孫計(jì)平，張玉星，吳照輝，李英麗，王國(guó)英，張江紅 (.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，河北 保定0700;.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所，河南 許昌 46000)

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生草配合施用有機(jī)肥對(duì)省力高效梨園土壤的培肥效應(yīng)研究

孫計(jì)平1,2，張玉星1*，吳照輝2，李英麗1，王國(guó)英1，張江紅1
(1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，河北 保定071001;2.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所，河南 許昌 461000)

為了推動(dòng)果園生草在我國(guó)的推廣應(yīng)用，研究生草配合施用有機(jī)肥土壤管理方式對(duì)省力高效現(xiàn)代梨園土壤養(yǎng)分的作用效應(yīng)，在冀中平原的“雪青”梨園，以常規(guī)清耕梨園為對(duì)照，研究省力高效梨園生草4年和生草8年的培肥效應(yīng)，于2014年梨樹(shù)萌芽期，在80 cm土層內(nèi)分10 cm一層取樣，分別測(cè)定不同土層的有機(jī)質(zhì)、大量元素和微量元素含量，比較不同處理土壤營(yíng)養(yǎng)元素的變化特征。結(jié)果表明，生草梨園0～50 cm土層有效養(yǎng)分含量均達(dá)到較高水平；與常規(guī)梨園相比較，這種管理模式短期(4年)增加了0～10 cm土層堿解氮、速效磷、有效鋅含量和0～20 cm土層速效鉀、有效鐵含量，長(zhǎng)期(8年)顯著增加了0～10 cm土層有機(jī)質(zhì)和堿解氮含量、0～20 cm有效鐵和有效錳含量、0～30 cm速效磷和有效銅含量、0～40 cm有效鋅含量和0～50 cm速效鉀含量。顯著降低了0～30 cm土層pH值，明顯提高了河北省石灰性梨園土壤磷、鐵、鋅的有效性。長(zhǎng)期生草配合施用有機(jī)肥能夠增加上層土壤有效養(yǎng)分含量，生草8年后，0～50 cm土層速效磷、速效鉀和有效鋅占0～80 cm土層比重分別達(dá)到92%、82%和88%，為梨園提供充足營(yíng)養(yǎng)的同時(shí)降低了環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)，有利于梨園土壤培肥和果園的可持續(xù)發(fā)展。

梨園；生草；土壤養(yǎng)分

我國(guó)是世界梨生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，梨栽培面積和產(chǎn)量居世界第一位，但單產(chǎn)較低，與世界發(fā)達(dá)國(guó)家存在較大差距，栽培模式標(biāo)準(zhǔn)化、簡(jiǎn)單化，是世界梨產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)[1]。河北農(nóng)業(yè)大學(xué)梨工程技術(shù)研究中心以“大苗建園、矮化密植、早果壓冠” 結(jié)合“有機(jī)肥配合生草土壤管理制度”等為核心技術(shù)的梨園省力高效栽培模式(labor-saving and high-efficient cultivation patterns, LHCP)，梨園可4年進(jìn)入盛果期和連年豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，與常規(guī)果園相比，梨果產(chǎn)量翻倍，品質(zhì)較好，梨園用工少，效益高[2]。本項(xiàng)目組研究認(rèn)為，矮化密植、合理的樹(shù)形選擇及與之對(duì)應(yīng)的樹(shù)相指標(biāo)是果樹(shù)豐產(chǎn)的前提[3]，但采用有機(jī)肥配合生草這種土壤管理方式能否滿足梨園持續(xù)高產(chǎn)還有待于深入研究。近年來(lái)中國(guó)已開(kāi)展了不少關(guān)于果園生草方面研究，因種植地區(qū)、草種和生草年限不同，對(duì)土壤的影響效果各異，惠竹梅等[4]研究認(rèn)為，生草提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量和土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化效率。李會(huì)科等[5]指出，在西北干旱半干旱的果園區(qū)選擇根系淺的三葉草，能有效增加0～40 cm土層有效養(yǎng)分含量?；舴f等[6]的研究表明，在北京地區(qū)種植黑麥草(Loliumperenne)能有效提高沙地梨園土壤表層和亞表層有機(jī)質(zhì)含量、土壤養(yǎng)分含量，改善土壤供肥狀況。本項(xiàng)目組之前研究結(jié)果表明LHCP改善了梨園土壤物理特性[7]，使土壤腐殖質(zhì)品質(zhì)朝好的方向轉(zhuǎn)化[8]。盡管生草有利于培肥地力和果園可持續(xù)發(fā)展，但生產(chǎn)實(shí)踐中清耕果園仍占80%以上[9]。本研究以不同生草年限的省力高效現(xiàn)代梨園為對(duì)象，分析LHCP梨園不同深度土壤有效養(yǎng)分含量，旨在揭示LHCP模式對(duì)土壤養(yǎng)分有效性和空間分布的影響，為評(píng)價(jià)梨園LHCP模式的可持續(xù)性提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料和樣地

試驗(yàn)地位于冀中平原的保定市高陽(yáng)縣天豐農(nóng)業(yè)集團(tuán)，果園位于北緯38°38′，東經(jīng)115°44′，海拔11 m，年均溫11.9 ℃，多年平均降水量515.2 mm，降水主要集中在7-8月，全年無(wú)霜期205 d左右，土壤為石灰性潮土。試驗(yàn)區(qū)地勢(shì)、地貌、土質(zhì)等自然條件基本一致，試驗(yàn)梨園均為雪青梨，砧木為杜梨。省力高效栽培模式：栽植密度0.75 m×3.00 m，樹(shù)形修剪為圓柱形，秋季一次性施入有機(jī)肥(45 t/hm2)，秋季人工種植黑麥(Secalecereale，播種量90 kg/hm2)，次年5月刈割后覆蓋于樹(shù)盤(pán)下，選取同一果園有機(jī)肥配合生草4年(2010年秋季開(kāi)始播種黑麥，簡(jiǎn)稱生草4年，LHCP4)地塊和有機(jī)肥配合生草8年(2006年秋季開(kāi)始播種黑麥，簡(jiǎn)稱生草8年，LHCP8)地塊為研究對(duì)象，生草4年地塊為盛果初期，產(chǎn)量為60000 kg/hm2左右，生草8年地塊為盛果期，產(chǎn)量為100000 kg/hm2左右；附近常規(guī)盛果期梨園為對(duì)照(Control)，產(chǎn)量為50000 kg/hm2左右。常規(guī)管理模式株行距為1.5 m×4.0 m，樹(shù)形修剪為紡錘形，秋季施入有機(jī)肥(15 t/hm2)，果樹(shù)每年每hm2施肥：尿素600 kg，過(guò)磷酸鈣 600 kg，硫酸鉀300 kg，采用人工除草的清耕土壤管理方式。分別在上述試驗(yàn)地和對(duì)照區(qū)按“S”線路采集土樣，每個(gè)處理分別選擇樹(shù)體大小、樹(shù)勢(shì)基本一致雪青梨樹(shù)掛牌標(biāo)記，0.5 hm2左右作為一個(gè)重復(fù)，設(shè)3次重復(fù)，沿行間方向在樹(shù)冠滴水線下取樣，避開(kāi)施肥點(diǎn)，2014年4月4日(萌芽期)用不銹鋼土鉆取樣，采樣深度為0～80 cm，每10 cm為一層，每處理多點(diǎn)混合后用四分法取2 kg左右?guī)Щ貙?shí)驗(yàn)室。去除植物根系、枯枝落葉和石塊等雜質(zhì)，風(fēng)干后分別過(guò)1 mm和0.15 mm篩，備用。

1.2 項(xiàng)目測(cè)定

pH值采用pH計(jì)(梅特勒-托利多FE20，上海)測(cè)定，水土比2.5∶1[10]；有機(jī)質(zhì)含量用重鉻酸鉀-油浴加熱法測(cè)定[10]；土壤礦質(zhì)元素采用常規(guī)方法測(cè)定[10]：堿解N含量用堿解擴(kuò)散法測(cè)定[10]；速效P含量用碳酸氫鈉法測(cè)定[10]；速效K采用醋酸銨浸提火焰光度法測(cè)定[10]；微量元素Fe、Mn、Cu、Zn含量采用二乙三胺五乙酸(diethylenetriaminepentaacetic acid，DTPA)浸提，原子吸收法測(cè)定[10]；有效硼采用沸水浸提-甲亞胺法測(cè)定[10]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用DPS 14.5軟件和Excel軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析[11]。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)肥配合生草對(duì)梨園土壤pH值的影響

各處理不同層次土壤pH值見(jiàn)表1，隨土層深度增加,各處理pH值呈增加趨勢(shì)，采用有機(jī)肥配合生草8年的梨園(簡(jiǎn)稱生草8年，下同)增幅最大，其次為有機(jī)肥配合生草4年的梨園(簡(jiǎn)稱生草4年，下同)，常規(guī)梨園(對(duì)照)增幅最小。各處理比較來(lái)看，0～40 cm土層各處理pH值排序均為：對(duì)照>生草4年>生草8年，其中0～20 cm土層變異相對(duì)較大，處理間差異達(dá)顯著水平，30 cm以下土層pH值差異較小。采用有機(jī)肥配合生草的土壤管理方式能有效降低梨園土壤pH值，在0～30 cm效果顯著。

2.2 有機(jī)肥配合生草對(duì)梨園土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響

各處理有機(jī)質(zhì)含量(圖1)0～10 cm土層差異最大，尤其是生草8年處理，土壤有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到26.68 g/kg的較高水平，顯著高于其他處理，生草4年和對(duì)照差異不顯著，分別為19.47和19.59 g/kg，說(shuō)明短期生草有機(jī)質(zhì)含量與對(duì)照差異不大，隨生草年限延長(zhǎng)，有機(jī)質(zhì)含量明顯提高；10～20 cm土層，對(duì)照土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著高于生草處理，可能是由于黑麥根系主要分布在10～20 cm土層，生草消耗大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致生草處理10～20 cm土層有機(jī)質(zhì)含量降低；20～70 cm土層，生草8年土壤有機(jī)質(zhì)含量與對(duì)照差異不顯著，均顯著高于生草4年。不同處理土壤有機(jī)質(zhì)含量隨土層深度增加而呈降低趨勢(shì)，但降低幅度不同，生草8年處理表層土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著高于其他土層，0～40 cm，每層間差異都達(dá)到顯著水平，且顯著高于40 cm以下土層，40 cm以下土層差異較小；生草4年各土層間有機(jī)質(zhì)含量變化趨勢(shì)與生草8年處理基本一致，0～30 cm每層間差異都達(dá)到顯著水平，且顯著高于30 cm以下土層，30 cm以下土層差異較??；對(duì)照0～10 cm與10～20 cm土層，土壤有機(jī)質(zhì)含量較高，20 cm以下土層有機(jī)質(zhì)含量明顯低于表層。

表1 土壤pH值Table 1 Changes of the value of pH

注：不同小寫(xiě)字母表示同一處理不同土層間差異達(dá)到5%顯著水平，不同大寫(xiě)字母表示同一土層不同處理間差異達(dá)到5%顯著水平。

Note: Values followed by different small letters mean significant differences between different layers at the 5% level in the same treatment; Values followed by different capital letters mean significant differences between different treatments at the 5% level in the same layer.LHCP8,LHCP4:Eight years or 4 years of labor-saving and high-efficient cultivation patterns.

2.3 有機(jī)肥配合生草對(duì)梨園土壤堿解氮和速效磷含量的影響

各處理不同土層土壤堿解氮含量與有機(jī)質(zhì)含量趨勢(shì)相同(圖1)，隨土層深度增加而呈降低趨勢(shì)，不同處理降低幅度不同，生草8年處理表層土壤堿解氮含量極顯著高于其他土層，0～40 cm，每層間差異都達(dá)到顯著水平，且顯著高于40 cm以下土層，40 cm以下土層間差異較小；生草4年各土層間堿解氮含量變化趨勢(shì)與生草8年處理基本一致，0～30 cm每層間差異都達(dá)到顯著水平，30 cm以下土層差異較??；對(duì)照處理0～10 cm與10～20 cm土層，土壤堿解氮含量差異不顯著，且都顯著高于20 cm以下土層。各處理間比較來(lái)看，0～10 cm土層，各處理差異最大，生草8年堿解氮含量達(dá)到148.97 mg/kg，顯著高于其他處理，生草4年和對(duì)照兩個(gè)處理，堿解氮含量分別為107.28和106.98 mg/kg，0～50 cm土層為梨樹(shù)根系主要分布區(qū)域，各處理堿解氮含量均值都超過(guò)60 mg/kg，達(dá)到較高水平，有利于梨樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育和養(yǎng)分吸收，分析0～50 cm土層堿解氮含量占0～80 cm土層堿解氮總量的比值，以生草8年最高，達(dá)75%，生草4年和對(duì)照分別為69%和70%，說(shuō)明短期生草，土壤堿解氮含量與對(duì)照差異不大，而長(zhǎng)期生草能顯著提高堿解氮含量；生草8年與生草4年下層土壤堿解氮含量差異較小，說(shuō)明生草年限延長(zhǎng)主要增加上層土壤堿解氮含量。

圖1 土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮和速效磷含量Fig.1 The content of organic matter, soil alkaline N and available P 不同小寫(xiě)字母表示同一處理不同土層間差異達(dá)5%顯著水平，不同大寫(xiě)字母表示同一土層不同處理間差異達(dá)5%顯著水平，下同。Different small letters mean significant difference between different layers at the 5% level in the same treatments, different capital letters mean significant difference between different treatments at the 5% level in the same layer, the same below.

速效磷含量(圖1)比較來(lái)看，生草8年處理表層土壤速效磷含量極顯著高于其他土層，0～40 cm，每層間差異都達(dá)到顯著水平，40 cm以下土層差異較??；生草4年各土層間速效磷含量變化趨勢(shì)與生草8年處理基本一致，且兩處理40 cm以下土層速效磷含量差異較小，說(shuō)明生草年限延長(zhǎng)主要增加0～40 cm土層速效磷含量；與生草處理相比較，對(duì)照隨土層深度增加速效磷含量減少幅度小，0～30 cm土層，各層土壤速效磷含量差異顯著，30 cm以下土層差異較小。各處理比較來(lái)看，0～10 cm土層差異最大，生草8年速效磷含量達(dá)到144.99 mg/kg，處于非常高的水平，顯著高于其他處理，其次為生草4年處理，速效磷含量為61.99 mg/kg，顯著高于對(duì)照；10～30 cm土層，速效磷含量仍以生草8年處理最高；30 cm以下土層速效磷含量以對(duì)照最高。生草8年、生草4年和對(duì)照果樹(shù)根系主要分布區(qū)0～50 cm土層，速效磷含量均值分別為54.04、21.14和23.15 mg/kg，均能滿足梨樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育和養(yǎng)分吸收；分析0～50 cm土層速效磷含量占0～80 cm土層速效磷總量的比重，以生草8年最高，達(dá)92%，生草4年和對(duì)照分別為84%和69%，說(shuō)明生草能有效提高磷素利用效率。

2.4 有機(jī)肥配合生草對(duì)梨園土壤速效鉀和微量元素的影響

土壤速效鉀含量(圖2)比較來(lái)看，生草8年，0～60 cm隨土層深度增加，速效鉀含量顯著降低，土層間差異達(dá)到顯著水平；生草4年各土層間速效鉀含量變化趨勢(shì)與生草8年處理基本一致，0～40 cm每層間差異都達(dá)到顯著水平；對(duì)照隨土層深度增加，速效鉀含量呈先降低后增加趨勢(shì)。各處理間比較來(lái)看，0～10 cm土層，各處理差異最大，生草8年速效鉀含量達(dá)到682.39 mg/kg，顯著高于其他處理；其次為生草4年處理，速效鉀含量為476.30 mg/kg，顯著高于對(duì)照，說(shuō)明生草能增加土壤速效鉀含量，且隨生草年限延長(zhǎng)，速效鉀含量顯著提高；10～50 cm土層，速效鉀含量均以生草8年最高；50 cm以下土層速效鉀含量以對(duì)照最高。生草8年、生草4年和對(duì)照0～50 cm土層速效鉀含量均值分別為402.23、183.23和161.34 mg/kg，均能滿足梨樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育和養(yǎng)分吸收。從0～80 cm土層各處理速效鉀含量分布來(lái)看，生草處理速效鉀含量表層所占比例較大，0～50 cm土層速效鉀含量占0～80 cm土層速效鉀總量的比重，生草8年達(dá)82%，生草4年和對(duì)照分別為77%和57%，說(shuō)明生草能有效提高鉀素利用效率。

各處理土壤有效鐵含量(圖2)差異較大，在土層中分布趨勢(shì)不一致，生草8年和生草4年土壤有效鐵含量均為0～10 cm土層最高，0～50 cm土層，隨深度增加有效鐵含量顯著減少，40～80 cm土層速效鐵含量差異不顯著；對(duì)照隨土層深度增加，有效鐵含量表現(xiàn)為先降低后增加趨勢(shì)。各處理比較來(lái)看，0～20 cm土層有效鐵含量均表現(xiàn)為生草8年>生草4年>對(duì)照，40～80 cm土層有效鐵含量為對(duì)照>生草8年>生草4年。生草8年、生草4年和對(duì)照0～50 cm土層有效鐵含量均值分別為12.36、8.40和9.60 mg/kg，均達(dá)到較高水平；分析0～50 cm土層有效鐵含量占0～80 cm土層有效鐵總量的比重，生草4年最高，達(dá)到82%，生草8年和對(duì)照分別為79%和62%，說(shuō)明生草能有效提高鐵的利用效率。

各處理土壤有效錳含量(圖2)均隨土層深度增加呈下降趨勢(shì)，生草8年和生草4年下降幅度較大，主要表現(xiàn)在0～50 cm土層，對(duì)照主要表現(xiàn)在0～30 cm土層。生草4年各土層土壤有效錳含量均低于其他處理，生草8年0～20 cm土層有效錳含量高于其他處理，20～80 cm土層有效錳含量表現(xiàn)為對(duì)照>生草8年>生草4年。從0～80 cm土層各處理有效錳含量分布來(lái)看，生草處理有效錳含量表層所占比例較大，生草8年、生草4年和對(duì)照0～50 cm土層有效錳含量均值分別為6.62、3.95和7.72 mg/kg，均達(dá)到較高水平；0～50 cm土層有效錳含量占0～80 cm土層有效錳總量的比重，生草8年達(dá)77%，生草4年和對(duì)照分別為76%和68%，說(shuō)明生草能有效提高錳的利用效率。

圖2 土壤速效鉀、有效鐵和有效錳含量Fig.2 The content of available K, available Fe and available Mn

圖3 土壤有效銅、有效鋅和有效硼含量 Fig.3 The content of available Cu, Zn and B

各處理各土層有效銅含量(圖3)均超過(guò)0.3 mg/kg，生草8年0～10 cm土層有效銅含量達(dá)到2.4 mg/kg的較高水平，土壤中有效銅含量達(dá)到較高水平，能滿足梨樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育需要；0～30 cm土層，各處理土壤有效銅含量均表現(xiàn)為：生草8年>對(duì)照>生草4年，30～80 cm土層，有效銅含量則以對(duì)照最高，生草4年最低，說(shuō)明短期生草會(huì)消耗土壤有效銅，長(zhǎng)期生草則增加上層土壤有效銅含量。從0～80 cm土層各處理有效銅含量分布來(lái)看，生草處理有效銅含量表層所占比例較大，生草8年、生草4年和對(duì)照0～50 cm土層有效銅含量均值分別為1.59、1.00和1.44 mg/kg，均達(dá)到較高水平；0～50 cm土層有效銅含量占0～80 cm土層有效銅總量的比重，生草8年達(dá)69%，生草4年和對(duì)照分別為79%和63%，說(shuō)明生草能有效提高銅的利用效率。

各處理土壤有效鋅含量(圖3)差異較大，生草8年，0～60 cm土層隨深度增加有效鋅含量顯著下降，每層間差異都達(dá)到顯著水平；生草4年，0～10 cm土層有效鋅含量顯著高于其他土層；對(duì)照0～20 cm土層，土壤有效鋅含量顯著高于20 cm以下土層。各處理比較來(lái)看，0～10 cm土層，差異最大，生草8年有效鋅含量達(dá)到6.10 mg/kg，顯著高于其他處理，其次為生草4年，有效鋅含量為2.72 mg/kg，顯著高于對(duì)照，說(shuō)明生草能增加表層土壤有效鋅含量，隨生草年限延長(zhǎng)，有效鋅含量顯著提高；0～30 cm土層，有效鋅含量均以生草8年處理最高；生草8年、生草4年和對(duì)照0～50 cm土層有效鋅含量均值分別為2.42、1.26和1.11 mg/kg，均達(dá)到較高水平；分析0～50 cm土層有效鋅含量占0～80 cm土層有效鋅總量的比重，生草8年達(dá)88%，生草4年和對(duì)照分別為75%和76%，說(shuō)明長(zhǎng)期生草土壤中鋅的有效性提高。

各處理土壤有效硼含量達(dá)均到較高水平，在0.50～0.70 mg/kg之間，隨土層深度增加下降幅度減小，與其他元素相比較，各處理間有效硼含量差異也較小。

3 討論

果園生草已經(jīng)成為北美和歐洲地區(qū)果園建設(shè)的主流方式[12-13]，而國(guó)內(nèi)梨園大多采用清耕和化肥為主的土壤管理方式[9]，生草栽培措施仍處于小面積試驗(yàn)及應(yīng)用階段，主要原因有以下幾個(gè)方面，一是中國(guó)傳統(tǒng)觀念認(rèn)為草與果樹(shù)爭(zhēng)肥爭(zhēng)水；二是常規(guī)果園多為喬砧、果園郁閉、小草難長(zhǎng)；三是多數(shù)果農(nóng)只顧眼前利益，以化肥為主[9,14]。常年清耕和大量化學(xué)肥料的投入容易造成土壤板結(jié)和養(yǎng)分淋溶損失[15]，盧樹(shù)昌等[16]研究發(fā)現(xiàn)河北省大部分果園過(guò)量施用化學(xué)肥料，造成土壤氮、磷養(yǎng)分盈余，盈余量分別為393和253 kg/hm2，土壤環(huán)境負(fù)荷較大。梨省力高效栽培模式，通過(guò)長(zhǎng)期生草配合施用有機(jī)肥能夠提高土壤肥力水平，優(yōu)化土壤結(jié)構(gòu)，改良土壤養(yǎng)分供應(yīng)狀況，為梨園高產(chǎn)提供充足養(yǎng)分。土壤有機(jī)質(zhì)含有果樹(shù)生長(zhǎng)所需要的各種營(yíng)養(yǎng)元素，它對(duì)土壤形成、土壤肥力保育、促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育和環(huán)境保護(hù)起著至關(guān)重要的作用。因此，保持果園土壤持續(xù)利用和果樹(shù)高產(chǎn)的首要條件是土壤具有較高的有機(jī)質(zhì)水平。Neilsen等[17]指出發(fā)展果園生草模式的主要原因是其可以增加土壤有機(jī)碳含量，進(jìn)而提高土壤肥力。本試驗(yàn)中，生草4年和對(duì)照0～10 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)含量為19.47和19.59 g/kg，生草8年后，0～10 cm土層有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到26.68 g/kg，達(dá)到較高水平，說(shuō)明梨園長(zhǎng)期生草配合施用有機(jī)肥能有效增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，這和鄧豐產(chǎn)等[18]研究認(rèn)為果園生草可以提高土壤有機(jī)質(zhì)含量的結(jié)果一致。生草4年20～80 cm土層有機(jī)質(zhì)含量明顯低于其他處理，這和李會(huì)科等[19]研究認(rèn)為“生草的前期4年，土壤養(yǎng)分消耗大于積累，果樹(shù)與牧草存在養(yǎng)分競(jìng)爭(zhēng)”結(jié)果一致。

土壤氮、磷、鉀是梨樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育的主要營(yíng)養(yǎng)元素，也是評(píng)價(jià)土壤肥力水平的重要指標(biāo)，土壤速效氮、磷、鉀直接反映土壤的供肥能力。果園生草后土壤的微生物數(shù)量增加，從而促進(jìn)土壤有機(jī)碳的分解和有機(jī)氮礦化，增加土壤礦質(zhì)養(yǎng)分含量[20]。本研究顯示，生草8年后，0～10 cm土層堿解氮、速效磷和速效鉀含量分別達(dá)到148.97、144.99和682.39 mg/kg的較高水平，均顯著高于其他處理，且隨土層深度增加呈減少趨勢(shì)，可能是由于黑麥吸收下層土壤礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)，刈割后積累到表層土壤。與對(duì)照相比較，生草8年顯著增加了0～10 cm土層堿解氮、0～30 cm速效磷和0～50 cm土層速效鉀含量，說(shuō)明生草配合施用有機(jī)肥能有效提高土壤氮磷鉀的有效性，這和前人[21-23]研究結(jié)果一致，梨園生草改善了土壤 N、P、K供給能力，有利于梨樹(shù)對(duì) N、P、K 營(yíng)養(yǎng)元素的吸收利用。生草4年主要表現(xiàn)在0～10 cm土層，一方面是由于生草前期土壤養(yǎng)分消耗大于積累，另一方面是由于生草4年梨樹(shù)處于盛果初期，樹(shù)體營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)消耗養(yǎng)分大于盛果期梨樹(shù)。

鐵錳銅鋅等微量元素是梨樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育的必需營(yíng)養(yǎng)元素，微量元素缺乏容易引起生理病害的發(fā)生，尤其是鐵和鋅，梨樹(shù)缺鐵黃化和缺鋅小葉病在北方石灰性土壤果園普遍存在，生草對(duì)果園土壤微量礦質(zhì)元素也產(chǎn)生重要影響[24]，李艷麗等[25]通過(guò)梨園行間種植三葉草使土壤有效鐵、鋅、錳含量均有不同程度的提高。牛自勉等[26]的研究發(fā)現(xiàn)在石灰性土壤果園生草，能明顯提高土壤鐵、鋅元素的含量。李國(guó)懷等[27]研究表明，連續(xù)種植百喜草能夠明顯提高土壤中速效鐵、速效銅和速效鋅的含量，但并不影響土壤中錳的含量。本研究中，生草8年0～20 cm土層有效鐵和有效錳、0～30 cm土層有效銅和0～40 cm土層有效鋅含量均顯著高于其他處理，說(shuō)明多年生草能增加上層土壤有效鐵、錳、銅、鋅等微量元素含量；生草4年0～20 cm土層有效鐵和0～10 cm土層有效鋅含量顯著高于對(duì)照，說(shuō)明短期生草對(duì)增加表層土壤有效鐵和有效鋅含量效果顯著。

0～50 cm土層是梨樹(shù)根系生長(zhǎng)主要區(qū)域，生草梨園0～50 cm土層有效養(yǎng)分含量均達(dá)到較高水平，能為梨園高產(chǎn)提供充足的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)。從剖面分布看，生草8年0～50 cm土層有效養(yǎng)分所占比例均明顯高于對(duì)照，其中速效磷、速效鉀和有效鋅在0～50 cm土層所占比重分別達(dá)到92%、82%和88%，明顯高于常規(guī)果園的69%、57%和76%。施用有機(jī)肥配合生草土壤管理方式改善了梨園土壤理化性質(zhì)，提高了主要礦質(zhì)元素的供給能力，主要是由于1)長(zhǎng)期施用有機(jī)肥增加了土壤有機(jī)質(zhì)含量，降低了土壤pH值，提高了礦質(zhì)元素的有效性；2)長(zhǎng)期種植黑麥后，大量草根殘留于土壤中腐爛分解，為梨樹(shù)生長(zhǎng)提供所需的各種養(yǎng)分的同時(shí)提高了土壤酶活性，促進(jìn)土壤中緩效態(tài)或難溶性養(yǎng)分轉(zhuǎn)化為速效態(tài)或易溶性養(yǎng)分，此外，部分有機(jī)物質(zhì)通過(guò)腐殖化作用增加土壤有機(jī)質(zhì)，有機(jī)質(zhì)與土壤顆粒結(jié)合，形成團(tuán)粒，有效改善了土壤結(jié)構(gòu)[28]；3)種植黑麥對(duì)盈余養(yǎng)分起到暫時(shí)固定和攔截作用，減少了養(yǎng)分淋溶和地表徑流損失[29]，提高了緩沖性，減少了流失風(fēng)險(xiǎn)。而對(duì)照梨園10～80 cm土層堿解氮含量、20～70 cm土層有效錳含量、30～70 cm土層有效銅含量、30～80 cm土層速效磷和有效鐵含量、50～80 cm土層速效鉀含量均高于生草處理，且處于較高水平，存在潛在過(guò)量污染風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)論

試驗(yàn)采用10 cm一層分層取樣更能客觀地評(píng)價(jià)生草的培肥效應(yīng)，短期生草(4年)增加了0～10 cm土層堿解氮、速效磷、有效鋅含量和0～20 cm土層速效鉀、有效鐵含量，隨生草年限延長(zhǎng)，土壤有效養(yǎng)分含量顯著增加，長(zhǎng)期生草(8年)0～10 cm土層有機(jī)質(zhì)和堿解氮含量，0～20 cm土層有效鐵和有效錳含量，0～30 cm土層速效磷和有效銅含量，0～40 cm土層有效鋅含量和0～50 cm速效鉀含量均顯著增加。長(zhǎng)期生草顯著降低了土壤pH值，對(duì)提高河北省石灰性土壤磷、鐵、鋅的有效性效果明顯。生草8年后0～50 cm土層有效養(yǎng)分含量均達(dá)到了較高水平，長(zhǎng)期生草配合施用有機(jī)肥能夠?yàn)槔鎴@提供充足有效養(yǎng)分，減少養(yǎng)分淋溶，有利于梨園土壤培肥和果園的可持續(xù)發(fā)展。

研究認(rèn)為，長(zhǎng)期生草配合施用有機(jī)肥，提高了梨園土壤有機(jī)質(zhì)和有效養(yǎng)分含量，對(duì)樹(shù)體養(yǎng)分吸收和分配的影響還有待于進(jìn)一步研究。

References：

[1] Zhao D Y, Xu K, Yuan J C,etal. General situation and development trend of domestic sales of pear in the world. China Fruit, 2016, (2): 94-100. 趙德英, 徐鍇, 袁繼存, 等. 世界梨主產(chǎn)國(guó)產(chǎn)銷概況及發(fā)展趨勢(shì)分析.中國(guó)果樹(shù), 2016, (2): 94-100.

[2] Su Y. Study on Fruit Quality, Photosynthetic Characteristics and Nutrient Elements Content in Leaves of ‘Xueqing’ Pear under Different Cultivation Patterns[D]. Baoding: Agriculture University of Hebei, 2014. 蘇燕. 不同栽培模式下雪青梨果實(shí)品質(zhì)、葉片光合特性及營(yíng)養(yǎng)元素的研究[D]. 保定: 河北農(nóng)業(yè)大學(xué), 2014.

[3] Yang F X. Study on the Tree-structure Indexes with a Saving-labor and High-efficient System in Pear Orchard[D]. Baoding: Agriculture University of Hebei, 2013. 楊馥霞. 梨省力高效栽培模式樹(shù)項(xiàng)指標(biāo)研究[D]. 保定: 河北農(nóng)業(yè)大學(xué), 2013.

[4] Hui Z M, Li H, Long Y,etal. Variation of soil microbial populations and relationships between microbial factors and soil nutrients in cover cropping system of vineyard. Acta Horticulturae Sinica, 2010, 37(9): 1395-1402. 惠竹梅, 李華, 龍妍, 等. 葡萄園行間生草體系中土壤微生物數(shù)量的變化及其與土壤養(yǎng)分的關(guān)系. 園藝學(xué)報(bào), 2010, 37(9): 1395-1402.

[5] Li H K, Zhang G J, Zhao Z Y,etal. Effects of interplanting of herbage on soil nutrient of non-irrigated apple orchard in the Loess Plateau. Acta Horticulturae Sinica, 2007, 34(2): 477-480. 李會(huì)科, 張廣軍, 趙政陽(yáng), 等. 黃土高原旱地蘋(píng)果園生草對(duì)土壤養(yǎng)分的影響. 園藝學(xué)報(bào), 2007, 34(2): 477-480.

[6] Huo Y, Zhang J, Wang M C,etal. Effects of inter-row planting grasses on variations and relationships of soil organic matter and soil nutrients in pear orchard. Scientia Agricultura Sinica, 2011, 44(7):1415-1424. 霍穎, 張杰, 王美超, 等. 梨園行間種草對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)和礦質(zhì)元素變化及相互關(guān)系的影響.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2011, 44(7): 1415-1424.

[7] Sun J P, Zhang Y X, Wu Z H,etal. Effects of planting herbage on soil physical properties of pear orchard. Journal of Soil and Water Conservation, 2015, 29(5): 194-199. 孫計(jì)平, 張玉星, 吳照輝, 等. 生草對(duì)梨園土壤物理特性的影響. 水土保持學(xué)報(bào), 2015, 29(5): 194-199.

[8] Sun J P, Zhang Y X, Li Y L,etal. Effects of sod culture on soil microbes, enzyme activities and humus composition of pear orchard. Journal of Fruit Science, 2016, 33(supplementary issue): 129-135. 孫計(jì)平, 張玉星, 李英麗, 等. 生草對(duì)梨園土壤微生物、酶活性和腐殖質(zhì)含量的影響. 果樹(shù)學(xué)報(bào), 2016, 33(增刊): 129-135.

[9] Wang Y T, Ji X H, Wu Y S,etal. Research progress of cover crop in Chinese orchard. Chinese Journal of Applied Ecology, 2015, 26(6): 1892-1900. 王艷廷, 冀曉昊, 吳玉森, 等. 我國(guó)果園生草的研究進(jìn)展. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2015, 26(6): 1892-1900.

[10] Bao S D. Soil and Agricultural Chemistry Analysis[M]. Beijing: China Agricultural Press, 2000: 22-108. 鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析[M]. 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社, 2000: 22-108.

[11] Tang Q Y, Zhang C X. Data Processing System (DPS) software with experimental design, statistical analysis and data mining developed for use in entomological research. Insect Science, 2013, 20(2): 254-260.

[12] Peck G M, Merwin I A, Thies J E,etal. Soil properties change during the transition to integrated and organic apple production in a New York orchard. Applied Soil Ecology, 2011, 48(1): 18-30.

[13] Celano G, Palese A M, Ciucci A,etal. Evaluation of soil water content in tilled and cover-cropped olive orchards by the geoelectrical technique, Geoderma, 2011, 163(3/4): 163-170.

[14] Cao Q, Shen Y Y, Wang Z K,etal. Effects of living mulch on soil physical and chemical properties in orchards: a review. Acta Prataculturae Sinica, 2016, 25(8): 180-188. 曹銓, 沈禹穎, 王自奎, 等. 生草對(duì)果園土壤理化性狀的影響研究進(jìn)展. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2016, 25(8): 180-188.

[15] Xie K, Li Y J, Le W Q,etal. A study on soil nutrient status and nutrients input in the main pear orchards around Bohai Bay Region. Chinese Journal of Soil Science, 2013, 44(1): 132-137. 謝凱, 李元軍, 樂(lè)文全, 等. 環(huán)渤海灣地區(qū)主要梨園土壤養(yǎng)分狀況及養(yǎng)分投入研究. 土壤通報(bào), 2013, 44(1): 132-137.

[16] Lu S C, Chen Q, Zhang F S,etal. Analysis of nitrogen input and soil nitrogen load in orchards of Hebei province conditions. Plant Nutrition Fertilizer Science, 2008, 14(5): 858-865. 盧樹(shù)昌, 陳清, 張福鎖, 等. 河北省果園氮素投入特點(diǎn)及其土壤氮素負(fù)荷分析. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2008, 14(5): 858-865.

[17] Neilsen G C, Lowery D T, Forge T A,etal. Organic fruit production in British Columbia. Canadian Journal of Plant Science, 2009, 89(4): 677-692.

[18] Deng F C, An G Y, Yu J Y,etal. Research on growing grass in apple orchard in Weibei upland. Journal of Fruit Science, 2003, 20(6): 506-508. 鄧豐產(chǎn), 安貴陽(yáng), 郁俊誼, 等. 渭北旱塬蘋(píng)果園的生草效應(yīng). 果樹(shù)學(xué)報(bào), 2003, 20(6): 506-508.

[19] Li H K, Zhang G J, Zhao Z Y,etal. Effects of inter planted herbage on soil properties of non-irrigated apple orchards in the Loess Plateau. Acta Prataculturae Sinica, 2007, 16(2): 32-39. 李會(huì)科, 張廣軍, 趙政陽(yáng), 等. 生草對(duì)黃土高原旱地蘋(píng)果園土壤性狀的影響. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2007, 16(2): 32-39.

[20] Hoagland L, CarPenter-Boggs L, Granatstein D,etal. Orchard floor management effects on nitrogen fertility and soi biological activity in a newly established organic apple orchard. Biology and Fertility of Soils, 2008, 45(1): 11-18.

[21] Qian J F, Wu J S, Huang J Q. Effects of sod-cultural practices on soil nutrients and microbial diversity in theCaryacathayensisforest. Acta Ecologica Sinica, 2014, 34(15): 4324-4332. 錢(qián)進(jìn)芳, 吳家森, 黃堅(jiān)欽. 生草栽培對(duì)山核桃林地土壤養(yǎng)分及微生物多樣性的影響. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2014, 34(15): 4324-4332.

[22] Hui Z M, Yue T X, Zhang J,etal. Relationship between soil biological characteristics and nutrient content under intercropping system of vineyard in Northwestern semiarid area. Scientia Agricultura Sinica, 2011, 44(11): 2310-2317. 惠竹梅, 岳泰新, 張瑾, 等. 西北半干旱區(qū)葡萄園生草體系中土壤生物學(xué)特性與土壤養(yǎng)分的關(guān)系. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2011, 44(11): 2310-2317.

[23] Wu Y S, Zhang Y M, Ji X H,etal. Effects of natural grass on soil nutrient, enzyme activity and fruit quality of pear orchard in Yellow River Delta. Scientia Agricultura Sinica, 2013, 46(1): 99-108. 吳玉森, 張艷敏, 冀曉昊, 等. 自然生草對(duì)黃河三角洲梨園土壤養(yǎng)分、酶活性及果實(shí)品質(zhì)的影響. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2013, 46(1): 99-108.

[24] Song X H, Xie K, Zhao H B,etal. Investigation of the mineral nutrients status of pear leaves in main orchards around the Bohai bay region. Acta Hortculturae Sinica, 2011, 38(11): 2049-2058. 宋曉暉, 謝凱, 趙化兵, 等. 環(huán)渤海灣地區(qū)主要梨園樹(shù)體礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素狀況研究. 園藝學(xué)報(bào), 2011, 38(11): 2049-2058.

[25] Li Y L, Zhao H B, Xie K,etal. Effects of different soil managements on pear orchard soil biological properties and nutrient contents. Soils, 2012, 44(5): 788-793. 李艷麗, 趙化兵, 謝凱, 等. 不同土壤管理方式對(duì)梨園土壤微生物及養(yǎng)分含量的影響. 土壤, 2012, 44(5): 788-793.

[26] Niu Z M, Li Q, Wang X P,etal. Changes of organic matter and mineral elements in the soil and leaves in weed mulching orchard. Journal of Shanxi Agriculture Sciences, 1997, 25(2): 61-64. 牛自勉, 李全, 王賢萍, 等. 生草覆蓋果園有機(jī)質(zhì)及礦物質(zhì)的變化. 山西農(nóng)業(yè)科學(xué), 1997, 25(2): 61-64.

[27] Li G H, Zhang W C, Liu J H,etal. Studies of ecological effects of sod culture in citrus orchard. Chinese Journal of Ecology, 1997, 16(6): 6-11. 李國(guó)懷, 章文才, 劉繼紅, 等. 柑桔園生草栽培的生態(tài)效應(yīng)研究. 生態(tài)學(xué)雜志, 1997, 16(6): 6-11.

[28] Liu Y B, Wang J G, Fu F S,etal. Effect of grass planting in orchard on soil ecological environment. Journal of Yangzhou University: Agricultural and Life Science Edition, 2015, 36(4): 110-113. 劉亞柏, 王敬根, 付反生, 等. 果園生草栽培對(duì)土壤生態(tài)環(huán)境的影響. 揚(yáng)州大學(xué)學(xué)報(bào): 農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版, 2015, 36(4): 110-113.

[29] Gao X Y, Zhang X X, Zhu J G,etal. A comparison of the effect of three grass species on controlling non-point pollution in orchard. Acta Prataculturae Sinica, 2015, 24(2): 49-54. 高小葉, 張興興, 朱建國(guó), 等. 生草栽培對(duì)果園面源污染的控制: 三種牧草的比較研究. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2015, 24(2): 49-54.

Effects of cover cropping and organic fertilizer on soil nutrients in a pear orchard

SUN Ji-Ping1,2, ZHANG Yu-Xing1*, WU Zhao-Hui2, LI Ying-Li1, WANG Guo-Ying1, ZHANG Jiang-Hong1

1.CollegeofHorticulture,HebeiAgriculturalUniversity,Baoding071001,China; 2.TobaccoResearchInstitute,HenanAcademyofAgriculturalScience,Xuchang461000,China

To promote grass sward management in orchards in China, this paper discusses the effects of planting herbage species combined with the application of organic fertilizer on soil mineral composition in a high producing and efficient pear orchard. The ‘xueqing’ pear orchard with 4-year and 8-year old inter-row herbage ground cover located on the Jizhong Plain, Hebei, was compared with a neighbouring pear orchard using inter-row tillage to control vegetation. Stratified sampling was carried out in each 10 cm layer of 0-80 cm soil layers in all pear orchards. Soil organic matter and mineral element content in each soil layer were measured. The results showed that the available nutrient content was highest in the 0-50 cm soil layers after planting herbage. Compared to tillage a herbage regime of 4 years combined with the application of organic fertilizer, soil alkaline hydrolytic nitrogen, available P and Zn content in 0-10 cm layer and the available K and Fe in 0-20 cm layer were clearly higher. Eight years of managed herbage combined with the application of organic fertilizer resulted in significantly improved soil organic matter and alkaline hydrolytic nitrogen content in the 0-10 cm layer, available Mn and Fe in the 0-20 cm layer, available P and Cu in the 0-30 cm layer, available Zn in the 0-40 cm layer and available K in the 0-50 cm layer. However soil pH was reduced. After 8 years of herbage management and application of organic fertilizer the available P, K and Zn in the 0-50 cm soil layer accounted for 92%, 82% and 88% of the 0-80 cm soil layer, respectively; soil fertility was improved and negative environmental effects such as nutrient losses reduced, improving the overall sustainability of the production system.

pear orchard; planting herbage; soil nutrients

10.11686/cyxb2016362

http://cyxb.lzu.edu.cn

2016-09-27；改回日期：2016-12-05基金項(xiàng)目：國(guó)家梨產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目(CARS-29-13)資助。作者簡(jiǎn)介：孫計(jì)平(1978-)，女，河北玉田人，助理研究員，在讀博士。E-mail：sunjiping2002@126.com*通信作者Corresponding author. E-mail：zhyx@hebau.edu.cn

孫計(jì)平, 張玉星, 吳照輝, 李英麗, 王國(guó)英, 張江紅. 生草配合施用有機(jī)肥對(duì)省力高效梨園土壤的培肥效應(yīng)研究. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2017, 26(4): 80-88.

SUN Ji-Ping, ZHANG Yu-Xing, WU Zhao-Hui, LI Ying-Li, WANG Guo-Ying, ZHANG Jiang-Hong. Effects of cover cropping and organic fertilizer on soil nutrients in a pear orchard. Acta Prataculturae Sinica, 2017, 26(4): 80-88.