王明贵 周婷婷 高浩浩 樊文霞 刘 婵 万素梅 陈国栋 胡 强

（塔里木大学农学院，新疆阿拉尔 843300）

新疆南疆地区光热资源丰富、温差大，拥有红枣（Ziziphus jujuba Mill.）生长栽培得天独厚的自然环境优势[1]，现已形成初具规模的优质红枣产业发展模式。但是，在果树生长初期，幼龄果树树冠矮小，果园植被覆盖率低，不仅会降低土地资源和光资源的利用效率，而且会造成土壤风蚀、蒸发加剧等情况[2]。为进一步增加果园经济效益、降低管理难度，果农大多采取果草间作模式。这种现代化果园管理模式起源于欧美国家，通过在幼龄果园行间种植牧草，提高行间植被覆盖率，以期提高果园生产效率和生态效益[3]。大量研究报道，与单作相比，果草间作不仅能够优化土壤养分状况，有利于增强土壤的蓄水保墒能力；还可以提高果树行间相对湿度，抑制杂草生长，优化果园小气候[4-5]。

紫花苜蓿耐干旱、耐盐碱、生存能力强，是发展枣草间作模式的优质选择。已有研究表明，在果园行间种植苜蓿，一方面能够调节果园微域环境，减少虫害，改变土壤理化性质，提高土壤微生物多样性和酶活性；另一方面可以改善果实品质，提高牧草产量和营养成分含量[6-8]。国内外对果草间作研究较多，但因地域差异、果树和牧草品种种类不同而结果不同，且对南疆干旱地区果草间作体系中土壤微生物数量和多样性的研究并不常见。因此，本研究选择南疆地区红枣园，通过在枣园行间种植紫花苜蓿，研究枣树与苜蓿间作对土壤养分含量、微生物数量、微生物多样性及作物产量的影响，以期为南疆果草种植方式的优化提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于新疆阿拉尔市塔里木大学园艺试验站进行。该地位于塔里木河上游、塔克拉玛干沙漠西北缘（北纬 40°32′34″，东经 81°18′09″），海拔 1 013 m，年均降雨量40.1～82.6 mm，年均蒸发量 1 976.6～5 589.9 mm，地表蒸发强烈、空气干燥，属典型的暖温带大陆干旱荒漠气候，是典型的灌区农区。该研究区光照充足，年均太阳辐射为559.4～612.1 kJ/cm2，年日照时数约为2 996 h，≥10℃积温大于4 000℃，年均无霜期180～224 d，年均气温10.8℃。试验地土壤类型为沙壤土。

1.2 试验设计

2020年在红枣园进行试验，红枣株行距配置为1 m×3 m。2020年春季于红枣园行间条播紫花苜蓿，采用单因素随机区组设计，设枣苜间作（ZM）、单作苜蓿（M）和单作枣树（Z）3种种植模式，3次重复。距离枣树0.5 m处采用条播方式种植苜蓿，行距30 cm，播种深度1～2 cm，播种后覆盖地膜以保持墒情，待出苗后揭掉地膜。试验期间，灌溉方式为滴灌，除草、病虫害防治、施肥等田间管理各处理保持一致。

1.3 样品采集及测定方法

土壤样品于9月底（苜蓿二茬收割期）采集，用直径4 cm土钻分别采集枣树与苜蓿之间0～20 cm、20～40 cm和40～60 cm土层的土样，剔除落叶、残根等杂物。每个小区土样充分混合均匀，按四分法装入塑封袋保存，用标签封好，自然风干后进行研磨，过筛后备用。

1.3.1 土壤化学性质的测定。碱解氮的测定采用碱解扩散法，速效磷的测定采用钼锑抗比色法，速效钾的测定采用醋酸铵-火焰光度计法，全氮的测定采用杜马斯定氮仪，全磷的测定采用钼锑抗比色法，全钾的测定采用火焰光度计法，有机碳的测定采用重铬酸钾-外加热法，pH值的测定采用pH计法。

1.3.2 土壤微生物数量及多样性的测定。采用涂布平板法和混合接种法[9]测定。细菌计数培养采用牛肉膏蛋白胨培养基，放线菌计数培养采用改良高氏Ⅰ号培养基，真菌计数培养采用马丁氏培养基。计算微生物多样性指数：

式中：H′为 Shannon-Wiener指数；ni为第 i个物种的个体数；N为所有物种的个体数之和；E为均匀度指数；S为种类数。

1.3.3 苜蓿产量和红枣产量。分别在7月底和9月底对初花期紫花苜蓿进行刈割，每次刈割面积为1m2，留茬高度3cm，每小区重复3次。收割后，就地称取鲜草重，两茬鲜草重之和即苜蓿产量。在果实成熟期，采收每个小区内全部样株的果实，测定红枣产量。

土地当量比可用于衡量间作优势，计算公式如下：

式中：Yia和Yij分别指在间作总面积上苜蓿和红枣的产量（kg/hm2）；Ysa和 Ysj分别指在单作苜蓿和红枣的产量（kg/hm2）。当LER＞1时，表示有间作优势；当LER＜1时，则无间作优势。

1.4 数据统计与分析

所有试验数据均为3次重复的平均值，数据采用Excel 2013和DPS（9.5）统计软件进行统计分析，采用Duncan′s新复极差法和多元相关分析进行分析。

2 结果与分析

2.1 枣树、苜蓿间作对土壤养分和pH值的影响

枣树、苜蓿间作及单作对土壤养分和pH值的影响见表1。可以看出，3种种植模式对土壤养分的影响差异明显，土壤养分含量垂直变化规律大体一致，呈现出随土壤深度增加而递减的趋势，而pH值则相反。

表1 不同种植模式下土壤养分变化

0～20 cm土层中，枣苜间作种植模式下土壤碱解氮含量、全磷含量及有机碳含量均为高于单作枣树且低于单作苜蓿，分别比单作枣树提高了4.68%、13.87%、22.93%，比单作苜蓿降低了4.87%、6.59%、22.28%，其中3个处理间有机碳含量存在显著性差异（P＜0.05）。枣苜间作种植模式下土壤速效磷含量为 80.61 mg/kg，显著高于单作苜蓿（32.52 mg/kg）和单作枣树（38.18 mg/kg）。全氮、全钾含量均表现为枣苜间作＞单作苜蓿＞单作枣树，其中，全氮含量枣苜间作种植模式下比单作枣树提高了155.81%。枣苜间作种植模式下土壤速效钾含量和pH值最低，分别为97.21 mg/kg、7.55。

20～40 cm土层中，土壤碱解氮、速效磷、速效钾和全磷含量均表现为枣苜间作＞单作枣树＞单作苜蓿。其中，枣苜间作条件下，碱解氮、速效磷、速效钾和全磷含量分别比单作苜蓿提高48.17%、81.55%、41.74%和83.33%，比单作枣树提高36.44%、67.49%、10.53%和37.50%。枣苜间作条件下全钾、有机碳含量分别为20.9、7.70 g/kg，均高于单作苜蓿和单作枣树。枣苜间作种植模式下土壤全氮含量为0.61 g/kg，低于单作苜蓿（0.98 g/kg）和单作枣树（1.40 g/kg）。pH值为枣苜间作＜单作苜蓿＜单作枣树。

40～60 cm土层中，3种种植模式间土壤全氮、全磷和全钾含量存在显著性差异（P＜0.05）。单作苜蓿种植模式下土壤全氮含量（1.20 g/kg）最高，显著高于枣苜间作（0.66 g/kg）和单作枣树（0.32 g/kg）。枣苜间作种植模式下和单作苜蓿种植模式下土壤全钾含量分别为 14.3、16.7 g/kg，均显著高于单作枣树（4.9 g/kg）。土壤全磷、有机碳含量由大到小均为枣苜间作＞单作苜蓿＞单作枣树。

2.2 枣树、苜蓿间作对土壤微生物数量和多样性的影响

在0～40 cm土层中，不同种植模式下土壤微生物数量随土层深度变化均呈明显的规律性特征（表2）。其中：细菌、真菌数量随土壤深度增加而增加，不同种植模式下0～20 cm土层细菌、真菌数量分别比20～40 cm土层减少 12.39%～30.95%、34.27%～36.50%；放线菌数量则随土壤深度增加而递减，不同种植模式下0～20 cm土层放线菌数量比20～40 cm土层增加18.76%～217.13%。

表2 不同种植模式下土壤微生物数量比较

通过比较不同种植模式下土壤微生物数量可以看出，微生物总数量表现为枣苜间作＞单作苜蓿＞单作枣树，说明枣苜间作明显提高了微生物数量。枣苜间作条件下0～20 cm和20～40 cm土层土壤细菌数量分别为 503.50×103CFU/g 和 676.75×103CFU/g，与单作枣树相比分别提高14.43%、6.20%；与单作苜蓿相比，0～20 cm土层降低1.08%，20～40 cm土层提高16.48%。0～40 cm土层枣苜间作土壤真菌、放线菌总数量均显著（P＜0.05）高于其他2种种植模式，比单作苜蓿分别增加了108.26%、29.37%，比单作枣树增加了91.56%、94.98%。其中，枣苜间作20～40 cm土层真菌数量最高（8.23×103CFU/g），0～20 cm 土层放线菌数量最高（182.35×103CFU/g）。从不同微生物种类所占百分率可知：不同种植模式下细菌在土壤微生物中数量占比均最大，为82.32%～89.22%，对微生物生命活动有主导作用；其次为放线菌，占10.19%～16.73%；真菌最少，仅为0.51%～0.95%。

由表3可知，不同种植模式下土壤微生物多样性、均匀度垂直方向变化规律明显，均表现为0～20 cm土层＞20～40 cm土层。不同种植模式下土壤微生物多样性指数和均匀度指数变化趋势与土壤微生物数量基本一致，表现为枣苜间作＞单作苜蓿＞单作枣树，枣苜间作多样性、均匀度指数均值分别比单作苜蓿提高了7.94%、8.23%，比单作枣树提高了28.65%、29.17%。

表3 不同种植模式下土壤微生物多样性变化

2.3 土壤养分、pH值与土壤微生物的相关性

对不同种植模式下的土壤养分、pH值与土壤微生物数量、微生物多样性的相关性进行分析，结果（表4）表明：真菌数量与碱解氮、全磷成显著正相关（P＜0.05），与 pH 值成极显著负相关（P＜0.01）；放线菌数量与速效磷、全氮、有机碳成显著正相关（P＜0.05）；多样性指数与有机碳成显著正相关（P＜0.05），与全氮成极显著正相关（P＜0.01）。

表4 土壤养分、pH值与土壤微生物数量、多样性相关性分析

2.4 枣树、苜蓿间作对产量的影响

从表5可以看出：枣苜间作条件下苜蓿产量为40 820.00 kg/hm2，红枣产量为 111.1 kg/hm2，分别低于单作苜蓿和单作枣树；但枣苜间作土地当量比为1.32，大于1。由此说明，与单作相比，间作能够增产，增产率为32%，即枣苜间作1 hm2的产量相当于单作1.32 hm2的产量。

表5 不同种植模式下产量比较和土地当量比

3 结论与讨论

大量研究证明，果草间作能够改变土壤养分含量和pH值。陈清西等[10]报道，龙眼园生草后土壤速效磷、速效钾含量明显增加，全磷、全钾含量下降；惠竹梅等[11]研究发现，在葡萄园行间种植紫花苜蓿显著提高了土壤碱解氮、全氮和速效钾含量，降低了土壤速效磷和全磷含量；岳泰新等[12]在果园行间间作紫花苜蓿后，土壤微生物碳和土壤微生物氮含量显著提高。本研究结果表明，与单作枣树相比，枣树和苜蓿间作种植模式下0～60 cm土层土壤中全氮、全磷、全钾、速效磷及有机碳含量明显提升，速效钾含量明显减少，但对碱解氮含量影响较小；与单作苜蓿相比，枣树和苜蓿间作种植模式下0～60 cm土层土壤全氮和有机碳含量降低，速效磷含量升高。与单作枣树相比，枣苜间作能够改善土壤养分状况的原因主要有两点：一是间作后，枣树的枯枝落叶和苜蓿的根茬在土壤中分解，可提高土壤矿质养分含量；二是在枣树行间种植豆科牧草可以利用固氮作用增加土壤中的氮含量。与单作苜蓿相比，间作后苜蓿与枣树发生争夺养分的现象，致使氮含量降低，这与前人研究结论基本一致[13]。间作对土壤pH值的影响不尽相同。陈清西等[10]研究表明，在南方丘陵果园行间生草后土壤pH值显著提高；而李振吾等[14]在山西旱地的试验表明，生草后土壤pH值明显下降。本研究结果表明，枣苜间作后土壤pH值有所下降。说明在碱性土壤果园中，间作能够有效改善土壤酸碱度，与前人研究一致[15]。

土壤微生物数量和多样性是评价土壤质量的重要生物指标。有研究发现，葡萄与3种牧草间作后土壤中微生物数量显著提高，其中白三叶草含量最高[12]；井赵斌等[16]通过研究甜柿与牧草间作发现，各土层土壤细菌、真菌及放线菌数量和酶活性高于单作，但不同草种影响各不相同；张亮亮等[17]认为，与单作枣树相比，果园间作能够明显增加微生物数量和总量，显著提高微生物多样性。本研究结果显示，枣苜间作土壤中真菌和放线菌数量明显高于单作苜蓿、单作枣树，细菌变化不明显，土壤微生物总数量和微生物多样性指数、均匀度指数变化规律一致，总体呈现出枣苜间作＞单作苜蓿＞单作枣树的特点，与前人研究结论一致[18]。间作土壤中有机残体量和分泌物的增加为微生物活动提供了丰富的营养来源，使微生物数量和活性提升[19]，姚 拓等[20]关于微生物数量与有机残体量的研究也证明了这一点；而微生物数量的增多和活性的增强，能够促进土壤有机物分解、加速营养循环，进而改善土壤养分状况[21]。

相关性分析表明，土壤有机碳、全氮、全磷、碱解氮、速效磷含量和pH值与土壤微生物数量和多样性存在显著相关关系，是影响土壤微生物的重要因素。本研究中真菌数量与碱解氮、全磷成显著正相关，与pH值成极显著负相关，说明土壤pH值越低、真菌数量越多，枣苜间作模式下土壤真菌数量最多、pH值最低，这也与前人对于真菌更适宜在偏酸性土壤中生长的研究结论相符[22]；而间作土壤中真菌数量的增多，也会在一定程度上正向影响氮、磷含量。放线菌数量与速效磷、全氮、有机碳成显著正相关，可以看出，放线菌在土壤生化过程中有着重要作用，主要影响无机碳的同化和碳水化合物的分解[23]。在本研究中，枣苜间作通过增加土壤中放线菌数量，提高了速效磷、全氮和有机碳含量。

关于间作对于产量的影响，胡举伟[24]研究发现，桑树和苜蓿间作后苜蓿产量比单作增加了23.4%，LER为1.29，间作优势明显；也有学者认为，杨树和小麦间作后小麦品质和产量显著提高，是因为杨树树冠的遮阴作用能够有效降低行间辐射和温度，改善林间相对湿度[25]；但也有人认为，枣树遮阴降低了光合有效辐射的利用率，致使花生产量低于单作[26]。本研究中，间作对苜蓿产量影响较大，枣苜间作种植模式下LER为1.32，具有明显的间作优势。一方面，枣苜间作通过改善土壤物理结构、提高微生物数量和多样性、促进土壤营养物质循环等进一步改善植物生长环境，进而促进植物生长；另一方面，枣树的遮挡使苜蓿行间光强和温度下降，从而提高光热利用效率，减少水分蒸发，形成有利于苜蓿生长发育的适宜环境；枣苜间作后土壤养分互相补充，表现出良好的种间促进关系[24]也是有利于增产的原因之一。

该试验结果表明：枣树和苜蓿间作能够明显改善土壤养分含量和土壤酸碱度，其中，对提升全氮、全磷、全钾、速效磷含量效果明显，对碱解氮含量影响较小，土壤pH值降低；枣苜间作有利于增加土壤微生物数量和提高微生物多样性，真菌和放线菌数量明显高于单作苜蓿、单作枣树，细菌变化不明显，土壤微生物总数量和微生物多样性指数、均匀度指数总体呈现出枣苜间作＞单作苜蓿＞单作枣树的特点；相关性分析表明，真菌数量与碱解氮和全磷含量成显著正相关、与pH值成极显著负相关，放线菌数量与速效磷、全氮、有机碳成显著正相关，多样性指数与有机碳成显著正相关、与全氮成极显著正相关；间作对苜蓿产量影响较大，枣苜间作土地当量比为1.32，具有明显的间作优势。因此，枣树和苜蓿间作在改善土壤养分、提高土壤微生物数量和多样性以及增加作物产量方面有积极作用，适宜在南疆干旱地区广泛推广。