葡萄園不同生草方式對土壤養分的影響

宋雅迪

(新鄉學院生命科學與基礎醫學學院，河南 新鄉 453003)

土壤為果樹的生長發育提供營養和水分，果園土壤管理方式的不同會影響土壤理化性質和土壤的肥力，果樹的產量最終也會受到影響[1]。清耕是我國大多數果園采取的管理制度，長期清耕，土壤結構遭到破壞，有機質含量降低，而發達國家的果園土壤管理制度是生草管理，果園實施生草栽培技術后，可以改良果樹生態條件，改善土壤環境，優化土壤結構，提高土壤養分，保水、保肥、抗旱[2]。由此可見，果園實施生草栽培能夠確保現代果園的可持續高效發展[3]。

20世紀80年代，我國開始引進生草栽培技術，在國內的果園進行研究和推廣。曾丹娟等[4]研究表明，生草可以提高梨園土壤中水解氮和有機質的含量。錢進芳等[5]研究認為，清耕處理的土壤水解氮含量為158.52mg·kg-1，種植白三葉的水解氮含量為224.14mg·kg-1，說明生草栽培可以顯著提高土壤的水解氮含量，除此之外，生草還提高了土壤的含碳量和生物量。趙政陽等[6]對黃土高原地區蘋果園的研究結果表明，生草區0～40cm土層含水量低于清耕區，說明草會和果樹競爭水分，草和蘋果樹在缺水季節的競爭更加強烈。因此，盡管果園生草能夠有效改善果蔬生長環境，但仍需要對生草草種和栽培技術進行篩選和優化。

為了研究不同生草模式對葡萄園土壤肥力的影響，找到適合葡萄園生草的草種，通過在葡萄園行間設置不同生草試驗，測定土壤的pH值、土壤有機碳含量、土壤含水量、土壤堿解氮含量，為促進葡萄園生草草種的選擇和培肥技術的發展提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

研究區域設置在鄭果所新鄉綜合試驗基地，鄭果所新鄉綜合試驗基地是中國農業科學院新鄉基地的重要組成部分，始建于2010年，位于新鄉縣七里營鎮，占地69.07hm2，氣候為暖溫帶大陸性氣候，年平均氣溫14.1℃，年平均降水量573.4mm。試驗在新鄉基地巨玫瑰園區開展。

1.2 試驗設計

采用隨機區組試驗設計，設置人工種植白三葉(BSY)、人工種植野豌豆(YWD)、人工種植紫花苜蓿(ZHMX)、自然生草(CK)4個處理，每個處理設置5個(5×2)m2的試驗小區，共設置20個試驗小區。在每個小區中央設置1個(1×1)m2的樣方，于每個樣方四角和中心5個點處各取1L土(采樣深度0～20cm)并充分混合，用于測定土壤肥力。人工種植草種的試驗小區為2018年秋季播種，所有試驗小區采用相同的管理措施，于2019年5月中旬刈割1次，采樣時間為2019年6月。

1.3 樣品采集和測定

將各個樣方土層表面清理干凈，削去最表層的浮土，再用鐵鏟把從0～20cm土層中采集的土壤放入貼好標簽的袋子中，另取一部分放入鋁盒中，并蓋緊蓋子將取得的土樣放到庇蔭通風的地方自然風干，用木錘在硬木板上壓碎、磨細，分別過10目和100目的篩子，待測。

1.3.1 土壤含水量的測定

將盛有新鮮土樣的鋁盒放在分析天平上稱重，準確至0.001g，將盒蓋打開，放于盒底部，放入105℃的烘箱中，烘干至恒重，冷卻后，馬上稱重，計算結果。土壤含水量公式：

式中，m0是空鋁盒質量，g；m1是烘干前鋁盒及土樣質量，g；m2是烘干后鋁盒及土樣質量，g。

1.3.2 土壤pH值測定

用電子天平稱取過10目篩的風干土樣2.00g，放入10mL的塑料離心管加入5mL的蒸餾水(土水比=1∶2.5)搖勻，振蕩1min，靜置分層。用pH計測定上層清液，待數值穩定，即得到土壤的pH值，并記錄數據，每個樣品重復測定3次。

1.3.3 土壤堿解氮的測定

土壤堿解氮采用擴散法測定。用1.0mol·L-1氫氧化鈉使土壤樣品水解，使土壤中的有效氮轉化為氨氣，再用硼酸吸收，用標準酸滴定，最后計算堿解氮的含量。

1.3.4 土壤有機碳測定

使用碳氮分析儀檢測土壤中有機碳的含量，記錄數據。操作步驟：把每個土樣稱量30mg，用鑷子把錫箔紙折成球狀，所有樣品完成后，按順序順時針放入儀器中，記錄數據。

1.4 數據分析

采用Excel 2013進行數據整理和圖表繪制，用R軟件進行方差分析和差異顯著性分析。

2 結果分析

2.1 不同生草方式下土壤含水量

不同生草方式下，白三葉(BSY)、野豌豆(YWD)、紫花苜蓿(ZHMX)和自然生草(CK)樣地的土壤含水量分別是17.65%±2.36%、16.44%±1.35%、17.99%±0.71%和14.67%±1.39%。其中，白三葉(BSY)樣地的含水量最大值為20.74%、最小值為14.41%，野豌豆(YWD)樣地的含水量最大值為17.87%、最小值為14.08%，紫花苜蓿(ZHMX)樣地的含水量最大值為19.07%、最小值為14.41%，自然生草(CK)樣地的含水量最大值為17.05%、最小值為13.39%。

圖1方差分析結果表明，不同生草方式土壤含水量差異顯著(p<0.05)，并且ZHMX樣地土壤含水量最大，CK樣地土壤含水量最小，BSY、YWD、ZHMX這3個處理間差異不顯著，CK和YWD這2個處理間差異不顯著，CK和BSY這2個處理間差異也不顯著，ZHMX的土壤含水量顯著高于CK的土壤含水量。

圖1 不同生草方式土壤含水量

注：圖中不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著。下同。

2.2 不同生草方式下土壤pH

不同生草模式土壤pH總體大于8，屬于堿性土壤。白三葉(BSY)樣地土壤pH是8.72±0.06，最大值為8.80，最小值為8.63；野豌豆(YWD)樣地土壤pH是8.55±0.15，最大值為8.71，最小值為8.30；紫花苜蓿(ZHMX)樣地土壤pH是8.52±0.09，最大值為8.59，最小值為8.36；自然生草(CK)樣地土壤pH是8.60±0.09，最大值為8.69，最小值為8.46。

圖2方差分析結果表明，不同生草方式土壤pH差異顯著(p<0.05)。其中，BSY樣地土壤pH最大，ZHMX樣地最小，且二者差異顯著。BSY、YWD和CK這3種處理間pH值差異不顯著，YWD、ZHMX和CK間的差異也不顯著。

圖2 不同生草方式下土壤pH值

2.3 不同生草方式下土壤有機碳含量

不同生草方式下，白三葉(BSY)樣地的有機碳為2.61%±0.08%，最大值2.75%，最小值2.53%；野豌豆(YWD)樣地的有機碳為2.76%±0.06%，最大值2.84%，最小值2.71%；紫花苜蓿(ZHMX)樣地的有機碳為2.89%±0.06%，最大值2.99%，最小值2.86%；自然生草(CK)樣地的有機碳為2.65%±0.10%，最大值2.82%，最小值2.54%。各樣地有機碳含量大小依次為ZHMX>YWD>CK>BSY。

由圖3可知，不同樣地土壤pH值差異顯著(p<0.05)；ZHMX樣地土壤的有機碳含量最大，顯著高于YWD樣地；BSY樣地和CK樣地土壤的有機碳含量最小，二者差異不顯著，但顯著低于YWD樣地。

圖3 不同生草方式下土壤含碳量

2.4 不同生草方式下土壤的堿解氮含量

不同生草方式下白三葉(BSY)樣地的土壤堿解氮含量為59.83±3.67mg·kg-1，最大值為64.50mg·kg-1，最小值為55.75mg·kg-1；野豌豆(YWD)樣地的土壤堿解氮含量為65.53±2.81mg·kg-1，最大值為69.50mg·kg-1，最小值為62.50mg·kg-1；紫花苜蓿(ZHMX)樣地的土壤堿解氮含量為72.16±3.30mg·kg-1，最大值為76.83mg·kg-1，最小值為69.83mg·kg-1；自然生草(CK)樣地的土壤堿解氮含量為62.09±4.67mg·kg-1，最大值為67.88mg·kg-1，最小值為56mg·kg-1。

圖4方差分析結果表明，不同生草方式土壤pH差異顯著(p<0.05)。ZHMX樣地堿解氮含量最大，顯著高于YWD、BSY和CK處理下的堿解氮含量；YWD、BSY和CK處理下的堿解氮含量差異不顯著。

圖4 不同生草方式下土壤堿解氮含量

3 討論與結論

3.1 討論

3.1.1 不同生草方式對土壤含水量的影響

果樹的生命活動離不開水，土壤嚴重缺水將會影響果樹的生長。因為不同產區的果園草種也不同，所以生草對果園土壤水分影響的研究結果也不盡相同。有關研究指出，果園生草可以提高土壤的含水量，Palese等[7]指出，生草使油橄欖園的土壤水分提高17%～45%。戴海英等[8]認為，果園種植鼠茅草后，0～20cm土層土壤的含水量顯著提高。張天敏[1]對梨園生草的研究認為，三葉草的土壤含水量變化較小，自然生草的土壤含水量變化較大，所以在梨園種植白三葉對土壤含水量的保持效果比自然生草更好。郭磊[9]對桃園生草的研究認為，在0～20cm土層范圍內，自然生草的土壤含水量為26.5%，種植紫花苜蓿的土壤含水量為29.3%，人工種植紫花苜蓿可以顯著提高0～20cm土層的土壤含水量。研究結果與前人一致，人工種植白三葉、野豌豆、紫花苜蓿的土壤含水量比自然生草的土壤含水量高，生草區各草種對土壤保水能力表現為紫花苜蓿>白三葉>野豌豆>自然生草，其中紫花苜蓿的土壤含水量最高，顯著高于自然生草。說明人工種植紫花苜蓿、野豌豆、白三葉都能減少土壤水分的揮發，有利于保持土壤水分。

但也有研究發現，生草區土壤的含水量低于清耕，如惠竹梅等[10]的試驗表明，生草可降低葡萄園土壤水分含量，在葡萄根系生長的土層(0～60cm)范圍內，行間種植白三葉草對土壤含水量影響較大，紫花苜蓿影響較小。這可能是因為在干旱季節，草和果樹在較長時間的干旱中爭奪水分。可以通過種植適宜的草種和通過灌溉提供給果園足夠的水分，從而減小草和果樹爭水對果樹造成的影響[11]。

3.1.2 不同生草方式對土壤pH的影響

pH值表示土壤的酸堿度，合適的pH值可以促進植物的生長[12]。果樹的種類不同對土壤pH值的要求也不同，生草栽培對土壤pH值的影響也受到土壤類型、種草年限和草種的種類影響。梁博文等[13]對山東地區梨園的研究表明，生草前土壤的pH為8.34，生草后的土壤pH為8.26，行間生草使土壤的pH降低了0.6%，生草區的土壤pH顯著低于清耕區的土壤pH，且生草時間越長，pH值越小。曾丹娟等[4]研究發現，清耕果園的土壤pH為5.64，果園種植菊苣、雞腳草、高羊茅和黑麥草的土壤pH分別為5.91、6.42、6.15和5.81，這幾種生草方式均可提高土壤的pH，降低土壤酸度。有研究認為，生草可以提高土壤的pH值，顏曉捷[14]認為，3a的生草栽培能提高楊梅園的土壤pH。研究發現，葡萄園行間種植白三葉和野豌豆的土壤pH和自然生草相比差異不顯著，但種植紫花苜蓿后pH顯著下降，由于新鄉的土壤偏堿性，所以種植紫花苜蓿的效果較好。

3.1.3 不同生草方式對土壤有機碳的影響

果園土壤有機碳含量是評價果園土壤質量的重要指標，也是果樹營養的重要來源，較高的有機碳含量可以促進土壤養分的循環。曹銓[11]等研究表明，生草有助于土壤有機碳的積累，連續生草6a可使土壤表層有機碳增加19.6%～27.8%。陳蘇等[15]研究表明，“南豐蜜橘”園行間播種白三葉草、黑麥草條件下，土壤總有機碳與清耕對照相比，生草后能明顯提高土壤總有機碳。草本植物的根系、凋落物等有利于土壤有機質的形成，從而增加土壤有機碳的含量。Neilsen等[16]也認為，果園生草可以增加土壤有機碳含量。有關新疆地區果園生草的研究表明，相比清耕的果園，人工種草和自然生草都能提高土壤有機碳含量。但人工種草可以顯著提高有機碳的含量[17]。ZHMX樣地和YWD樣地的土壤有機碳顯著高于CK，BSY樣地的土壤有機碳與CK差異不顯著，說明種植紫花苜蓿和野豌豆可以提高土壤的有機碳含量。

3.1.4 不同生草方式對土壤堿解氮的影響

堿解氮作為果樹和牧草生長必需的營養元素，在果樹的生長發育中發揮著很大的作用。葡萄園行間人工種植紫花苜蓿，可以增加土壤速效氮含量[18]。姜藜等[19]研究表明，果園行間種植紫花苜蓿與清耕處理相比，種植紫花苜蓿可有效增加果園0～40cm土層的有機質含量、速效態氮含量、硝態氮含量和銨態氮含量，但是在100～120cm土層顯著下降。人工種植紫花苜蓿能夠顯著增加土壤堿解氮含量，這與前人研究結果一致，而種植野豌豆和白三葉對土壤堿解氮的影響不顯著。

3.2 結論

在葡萄園幾種生草類型中，人工種植白三葉、紫花苜蓿、野豌豆均可提高土壤的含水量，但紫花苜蓿的效果最顯著。4種生草方式的土壤pH均偏堿性，且人工生草樣地均與CK樣地差異不顯著，但是BSY樣地的土壤pH值顯著高于ZHMX樣地，說明在偏堿性土壤下，種植紫花苜蓿有利于降低土壤pH。ZHMX樣地和YWD樣地的土壤有機碳含量顯著高于BSY樣地和CK樣地，且ZHMX樣地最大，所以種植紫花苜蓿可以顯著提高土壤的有機碳含量。ZHMX樣地的堿解氮含量顯著高于其它3種處理，種植紫花苜蓿可以顯著提高土壤的堿解氮含量。

綜上所述，種植紫花苜蓿可以提高土壤的含水量、有機碳含量、堿解氮含量，降低土壤pH值，綜合各個土壤指標，紫花苜蓿是本研究區域適合葡萄園的最優草種。