不同間作措施對高原蘋果行間土壤和果品質量的影響

摘要 ［目的］以赤小豆（IL）、箭筈豌豆（IG）、馬鈴薯（IP）為間作作物結合松針覆土（PC）等措施，研究不同間作措施對蘋果行間土壤和果品質量的影響。［方法］通過果園行間間作的田間大區試驗，研究PC、IG、IL、IP和常規管理（CK）5種果樹間作措施對果園土壤養分、重金屬含量、C/N、土壤團聚體以及果品質量安全和品質的影響。［結果］以赤小豆、箭筈豌豆、馬鈴薯為間作作物可以增加土壤有機質（其中IL增幅最大，可達30.7%）、堿解氮（可提高71%）、有效磷及速效鉀的含量，降低土壤重金屬含量（降低5.4%～25%），提高lt;2.00 mm土壤團聚體占比，提高20%以上。間作措施均可以增加土壤有機碳和氮的儲量（增加約40%），降低C/N，但對土壤重金屬含量影響不明顯。行間松針覆土前期表現出良好的土壤保墑和抑制雜草的作用，蘋果VC含量顯著增加，為所有處理最高（456.28 mg/kg）；果樹行間播撒箭筈豌豆提高蘋果糖酸比2.3%，可溶性固形物和VC含量分別增加5.6%、6.5%，蘋果質量和產量表現較好。［結論］綜合考慮土壤質量和蘋果提質增效，推薦采用松針覆蓋+間作箭筈豌豆（綠肥）的高原蘋果園間作模式。

關鍵詞 蘋果；間作模式；C/N；土壤質量；果品質量

中圖分類號 S661.1" 文獻標識碼 A" 文章編號 0517-6611（2025）03-0029-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.03.006

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Effects of Different Intercropping Measures on Soil and Fruit Quality of Apple Rows in Plateau

YANG Xu kun， LIU Zhen huan， MI Yan huanbsp; et al

（Quality Standard and Testing Technology Institute， Yunnan Academy of Agricultural Sciences， Kunming，Yunnan 650205）

Abstract ［Objective］The effects of intercropping measures on soil and fruit quality of apple row were studied by using Vicia sativa （IL）， Vigna umbellata （IG） and potato （IP） as intercropping crops combined with soil cover of pine needles （PC）.［Method］The effects of intercropping measures on soil nutrients， heavy metal contents， C/N， soil aggregates， fruit quality and safety of orchard were investigated through field trials of intercropping of PC， IG， IL， IP and conventional management （CK）. ［Result］Using intercropping crops such as IL， IG， and IP could increase soil organic matter （with the highest increase in IL up to 30.7%）， alkaline nitrogen （with an increase of 71%）， available phosphorus， and available potassium， while reduced soil heavy metal content （by 5.4% to 25%），" the proportion of soil aggregates lt; 2 mm increased by 20% or more. Intercropping could increase soil organic carbon and nitrogen reserves（40%）， but the C/N ratio showed a decreasing trend. The contents of heavy metals （As， Pb and Cd） in soil under different intercropping treatments increased and decreased， but the differences were not significant. In the early stage of soil covering， PC showed good effects on soil moisture preservation and weed control， the VC content of apples increased significantly， which was the highest among all treatments （456.28 mg/kg）. Sowing Vicia sativa could increase the ratio of sugar to acid of apple （2.3%）， soluble solids and VC content （5.6% and 6.5% respectively）， improve the nutritional quality of fruit， and ensure the yield of apple.［Conclusion］According to the practical management technology of orchard production， it is recommended to adopt the intercropping model of pine needle mulching in dry period and sowing of green fertilizer such as Vicia sativa in rain period.

Key words Apple;Intercropping measures;C/N;Soil quality;Fruit quality

基金項目 云南省重大科技專項計劃項目（202102AE090011）；云南省重大科技專項計劃項目（202202AE090029）；云南省重大科技專項（農業）計劃項目（202102AE090051）。

作者簡介 楊旭昆（1968—），男，重慶人，助理研究員，從事農產品質量與營養品質研究。

*通信作者，研究員，從事農產品質量與安全研究。

收稿日期 2024-01-05

云南省屬于低緯高原地區，立體氣候多樣，生態環境優越，賦予了云南水果與生俱來的高原特色。云南省統計局數據顯示，云南省果園面積呈逐年增長趨勢，2022年種植面積約70.88萬hm2；水果總產量1 289.05萬t，比2021年增長12.8%^［1］。我國水果生產現狀及其產業集聚度分析表明，云南省水果種植面積進入全國前八，但產量和產值均不高^［2］。目前大部分果園仍采用常年清耕、經驗性粗放式水肥管理及不科學用藥，導致果園土壤質量下降，酸化板結嚴重，果實品質難以提升；還有部分果園存在雜草叢生、濫用除草劑造成果園生態破壞，病蟲草害嚴重，果實口感較差^［3］。近年來，果園行間生草、間作復種指數高的農作物，尤以豆科類作物為主的技術措施研究較多^［4-11］。果園行間間作綠肥可改善果園土壤質量，提高果樹抗逆性^［12］。研究表明，有機覆蓋物對雜草生長有較好的抑制能力，且覆蓋厚度增加，抑制效果增強^［13-15］。果園行間生草栽培（如夏秋季播種赤小豆、紫花苜蓿，冬春季播種箭舌豌豆、灰蘿卜等）能有效抑制雜草，降低果實發病率和發病指數，提高產量及商品性^［16］，生草栽培結合秸稈覆蓋可降低防控雜草成本^［17］。研究發現，松針覆蓋可顯著降低桃園土壤pH并提高土壤有機質含量和蔗糖酶活性，有利于改善土壤微環境從而促進果樹根系對礦物質養分的吸收^［18］，且其處理能明顯降低土壤蒸發量，是一種行之有效的保水保墑措施^［19］。低緯高原云南山地果園適用哪種間套作技術措施有利于當地生產管理方式、改善土壤質量、提升果品質量等是當前急需解決的問題。筆者通過比較蘋果園間種馬鈴薯、赤小豆、箭筈豌豆及松針覆土等措施對果園土壤及果品質量的影響，以期為改善果園土壤質量、提升果品質量、建立適宜云南山區果園的綠色安全間作模式提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗設置在云南省大理市洱源縣牛街鄉燈草灣蘋果種植基地（99°91′ E，26°26′ N），海拔2 774 m，為典型的北亞熱帶高原氣候，年平均氣溫13.5 ℃，年均降水量856.5 mm，年平均無霜期210 d，干濕季節分明，光照充足。土壤以紅沙軟土為主，土層通透性尚好，肥力中等。0～20 cm土壤基本理化性狀：pH 5.75，容重1.29 g/cm3，有機質含量41.9 g/kg，堿解氮含量218.7 mg/kg，有效磷含量15.8 mg/kg，速效鉀含量174.3 mg/kg，重金屬含量（砷、鉛、鎘、鉻含量分別為23.17、38.87、0.10、123 mg/kg）均低于土壤污染風險篩選值^［20］。

1.2 試驗設計

試驗于2022年4月進行，選擇4年生樹齡、生長健壯、長勢均勻、無病蟲害的紅富士蘋果樹種植區，果樹行間距為3 m。共設5處理，3小區隨機排列，兩行果樹間設置一個小區，每個小區面積3 m×12 m，含4棵果樹，設置3次重復。試驗設置：CK，果園常規管理，果樹施用有機肥4 800 kg/hm2+氮磷鉀肥（1∶0.5∶1.2）750 kg/hm2，行間自然生草，當雜草gt;40 cm時人工刈割，割后保留10 cm左右高度，每年刈割5～6次；PC，果園清園結束后，在果樹行間用松針覆土，每小區鋪設厚度為3 cm，雨季后自然生草，后期管理同CK；IG，果樹行間撒播綠肥（箭筈豌豆，2 700 m海拔適宜生長），綠肥撒播密度為2 kg/小區，雨季后人工拔除非試驗生草；IL，果樹行間間作豆科作物（赤小豆，當地山區農戶習慣種植品種），每小區兩畦，畦面寬1.2 m，每畦播種3行，株距35 cm，每行45株，后期人工拔除非試驗生草；IP，果樹行間間作馬鈴薯（當地農戶及園區習慣種植），株行距30 cm×75 cm，每小區5行，每行50株。后期人工拔除非試驗生草。不同間作措施覆蓋物以最長生育期作物為準，即馬鈴薯130 d。

各處理均按照果園管理施入3 750 kg/hm2的有機肥作為基肥，種類、次數、用量一致，全部環溝均勻在蘋果樹下施用。有機肥pH 8.05，有機質含量41 g/kg，總養分（N+P2O5+K2O）的質量分數4.01%，水分14.22%，砷6.4 mg/kg，汞0.09 mg/kg，鉛21.4 mg/kg，鎘0.2 mg/kg，鉻23.6 mg/kg，符合農業農村部行業標準《NYT 525—2021有機肥料》。所有處理采用滴灌方式灌溉，灌溉時在一行蘋果樹樹干40 cm處鋪設一條軟塑料管，行間試驗處理不進行額外施肥，行間種植方向與果樹行向一致。

在試驗前，采用五點取樣法采集試驗區0～20 cm土層的土壤樣品5個，除去雜物混合風干研磨過80目篩備用，試驗區土壤樣品在試驗布置前采集3個混合樣；試驗結束后按小區采集土壤樣品，每小區3個。果實成熟后，每個試驗小區測定果實產量，每棵果樹上隨機選取2個長勢一致的蘋果，充分混合后分成3份樣品，置于-60 ℃的冰箱內保藏，進行品質測定。

1.3 測定指標與方法

測定土壤pH、有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀、容重、重金屬含量以及土壤水穩性大團聚體組成等理化指標^［21-22］。測定方法：采用pH計（FE28，METTLER TOLEDO ST1264）測定土壤樣品的pH；參考GB/T 22105.2—2008的方法，土壤砷（As）含量采用原子熒光光度計（AFS-8520，北京海光儀器有限公司）測定，鉛（Pb）和鎘（Cd）含量采用石墨爐原子吸收分光光度計（AA-6880，島津國際貿易有限公司）測定，鉻（Cr）含量采用火焰原子吸收分光光度計（AA-6880，島津國際貿易有限公司）測定；有效磷測定參考NY/T 1121.7—2014的方法；速效鉀參考NY/T 889—2004的方法；水穩性大團聚體組成參考NY/T 1121.19—2008的方法；微團聚體組成參考NY/T 1121.20—2008的方法。

測定蘋果的可溶性糖、總酸、可滴定酸、可溶性固形物及重金屬含量等指標^［23］，可溶性糖用3，5-二硝基水楊酸比色法測定，總酸用酸堿指示劑滴定法測定，可滴定酸用1%的酚酞指示劑中和法測定，可溶性固形物用折射法測定。蘋果中的重金屬砷參考GB/T 5009.11—2014的方法測定，鉛參考GB 5009.12—2017的方法測定，鎘參考GB/T 5009.15—2014的方法測定，鉻參考GB 5009.123—2014的方法測定。

1.4 數據分析

數據整理采用Microsoft Excel 2010，統計分析采用SPSS 26軟件，每組數據進行3次生物學重復，結果表示為平均值±標準誤（SD）。

土壤碳氮比（C/N）=總有機碳含量/全氮含量

2 結果與分析

2.1 不同間作措施對果園土壤養分和重金屬含量的影響

不同間作措施對蘋果園耕層土壤養分和重金屬含量的影響不同（表1）。與CK相比，PC、IG、IL和IP處理使得土壤pH略有下降，但差異不顯著；IL處理顯著提高土壤有機質含量，達63.67 g/kg，是CK的1.31倍，PC、IG和IP處理差異不顯著；土壤堿解氮含量與CK相比均表現為增加，其中IG和IL處理顯著增加，升高幅度分別為33%和71%；PC和IP處理堿解氮含量相近且增加不顯著。土壤有效磷含量僅IP處理表現為小幅下降，PC、IG和IL處理均表現為顯著增加，含量分別為19.38、20.56和25.86 mg/kg。PC處理的土壤速效鉀含量變化不大與CK相近，IG、IL和IP處理均表現為顯著增加，其中IG和IP處理增幅相近約為19%，IL處理速效鉀含量最高為431.25 mg/kg，約是CK的2.5倍。除IG、IL和IP處理土壤Cr含量表現出顯著下降外，不同處理土壤重金屬（As、Pb和Cd）含量均上升或下降，但差異均不顯著。綜合分析表明，IL處理可以顯著提高土壤有機質、堿解氮、有效磷及速效鉀含量；IG與IP處理均表現為促進土壤養分增加，但增加幅度低于IL處理；PC處理對土壤養分的影響較小。

2.2 不同間作措施對土壤C/N及團聚結構的調控

不同間作措施對土壤C/N和團聚結構均有調節作用（圖1）。與CK相比，PC處理土壤有機碳儲量和C/N最低，分別為167 t/hm2和19∶1，IG和IP處理有機碳、氮儲量相近，C/N均為21∶1；IL處理的有機碳和氮儲量最高，分別約為235和10 t/hm2，C/N為22.5∶1，略低于CK的C/N（23∶1）。雖然間作處理可以增加土壤有機碳和氮的儲量，但C/N表現下降趨勢（圖1A）。土壤團聚結構的調控作用明顯，IG、IL和IP間作處理可以顯著增加2.00 mm以下團聚結構的占比，分別為82.60%、84.21%和80.00%；比CK和PC處理提高20%以上。不同間作措施對2.00～lt;3.00 mm團聚體影響較小，所有處理均低于5%，平均占比為3.01%；不同間作措施可以顯著降低3.00～5.00 mm和gt;5.00 mm團聚體的占比，其中IG、IL和IP間作處理土壤3.00～5.00 mm團聚體占比約是CK和PC的50%，gt;5.00 mm團聚體占比約是CK和PC的30%。每個處理中gt;5.00 mm與3.00～5.00 mm的團聚結構的占比相近，CK處理為18.98%和19.38%，PC處理為19.87%和16.96%，IG處理為6.33%和8.64%，IL處理為4.11%和9.06%，IP處理為6.04%和9.90%（圖1B）。

2.3 不同間作措施對果實重金屬含量和營養品質的影響

不同間作措施對果實重金屬含量的影響較小（表2），蘋果的重金砷、鉛、鎘、鉻含量均lt;0.1 mg/kg，遠低于《NYT844—2017綠色食品 溫帶水果》污染物限量，蘋果質量安全。不同間作措施對蘋果的品質有一定影響（表3），PC處理與CK相比，可溶性固形物、Vc和可滴定酸均有所提高，其中Vc含量增加顯著，為所有處理最高達456.28 mg/kg；可溶性糖略低，但糖酸比降低顯著，僅為20.06，降低5.55；產量最低為67.02 kg/hm2。IG處理的可溶性糖和可滴定酸均低于CK，但糖酸比是所有處理中最高達26.20；可溶性固形物和Vc均顯著高于CK，其中可溶性固形物最高為16.16%，Vc含量僅次于PC處理，為411.31 mg/kg；產量最高可達87.41 kg/hm2。IL處理的可溶性糖和可滴定酸均有提升，但糖酸比表現為下降，與CK相比降低了2.03；可溶性固形物和VC與CK相近，產量與CK相近（略低0.45 kg/hm2）。IP處理的可溶性糖和可滴定酸均高于CK，其中可滴定酸為所有處理最高（0.70%），糖酸比最低為20.03；可溶性固形物與CK相近，VC含量比CK提高17.62 mg/kg，產量較低為77.96 kg/hm2。不同間作措施對蘋果品質及產量綜合分析表明，IG處理可以提高糖酸比，增加可溶性固形物和Vc含量，改善果品營養品質，同時保證蘋果產量；IL處理糖酸比略有下降，Vc含量小幅增加，產量持平；PC和IP處理糖酸比降低顯著，產量也出現明顯下降。

3 討論

不同間作措施對蘋果園土壤質量的影響不同。與傳統管理模式相比，果園生草可以提高土壤有機質、堿解氮和有效磷含量，影響果實品質^［24-25］。該研究發現，間作措施對土壤質量有不同程度的影響。與CK相比，不同間作措施處理土壤pH總體呈下降趨勢；土壤有機質、堿解氮、有效磷及速效鉀含量總體呈上升趨勢，其中，IL處理增加幅度最大，表現顯著；IG與IP處理也表現增加，但增加幅度低于IL處理，這與董春華等^［26］、曾丹娟等^［27-28］的研究基本一致。郭曉睿等^［11］發現，與傳統清耕相比，果園生草的土壤有機質、堿解氮和速效磷含量分別提高了18.3%、4.7%和27.2%。蘋果園間作豆科作物、綠肥及馬鈴薯增加了土壤有機碳的輸入，為微生物的繁殖創造了適宜的環境^［29］，進而提高了有機質、堿解氮和速效磷含量。微生物參與土壤養分循環、有機物分解等活動，有利于土壤有機質積累和有效性礦質養分增加^［30-31］。作物根系生長對土壤氮吸收利用，同時豆科作物和綠肥根際微生物可以增加氮素的固定。研究發現，間作白三葉增加了果園活地被物，形成的果園復層結構有利于增加土壤有機碳（SOC）的輸入，白三葉地被凋落物和根系及其分泌物為土壤微生物提供了穩定而豐富的碳源，因此顯著增加了果園土壤微生物量碳、氮含量，提高了土壤微生物對SOC和全氮的利用效率，同時增強了土壤酶活性^［32］；Vepslinen等^［33］研究表明，根系殘體和根系分泌物有利于微生物生長繁殖，促進微生物活性提高，而微生物量的提高反過來影響土壤活性有機碳含量的升高。該研究顯示，間作處理可以增加土壤有機碳和氮的儲量，但C/N表現下降趨勢，說明間作措施可以調節土壤碳、氮儲量；C/N的變化與氣候條件相關，因此土壤C/N表現出下降趨勢，但差異不顯著。

土壤團聚體不僅影響土壤的理化性質和生物學特性，與植物生長所需的環境條件及養分供給狀況也有十分密切的關系。農田土壤在保證土壤的通氣、保水和供養的狀況下，團聚體粒級越小，養分含量越高，越容易被植物吸收利用，同時也是造成土壤養分差異的最主要內在原因之一^［34］。王英俊等^［35］研究表明，間作白三葉可提高蘋果園0～20 cm土層gt;0.25 mm水穩性團聚體的含量及其穩定性，顯著增加0～20 cm土層gt;0.25 mm水穩性團聚體有機碳含量，其中0.25～0.50 mm粒級水穩性團聚體有機碳含量增幅最大，0.50～1.00 mm粒級增加幅度較小。與此略有不同的是，該研究結果表明，IG、IL和IP間作處理可以顯著提高lt;2.00 mm團聚結構的占比，顯著降低gt;3.00 mm團聚體的占比，對2.00～3.00 mm團聚體的影響較小。這主要是由于在水穩性團聚體形成過程中，果園行間間作增加了新鮮有機物質的輸入，植物根系、土壤動物、微生物及它們的代謝產物增多，土壤中有機膠結物質和載體介質的量增多，從而促進了0.25～2.00 mm水穩性團聚體的形成^［36-37］。

土壤養分含量、土壤質量狀況直接影響果實的質量和品質^［38］，蘋果品質主要分為外觀品質和內在品質，其中可溶性固形物、維生素C、可溶性糖、可滴定酸等含量是內在品質的重要指標^［39］。而果實的糖酸風味不僅取決于糖和酸的絕對含量，更取決于糖酸比值^［40］，新鮮水果的糖酸比越大，水果以甜為主；糖酸比越小，水果以酸為主。該研究結果表明，間作方式對蘋果的可溶性固形物、可滴定酸和可溶性糖的含量有影響，蘋果的可溶性糖和可滴定酸含量除間作箭筈豌豆處理外均表現為升高，但箭筈豌豆處理的糖酸比最高達26.20；松針覆土和間作馬鈴薯處理的糖酸比最低約為20。可溶性固形物僅箭筈豌豆處理有顯著提升，其余處理無差異。Vc含量所有處理均高于CK，由高到低依次為松針覆土gt;箭筈豌豆gt;馬鈴薯gt;赤小豆gt;CK，這與前期研究發現果園綠肥間作可以提升果品質量結果一致^{［5，41-42］}。一方面，綠肥間作有利于土壤微生態環境改善和土壤質量的提升，有利于根系對養分的吸收^［10］，另一方面，行間覆草和種植豆科綠肥補充了蘋果氮素需求，提高氮磷鉀利用效率，提高蘋果品質和穩定產量^［43-44］。試驗小區蘋果產量除箭筈豌豆略有提升，其余處理均低于對照。這與肥料投入有關，對照處理補充了少量的化肥，試驗處理均無化肥添加，其中僅箭筈豌豆自身的固氮能力補充了蘋果氮素需求^［45］，因此產量穩定；馬鈴薯和赤小豆生長需消耗果樹生長所需的部分肥料，因此產量降低；松針覆土處理前期表現出良好的保墑和抑制雜草的作用^{［13-15，19］}，有利于微生物活動和肥料分解利用，有利于果樹萌芽及花芽分化；但后期隨著降雨量的增加和松針的腐敗，保墑和抑草作用減弱，果樹長勢趨于一致，果實營養成分累積減緩。

4種間作模式可以有效改善土壤理化性質，調節土壤碳、氮含量，提升土壤質量，其中赤小豆和馬鈴薯栽種管理需要額外投入人工成本且種植期與疏花疏果時期重疊影響果園綜合管理；而箭筈豌豆播撒管理方式簡單，適宜試驗區果園行間播撒間作，種植管理投入成本低，可作為果園行間間作主要作物資源開發利用。該研究結果表明，不同間作措施對蘋果重金屬含量的影響較小，蘋果的重金屬含量均遠低于《NYT 844—2017綠色食品 溫帶水果》污染物限量，果品質量安全。

4 結論

蘋果園不同的間作模式對土壤質量、土壤理化性質及蘋果品質有較大影響。低緯高原地區每年1—5月處于干旱期，蘋果園在干旱少雨的情況下建議采用松針覆蓋進行土壤保墑抑草，6月進入雨水期時果樹行間播撒箭筈豌豆等綠肥，不僅可以綜合改善土壤質量，提升土壤肥力，促進土壤碳、氮分解利用，更有利于果樹養分吸收，改善蘋果品質。

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