• ISSN 1008-505X
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生草改善果园土壤肥力和苹果树体营养的效果

杨露 毛云飞 胡艳丽 王芸芸 张璐璐 尹伊君 庞会灵 宿夏菲 刘业萍 沈向

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生草改善果园土壤肥力和苹果树体营养的效果

    作者简介: 杨露 E-mail:17863807922@163.com;
    通讯作者: 沈向, E-mail:guanshangguoshu@163.com
  • 基金项目: 农业部948项目(2014-Z38);山东省现代农业产业技术体系创新团队资助项目(SDAIT-06-07);山东省重点研发计划(2018GNC113019)。

Effects of orchard grass on soil fertility and apple tree nutrition

    Corresponding author: SHEN Xiang, E-mail:guanshangguoshu@163.com
  • 摘要:   【目的】  果园生草在促进树体生长发育、改善土壤理化环境和土壤肥力等方面起着重要作用,本研究旨在解决我国果园普遍存在的立地条件差和土壤改良困难、有机质含量少且缺乏补充途径等问题,为果业可持续发展提供重要的技术支撑。  【方法】  以美国引进的格兰马草 (Bouteloua gracilis)、粗燕麦草 (Sporobolus asper)、小须芒草 (Schizachyrium scoparium)、宠禾草 (Eragrostis trichodes)、弯叶画眉草 (Eragrostis curvula)、柳枝稷 (Panicum virgatum) 和加拿大滨麦 (Elymus canadensis) 为试验材料,以清耕和白三叶草 (Trifolium pratense) 为对照,于2017年春季在山东省泰安市马庄镇实验基地一年生苹果幼树行间进行生草试验,研究不同生草处理在连续两年内对果树生长发育和果园土壤环境的影响。  【结果】  1) 8种处理草的生物学性状各不相同,其中弯叶画眉草的高度和叶片宽度、密度、盖度、地上和地下生物量表现最佳。2) 7个生草处理对改善土壤环境都具有显著效果,6、7月份,弯叶画眉草处理的土壤温度下降幅度最大,生草一年较清耕分别下降了23.62%和27.45%;6、7、8月份,小须芒草处理两年的土壤pH最低,较同月清耕处理分别降低了6.83%、7.07%、7.19%;弯叶画眉草处理两年的土壤孔隙度增幅最大,较清耕处理分别增加了6.76%、8.35%、9.09%;3) 果园生草提高了土壤中微生物的数量,且随着生草时间的延长提高效果越明显。生草两年的弯叶画眉草处理土壤中的真菌和放线菌数量最多;生草两年的粗燕麦草处理土壤中的细菌数量最多;宠禾草处理两年的细菌OTU数量最大,为5323个,比清耕处理高7.93%。4) 不同生草处理均显著改善了果园的土壤养分。弯叶画眉草处理的土壤有机质含量最高,且生草两年比生草当年的有机质含量提高了23.53%;不同生草处理后土壤中的有效铁、有效锰、有效铜、有效锌的含量较清耕处理均有显著提高。5) 不同生草处理的果树叶片矿质元素含量较清耕有显著差异,显著降低了叶片氮元素的含量,显著提高了叶片磷、钾、镁、铁、铜、锌等元素的含量。  【结论】  果园内不同生草处理对苹果幼树树体、土壤环境和土壤养分产生重要影响,可不同程度地改善幼树的叶片矿质元素含量,降低土壤温度和pH,提高土壤孔隙度、土壤有机质和土壤微生物数量,果园生草处理是有利于改良果园园土和树体的方法,可推动我国果业可持续发展。
  • 图 1  不同生草果园土壤的细菌和真菌的OTU个数分布图

    Figure 1.  OTU number distribution map of bacteria and fungi in orchard soils planted with different grass species

    图 2  不同生草果园土壤中10种主要细菌数量

    Figure 2.  Relative abundance of ten major bacteria of orchard soil planted with different grass species

    图 3  不同生草果园土壤中10种主要真菌数量

    Figure 3.  The relative abundance of ten major fungi of orchard soil planted with different grass species

    图 4  不同生草果园的土壤酶活性

    Figure 4.  Enzyme activities in orchard soils planted with different grass species

    图 5  种植生草第一年和第二年的土壤有机质含量

    Figure 5.  Soil organic matter content in the first and second years of grass planting

    表 1  不同生草的生物学性状分析

    Table 1.  Analysis of biological characteristics of different grasses

    草种名称
    Grass name
    叶片宽度
    Blade width
    (mm)
    高度
    Height
    (cm)
    密度
    Density
    (plant/cm2)
    盖度
    Coverage
    (%)
    地上生物量
    Aboveground biomass
    (g/cm2)
    地下生物量
    Underground biomass
    (g/cm2)
    白三叶草White clover16.42 a24.62 e1.20 g73.35 e0.24 g0.013 f
    格兰马草Sideoats grama12.65 c24.72 e2.20 c70.62 f0.71 c0.024 e
    粗燕麦草Rough dropseed 8.37 f57.18 b1.54 e87.17 c0.45 e0.028 e
    小须芒草Little bluestem10.46 d47.25 c1.18 f87.33 c0.62 d0.038 c
    宠禾草Sand lovegrass 9.27 e57.05 b2.43 b91.19 b0.85 b0.048 b
    弯叶画眉草Weeping lovegrass 2.84 g68.36 a4.28 a96.38 a1.06 a0.073 a
    柳枝稷Switchgrass10.40 d46.16 c0.19 h86.87 c0.46 e0.032 d
    加拿大滨麦Canada wildrye14.43 b36.06 d1.73 d82.61 d0.33 f0.027 e
    注(Note):同列数据后不同小写字母表示不同处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different lowercase letters in a column indicate significant difference between treatments (P < 0.05).
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    表 2  不同生草果园土壤 (0—30 cm土层) 的温度 (℃)

    Table 2.  Soil temperature in orchard soils (0—30 cm depth) planted with different grass species

    处理
    Treatment
    20172018
    6月June7月July8月August6月June7月July8月August
    清耕 Clear tillage27.13 a30.60 a25.69 a27.36 a28.35 a25.50 a
    白三叶草White clover26.10 b27.51 b24.80 b26.59 b27.45 b 23.30 cd
    格兰马草Sideoat grama25.47 b 26.12 bc24.17 b25.47 c25.80 c23.58 c
    粗燕麦草Rough dropseed22.13 d23.37 e22.14 d25.20 c26.20 c22.07 e
    小须芒草Little bluestem 23.40 cd 24.45 bcd24.17 b26.44 b27.13 b23.68 c
    宠禾草Sand lovegrass 24.40 cd 24.10 cd23.52 c25.33 c26.10 c24.44 b
    弯叶画眉草Weeping lovegrass20.70 e22.20 f22.15 d23.90 d24.24 d22.80 d
    柳枝稷Switchgrass24.90 c 25.81 bc24.31 b25.43 c25.50 c22.08 e
    加拿大滨麦Canada wildrye 23.90 cd 23.68 de21.55 e 25.90 bc 26.64 bc 23.10 cd
    注(Note):同列数据后不同小写字母表示不同处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different lowercase letters in a column indicate significant difference between treatments (P < 0.05).
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    表 3  不同生草果园土壤 (0—30 cm土层) 的湿度

    Table 3.  Soil moisture in orchard soils (0—30 cm depth) planted with different grass species

    处理
    Treatment
    20172018
    6月June7月July8月August6月June7月July8月August
    清耕Clear tillage18.78 a18.21 a17.15 a18.78 a18.21 a17.15 a
    白三叶草White clover14.29 e14.88 e14.29 d15.29 f15.67 c14.42 d
    格兰马草Sideoats grama15.23 c15.19 e14.36 d16.39 d15.41 c16.22 b
    粗燕麦草Rough dropseed17.34 b16.63 c16.33 b17.37 c17.45 b17.27 a
    小须芒草Little bluestem14.76 d14.23 f14.37 d 15.48 ef 15.25 cd15.40 c
    宠禾草Sand lovegrass15.30 c15.80 d15.19 c15.76 e15.40 c15.22 c
    弯叶画眉草Weeping lovegrass12.45 g12.87 g13.58 e13.75 h14.28 e14.21 d
    柳枝稷Switchgrass17.25 b17.41 b16.37 b17.87 b 17.82 ab17.25 a
    加拿大滨麦Canada wildrye13.76 f13.35 g13.13 f14.52 g 14.73 de14.22 d
    注(Note):同列数据后不同小写字母表示不同处理间差异显著 Values followed by different lowercase letters in a column indicate significant difference between treatments (P < 0.05).
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    表 4  不同生草果园土壤的pH

    Table 4.  pH of orchard soils planted with different grass species

    处理Treatment20172018
    6月June7月July8月August6月June7月July8月August
    清耕Clear tillage8.34 a8.34 a8.34 a8.35 a8.34 a8.34 a
    白三叶草White clover8.23 c8.20 c8.22 b8.14 b8.18 b8.15 b
    格兰马草Sideoats grama8.08 f8.01 g8.01 f7.89 f7.94 e7.88 e
    粗燕麦草Rough dropseed8.14 e8.11 e8.05 e7.95 e7.88 f7.89 e
    小须芒草Little bluestem8.18 d8.11 e8.04 e7.78 h7.75 h7.74 g
    宠禾草Sand lovegrass8.02 g8.02 h7.89 h7.85 g7.83 g7.81 f
    弯叶画眉草Weeping lovegrass8.29 b8.26 b8.15 c8.03 d8.02 d8.05 c
    柳枝稷Swuitchgrass8.18 d8.16 d8.10 d7.95 e7.95 e7.98 d
    加拿大滨麦Canada wildrye8.13 e8.06 f7.96 g8.09 c8.11 c8.06 c
    注(Note):同列数据后不同小写字母表示不同处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different lowercase letters in a column indicate significant difference between treatments (P < 0.05).
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    表 5  不同生草果园土壤的孔隙度变化 (%)

    Table 5.  Soil porosity change in orchard soils planted with different grass species

    处理
    Treatment
    20172018
    6月June7月July8月August6月June7月July8月August
    清耕Clear tillage47.81 d48.49 f48.58 g51.81 g51.49 g51.58 g
    白三叶草White clover54.31 a53.38 d52.51 f54.66 b53.90 e52.25 f
    格兰马草Sideoats grama53.41 b55.36 a54.23 d53.87 d55.32 b55.24 c
    粗燕麦草Rough dropseed52.33 c53.65 d54.65 c52.55 f53.88 e54.92 d
    小须芒草Little bluestem53.78 b54.50 b53.55 e54.63 b55.45 b54.75 d
    宠禾草Sand lovegrass52.40 c54.09 c53.57 e53.49 e54.25 d55.15 c
    弯叶画眉草Weeping lovegrass54.51 a55.37 a56.19 a55.31 a55.79 a56.27 a
    柳枝稷Switchgrass53.66 b52.71 e52.39 f54.61 b52.42 f53.79 e
    加拿大滨麦Canada wildrye53.78 b54.45 b55.31 b54.26 c54.94 c55.64 b
    注(Note):同列数据后不同小写字母表示不同处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different lowercase letters in a column indicate significant difference between treatments (P < 0.05).
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    表 6  不同生草果园土壤的微生物数量

    Table 6.  Microbial population of orchard soils planted with different grass species

    处理
    Treatment
    20172018
    真菌
    Fungi
    ( × 104 CFU/g)
    细菌
    Bacteria
    ( × 106 CFU/g)
    放线菌
    Actinomycetes
    ( × 105 CFU/g)
    真菌
    Fungi
    ( × 104 CFU/g)
    细菌
    Bacteria
    ( × 106 CFU/g)
    放线菌
    Actinomycetes
    ( × 105 CFU/g)
    清耕Clear tillage2.308 g1.667 h2.377 i2.318 i1.670 h2.541 g
    白三叶草White clover3.273 d1.865 g2.693 g3.466 e1.960 g2.864 f
    格兰马草Sideoats grama3.537 c2.057 e2.855 f3.765 d2.271 c3.067 e
    粗燕麦草Rough dropseed3.267 d2.369 a3.933 b3.358 f2.467 a4.260 a
    小须芒草Little bluestem4.255 b1.973 f3.264 d4.468 b2.159 e3.561 c
    宠禾草Sand lovegrass2.926 e2.237 c3.065 e3.159 g2.349 b3.272 d
    弯叶画眉草Weeping lovegrass4.468 a2.154 d4.174 a4.535 a2.236 d4.407 a
    柳枝稷Switchgrass2.676 f1.864 g2.527 h2.968 h2.054 f2.724 f
    加拿大滨麦Canada wildrye3.641 c2.277 b3.556 c3.845 c2.375 b3.827 b
    注(Note):同列数据后不同小写字母表示不同处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different lowercase letters in a column indicate significant difference between treatments (P < 0.05).
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    表 7  种植不同草种果园2017和2018年土壤矿质元素的含量

    Table 7.  Mineral element contents in orchard soils planted with different grass species in 2017 and 2018 years

    处理
    Treatment
    全氮 (g/kg)
    Total N
    有效磷 (mg/kg)
    Available P
    有效钾 (mg/kg)
    Available K
    有效铁 (mg/kg)
    Available Fe
    有效锰 (mg/kg)
    Available Mn
    有效铜 (mg/kg)
    Available Cu
    有效锌 (mg/kg)
    Available Zn
    20172018201720182017201820172018201720182017201820172018
    清耕Clear tillage9.82 a9.86 A31.65 h30.87 G136.43 f138.95 H8.23 h8.19 F1.04 g1.08 I0.23 d0.25 D1.28 f1.37 G
    白三叶草White clover8.19 f8.57 F35.32 g38.24 F147.72 e148.37 G8.53 f8.47 E1.18 f1.23 H0.24 d 0.28 BC1.47 e1.59 F
    格兰马草Sideoats grama9.47 b9.59 B46.81 c48.53 C166.60 c169.24 C8.88 d8.94 C1.32 c1.38 D 0.28 ab 0.34 AB2.05 b2.24 B
    粗燕麦草Rough dropseed8.72 d9.03 D38.81 f40.24 G163.14 c165.19 D9.28 c9.35 B1.47 a1.52 A 0.27 bc 0.31 AB1.60 e1.78 E
    小须芒草Little bluestem9.14 c9.42 C41.14 e42.53 E173.91 b176.48 B 9.37 bc9.47 B1.27 d1.34 E 0.28 ab 0.29 BC1.57 e1.63 F
    宠禾草Sand lovegrass8.49 e8.69 E44.16 d45.32 D153.44 d155.94 F8.67 e8.82 C1.23 e1.28 F0.29 a 0.32 AB2.33 a2.57 A
    弯叶画眉草Weeping lovegrass8.46 e 8.94 dE58.73 a60.37 A186.99 a187.31 A 9.47 ab9.54 A1.37 b1.45 C 0.27 ab0.36 A1.75 d1.82 D
    柳枝稷Switchgrass9.35 b9.67 B40.76 e43.81 E156.06 d160.34 E8.39 g8.57 D 1.19 ef1.26 G 0.25 cd 0.28 BC 1.84 cd1.91 C
    加拿大滨麦Canada wildrye 8.64 de9.07 D52.53 b54.69 B175.80 b177.48 B9.53 a9.66 A1.44 a 1.47 BC 0.26 bc0.27 C1.89 c1.95 C
    注(Note):同列数据后不同小写字母表示当年不同生草处理之间的差异显著,不同大写字母表示第二年不同生草处理之间的差异显著 (P< 0.05) Values followed by different lowercase letters in a column indicate significant difference between different grass growing treatments in the first year, and different capital letters indicate significant difference between different grass growing treatments in the second year (P< 0.05).
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    表 8  不同生草处理种植当年叶片矿质元素含量

    Table 8.  The content of mineral elements in leaves on the first year of grasses planting

    处理TreatmentN (g/kg)P (g/kg)K (g/kg)Ca (g/kg)Mg (g/kg)Fe (mg/kg)Cu (mg/kg)Zn (mg/kg)
    清耕Clear tillage21.84 a1.04 g2.61 h19.63 f1.66 e 75.85 g6.41 e15.53 h
    白三叶草White clover17.32 g1.23 e3.10 f20.48 e1.67 e 95.50 e6.53 e19.41 f
    格兰马草Sideoats grama19.67 c 1.36 cd3.47 c23.08 b1.85 b103.78 d7.24 c18.55 g
    粗燕麦草Rough dropseed18.33 f1.38 c3.61 b21.84 d1.71 d108.15 c6.59 e20.58 e
    小须芒草Little bluestem16.34 h1.52 b2.90 g22.59 c1.75 c 90.84 f7.95 a23.69 c
    宠禾草Sand lovegrass21.42 b1.27 e3.35 d22.44 c1.95 a116.17 b6.91 d25.36 a
    弯叶画眉草Weeping lovegrass21.49 b1.64 a3.24 e23.55 a1.85 b104.70 d7.56 b24.39 b
    柳枝稷Switchgrass19.20 d1.15 f3.45 c19.84 f1.69 de115.45 b7.68 b22.11 d
    加拿大滨麦Canada wildrye18.81 e1.32 d3.75 a20.43 e1.76 c125.53 a7.56 b20.63 e
    注(Note):同列数据后不同小写字母表示不同处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different lowercase letters in a column indicate significant difference between treatments (P < 0.05).
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-03-25
  • 网络出版日期:  2020-03-27
  • 刊出日期:  2020-02-01

生草改善果园土壤肥力和苹果树体营养的效果

    作者简介:杨露 E-mail:17863807922@163.com
    通讯作者: 沈向, guanshangguoshu@163.com
  • 山东农业大学园艺科学与工程学院/作物生物学国家重点实验室/山东果蔬优质高效生产协同创新中心,山东泰安 271018
  • 基金项目: 农业部948项目(2014-Z38);山东省现代农业产业技术体系创新团队资助项目(SDAIT-06-07);山东省重点研发计划(2018GNC113019)。
  • 摘要:   【目的】  果园生草在促进树体生长发育、改善土壤理化环境和土壤肥力等方面起着重要作用,本研究旨在解决我国果园普遍存在的立地条件差和土壤改良困难、有机质含量少且缺乏补充途径等问题,为果业可持续发展提供重要的技术支撑。  【方法】  以美国引进的格兰马草 (Bouteloua gracilis)、粗燕麦草 (Sporobolus asper)、小须芒草 (Schizachyrium scoparium)、宠禾草 (Eragrostis trichodes)、弯叶画眉草 (Eragrostis curvula)、柳枝稷 (Panicum virgatum) 和加拿大滨麦 (Elymus canadensis) 为试验材料,以清耕和白三叶草 (Trifolium pratense) 为对照,于2017年春季在山东省泰安市马庄镇实验基地一年生苹果幼树行间进行生草试验,研究不同生草处理在连续两年内对果树生长发育和果园土壤环境的影响。  【结果】  1) 8种处理草的生物学性状各不相同,其中弯叶画眉草的高度和叶片宽度、密度、盖度、地上和地下生物量表现最佳。2) 7个生草处理对改善土壤环境都具有显著效果,6、7月份,弯叶画眉草处理的土壤温度下降幅度最大,生草一年较清耕分别下降了23.62%和27.45%;6、7、8月份,小须芒草处理两年的土壤pH最低,较同月清耕处理分别降低了6.83%、7.07%、7.19%;弯叶画眉草处理两年的土壤孔隙度增幅最大,较清耕处理分别增加了6.76%、8.35%、9.09%;3) 果园生草提高了土壤中微生物的数量,且随着生草时间的延长提高效果越明显。生草两年的弯叶画眉草处理土壤中的真菌和放线菌数量最多;生草两年的粗燕麦草处理土壤中的细菌数量最多;宠禾草处理两年的细菌OTU数量最大,为5323个,比清耕处理高7.93%。4) 不同生草处理均显著改善了果园的土壤养分。弯叶画眉草处理的土壤有机质含量最高,且生草两年比生草当年的有机质含量提高了23.53%;不同生草处理后土壤中的有效铁、有效锰、有效铜、有效锌的含量较清耕处理均有显著提高。5) 不同生草处理的果树叶片矿质元素含量较清耕有显著差异,显著降低了叶片氮元素的含量,显著提高了叶片磷、钾、镁、铁、铜、锌等元素的含量。  【结论】  果园内不同生草处理对苹果幼树树体、土壤环境和土壤养分产生重要影响,可不同程度地改善幼树的叶片矿质元素含量,降低土壤温度和pH,提高土壤孔隙度、土壤有机质和土壤微生物数量,果园生草处理是有利于改良果园园土和树体的方法,可推动我国果业可持续发展。

    English Abstract

    • 在果园中种植生草是美国、法国、日本等发达国家实施多年的栽培管理技术,我国在20世纪80年代才开始在少数果园进行生草栽培试验[1-2],但该技术未能得到良好的推广应用,大部分果园目前仍采用清耕的管理方式。研究表明,合理的生草栽培可以改善土壤温度、提高土壤含水量和土壤有机质含量,促进果树生长发育,提高果实品质和产量[3]。在果园种植生草,由于比清耕增加了地表的天然覆盖物,形成地表植被,可有效调节土壤温度,既减小果园的土壤温度日变化幅度,缩小土壤的年温差[4]。孟林等[5]、陈欣等[6]、齐鑫山等[7]的生草试验结果表明,降低地表温度与土层温差,有利于增强果园的抗逆能力。张成娥等[8]研究表明,在果园种植生草的土壤微生物数量与酶活性比清耕处理均有所提高。郑秋玲[9]对果草复合系统土壤养分的研究表明,0—50 cm土壤有机质与有效氮含量较清耕提高了大约30%。王启亮等[3]在32年生的梨树成龄果园行间种植生草,可大幅提高土壤有机质含量。研究还发现,生草果园土壤呼吸速率明显高于杨树林地和草地[10];生草后生长季节土壤CO2的平均释放速率显著提高[11]。影响生草种植技术推广普及的主要障碍是缺少适宜的优良草种。目前我国果园生草的草种资源主要是景观草和牧草,其培肥地力效果不理想。另外,景观草养护水平要求较高,生命力不够旺盛,往往由于果园杂草的侵蚀和土壤生态环境的恶劣,不能形成完整的草被,生态作用不突出。且牧草往往容易发生果树共患病虫害,控制难度增加,用药量有时比不生草的果园还要高。引进、筛选土壤改良效果好、适于推广并且与我国主栽果树共生病虫害少的草种就成为当务之急。本试验以从美国引进的果园专用草种为材料进行试验,为推动我国果园生草栽培技术的应用、改善果园生态环境、促进果业可持续发展做出贡献。

      • 试验在山东省泰安市马庄镇李家大坡村实验基地进行。马庄镇位于山东省泰安市岱岳区南部,属暖温带大陆性季风气候,年平均降水量687.7 mm,年平均气温12.9℃,极端最低气温–27.5℃,极端最高气温41℃,全年无霜期近200天。

      • 供试7个果园专用生草品种均从美国引进,包括格兰马草 (Bouteloua gracilis)、粗燕麦草 (Sporobolus asper)、小须芒草 (Schizachyrium scoparium)、宠禾草 (Eragrostis trichodes)、弯叶画眉草 (Eragrostis curvula)、柳枝稷 (Panicum virgatum) 和加拿大滨麦 (Elymus canadensis),以清耕和白三叶草 (Trifolium pratense) 为对照。2017年3月称取8个草种各500 g,清水浸种24 h后分别以条播的方式播种于行距为3 m的一年生苹果幼树行间,每行树的两边1 m处播一个草种,每个生草试验小区长100 m、宽1 m。草种发芽后要及时控杂,拔除牵牛花、苋菜、藜和葎草等野生恶性杂草。每个草种设置3个重复。

      • 于生草处理当年 (2017年) 和第二年 (2018年) 6—10月的月初进行样品采集,主要包括土壤和苹果树叶片。

        土壤采集采用五点取样法:分别在种植不同草的3个重复小区的东南、西南、西北、东北4个方位及中间采集0—30 cm土层土壤2000 g,除杂混合。果树叶片采集:在种植不同草种对应苹果树树冠的中部4个方向采摘新梢中部大叶,每个重复采摘10片,置于冰盒内暂存,然后将采集的叶片用去离子水冲洗干净,用吸水纸擦干叶片表面的水分后装入信封,放于烘箱中105℃杀青20 min,80℃烘干后进行磨碎,过60目筛,装入密封袋保存到干燥容器中,进行矿质元素的测定。

      • 播后调查不同草种的生物学性状,包括草的密度、草的高度和宽度、盖度、地上和地下生物量等指标。草的密度指单位面积上草坪草的个体数或枝条数,采用小样方法[12-13]进行测定。草的高度和宽度采用直尺和游标卡尺测量。盖度是指种群在地面所覆盖的面积比率,即种群实际所占据的水平空间的面积比[14],采用针刺法[15-16]测定。地上生物量和地下生物量采用烘干法测定。

      • 树高用卷尺测量,径粗用电子游标卡尺测量;叶片叶绿素相对含量用SPAD-502便携式叶绿素仪测定。采用凯氏定氮法测定叶片全氮含量;采用钼蓝比色法进行叶片全磷含量的测定;采用火焰光度法进行叶片全钾含量的测定;叶片全钙、镁、铁、铜、锌的含量采用原子吸收分光光度法测定[17-18]

      • 土壤温度采用直角地温计测定。土壤湿度采用土壤水分速测仪测定。土壤容重和土壤孔隙度采用环刀法测定。土壤pH采用pH显式酸度计测定。土壤全氮采用凯氏定氮法测定;有效磷含量采用碳酸氢钠—钼蓝比色法测定;有效钾含量采用火焰光度计法测定;有效铁、锰、铜、锌含量采用原子吸收分光光度法[17]测定。

      • 酶活性和土壤微生物于10月月初样品采集完后马上进行。脲酶活性测定采用苯酚钠比色法,磷酸酶活性测定采用磷酸苯二钠比色法,过氧化氢酶活性测定采用高锰酸钾滴定法[19]。土壤微生物测定分两部分进行,一是采用涂板法进行测定,测定前进行水分系数计算,真菌采用马丁氏培养基,细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基,放线菌采用高氏1号培养基[20]; 二是运用高通量测序技术对细菌和真菌进行鉴定分析,客观准确地还原微生物群落组成。

      • 采用Microsoft Excel 2003处理数据,采用DPS 7.05数据分析软件进行统计分析。

      • 表1可知,不同处理叶片宽度均低于对照,弯叶画眉草草的叶片宽度最小,高度最大,质地最好;8种处理草的密度高于对照,尤以弯叶画眉草突出,生长茂盛;除格兰马草外,其余草的盖度高于对照;弯叶画眉草的盖度最大,显著高于其它处理。不同处理草的地上和地下生物量差异显著。

        表 1  不同生草的生物学性状分析

        Table 1.  Analysis of biological characteristics of different grasses

        草种名称
        Grass name
        叶片宽度
        Blade width
        (mm)
        高度
        Height
        (cm)
        密度
        Density
        (plant/cm2)
        盖度
        Coverage
        (%)
        地上生物量
        Aboveground biomass
        (g/cm2)
        地下生物量
        Underground biomass
        (g/cm2)
        白三叶草White clover16.42 a24.62 e1.20 g73.35 e0.24 g0.013 f
        格兰马草Sideoats grama12.65 c24.72 e2.20 c70.62 f0.71 c0.024 e
        粗燕麦草Rough dropseed 8.37 f57.18 b1.54 e87.17 c0.45 e0.028 e
        小须芒草Little bluestem10.46 d47.25 c1.18 f87.33 c0.62 d0.038 c
        宠禾草Sand lovegrass 9.27 e57.05 b2.43 b91.19 b0.85 b0.048 b
        弯叶画眉草Weeping lovegrass 2.84 g68.36 a4.28 a96.38 a1.06 a0.073 a
        柳枝稷Switchgrass10.40 d46.16 c0.19 h86.87 c0.46 e0.032 d
        加拿大滨麦Canada wildrye14.43 b36.06 d1.73 d82.61 d0.33 f0.027 e
        注(Note):同列数据后不同小写字母表示不同处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different lowercase letters in a column indicate significant difference between treatments (P < 0.05).
      • 表2可知,8种生草种植当年 (2017) 和第二年 (2018) 土壤温度均显著低于清耕 (P < 0.05)。在6、7月份,土壤温度由低到高的顺序为弯叶画眉草 < 粗燕麦草 < 宠禾草、小须芒草、加拿大滨麦 < 柳枝稷 < 格兰马草、白三叶草;弯叶画眉草处理的土壤温度下降幅度最大,生草一年较清耕分别下降了23.62%和27.45%,生草两年较清耕分别降低了12.77%和14.49%。当年8月份,以加拿大滨麦处理的土壤温度下降幅度最大,生草种植第二年的8月份,以粗燕麦草和柳枝稷处理的土壤温度下降幅度最大。

        表 2  不同生草果园土壤 (0—30 cm土层) 的温度 (℃)

        Table 2.  Soil temperature in orchard soils (0—30 cm depth) planted with different grass species

        处理
        Treatment
        20172018
        6月June7月July8月August6月June7月July8月August
        清耕 Clear tillage27.13 a30.60 a25.69 a27.36 a28.35 a25.50 a
        白三叶草White clover26.10 b27.51 b24.80 b26.59 b27.45 b 23.30 cd
        格兰马草Sideoat grama25.47 b 26.12 bc24.17 b25.47 c25.80 c23.58 c
        粗燕麦草Rough dropseed22.13 d23.37 e22.14 d25.20 c26.20 c22.07 e
        小须芒草Little bluestem 23.40 cd 24.45 bcd24.17 b26.44 b27.13 b23.68 c
        宠禾草Sand lovegrass 24.40 cd 24.10 cd23.52 c25.33 c26.10 c24.44 b
        弯叶画眉草Weeping lovegrass20.70 e22.20 f22.15 d23.90 d24.24 d22.80 d
        柳枝稷Switchgrass24.90 c 25.81 bc24.31 b25.43 c25.50 c22.08 e
        加拿大滨麦Canada wildrye 23.90 cd 23.68 de21.55 e 25.90 bc 26.64 bc 23.10 cd
        注(Note):同列数据后不同小写字母表示不同处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different lowercase letters in a column indicate significant difference between treatments (P < 0.05).
      • 表3可知,8种生草2017和2018年的土壤湿度均显著低于清耕 (P < 0.05)。当年6月份,土壤湿度由低到高的顺序为弯叶画眉草 < 加拿大滨麦 < 白三叶草 < 小须芒草 < 格兰马草、宠禾草 < 柳枝稷、粗燕麦草;7—8月份,加拿大滨麦处理的土壤湿度最低。生草种植第二年6—7月份,弯叶画眉草处理的土壤湿度最低;8月份,土壤湿度由低到高的顺序为弯叶画眉草、加拿大滨麦、白三叶草 < 宠禾草、小须芒草 < 格兰马草 < 柳枝稷、粗燕麦草。

        表 3  不同生草果园土壤 (0—30 cm土层) 的湿度

        Table 3.  Soil moisture in orchard soils (0—30 cm depth) planted with different grass species

        处理
        Treatment
        20172018
        6月June7月July8月August6月June7月July8月August
        清耕Clear tillage18.78 a18.21 a17.15 a18.78 a18.21 a17.15 a
        白三叶草White clover14.29 e14.88 e14.29 d15.29 f15.67 c14.42 d
        格兰马草Sideoats grama15.23 c15.19 e14.36 d16.39 d15.41 c16.22 b
        粗燕麦草Rough dropseed17.34 b16.63 c16.33 b17.37 c17.45 b17.27 a
        小须芒草Little bluestem14.76 d14.23 f14.37 d 15.48 ef 15.25 cd15.40 c
        宠禾草Sand lovegrass15.30 c15.80 d15.19 c15.76 e15.40 c15.22 c
        弯叶画眉草Weeping lovegrass12.45 g12.87 g13.58 e13.75 h14.28 e14.21 d
        柳枝稷Switchgrass17.25 b17.41 b16.37 b17.87 b 17.82 ab17.25 a
        加拿大滨麦Canada wildrye13.76 f13.35 g13.13 f14.52 g 14.73 de14.22 d
        注(Note):同列数据后不同小写字母表示不同处理间差异显著 Values followed by different lowercase letters in a column indicate significant difference between treatments (P < 0.05).
      • 表4可知,2017年各生草处理土壤pH与清耕相比,均有不同程度的降低;8月份不同生草处理的土壤pH分别比清耕降低了1.44%、3.96%、3.48%、3.60%、5.40%、2.28%、2.88%、4.56%,其中宠禾草的降低幅度最大,白三叶草的降低幅度最小。生草两年的各生草处理土壤pH与清耕相比,均有不同程度的降低;在6、7、8月份,小须芒草处理的土壤pH最低,较同月清耕分别降低了6.83%、7.07%、7.19%。

        表 4  不同生草果园土壤的pH

        Table 4.  pH of orchard soils planted with different grass species

        处理Treatment20172018
        6月June7月July8月August6月June7月July8月August
        清耕Clear tillage8.34 a8.34 a8.34 a8.35 a8.34 a8.34 a
        白三叶草White clover8.23 c8.20 c8.22 b8.14 b8.18 b8.15 b
        格兰马草Sideoats grama8.08 f8.01 g8.01 f7.89 f7.94 e7.88 e
        粗燕麦草Rough dropseed8.14 e8.11 e8.05 e7.95 e7.88 f7.89 e
        小须芒草Little bluestem8.18 d8.11 e8.04 e7.78 h7.75 h7.74 g
        宠禾草Sand lovegrass8.02 g8.02 h7.89 h7.85 g7.83 g7.81 f
        弯叶画眉草Weeping lovegrass8.29 b8.26 b8.15 c8.03 d8.02 d8.05 c
        柳枝稷Swuitchgrass8.18 d8.16 d8.10 d7.95 e7.95 e7.98 d
        加拿大滨麦Canada wildrye8.13 e8.06 f7.96 g8.09 c8.11 c8.06 c
        注(Note):同列数据后不同小写字母表示不同处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different lowercase letters in a column indicate significant difference between treatments (P < 0.05).
      • 表5可知,6月份,2017年不同生草处理土壤孔隙度比清耕分别提高了13.6%、11.73%、9.45%、12.49%、9.62%、14.03%、12.25%、12.49%,白三叶草和弯叶画眉草处理的土壤孔隙度增幅最大,粗燕麦草和宠禾草处理的土壤孔隙度增幅最小;7—8月份,不同生草处理的土壤总孔隙度较清耕均有显著提高。2018年不同生草处理土壤孔隙度较清耕均有显著提高,其中弯叶画眉草处理的土壤孔隙度增幅最大,6、7、8月份较同月清耕分别增加了6.76%、8.35%、9.09%;不同生草处理两年的土壤孔隙度较生草处理一年均有所提高。

        表 5  不同生草果园土壤的孔隙度变化 (%)

        Table 5.  Soil porosity change in orchard soils planted with different grass species

        处理
        Treatment
        20172018
        6月June7月July8月August6月June7月July8月August
        清耕Clear tillage47.81 d48.49 f48.58 g51.81 g51.49 g51.58 g
        白三叶草White clover54.31 a53.38 d52.51 f54.66 b53.90 e52.25 f
        格兰马草Sideoats grama53.41 b55.36 a54.23 d53.87 d55.32 b55.24 c
        粗燕麦草Rough dropseed52.33 c53.65 d54.65 c52.55 f53.88 e54.92 d
        小须芒草Little bluestem53.78 b54.50 b53.55 e54.63 b55.45 b54.75 d
        宠禾草Sand lovegrass52.40 c54.09 c53.57 e53.49 e54.25 d55.15 c
        弯叶画眉草Weeping lovegrass54.51 a55.37 a56.19 a55.31 a55.79 a56.27 a
        柳枝稷Switchgrass53.66 b52.71 e52.39 f54.61 b52.42 f53.79 e
        加拿大滨麦Canada wildrye53.78 b54.45 b55.31 b54.26 c54.94 c55.64 b
        注(Note):同列数据后不同小写字母表示不同处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different lowercase letters in a column indicate significant difference between treatments (P < 0.05).
      • 表6可知,不同生草处理的土壤中,真菌、细菌、放线菌的数量较清耕均有显著提高,且随着生草时间的延长,各生草处理土壤中的真菌、细菌、放线菌的数量呈上升趋势,粗燕麦草处理的土壤细菌数量最多,弯叶画眉草处理的土壤真菌和放线菌数量最多。生草两年的弯叶画眉草处理土壤中的真菌和放线菌分别较同年的清耕提高了95.64%、73.44%;生草两年的粗燕麦草处理土壤中的细菌数较同年清耕提高了47.72%

        表 6  不同生草果园土壤的微生物数量

        Table 6.  Microbial population of orchard soils planted with different grass species

        处理
        Treatment
        20172018
        真菌
        Fungi
        ( × 104 CFU/g)
        细菌
        Bacteria
        ( × 106 CFU/g)
        放线菌
        Actinomycetes
        ( × 105 CFU/g)
        真菌
        Fungi
        ( × 104 CFU/g)
        细菌
        Bacteria
        ( × 106 CFU/g)
        放线菌
        Actinomycetes
        ( × 105 CFU/g)
        清耕Clear tillage2.308 g1.667 h2.377 i2.318 i1.670 h2.541 g
        白三叶草White clover3.273 d1.865 g2.693 g3.466 e1.960 g2.864 f
        格兰马草Sideoats grama3.537 c2.057 e2.855 f3.765 d2.271 c3.067 e
        粗燕麦草Rough dropseed3.267 d2.369 a3.933 b3.358 f2.467 a4.260 a
        小须芒草Little bluestem4.255 b1.973 f3.264 d4.468 b2.159 e3.561 c
        宠禾草Sand lovegrass2.926 e2.237 c3.065 e3.159 g2.349 b3.272 d
        弯叶画眉草Weeping lovegrass4.468 a2.154 d4.174 a4.535 a2.236 d4.407 a
        柳枝稷Switchgrass2.676 f1.864 g2.527 h2.968 h2.054 f2.724 f
        加拿大滨麦Canada wildrye3.641 c2.277 b3.556 c3.845 c2.375 b3.827 b
        注(Note):同列数据后不同小写字母表示不同处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different lowercase letters in a column indicate significant difference between treatments (P < 0.05).
      • OTU (operational taxonomic units) 即操作分类单元,在系统发生学研究或群体遗传学研究中,为了便于进行分析,人为给某一个分类单元 (品系、种、属、分组等) 设置的同一标志。一般情况下,如果序列之间的相似度高于97%就可以把它定义为一个OTU,每个OTU对应一个不同序列。可根据不同的相似度水平,对所有序列进行划分,通常在97%的相似度下对OTU进行生物信息统计分析。在97%的相似度下,得到了每个样品的OTU个数 (图1)。由图1可知,生草两年的土壤细菌OTU数量高于生草当年的土壤细菌OTU数量,宠禾草处理两年的细菌OTU数量最大,为5323个,比清耕高7.93%;不同生草处理两年均可降低土壤真菌的OTU数量,除弯叶画眉草外,其他三种生草处理两年的OTU数量比生草当年的低,其中粗燕麦草处理两年的土壤真菌OTU最低。

        图  1  不同生草果园土壤的细菌和真菌的OTU个数分布图

        Figure 1.  OTU number distribution map of bacteria and fungi in orchard soils planted with different grass species

      • 图2可知,不同生草处理的土壤中主要细菌的含量有所差异。弯叶画眉草生草当年和两年的处理均可提高Alphaproteobacteria (α-变形菌) 的数量,粗燕麦草、宠禾草、弯叶画眉草、加拿大滨麦生草两年处理均可提高土壤中Betaproteobacteria (β-变形菌) 的数量。

        图  2  不同生草果园土壤中10种主要细菌数量

        Figure 2.  Relative abundance of ten major bacteria of orchard soil planted with different grass species

      • 图3可知,不同生草处理的土壤中主要真菌的含量有所差异。粗燕麦草生草当年和两年的处理均可提高土壤中Agaricomycetes (伞菌纲) 的数量,弯叶画眉草生草当年和两年的处理均可提高土壤中Glomeromycetes (球囊菌纲) 的数量,粗燕麦草、宠禾草、弯叶画眉草、加拿大滨麦生草两年处理均可提高土壤中Sordariomycetes (粪壳菌纲) 的数量。

        图  3  不同生草果园土壤中10种主要真菌数量

        Figure 3.  The relative abundance of ten major fungi of orchard soil planted with different grass species

      • 与清耕对照相比,生草处理当年和两年的土壤脲酶活性均有显著提高 (图4)。其中格兰马草处理当年的土壤脲酶活性是清耕的1.63倍,生草两年处理是清耕的1.81倍。除加拿大滨麦处理外,其他生草处理的土壤脲酶活性都比白三叶草高,且有显著差异。

        图  4  不同生草果园的土壤酶活性

        Figure 4.  Enzyme activities in orchard soils planted with different grass species

      • 与清耕和白三叶草相比,生草处理当年和两年的土壤磷酸酶活性均有显著提高 (图4)。其中加拿大滨麦处理的土壤磷酸酶活性最高,生草当年处理是清耕的2.16倍,生草两年处理是清耕的2.3倍。

      • 与清耕相比,生草处理当年和两年的土壤过氧化氢酶活性均显著降低 (图4)。粗燕麦草处理当年的土壤过氧化氢酶活性最低,较清耕降低了55.81%;粗燕麦草和小须芒草处理两年的土壤过氧化氢酶活性最低,较清耕分别降低了50.60%、45.78%。

      • 表7可知,白三叶草、格兰马草、粗燕麦草、小须芒草、宠禾草、弯叶画眉草、柳枝稷和加拿大滨麦处理当年的土壤全氮含量分别比清耕降低了16.6%、3.56%、11.2%、6.92%、13.5%、13.8%、4.79%、12.0%。格兰马草处理的土壤全氮含量最高,不同生草处理两年的土壤全氮含量相对生草处理当年的土壤全氮含量均有不同程度的提高。

        表 7  种植不同草种果园2017和2018年土壤矿质元素的含量

        Table 7.  Mineral element contents in orchard soils planted with different grass species in 2017 and 2018 years

        处理
        Treatment
        全氮 (g/kg)
        Total N
        有效磷 (mg/kg)
        Available P
        有效钾 (mg/kg)
        Available K
        有效铁 (mg/kg)
        Available Fe
        有效锰 (mg/kg)
        Available Mn
        有效铜 (mg/kg)
        Available Cu
        有效锌 (mg/kg)
        Available Zn
        20172018201720182017201820172018201720182017201820172018
        清耕Clear tillage9.82 a9.86 A31.65 h30.87 G136.43 f138.95 H8.23 h8.19 F1.04 g1.08 I0.23 d0.25 D1.28 f1.37 G
        白三叶草White clover8.19 f8.57 F35.32 g38.24 F147.72 e148.37 G8.53 f8.47 E1.18 f1.23 H0.24 d 0.28 BC1.47 e1.59 F
        格兰马草Sideoats grama9.47 b9.59 B46.81 c48.53 C166.60 c169.24 C8.88 d8.94 C1.32 c1.38 D 0.28 ab 0.34 AB2.05 b2.24 B
        粗燕麦草Rough dropseed8.72 d9.03 D38.81 f40.24 G163.14 c165.19 D9.28 c9.35 B1.47 a1.52 A 0.27 bc 0.31 AB1.60 e1.78 E
        小须芒草Little bluestem9.14 c9.42 C41.14 e42.53 E173.91 b176.48 B 9.37 bc9.47 B1.27 d1.34 E 0.28 ab 0.29 BC1.57 e1.63 F
        宠禾草Sand lovegrass8.49 e8.69 E44.16 d45.32 D153.44 d155.94 F8.67 e8.82 C1.23 e1.28 F0.29 a 0.32 AB2.33 a2.57 A
        弯叶画眉草Weeping lovegrass8.46 e 8.94 dE58.73 a60.37 A186.99 a187.31 A 9.47 ab9.54 A1.37 b1.45 C 0.27 ab0.36 A1.75 d1.82 D
        柳枝稷Switchgrass9.35 b9.67 B40.76 e43.81 E156.06 d160.34 E8.39 g8.57 D 1.19 ef1.26 G 0.25 cd 0.28 BC 1.84 cd1.91 C
        加拿大滨麦Canada wildrye 8.64 de9.07 D52.53 b54.69 B175.80 b177.48 B9.53 a9.66 A1.44 a 1.47 BC 0.26 bc0.27 C1.89 c1.95 C
        注(Note):同列数据后不同小写字母表示当年不同生草处理之间的差异显著,不同大写字母表示第二年不同生草处理之间的差异显著 (P< 0.05) Values followed by different lowercase letters in a column indicate significant difference between different grass growing treatments in the first year, and different capital letters indicate significant difference between different grass growing treatments in the second year (P< 0.05).

        不同生草处理当年的土壤有效磷含量分别比清耕提高了11.6%、47.9%、22.6%、30.0%、39.5%、85.6%、28.8%、66.0%,不同生草处理两年的土壤有效磷含量比生草处理当年分别提高了8.26%、3.67%、3.68%、3.38%、2.63%、2.79%、7.48%、4.11%。

        不同生草处理均显著增加了土壤中有效钾的含量,弯叶画眉草处理的土壤中有效钾含量最高;随着生草时间的延长,不同处理的土壤中有效钾的含量均有不同程度的提高,其中柳枝稷处理的增幅最大。

        不同生草处理后土壤中的有效铁、有效锰、有效铜、有效锌都有一定程度的提高,并都明显高于清耕和白三叶草,加拿大滨麦处理的土壤有效铁含量最高,生草处理当年较清耕提高了15.80%;粗燕麦草处理的土壤有效锰含量最高,生草处理当年较清耕提高了40.74%;弯叶画眉草处理的土壤有效铜含量增幅最大,生草两年比生草当年提高了27.92%;宠禾草处理的土壤有效锌含量最高,生草处理当年较清耕提高了82.03%。

      • 图5可知,格兰马草、粗燕麦草、弯叶画眉草、加拿大滨麦处理当年,土壤中的有机质较清耕显著提高了8.03%、8.43%、16.06%、10.84%。生草两年的各处理较生草当年的各处理土壤中的有机质含量都有不同程度的提高,弯叶画眉草处理的土壤有机质含量最高,生草两年比生草当年有机质含量提高了23.53%。

        图  5  种植生草第一年和第二年的土壤有机质含量

        Figure 5.  Soil organic matter content in the first and second years of grass planting

      • 表8可知,不同生草处理当年的叶片矿质元素含量较清耕均有差异。不同生草处理的叶片氮元素含量较清耕均显著降低,除小须芒草外,其他生草处理的叶片氮元素含量均高于白三叶草,分别提高了13.57%、5.83%、23.67%、24.08%、10.85%、8.60%。除柳枝稷之外,生草处理的苹果叶片钙含量较清耕均有显著提高,弯叶画眉草处理的叶片钙含量最高。不同生草处理均可提高苹果叶片的磷、钾、铁、镁、铜和锌元素含量,其中弯叶画眉草处理的叶片磷含量最高,较清耕提高了57.69%;加拿大滨麦处理的叶片钾含量最高,较清耕提高了43.68%;不同生草处理的叶片铁含量较清耕分别提高了25.90%、36.82%、42.58%、19.76%、53.16%、38.04%、50.89%、65.50%;宠禾草处理的叶片镁含量最高,较清耕提高了17.47%;小须芒草处理的叶片铜含量最高,比清耕提高了24.02%;宠禾草处理的叶片锌含量最高,比清耕提高了63.30%,比白三叶草提高了30.65%。

        表 8  不同生草处理种植当年叶片矿质元素含量

        Table 8.  The content of mineral elements in leaves on the first year of grasses planting

        处理TreatmentN (g/kg)P (g/kg)K (g/kg)Ca (g/kg)Mg (g/kg)Fe (mg/kg)Cu (mg/kg)Zn (mg/kg)
        清耕Clear tillage21.84 a1.04 g2.61 h19.63 f1.66 e 75.85 g6.41 e15.53 h
        白三叶草White clover17.32 g1.23 e3.10 f20.48 e1.67 e 95.50 e6.53 e19.41 f
        格兰马草Sideoats grama19.67 c 1.36 cd3.47 c23.08 b1.85 b103.78 d7.24 c18.55 g
        粗燕麦草Rough dropseed18.33 f1.38 c3.61 b21.84 d1.71 d108.15 c6.59 e20.58 e
        小须芒草Little bluestem16.34 h1.52 b2.90 g22.59 c1.75 c 90.84 f7.95 a23.69 c
        宠禾草Sand lovegrass21.42 b1.27 e3.35 d22.44 c1.95 a116.17 b6.91 d25.36 a
        弯叶画眉草Weeping lovegrass21.49 b1.64 a3.24 e23.55 a1.85 b104.70 d7.56 b24.39 b
        柳枝稷Switchgrass19.20 d1.15 f3.45 c19.84 f1.69 de115.45 b7.68 b22.11 d
        加拿大滨麦Canada wildrye18.81 e1.32 d3.75 a20.43 e1.76 c125.53 a7.56 b20.63 e
        注(Note):同列数据后不同小写字母表示不同处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different lowercase letters in a column indicate significant difference between treatments (P < 0.05).
      • 生草技术可降低果园生产成本,提高果园产出。现代果园土壤管理普遍采用生草制,研究发现,草种的选择质量将直接影响果园生草的效果[21]。高度和叶片宽度、密度、盖度、地上和地下生物量是评价草坪质量的重要指标。一般认为,叶片越窄质地越好,绿期越长草的生命力越旺盛,盖度越大,生长量就越大,根系产生的微生物越多。因此,果园用草应具有以下特性:叶片细长且高度不超过50 cm,刈割次数少;根系数量大,长度在20 cm以内;生长旺盛,覆盖率高;没有与果树共同的病虫害;地面覆盖期长,旺长期较短;耐阴,耐踩踏,易恢复[21]

        苹果园进行生草处理后,由于比清耕增加了地表的天然覆盖物,从而使果园近地表层下垫面的水、气、热、光等生态因子较清耕有所不同,影响土壤温度和湿度变化。本试验中,6~8月份不同生草处理的土壤温度较清耕均显著降低,种植弯叶画眉草的降温效果明显髙于其他生草,可能由于弯叶画眉草的生长势强、生长茂盛、郁闭性强导致的,此结果有待于进一步试验验证。当果园人工生草或自然生草后,果园土壤水分还与草的生长状况密切相关[22-25]。6、7、8月份,清耕土壤湿度均大于种植生草土壤。清耕处理的果园地表虽然无遮挡物,地面蒸发量大,但是生草处理的果园其草生长迅速,植物蒸腾作用强,对水分的吸收量有可能超过了清耕地表的蒸发量,该结果与多年的经验是一致的。但是生草种植第二年的土壤湿度明显高于生草种植当年,这可能是因为生草发达的根系有利于储存降雨和水分的下渗,较高的覆盖度也会大大降低土壤水分的蒸发。因此,长期种植生草或许会逐渐减轻草与果树竞争水资源的矛盾,但该研究结果还需要进一步证实。

        土壤总孔隙度、土壤pH、土壤微生物量和土壤酶活性直接关系果树根系的生长,影响果树的生长发育。土壤pH影响着土壤中营养元素的有效性和土壤对养分的固持能力[26]。果园种植生草大大增加了土壤中的有机碳供给,提高了土壤的通气性,促进了微生物对有机碳的分解和利用,产生较多的根系分泌物,生长繁衍中枯落物的分解可产生较多的CO2和有机酸,从而降低土壤的pH[26],活化土壤中的元素,提高有机质含量。植物根系可以产生数量多且种类丰富的分泌物,这为微生物提供更多的碳源和能源,促进土壤微生物的生长和繁殖[27],提高土壤酶的活性,减少有毒物质的积累,加快土壤中有机物质的分解与转化进程。本试验中,种植生草的土壤总孔隙度比清耕升高,而pH表现出比清耕降低的趋势,且生草种植第二年的土壤总孔隙度比当年提高,而pH比当年有不同程度的降低,说明生草第二年,其枯落物大量积累,微生物分解产生的CO2和有机酸降低了土壤的紧实度和pH,有利于土壤团粒结构的形成,因此,果园生草有利于活化土壤中的元素,提高土壤中有机质含量,土壤中有效态养分的含量较清耕有所增加。土壤微生物是土壤生态系统中最重要的部分[28],果园生草能够显著提高微生物量和微生物活性[29-32]。与行间生草后土壤中有机残体量较清耕有所增加相关,有机残体量增加了土壤微生物的营养来源,促进了微生物的生长和繁殖[27],增加土壤中变形菌纲、伞菌纲、粪壳菌纲、球囊菌纲等微生物的数量,提高土壤自身的修复能力,有助于复杂污染物的降解和土壤氮素的利用,加快有机物质的吸收,提高土壤的固氮作用,这与刘富庭等[33]的研究结果一致。

        存在于土壤中的所有含碳的有机物质称为土壤有机质,是土壤的重要组成部分。有机质是土壤肥力的核心,是土壤养分的重要来源,能为植物的生长提供多种营养,是促进果树生长发育和实现果实优质、高产的重要条件。许多试验研究表明,果园生草可以有效地增加土壤有机质含量[34-35]。另外,生草对土壤有机质的影响与生长年限有关[36],如牛自勉等[37]的研究结果表明,第一年表层土壤有机质并没有增加,第二年才开始有所增加,到3~4年土壤有机质增加幅度较为明显。本试验中,格兰马草、粗燕麦草、弯叶画眉草和加拿大滨麦处理当年的土壤有机质含量显著增加,8个草种处理两年的土壤有机质含量较清耕均有显著增加,且生草两年处理的土壤有机质含量比生草当年有明显的提高,说明果园生草可以提高土壤有机质的含量,且随着年限的增加,有机质含量提高的效果更明显。

      • 7个生草处理均可提高土壤湿度、土壤孔隙度,且生草两年比生草当年的效果明显;不同生草处理均不同程度的提高了土壤和叶片磷、钾、铁、铜、锌元素的含量以及土壤有机质和微生物的含量。综合分析不同生草处理对于改善土壤环境、土壤养分和果树叶片矿质元素含量的影响,认为宠禾草、弯叶画眉草和加拿大滨麦的生草效果较好。

    参考文献 (37)

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