行間生草對冀西北杏園果實發育期土壤水分及果實產量、品質的影響

黃偉，王維，呂麗霞，王毅敏，宋嘉太

（1.張家口市農業科學院，河北 張家口 075000；2.宣化科技職業學院，河北 張家口 075000；3.張家口市農業環境與農產品質量管理站，河北 張家口 075000）

杏是薔薇科杏屬植物，我國原產果樹之一，擁有3 000多年栽培歷史和豐富的種質資源[1]，在長期的栽培和馴化中，形成了以食用果肉為主的鮮食杏和以食用果仁為主的仁用杏，還有果實、果仁均可利用的仁肉兼用杏[2]。鮮食杏其果肉味道鮮美、營養價值高，是冀西北地區主要種植水果，隨著生活水平的不斷提高，人們對果實品質的要求愈來愈高。由于我國傳統的果園土壤管理是以中耕除草為主的清耕制，土壤有機質大量消耗，但又得不到補償，致使土壤理化性狀逐步劣化，肥力下降，果實品質不高，效益不好[3]。行間生草是指在果樹行間種植草本植物的一種栽培模式，其對于改善果園生態環境、改善土壤理化性質、促進果品安全生產具有重要意義[4-6]，現已在葡萄、蘋果、梨等[7-9]很多果園都采用了這一栽培模式，并且建立了標準化示范園。

冀西北屬于半干旱地區，水資源缺乏是制約當地鮮食杏發展的一大因素，因此，如何有效改善土壤結構，減少水分蒸發，最大限度地提高土壤水分利用率是促進這一地區鮮食杏產業提質增效亟需解決的問題。目前，行間生草對果園土壤水分的影響觀點不盡一致，袁嘉瑋等[10]研究發現，果園生草主要改善蘋果園20～40 cm土壤水分，且以種植苜蓿和白三葉最為理想；馬曉燕等[11]研究表明，生草栽培能夠有效改善0～40 cm南疆棗園的土壤水分，減少表層土壤水分蒸發；李洪兵等[12]研究也表明，生草與覆蓋處理能夠顯著提高土壤飽和含水量及田間持水量；但鄒亞麗等[13]、趙政陽等[14]研究表明，有些地區在高溫季節，果園草與果樹之間存在水分競爭，降低了土壤含水量。冀西北地區是鮮食杏的傳統產區，推廣一種生態有機可持續的栽培模式尤為重要，行間生草雖然在國內其他地區的多種水果種類都得到了很好的發展，但在這一地區杏樹栽培技術的應用上鮮有報道。

為了探明行間生草對杏園微生態系統的調節作用，本試驗采用行間種植紫花苜蓿、自然生草的形式，研究了果園生草模式對杏果實發育期土壤水分變化及對果品產量和品質的影響，以期為冀西北地區行間生草技術在杏樹園的推廣提供科學支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗區概況

試驗于2020年在河北省張家口市宣化縣沙嶺子鎮張家口市農業科學院果樹研究所核心示范園進行。該區地理位置為北緯40°39′57″，東經114°55′30″，海拔636 m，年平均氣溫7.6℃，≥10℃年活動積溫3 300℃，年平均降水量400 mm左右，主要集中在7—8月，全年無霜期140 d。

1.2 試驗材料

供試杏樹品種為張家口市農業科學院自主培育的鮮食杏新品種金碩杏。

1.3 試驗方法

2016年春季栽植杏樹幼苗，栽植株行距為3 m×5 m，每行植株30棵，同年開始在杏樹行間播種草種，生草寬度每行3 m，采用隨機區組排列，試驗設3個處理，即種植苜蓿（紫花苜蓿）、自然生草和清耕（CK），每個處理連續3行，3次重復，果園野生草種主要有稗、灰綠藜、反枝莧、狗尾草、虎尾草等。杏樹每年人工澆水3次，分別在萌芽前、果實膨大期和土壤封凍前。自生草試驗實施以來每年根據生長高度進行2次刈割，高度控制在40 cm左右，2020年對紫花苜蓿處理在6月中旬進行一次刈割，自然生草處理8月中旬刈割一次覆蓋于行內，9月底統一進行一次刈割，杏樹其他管理措施一致。

1.4 測定項目及方法

土壤含水量采用烘干法測定。試驗于2020年4月開始進行土樣采集，雨季采樣一般在下雨7 d后進 行，采 樣 時 間 分 別 為4月16日、5月21日、6月17日、7月25日和8月12日。各行在種草區域內隨機取5個點，采集時先將覆蓋物清理干凈，然后輕輕除去表層土壤，使用土鉆分別采集每個處理0～20、20～40、40～60 cm 3個土層的土壤樣品，按照土層分別混勻裝入鋁盒，3次重復，并迅速帶回實驗室揭開蓋后置于烘箱，105℃加熱12 h，冷卻后取出稱質量并計算土壤含水量。

杏果實于2020年7月11日成熟，在每棵樹上隨機摘取果形大小一致的30個果實，3次重復，即各處理有90顆杏，果實采收后置于尼龍紗網袋中快速帶回實驗室分別用于單果質量、可溶性固形物含量及可滴定酸含量的測定，單株產量在杏園內隨機摘取整株杏果實稱質量，3次重復。

1.5 數據處理

采用Excel 2003進行數據處理，采用SPSS 18.0進行方差分析，并采用Duncan新復極差法進行各處理間的多重比較。

2 結果與分析

2.1 行間生草對杏樹果實發育期土壤水分的影響

2.1.1 行間生草對開花期杏樹土壤水分的影響由圖1可知，杏樹開花期行間生草對杏園0～60 cm土壤水分影響較小。其中，0～20 cm土層自然生草和種植苜蓿分別較清耕（CK）土壤含水量提高了5.79%和8.64%，20～40 cm土層分別提高了13.54%和18.34%，40～60 cm土 層 分 別 提 高 了8.51%和14.94%，且3個土層各處理間差異均不顯著。

圖1 行間生草對開花期杏樹土壤水分的影響Fig.1 Effect of grass between rows on soil moisture of apricot at flowering stage

2.1.2 行間生草對幼果期杏樹土壤水分的影響隨著氣溫回暖，紫花苜蓿作為多年生宿根植物生長迅速逐漸覆蓋地表，幼果期對杏園土壤水分的影響也隨之變大。0～20 cm土層，自然生草和種植苜蓿分別較清耕（CK）土壤含水量提高了5.04%和62.33%，其中，清耕（CK）與自然生草間差異不顯著，但均與種植苜蓿間差異顯著（P＜0.05）；20～40 cm土層，自然生草和種植苜蓿分別較清耕（CK）土壤含水量提高了12.31%和41.57%，種植苜蓿與自然生草間差異不顯著，與清耕（CK）間差異顯著（P＜0.05）；40～60 cm土層，自然生草和種植苜蓿分別較清耕（CK）土壤含水量提高了19.45%和36.54%，3個處理間差異均顯著（P＜0.05）（圖2）。

圖2 行間生草對幼果期杏樹土壤水分的影響Fig.2 Effect of grass between rows on soil moisture of apricot at young fruit stage

2.1.3 行間生草對果實膨大期杏樹土壤水分的影響從圖3可以看出，果實膨大期各處理土壤水分表現為：0～20 cm土層自然生草和種植苜蓿分別較清耕（CK）土壤含水量提高了28.95%和41.34%，二者間差異不顯著，與清耕（CK）間差異顯著（P＜0.05）；20～40 cm土層，自然生草和種植苜蓿分別較清耕（CK）土壤含水量提高了24.77%和52.53%；40～60 cm土層，自然生草和種植苜蓿分別較清耕（CK）土壤含水量提高了13.36%和26.82%，20～60 cm土層均表現為自然生草和種植苜蓿間差異不顯著，自然生草與清耕（CK）間差異不顯著，種植苜蓿與清耕（CK）間差異顯著（P＜0.05）。

圖3 行間生草對果實膨大期杏樹土壤水分的影響Fig.3 Effect of grass between rows on soil moisture of apricot at fruit expansion stage

2.1.4 行間生草對成熟期杏樹土壤水分的影響6月中旬對紫花苜蓿進行一次刈割后，杏果實成熟期各處理土壤含水量表現為：0～20 cm土層自然生草和種植苜蓿分別較清耕（CK）土壤含水量提高了10.95%和9.4%，3個處理間差異不顯著；20～40 cm土層，自然生草和種植苜蓿分別較清耕（CK）土壤含水量提高了35.42%和17.93%，各處理間差異顯著（P＜0.05）；40～60 cm土層，自然生草和種植苜蓿分別較清耕（CK）土壤含水量提高了22.84%和13.02%，自然生草與種植苜蓿間差異不顯著，均與清耕（CK）間差異顯著（P＜0.05）（圖4）。

圖4 行間生草對成熟期杏樹土壤水分的影響Fig.4 Effect of grass between rows on soil moisture of apricot at fruit mature stage

2.1.5 行間生草對采收后杏樹土壤水分的影響由圖5可知，果實采收后0～20 cm土層自然生草和種植苜蓿分別較清耕（CK）土壤含水量提高了31.45%和11.15%，自然生草與種植苜蓿間差異不顯著，與清耕（CK）間差異顯著（P＜0.05），種植苜蓿與清耕（CK）間差異不顯著；20～40 cm土層，自然生草和種植苜蓿分別較清耕（CK）土壤含水量提高了28.34%和12.51%，3個處理間差異顯著性與表層相同；40～60 cm土層，自然生草和種植苜蓿分別較清耕（CK）土壤含水量提高了19.57%和11.63%，3個處理間差異不顯著。

圖5 行間生草對果實采收后杏樹土壤水分的影響Fig.5 Effect of grass between rows on soil moisture of apricot at fruit post harvest

2.2 行間生草杏樹園0～60 cm土層生長期土壤水分的動態變化

果園土壤水分含量不僅受降雨量、蒸發量等因素影響，還與行間生草種類密切相關，通過對0～20、20～40、40～60 cm土層的土壤含水量進行平均值計算（即0～60 cm土層內土壤平均含水量），結果表明（圖6），清耕（CK）處理整個生長期土壤含水量均低于自然生草和種植苜蓿，主要由于其地表無遮蓋物導致水分蒸發量大，自然生草處理前期含水量低于種植苜蓿處理，因為苜蓿是多年生宿根植物，在6月中旬之前地表蓋度高于自然生草處理，之后在對苜蓿進行一次人工刈割，隨著自然生草蓋度的增加，在果實膨大期后自然生草處理土壤含水量逐漸高于種植苜蓿處理。整個杏樹果實生長期土壤含水量幼果期最高，果實成熟期土壤含水量最低。由于春季蒸發量小且開花前進行了一次人工澆水，所以，開花期3個處理土壤含水量維持在10.30%～11.75%；幼果期降雨較多土壤含水量最高，清耕（CK）、自然生草、種植苜蓿處理的土壤含水量分別為10.46%、11.82%和14.66%；隨著果樹新梢生長和幼果發育對水分的消耗逐漸增大，氣溫升高蒸發量加劇，6月中旬到7月初降雨量偏少，土壤含水量下降，果實膨大期清耕（CK）、自然生草、種植苜蓿的土壤含水量分別為9.52%、11.57%和13.26%；7—8月雨水較充沛且杏樹需水量減少，果實成熟后各處理的土壤含水量均有所提高。

圖6 行間生草杏樹園生長期土壤水分的動態變化Fig.6 Dynamic change of soil moisture at fruit tree growth in apricot orchard of grass between rows

2.3 行間生草對果實產量及品質的影響

由表1可知，種植苜蓿處理的單果質量達90.88 g，較清耕（CK）處理提高了8.16%，自然生草處理較清耕（CK）處理提高了5.28%，三者間差異不顯著；種植苜蓿單株產量達41.73 kg，較清耕（CK）提高了11.19%，自然生草處理較清耕（CK）處理提高了9.97%，三者間差異不顯著；從產量來看，種植苜蓿對提高果實產量的效果最佳。果實品質方面，清耕（CK）的可溶性固形物含量最低，為13.36%，自然生草、種植苜蓿處理與清耕（CK）相比分別顯著提高了17.07%和15.57%（P＜0.05），自然生草與種植苜蓿處理之間差異不顯著；可滴定酸含量以清耕（CK）最高，為1.01%，自然生草與種植苜蓿處理較清耕（CK）分別顯著降低了20.79%、16.83%（P＜0.05）；與清耕（CK）相比，固酸比以自然生草處理最高，種植苜蓿次之，三者間差異不顯著。由此可以看出，自然生草對提高果實的品質風味效果最好。

表1 行間生草對杏產量及品質的影響Tab.1 Effect of grass between rows on apricot fruit yield and quality

3 結論與討論

果園生草對改善果園土壤生態環境的作用是肯定的。大量研究表明[15-17]，果園生草不僅增加了果樹行間的地表蓋度，減少了土壤水分的蒸散，而且加強了對雨水的攔截能力，提高了土壤的儲水量，因此，其能夠有效提高果園土壤的含水量。孫霞等[18]在蘋果園株間間作紫花苜蓿試驗中發現，間作牧草在0～20、20～40 cm土層均較免耕和清耕提高了土壤含水量；張文利等[19]在高海拔冷涼干旱地區杏園研究表明，生草區土壤（10～20 cm土層）含水量較對照提高了0.4～3.1百分點。本研究通過對金碩杏杏園進行行間生草試驗，結果表明，行間生草可有效提高杏果實整個生長期0～60 cm土層的土壤含水量，與清耕（CK）相比，自然生草處理在開花期、幼果期表層土壤水分提高幅度較小，主要由于這一時期自然生草處理地表植被正處于萌芽及苗期，地表覆蓋物較少，而種植苜蓿處理在這段時間已有部分展葉，地表覆蓋物較多，水分蒸發量小，因此，土壤水分提高幅度高于自然生草處理；隨著自然生草蓋度增加，從果實膨大期開始，其土壤含水量較清耕（CK）大幅度增加，果實成熟期種植苜蓿處理經過一次人工刈割，土壤蓋度減小，土壤含水量增加幅度低于自然生草處理。

果園生草能夠有效改善果園內部的溫濕度環境，從而充分利用水肥氣熱來提高果樹的光合作用，積累光合產物，在一定程度上提高果實的產量和品質。顏曉捷等[20]研究表明，生草栽培使楊梅產量提高了1 350～2 250 kg/hm2，可溶性固形物含量增加6.7%～20.0%，可滴定酸則減少16.5%～35.4%，固酸比增加4.2%～6.2%。吳玉森等[21]研究發現，在梨園自然生草4 a及7 a的果實脆度、可溶性固形物含量、總糖含量及糖酸比等均顯著升高。本研究中，種植苜蓿處理的單果質量、單株產量及產量均最高，自然生草處理的可溶性固形物含量最高，可滴定酸含量最低，固酸比最大，可見，多年連續行間生草可有效提高金碩杏的果實產量與品質。

從草種選擇來看，本研究中自然生草和種植苜蓿在提高杏園土壤水分及果實產量、品質方面均有很好的效果。但人工種植苜蓿需要投入一定的勞動力進行整地、播種等管理措施，且營養元素過于單一，自然生草除不需要額外投入費用外，還具有適應性強、草種豐富、為土壤提供多種營養元素等特點。劉加芬等[22]研究表明，自然生草的氮、磷、鉀含量均明顯高于人工生草，從而直接減少了生產成本的投入。因此，行間生草適宜在冀西北杏園大力推廣，從成本投入及長期對土壤養分的影響等方面考慮，自然生草優于種植苜蓿。