行间生草对山楂园土壤养分、酶活性及微生物的影响

2021-08-16王宝广邵泽龙姬学俊侯志勇冉昆

山西果树 2021年4期

王宝广邵泽龙姬学俊侯志勇冉昆

摘要：在山楂园行间连续种植4年毛苕子和黑麦草，研究生草对山楂园土壤养分、酶活性及微生物的影响，以期为生草栽培在山楂园土壤管理当中的应用提供参考。结果表明：山楂园行间种植毛苕子和黑麦草显著提高0～20 cm、20～40 cm土层土壤有机质，与清耕相比分别提高37.7%、33.2%和29.7%、27.7%，但对40～60 cm土层的有机质含量没有显著影响。行间种植毛苕子和黑麦草显著提高各个土层的碱解氮、速效磷、速效钾含量以及0～20 cm、20～40 cm土层的蔗糖酶、磷酸酶和脲酶活性。此外，行间生草显著增加了山楂园各个土层的土壤细菌、真菌和放线菌的数量。本研究表明，行间种植毛苕子和黑麦草可提高山楂园土壤养分含量、增加土壤酶活性，改善土壤微生物，提高土壤综合肥力。综合而言，毛苕子较黑麦草更适宜在山楂园中推广。

关键词：山楂园;行间生草;土壤养分;土壤酶活性;土壤微生物

文章编号：2096-8108（2021）04-0021-04 中图分类号：S661.5 文献标识码：A

Effects of Interrow Grass on Soil Nutrients，Enzyme Activities and Microorganisms in Hawthorn Orchard

WANG Baoguang1，SHAO Zelong2，JI Xuejun2，HOU Zhiyong2，RAN Kun3

（1.Fruit and Tea Service Center of Fei County， Fei County 273400， China;

2.Administrative Examination and Approval Service Bureau of Fei County， Fei County 273400， China;

3. Shandong Institute of Pomology， Taian 271000， China）

Abstract：In this experiment， the leguminous vetch and the gramineous ryegrass were continuously grown between rows （4 years） to explore the effects of growing grass on soil nutrients， enzyme activities and microorganisms in hawthorn orchards. The results showed that planting vetch and ryegrass between rows in the hawthorn orchard significantly increased the soil organic matter in soil layers from 0 cm to20 cm and from 20 cm to 40 cm， and increased 37.7%， 33.2% and 29.7%， 27.7%， respectively， compared with clear tillage， but the organic matter content of soil layer from 40 cm to 60 cm has no significant effect. Planting vetch and ryegrass between rows significantly increased the content of available nitrogen， available phosphorus， and available potassium in each soil layer， and the activities of invertase， phosphatase and urease in the soil layers from 0 cm to 20 cm and 20cm to 40 cm. In addition， growing grass between rows significantly increased the number of soil bacteria， fungi and actinomycetes in each soil layer of the hawthorn orchard. This study showed that planting vetch and ryegrass between rows could increase soil nutrient content in hawthorn orchard， increase soil enzyme activity， improve soil microbes， and improve soil comprehensive fertility. Comprehensive comparison， vetch is more suitable for promotion in hawthorn orchard than ryegrass.

Keywords：hawthorn orchard; interrow grass; soil nutrient; enzyme activity; soil microorganism

山楂（Crataegus pinnatifida Bunge），別名红果、山里红等，蔷薇科山楂属落叶乔木。山楂果实可鲜食或进一步加工成罐头、饮品，干制后还可入药，是中国特有的药食同源树种。费县是山楂的原产地之一，素有“费县山楂佳天下，天下山楂佳费县”的赞语，山楂栽培面积近0.67万hm2，但由于立地条件普遍较差，土壤有机质含量低，导致果实品质较差。因此对山楂园土壤进行科学管理，提高土壤有机质含量，是山楂丰产优质的重要前提，也是山楂产业可持续发展的基础。

生草栽培是果树行间或全园种植1年生或多年生草本植物的土壤管理方式，主要包括自然生草和人工生草两种方式。吴玉森等[1]在黃河三角洲梨园连续自然生草7年，结果表明生草可显著提高土壤有机质含量、酶活性及矿质营养元素含量，从而提高梨果实品质。陈学森等[2]研究表明，人工生草结合自然生草2～6年显著提升了苹果园0～20 cm耕作层土壤的综合肥力。袁嘉玮等[3]研究发现，山西南部地区苹果园行间种植苜蓿和三叶草显著增加20～40 cm土层的土壤含水量，提高果园土壤的持水性能。前人研究也表明，生草处理可提高果园土壤有机碳含量，促进土壤大团聚体的形成，从而改善土壤结构稳定性[4，5]。综上，生草栽培可以改善果园土壤理化性状和生物学性状，提高土壤有机质含量，优化根系生长环境，进而增加果园产量，提高果实品质[6]。但前人研究多集中于苹果[2，6]、梨[1]、柑橘[6，7]、葡萄[8]、龙眼[9]等果园土壤，而对山楂园的研究较少;仅有研究发现覆草可以稳定山楂园地温，增加土壤含水量[10]，提高山楂园土壤速效养分和有机质含量，促进树体的生长发育，提高果实品质[11]。但生草栽培对山楂园土壤生物学性状的影响鲜有报道。

因此，本研究选择行间连续种植4年毛苕子和黑麦草的山楂园，以清耕为对照，测定土壤养分、酶活性及微生物的变化，探讨行间生草对山楂园土壤综合肥力的影响，以期为生草栽培在山楂园土壤管理当中的应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验地点为山东省费县东蒙镇红山前山楂种植合作社，品种为10年生‘大金星，株行距为2 m×4 m，土壤类型为沙壤土，pH 6.7，有机质含量9.18 g/kg，碱解氮含量43.19 mg/kg，速效磷含量74.58 mg/kg，速效钾含量142.67 g/kg。

1.2 试验设计

试验于2016年9月至2020年9月进行，设置毛苕子（Vicia villosa）、黑麦草（Lolium perenne）及清耕（对照，CK）3个处理，随机区组试验，每个试验小区4 m×10 m，重复3次，毛苕子和黑麦草采用撒播方式于2016年9月中旬播种，连续行间生草4年，常规管理。

1.3 土样采集

2020年9月下旬，按5点采样法分别采集各个小区0～20、20～40、40～60 cm土层的土壤，同一小区的同土层土样混匀后作为1个土壤样品，剔除石子、植物残根等杂物后装入自封袋，过2 mm筛后一部分放置在4 ℃冰箱保存，用于测定酶活性及微生物，一部分自然风干用于测定土壤养分。

1.4 测定项目与方法

土壤有机质测定采用水合热重铬酸钾氧化-比色法;碱解氮含量采用碱解扩散法测定;速效磷测定采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法;速效钾测定采用乙酸铵浸提-火焰光度计法[12]。

土壤蔗糖酶活性用3，5-二硝基水杨酸比色法;土壤脲酶活性用苯酚-次氯酸钠比色法;土壤磷酸酶活性用磷酸苯二钠比色法;土壤过氧化氢酶活性用高锰酸钾滴定法[12]。

微生物数量利用稀释平板涂抹培养计数法统计。细菌采用牛肉膏蛋白胨琼脂培养基，放线菌采用改良的高氏一号培养基，真菌采用PDA培养基[12]。

1.5 数据分析

采用Microsoft Excel 2010软件对数据进行分析，采用DPS7.05软件进行方差分析，以Duncans法进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 行间生草对山楂园土壤养分含量的影响

由表1可以看出，随着土壤深度的增加，土壤有机质、碱解氮、速效钾和速效磷含量依次降低。山楂园行间种植毛苕子和黑麦草显著提高0～20 cm、20～40 cm土层的有机质含量，与清耕（对照）相比分别提高37.7%、33.2%和29.7%、27.7%，但对40～60 cm土层的有机质含量没有显著影响。行间种植毛苕子和黑麦草使各个土层的碱解氮、速效磷、速效钾含量均显著高于清耕，其中毛苕子处理对0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm土层的碱解氮含量提高幅度最大，增幅分别为47.8%、32.4%和32.0%;黑麦草处理对各个土层的速效钾含量提高幅度最大，分别为11.2%、24.4%和15.9%;此外，黑麦草处理对0～20 cm、20～40 cm土层的速效磷含量提高幅度更大，分别为42.3%和28.6%，上述结果表明行间生草有利于提高山楂园土壤养分含量。

2.2 行间生草对山楂园土壤酶活性的影响

由图1-图3可知，山楂园土壤蔗糖酶、磷酸酶、脲酶活性随着土层加深而逐渐降低。行间种植毛苕子和黑麦草均可显著提高0～20 cm、20～40 cm土层的蔗糖酶、磷酸酶和脲酶活性，但毛苕子处理增幅大于黑麦草处理。在0～20 cm土层，毛苕子处理的土壤蔗糖酶、磷酸酶和脲酶活性分别提高55.1%、47.8%和107.8%，在20～40 cm土层，增幅分别为65.7%、40.6%和67.9%;在40～60 cm土层，毛苕子处理显著提高山楂园土壤蔗糖酶和磷酸酶活性，分别提高37.4%和35.8%，而黑麦草处理与清耕相比差异不显著。

2.3 行间生草对山楂园土壤微生物的影响

由表2可知，行间生草显著增加山楂园各个土层的土壤细菌、真菌和放线菌数量，其中细菌和放线菌的数量提高幅度较大，且毛苕子提高幅度大于黑麦草，分别使0～20 cm、20～40 cm和40～60 cm土层的细菌数量增加176.4%、130.5%和80.9%，放线菌数量增加38.8%、46.6%和37.2%。

3 讨论与结论

土壤有机质和矿质养分是土壤肥力的重要表征，是限制土壤理化性质、供肥保肥能力及养分有效性等的关键因素[13]。本研究表明，行间种植毛苕子和黑麦草均可显著提高山楂园土壤的有机质、速效氮、速效磷和速效钾含量，与前人在梨园[2，13]、葡萄园[14-16]的研究一致。但本研究结果表明，生草对40～60 cm土层的有机质含量影响不明显，这可能与毛苕子和黑麦草的根系分布特点有关，毛苕子和黑麦草根系主要集中分布在0～20 cm土层，因此对深层土壤有机质影响较小[17]。此外，本研究还发现毛苕子处理对山楂园土壤碱解氮含量的影响更大，而黑麦草则对土壤速效磷和速效钾含量的影响更大，这可能与毛苕子根系的固氮作用有关。因此，了解果园基础地力，合理选择草种至关重要，可以针对性的改善果园土壤状况，进一步提高果园生产力。

土壤酶主要来源于土壤中动植物残体分解、植物根系分泌和土壤微生物代谢，其活性可在一定程度上反映土壤生物活性和土壤肥力狀况[18]，蔗糖酶、脲酶和磷酸酶分别参与土壤中碳、氮、磷的循环，其活性与土壤养分转化密切相关[19]。本研究结果表明，行间生草可显著提高山楂园土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性，从而促进土壤养分转化，增加土壤矿质养分含量。

土壤微生物对稳定土壤系统具有重要作用，其种类、数量受土壤温度、水分、营养状况及土壤理化性质等的综合影响。研究表明，生草可以调节不同深度的土壤温度，改善土壤理化性质[20]。

此外，果园生草很大程度上增加了土壤中有机碳的供给，为土壤微生物的生长和繁殖提供营养[21]，因此提高了各个土层土壤细菌、真菌、放线菌数量。井赵斌等[20]研究发现黑麦草、鸭茅草及二者混种增加了猕猴桃果园0～20 cm土层土壤微生物总量，与本研究结果一致。

综上，行间生草可显著增加山楂园土壤有机质和矿质养分含量，提高土壤蔗糖酶、磷酸酶和脲酶的活性以及土壤细菌、真菌和放线菌等微生物的数量，从而改善土壤肥力，为山楂园优质增产奠定基础。综合来看，毛苕子较黑麦草更适宜在山楂园中推广。

参考文献

[1]吴玉森，张艳敏，冀晓昊，等.自然生草对黄河三角洲梨园土壤养分，酶活性及果实品质的影响[J].中国农业科学，2013，46（1）：99-108.

[2]陈学森，张瑞洁，王艳廷，等.苹果园种植长柔毛野豌豆结合自然生草对土壤综合肥力的影响[J].园艺学报，2016，43（12）：2325-2334.

[3]袁嘉玮，张健，张鹏飞，等.生草栽培对苹果园土壤水分动态变化特征的影响[J].山西农业科学，2020，48（10）：1634-1636.

[4]付学琴，杨星鹏，陈登云，等.南丰蜜橘园生草栽培对土壤团聚体和有机碳特征及果实品质的影响[J].园艺学报，2020，47（10）：1905-1916.

[5]李萍，荀咪，岳松青，等.果园土壤有机碳及呼吸速率对豆科和禾本科草类的差异反应[J].水土保持学报，2018，32（6）：329-334.

[6]彭伟东，杨帆，李海英，等.果园生草技术在矮砧密植苹果园中应用现状及展望[J].草学，2020（1）：83-86.

[7]付学琴，陈登云，杨星鹏，等.‘南丰蜜橘园生草对土壤团聚体养分和微生物特性及果实品质的影响[J].果树学报，2020，37（11）：1655-1666.

[8]管雪强，孙德勤，尚明华，等.行内生草对酿酒葡萄微域环境及品质的影响[J].山东农业科学，2020，52（9）：62-65.