行间生草对西藏梨园土壤物理性质的影响*
时间：2023-04-25 10:20:05 来源：千叶帆 本文已影响人
叶彦辉 盛基峰 王国伟 柳羽 王宇桃 韩艳英
（西藏农牧学院资源与环境学院，西藏 林芝 860000）
果园生草具有改良土壤理化性质、调节果园生态环境、抑制杂草和病害、促进果树生长发育的生产生态效应。果园行间生草是指在果树行间种植一年生或多年生草本植物的土壤管理方式。早在20 世纪90 年代，果园行间种草的土壤管理制度就已开始在我国进行推广，但发展至今，只有山东、福建、山西等地得到小范围推广，全国范围内其他地区仍以清耕为主，果园生草模式仍然处于试验推广与小面积应用阶段［1-3］。近些年，有关行间生草对果园土壤物理性质影响的研究较多，生草可以改善葡萄园［4］、苹果园［5,6］土壤物理性质，提高土壤总孔隙度，降低土壤容重。如李艳丽［7］研究认为：相对于清耕，行间种植三叶草能降低土壤温度和土壤容重，提高土壤含水量和孔隙度。这些研究多集中在南方果园和黄土高原地区，结论也比较一致，行间生草都能降低土壤容重，提高土壤水分，改善土壤结构［8-10］。迄今为止，行间生草对西藏高原梨园土壤物理性质的影响研究未见系统报道。
林芝市是西藏高原梨果主要产区之一。以林芝地区为代表的西藏高原特色梨果产业逐渐成为促进自治区区域经济发展，有效解决“三农”问题，进一步改善生态环境的支柱产业之一。梨果产业是一种区域集体化、劳动集约化的管理模式［11］，目前，西藏地区多数果园主要为河滩地、“上山下园”等立地类型，大多是旱地“雨养”果园，加之果园生产管理条件不足、梨农对梨园土壤不了解，长期采取清耕措施，人为干预严重导致梨园地表长期处于裸露状态，土壤结构破坏，土壤保肥保水能力逐年下降，影响梨树生长发育。改善西藏梨园土壤物理性状，提高蓄持和供应水肥的能力对当地梨生产至关重要。本试验以林芝市巴宜区西藏农牧学院林学试验梨园土壤为试材，以清耕为对照，进行种植白三叶草和种植土豆处理，探讨行间生草对梨园土壤物理性质的影响，旨在丰富生草对梨园土壤物理性质影响的研究体系，以期为西藏高原梨园土壤管理制度的改善、梨园生草培肥地技术的推广应用以及建设生态梨园提供理论支撑和科学依据。
试验地位于西藏自治区林芝市巴宜区八一镇西藏农牧学院林学基地（29°33′14″E、94°28′20″N），海拔2995m，属于藏东南温暖湿润性气候。冬季干燥，夏季多雨，土壤为偏酸性沙壤土。该地区全年平均温度为8.6℃，极端最高气温为30.2℃，极端最低气温为-15.6℃，全年日平均气温≥10℃的日数为159.2 d，≥10℃以上活动积温为2225.7℃；
年平均降雨量为634.2 mm，降水时间不均匀，主要集中在夏季（6—9月）；
最晚晚霜出现在5 月上旬，最早早霜出现在9月下旬。梨园建立于2018年3月，主要栽植品种为“黄金”梨，株行距3m×2m，南北行向，可喷灌。
2.1 试验设计
试验样地采用行间生草，设置清耕区（CK）、白三叶生草区（豆科）和土豆区（茄科）3 个处理区，各处理均设置3 个重复小区。每个重复小区面积30m2，生草草种于2018 年5 月播种。各处理小区立地、土壤等田间管理条件均一致。
2.2 土壤样品采集及处理
2019 年6 月上旬在各处理小区按“Z”字形随机取样，用环刀分别采集0cm～10cm、10cm～20cm、20cm～30cm 三个层次土壤样品，每个土层取3 个环刀并编号带回实验室，分别用以测定土壤容重、土壤孔隙度（总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度）、土壤水分含量（田间持水量、饱和含水量、毛管含水量）、土壤排水能力等各项物理指标。
2.3 测试方法
土壤容重和田间持水量测定采用环刀法（环刀体积为100cm3）。土壤总孔隙度、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、饱和含水量、毛管含水量、排水能力的测定采用环刀法和浸水法；
参照中华人民共和国林业行业标准《森林土壤分析方法》［12］计算公式对各物理性质进行计算。
2.4 数据处理
采用单因素方差分析(One-Way ANOVA,LSD) 比较不同处理间的差异显著性，各土壤物理性质指标间的相关性采用Pearson 相关分析完成。以上统计分析均在SPSS17.0 软件中进行。
3.1 土壤容重
本梨园试验区土壤容重变化范围为1.017～1.215，其中不同生草区的土壤容重大小顺序为：清耕区＞土豆区＞白三叶区；
不同生草区的同一土层，土壤容重表现为：10cm～20cm 土层清耕区差异显著性高于白三叶区和土豆区（P ＜0.05），其他层次的生草处理间差异不显著；
同一生草区不同土层间土壤容重表现为：白三叶区10cm～20cm 土层容重差异显著性低于0～10cm 和20cm～30cm 土层土壤（P ＜0.05），清耕区和土豆种植区的各土层将差异不显著（表1）。该研究说明种植白三叶草和土豆均可显著降低10cm～20cm土层土壤容重，且白三叶效果较高于土豆。
表1 不同生草区土壤容重变化特征
3.2 土壤孔隙度
不同生草土壤孔隙度（表2）变化，在0cm～30cm 垂直剖面上，清耕区土壤总孔隙度为0cm～10cm 土层最高，白三叶区和土豆区土壤总孔隙度均为10cm～20cm 土层最高，果园种植白三叶和土豆降低了土壤孔隙度，但没有改变土壤孔隙的基本状态，土壤毛管孔隙度大于非毛管孔隙度。0cm～10cm 土层，总孔隙度和毛管孔隙度均表现为清耕区＞白三叶区＞土豆区，10cm～20cm 土层，总孔隙度和毛管孔隙度均表现为土豆区＞清耕区＞白三叶区，20cm～30cm 土层，总孔隙度和非毛管孔隙度均表现为土豆区＞清耕区＞白三叶区。同一生草区不同土层，白三叶区20cm～30cm 土层总孔隙度差异显著性低于0cm～10cm 和10cm～20cm 土层（P＜0.05），同一土层不同生草区，10cm～20cm 土层土豆区总孔隙度差异显著性高于清耕区和白三叶区（P ＜0.05），在20cm～30cm 土层白三叶区差异显著性低于清耕区和土豆区（P ＜0.05）。清耕区仅0～10cm 土层孔隙度大于白三叶区和土豆区，但＞10 cm 土层土壤孔隙度较小、易板结，而种植白三叶草和土豆均可显著提高10cm～20cm 和20cm～30cm土层土壤孔隙度，且对于10cm～20cm 土层种植土豆的效果较好，对于20cm～30cm 土层种植白三叶草的效果较好。
表2 不同生草区土壤孔隙度变化特征
3.3 土壤水分
土壤对各种水分的调节与控制性能(饱和含水量、毛管含水量、田间持水量、排水能力)能较好地反映林地土壤的保水、供水能力，也能间接影响梨树的生长发育。表3 反映了不同处理土壤保水能力和排水能力。0～10cm 土层，饱和持水量、田间持水量和排水能力表现为白三叶区＞土豆区＞清耕区。10cm～20cm土层，饱和持水量和田间持水量表现为白三叶区＞清耕区＞土豆区，毛管持水量和田间持水量表现为清耕区＞白三叶区＞土豆区。20cm～30cm 土层，饱和持水量、毛管持水量、田间持水量和排水能力均表现为土豆区高于清耕区和白三叶区。白三叶区0～10cm 土层饱和持水量均值显著高于10cm～20cm、20cm～30cm土层，且0～10cm 土层田间持水量显著高于清耕区（P＜0.05），土豆区土壤水分指标与清耕和白三叶区无显著差异，说明种植白三叶草对各土层田间持水量和饱和持水量可以产生较明显的影响，且能有效的提高浅层土壤的田间持水量。
表3 不同生草区土壤持水量变化特征
3.4 各指标间相关性
土壤物理性质指标间是具有一定的相关性的，Pearson 相关性结果表明，土壤总孔隙度和毛管孔隙度均与饱和持水量、毛管持水量以及田间持水量呈极显著正相关关系（r＞0.6,P＜0.05），说明随着土壤孔隙度的升高，土壤能够存储的水分增加。土壤排水能力与非毛管孔隙度及田间持水量与呈极显著负相关关系（P ＜0.05），说明土壤水分含量越高，土质越疏松，排水能力越好。但本研究中不同生草处理后的土壤容重与其他物理指标间均无显著相关关系。如表4 所示。
表4 各物理指标间相关性系数
4.1 讨论
土壤容重作为评价土壤物理性质的重要指标，可以反映出土壤熟化程度，且土壤容重大小反映土壤结构、透气性、透水性能以及保水能力的高低［13,14］。土壤总孔隙度为单位体积土壤孔隙所占的百分比，土壤总孔隙度包括毛管孔隙和非毛管孔隙，由土壤容重和比重决定［15,16］。不同类型生草试验结果表明，果园生草可对土壤容重、孔隙度等产生显著影响［17,18］，本试验中，清耕区由于人类频繁的活动干扰，导致表层土壤被反复踩踏，且土壤长期处于裸露状态，使土壤变得紧密，从而使土壤容重、饱和持水量、田间持水量排水能力偏大，毛管含水率偏小；
而种植白三叶草和土豆均能降低土壤容重，增加土壤孔隙度，一定程度上改善了土壤的物理性质。此外，白三叶草根系较土豆根系发达，促使三叶草种植区土质更疏松，孔隙度变大，土壤蓄水保水能力相应增强，且表层（0cm～10cm）土壤物理性质的改善优于深层土壤。行间生草对西藏高原梨园土壤物理性质的影响程度有所不同，总体趋势为行间生草促进了梨园土壤物理性质的持续改善。对于生草后土壤物理性质的变化与梨树生长发育存在的关系，有待进一步研究探讨。
本研究还对8 个土壤物理性质指标间的关系进行了分析，其中有15 组（54%）物理指标的相关关系达到了显著或极显著，这与张孝存［19］评价土壤质量指标数据集的相互关联程度较一致，表明该试验梨园土壤物理性质指标间具有较高的相关性，行间生草种植能同时使多个物理性质得以改改善，进一步为梨园土壤耕作管理制度的制定提供依据。
4.2 结论
（1）白三叶草和土豆均可改善土壤容重和孔隙度，土壤容重大小为清耕区、土豆区、白三叶区，总孔隙度大小为清耕区、白三叶区、土豆区。对于土壤容重而言，种植白三叶效果优于土豆；
对于土壤孔隙度而言，土豆对10cm～20cm 土层、白三叶草对20cm～30cm 土层改善效果较好。
（2）生草处理对梨园土壤田间持水量、饱和持水量以及排水能力均比清耕区有较不同程度的提高，种植白三叶的效果更佳，有利于梨园在多雨季节贮集较多降水。
（3）土壤容重与孔隙度和持水量间无显著相关关系，而总孔隙度与毛管孔隙度、饱和含水量、毛管含水量及田间持水量与极显著正相关关系，田间持水量与毛管孔隙度呈极显著正相关关系，土壤排水能力与非毛管孔隙度和田间持水量与极显著负相关。
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