樊文霞，王明貴，陳國棟，李田甜，林 峰，翟云龍，吳全忠，萬素梅

（塔里木大學(xué)農(nóng)學(xué)院,新疆 阿拉爾 843300）

新疆光熱資源豐富，晝夜溫差大，降水稀少，享有“瓜果之鄉(xiāng)”的美譽。近些來年，伴隨著紅棗(Ziziphus jujuba)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，新疆南疆棗樹種植面積不斷增加，2018年紅棗種植面積和產(chǎn)量分別達到47.3 萬hm2和361.19 萬t，已經(jīng)成為南疆重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一[1-2]。近年來棗樹種植面積逐漸增加，但生產(chǎn)中也存在因棗樹間裸露面積大，水分蒸發(fā)量大，土壤侵蝕嚴重，次生鹽漬化程度加劇等問題[3]。號稱“牧草之王”的紫花苜蓿(Medicago sativa)不僅具有抗干旱、抗寒、抗鹽堿、抗貧瘠、抗頻繁刈割、適應(yīng)性強、高產(chǎn)量、高質(zhì)量的特點，同時具有改良土壤、防風固土、抑制田間雜草及經(jīng)濟效益高的特性[4-6]，加之其易于管理、生長速度快、固氮能力強等優(yōu)勢，適合林(果)下種植，廣受種植戶的青睞。

土壤酸堿性作為土壤的基本特性之一，能夠在一定程度上影響土壤肥力和作物生長；氮、磷、鉀為3 種大量營養(yǎng)元素，在植物生長發(fā)育過程必不可少，能夠合成植物體內(nèi)有機物質(zhì)和碳水化合物，因此，其含量高低對植物生長、品質(zhì)和產(chǎn)量起著重要的作用[7]。土壤微生物數(shù)量是生物指標之一，可以用作評價土壤狀況，反映土壤質(zhì)量等，當生態(tài)系統(tǒng)中能量循環(huán)和物質(zhì)轉(zhuǎn)換受阻時，微生物數(shù)量可能減少。大量研究報道，果草間作能夠提高土壤中微生物數(shù)量和活性[8]。果樹與農(nóng)作物間作，能夠充分利用果園的土地資源，保持果樹的土壤含水量和肥力，提高果園綜合效益[9]。張娟[10]研究發(fā)現(xiàn)間作模式可以有效改善土壤鹽堿狀況，提高土壤肥力，南疆發(fā)展果草間作的立體種植模式具有顯著的區(qū)域優(yōu)勢和效益優(yōu)勢。張向前等[11]研究發(fā)現(xiàn)了玉米(Zea mays)間作大豆(Glycine max)和玉米間作花生(Arachis hypogaea)對土壤中微生物的數(shù)量的影響，鄭亞強等[12]研究了甘蔗(Saccharumofficinarum)間作玉米對土壤微生物多樣性的影響，結(jié)果表明，間作模式下對提高土壤微生物豐富度及多樣性有積極的影響。馬琨等[13]研究結(jié)果表明，間作條件下玉米顯著影響了馬鈴薯(Solanum tuberosum)土壤微生物群落的功能。王瑞等[14]研究表明，間作模式可以有效提高產(chǎn)量，增加經(jīng)濟效益；劉亞男[15]研究了冬小麥(Triticumaestivum) 間作紫花苜蓿系統(tǒng)具有提高產(chǎn)量的潛力，結(jié)果說明，間作模式對作物的生長有促進作用。但目前對于果農(nóng)間作系統(tǒng)土壤化學(xué)性質(zhì)及微生物的相關(guān)報道仍較少，本研究通過對棗苜間作種植不同種植模式的土壤養(yǎng)分和微生物豐富度及產(chǎn)量的研究，旨在為單位土地面積產(chǎn)生最大經(jīng)濟價值提供理論和實踐依據(jù)。

本研究共設(shè)棗苜間作、單作紅棗、單作苜蓿3 種種植模式，針對土壤含鹽堿量高、土壤養(yǎng)分狀況不容樂觀等問題，通過對土壤營養(yǎng)和微生物豐富度的研究，充分利用自然資源光、熱、水、養(yǎng)分，篩選最適宜鹽堿及有機質(zhì)低的土地的種植模式。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗場地位于新疆阿拉爾市塔里木大學(xué)園藝試驗站棗園(40°32′34″ N，81°18′07″ E，海拔1 015 m)。年均太陽輻射為559.4～612.1 kJ·cm-2，年日照時數(shù)約為2 996 h，日照度66%，≥10 ℃的積溫大于4 000℃·d，無霜期180～224 d，年平均氣溫10.8 ℃，年均降水量40.1～82.6 mm，蒸發(fā)量1 976.6～5 589.9 mm，地下水埋深小于3 m。地表蒸發(fā)強烈，空氣十分干燥，主導(dǎo)風向為東北風，屬于典型的暖溫帶性大陸性干旱荒漠氣候，是典型的灌區(qū)農(nóng)區(qū)。園藝試驗站土壤類型為沙壤土，土壤pH 7.90，有機質(zhì)含量為11.2 g·kg-1，堿解氮含量為33.60 mg·kg-1，速效磷含量為58.6 mg·kg-1，速效鉀含量為107.33 mg·kg-1。棗園于2012年酸棗直播建園，土壤性質(zhì)為堿性土壤、pH 偏高、土壤肥力低等。株行距配置為1 m×3 m，2014年春嫁接紅棗，樹勢生長健壯，進行相應(yīng)栽培管理；供試紫花苜蓿品種是‘阿爾岡金’，豆科苜蓿屬多年生草本，根粗壯，深入土層，根莖發(fā)達，莖直立，無毛或微被柔毛，枝葉繁茂，歐亞大陸和世界各國廣泛栽培。

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)棗苜間作、苜蓿單作(SA)和紅棗單作(SJ) 3 種種植模式，各模式重復(fù)3 次，共9 個小區(qū)，每個小區(qū)面積為30 m2(小區(qū)長10 m，寬3 m)；條播苜蓿行距30 cm，種子播種深度1～2 cm，播種后覆蓋地膜以保持墑情，待出苗后揭掉地膜。試驗期間，灌溉方式為滴灌，除草、病蟲害防治、施肥等田間管理各處理保持一致。

1.3 測定指標與方式

1.3.1 測定指標

于2019年5月18日、6月19日、7月21日 和9月28日，在單作、間作區(qū)以分布于同一行、長勢均勻、周圍不缺株的10 棵棗樹及行間苜蓿為1 個采樣小區(qū)，重復(fù)3 次。在棗樹的樹冠下，從樹干的東側(cè)到西側(cè)80 cm [間作東側(cè)樹冠下區(qū)(E 80)，間作西側(cè)冠下區(qū)(W 80)]、距樹干160 cm 靠近樹冠的地方[間作近冠區(qū)(E 160)現(xiàn)場設(shè)置采樣點，采用分層土鉆法0 -20 和20 -40 cm 兩個土層中采集土樣。在單作紅棗行間距東側(cè)和西側(cè)樹干80 cm 處及中間150 cm 分別采集在棗樹的東側(cè)樹冠下(棗-E 80)、西側(cè)樹冠下(棗-W 80)和靠近樹冠的地方(棗-150)的0 -20 和20 -40 cm 兩個土層的土樣。單作苜蓿田采集0 -20 和20 -40 cm 兩個層次的土壤樣品。采集土壤樣品中去除雜草、樹根、石塊、動物殘骸等肉眼可見的雜質(zhì)后，將其均勻混合，密封在自密封袋中，帶回實驗室4 ℃冰箱保存。用于化學(xué)性質(zhì)測定的樣品將進行風干、研磨和篩選，以備使用。

1.3.2 土壤化學(xué)性質(zhì)的測定

土壤樣本分別于5月18日、6月19日、7月21日、9月28日采集。用直徑4 cm 土鉆采集棗樹與苜蓿之間0 -40 cm 土層的土樣。每個小區(qū)土樣混合均勻，按四分法保存，裝入塑封袋中，用標簽封好，記錄采樣的時間和地點，自然晾干后進行研磨篩選試驗。pH 采用pH 計法；堿解氮用堿解擴散法測定；速效磷用0.5 mol·L-1NaHCO3萃取-鉬銻抗顯色-紫外分光光度法測定；速效鉀用火焰光度計法測定土壤[16]。

1.3.3 土壤微生物數(shù)量

采用稀釋平板法和混合接種法[17]。細菌計數(shù)使用牛肉膏蛋白胨，放線菌計數(shù)培養(yǎng)采用改良高氏Ⅰ號培養(yǎng)基，真菌計數(shù)培養(yǎng)使用馬丁氏培養(yǎng)基。

1.3.4 產(chǎn)量

苜蓿產(chǎn)量：分別在苜蓿第1 茬初花期(7月25日)和第2 茬初花期(9月29日)進行刈割，每次刈割面積為1 m×1 m，留茬高度為3 cm，每小區(qū)重復(fù)3 次。收割后，立即稱鮮草重，取200～500 g 全株，用紙袋裝好、標記、置于烘箱中，于105 ℃烘15 min，在60～80 ℃下烘干24 h 至恒重，即干物質(zhì)重。紅棗產(chǎn)量：每個小區(qū)隨機選取10 株棗樹，測定單株產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

所有試驗數(shù)據(jù)均為3 次重復(fù)的平均值，數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析采用Excel 2013 和DPS (9.5)統(tǒng)計軟件，多重比較采用Duncan’s 新復(fù)極差法進行，采用Excel 2010制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植模式對土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

2.1.1 不同種植模式對土壤pH 的影響

不同種植模式下土壤pH 存在差異 (表1)。在整個時期pH 的變化范圍在7.44～7.98，屬于弱堿性。比較3 種種植模式在4 個時期的pH 大小發(fā)現(xiàn)，0 -20 cm 土層下，6月19日SJ 處理下土壤pH 最小，9月28日SA 處理下土壤pH 最大，不同種植模式下土壤pH 平均值差異明顯，SJ 處理土壤pH 平均值為最小，SA 種植模式下土壤pH平均值表現(xiàn)最大，由小到大依次為SJ＜JA＜SA，其中，SJ處理下土壤pH 較JA 處理下土壤pH 降低0.09，JA 處理土壤pH 較SA處理土壤pH降低0.1。20 -40 cm土層下，JA 處理下土壤pH 為最小，SA 處理下土壤pH 最大，不同種植模式下土壤pH 平均值差異明顯，總體表現(xiàn)為JA＜SJ＜SA，其中，JA 處理下土壤pH較SJ 與SA 處理土壤pH 分別降低0.14 和0.27。綜上所述，間作模式能有效地改善土壤pH。

表1 不同種植模式土壤pH 的影響Table 1 Soil pH values under different cropping systems

2.1.2 不同種植模式對土壤堿解氮含量的影響

不同種植模式下土壤堿解氮含量存在差異 (表2)。隨時間的推移，土壤堿解氮含量呈“先降低，后升高”的趨勢。在0 -20 cm土層下，9月28日SA 處理土壤堿解氮含量最高，其中SA 處理土壤堿解氮平均含量較JA、SJ 處理分別提高1.31%和12.72%，不同種植模式下土壤堿解氮含量由大到小依次為 SA＞JA＞SJ；在20 -40 cm 土層下，JA 處理土壤堿解氮平均含量較SJ 處理提高33.02%，總體表現(xiàn)為SA＞JA＞SJ。

表2 不同種植模式下土壤堿解氮含量的影響Table 2 Effects of different cropping systems on soil alkali-hydrolyzable nitrogen content

2.1.3 不同種植模式對土壤速效鉀含量的影響

不同種植模式土壤速效鉀含量存在差異，隨時間的推移，在兩個土層JA 處理下土壤速效鉀含量均表現(xiàn)為“先上升，后下降”的變化趨勢(表3)。在0 -20 cm 土層下，JA 處理下土壤速效鉀含量較SJ、SA處理土壤速效鉀含量分別升高21.6%和56.7%，JA處理與SA 處理下土壤速效鉀含量均值差異顯著，總 體 表現(xiàn)為JA＞SJ＞SA；在20 -40 cm 土層下，JA 處理下土壤速效鉀含量較SJ、SA 處理下土壤速效鉀含量分別升高39.24%和36.44%，不同種植模式下土壤速效鉀含量均值差異不顯著(P＞0.05)，由大到小依次為JA＞SA＞SJ。

表3 不同種植模式下土壤速效鉀含量的影響Table 3 Available soil potassium content under different cropping systems

2.1.4 不同種植模式對土壤速效磷含量的影響

不同種植模式下土壤速效磷含量存在差異(表4)。在0 -20 cm 土層下，JA 處理下土壤速效磷含量較SJ、SA 處理下土壤速效磷含量分別提高6.02%和16.07%，不同種植模式下土壤速效磷含量均值差異不顯著(P＞0.05)，總體表現(xiàn)為JA＞SJ＞SA；20 -40 cm土層，JA 處理下土壤速效磷含量較SJ、SA 處理下土壤速效磷含量分別提高38.76%和29.60%，JA 處理與SJ、SA 兩處理土壤速效磷含量均值存在顯著差異(P＜0.05)，有大到小依次為JA＞SA＞SJ。說明在間作模式下對土壤有效磷含量會明顯升高。

表4 不同種植模式下土壤速效磷含量的影響Table 4 Available soil phosphorus content under different cropping systems

2.2 不同種植模式對土壤微生物數(shù)量的影響

2.2.1 不同種植模式土壤放線菌數(shù)量的影響

不同種植模式下各土層中土壤放線菌的數(shù)量存在差異(表5)。隨著時間的推移，土壤放線菌數(shù)量呈現(xiàn)“先上升，后降低”的變化規(guī)律，0 -20 cm 土層中JA、SA 兩處理土壤放線菌均高于同時期20 -40 cm 土層。在0 -20 cm 土層下，JA 處理下除6月19日，其余3 個時期土壤放線菌數(shù)量最高，其中，在7月21日達到峰值，5月18日各處理間差異不顯著(P＞0.05)；6月19日SJ 處理顯著高于JA、SA 兩個處理(P＜0.05)；9月28日各處理間土壤放線菌數(shù)量由大到小依次為 JA＞SA＞SJ。20 -40 cm 土層，土壤放線菌數(shù)量在5月18日SJ 處理顯著高于SA 處理(P＜0.05)；7月21日JA 處理土壤放線菌數(shù)量達到最高；9月28日各處理間差異不顯著(P＞0.05)。因此，棗苜間作種植模式下土壤放線菌數(shù)量均高于單作模式。

表5 不同種植模式下土壤放線菌數(shù)量的影響Table 5 Soil actinomycetes quantity under different cropping systems

2.2.2 不同種植模式土壤細菌數(shù)量的影響

不同種植模式下各土層土壤細菌數(shù)量存在差異(表6)。土壤細菌數(shù)量隨著時間的變化呈現(xiàn)“先上升，后下降”的規(guī)律，0 -20 cm 土層JA 處理土壤細菌數(shù)量均低于同時期20 -40 cm 土層。在0 -20 cm土層下，JA 處理下整個時期土壤細菌平均數(shù)量最高，較SJ、SA 處理分別高出58.06%和52.56%，其中，5月18日、6月19日各處理間差異不顯著(P＞0.05)。20 -40 cm 土層土下，JA 處理下土壤細菌平均數(shù)量最高，SJ、SA 兩個處理分別低于JA 處理60.64%和64.96%。因此，棗苜間作模式土壤細菌數(shù)量高于單作種植模式。

表6 不同種植模式下土壤細菌數(shù)量的影響Table 6 Number of soil bacteria under different cropping systems

2.2.3 不同種植模式土壤真菌數(shù)量的影響

不同種植模式下各土層土壤真菌數(shù)量存在差異(表7)。土壤真菌數(shù)量隨著時間的推移，呈現(xiàn)“先升高，后降低”的變化規(guī)律，且在7月21日達到最高。其中，0 -20 cm 土層下土壤真菌數(shù)量均低于同時期20 -40 cm 土層。0 -20 cm 土層，JA 處理下整個時期土壤真菌數(shù)量最高，5月18日JA 處理顯著高于SJ、SA 處理(P＜0.05)，SA 最低；6月19日JA處理最高，顯著高于SJ、SA 兩個處理(P＜0.05)；7月21日各處理間土壤真菌數(shù)量由大到小依次為JA＞SJ＞SA；9月28日個處理之間差異不顯著(P＞0.05)。20 -40 cm 土層下，JA 處理下土壤真菌數(shù)量均值最高，其中，6月19日SJ 處理最低，7月21日JA 處理最高。因此，棗苜間作模式土壤真菌數(shù)量高于單作種植模式。

表7 不同種植模式下土壤真菌數(shù)量的影響Table 7 Number of soil fungi under different cropping systems

2.3 不同種植模式苜蓿及紅棗的土地當量比

間作處理土地當量比LER 為1.73 (表8)，大于1，且增產(chǎn)率為73%，表示單作1.76 hm2土地的產(chǎn)量才能達到紅棗間作苜蓿時1 hm2的產(chǎn)量。說明間作處理較單作處理提高了土地利用率，對提高產(chǎn)量也有積極的作用。

表8 不同種植模式下紅棗及苜蓿的土地當量比Table 8 Land equivalent ratio for jujube and alfalfa under different cropping systems

3 討論與結(jié)論

在不同種植模式下，土壤pH 表現(xiàn)為棗苜間作低于單作，這與秦昌鮮等[18]的研究一致，因為兩種不同的作物間作之后,由于根系的相互作用,誘導(dǎo)根系H+、OH-的分泌發(fā)生了變化,進而導(dǎo)致土壤pH 與單作不同。張德閃等[19]研究發(fā)現(xiàn)小麥||蠶豆間作系統(tǒng)中，間作小麥土壤pH 較單作小麥土壤pH 有明顯的降低。本研究中，土壤堿解氮含量表現(xiàn)為單作苜蓿＞棗苜間作＞單作紅棗，這與劉晨等[20]研究一致，因為豆科牧草能夠固氮，在棗園行間種植紫花苜蓿能夠顯著提高土壤中氮素含量，而苜蓿單作由于不存在與果樹之間的氮的競爭，所以堿解氮含量高于間作。董素欽[21]在研究中表明，間作模式比清耕模式不同程度地增加了土壤的有機質(zhì)和速效養(yǎng)分；研究表明間作可提高土壤H+濃度與磷酸酶活性，可以促進速效磷、速效鉀的轉(zhuǎn)化[22]。在本研究中棗苜間作土壤根際速效鉀、速效磷的含量總體上比單作苜蓿、單作紅棗高。綜合關(guān)于間作的報道可以看出，間作模式下可降低pH，提高土壤速效鉀、速效磷、堿解氮的含量，從而改良土壤有機質(zhì)和土壤肥力。

已經(jīng)有其他研究證實，低養(yǎng)分堿性土壤條件不利于土壤微生物的生長和繁殖，同時也抑制了細菌的多樣性[23]，土壤微生物的存在有利于土壤中的動植物殘骸進行分解，從而提高土壤的有機質(zhì)含量。因此，合理的種植模式對于改善土壤細菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性有著重要作用[24]。隨時間的推進，棗苜間作土壤微生物的數(shù)量高于單作苜蓿和單作紅棗，在其他的研究中也發(fā)現(xiàn)了此規(guī)律，如桑樹(Morus alba) ||苜蓿間作[25]、玉米||馬鈴薯間作[26]，其土壤的微生物數(shù)量均為間作高于單作，由此說明在間作模式下可以有效地提高微生物的數(shù)量是普遍存在的。

從產(chǎn)量來看，間作模式明顯高于單作模式，這是因為棗樹樹冠的遮擋能夠有效降低苜蓿行間的輻射和溫度，從而減少土壤水分的蒸發(fā)，提高相對濕度，為苜蓿的生長創(chuàng)造了適宜的條件；在本研究中，間作模式較單作模式苜蓿產(chǎn)量提高了73%，這與蔡倩等[27]和李恩惠等[28]研究結(jié)果一致。

研究結(jié)果表明：在間作模式下，土壤水分蒸發(fā)減少，可降低土壤 pH，明顯改善土壤速效磷、速效鉀、堿解氮的含量、土壤微生物的環(huán)境及數(shù)量，同時，可以有效刺激土壤微生物和養(yǎng)分的相互調(diào)節(jié)，提高土地利用率。因此，大力推廣果園間作種植模式是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一條重要道路。