王 燕， 白崗栓

(1.楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院生物工程學(xué)院， 陜西 楊凌 712100； 2.西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所， 陜西 楊凌 712100；3.中國科學(xué)院水利部水土保持研究所， 陜西 楊凌 712100)

中國是世界上最大的蘋果(MalusDomesticaBorkh.)生產(chǎn)及消費國[1-2]。目前陜西省的蘋果產(chǎn)量占中國的1/4和世界的1/7。渭北旱塬地處陜西省關(guān)中平原與陜北黃土丘陵溝壑區(qū)之間，海拔800～1 300 m，為黃土高原地勢比較平緩的部分，是陜西省及中國最大的優(yōu)質(zhì)蘋果生產(chǎn)基地。渭北旱塬降水量偏少，土壤貧瘠且缺乏灌溉水源，影響優(yōu)質(zhì)高效蘋果生產(chǎn)[1-2]。為了提高果實產(chǎn)量，渭北旱塬大量施用化肥，有的果園施氮量高達(dá)1 032 ± 32 kg·hm-2[3]，不但降低肥料利用率[4]，造成果園硝態(tài)氮積累及土壤酸化[5]，造成土壤營養(yǎng)元素之間的不平衡，影響果樹對鈣、鎂、鋅、鐵、硼等其他營養(yǎng)元素的吸收，產(chǎn)生生理病害[6]。如何促進(jìn)果園土壤養(yǎng)分的均衡供給，減少生理病害的發(fā)生，成為渭北旱塬蘋果優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)中的新問題。歐美及日本等發(fā)達(dá)國家普遍實行果園生草以提高土壤有機(jī)質(zhì)及營養(yǎng)元素之間的平衡，改善土壤環(huán)境[7-13]及小氣候[14]。目前果園生草有人工生草和自然生草兩種方式[15-16]，其中人工生草多選用豆科或禾本科植物，由于其根系分布深，生長量大，在降水偏少、缺乏灌溉水源的渭北旱塬存在著與果樹爭水爭肥的問題[16-22]；而自然生草經(jīng)過多年的自然選擇與淘汰，能夠適應(yīng)當(dāng)?shù)毓麍@的生態(tài)環(huán)境，且物種豐富，覆蓋度高，能有效提高土壤有機(jī)質(zhì)，改善果園生態(tài)環(huán)境[23-29]。經(jīng)過30多年的自然演替及人工選擇，渭北旱塬西部的長武塬區(qū)果園自然生草的草種主要演替為繁縷(StellariamediaL. Cyr)和牛繁縷(MalachiumaquaticumL. Fries)，不但覆蓋度高，覆蓋期長，根系分布淺且生物量小，而且不需要人工播種及刈割，已逐漸被廣大果農(nóng)所接受[30]，但有關(guān)渭北旱塬果園自然生草對土壤、樹體礦質(zhì)營養(yǎng)和蘋果樹體生理病害的影響未見報道。本研究以果園清耕對照，探討渭北旱塬果園自然生草(繁縷和牛繁縷群落，自然生草8年，6年，4年和2年)對果園土壤和蘋果樹體礦質(zhì)營養(yǎng)及生理病害的影響，以期為渭北旱塬果園自然生草提供支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗園位于渭北旱塬西部的長武塬區(qū)，中國科學(xué)院長武黃土高原農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗站，北緯35°12′，東經(jīng)107°40′，海拔1 220 m，年均降水量551.7 mm，其中果樹生長期4—10月降水494.1 mm，年均氣溫9.1℃，≥10℃積溫3 029℃，日照時數(shù)2 226.5 h，無霜期171 d。試驗園土壤為黑壚土，試驗前(2011年3月)耕層(0～20 cm土層)土壤有機(jī)質(zhì)為8.64 g·kg-1，全氮為0.87 g·kg-1，全磷為0.24 g·kg-1，全鉀為7.26 g·kg-1，速效氮為53.65 mg·kg-1，速效磷為40.28 mg·kg-1，速效鉀為214.25 mg·kg-1，pH值為7.8，土壤容重為1.32 g·cm-3，田間持水量為22.21%，萎蔫系數(shù)為9.2%。20～300 cm土層土壤容重平均為1.34 g·cm-3。試驗前(2011年3月之前)4—9月果園為自然生草，9月至翌年3月為清耕。果園地被植物為繁縷和牛繁縷群落。

1.2 試驗材料

供試蘋果園為南北行向，面積2.0 hm2，株行距為3.0 m×4.0 m，小冠疏層形。主栽品種為紅富士(Red Fuji)，授粉品種為皇家嘎啦(Royal Gala)，砧木為新疆野蘋果(MalussieversiiLedeb. Roem.)。2009—2011年平均產(chǎn)量為42 000 kg·hm-2，2011年冬季修剪前干徑為8.0 cm左右，樹高為400 cm左右，冠徑370 cm，處于盛果期。

2011年至2019年，試驗園每年的施肥量為N 380 kg·hm-2，P2O5240 kg·hm-2，K2O 180 kg·hm-2，其中60%的N，80%的P2O5和60% 的K2O在果實采收后(10月上中旬)施入；20%的N，20%的P2O5和20% 的K2O在花芽分化前(5月中下旬)施入；20%的N和20% 的K2O在果實采前膨大期(8月下旬)施入。2018年因晚霜危害造成絕收，花芽分化前和果實采前膨大期未進(jìn)行追肥。果實采收后施肥是在樹行中部開挖深40 cm和寬60 cm的施肥溝，將化肥均勻撒施于溝內(nèi)后填埋；花芽分化前和果實采前膨大期是以樹干為中心，在半徑150 cm左右的圓面上均勻選擇5個點，挖深40 cm和直徑40 cm的施肥坑，將化肥均勻撒施于坑內(nèi)后填埋，且每次追肥時與上次施肥的位置錯開。每次施肥開溝或挖坑前用柴扒收攏地表雜草和枯枝落葉，開溝或挖坑時將耕層土壤放置于一旁，下層土壤放置于另一旁，溝底或坑底留部分松散土壤，均勻撒施化肥后先填埋地表雜草、枯枝落葉及耕層土壤，后填埋下層土壤。化肥種類為尿素、過磷酸鈣和硫酸鉀。試驗期間不同處理均未施有機(jī)肥。

果園自然生草的種類主要為繁縷和牛繁縷，均平伏于地表生長，能夠快速自我繁殖，且根系多分布于0～10 cm土層，根系生物量較小[30]。

1.3 試驗設(shè)計與測定

1.3.1試驗設(shè)計 試驗以果園清耕為對照，監(jiān)測果園自然生草不同年限(8年，6年，4年和2年)的土壤全氮、全磷、全鉀和速效氮、速效磷、速效鉀、水溶性鈣、有效鋅、有效鐵、有效錳和有效硼含量；監(jiān)測不同自然生草年限果樹葉片和果實中的氮、磷、鉀、鈣、鋅、鐵、錳和硼含量；監(jiān)測不同自然生草年限的果樹由缺鈣或鈣不平衡引起的果實水心病、苦痘病(含痘斑病)和裂果狀況，由缺鋅或鋅不平衡引起的葉片小葉病，由缺鐵或鐵不平衡引起的葉片失綠癥(黃葉病)，由多錳或錳不平衡引起的樹干粗皮病和缺硼或硼不平衡引起的果實縮果病。

清耕：試驗前果園土壤管理為半自然生草半清耕(4—9月為自然生草，9月至翌年3月為清耕) 模式，2011年3月下旬用低矮型旋耕機(jī)進(jìn)行旋耕(深度15 cm)，2011年3月至2019年12月每間隔2～3個月旋耕1次，行間及樹盤下出現(xiàn)的雜草及時去除，保持該小區(qū)沒有雜草滋生。

自然生草8年：試驗前果園土壤管理為半自然生草半清耕，2011年3月下旬旋耕后讓其自然生草。自然生草期間出現(xiàn)的反枝莧(AmaranthusretroflexusL.)、灰藜(ChenopodiumalbumL.)等高大雜草及時去除，保留繁縷、牛繁縷和蒲公英(TaraxacummongolicumHand.-Mazz.)、馬唐(Digitariasanguinalis(L.) Scop.)、薺菜(Capsellabursa-pastoris(Linn.) Medic.)、雞腸草(Centipedaminima(L.) A. Br. et Aschers.)、箭葉旋花(ConvolvulusarvensisL.)等低矮草本。自然生草期間雜草的高度低于30 cm，2011年4月至2019年12月一直未進(jìn)行刈割及旋耕。

自然生草6年、4年和2年：2011年3月至試驗布設(shè)前地面管理為清耕，分別于2013年4月、2015年4月和2017年4月至2019年12月讓其自然生草，即自然生草6年、4年和2年。期間的地面管理同自然生草8年。

試驗重復(fù)3次，共15個小區(qū)，每個小區(qū)南北長48 m，東西寬40 m，每個小區(qū)有9行、每行有15株蘋果樹。試驗期間不同處理的施肥、疏花疏果、套袋、修剪、病蟲防治等管理措施均相同。

1.3.2試驗監(jiān)測 土壤樣品采集：2019年蘋果采收期，采用棋盤法布點，在樹行中部選取采樣點，用直徑為3 cm土鉆，以20 cm為1層，分層采集0～300 cm土層土壤樣品，同一小區(qū)相同土層的土樣均勻混合后作為該小區(qū)該土層的土壤樣品?；旌虾蟮耐寥罉悠方?jīng)剔除植物根系、風(fēng)干、磨細(xì)和過篩后，作為待測土壤樣品。

葉片和果實樣品采集：2019年蘋果采收期，采用棋盤法布點，每個小區(qū)選擇5株長勢良好，掛果量有代表性的樹，在樹冠東、西、南、北4個方位外圍中部各采集營養(yǎng)枝梢第5～8節(jié)位的成熟葉4～6片(帶葉柄)和5個帶有果柄的果實，每個小區(qū)采集葉片150片和果實100個，其中所有采集的葉片用去離子水沖洗干凈，105℃烘箱中殺青30 min，80℃恒溫下烘干至恒重后粉碎，過 0.25～0.50 mm篩，裝袋，作為待測葉片樣品。采集的果實一部分用于測定果實品質(zhì)，一部分用于測定果實礦質(zhì)營養(yǎng)。用于測定果實礦質(zhì)營養(yǎng)的果實經(jīng)洗滌、切碎和殺青、烘干、粉碎、過篩和裝袋(同葉片)后，作為待測果實樣品。采收期測定不同小區(qū)的果實產(chǎn)量(包含采樣果實)，折算為單位面積果實產(chǎn)量。

土壤、葉片和果實礦質(zhì)營養(yǎng)測定：土壤、葉片和果實的全氮用凱氏法測定，全磷用釩鉬黃比色法測定，全鉀及土壤速效鉀用火焰光度計法測定；土壤中的水溶性鈣、有效鐵、有效鋅、有效錳和葉片及果實中的鈣、鐵、鋅和錳用原子吸收分光光度法測定[31]；土壤中的有效硼和葉片及果實中的硼用甲胺法測定[32]。

樹體生理病害測定：2019年春季萌芽期至展葉期(3月下旬至4月上旬)，根據(jù)粗皮病的發(fā)病癥狀[33]，調(diào)查粗皮病的發(fā)病率；展葉期至新梢旺長期(4月上旬至5月下旬)根據(jù)小葉病和葉片失綠癥(黃葉病)的發(fā)病癥狀[33]，調(diào)查小葉病和葉片失綠癥的發(fā)病率；果實采收期每個小區(qū)隨機(jī)采摘200個果實，根據(jù)果實開裂癥狀、苦痘病癥狀(果皮出現(xiàn)紅色或褐紅色斑塊或斑點，果皮下陷等癥狀，含痘斑病)和縮果病癥狀(果面不平整，收縮等)[33]，目測法測定果實開裂率、苦痘病和縮果病的發(fā)病率，然后將每個果實縱橫切成4瓣，根據(jù)水心病和縮果病(果肉纖維化)的發(fā)病癥狀[33]，目測法測定水心病的發(fā)病率及進(jìn)一步確定縮果病的發(fā)病率。

果實品質(zhì)測定：目測法測定果實著色面積，游標(biāo)卡尺測定果實縱徑和橫徑(mm)并計算果形指數(shù)，果形指數(shù)=果實縱徑/果實橫徑；百分之一天平測定單果質(zhì)量，GY-1型果實硬度計測定硬度，PR-100型數(shù)字糖度計測定可溶性固形物含量，GMK-835F果實酸度計測定可滴定酸含量[34]并計算固酸比，固酸比=可溶性固形物/可滴定酸。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)用Excel 2010制作圖表，SPSS19.0 軟件進(jìn)行單因素方差分析；若差異顯著，則采用Duncan’s多重比較進(jìn)行檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 自然生草對土壤礦質(zhì)營養(yǎng)的影響

2.1.1土壤全氮與速效氮 由圖1a可以看出，果園自然生草主要影響0～20 cm土層及<20～40 cm土層土壤全氮，對40 cm以下土層基本無影響。自然生草2年、4年、6年和8年0～20 cm土層土壤全氮含量分別較清耕提高了1.80%，4.50%，6.31%和7.21%；<20～40 cm土層分別提高了0.93%，4.67%，5.61%和6.54%，自然生草6年和8年0～20 cm土層和<20～40 cm土層土壤全氮均顯著高于(P<0.05)清耕。(表1)

由圖1b可以看出，不同處理的土壤速效氮在土壤剖面中可分為4層，其中0～60 cm土層為緩慢降低層，<60～140 cm土層為快速上升層，<140～240 cm為快速下降層，<240～300 cm為低水平穩(wěn)定層。自然生草2年、4年、6年和8年0～60 cm土層土壤速效氮含量分別較清耕降低了11.40%，23.49%，31.62%和36.17%，均極顯著(P<0.01)低于清耕；<60～140 cm土層分別降低了4.80%，10.03%，13.21%和16.98%，除自然生草2年的略低于清耕外，自然生草4年、6年和8年的均極顯著低于(P<0.01)清耕；<140～240 cm土層分別降低了7.14%，12.91%，17.98%，21.85%，除自然生草2年顯著低于(P<0.05)清耕外，自然生草4年、6年和8年均極顯著低于(P<0.01)清耕；<240～300 cm土層分別降低了0.61%，0.48%，0.00%和0.61%，均與清耕之間無顯著差異(表1)。

圖1 不同處理的土壤氮Fig.1 Soil nitrogen of differ ent treatn ents

表1 不同處理不同土層的土壤全氮和速效氮Table 1 Soil total nitrogen and soil available nitrogen in different soil layers under different treatments

2.1.2土壤全磷與速效磷 由圖2a可以看出，果園自然生草對0～20 cm土層及<20～40 cm土層土壤全磷略有影響，對40 cm以下土層基本無影響。自然生草2年、4年、6年和8年0～20 cm土層土壤全磷含量分別較清耕提高了1.79%，2.68%，3.57%和4.46%；<20～40 cm土層分別提高了1.01%，2.02%，3.03%和4.04%，自然生草對0～20 cm土層和<20～40 cm土層土壤全磷均無顯著影響(表2)。

果園自然生草主要影響0～40 cm土層土壤速效磷，對40 cm以下土層基本無影響(圖2b)。自然生草2年、4年、6年和8年0～20 cm土層土壤速效磷分別較清耕提高了0.95%，3.55%，5.63%和6.96%，自然生草6年和8年的顯著高于(P<0.05)清耕；<20～40 cm土層分別提高了0.97%，2.20%，4.44%和5.98%，自然生草8年的顯著高于(P<0.05)清耕(表2)。

圖2 不同處理的土壤磷Fig.2 Soil phosphorus of different treatnents

2.1.3土壤全鉀與速效鉀 果園自然生草對0～20 cm土層及<20～40 cm土層土壤全鉀略有影響，對40 cm以下土層基本無影響(圖3a)。自然生草2年、4年、6年和8年0～20 cm土層土壤全鉀含量分別較清耕提高了0.78%，1.46%，2.34%和3.22%；<20～40 cm土層分別提高了0.55%，1.31%，2.19%和2.95%，自然生草對0～20 cm土層和<20～40 cm土層土壤全鉀均無顯著影響(表3)。

果園自然生草主要影響0～40 cm土層土壤速效鉀，對60 cm以下土層基本無影響(圖3b)。自然生草2年、4年、6年和8年0～20 cm土層土壤速效鉀分別提高了0.82%，2.70%，5.49%和6.67%，自然生草6年和8年的顯著高于(P<0.05)清耕；<20～40 cm土層分別提高了0.71%，1.74%，4.33%和5.26%，自然生草8年的顯著高于(P<0.05)清耕；<40～60 cm土層分別提高了0.51%，1.54%，2.22%和2.92%，均與清耕無顯著差異(表3)。

圖3 不同處理的土壤御Fig.3 Soil potasiun ofiferent treatments

表3 不同處理不同土層的土壤全鉀和速效鉀Table 3 Soil total potassium and soil available potassium in different soil layers under different treatments

2.1.4土壤水溶性鈣和土壤有效鋅 果園自然生草主要影響0～40 cm土層土壤水溶性鈣，對60 cm以下土層基本無影響(圖4a)。自然生草2年、4年、6年和8年0～20 cm土層土壤水溶性鈣含量分別較清耕提高了2.80%，4.93%，6.78%和8.51%，自然生草6年和8年顯著高于(P<0.05)清耕；<20～40 cm土層分別較清耕提高了1.57%，3.67%，4.24%和6.01%，自然生草8年的顯著高于(P<0.05)清耕；<40～60 cm土層分別較清耕提高了1.15%，2.49%，3.74%和4.28%，均與清耕無顯著差異(表4)。

果園自然生草主要影響0～40 cm土層土壤有效鋅，對60 cm以下土層基本無影響(圖4b)。自然生草2年、4年、6年和8年0～20 cm土層土壤有效鋅含量分別較清耕提高了1.13%，3.40%，5.28%和6.42%，自然生草6年和8年的顯著高于(P<0.05)清耕；<20～40 cm土層分別提高了1.59%，2.78%，3.97%和5.16%，自然生草8年的顯著高于(P<0.05)清耕；<40～60 cm土層分別提高了1.34%，2.23%，3.13%和4.02%，均與清耕無顯著差異(表4)。

圖4 不同處理土壤水溶性鈣和土壤有效鋅Fig.4 Soil available calcium of different treatments

表4 不同處理不同土層的土壤水溶性鈣和土壤有效鋅Table 4 Soil available calcium and soil available zinc in different soil layers under different treatments

2.1.5土壤有效鐵、有效錳和有效硼 果園自然生草主要影響0～40 cm土層土壤有效鐵，對60 cm以下土層基本無影響(圖5a)。自然生草2年、4年、6年和8年0～20 cm土層土壤有效鐵較清耕分別提高了1.34%，2.90%，4.24%和5.36%；<20～40 cm土層分別提高了1.41%，2.81%，4.22%和5.15%；<40～60 cm土層分別提高了0.73%，1.47%，2.93%和3.91%，自然生草8年0～20 cm土層和<20～40 cm土層的土壤有效鐵含量均顯著高于(P<0.05)清耕，其他生草年限與清耕之間無顯著差異(表5)。

果園自然生草主要影響0～60 cm土層土壤有效錳，對60 cm以下土層基本無影響(圖5b)。自然生草2年、4年、6年和8年0～20 cm土層土壤有效錳分別較清耕降低了2.43%，4.63%，7.18%和8.23%；<20～40 cm土層分別降低了2.01%，3.83%，6.02%和8.57%，自然生草6年和8年0～20 cm土層和<20～40 cm土層的土壤有效錳均顯著低于(P<0.05)清耕；<40～60 cm土層分別降低了1.91%，3.98%，4.70%和5.57%，自然生草8年的顯著低于(P<0.05)清耕(表5)。

果園自然生草主要影響0～40 cm土層土壤有效硼，對40 cm以下土層基本無影響(圖5c)。自然生草2年、4年、6年和8年0～20 cm土層土壤有效硼含量分別較清耕提高了2.37%，4.07%，5.42%和6.78%，自然生草6年和8年顯著高于(P<0.05)清耕；<20～40 cm土層分別提高了1.86%，3.73%，4.66%和5.90%，自然生草8年顯著高于(P<0.05)清耕(表5)。

圖5 不同處理的土壤有效鐵、有效錳和有效硼Fig.5 Soil available iron, soil available manganese and soil available boron of differ ent treatments

表5 不同處理不同土層的土壤有效鐵、土壤有效錳和土壤有效硼Table 5 Soil available iron,soil available manganese and soil available boron in different soil layers under different treatments

2.2 自然生草對樹體礦質(zhì)營養(yǎng)的影響

2.2.1葉片礦質(zhì)營養(yǎng) 自然生草2年、4年、6年和8年蘋果葉片中的氮含量分別較清耕降低了2.81%，4.25%，6.78%和7.64%，磷含量分別提高了2.44%，4.27%，6.10%和7.32%，自然生草6年和8年的與清耕形成顯著(P<0.05)差異；鉀含量分別提高了1.25%，2.30%，3.13%和3.48%，與清耕無顯著差異；鈣含量分別提高了3.22%，5.43%，7.97%和9.75%，自然生草4年、6年和8年的均顯著高于(P<0.05)清耕(表6)。

自然生草2年、4年、6年和8年蘋果葉片中的鋅含量分別較清耕提高了2.57%，4.82%，6.10%和7.06%，自然生草6年和8年的顯著高于(P<0.05)清耕；鐵含量分別提高了1.32%，2.39%，3.56%和4.33%，均與清耕之間無顯著差異；錳含量分別降低了3.55%，6.08%，7.24%和8.27%，自然生草4年、6年和8年的均顯著低于(P<0.05)清耕；硼含量分別提高了3.30%，4.71%，6.03%和7.56%，自然生草6年和8年的均顯著高于(P<0.05)清耕(表6)。

表6 不同處理葉片的礦質(zhì)營養(yǎng)Table 6 Leaves mineral nutrition under different treatments

2.2.2果實礦質(zhì)營養(yǎng) 自然生草2年,4年,6年和8年蘋果果實中的氮含量分別較清耕降低了2.34%，4.09%，5.26%和6.14%，自然生草6年和8年的顯著低于(P<0.05)清耕；磷含量分別提高了3.45%，3.45%，6.90%和6.90%，鈣含量分別提高了1.69%，3.39%，5.08%和6.78%，自然生草6年和8年的顯著高于(P<0.05)清耕；鉀含量分別提高了1.17%，2.86%，3.77%和4.81%，均與清耕無顯著差異(表7)。

自然生草2年,4年,6年和8年蘋果果實中的鋅含量分別較清耕提高了1.73%，3.47%，5.20%和6.07%，硼含量分別提高了1.66%，3.32%，5.29%和6.34%，自然生草6年和8年的顯著高于(P<0.05)清耕；鐵含量分別提高了1.23%，1.93%，3.01%和3.96%，均與清耕之間無顯著差異；錳含量分別降低了3.04%，4.92%，6.79%和7.73%，自然生草6年和8年的顯著低于(P<0.05)清耕(表7)。

表7 不同處理果實的礦質(zhì)營養(yǎng)Table 7 Fruits mineral nutrition under different treatments

2.3 自然生草對樹體生理病害的影響

缺鈣或鈣元素不平衡引起的生理病害中，自然生草2年,4年,6年和8年的果實開裂率分別較清耕降低了3.18%，4.78%，6.37%和7.32%，自然生草6年和8年的顯著低于(P<0.05)清耕；苦痘病分別降低了13.14%，29.12%，38.77%和50.17%，不同生草年限均極顯著低于(P<0.01)清耕且相互之間存在極顯著差異(P<0.01)；不同自然生草年限的果實水心病均與清耕無顯著差異。自然生草2年,4年,6年和8年由缺鋅或鋅元素不平衡引起的小葉病的發(fā)病率分別較清耕降低了3.07%，4.39%，6.58%和7.68%，自然生草6年和8年的顯著低于(P<0.05)清耕；多錳或錳元素不平衡引起的粗皮病的發(fā)病率分別降低了4.19%，6.82%，7.91%和8.68%，自然生草4年，6年和8年的均顯著低于(P<0.05)清耕；缺鐵、缺硼或鐵、硼元素不平衡引起的葉片失綠癥和縮果病的發(fā)病率均與清耕無顯著差異(表8)。

表8 營養(yǎng)元素缺乏或不平衡引起的生理病害發(fā)生率Table 8 Incidence of physiological diseases caused by nutrient element deficiency or imbalance 單位：%

2.4 自然生草對果實產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

自然生草可顯著提高實著色面積、果實硬度和果實可溶性固形物的含量(P<0.05)，有利于果實品質(zhì)的提高；同時，自然生草的果實產(chǎn)量、單果重、果形指數(shù)、果實可滴定酸和固酸比的值總體略高于清耕，與清耕之間無顯著差異(表9)。

表9 不同自然生草年限的蘋果果實產(chǎn)量及果實品質(zhì)Table 9 Yield and quality of apple fruits in different years of self-sown grass

3 討論

3.1 對土壤礦質(zhì)營養(yǎng)的影響

果園大量施用尿素和過磷酸鈣等化肥，是造成土壤中的氮、磷富集[35-37]和硝態(tài)氮積累[38-39]及影響果樹的正常生長發(fā)育的主要因素[40-41]。果園自然生草的生物量比較小[30]，但碳氮比低且富含有機(jī)碳、氮、磷、鉀及鈣，易腐解為土壤有機(jī)質(zhì)[42]。果園施肥時將雜草翻入0～40 cm土層中，因而自然生草果園0～40 cm土層土壤全氮、速效磷、速效鉀、水溶性鈣、速效鋅、速效鐵和有效硼均隨自然生草年限的延長逐漸提高，這與其它地區(qū)果園自然生草的結(jié)果基本相同[15,18,23-28,42-44]。試驗園施用的氮肥為尿素，施入土壤后在土壤微生物的作用下轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮，少部分被果樹根系吸收，大部分則在土壤硝化細(xì)菌的作用下進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成硝態(tài)氮[45]。雖然果樹根系對硝態(tài)氮的吸收利用快于銨態(tài)氮[46-49]，但硝態(tài)氮多存在于土壤溶液中，往往隨土壤水分的下滲而淋溶、積累到深層土壤中[50-51]。試驗園處于盛果期，為雨養(yǎng)果園，消耗的土壤水分較多，正常年份240 cm土層以下的土壤難以得到降水補(bǔ)給而出現(xiàn)土壤干層[30]，因而0～80 cm土層成為土壤硝態(tài)氮的淋溶層，>80～240 cm土層成為土壤硝態(tài)氮的積累層[52]，故0～240 cm土層土壤速效氮含量較高，這與郭勝利等報道的土壤硝態(tài)氮主要積累于>100～200 cm土層，退果還耕后主要積累于200～300 cm土層略有不同[39]，而與黨廷輝等[53]的研究結(jié)果基本一致，這可能與不同果園對土壤水分消耗不一致引起的。自然生草降低果園0～240 cm土層土壤的速效氮，首先是提高了果園0～120 cm土層土壤水分，特別是顯著提高了0～40 cm土層土壤水分[30]，大量的硝態(tài)氮存儲于上層土壤中，利于果樹根系吸收和消耗，從而導(dǎo)致滯留于上層土壤中的硝態(tài)氮和淋溶到下層土壤中的硝態(tài)氮減少，且自然生草年限越長，上層土壤水分含量則越高[30]，果樹根系吸收的硝態(tài)氮則越多，淋溶到下層土壤的硝態(tài)氮則越少，因而自然生草年限越長，下層土壤中的速效氮含量越低。自然生草降低土壤速效氮，主要是通過影響土壤剖面的水分分布來影響硝態(tài)氮在土壤剖面中的分布，同時也改變了土壤速效氮在在土壤剖面中的分布；其次是自然生草后，上層土壤中的部分硝態(tài)氮易被雜草和隨施肥翻入土壤的雜草吸收、吸附及轉(zhuǎn)化，部分硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為土壤有機(jī)質(zhì)及土壤全氮，降低土壤速效氮的含量[52]；第三是自然生草提高了土壤有機(jī)質(zhì)，而土壤有機(jī)質(zhì)可有效減少硝態(tài)氮在深層土壤中的累積[54]，從而減少深層土壤中的速效氮[28]。自然生長的雜草在生長過程中吸收利用土壤中的錳并將有效態(tài)錳轉(zhuǎn)化為有機(jī)態(tài)錳，減少了土壤中有效態(tài)錳的含量，因而土壤中的有效錳也減少。試驗園每年施入大量的過磷酸鈣和硫酸鉀，且土壤中的磷及鉀含量高，因而自然生草對土壤全磷和全鉀基本無影響。

3.2 對樹體礦質(zhì)營養(yǎng)的影響

果樹生長與其生態(tài)環(huán)境密切相關(guān)，自然生草降低了土壤中的速效氮和有效錳含量，提高了土壤中的速效磷、速效鉀、水溶性鈣和有效鋅、有效鐵、有效硼含量，有利于土壤養(yǎng)分均衡供給[2-6,37-41,55]，有利于果樹正常生長；此外，果園生草可提高土壤有機(jī)質(zhì)，改善土壤水分供給及土壤的通透性，改善果園的微環(huán)境[7-14]，因而蘋果樹葉片和果實中的氮和錳含量降低，磷、鉀、鈣、鋅、鐵和硼的含量提高。

3.3 對樹體生理病害的影響

渭北旱塬果園大量施用尿素和過磷酸鈣，造成土壤氮鈣比、磷鈣比、氮鋅比等比例失調(diào)，影響土壤營養(yǎng)元素的平衡供給及果樹的正常生長發(fā)育[40-41]，造成果實缺鈣癥狀等生理病害的普遍發(fā)生[55-60]。由于制作過磷酸鈣的磷礦石中含有一定量的鎂、鐵、鋁和錳等元素[61]，大量施用過磷酸鈣會造成土壤中的錳含量超標(biāo)[62]，造成樹干粗皮病普遍發(fā)生[63-64]；且大量施用尿素和過磷酸鈣等化肥，果園土壤中富集的氮、磷及鐵元素，會影響果樹對鋅元素的吸收及利用，導(dǎo)致樹體缺鋅[64-66]，發(fā)生小葉病。自然生草有利于土壤養(yǎng)分均衡供給，降低葉片和果實中的氮和錳含量，提高葉片和果實中的磷、鉀、鈣、鋅、鐵和硼含量，故自然生草果園因缺鈣或鈣元素不平衡引起的裂果病、苦痘病和水心病降低，缺鋅或鋅元素不平衡引起的小葉病降低，多錳或錳元素不平衡引起的樹干粗皮病降低。缺鐵或鐵元素不平衡引起的葉片失綠癥未產(chǎn)生明顯變化，主要是大量施用過磷酸鈣，攜帶的鐵較多，土壤及樹體不缺鐵，因而不同生草年限未表現(xiàn)出葉片失綠癥[67-68]。清耕及自然生草的紅富士蘋果因缺硼或硼元素供給不平衡引起的縮果病發(fā)病率較低，可能與紅富士對缺硼或硼元素供給不平衡不敏感有關(guān)[69]。

3.4 對果實品質(zhì)的影響

果實品質(zhì)除與氣候環(huán)境密切相關(guān)外，還與果園土壤有機(jī)質(zhì)、土壤礦質(zhì)營養(yǎng)及礦質(zhì)營養(yǎng)元素之間的平衡密切相關(guān)[70-82]，且不同礦質(zhì)元素在樹體中的含量有一定的適宜范圍[83-84]，才能確保優(yōu)質(zhì)果品生產(chǎn)。自然生草降低了土壤中的速效氮和有效錳含量，提高了土壤有效磷、有效鉀、水溶性鈣和有效鋅、有效鐵及有效硼含量，利于土壤養(yǎng)分均衡供給[2-6,37-41,60,70-82]，因而有效提高了果實的硬度、可溶性固形物含量和著色面積，降低生理病害的發(fā)生率，提高了果實品質(zhì)，這與自然生草在別的果樹得到的結(jié)論基本一致[85-86]。

4 結(jié)論

渭北旱塬果園自然生草可提高0～40 cm土層土壤全氮、速效鉀、速效磷、水溶性鈣、有效鋅、有效鐵和有效硼含量，降低0～240 cm土層土壤速效氮，降低0～60 cm土層土壤有效錳含量，降低蘋果樹葉片和果實中的氮和錳含量，提高葉片和果實中的磷、鈣、鋅和硼含量，降低果實的缺鈣癥狀，降低小葉病和粗皮病的發(fā)病率，提高果實著色面積、果實硬度和可溶性固形物含量，且自然生草的年限越長其影響作用越大。因此，渭北旱塬果園可推廣采用自然生草技術(shù)。