管冠　郭富鵬　郭等等　張思

摘要：為明確贛南臍橙土壤團(tuán)聚體及其有機(jī)碳含量對生草栽培的響應(yīng)機(jī)制，為贛南臍橙產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供有力的科學(xué)依據(jù)。以贛南臍橙土壤為研究對象，設(shè)計(jì)盆栽試驗(yàn)圍繞土壤團(tuán)聚體、土壤有機(jī)碳及根系等方面開展研究，按生草方式，共設(shè)置清耕（CK）、無分隔（T1）、尼龍袋分隔（T2）、塑料盆分隔（T3）4個(gè)處理，對土壤團(tuán)聚體分布、有機(jī)碳含量以及根系進(jìn)行測定分析。結(jié)果表明：生草栽培下臍橙土壤大團(tuán)聚體含量最高、微團(tuán)聚體含量次之，生草栽培有利于提高團(tuán)聚體穩(wěn)定性，且T1處理表現(xiàn)最佳。與CK處理相比，T1、T2、T3處理各粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量大都較高，分別增加30.58%～42.59%、11.82%～26.35%、2.34%～15.07%。且與T3處理相比，T1、T2處理各粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量較高，而T1處理土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量又顯著高于T2處理，表明根系接觸對于團(tuán)聚體有機(jī)碳含量的影響要大于根系分泌物對于團(tuán)聚體有機(jī)碳含量的影響。隨著試驗(yàn)時(shí)間的增加，各處理根系活力和根系形態(tài)參數(shù)均呈上升趨勢，且根系接觸與根系分泌物共同影響下的T1處理的根系活力及根系形態(tài)較好。綜上所述，生草栽培處理有利于提高土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性及有機(jī)碳含量，改善土壤質(zhì)量；有利于臍橙根系的生長。

關(guān)鍵詞：生草栽培；臍橙；土壤團(tuán)聚體；有機(jī)碳；根系

中圖分類號：S666.406文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1002-1302（2023）05-0216-11

土壤團(tuán)聚體是土壤的重要組成部分，既影響土壤的持水性和通透性［1］，又影響土壤的水分和養(yǎng)分供應(yīng)，并具有水穩(wěn)性和多孔性等特征，可以使土壤結(jié)構(gòu)處于穩(wěn)定狀態(tài)，所以團(tuán)聚體的數(shù)量及質(zhì)量不僅可作為土壤肥力的標(biāo)志之一，也可以反映土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定狀況［2-4］。土壤有機(jī)碳（SOC）是土壤生態(tài)系統(tǒng)中土壤肥力的物質(zhì)基礎(chǔ)和重要指標(biāo)［5］，作為土壤團(tuán)聚體的主要膠結(jié)物質(zhì)，與團(tuán)聚體含量及其穩(wěn)定性有著密切關(guān)系［6-7］，且土壤碳主要來自于土壤中的大團(tuán)聚體［8］。研究表明，土壤有機(jī)質(zhì)含量的增加會促進(jìn)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的增加，而土壤穩(wěn)定性的增加又能增加土壤有機(jī)碳的含量，增強(qiáng)有機(jī)碳的保護(hù)和碳匯作用，二者相互依存［9-10］。

根部是植株生命活動過程中的重要器官，它承載著土壤養(yǎng)分及土壤水分的吸收和運(yùn)輸，影響著地上部碳水化合物的合成和轉(zhuǎn)化［11-12］，且是植物最先感受到土壤質(zhì)量狀況變化的部位［13］，而根系活力也是判定植物根系健康與否的關(guān)鍵指標(biāo)之一。馬國輝的早熟梨生草及菌根效應(yīng)研究試驗(yàn)表明，生草后根系形態(tài)參數(shù)顯著增加，早熟梨苗的根系活力也顯著提高［14］。果園生草可以調(diào)控地表溫度變化，使土壤溫度維持在比較平衡的狀態(tài)，從而促進(jìn)果樹根系生長發(fā)育，李會科等試驗(yàn)顯示，在蘋果園間作白三葉后，蘋果的細(xì)根生物量、根長和根表面積分布比例均不同程度的得到增加，從而使蘋果根系向土壤較深層中生長，進(jìn)而促進(jìn)蘋果樹根系的生長發(fā)育［15］。

果園生草栽培作為一種在果樹行間或全園種植多年生草本植物為覆蓋物的果園土壤管理方法和制度［16］，當(dāng)前已有許多學(xué)者對果園生草覆蓋的管理方式進(jìn)行了大量的研究。結(jié)果均表明，生草覆蓋能夠改善土壤微生態(tài)環(huán)境，一定程度上可以增加土壤團(tuán)聚體含量及有機(jī)碳含量，在保持果園土壤肥力，修復(fù)果園土壤生態(tài)方面具有明顯作用［17］。陳曦等研究表明，生草覆蓋下，棗園土壤有機(jī)碳及團(tuán)聚體碳含量與清耕相比均顯著提升，且土壤大團(tuán)聚體中顆粒有機(jī)碳（POC）、礦物結(jié)合有機(jī)碳（MOC）含量亦顯著增加［18］。付學(xué)琴等在南豐蜜桔園的研究中發(fā)現(xiàn)，種植牧草后，蜜桔園表層土壤>0.25 mm機(jī)械穩(wěn)定性、水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量顯著增加［19］。黃圣杰等研究指出，覆蓋處理可以改善土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性和水穩(wěn)性團(tuán)聚體有機(jī)碳、全氮含量，改善土壤質(zhì)量［20］。王英俊研究結(jié)果亦說明生草處理有利于水穩(wěn)性團(tuán)聚體的形成，有助于土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的提升［21］。隨著果園生草栽培技術(shù)的廣泛應(yīng)用，其對果園土壤，特別是土壤團(tuán)聚體及有機(jī)碳的影響，左右著果園生草栽培技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果。本研究以傳統(tǒng)清耕為對照，研究自然生草覆蓋、尼龍袋分隔生草覆蓋、塑料盆分隔生草覆蓋下土壤團(tuán)聚體分布、土壤有機(jī)碳含量及根系的變化特征，以期為改良果園土壤質(zhì)量以及果園生草栽培技術(shù)提供有力的科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選取長勢一致的無病毒紐荷爾臍橙一年生幼苗（贛州市俊萍果業(yè)苗木生產(chǎn)繁育基地）設(shè)計(jì)盆栽試驗(yàn)。盆栽土壤取自贛州本地紅壤，并與有機(jī)肥按體積比3 ∶1充分混合，每盆含有機(jī)肥質(zhì)量約 3 kg?；旌锨巴寥阑A(chǔ)理化性質(zhì)見表1。草種選擇禾本科百喜草（Paspalum notatum Flugge），試驗(yàn)地點(diǎn)在贛州市贛南師范大學(xué)溫室（114.8°E，25.8°N）。

1.2 盆栽試驗(yàn)設(shè)計(jì)

為明確生草栽培下，是草根本身或其根系分泌物兩者之一還是兩者共同對臍橙根系及其土壤產(chǎn)生影響。盆栽試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，由于所有取樣均為破壞性取樣，共設(shè)置4個(gè)處理，每處理共設(shè)置24個(gè)重復(fù)。設(shè)計(jì)12株/小區(qū)，每小區(qū)包含4種處理，每處理包含3個(gè)重復(fù)。

清耕（CK）：將一年生的紐荷爾臍橙幼苗種植于直徑為50 cm，高為45 cm的營養(yǎng)缽內(nèi)，裝土量為20 kg。

無分隔（T1）：將一年生的紐荷爾臍橙幼苗種植于直徑為50 cm，高為45 cm的營養(yǎng)缽內(nèi)，裝土量為20 kg；在距離樹干 15 cm 外種植百喜草，播種量為10 g。此種植方式下，草根及臍橙根系可任意生長，兩者根系本身及根系分泌物可產(chǎn)生相互影響。

尼龍袋分隔（T2）：將一年生的紐荷爾臍橙幼苗種植于直徑為40 cm，高為35 cm的300目尼龍袋中（裝土量為10 kg），然后將其整體栽種在直徑為 50 cm，高為45 cm的營養(yǎng)缽內(nèi)（總裝土量亦為 20 kg）。在尼龍袋和營養(yǎng)缽之間種植百喜草，種草量為10 g。此分隔方式下，阻斷了臍橙根系和草根本體的自由交叉生長，但兩者的根系分泌物可自由通過，水肥也可自由通過，故此分隔方式下，百喜草根系本體對臍橙根系沒有影響，但草根根系分泌物對臍橙根系可產(chǎn)生影響。

塑料盆分隔（T3）：將一年生的紐荷爾臍橙幼苗種植于直徑為40 cm，高為35 cm的塑料花盆中（裝土量為10 kg），然后將其整體栽種在直徑為50 cm，高為45 cm的營養(yǎng)缽內(nèi)（總裝土量為20 kg）。在塑料盆和營養(yǎng)缽之間種植百喜草，且種草量亦是10 g。此分隔方式下，臍橙根系和百喜草根系被完全隔開，兩者根系本身及根系分泌物均不可產(chǎn)生相互影響。

1.3 取樣方法

生草試驗(yàn)于2021年1月布置完畢后，每隔2個(gè)月取樣1次，從2021年3月持續(xù)取樣到2022年1月。待測土壤樣品取自0～15 cm土層，土壤取樣質(zhì)量為200 g/樣次，土壤樣品總共分為2份：其中1份先用不銹鋼鏟塊狀挖取，運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后，分成粒徑約1～2 cm大小的土塊，剔除雜質(zhì)后，自然晾干，用于土壤團(tuán)聚體的分級；第2份土樣剔除雜物并自然風(fēng)干后，研磨，并分別過100目及20目的篩子，裝入自封袋后，放入4? ℃冰箱保存，用于土壤團(tuán)聚體和土壤有機(jī)碳含量的測定。將臍橙根系從營養(yǎng)盆里小心取出，清水洗凈，裝入自封袋后帶回實(shí)驗(yàn)室，用于根系活力及根系形態(tài)參數(shù)的測定。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 土壤團(tuán)聚體分級

土壤團(tuán)聚體分級方法參照張耀方等濕篩法［22］：采用土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)分析儀進(jìn)行土壤粒徑的分級。將篩子按從小到大的順序，依次放入架子里，分別為2.000、0.250、0.053 mm。稱取待分級土樣50 g置于篩上，蒸餾水浸泡10 min，振蕩 5 min，靜置片刻后，將留在篩子上的土粒用蒸餾水沖洗進(jìn)鋁盒里，60 ℃烘箱中烘干，稱重。把得到的>2.000、0.250～2.000、0.053～0.250、<0.053 mm 粒徑的團(tuán)聚體分別稱為宏團(tuán)聚體、大團(tuán)聚體、微團(tuán)聚體和粉粒組分。

1.4.2 土壤團(tuán)聚體不同粒徑有機(jī)碳含量測定

待土壤團(tuán)聚體的分級完成后，將收集到的各個(gè)粒徑土壤團(tuán)聚體進(jìn)行干燥處理，稱重，并依次記錄下來。然后混勻同一粒級的土壤團(tuán)聚體，四分法分出1份，研磨后過100目篩，用于土壤有機(jī)碳含量的測定。

1.4.3 根系活力測定

植株根系活力采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法測定，稱取0.5 g根系樣品，剪成2 cm左右大小并放于10 mL三角瓶中，加入 10 mL 0.4%TTC溶液和pH值 7.0磷酸緩沖液的等量混合液，把根系樣品充分浸沒在混合液中，放于37 ℃培養(yǎng)箱中暗處理1～3 h，取出后，加入2 mL的1 mol/L H2SO4以停止反應(yīng)（與此同時(shí)作一對照試驗(yàn)，先加2 mL濃度為 1 mol/L 的H2SO4，10 min后再加入其他試劑，操作同上），把根取出并吸干水分，然后與乙酸乙酯及少量石英砂一起在研缽內(nèi)磨碎，以提出甲臜并將紅色的三苯甲臜溶液緩緩移入10 mL容量瓶中，再用少量乙酸乙酯將研缽洗滌干凈，并移入容量瓶中，最后用乙酸乙酯定容。以空白試驗(yàn)作參比，在分光光度計(jì)485 nm波長下測出吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線，即可求出其根系還原強(qiáng)度。

TTC還原量（g）=待測根系TTC濃度×待測溶液的體積；

TTC還原強(qiáng)度［μg/（g·h）］=TTC還原量/（根質(zhì)量×?xí)r間）。

1.4.4 根系形態(tài)參數(shù)測定 根系形態(tài)參數(shù)采用Epson數(shù)字掃描（Expression 12000XL1.0，愛普生，日本）并使用WinRHIZO圖像分析軟件分析。將紐荷爾臍橙根系從營養(yǎng)缽中小心取出，蒸餾水清洗干凈后，輕輕地放置在測根盤上，并將根系盡量鋪展開來，然后打開根系掃描儀，掃描獲取根系構(gòu)型掃描圖片，用植物圖像分析儀測定根系長度、根表面積、根平均直徑、根體積、根尖數(shù)等參數(shù)。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)用Excel 2019進(jìn)行處理和繪圖，采用SPSS 21進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)（最小顯著差異法）和相關(guān)性分析（皮爾遜相關(guān)系數(shù)法）。

2 結(jié)果與分析

2.1 生草栽培對土壤團(tuán)聚體粒徑的影響

由表2可知，除7月CK處理宏團(tuán)聚體含量最高外，其他均表現(xiàn)為大團(tuán)聚體含量最高，宏團(tuán)聚體含量呈“N”形，表現(xiàn)出先上升后下降，最后又上升的趨勢，0.250～2.000 mm粒徑大體上呈先降低后升高又降低的趨勢，0.053～0.250 mm、<0.053 mm粒徑整體呈先升高后降低又升高的趨勢。

生草2個(gè)月后（2021年3月），宏團(tuán)聚體含量CK處理最低，且T1、T2、T3處理沒有顯著差異；大團(tuán)聚體含量也是CK處理最低，且T1、T3處理顯著高于CK；微團(tuán)聚體含量CK處理最高；CK、T2處理的粉粒組分含量高于T3、T1處理。

生草4個(gè)月后（2021年5月），宏團(tuán)聚體含量T2處理最高，較CK、T1、T3處理分別增加了13.72%、63.00%、37.81%；大團(tuán)聚體含量T3最低，且CK、T1、T2、處理沒有顯著性差異；微團(tuán)聚體含量CK處理最低；T2處理粉粒組分團(tuán)聚體含量較CK、T1、T3處理較低，且CK、T1、T3處理沒有顯著性差異。

生草6個(gè)月后（2021年7月），與CK處理相比，T1、T2、T3處理宏團(tuán)聚體含量較低，且T1、T2、T3處理沒有顯著性差異；大團(tuán)聚體含量T2處理最高，較CK、T1、T3處理分別增加43.94%、24.06%、10.51%；微團(tuán)聚體含量T1處理最高，與CK、T2、T3處理差異顯著，分別增加52.33%、28.04%、49.77%；粉粒組分團(tuán)聚體含量T3處理最高，與CK處理差異顯著。

生草8個(gè)月后（2021年9月），大團(tuán)聚體含量CK處理最高，微團(tuán)聚體含量T3處理最高，較CK增加42.46%，T2處理粉粒組分含量較T3、T1、CK處理顯著提升。

生草10個(gè)月后（2021年11月），T3處理宏團(tuán)聚體含量較CK、T1、T2、處理分別增加155.23%、43.76%、44.01%，T1處理大團(tuán)聚體含量較CK、T2、T3處理分別增加35.35%、59.19%、15.03%，CK處理下粉粒組分含量較T2、T3、T1高。

生草12個(gè)月后（2022年1月），T1處理大團(tuán)聚體含量較T3、CK、T2處理分別增加6.77%、32.03%、33.98%，T2處理微團(tuán)聚體含量較T1、T3處理分別增加16.11%、16.92%，T2處理粉粒組分含量較CK、T1、T3處理分別增加16.89%、69.65%、89.36%。綜上可知，生草處理下大團(tuán)聚體含量最高，微團(tuán)聚體含量次之，宏團(tuán)聚體和粉粒組分含量不相上下。

2.2 土壤團(tuán)聚體各粒徑有機(jī)碳含量

由圖2-A可知，生草2個(gè)月后，>2.000 mm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量最高，0.250～2.000 mm粒徑次之，0.053～0.250 mm粒徑最低。T1處理 >2.000 mm 粒徑較T3處理團(tuán)聚體有機(jī)碳含量增加20.99%，CK處理大團(tuán)聚體有機(jī)碳含量最高，T3處理0.053～0.250 mm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量較CK、T2、T1處理分別增加了62.38%、136.95%、139.56%。

由圖2-B可知，生草4個(gè)月后，>2.000 mm、0.250～2.000 mm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量較高，0.053～0.250 mm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量最低，其中T1、T2處理的0.250～2.000 mm、0.053～0.250 mm、<0.053 mm 粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量均上升，>2.000 mm 粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量則下降，CK、T3處理則表現(xiàn)出相反的趨勢。T3處理宏團(tuán)聚體有機(jī)碳含量最高，較T2、T1處理分別增加16.84%、23.98%，大團(tuán)聚體有機(jī)碳含量整體表現(xiàn)出T1>T2>CK>T3的趨勢；<0.053 mm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量亦表現(xiàn)出同樣的趨勢。

由圖2-C可知，生草6個(gè)月后，T3處理在0.250～2.000 mm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量稍上升，在>2.000 mm、0.250～2.000 mm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量稍下降，除T2處理0.053～0.250 mm粒徑、T1處理<0.053 mm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量稍下降外，其他各處理有機(jī)碳含量均上升，但各粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量總體趨勢沒有改變。CK處理宏團(tuán)聚體有機(jī)碳含量較T1、T3、T2處理高，T1處理大團(tuán)聚體有機(jī)碳含量較CK、T2、T3處理分別增加了25.24%、44.07%、2.97%，CK處理微團(tuán)聚體有機(jī)碳含量較T3、T1、T2處理高，T2處理<0.053 mm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量較T3、CK、T1處理分別增加24.44%、38.16%、62.65%。

由圖2-D可知，生草8個(gè)月后，大團(tuán)聚體有機(jī)碳含量大體上高于其他3個(gè)粒徑。T3處理宏團(tuán)聚體有機(jī)碳含量最高，較T1、CK處理分別增加8.65%、11.36%，T3處理大團(tuán)聚體有機(jī)碳含量較CK、T1、T2處理顯著提高，且這3個(gè)處理之間沒有顯著差異，T1、T2、T3處理微團(tuán)聚體有機(jī)碳含量較CK處理低，T2處理<0.053 mm 粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量較T1、CK、T3處理分別增加22.96%、27.83%、37.99%。

由圖2-E可知，生草10個(gè)月后比生草8個(gè)月后，除<0.053 mm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量稍有下降外，其他各粒徑團(tuán)聚體碳含量均升高，且T2處理各粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量最高。T2處理宏團(tuán)聚體有機(jī)碳含量較T3、CK、T1處理分別增加8.75%、19.89%、23.11%，T2處理大團(tuán)聚體有機(jī)碳含量較T3、CK、T1處理分別增加25.92%、28.69%、48.91%，T2處理微團(tuán)聚體有機(jī)碳含量較T3處理增加8.14%，與CK、T1處理差異不顯著，T2處理<0.053 mm 粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量較T3、T1、CK處理分別增加9.06%、17.95%、26.39%。

由圖2-F可知，與生草10個(gè)月后相比，生草12個(gè)月后，除T1處理的0.250～2.000 mm、<0.053 mm 粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量上升外，各處理各粒徑土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量均呈下降趨勢，其中T1處理各粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量最高。T1處理宏團(tuán)聚體有機(jī)碳含量較T3、CK、T2分別增加13.47%、30.57%、66.30%，T1處理大團(tuán)聚體有機(jī)碳含量較T2、T3、CK處理分別增加18.05%、28.97%、31.99%，T1處理微團(tuán)聚體有機(jī)碳含量較T3、CK、T2處理分別增加25.14%、27.22%、48.84%，T1處理<0.053 mm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量較T2、T3、CK處理分別增加12.85%、26.45%、42.59%。

2.3 生草栽培對臍橙根系活力的影響

由圖3可知，整體上看，隨著試驗(yàn)時(shí)間的增加，各處理根系活力均提高。CK、T3處理呈先升高后降低，再升高又降低，隨后又升高的趨勢，T2、T1處理呈先降低后升高，再降低又升高的趨勢，整體規(guī)律呈“W”字。其中試驗(yàn)8個(gè)月后，臍橙根系活力 T3>T2>T1>CK，且T3處理根系活力較T2、T1、CK處理分別增加28.93%、36.33%、46.09%，12個(gè)月后，各處理根系活力均提高，T1、T3處理根系活力高于CK、T2處理。

2.4 生草栽培對臍橙根系形態(tài)參數(shù)的影響

由表3可知，生草2個(gè)月后，T3處理根總長高于其他處理，與CK、T2處理差別不顯著，較T1處理顯著提升，增加了262.96%；CK處理根表面積較T1處理增加150.36%，與T3、T2處理差異不顯著，與T1處理有顯著差異；T3處理根平均直徑最大；CK處理根體積最大，較T2、T1處理分別增加了30.92%、102.67%；T2處理根尖數(shù)最多，較T1處理增加了143.46%，與CK、T3處理差別不顯著。生草4個(gè)月后，T3處理根總長顯著大于CK、T2、T1處理，分別增加34.87%、122.14%、569.67%；T3處理根表面積最大，與CK、T2處理沒有顯著性差異，與T1處理差異顯著，較T1處理增加284.74%；T3處理根平均直徑顯著高于CK、T2、T1處理，分別增加60.51%、68.00%、142.31%；T3處理根體積顯著大于CK、T2、T1處理，分別增加76.35%、100.89%、249.56%；T3處理根尖數(shù)顯著高于CK、T2、T1處理，分別增加130.15%、134.15%、453.51%。生草6個(gè)月后，表現(xiàn)出同樣的趨勢，T3處理的根總長、根表面積、根平均直徑、根體積以及根尖數(shù)均顯著高于其他3個(gè)處理。

生草8個(gè)月后，T1處理根總長、根表面積、根平均直徑、根體積以及根尖數(shù)均高于其他3個(gè)處理。生草10個(gè)月后，與CK處理相比， T2、T1、T3處理根總長、根表面積、根平均直徑、根體積以及根尖數(shù)均較低。生草12個(gè)月后，T1根總長最長，與CK沒有顯著差異，與T2、T3處理有顯著性差異，T1處理根表面積較CK、T2、T3處理顯著增加，分別增加了9.49%、59.47%、65.09%，根平均直徑、根體積數(shù)均是CK處理最高，根尖數(shù)T1處理最高，較CK、T2、T3處理分別增加24.20%、69.81%、77.62%。

2.5 土壤團(tuán)聚體各粒徑百分比與有機(jī)碳含量的相關(guān)性分析

由圖4可知，各粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量大都關(guān)系密切，且除<0.053 mm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量與宏團(tuán)聚體有機(jī)碳含量呈負(fù)相關(guān)外，其余粒徑均呈正相關(guān)，其中大團(tuán)聚體有機(jī)碳含量與微團(tuán)聚體有機(jī)碳含量呈顯著正相關(guān)、與宏團(tuán)聚體碳含量呈極顯著正相關(guān)，微團(tuán)聚體與<0.053 mm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量呈顯著正相關(guān)，各粒徑團(tuán)聚體所占百分比大都呈負(fù)相關(guān)，其中粉粒組分所占百分比與宏團(tuán)聚體、大團(tuán)聚體所占百分比呈極顯著負(fù)相關(guān)，宏團(tuán)聚體所占百分比與各指標(biāo)均呈負(fù)相關(guān)，各粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量與各粒徑團(tuán)聚體所占百分比也大都呈負(fù)相關(guān)。

2.6 生草栽培下臍橙根系活力及根系形態(tài)參數(shù)的相關(guān)性分析

由圖5可知，生草栽培下，臍橙根系活力顯著正相關(guān)于根總長、根表面積、根平均直徑、根體積、根尖數(shù)。說明根系活力越高，根系形態(tài)參數(shù)越良好，根系生長狀態(tài)也就越好。

2.7 生草栽培下臍橙根系與土壤團(tuán)聚體及有機(jī)碳含量的相關(guān)性分析

由圖6可知，宏團(tuán)聚體所占百分比與根系形態(tài)和根系活力均呈負(fù)相關(guān)，大團(tuán)聚體所占百分比與根系形態(tài)和根系活力均呈正相關(guān)，宏團(tuán)聚體有機(jī)碳含量與根系形態(tài)及根系活力呈極顯著負(fù)相關(guān)，微團(tuán)聚體有機(jī)碳含量與根系形態(tài)和根系活力都呈正相關(guān)，且與根系形態(tài)呈極顯著正相關(guān)，＜0.053 mm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量與根系形態(tài)和根系活力均呈極顯著正相關(guān)。

3 討論與結(jié)論

3.1 生草栽培對臍橙土壤各粒徑團(tuán)聚體含量的影響

土壤團(tuán)聚體需要經(jīng)過復(fù)雜且漫長的膠結(jié)、聚合等一系列物理、化學(xué)及生物作用才能形成［23］。大量研究證明，土壤有機(jī)質(zhì)、微生物、植被覆蓋以及土地管理方式等影響著土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性，土壤團(tuán)聚體的大小及數(shù)目又影響著土壤結(jié)構(gòu)體的穩(wěn)定性［24-25］。本研究表明，生草栽培下各處理大團(tuán)聚體含量占比最大，微團(tuán)聚體次之。有研究認(rèn)為，各粒徑水穩(wěn)定性團(tuán)聚體含量中，>0.250 mm粒徑水穩(wěn)性團(tuán)聚體占比越高，土壤結(jié)構(gòu)就會越穩(wěn)固、土壤耐蝕性也會越好［25-26］。說明生草栽培下土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性可以顯著增強(qiáng)。屠娟麗等對桃園進(jìn)行生草試驗(yàn)，結(jié)果表明，桃園土壤>0.25 mm粒徑水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量顯著提高，土壤有機(jī)碳含量顯著增加，土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性也相應(yīng)顯著提升［27］。本試驗(yàn)中，總體上T1處理表現(xiàn)較好，T3、T2處理次之，這可能是由于T1處理下，土壤覆蓋物及植物凋落物增加，地表環(huán)境改善，對土壤顆粒進(jìn)行更多的膠結(jié)作用，從而促進(jìn)土壤團(tuán)聚體的增加，同時(shí)，草根本體及其根系分泌物的增多，也會促使土壤中有機(jī)膠結(jié)物質(zhì)增多，從而促進(jìn)土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)的形成及穩(wěn)定［19］，再者，生草覆蓋增強(qiáng)了土壤的水土保持能力，也有利于土壤團(tuán)聚體的形成及穩(wěn)定。

3.2 生草栽培對臍橙土壤各粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量的影響

大量試驗(yàn)結(jié)果表明，生草栽培下，果園土壤覆蓋物增加，植物凋落物及根系腐殖質(zhì)等逐漸累積礦化，有利于土壤有機(jī)碳含量的增加［28］。本研究表明，試驗(yàn)前期土壤宏團(tuán)聚體有機(jī)碳含量最高，0.250～2.000 mm 次之，0.053～0.250 mm團(tuán)聚體有機(jī)碳含量最低，但是隨著生草試驗(yàn)的進(jìn)行，0.250～2.000 mm 粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量逐漸大于 >2.000 mm 粒徑有機(jī)碳含量，這與陳曦等棗園生草的試驗(yàn)結(jié)果一致，>0.250 mm粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量最高［18］；生草12個(gè)月后，土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量大多呈下降趨勢，可能是因?yàn)楹笃诓蓸佑晁容^多，土壤含水率增加，土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)遭到少許破壞的原因。付學(xué)琴等對南豐蜜橘園進(jìn)行生草栽培試驗(yàn)，研究結(jié)果表明，生草較大幅度地提高了橘園土壤各粒徑水穩(wěn)定性團(tuán)聚體碳含量［19］，這與本試驗(yàn)結(jié)果相似，生草一年后，T1、T2、T3處理各粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量較CK相比分別提高30.58%～42.59%、11.82%～26.35%、2.34%～15.07%。其中T1、T2處理表現(xiàn)較T3處理好，說明生草栽培確實(shí)有利于提高土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量。這主要是生草模式下，由于臍橙土壤覆蓋度、植物凋落物的增加以及草根根系分泌物等給土壤輸入了大量外源碳等物質(zhì)，使土壤有機(jī)質(zhì)含量增加、土壤環(huán)境得到改善，這有助于土壤團(tuán)聚體組織的形成及穩(wěn)固，進(jìn)而促進(jìn)土壤團(tuán)聚體碳含量的增加［29］，但T3處理草根根系及根系分泌物不能與臍橙根區(qū)土壤接觸。此外，T1處理效果明顯好于T2處理，兩者都有根系分泌物的作用。不同的是，T1處理比T2處理多了根系接觸這一層效應(yīng)。而結(jié)合T3處理來看，根系接觸和根系分泌物對于團(tuán)聚體有機(jī)碳含量都有積極的促進(jìn)作用，這說明在生草栽培下，根系接觸對于團(tuán)聚體有機(jī)碳含量的影響要大于根系分泌物對于團(tuán)聚體碳含量的影響。這與前人研究結(jié)果基本一致，李萍等研究表明，通過尼龍網(wǎng)和塑料套盆對草類和平邑甜茶的根區(qū)土壤進(jìn)行分隔，區(qū)分出了草根本體及草根分泌物的作用；對于蘋果根系及根區(qū)土壤的多數(shù)指標(biāo)，所試的5種草均表現(xiàn)出根系本體的作用大于根系分泌物的作用［30］。一般認(rèn)為，>0.25 mm 粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量越高，土壤團(tuán)聚體穩(wěn)固性越好，本試驗(yàn)結(jié)果可以看出，>2.000 mm、0.250～2.000 mm 粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量較高，這也意味著生草栽培能提高土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性，進(jìn)而促進(jìn)團(tuán)聚體有機(jī)碳含量的增加。但試驗(yàn)前期，各處理間團(tuán)聚體有機(jī)碳含量沒有較為明顯的變化趨勢，甚至清耕處理團(tuán)聚體有機(jī)碳含量大于生草處理，這是由于生草初期，土壤環(huán)境以及有機(jī)質(zhì)含量變化等不穩(wěn)定造成的。

3.3 生草栽培對臍橙根系活力的影響

根系活力體現(xiàn)了根系新陳代謝能力的高低，可表征植物生長發(fā)育狀況優(yōu)劣，其活力高低直接影響植物對養(yǎng)分的吸收利用［31-32］，孫文泰等研究表明，蘋果園覆草后根系活力為清耕的111.3%～136.7%［33］，說明生草處理下根系生長環(huán)境適宜，根系的新陳代謝及抗逆能力增加，李萍等在蘋果園生草試驗(yàn)表明，毛苕子、白三葉、黑麥草、姬巖垂草、叉歧繁縷等5種草均可提升蘋果樹根系活力［30］，這與本研究結(jié)果相似，隨著生草時(shí)間的增加，各處理根系活力均提高，同時(shí)可看出試驗(yàn)后期，根系活力與前期差異較大，可能與后期雨水天氣較多，土壤水分充足有關(guān)。且本試驗(yàn)結(jié)果顯示，生草前期T1處理根系活力較CK處理低，但試驗(yàn)后期T1處理根系活力高于CK處理，且與CK相比，T2、T1處理表現(xiàn)都較好。說明生草栽培后，臍橙根系活力逐漸高于清耕處理，生草栽培有利于提高臍橙根系活力。但也有試驗(yàn)表明，生草栽培可降低植物根系活力，李發(fā)林等蜜柚園生草后，蜜柚根系活力顯著降低，這可能與草種與降水有關(guān)，果園生草需要因地制宜［34］。值得注意的是，T3處理根系活力也高于CK，這可能與根域所在空間大小有關(guān)。

3.4 生草栽培對臍橙根系形態(tài)參數(shù)的影響

本試驗(yàn)結(jié)果顯示，與CK相比，各生草處理下根總長、根表面積、根體積、根平均直徑、根尖數(shù)大多顯著提高，這與前人研究結(jié)果相似。王小龍等研究表明，葡萄園行間種植黑麥草后，葡萄根總長和根系表面積均不同程度提升［35］；芝祥紅等研究表明，與清耕相比，生草處理下文冠果根總長、根表面積、根體積、根平均直徑、根尖數(shù)均顯著增加［36］。說明生草栽培后，草根根系及其根系分泌物、植物凋落物等作用于臍橙根區(qū)土壤，使得土壤質(zhì)量增加，土壤環(huán)境改善，臍橙根系生長得到促進(jìn)［37］。試驗(yàn)后期，各生草處理中T1處理最為明顯，說明在草根本體及草根根系分泌物共同作用下的效果要好于根系分泌物的單獨(dú)作用，更能促進(jìn)臍橙根系生長。嚴(yán)芳等在蘋果園和茶園間作白三葉也有類似結(jié)果，茶樹與果樹根總長、根表面積、根體積、根平均直徑、根尖數(shù)均顯著高于清耕［38］，但是縱觀整個(gè)試驗(yàn)周期，可以發(fā)現(xiàn)，并非每次試驗(yàn)結(jié)果都是如此，這主要是因?yàn)樵囼?yàn)周期及生長環(huán)境的問題。果園生草使草根與果樹根系形成錯綜復(fù)雜的關(guān)系，可以起到改良土壤結(jié)構(gòu)、提升土壤質(zhì)量的效果，進(jìn)而促進(jìn)果樹根系的生長，草根并不會與果樹根系存在競爭關(guān)系，他們是以一個(gè)互助互利的關(guān)系存在的。實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)因地制宜，選擇合適的草種，進(jìn)行適宜的管理。

4 結(jié)論

在本試驗(yàn)條件下，無分隔、尼龍袋分隔處理的土壤大團(tuán)聚體含量、宏團(tuán)聚體含量較高，表明生草栽培有利于提高土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性。而無分隔處理土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量顯著高于尼龍袋分隔處理，表明根系接觸對于團(tuán)聚體有機(jī)碳含量的影響要大于根系分泌物對于團(tuán)聚體有機(jī)碳含量的影響。隨著試驗(yàn)時(shí)間的增加，各處理根系活力均呈上升趨勢，且根系接觸與根系分泌物共同影響下的無分隔處理的根系活力及根系形態(tài)較好。

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收稿日期：2022-09-02

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金（編號：32260728）；江西省科技計(jì)劃（編號：20192ACB80009）；江西省青年科學(xué)基金（編號：20202BABL215029）。

作者簡介：管 冠（1985—），男，湖北黃石人，博士，副教授，主要從事土壤生物學(xué)研究。E-mail：guanguan＿1985@aliyun.com。