王芳芳，郭素娟,2，廖逸寧 ，馬雅莉，劉亞斌

(1.北京林業(yè)大學(xué)省部共建森林培育與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100083;2.板栗產(chǎn)業(yè)國(guó)家創(chuàng)新聯(lián)盟，北京 100083)

近年來(lái)隨著溫室氣體CO2的大量排放，氣溫不斷升高，降水持續(xù)減少，地表蒸發(fā)量大，干旱化日趨嚴(yán)重，土壤表層含水量低[1]。目前干旱半干旱地區(qū)的水資源短缺已成為影響農(nóng)林業(yè)發(fā)展和限制經(jīng)濟(jì)作物高產(chǎn)的主要因素[2]。相關(guān)研究表明地表覆蓋是當(dāng)前世界旱農(nóng)地區(qū)慣用的土壤管理方法，在國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也得到廣泛的推廣和應(yīng)用[3]。常用的地表覆蓋措施有地膜覆蓋、秸稈覆蓋和生草覆蓋等[4]，不同覆蓋措施能夠有效改善土壤理化性質(zhì)，增加土壤中微生物的數(shù)量，促進(jìn)礦物質(zhì)轉(zhuǎn)化，改善根際微環(huán)境，提高果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量[5-6]，是同步提高旱作果園經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的有效途徑。

在雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，自然降水是作物可利用的主要水源，干旱和半干旱地區(qū)大部分自然降水通過(guò)地表徑流和無(wú)效蒸發(fā)而損失[7-8]，相關(guān)研究表明，地膜和秸稈覆蓋可以減少土壤水分的蒸發(fā)和地表徑流，提高降水的下滲[9]。秸稈覆蓋具有明顯調(diào)節(jié)土壤溫度和保墑的效應(yīng)[10], 對(duì)緩解旱作區(qū)水資源短缺和糧食增產(chǎn)具有重要意義。同時(shí)秸稈覆蓋還可以減小土壤溫度的變化幅度, 覆蓋土壤的升溫速率和降溫速率均顯著低于裸地對(duì)照，使越冬前期土壤平均溫度升高[11]，而且秸稈富含有機(jī)質(zhì)，還可以提高土壤有機(jī)質(zhì)、速效養(yǎng)分含量[12]。同時(shí)地表覆蓋能夠改變農(nóng)田下墊面的性質(zhì)及其能量平衡，改善土壤水分狀況，對(duì)提高作物水分利用效率有顯著作用[13]。有研究表明覆膜處理下蘋(píng)果幼樹(shù)百葉重比清耕高2.9 g[14]，提高梨樹(shù)的葉面積和葉綠素含量[15]，增加山地李果園單株產(chǎn)量、平均果重和坐果率[16]。

板栗(CastaneamollissimaBl.)是我國(guó)重要的出口創(chuàng)匯干果樹(shù)種，營(yíng)養(yǎng)豐富，素有“鐵桿莊稼”的美稱，其適應(yīng)性強(qiáng)，遍布世界各地[17]。但目前板栗種植多位于干旱缺水、降水量少的山區(qū)，致使板栗生長(zhǎng)結(jié)實(shí)率低，空蓬率高，品質(zhì)下降，影響了出口貿(mào)易，嚴(yán)重制約著栗農(nóng)的收入。為解決上述問(wèn)題，可以從板栗園地表管理等方面入手。近年來(lái)，關(guān)于果園覆蓋技術(shù)已在蘋(píng)果[18]、棗[19]、核桃[20]等諸多果樹(shù)上報(bào)道，并取得了相應(yīng)的成果，但是關(guān)于板栗園地面覆蓋方面的研究較少，故本研究在“板栗之鄉(xiāng)”河北遷西地區(qū)展開(kāi)，通過(guò)不同行間覆蓋模式對(duì)板栗園微生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)控，并同時(shí)監(jiān)測(cè)土壤環(huán)境和樹(shù)體生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)不同覆蓋管理措施的響應(yīng)，以期探討如何充分利用干旱地區(qū)有限的自然降水資源，為提高板栗產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地位于河北省遷西縣北京林業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)林(板栗)育種與栽培試驗(yàn)基地(118°54′E，40°18′N)，屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，日照充足，年平均相對(duì)濕度59%，年平均無(wú)霜期176 d，土壤類型為微酸性、沙壤褐土，土壤有機(jī)質(zhì)含量10.33 g·kg-1、堿解氮56.07 mg·kg-1、有效磷20.10 mg·kg-1、速效鉀70.11 mg·kg-1。

試驗(yàn)基地所在地區(qū)2009—2018年的月平均降水量和月平均溫度見(jiàn)圖1。2009—2018年的平均年降水量為803.33 mm，其中59.31%的降水發(fā)生在6—8月。由2019年板栗生育期月降水量和月平均溫度(圖2)可知2019年板栗生育期(4—10月)降水量(668.70 mm)遠(yuǎn)低于前10年(4—10月)的累計(jì)平均降水量(745.87 mm)，2019年生育期除4月和8月的月平均溫度低于長(zhǎng)期平均溫度之外，其余月份均高于長(zhǎng)期平均溫度，分別比相應(yīng)月份平均溫度高0.52℃(5月)、0.62℃(6月)、0.38℃(7月)、2.24℃(9月)、0.37℃(10月)。以上數(shù)據(jù)資料均來(lái)源于中央氣象臺(tái)網(wǎng)站(http://www.nmc.cn/publish/forecast/AHE/qianxi1.html)和JAXA Global Rainfall Watch (GSMaP)(https://sharaku.eorc.jaxa.jp/GSMaP/fiji.htm)。

1.2 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 試驗(yàn)材料 選取生長(zhǎng)一致、無(wú)病蟲(chóng)害的8 a生板栗品種‘燕山早豐’(Castaneamollissima‘Yanshanzaofeng’)作為試驗(yàn)樹(shù)，株行距為4 m×3 m，種植密度840株·hm-2，平均樹(shù)高2.7 m，冠幅為2.3 m×2.3 m。

試驗(yàn)用膜為黑色生物可降解薄膜，寬度80 cm，厚度0.012 mm；試驗(yàn)覆草屬于雜草，是2018年板栗園人工鋤草所收集，經(jīng)堆積風(fēng)干后，基本處于半腐熟狀態(tài)，其化學(xué)性質(zhì)為有機(jī)質(zhì)50.03%、全氮2.14%、全磷0.25%、全鉀2.09%?；蕿椤笆┛韶S”板栗專用復(fù)合肥(N∶P2O5∶K2O =2∶1∶1，山東臨沂施可豐化工股份有限公司), 可緩釋5個(gè)月。

1.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理：(Ⅰ)清耕，對(duì)照CK；(Ⅱ)覆膜；(Ⅲ)覆草，覆蓋厚度約10 cm；(Ⅳ)覆草+覆膜，先覆蓋雜草，厚度約10 cm，然后在草上覆膜。每個(gè)小區(qū)10株板栗樹(shù)，每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)，共計(jì)12個(gè)小區(qū)，120株板栗樹(shù)。各小區(qū)隨機(jī)排列，且覆蓋處理間設(shè)置保護(hù)行。于2019年3月15日在清耕后開(kāi)始實(shí)施，距離樹(shù)干20 cm處覆蓋，施肥與行間覆蓋同時(shí)進(jìn)行，采用環(huán)狀溝施方式, 沿每棵樹(shù)樹(shù)冠投影下方開(kāi)溝, 溝寬30 cm、深30 cm, 將施可豐復(fù)合肥與土壤混拌，均勻平鋪至溝內(nèi)然后填土，施肥量按照當(dāng)?shù)乩蹀r(nóng)常規(guī)板栗專用復(fù)合肥用量(252 kg·hm-2)，全部以基肥施入。覆蓋后用土將周邊壓緊，防止自然或人為因素的破壞，各覆蓋處理行間均留有50 cm寬的裸地以接受自然降水。在2019年11月1日更換地膜，重新鋪設(shè)，并適量增加雜草以保證10 cm的厚度。于下年春季將腐爛的雜草結(jié)合基肥進(jìn)行深翻埋壓，并繼續(xù)進(jìn)行覆蓋。其他田間管理措施統(tǒng)一按常規(guī)方法進(jìn)行。

1.3 測(cè)量指標(biāo)

1.3.1 土樣的采集與測(cè)定 土壤物理性質(zhì)測(cè)定：于2019年6月30日(外界氣溫19℃～32℃)和10月30日(外界氣溫6℃～20℃)測(cè)定土壤溫度日變化。在水平方向距樹(shù)干60 cm處，采用超長(zhǎng)探針式溫度計(jì)測(cè)定行間地表溫度、0～20 cm和20～40 cm深處的土壤溫度，早上8∶00開(kāi)始，每隔2 h測(cè)定一次，晚上20∶00結(jié)束。土壤含水量于板栗生育期間(4—10月)每月30號(hào)采用烘干法測(cè)定，遇雨天后延；各處理小區(qū)按S形采樣，用環(huán)刀法測(cè)定土壤容重和土壤孔隙度。

土壤貯水量公式[21]為：

W=10×θ×ρ×H

(1)

ΔW=W末期-W初期

(2)

式中，W為土壤貯水量(mm)；θ為土壤含水量(%)；ρ為土壤容重(g·cm-3)；H為土層深度(cm)，ΔW為板栗生育期末與生育期初土壤貯水量的差值(mm)。

土壤水分利用效率(SWUE，kg·hm-2·mm-1)公式[21]為：

ET=P+ΔW

(3)

SWUE=Y/ET

(4)

式中,P為生育期內(nèi)有效降雨量(mm)，Y為板栗產(chǎn)量(kg·hm-2)；ET為板栗樹(shù)生育期內(nèi)的耗水量(mm)。

土壤養(yǎng)分測(cè)定：2019年10月，各處理小區(qū)按S形采樣法采取0～20 cm土壤樣品，風(fēng)干后研磨過(guò)篩，測(cè)定土壤速效養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)含量。有機(jī)質(zhì)采用硫酸重鉻酸鉀法測(cè)定，堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定，有效磷采用鉬銻抗比色法測(cè)定，速效鉀采用醋酸銨浸提火焰光度法測(cè)定[22]。

1.3.2 葉片采集與測(cè)定 光合指標(biāo)測(cè)定：于2019年7月中旬(葉片成熟期)的晴天上午9∶00—11∶00進(jìn)行，采用美國(guó)Li-cor公司生產(chǎn)的Li-6400便攜式光合儀進(jìn)行測(cè)量，連續(xù)測(cè)定3 d。各處理選擇樹(shù)冠外圍東、南、西、北4個(gè)方向、位于結(jié)果枝中部且大小基本一致的3個(gè)葉片，每個(gè)葉片重復(fù)測(cè)定3次，測(cè)定指標(biāo)包括凈光合速率(Pn)、胞間CO2濃度(Ci)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、蒸騰速率(Tr)和葉片水分利用效率(WUE)[23]，采用便攜式SPAD-502Plus型手持葉綠素儀測(cè)定葉綠素相對(duì)含量，測(cè)定時(shí)間、葉片選取方法同光合指標(biāo)測(cè)定一致。

比葉質(zhì)量測(cè)定：取樣方法與光合指標(biāo)測(cè)定選取葉片的方法相同，每個(gè)處理共取100片，擦干葉片上的灰塵，逐個(gè)稱量鮮重，并用YM-1242葉面積儀測(cè)定葉面積，然后于105℃殺青30 min，80℃下烘至恒重，逐個(gè)稱量葉片干質(zhì)量，計(jì)算葉片含水量，并計(jì)算葉片干質(zhì)量與葉面積的比值，即比葉質(zhì)量[24]。

1.3.3 果實(shí)樣品采集與測(cè)定 果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)測(cè)定：于2019年板栗開(kāi)花期和結(jié)果期統(tǒng)計(jì)樹(shù)上所有雌花數(shù)和刺苞數(shù)量，成熟期統(tǒng)計(jì)空苞數(shù)量，計(jì)算坐果率和空苞率。2019年9月果實(shí)成熟期，每個(gè)處理按東、南、西、北4個(gè)方向，每個(gè)方向25個(gè)刺苞，隨機(jī)采集共100個(gè)刺苞，然后用電子天平分別稱量每個(gè)刺苞重和刺苞中所有堅(jiān)果重，計(jì)算出實(shí)率和產(chǎn)量。最后每個(gè)處理隨機(jī)稱量100個(gè)堅(jiān)果的單粒重，統(tǒng)計(jì)分析不同覆蓋處理下的單粒重差異。隨機(jī)選取20個(gè)無(wú)病蟲(chóng)害的單果，用烘箱105℃殺青30 min，再80℃烘干至恒重，計(jì)算果實(shí)含水量，粉碎過(guò)篩后，進(jìn)行果實(shí)品質(zhì)的測(cè)定。蛋白質(zhì)用全自動(dòng)間斷化學(xué)分析儀測(cè)定，可溶性糖采用蒽酮比色法[25]，淀粉采用紫外分光光度法測(cè)定[26]。

凈收益計(jì)算：為了分析不同行間覆蓋模式對(duì)板栗經(jīng)濟(jì)效益的影響，采用凈收益(NEP)法進(jìn)行計(jì)算[27]，計(jì)算公式如下：

R=Y×P

(5)

NEP=R-TC

(6)

式中,R為單位面積總收入(元·hm-2);Y為單位面積板栗產(chǎn)量(kg·hm-2);P為試驗(yàn)品種(燕山早豐3113)2019年在當(dāng)?shù)氐淖畹褪召?gòu)價(jià)格(12元·kg-1)，NEP為單位面積凈收益(元·hm-2)，TC為單位面積總費(fèi)用(元·hm-2)，包括人工除草、購(gòu)買地膜、和人工覆膜等。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Microsoft Excel 2019和Origin 2018進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖分析，采用SPSS 25.0軟件進(jìn)行Duncan’s差異顯著性分析(p<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同行間覆蓋方式對(duì)板栗園土壤特性的影響

2.1.1 不同行間覆蓋方式對(duì)板栗園土壤溫度日變化的影響 適宜的土壤溫度是土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化以及果樹(shù)根系生長(zhǎng)發(fā)育的重要條件[4]，不同時(shí)期各土層溫度測(cè)定結(jié)果表明土壤的層次不同，受不同行間覆蓋方式處理的影響效果也不同。

從圖3(A)可以看出，夏季6月底覆草處理的地表溫度最低，其次為覆草+覆膜處理，覆膜處理的溫度最高，在14∶00時(shí)可達(dá)34.65℃。雜草覆蓋會(huì)顯著減小地表溫度日變化范圍，不同覆蓋模式的地表溫度波動(dòng)范圍為Ⅱ(9.60℃)>Ⅰ(7.95℃)>Ⅳ(6.63℃)>Ⅲ(5.58℃)。各處理在下午14∶00地表溫度達(dá)到最高值，之后開(kāi)始下降，覆膜處理的下降趨勢(shì)最明顯，而其他處理下降較為緩慢。由圖3(B)可知，0～20 cm土層的溫度變化趨勢(shì)與地表溫度一致，但是幅度小于地表溫度，而且各處理溫度達(dá)到最高值的時(shí)間明顯滯后約2 h。由圖3(C)可知，20～40 cm的土壤溫度變化幅度比0～20 cm土層的變化幅度更小，整體波動(dòng)范圍在0.5℃左右，覆膜處理的溫度最高，其次為對(duì)照，覆草和覆草+覆膜處理的溫度較低。

在秋季10月底，由圖3(D)可知，覆草+覆膜處理的地表溫度始終高于覆草處理，覆蓋處理的溫度在10∶00前和17∶00之后高于清耕，14∶00時(shí)覆膜處理的地表溫度高于其他3個(gè)處理，之后下降趨勢(shì)明顯。圖3(E)可知覆草+覆膜處理的地溫最高，其次為覆草，所有處理在16∶00出現(xiàn)峰值，溫度由大到小排列為Ⅳ(9.58℃)>Ⅲ(9.43℃)>Ⅱ(9.35℃)>Ⅰ(9.08℃)。對(duì)照處理的變化幅度最大，尤其在16∶00以后，土溫下降趨勢(shì)最明顯，而覆蓋處理的波動(dòng)范圍較小。由圖3(F)可知，20～40 cm的土壤溫度大小排序?yàn)椋焊膊?覆膜>覆草>覆膜>對(duì)照，所以覆草+覆膜處理的保溫效果最好，相同時(shí)間下比其他覆蓋處理高0.5～1.5℃左右。

2.1.2 不同行間覆蓋方式對(duì)板栗園土壤含水量的影響 從圖4可以看出，各覆蓋處理在0～20 cm和20～40 cm土壤水分含量均呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì)，與板栗生育期自然降水分布密切相關(guān)。各處理間不同時(shí)期2個(gè)土層土壤含水量的順序均為：覆草+覆膜>覆草>覆膜>對(duì)照。在板栗整個(gè)生育期內(nèi)，覆膜、覆草、覆草+覆膜處理的平均土壤含水量顯著高于對(duì)照，且分別比對(duì)照高1.78%、3.34%和5.11%。7月后土壤含水量均呈下降趨勢(shì)，其中0～20 cm土層下降趨勢(shì)比較明顯，但是覆草和覆草+覆膜處理的土壤含水量依然較高。在20～40 cm土層對(duì)照的土壤含水量始終低于其他覆蓋處理，8—10月地表覆蓋處理土壤含水量下降緩慢，對(duì)照下降速率最快。

2.1.3 不同行間覆蓋方式對(duì)板栗園土壤理化性質(zhì)的影響 不同行間覆蓋方式處理下的板栗園土壤容重、總孔隙度和生育期土壤貯水量差值以及土壤水分利用效率發(fā)生了明顯的變化(表1)。不同覆蓋處理均可降低2個(gè)土層的土壤容重，增加土壤總孔隙度，其中對(duì)0～20 cm土層影響最顯著，覆膜、覆草、覆草+覆膜處理的0～20 cm土層土壤容重比對(duì)照分別減少2.27%、5.30%、8.33%，土壤孔隙度分別比對(duì)照高2.48%、5.59%、8.38%，從變化幅度分析，土壤容重和孔隙度都是以覆草+覆膜處理變化最為明顯，其次為覆草處理。在生育期內(nèi)(4—10月)，各層土壤貯水量差值ΔW均為正值，說(shuō)明2層土壤的貯水量在生育期末較生育期初均表現(xiàn)為增加，板栗園土壤在生育期內(nèi)總體處于增墑期，0～40 cm土層對(duì)照處理共增墑31.31 mm，覆膜、覆草、覆草+覆膜處理分別增墑36.81、38.66、39.56 mm，均高于對(duì)照。土壤水分利用效率同土壤含水量表現(xiàn)趨勢(shì)一致均為：覆草+覆膜>覆草>覆膜>對(duì)照，覆草+覆膜處理最大可達(dá)2.25 kg·hm-2·mm-1，其次為覆草處理，二者分別比對(duì)照高16.58%和11.40%。

表1 不同行間覆蓋方式對(duì)板栗園土壤物理性質(zhì)的影響

由表2可知，不同行間覆蓋方式處理對(duì)板栗園土壤化學(xué)性質(zhì)和pH值影響顯著(p<0.05)。不同覆蓋措施能有效增加土壤有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分含量，降低土壤pH值，其中覆草+覆膜處理的pH值最低為6.60，比對(duì)照小0.22。不同覆蓋處理均可以顯著提高板栗園土壤有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分含量，其中覆草和覆草+覆膜處理效果較好。不同覆蓋處理下的有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量均表現(xiàn)為對(duì)照<覆膜<覆草<覆草+覆膜，其中覆草+覆膜處理有機(jī)質(zhì)含量分別比對(duì)照、覆膜、覆草處理高19.35%、9.12%、4.87%。

表2 不同行間覆蓋方式對(duì)板栗園土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

2.2不同行間覆蓋方式對(duì)板栗葉片生長(zhǎng)發(fā)育和光合特性的影響

2.2.1 不同行間覆蓋方式對(duì)板栗葉片生長(zhǎng)和葉片含水量的影響 由表3可以看出，百葉干質(zhì)量、葉面積、比葉質(zhì)量均呈現(xiàn)覆草+覆膜>覆草>覆膜>對(duì)照的趨勢(shì)，覆草+覆膜處理的百葉干質(zhì)量、葉面積和比葉質(zhì)量顯著高于對(duì)照，分別比對(duì)照增加了9.61%、2.39%、7.05%。覆膜和覆草處理的百葉干質(zhì)量、葉面積和比葉質(zhì)量雖然高于對(duì)照，但是差異并不顯著。覆草+覆膜處理的葉片含水量最大，分別比對(duì)照、覆膜、覆草處理高10.44%、2.50%、5.86%。

表3 不同行間覆蓋方式對(duì)板栗葉片生長(zhǎng)和葉片含水量的影響

2.2.2 不同行間覆蓋方式對(duì)板栗葉片光合特性和葉綠素相對(duì)含量的影響 由圖5(A)可知：不同覆蓋條件下板栗的凈光合速率(Pn)不同，對(duì)照處理板栗葉片的Pn最低，為13.59 μmol·m-2·s-1，覆草處理的Pn為15.39 μmol·m-2·s-1，覆膜處理與對(duì)照差異不顯著，但是不同的覆蓋處理均可有效提高葉片Pn，其中以覆草+覆膜處理的效果最佳，可達(dá)15.83 μmol·m-2·s-1。由圖5(B)可以看出覆草+覆膜處理的胞間CO2濃度(Ci)最低，對(duì)照的Ci值最高，Ci值基本上呈現(xiàn)隨Pn的增加而下降的趨勢(shì)。本研究中氣孔導(dǎo)度(Gs)變化趨勢(shì)為覆草+覆膜處理>覆草處理>覆膜處理>對(duì)照。由圖5(D)可知，地表覆蓋處理的蒸騰速率(Tr)差異不是很明顯，其中對(duì)照的蒸騰速率最大，為6.61 mmol·m-2·s-1。由圖5(E)可知，不同覆蓋處理顯著影響板栗葉片的水分利用效率(WUE)，其中覆草+覆膜處理的水分利用效率最大，可達(dá)3.01 μmol·mmol-1，WUE的變化趨勢(shì)與Tr和Ci恰好相反。由圖5(F)可知不同的覆蓋措施下葉綠素相對(duì)含量(SPAD)變化趨勢(shì)為：覆草+覆膜>覆草>覆膜>對(duì)照，雜草覆蓋處理與對(duì)照差異顯著，覆膜、覆草、草加膜處理的SPAD值分別比對(duì)照高3.78%、4.62%、6.95%。

2.3 不同行間覆蓋方式對(duì)板栗結(jié)果情況以及果實(shí)品質(zhì)的影響

由表4可知，不同覆蓋處理間板栗的單粒重、出實(shí)率和坐果率等差異顯著(p<0.05)。不同覆蓋處理對(duì)板栗單粒重和坐果率的影響效果均為覆草+覆膜處理>覆草處理>覆膜處理>對(duì)照。板栗單粒重以覆草和覆草+覆膜處理較高，可達(dá)8.5 g左右，覆膜和對(duì)照處理差異不顯著。地表覆蓋處理的出實(shí)率在36.05%～38.23%范圍內(nèi)，顯著高于對(duì)照處理，其中覆草+覆膜處理的出實(shí)率和坐果率最大，分別為38.23%和79.48%。而空苞率的變化趨勢(shì)與坐果率剛好相反，對(duì)照空苞率最高，是其他處理的1.79～2.50倍。

表4 不同行間覆蓋方式對(duì)板栗結(jié)果情況的影響

由表5可知，板栗種仁含水量對(duì)其貯藏性能影響很大，不宜過(guò)高，本研究中以對(duì)照處理最高，可達(dá)47.06%，其次為覆膜處理，覆草和覆草+覆膜處理均較低，分別為44.92%和44.88%。淀粉是板栗的主要貯藏物質(zhì)，同時(shí)也是影響其食用品質(zhì)的主要因素[28]，其含量以覆草和覆草+覆膜處理較高，分別比對(duì)照高1.33%和1.48%，而且均顯著高于覆膜處理?？扇苄蕴呛康母叩椭苯佑绊懙桨謇醯目诟泻惋L(fēng)味，本試驗(yàn)中可溶性糖含量與淀粉含量相似，也以覆草和覆草+覆膜處理較高，其次為覆膜處理，對(duì)照最低，其中覆草+覆膜處理的可溶性糖含量最高，可達(dá)17.06%。不同覆蓋處理下板栗蛋白質(zhì)含量存在顯著性差異，其變化規(guī)律與淀粉和可溶性糖含量一致，也以覆草+覆膜處理最高，分別比覆草、覆膜、對(duì)照高0.05%、1.00%、1.40%。

表5 不同行間覆蓋方式對(duì)板栗果實(shí)品質(zhì)的影響

2.4 不同行間覆蓋方式下板栗膨大期土壤含水量與板栗產(chǎn)量之間的關(guān)系

不同行間覆蓋方式對(duì)板栗的產(chǎn)量有顯著影響(p<0.05)。相比于對(duì)照，各覆蓋處理模式下的板栗產(chǎn)量都有不同程度的提高，其中覆草和覆草+覆膜處理的板栗產(chǎn)量較高，分別比對(duì)照高10.07%和15.00%。有研究表明，板栗膨大期(8月份)是需水關(guān)鍵期[29-30]，由此做出板栗產(chǎn)量和膨大期土壤含水量的關(guān)系(圖6)，結(jié)果表明，當(dāng)土壤含水量在21.00%～25.00%范圍內(nèi)，土壤含水量與產(chǎn)量之間存在線性關(guān)系，其中20～40 cm的土層含水量對(duì)產(chǎn)量的影響更為顯著(R2=0.9581)。

2.5 不同行間覆蓋方式下板栗經(jīng)濟(jì)效益的比較

由表6可知，覆草和覆草+覆膜處理的產(chǎn)量較高，分別為1 354.40 kg·hm-2和1 415.00 kg·hm-2，總收入也較大，每公頃分別比對(duì)照增收1 488.00元和2 215.20元，但是從投入地膜、人工費(fèi)用等經(jīng)濟(jì)效益方面綜合考慮，覆草處理的凈收益最高，可達(dá)13 052.80元·hm-2，其產(chǎn)投比為5.08，其次為覆草+覆膜處理，凈收益12 780.00元·hm-2，產(chǎn)投比為4.04，覆膜處理的凈收益最低。由此可見(jiàn)在干旱地區(qū)板栗園覆膜投入費(fèi)用較高，而雜草無(wú)需購(gòu)買，從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度分析，地表覆草顯著優(yōu)于其他3個(gè)處理。

表6 不同行間覆蓋方式下板栗經(jīng)濟(jì)效益比較

3 討 論

3.1 不同行間覆蓋方式對(duì)土壤溫度、含水量等理化性質(zhì)的影響

土壤溫度是影響果樹(shù)根系生長(zhǎng)、微生物活性、土壤養(yǎng)分有效性的最重要因素之一[31]。本研究中覆膜處理的地表溫度日變化幅度遠(yuǎn)高于對(duì)照，最高可達(dá)到34.65℃，覆草和覆草+覆膜處理的土壤地表溫度日變化較平緩，可能是因?yàn)楦膊萏幚碓谏衔缬绊懥送寥牢諢崃浚挛缬譁p緩了熱量散失。有研究表明覆膜可能會(huì)使夏季地溫超過(guò)果樹(shù)根系生長(zhǎng)上限溫度，不利于果樹(shù)的生長(zhǎng)[4]，但是目前關(guān)于板栗根系的生長(zhǎng)上限溫度尚未見(jiàn)報(bào)道，所以還有待進(jìn)一步研究。地表覆草具有平緩下層土壤溫度劇烈變化的作用，維持土壤溫度的相對(duì)穩(wěn)定[32]，本試驗(yàn)結(jié)果表明0～20 cm土層在行間覆草處理下溫度日變化幅度介于1.62℃～1.78℃，而覆膜處理和對(duì)照為2.01℃～3.65℃，表明行間覆草可有效避免溫度過(guò)高或過(guò)低對(duì)板栗根系的傷害。隨著土層深度的加深，溫度日變化達(dá)到峰值的時(shí)間明顯滯后約2 h，造成時(shí)間推遲的原因與不同覆蓋材料的導(dǎo)溫率有關(guān)，氣體的導(dǎo)溫率大，水和土壤固相物質(zhì)的導(dǎo)溫率小，因而地表溫度的變化與外界氣溫變化比較接近，土層越深，變化幅度也越小，在20～40 cm土層溫度變化幅度僅為0.5℃左右，這與田壽樂(lè)等[33]的研究結(jié)果一致。

覆蓋處理改變了自然降水入滲的過(guò)程，增加地表水下滲，提高土壤含水量[34]。本研究中0～20 cm土層覆草+覆膜處理的土壤含水量最高為27.13%，比相同時(shí)期對(duì)照、覆膜、覆草處理分別高8.29%、7.05%、1.92%，這可能是因?yàn)楦膊?覆膜的雙重覆蓋比只有一種覆蓋物和裸露土壤在控制土壤表面蒸發(fā)、蓄水保濕方面效率更高。劉春生等[35]對(duì)板栗園樹(shù)盤(pán)土壤雙重覆蓋的效應(yīng)研究中表明，草具有較強(qiáng)的吸水保水作用，飽和吸水率大約為自身質(zhì)量的200%～400%，這種強(qiáng)吸水性增加了地表水分的滯留時(shí)間，能有效蓄集降水下滲到作物根區(qū)，提高降水資源的利用率，減緩了地表徑流損失，也加大了土壤的貯水量和土壤水分利用效率，與本研究結(jié)果土壤貯水量和水分利用效率呈現(xiàn)覆草+覆膜處理>覆草處理>覆膜處理>對(duì)照趨勢(shì)基本一致，其中覆草+覆膜處理的土壤水分利用效率最大可達(dá)2.25 kg·hm-2·mm-1，比對(duì)照高16.58%，這種行間覆蓋方式對(duì)于干旱期間樹(shù)體生長(zhǎng)發(fā)育具有重要意義。本研究中覆膜處理的土壤含水量雖然高于清耕，但是卻低于雜草覆蓋，可能是由于覆膜導(dǎo)致的土壤溫度升高會(huì)加速部分土壤水分的蒸騰。

土壤容重和孔隙度是反映土壤物理性狀的主要指標(biāo)，其不僅影響土壤水、肥、氣、熱狀況，而且也影響礦質(zhì)養(yǎng)分供應(yīng)及果樹(shù)根系生長(zhǎng)，進(jìn)而影響果樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育[36]。本研究中不同行間覆蓋處理均可降低土壤容重、增加土壤總孔隙度，均以0～20cm土層覆草+覆膜處理變化最為明顯，其容重比對(duì)照低8.33%、孔隙度比對(duì)照高8.38%，與劉春生[35]、李洪兵[37]等的研究一致。呈現(xiàn)這種變化趨勢(shì)的原因可能為：一是覆蓋減少了人為踐踏，二是有機(jī)物料的加入增加了有機(jī)質(zhì)含量，促進(jìn)微生物活動(dòng)，有利于根系呼吸代謝和樹(shù)體生長(zhǎng)。有研究表明有機(jī)質(zhì)分解時(shí)會(huì)釋放金屬元素錳，同時(shí)產(chǎn)生有機(jī)酸，降低土壤局部酸堿度[38]，與本研究覆草+覆膜處理pH最低6.60，其次為覆草處理6.68，均低于對(duì)照處理6.82的結(jié)果相一致。本試驗(yàn)結(jié)果表明覆草和覆草+覆膜處理明顯增加了土壤有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分含量，可能因?yàn)殡s草通過(guò)腐化分解補(bǔ)充部分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)給土壤，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，同時(shí)土壤有機(jī)質(zhì)分解產(chǎn)生的酸性物質(zhì)可以削弱土壤對(duì)磷、鉀的固定作用，從而提高土壤有效磷和速效鉀含量，與楊黽等[39]研究結(jié)果相同。

3.2 不同行間覆蓋方式對(duì)板栗葉片生長(zhǎng)發(fā)育和光合特性的影響

光合作用和蒸騰作用是植物2個(gè)重要的生理過(guò)程，植物處在一定生態(tài)條件下，外界環(huán)境因子如光合有效輻射、氣溫、葉溫及大氣相對(duì)濕度等，它們不斷變化且相互影響[40]。本研究結(jié)果表明，雜草覆蓋能顯著增加葉片質(zhì)量，促進(jìn)葉片的伸展，增加葉片的光合面積，降低地表溫度，增加土壤水分含量，進(jìn)而改變了冠層溫濕度，促進(jìn)葉片的凈光合速率，其中覆草和覆草+覆膜處理凈光合速率分別比對(duì)照高13.25%和16.48%。孫文泰等[41]的研究表明覆草阻擋太陽(yáng)光直接照射地面，具有降溫的作用，可達(dá)到光合酶最適宜溫度，增強(qiáng)酶促反應(yīng)，同時(shí)可以增加果樹(shù)的光合原料，有利于凈光合速率的增強(qiáng)，本研究結(jié)果與其一致。不同行間覆蓋處理顯著影響板栗葉片的水分利用效率，其中覆草+覆膜處理的葉片水分利用效率達(dá)到最大為3.01 μmol·mmol-1，說(shuō)明覆草+覆膜相比其他覆蓋方式更能有效抑制土壤水分的蒸發(fā)，增加葉片水分利用效率。葉綠素具有吸收和傳遞光能的作用，是反映光合能力和生長(zhǎng)發(fā)育是否正常的指標(biāo)之一，本研究中不同的覆蓋措施下葉綠素含量變化趨勢(shì)為：覆草+覆膜>覆草>覆膜>對(duì)照處理，由于氮元素是葉綠素的重要組成部分，高氮素有利于葉綠素的合成，可間接表明雜草覆蓋能夠供給土壤和樹(shù)體生長(zhǎng)所需的有效氮素。

3.3 不同行間覆蓋方式下板栗膨大期土壤含水量與板栗產(chǎn)量之間的關(guān)系

本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)土壤含水量在21.00%～25.00%范圍內(nèi)，板栗的產(chǎn)量與膨大期的含水量呈顯著的線性關(guān)系，其中20～40 cm的土層含水量對(duì)產(chǎn)量的影響最大，這與宋影等[42]研究結(jié)果一致。可能是因?yàn)?0～40 cm土層是板栗根系富集區(qū)，也是吸收土壤水分和養(yǎng)分的主要區(qū)域[43]。膨大期土壤降水量的變化，對(duì)板栗的產(chǎn)量形成、品質(zhì)的提高有著明顯的制約作用，這是因?yàn)榍锛緸榘謇醯墓酀{期，枝葉茂盛、水分需求量大，當(dāng)水分充足時(shí)，有利于加快板栗果實(shí)的生長(zhǎng)速度、降低空苞率，進(jìn)而增加產(chǎn)量，不同行間覆蓋方式的增產(chǎn)范圍可達(dá)4.45%～15.00%，這與吳有華等[30]研究結(jié)果一致。但是當(dāng)土壤含水量超出21.00%～25.00%這個(gè)范圍時(shí)，是否仍然滿足這個(gè)線性關(guān)系還需進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

本研究表明：(1)在板栗整個(gè)生育期，行間覆蓋可以減小0～40 cm土層溫度日變化幅度，增加土壤貯水量，顯著降低0～20 cm土層的土壤容重，增加土壤孔隙度，有效增加土壤有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分含量，且均以覆草+覆膜處理效果最好。(2)雜草覆蓋能增加百葉干質(zhì)量和葉面積，提高葉片凈光合速率和水分利用效率。(3)行間覆蓋下板栗產(chǎn)量與膨大期20～40 cm土層的土壤含水量之間存在顯著的線性關(guān)系，當(dāng)土壤含水量在21.00%～25.00%范圍內(nèi)，板栗單株產(chǎn)量隨著土壤含水量的增加而增加。(4)不同覆蓋模式能促進(jìn)板栗增產(chǎn)，獲得較高收益，尤以覆草+覆膜處理效果最佳，但綜合從各覆蓋處理的凈收益和產(chǎn)投比等經(jīng)濟(jì)效益分析，覆草優(yōu)于其他3個(gè)處理。

綜上所述，對(duì)于干旱地區(qū)無(wú)灌溉條件的板栗園，建議當(dāng)?shù)乩蹀r(nóng)收集板栗園雜草以及農(nóng)業(yè)廢棄物資源，經(jīng)過(guò)堆積腐熟后，將其均勻鋪撒在板栗園行間，厚度約10 cm，并定期適量增加，可以高效利用有限的降水資源，調(diào)節(jié)板栗根系生長(zhǎng)的微環(huán)境，達(dá)到增產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的目的，這對(duì)于干旱半干旱地區(qū)的板栗栽培是一種蓄水保墑、高產(chǎn)節(jié)能、易實(shí)施的地表管理措施，同時(shí)還能提升當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。