%，果園間作對土壤機械組成和質(zhì)地具有相當(dāng)明顯的改善效果。前人關(guān)于果草間作土壤化學(xué)性質(zhì)的變化規(guī)律的研究大多集中在施肥、灌水、耕作措施等方面，而對間距對土壤化學(xué)性質(zhì)的影響研究較少。本試驗在棗苜間作條件下設(shè)置不同離樹間距，通過探索苜蓿不同時期土壤理化性質(zhì)和苜蓿產(chǎn)量，以探究離樹間距對棗苜間作系統(tǒng)土壤理化性質(zhì)及苜蓿產(chǎn)量的影響，以期為新疆棗園間作苜蓿提供合理的種植間距，為實際生產(chǎn)提供合理的理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2019—2020年在新疆維吾爾自治區(qū)阿拉爾市塔里木大學(xué)園藝試驗站（北緯40°32′34″、東經(jīng)81°18′07″，海拔1 015 m）進行，該區(qū)位于北半球中緯度地帶，屬暖溫帶大陸干旱荒漠氣候區(qū)[11]，降水稀少，空氣中的水分含量低，且大氣透明度較好；光照時間長，年均氣溫10.7℃；無霜期較長，約149～246 d；年日照超過 2 900 h，4～10月平均日照長為9.5 h/d；年降水量約50 mm，是典型的灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)。試驗地土質(zhì)為砂壤土，地勢較平坦，土層較深，用于試驗的棗樹為2012年酸棗直播建園，2014年春嫁接紅棗，棗樹行株距為3.0 m×0.5 m。試驗選用紫花苜蓿品種為阿爾岡金，該品種根系粗壯，深入土層，根莖發(fā)達。莖直立、叢生以至平臥，四棱形，無毛或微被柔毛，枝葉茂盛。種子卵形，長1～2.5 mm，平滑，黃色或棕色，花期5～7月，果期6～8月，對環(huán)境有很強的適應(yīng)性[12]。

1.2 試驗設(shè)計

2019年4 月底于棗樹行間條播苜蓿，設(shè)3種棗苜間作種植模式，分別為距離紅棗樹0.5 m、1 m、1.5 m處種植苜蓿，記為M1、M2、M3，另設(shè)對照苜蓿單作AM，共4個處理，每個處理重復(fù)3次，共12個小區(qū)，每小區(qū)面積為10 m×3 m，田間完全隨機排列。播種深度1～2 cm，行距30 cm。灌溉方式為滴灌，間作模式全生育期灌溉定額共為600 mm，苜蓿單作為260 mm。試驗期間各處理田間管理保持一致，定期清除雜草。

1.3 測定項目與方法

分別于2019年5月18日、6月18日、7月18日和9月18日，在苜蓿的中間行用直徑4 cm土鉆采集0～20 cm、20～40 cm土層土樣；土樣充分混勻，自然風(fēng)干之后過1 mm篩用于測定土壤的化學(xué)性質(zhì)；取土樣的同時測定土壤物理性質(zhì)。

1.3.1 土壤物理性質(zhì)

土壤含水量采用烘干法；土壤容重采用環(huán)刀法；土壤緊實度采用TJSD-750土壤緊實度測定儀。

1.3.2 土壤化學(xué)性質(zhì)

土壤堿解氮采用堿解擴散法；速效磷采用鉬銻抗比色法。

1.3.3 苜蓿產(chǎn)量構(gòu)成指標(biāo)

試驗期間在不同茬次測定苜蓿產(chǎn)量，分別于2019年7月28日和2019年10月9日進行刈割，每茬收割面積為1 m2，留茬高度3 cm，重復(fù)3次。收割后，立即稱鮮草重，取200～500 g全株帶回實驗室，置于烘箱中，先于105℃下烘15 min（殺青），然后在60～80℃（24 h）下烘至恒重，即干物質(zhì)重。

因為本首幼兒歌曲結(jié)構(gòu)為一段式，可采用情緒性舞蹈形式進行歌表演。在編創(chuàng)舞蹈時，主要以動作的節(jié)奏、速度、力度的對比變化來突出“小豬賀喜”這一單一主題，要求舞蹈具有直觀性、形象性和模仿性。主題動作“小豬送禮”確定之后，經(jīng)過不斷的變化、重復(fù)、衍生，最終塑造了憨傻、可愛、幽默的小小豬形象，更易于幼兒模仿和創(chuàng)造，也更具有童真童趣。

1.4 數(shù)據(jù)分析方法

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft office 2016整理匯總，用DPS 9.5軟件進行方差分析和顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 間作條件下不同間距對土壤物理性質(zhì)的影響

2.1.1 間作條件下不同間距土壤含水量的比較

在同一間距下，不同時期的土壤含水量總體表現(xiàn)為“先下降、后上升、再下降”的變化規(guī)律（表1）。從苜蓿各個時期來看，5月份各間作處理土壤含水量高于其他時期，6月份M1間距下的土壤含水顯著高于M3處理，7月份M3間距下的土壤含水均高于其他時期，9月份M1間距下的土壤含水均高于其他處理，全生育期內(nèi)M1土壤含水量最高且顯著高于AM。

表1 果草間作條件下0～100 cm平均土壤含水量比較（%）

2.1.2 間作條件下不同間距土壤容重的比較

容重是土壤的基本物理狀況指標(biāo)之一[13]，土壤容重大小能夠直接反映土壤結(jié)構(gòu)狀況的優(yōu)劣，容重越小（不低于1.14 g/cm3）則土壤越疏松，土壤結(jié)構(gòu)越好。表2所示，三種間距下不同時期土壤容重呈“先升后降”的趨勢，并在7月達到峰值。5月份M1土壤容重值最小，6月份M3土壤容重值最小。從整個生長時期的土壤容重平均值可以看出，各間距土壤容重差異不明顯，而M2間距下，土壤容重平均值最大，M1次之，M3最小，M2比 M1大 0.79%，比 M3大1.59%。在M3間距下，土壤平均容重最低，土壤疏松度最佳。

表2 果草間作條件下0～40 cm土壤容重比較

2.1.3 間作條件下不同間距土壤緊實度的比較

土壤緊實度能夠影響作物的根系生長，從而影響作物的生長情況及最終的產(chǎn)量表現(xiàn)[14]。從表3可以看出，在棗苜間作條件下，各處理土壤緊實度變化趨勢不一，M1、M2和M3在5、6、7月先降低再增加，M1、M2在9月再次降低，而M3呈現(xiàn)小幅度上升，AM土壤緊實度呈“先增后減”的趨勢，7月達到最高值。從不同時期的土壤緊實度平均值可以看出，M3間距的土壤緊實度平均值皆小于M1、M2間距，在M3間距下，土壤緊實度最小，土質(zhì)疏松，土壤通透性佳，對間作苜蓿的根系生長有良好的促進作用。

表3 果草間作條件下0～30 cm平均土壤緊實度比較

2.2 間作條件下不同間距對土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

2.2.1 間作條件下不同間距土壤堿解氮的比較

表4 果草間作條件下0～40 cm土壤堿解氮含量比較

2.2.2 間作條件下不同間距土壤速效磷的比較

土壤中磷的供應(yīng)情況能夠?qū)ψ魑锏漠a(chǎn)量及品質(zhì)產(chǎn)生影響，并在植物的生長過程中有很重要的促進作用[16]。由表5得知，棗園間作條件下，紫花苜蓿生長的各個時期土壤速效磷含量總體表現(xiàn)為“先降低后升高”的規(guī)律。不同間距對5月份土壤速效磷含量的影響達極顯著水平，且M2間距極顯著高于其他間距，但在其他時期差異不明顯。在5月這一生長期內(nèi)，M2間距的速效磷含量比M1間距多19.60%，比M3間距44.47%，在5月和9月M2土壤速效磷含量最高，6月M1土壤速效磷含量最高，7月土壤速效磷含量在M3達到最高值。不同間距土壤速效磷的大小依次為M2>M1>M3>AM，由此得知，M2間距土壤中速效磷含量最高。

表5 果草間作條件下0～40 cm土壤速效磷含量比較

2.3 間作條件下不同間距對苜蓿產(chǎn)量的影響

苜蓿的產(chǎn)量一般是以面積為單位透過光合作用產(chǎn)生的地上生物量，以鮮重或干重表示[17]。生物量的水平反映植物光合產(chǎn)物積累，是衡量草地生產(chǎn)性能的主要指標(biāo)，確定其變化規(guī)律對合理利用草地非常重要[18]。從表6得知，兩茬苜蓿產(chǎn)量相差較大，棗苜間作條件下各間距第一茬鮮草重均高于第二茬，占全年總64.62%～71.43%，而第二茬僅占28.57%～35.38%。從各茬次看，第一茬的鮮草重明顯高于第二茬。M1、M2全年鮮草重均高于對照AM，且M2的全年產(chǎn)量最高；M2間距下苜蓿全年總產(chǎn)比M1間距多28.56%，比M3間距多59.71%。由此證明在M2間距下種植，苜蓿產(chǎn)量最高，收益最好，M3間距下產(chǎn)量最低，該處理間距配置產(chǎn)量欠佳。

表6 果草間作條件下苜蓿鮮草產(chǎn)量比較

3 討論

3.1 不同處理對棗園土壤物理性質(zhì)的影響

土壤含水量是影響土壤肥力的關(guān)鍵因素之一，影響?zhàn)B分的吸收和植物的生長發(fā)育。在5月份，苜蓿生長緩慢，需水少，土壤含水量較高，6月和7月，苜蓿生長較快需水量大，同時氣溫較高，地面蒸發(fā)嚴(yán)重導(dǎo)致土壤含水量較低，呈下降趨勢。在M3間距，5月和6月土壤含水量相對較少，這可能是因為M3間距大，種植密度小，地表裸露面積大，水分蒸發(fā)嚴(yán)重所致。所有處理中M1含水量最高，這與王雪[19]的研究結(jié)果大致相同，這說明表土蒸發(fā)是不同間距棗苜間作系統(tǒng)土壤水分散失的主要影響因子。李國懷等[20]在對南方地區(qū)果園土壤的研究中發(fā)現(xiàn)，秋季種植三葉草和百喜草相較于清耕而言，雖均能提高土壤含水量，但漲幅僅為1.0%～2.1%，差異不顯著，因此果草間作對土壤含水量的提升效果可能因土壤特點、地域氣候和牧草草種等因素的不同而表現(xiàn)出一定差異。

土壤容重可以有效地反映土壤物理性狀，例如水分、導(dǎo)熱率和氣體比例。三種間距的土壤容重值相差甚小，可能相同草種不同密度對土壤的疏松作用無明顯差異。其中M3容重最低，土壤疏松度最好。而在7月M1、M2、M3的土壤容重比其他時期相對較大，或因踩踏致使土壤板結(jié)，容重較大。

3.2 不同處理對棗園土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

各處理中，土壤堿解氮含量表現(xiàn)為AM高于其他處理，這與王淑媛[21]的研究一致，因為苜蓿與棗樹在生長季早期氮素需求較高，而苜蓿單作則避免了與棗樹的養(yǎng)分競爭，所以堿解氮含量高于間作處理。土壤堿解氮含量在6月和7月較低，這是由于此時苜蓿固氮能力較小，而紅棗與苜蓿生長旺盛氮肥需求量大，而9月時堿解氮含量提高，或因后期作物生長對氮需求較小，且苜蓿根系較前期發(fā)達，固氮能力提高所致。M3堿解氮含量在6月均高于其他處理，可能是因為苜蓿種植密度最小，氮素的消耗量少于積累量。陳久紅等[22]在香梨園生草的試驗中發(fā)現(xiàn)，白三葉的固氮能力顯著強于其他試驗草種，且顯著提高了土壤的全氮含量。牧草雖有一定的固氮作用，但在選擇草種時還需因地制宜，草種是影響土壤肥力的關(guān)鍵因素之一[23]，如果所選草種與果樹樹種的生態(tài)位相似，則可能導(dǎo)致土壤中全氮或堿解氮的含量下降。

M1與M2速效磷含量均高于AM，且M2土壤中速效磷含量最高，M1由于種植密度最大，且苜蓿根系發(fā)達，對磷素地消耗大于積累，所以速效磷含量略低于M2。

3.3 不同處理對苜蓿產(chǎn)量的影響

從苜蓿全年產(chǎn)量來看，第一茬的產(chǎn)量明顯高于第二茬，或因第一茬苜蓿刈割以后土壤肥力下降，第二茬苜蓿生長力較低所致。張帆等[24]在對苜蓿產(chǎn)量和品質(zhì)的研究中發(fā)現(xiàn)，隨著種植間距的增大，苜蓿產(chǎn)量逐漸下降。本研究結(jié)果顯示，M2間距下苜蓿產(chǎn)量均高于其他間距，說明M2為適宜的種植間距。

4 結(jié)論

隨著苜蓿與棗樹間距增加，土壤含水量呈下降趨勢，即土壤含水量M1>M2>M3，M3間距下土壤容重最低、土壤緊實度最小、土壤堿解氮均含量最高，速效磷M2>M3>M1，苜蓿產(chǎn)量M2顯著高于其他間距，M3間距理化性質(zhì)優(yōu)，對土壤改善效果明顯，M2間距下苜蓿產(chǎn)量最高；M2理化性質(zhì)與M3無顯著差異，而M2產(chǎn)量顯著高于M3，由此得知棗苜間作條件下最佳間距為M2，即間作距離為1米時，既能在一定程度上改善土壤理化性質(zhì)，也可提高苜蓿的產(chǎn)量，較好地達到了涵養(yǎng)土壤與保證作物產(chǎn)量之間的平衡。因此，M2種植間距最適合推廣應(yīng)用。同時，本試驗也為相關(guān)間作體系的科學(xué)種植和間作間距設(shè)置提供理論借鑒。