寇建村，楊文權，李金龍，李 淵，趙紅陽，韓明玉

(1．西北農(nóng)林科技大學動物科技學院，陜西 楊凌712100;2．西北農(nóng)林科技大學生命科學學院，陜西 楊凌712100;3．西北農(nóng)林科技大學園藝學院，陜西 楊凌712100)

果園種草栽培，是在果樹行間或全園種植多年生草本植物作為覆蓋物的一種果園管理模式［1］。由于種草可以改變果園土壤溫度、減少水分蒸發(fā)，改善土壤物理性狀、提高土壤肥力，改善果園小氣候，提高果實產(chǎn)量和品質(zhì)，維持果園健康良性發(fā)展，因此，近幾年在黃土高原地區(qū)蘋果園大面積推廣種植［2－4］。白三葉(Trifoliurn repens)為豆科車軸草屬多年生草本植物，由于植株較矮，分枝性好，有良好的蓄水保墑作用;同時，其根系較淺，避免了與果樹競爭水肥，尤其是根瘤菌固氮作用優(yōu)勢明顯;加之生育期長、適應性廣、抗逆性強等優(yōu)點，所以成為了黃土高原地區(qū)蘋果園種植最多的草種［5］。

但是，目前對果園種草的研究，主要集中在種草后牧草本身對果園土壤特性、果樹生長發(fā)育及果實品質(zhì)等影響方面的研究，而對果園牧草降解及其對土壤肥力影響方面的研究則報道不多［6－7］。對白三葉等果園牧草利用方式及其效益方面研究的缺失，造成了果園牧草的莖葉在利用了果園土壤資源的情況下，卻沒有和蘋果園特殊的管理措施(如覆蓋、起壟)結(jié)合起來，實現(xiàn)對其更有效的利用［8］。由于起壟后蘋果樹的根系構(gòu)型發(fā)生變化，壟溝是蘋果樹根系分布和施肥的主要部位［9］。將白三葉覆蓋在壟溝，降解后營養(yǎng)成分可直接被果樹吸收利用。6 月初是黃土高原白三葉第1次可刈割的時期，其在壟溝的降解及其對當年蘋果園土壤肥力的影響決定來年果園的施肥，既影響施肥的量，又影響所施肥料的吸收效率［10］。

為此，借鑒森林凋落物降解對森林土壤肥力和生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)利用方面的作用及秸稈還田后對提高農(nóng)田肥力方面的研究［11－13］，結(jié)合黃土高原蘋果園特殊的起壟壟溝施肥模式［14］，將蘋果園中種植的白三葉刈割后按不同厚度覆蓋在蘋果樹壟溝中，研究白三葉當年降解對果園壟溝中土壤肥力的影響，以期為蘋果園白三葉的科學利用提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1．1 試驗地概況

試驗地位于陜西楊凌國際合作科技園——現(xiàn)代農(nóng)業(yè)創(chuàng)新園的蘋果試驗基地，該地位于秦嶺北麓、渭河平原西部的頭道塬上，34°18' N、108°02' E，海拔525 m，年均日照時數(shù)2 150 h，年平均氣溫12 ～14 ℃，極端最高氣溫40 ℃，極端最低氣溫－21 ℃，年平均降水量621．6 mm，春季干旱降水偏少，雨量主要集中在7 －9月，屬暖溫帶半濕潤氣候。試驗地土壤為黑壚土。

1．2 試驗處理

蘋果園建于2009 年春季，蘋果樹行距4 m，株距2 m，品種為“長富2 號”。2009 年3 月底在新栽植好的蘋果樹行間種植白三葉，白三葉寬度為1 m。2010 年3 月在果樹行下起壟，壟高0．35 m，壟寬(頂1．5 m，底2．0 m)，溝深0．3 m，溝寬0．2 m(圖1)。果園為旱作，壟上覆黑膜，其他措施均為果園常規(guī)管理方式。

圖1 試驗地布局Fig．1 Layout of the experiment in the field

2012 年6 月2 日刈割白三葉，將白三葉鮮草均勻地覆蓋在蘋果園壟溝里，覆草厚度分別為5、10、15、20 cm，以不覆草的壟溝為對照。2012 年12 月初，在每個處理的壟溝中分別隨機取樣。用環(huán)刀分別取0 －10、10 －20 cm 土壤，裝入塑料袋中，每個處理3 次重復，帶回實驗室。剔除石塊、動物和植物殘體等雜物，風干后研磨，過1 mm 篩子，用于土壤肥力測定。

1．3 測定指標與方法

全氮用半微量凱氏法測定;全磷采用HClO4－H2SO4消煮后，分光光度法測定;全鉀采用HF－HClO4消煮后，火焰光度法測定;速效氮采用堿解擴散法測定;速效磷采用NaHCO3浸提后，分光光度法測定;速效鉀采用NH4OAc 浸提后，火焰光度法測定;有機質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法－外加熱法測定［15］。

1．4 數(shù)據(jù)處理

試驗土壤肥力數(shù)據(jù)用Excel 2003 進行初步處理，用SPSS 12．0 軟件進行One－way ANOVA 方差分析。

2 結(jié)果與分析

2．1 對土壤有機質(zhì)含量的影響

覆草6 個月后，不同覆蓋厚度的白三葉降解后，壟溝中土壤有機質(zhì)含量均較未覆蓋的高，其中，對0 －10 cm 土壤有機質(zhì)的影響較10 －20 cm 的大(圖2)。覆蓋5 cm 白三葉的土壤，0 －10、10 －20 cm 土層中有機質(zhì)含量分別較對照增加了0．50 和0．29 個百分點，覆蓋10 cm 白三葉的土壤，0 －10、10 －20 cm 土層中有機質(zhì)含量分別較對照增加了0．86和0．53個百分點，覆蓋15、20 cm 白三葉的土壤也較對照有所增加。不同覆蓋厚度的白三葉降解后，0 －10 cm 土壤中有機質(zhì)含量的增加量是10 －20 cm 土壤中增加量的近2 倍。

覆蓋白三葉在15 cm 以內(nèi)時，土壤有機質(zhì)含量隨覆蓋厚度的增加而增加，在15 cm 時，土壤有機質(zhì)含量最大;覆蓋20 cm 的白三葉后，土壤有機質(zhì)含量高于0、5、10 cm 處理，但較覆蓋15 cm 的處理低。覆蓋5、10、15 和20 cm 的白三葉后，在0 －10 cm 土層中，土壤有機質(zhì)含量分別為1．54%、1．90%、2．42%和2．16%;10 － 20 cm 土壤中，有機質(zhì)含量分別為1． 19%、1．43%、1．78%和1．58%。說明蘋果園覆蓋白三葉能明顯提高土壤有機質(zhì)含量，白三葉覆蓋后降解6 個月時，覆草15 cm 的土壤有機質(zhì)含量增加最明顯。

圖2 不同覆蓋厚度白三葉降解對蘋果園壟溝中土壤有機質(zhì)含量的影響Fig．2 Effects of covering white clover with different thickness on the organic matter content of the furrow soil in apple orchard

2．2 對土壤速效氮含量的影響

覆蓋不同厚度的白三葉后，蘋果園壟溝中土壤速效氮含量顯著增加(P ＜0．05)，且10 －20 cm 較0 －10 cm 的增加幅度大(圖3)。覆蓋厚度在15 cm 以內(nèi)時，土壤速效氮含量隨覆蓋厚度的增加而增加，覆蓋厚度在15 cm 時，增加量最大。但是，覆蓋20 cm 白三葉的土壤速效氮含量較覆蓋15 cm 的低。在0 －10 cm 土層中，對照的土壤速效氮含量最低，為28． 64 mg·kg－1，顯著(P ＜0．05)低于除覆草厚度5 cm 外的其余各處理;覆草厚度為15 cm 時，土壤速效氮含量最高，為47．67 mg·kg－1，覆草20 cm 的處理次之，為44．47 mg·kg－1，兩者無顯著差異(P ＞0．05)，但均顯著高于其他處理(P ＜0．05)。在10 －20 cm 的土層中，覆草后土壤速效氮含量較對照增加了11．94 ～30． 23 mg·kg－1，其中，覆草厚度在15 cm 時，增加量最大，為30．23 mg·kg－1，覆草厚度在5 cm 時，增加量最小，為11．94 mg·kg－1，除覆草厚度5 和10 cm 外理之間差異不顯著外，其余各處理間差異顯著(P ＜0．05)(圖3)。說明蘋果園覆蓋白三葉能明顯提高土壤速效氮含量，6 個月內(nèi)，當覆草厚度在15 cm 左右時，對土壤速效氮含量影響最大。

圖3 不同覆蓋厚度白三葉降解對蘋果園壟溝中土壤速效氮含量的影響Fig．3 Effects of covering white clover with different thickness on the available N of the furrow soil in apple orchard

2．3 對土壤全氮含量的影響

各處理壟溝中0 －20 cm 土壤的全氮含量均顯著(P ＜0．05)高于對照，且0 －10 cm 土壤的增加幅度較10 －20 cm 的大。覆蓋白三葉在15 cm 以內(nèi)時，土壤全氮含量隨白三葉覆蓋厚度的增加而增加，覆草厚度在15 cm 時，增加量最大(圖4)。覆蓋20 cm 的白三葉較15 cm 的土壤全氮含量低，但是高于其余各處理(P ＜0．05)。在0 －10 cm 的土層中，覆草后土壤全氮含量較對照增加了0．27 ～0．83 g·kg－1，其中，覆草厚度 在 15 cm 時， 增 加 量 最 大，為0． 83 g·kg－1，覆草厚度在5 cm 時，增加量最小，為0．27 g·kg－1，各處理間差異顯著(P ＜0．05)。在10 －20 cm 的土層中，覆草后全氮含量較對照增加了0．15 ～0．51 g·kg－1，變化量較0 －10 cm 土層要小。覆草厚度在5 cm 時，土壤全氮的增加量最小，為0．15 g·kg－1，覆草厚度在15 cm 時，全氮的變化最大，約為0．51 g·kg－1。說明蘋果園覆蓋白三葉能明顯提高土壤全氮含量，當覆草厚度為15 cm 時，土壤全氮含量最高。

圖4 不同覆蓋厚度白三葉降解對蘋果園壟溝中土壤全氮含量的影響Fig．4 Effects of covering white clover with different thickness on the total N of the furrow soil in apple orchard

2．4 對土壤速效磷含量的影響

不同覆蓋厚度的白三葉降解6 個月后，0 －20 cm壟溝中土壤速效磷含量顯著增加(P ＜0．05)，但0 －10 cm 土壤的速效磷較10 －20 cm 的增加明顯(圖5)。當白三葉覆蓋厚度在15 cm 以內(nèi)時，土壤速效磷含量隨覆蓋厚度的增加而增加。但是，覆蓋厚度為20 cm時，土壤的速效磷含量反而較覆蓋15 cm 的處理低。在0 －10 cm 的土層中，覆草后土壤速效磷含量較對照增加了22．46 ～35．40 mg·kg－1，其中，覆草厚度在5 cm 時，增加量最小，為22．46 mg·kg－1，和覆蓋10 cm的處理差異不顯著(P ＞0．05)，覆草厚度在15 cm 時，增加量最大，為35．40 mg·kg－1，均顯著高于其他處理(P ＜0．05)。在10 －20 cm 的土層中，除覆草5 cm的處理外，土壤中速效磷含量均顯著高于對照，覆草15 cm 的處理速效磷含量最高，顯著高于其余處理(圖5)。說明蘋果園覆蓋白三葉能提高土壤速效磷含量，當覆草厚度為15 cm 時，土壤速效磷含量增加最多。

圖5 不同覆蓋厚度白三葉降解對蘋果園壟溝中土壤速效磷含量的影響Fig．5 Effects of covering white clover with different thickness on the available P of the furrow soil in apple orchard

2．5 對土壤全磷含量的影響

蘋果園覆蓋白三葉后，壟溝中土壤0 －20 cm 的全磷含量顯著增加(P ＜0．05)，且0 －10 cm 的土壤較10－20 cm 增加的多(圖6)。當白三葉覆蓋厚度在15 cm 以內(nèi)時，土壤全磷含量隨覆蓋厚度的增加而增加，覆草厚度在15 cm 時，增加量最大。但是，覆蓋厚度為20 cm 的土壤全磷含量反而較15 cm 的低。在0 －10 cm 的土層中，覆草后土壤全磷含量相對于對照增加了0．45 ～1．01 g·kg－1，其中，覆草厚度在5 cm 時，增加量最小，為0．45 g·kg－1，與覆草10 cm 的處理差異不顯著。覆草厚度在15 cm 時，增加量最大，為1．01 g·kg－1，均顯著高于其他處理(P ＜0．05)。在10 －20 cm的土層中，覆草后土壤中全P 含量較對照增加了0．27～0．50 g·kg－1，變化幅度較0 －10 cm 土層小，覆草5 cm 的處理與10 cm 的處理、覆草15 cm 的處理與覆草20 cm 的處理間差異不顯著。說明蘋果園覆蓋白三葉能明顯提高土壤全磷含量，降解6 個月時，覆草厚度為15 cm 的土壤全磷含量最大。

圖6 不同覆蓋厚度白三葉降解對蘋果園壟溝中土壤全磷含量的影響Fig．6 Effects of covering white clover with different thickness on the total P of the furrow soil in apple orchard

2．6 對土壤速效鉀含量的影響

不同覆蓋厚度白三葉降解，可顯著提高蘋果園壟溝中土壤0 －20 cm 速效鉀含量(P ＜0．05)，且0 －10 cm 土壤較10 －20 cm 土壤增加的多。當覆蓋厚度在15 cm 以內(nèi)時，隨覆蓋厚度的增加，土壤速效鉀含量增加(圖7)。但是，覆蓋厚度在20 cm 時土壤速效鉀含量反而較覆草15 cm 的處理低。在0 －10 cm 土層中，覆草后土壤速效鉀含量是對照的1．6 ～2．1 倍，均顯著高于對照(P ＜0．05)，各處理間也差異顯著。其中，覆草厚度在15 cm 時，增加量最大，為299．36 mg·kg－1，覆草厚度在5 cm 時，增加量最小，為155． 63 mg·kg－1。在10 －20 cm 的土層中，覆草5 cm 后土壤中速效鉀含量較對照無顯著變化(P ＞0．05)，其余3 個處理均顯著高于對照(P ＜0．05)，但相互間差異不顯著(P ＞0．05)(圖7)。說明蘋果園覆蓋白三葉能明顯提高土壤速效鉀含量，當覆草厚度為15 cm 時，對土壤速效鉀含量影響最大。

圖7 不同覆蓋厚度白三葉降解對蘋果園壟溝中土壤速效鉀含量的影響Fig．7 Effects of covering white clover with different thickness on the available K of the furrow soil in apple orchard

2．7 對土壤全鉀含量的影響

覆蓋的白三葉降解可顯著提高蘋果園壟溝0 －20 cm 土壤全鉀含量，各覆蓋處理間土壤全鉀含量無顯著差異(P ＞0． 05)，所 有 處 理 在0 － 10、10 － 20 cm土壤中全鉀含量均較對照顯著增加了約0． 2 g·kg(P ＜0．05)(圖8)。

圖8 不同覆蓋厚度白三葉降解對蘋果園壟溝中土壤全鉀含量的影響Fig．8 Effects of covering white clover with different thickness on the total K of the furrow soil in apple orchard

3 討論

3．1 蘋果園覆草后土壤肥力增加

已有研究表明，植物凋落物和秸稈覆蓋后降解，均可提高森林及農(nóng)田土壤肥力，增加土壤養(yǎng)分、有機質(zhì)含量，但表層土壤變化最為明顯［11－13］。本研究也表明，蘋果園覆草能明顯提高壟溝土壤有機質(zhì)、速效氮、全氮、速效磷、全磷、速效鉀、全鉀的含量。不同覆蓋厚度白三葉降解后，蘋果園土壤0 －20 cm 的養(yǎng)分含量顯著增加，且基本上均表現(xiàn)為0 －10 cm 的土壤較10 －20 cm 的增加明顯，這可能主要是由于牧草覆蓋后對淺層土壤環(huán)境影響較大造成的。一方面，牧草覆蓋后抑制了土壤無效蒸發(fā)，使淺層土壤的濕度增加［16］，溫度和濕度變化幅度減?。?］，為土壤微生物創(chuàng)造了良好的生存和繁殖條件，微生物的大量繁殖，可以分泌更多與土壤養(yǎng)分代謝有關的酶，酶活性的增加，促進了土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化，從而提高了淺層土壤有機質(zhì)及速效肥含量［17－18］;另一方面，覆蓋牧草的降解，為微生物的活動提供了更多的養(yǎng)分，改變了土壤的C/N 比，促進了微生物的生長和繁殖，增加了酶的活性，也促進了土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化速度［18－19］。秸稈覆蓋可明顯增加蘋果園各土層固氮菌的數(shù)量，0 －20 cm 土層中，年均固氮菌數(shù)量增加了123．8%;20 －40 cm 土層中增加了51．6%;40 －60 cm 土層中增加了103．9%，在0 －60 cm 耕作層內(nèi)固氮菌數(shù)量年均增加了95．5%［20］。茶園覆蓋秸稈后，土壤有機質(zhì)、速效磷等含量增加，土壤肥力提高［21］。同時，覆草降解后，有機質(zhì)和無機養(yǎng)分隨雨水滲入土壤［22］，而土壤有機質(zhì)的增加，可吸收和保存土壤速效磷、速效鉀等，減少淋溶損失，有機酸與土壤中原有磷、鉀等礦物質(zhì)養(yǎng)料形成絡合物，提高它們的溶解度，并釋放出來，從而提高土壤速效磷、速效鉀等的含量［21］。

3．2 覆蓋厚度是影響壟溝白三葉降解及當年蘋果園土壤養(yǎng)分的重要因素

植物殘體覆蓋可以提高土壤肥力，但是，最佳覆蓋厚度的確定對土壤肥力的提高具有重要意義。不同覆蓋厚度白三葉降解后，蘋果園壟溝中土壤各養(yǎng)分含量均較未覆蓋壟溝中高，但覆草厚度在15 cm 以內(nèi)時，土壤中有機質(zhì)、速效氮、全氮、速效磷、全磷、速效鉀、全鉀的含量均隨覆草厚度的增加而增加。但是，覆草厚度在20 cm 時，土壤各養(yǎng)分含量反而較15 cm 的低。導致這種現(xiàn)象的原因可能是，當覆草厚度超過15 cm，即覆草量太多。在秸稈還田和覆蓋的相關研究中也發(fā)現(xiàn)類似結(jié)論［23］。張靜等［24］在研究不同玉米(Zea mays)秸稈還田量對土壤肥力及冬小麥(Triticum aestivum)產(chǎn)量的影響時發(fā)現(xiàn)，分別施鮮玉米秸稈6 000、9 000、12 000、15 000 kg·hm－2后，以9 000 kg·hm－2施用量效果最好，既能有效提高土壤肥力，又能提高接茬的小麥產(chǎn)量。這可能是因為一方面植物體覆蓋過多會影響土壤的透氣性［25］，另一方面使土壤的水分含量提高、溫度降低［24］，這些均可改變土壤的微環(huán)境，從而使土壤中參與牧草降解的動物及微生物的生活力、生長和繁殖速率、土壤養(yǎng)分代謝酶的活性等均較合適覆蓋量時降低［22，26］，最終導致白三葉的降解速度減緩，降解時間延長，造成覆蓋量超過一定水平，土壤養(yǎng)分含量增加量減少，覆蓋效果并不理想的現(xiàn)象。

4 結(jié)論

1)蘋果園覆蓋的白三葉降解后能明顯提高蘋果園0 －20 cm 土壤全氮、水解氮、全磷、速效磷、全鉀、速效鉀和有機質(zhì)含量，且0 －10 cm 的土壤較10 －20 cm的增加較多。2)覆蓋的白三葉降解6 個月時，厚度在15 cm 以內(nèi)時，土壤中全氮、水解氮、全磷、速效磷、全鉀、速效鉀和有機質(zhì)含量均隨覆草厚度的增加而增加，而覆蓋厚度在20 cm 時，土壤各養(yǎng)分含量反較15 cm的低。

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