楊夢宇，張 琦，3，袁振楊，陳 俊

（1.塔里木大學 植物科學學院，新疆阿拉爾 843300；2.南疆特色果樹高效優(yōu)質(zhì)栽培與深加工技術國家地方聯(lián)合工程實驗室，新疆阿拉爾 843300；3.新疆生產(chǎn)建設兵團塔里木盆地生物資源保護利用重點實驗室，新疆阿拉爾 843300）

桃為薔薇科（Rosaceae）李屬（Prunus）落葉小喬木，是原產(chǎn)于中國的重要的落葉果樹［1］。桃果實酸甜可口、質(zhì)地細膩、香氣濃郁是人們喜愛的果品。新疆有豐富的水、土、光、熱資源，適宜設施果樹的發(fā)展［2］。果園生草是一種現(xiàn)代化可持續(xù)發(fā)展的先進果園土壤管理模式［3］。中國已在蘋果園［4］、梨園［5］、桃園［6］、葡萄園［7］中得到廣泛應用。生草可以減少土壤板結(jié)，改善土壤結(jié)構，提高土壤蓄水能力，增強土壤肥力，改善土壤環(huán)境，促進果樹生長發(fā)育［8］。研究發(fā)現(xiàn)，生草覆蓋后的桃園土壤有機質(zhì)、堿解氮、速效鉀、全氮、全鉀含量顯著提升［9］；土壤微生物多樣性增加，土壤體積質(zhì)量顯著降低［10］，土壤排水能力和含水量顯著增加，桃園林下生草栽培顯著提高了表層粒徑＞0.25 mm水穩(wěn)性團聚體含量，增加土壤入滲能力和抗侵蝕能力。付學琴等［11］研究表明，蜜橘園生草能提高土壤酶活性，土壤脲酶和蛋白酶活性提高明顯，促進土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化。李承想等［12］研究表明棗園生草能減緩地表溫度變化幅度，增加土壤蓄水能力，為微生物活動創(chuàng)造良好環(huán)境，有利用植物生長。但溫室果樹生草較少，溫室桃園生草的研究更是鮮見報道。因此，本研究以‘中農(nóng)金輝’桃樹為試驗材料，研究溫室桃園生草對土壤環(huán)境和養(yǎng)分的影響，為改進南疆溫室桃園土壤管理方式提供技術支持和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在兵團第三師53團3連的日光溫室進行。日光溫室坐北朝南，東西走向，長75m，跨度10m，脊高4.7m，下挖80cm，骨架為立柱焊接鋼架結(jié)構；后墻及東西山墻采用磚混結(jié)構，后墻及東西山墻外基部堆土寬3m，上部寬90cm，覆蓋普通棚膜，棉被保溫。供試桃樹品種為‘中農(nóng)金輝’，2015年春季定植，株行距0.8m×2m，樹齡4a，樹形為主干形。

1.2 試驗設計

2017年11月中旬溫室扣棚升溫，采用行間種植生草模式，生草條帶長9 m 寬1.5 m，12月上旬播種，人工撒播。試驗共設清耕（對照，CK）、白三葉草（T1）、小黑麥（T2）3個處理。各小區(qū)管理措施一致，3月24日在小黑麥抽穗前進行刈割深翻用作綠肥。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 土壤溫度和濕度 2018-04-28各小區(qū)對角線選擇樣點，用直角地溫計測定每個試驗區(qū)0～5cm、5～10cm、10～15cm、15～20cm、20～25cm 土層的溫度，每2h記載10：00-20：00的地溫。2 月1 日、3 月24 日、4 月29 日、5 月17日、7月6日，共5 次采集土樣，測定0～20cm、20～40cm 土壤含水量，各處理隨機取樣5個點，采用烘干法［13］測定。

1.3.2 土壤體積質(zhì)量和孔隙度 2018-05-17采用環(huán)刀法［14］，各處理取樣5 個點，測定0～20 cm、20～40cm 土壤體積質(zhì)量和孔隙度。

1.3.3 土壤理化性質(zhì)和養(yǎng)分 2018-05-17 每樣地內(nèi)分0～20cm、20～40cm 兩層取5個點的土樣，按照層次進行混均，按四分法保留約1.0 kg。土樣經(jīng)風干后，碾碎過1mm 篩，密封袋中保存，待測。參照鮑士旦［15］方法測定：土壤有機質(zhì)和有機碳測定用重鉻酸鉀外加熱法；全氮測定用凱氏定氮法；堿解氮測定用堿解擴散法；全磷和速效磷測定用鉬銻抗比色法；全鉀和速效鉀測定用火焰光度法。

分別于1月1日、3月24日、4月28日、7月6日共4次采集土樣，測定0～20cm、20～40cm土壤pH 和水溶性總鹽含量，土壤pH 采用電位法測定，土壤水溶性總鹽含量采用殘渣烘干-質(zhì)量法［15］測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2013 對試驗數(shù)據(jù)進行整理和作圖，用DPS 7.05進行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 生草對溫室桃園土壤溫度日變化的影響

由圖1可知，溫室桃小黑麥、三葉草、清耕處理土壤溫度日變化趨勢相似；0～5cm、5～10 cm、10～15cm、15～20cm 土層溫度表現(xiàn)隨時間推移逐漸升高，16：00達到峰值，隨后逐漸下降；20～25cm 土層變化平緩，18：00 達到高峰。不同土層小黑麥、三葉草、清耕處理溫度存在差異；0～5cm、5～10cm、10～15cm、15～20cm、20～25cm 土 層 溫 度 分 別 為22.1 ℃、21.7 ℃、21.1 ℃、20.6 ℃和20.5 ℃。隨 著 土 層 深 度 的 增加，土壤溫度逐漸遞減；與清耕相比，生草區(qū)溫度變化趨勢減小。0～5cm 和5～10cm 清耕區(qū)土層溫度上升比生草區(qū)快，最大溫差都出現(xiàn)在12：00，0～5cm 和5～10cm 三葉草和小黑麥與清耕 在12：00 溫 差 分 別 為1.8 ℃、1.4 ℃和2.0 ℃、1.6 ℃，清耕溫度幅度變化比生草區(qū)大。溫度下降時，三葉草區(qū)土壤溫度高于小黑麥區(qū)和清耕區(qū)。生草區(qū)10～15cm 和15～20cm 土層溫度小于清耕區(qū)，其中小黑麥土層溫度高于三葉草，20～25cm 土層溫度變化差異不大。

圖1 生草處理不同土層土壤溫度Fig.1 Soil temperature of different soil layers treated with raw grass

2.2 生草對溫室桃園土壤含水量的影響

從圖2可以看出，溫室桃生長季不同土層土壤含水量變化表現(xiàn)高-低-高-低變化趨勢，不同時期三葉草、小黑麥、清耕處理土壤含水量有所不同。2月1日和3月24日不同土層清耕的土壤含水量顯著高于三葉草處理與小黑麥處理。4月29日三葉草和小黑麥處理0～20cm 土壤含水量分別比清耕高0.28%和1.34%，但差異不顯著。5月17日三葉草處理和小黑麥處理與清耕區(qū)呈顯著性差異，20～40cm 土壤含水量分別比清耕高1.45%和0.44%。7月6日生草處理含水量高于清耕。生草有利于緩解夏季干旱，提高土壤蓄水保墑能力。

圖2 生草處理0～20cm 和20～40cm 土壤含水量Fig.2 Soil moisture content of 0-20cm and 20-40cm in raw grass treatment

2.3 生草對溫室桃園土壤pH 的影響

從圖3可以看出，溫室桃土壤pH 呈逐漸升高趨勢，種植小黑麥使土壤pH 提升，種植三葉草降低土壤pH。1月1日生草處理0～20cm 土壤pH 無顯著性差異；20～40cm 土層種植三葉草和小黑麥土壤pH 比清耕高0.20，且差異顯著。3月24日0～20cm 土壤小黑麥與清耕pH 無顯著差異，顯著高于三葉草處理；小黑麥處理20～40 cm 土壤pH 顯著高于三葉草處理和清耕處理，且分別高0.25和0.03。4月28日和7月6日小黑麥處理pH 均顯著高于三葉草區(qū)和清耕處理。

圖3 生草處理0～20cm 和20～40cm 土壤pHFig.3 0-20cm and 20-40cm soil pH in row grass treatment

2.4 生草對溫室桃園土壤水溶性總鹽含量的影響

從圖4可以看出，生草能顯著降低溫室桃不同土層土壤鹽分含量。1月1日三葉草處理和小黑麥處理0～20cm 土壤水溶性總鹽含量與清耕處理呈顯著性差異，分別比清耕低2.11g／kg和1.62g／kg，降幅為51.97%和39.90%。3 月24日三葉草處理和小黑麥處理20～40cm 土壤水溶性總鹽含量與清耕處理呈顯著性差異，分別比清耕低1.58g／kg和2.33g／kg，降幅為37.79%。4月28日和7月6日三葉草和小黑麥處理水溶性總鹽含量均顯著低于清耕處理。

圖4 生草處理0～20cm 和20～40cm 土壤水溶性總鹽含量Fig.4 Total salt content of 0-20cm and 20-40cm soil in raw grass treatment

2.5 生草對溫室桃園土壤體積質(zhì)量及孔隙度的影響

從表1可以看出，溫室桃生草對土壤體積質(zhì)量和總孔隙度有顯著影響，生草能夠降低土壤體積質(zhì)量，增加土壤孔隙度。小黑麥處理和三葉草處理0～20cm 土壤體積質(zhì)量分別比清耕降低0.19g／cm3和0.14g／cm3，總孔隙度分別增大3.04%和4.43%。不同深度生草處理土壤的通氣孔隙度均顯著低于清耕，持水孔隙度和水氣比均顯著高于清耕。與清耕相比，三葉草處理和小黑麥處理0～20cm 土壤水氣比分別增大0.59和0.31，20～40cm 增大1.02和0.37。生草有利于改善土壤通透性，利于果樹根系發(fā)展。

表1 生草處理土壤體積質(zhì)量及孔隙度Table 1 Soil volume mass and porosity in raw grass treatment

2.6 生草對溫室桃園土壤養(yǎng)分的影響

從表2可以看出，生草對不同土層有機質(zhì)、有機碳和養(yǎng)分有顯著影響。土壤垂直剖面上，不同土層三葉草區(qū)對土壤養(yǎng)分含量的影響均達顯著水平。與清耕相比，三葉草處理和小黑麥處理0～20cm 土壤速效氮均提高20.56%和16.82%，速效磷均提高67.25%和28.27%。三葉草對土壤全氮、全磷、全鉀提高效果明顯，分別比清耕高0.26g／kg、0.12g／kg 和6.84g／kg。小黑麥處理20～40cm 土壤有機質(zhì)含量和有機碳含量最高，比清耕高1.82g／kg和1.05g／kg。生草能增加土壤養(yǎng)分，利于土壤碳庫養(yǎng)分積累。

3 討 論

南疆地區(qū)設施果樹發(fā)展規(guī)模小，栽培技術相對落后，土壤管理主要采取清耕方式；再加上盲目施肥，管理不科學，導致土壤板結(jié)、土壤養(yǎng)分大量流失。因此，研究生草對南疆溫室土壤環(huán)境和養(yǎng)分的影響，對改進南疆溫室土壤管理方式有重要意義。生草能降低土層的土壤溫度，在高溫季節(jié)下降的更為明顯；也能降低表層土壤溫度變幅，增加深層土壤溫度［16-17］。本研究中生草能增加土壤植被覆蓋度，在溫度上升時，減緩熱量向深層次傳遞，使得地表溫度升高緩慢；在溫度下降時，生草能有效減緩地表溫度下降，起到保溫的功效。

表2 生草處理土壤養(yǎng)分含量Table 2 Nutrient content of raw grass treated soil

孫霞等［18］指出生草后0～20cm 和20～40 cm 土壤含水量分別比清耕高28.10% 和30.61%，與本研究結(jié)果基本一致，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是牧草生長覆蓋在地表，能減少土壤水分蒸發(fā)散失，從而提高了土壤含水量，提高土壤蓄水保墑能力。

劉偉等［19］研究表明隨著生草年限的增加，土壤pH 有降低趨勢。本研究結(jié)果表明種植小黑麥增加0～20cm 和20～40cm 土壤pH，而種植三葉草降低pH，與劉偉等［19］結(jié)論不一致。分析認為小黑麥深翻用作綠肥后，導致大量外源有機碳輸入，從而改變了土壤pH。生草能降低土壤鹽分［20］，在荒漠鹽漬化程度高的地區(qū)，具有一定的聚鹽作用，形成了一定的“鹽島”效應［21］。本研究結(jié)果表明生草能降低不同土層水溶性總鹽含量，能有效改良鹽堿土。究其原因可能是因為三葉草可以吸收土壤中的鹽分，對土壤中鹽分有一定降解能力。

不同類型生草試驗表明，生草能顯著降低土壤體積質(zhì)量和孔隙度［22-23］。本研究中，種植三葉草和小黑麥均能顯著降低土壤體積質(zhì)量，增加土壤總孔隙度，與已有結(jié)果研究一致。土壤是一個復雜的有機系統(tǒng)，不同生草條件和管理方式會影響土壤物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量代謝，影響土壤肥力的生物因子也往往不盡相同。龐建光等［24］研究表明毛葉苕子及自然生草與清耕相比，有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀含量顯著提高，其中毛葉苕子6a的土壤有機質(zhì)、全氮和全鉀升幅最高?；葜衩返龋?5］研究表明葡萄園行間種植白三葉草和紫花苜蓿使0～40cm 土層土壤堿解氮、全氮、速效鉀含量顯著升高。本研究也發(fā)現(xiàn)生草能顯著提高不同土層土壤有機質(zhì)及氮、磷、鉀養(yǎng)分的含量。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是生草后根茬和根系分泌物增加了豐富的外源碳，導致土壤肥力的變化。

孫計平等［26］研究發(fā)現(xiàn)梨園種植黑麥與常規(guī)相比，能增加有機質(zhì)、堿解氮和速效磷的含量，微量元素含量也有所提高，隨著生草年限的增加養(yǎng)分含量增加效果明顯。李艷麗等［27］研究發(fā)現(xiàn)行間種植三葉草后增加了土壤含水量，降低土壤體積質(zhì)量，顯著增加有機質(zhì)和速效磷的含量。本研究結(jié)果表明，行間種植三葉草和小黑麥均能提高土壤養(yǎng)分含量，其中三葉草處理的土壤養(yǎng)分含量高于小黑麥處理。一方面可能是由于三葉草根系具有固氮能力，增加土壤腐殖質(zhì)的原因，另一方面可能是由于小黑麥抽穗前刈割深翻用作綠肥時在土壤中分解腐熟不充分所致。

綜上所述，溫室生草能增加土壤地表覆蓋，有效減緩土壤溫度變化幅度；減少地表土層水分蒸散，增加土壤含水量。生草能調(diào)節(jié)土壤pH，降低土壤水溶性總鹽含量，對土壤鹽離子有一定降解效應。生草降低土壤體積分數(shù)，增加土壤總孔隙度，使土壤結(jié)構和通透性得到改善，對積累土壤有機碳和養(yǎng)分效果顯著，本試驗探索生草對南疆溫室桃園土壤理化性狀的影響，為改進南疆溫室果園土壤管理方式和促進溫室桃栽培優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供理論依據(jù)，因此建議南疆地區(qū)溫室桃園可大面積推廣生草覆蓋模式。