生草栽培对刺梨园土壤团聚体分布及有机碳含量的影响

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摘要：摘 要：为探究生草栽培对刺梨园土壤团聚体稳定性及有机碳含量的影响，以贵州省龙里县谷脚镇刺梨园为研究对象，设置人工草(AG)、自然草(NG)和清耕(CK)三种处理，测定三种模式下土壤各粒級水稳性团聚体含量和团聚体内有机碳含量。结果表明：(1)AG和NG模式下水

　　摘 要：为探究生草栽培对刺梨园土壤团聚体稳定性及有机碳含量的影响，以贵州省龙里县谷脚镇刺梨园为研究对象，设置人工草(AG)、自然草(NG)和清耕(CK)三种处理，测定三种模式下土壤各粒級水稳性团聚体含量和团聚体内有机碳含量。结果表明：(1)AG和NG模式下水稳性团聚体主要集中在>2mm粒径中，CK模式下水稳性团聚体主要集中在<0.25mm粒径中;生草栽培显著提高土壤水稳性大团聚数量和平均重量直径，增加了土壤结构的稳定性;(2)0～20cm层，NG和AG处理下，6个粒级团聚体的有机碳比CK分别高236.99%、188.52%、29576%、267.51%、290.14%、242.10%，和122.44%、84.46%、157.05%、91.19%、127.83%、110.46%;(3)生草栽培模式下团聚体有机碳贡献率主要集中在>0.25mm粒径大团聚体中，比例为86%～95%;CK处理下，其贡献率则主要来自于<0.25mm的微团聚体。综上所述，生草栽培能显著提高刺梨园土壤团聚体稳定性及有机碳含量，自然生长杂草对土壤有机碳的增加效果优于人工种植黑麦草，研究结果可为刺梨园的科学管理和施肥提供科学依据。

　　关键词：生草栽培;团聚体稳定性;有机碳;刺梨

　　刺梨(Rosa roxbunghii Tratt.)为蔷薇科多年生落叶灌木缫丝花的果实，有着“维C之王”的美誉，是云贵高原特有的野生资源。随着刺梨营养价值、药用价值的不断开发，其应用领域越来越广，种植前景广阔[1]。刺梨园长期进行清耕这种常规种植管理方式会造成土壤结构破坏，土壤质量下降，不利于果树生长、果实品质提高和土地资源的可持续利用[2]。生草栽培是目前许多发达国家采取的一种果园土壤管理措施，在果园全园或行间种植生草或农作物，在一定的规范性管理制度下，让果树和草类协调共生[3]。将生草栽培模式应用于刺梨园对改善果园土壤理化性质、调节果园生态环境、进行果树病虫害综合防治以及生产优质水果等方面有重要作用[4-6]。

　　团聚体是土壤的重要组成部分，既影响土壤的持水性和通透性，又影响土壤的水分和养分供应[7-8]。不同粒径团聚体在土壤中发挥的作用不同[9]。良好的土壤结构不仅要有较好的孔隙性质，還要有很好的稳定性，用来抵抗外力或外部环境的变化[10]。平均重量直径(MWD)是各级团聚体的综合指标，能够反映土壤中大团聚体的含量，并指示团聚体的稳定性。有机碳(SOC)是土壤生态系统中土壤肥力的物质基础和重要指标[11]。土壤有机碳作为土壤团聚体的主要胶结物质，与团聚体含量及其稳定性有着密切关系[12-14]。研究表明，土壤有机质含量的增加会促进土壤团聚体稳定性的增加，而土壤稳定性的增加又能增加土壤有机碳的含量，增强有机碳的保护和碳汇作用，二者相互依存[15-17]。大量研究表明，生草栽培对果园土壤的益处主要集中在理化性质的改良[6]、果园小气候的改善[4，18]、果树根系生长的促进[5]以及水土保持[19]等方面。生草栽培使土壤有机碳含量显著增加、微生物活性增强，但不同的草种类型对土壤团聚体和有机碳的影响不同[20]。例如，陈苏等[21]研究表明，豆科类牧草白三叶对总有机碳增加的能力高于禾本科类的黑麦草，而豆科类牧草对土壤养分的积累也具有显著正效应。因此，研究不同类型生草栽培对土壤性质影响的差异对刺梨园的科学管理、指导施肥以及促进刺梨产业的积极发展具有重要意义。

　　刺梨是近年来贵州大力发展的一种新型特色产业。目前关于刺梨的研究主要集中在刺梨园土壤性质[22-23]、刺梨营养成分的加工利用或工艺的改进[1，24]、刺梨育种繁殖及栽培技术[25]、刺梨产量和品质提高[26]及资源开发与产业发展[27]等方面，而关于生草栽培模式下刺梨园土壤团聚体分布和有机碳含量的研究还鲜见报道。因此，本文以贵州省龙里县谷脚镇刺梨园为对象，研究生草栽培对刺梨园土壤团聚体稳定性和有机碳含量的影响，为刺梨园土壤改良、科学管理以及实现果园刺梨果实优质高产及其可持续发展提供科学依据。

　　1 材料与方法

　　1.1 研究区概况

　　研究区设在贵州省黔南布依族苗族自治州龙里县谷脚镇(为E106°45'18"～107°15'01"，N26°10'19"～26°49'33")，该地属于亚热带季风湿润气候，海拔1280～1500m，最高为1760m。年均降雨量为1088mm，多集中在夏季。年均日照时数为1060～1265h，无霜期280d。年均气温13.9℃，最高33.2℃，最低-2℃，冬无严寒，夏无酷暑。土壤类型主要为黄壤，土层厚度为50～80cm。

　　1.2 试验设计及样品采集

　　刺梨园种植刺梨品种为贵农五号，株行距为2m×3m，于2011年12月南北行向定植。

　　试验采用随机区组设计，在刺梨园共设置3个处理，处理1：人工草(AG，刺梨间作黑麦草，于2012年3月在刺梨园种植黑麦草，每亩的播种量为1.5kg);处理2：自然草(NG，园内自然生长醡浆草、三叶草、狗尾草、牛筋草等杂草)。处理3：清耕(CK，刺梨单作，每年5月、7月、10月清除园内杂草)。每个处理设置3次重复，共9个试验小区，每个试验小区面积为20m×30m。采用常规方法管理刺梨园，刺梨修枝、施肥、病虫害防治等管理方式均一致[28]。

　　在2018年7月份对土壤样品进行采集。在各小区分别采用“S”形布点方法选取5个采样点，分别取0cm～20cm、20cm～40cm两个土层的原状土样，将每个取样点各个土层分层混匀，运用四分法取约1kg土，装在硬质塑料盒中内带回实验室，将原状土样沿其自然结构轻轻掰碎成小土块，去除动植物残体和碎石块等，在阴凉处自然风干。

　　1.3 指标测定及计算方法

　　土壤水稳性团聚体的测定：将采集的原状土样在阴凉干燥处自然风干，沿自然结构轻轻掰成直径约1cm的小土块，除去植物残体、小石块等，称取200.00g土样放入套有5mm、2mm、1mm、0.5mm、0.25mm筛子的套筛最上层，将套筛放在团粒分析仪的震荡架上，以3cm振幅、30次/min的频率震荡30min。再用自来水转移每一层剩余的土粒至铝盒，置于60℃烘箱中烘干称重，磨细过2mm和0.25mm筛，用自封袋装好标记，备用。

　　土壤有机碳含量的测定：重铬酸钾容量法—外加热法。

　　团聚体特征参数计算：

　　团聚体重量百分数：ωi=mim×100%;

　　团聚体平均重量直径：MWD=∑ni=1xi·ωi;

　　式中：ωi为各粒级团聚体重量百分数;MWD为团聚体平均重量直径(mm);xi为每一粒级团聚体的平均直径(mm)。

　　各粒级团聚体对有机碳的贡献率：各粒径团聚体对于土壤有机碳含量的贡献率=该级团聚体中有机碳含量×该级团聚体重量百分数(%)/土壤中有机碳含量。

　　1.4 数据处理及分析

　　采用SPSS 17.0对数据进行统计分析。采用单因素方差分析(One-Way ANOVA)和最小显著极差法(LSD)对栽培黑麦草、自然草、清耕三种地表管理方式下刺梨园土壤各粒级团聚体质量分数ωi、平均重量直径MWD、有机碳含量和各粒级团聚体对有机碳的贡献率进行显著性检验和多重比较。显著性水平设置为a=0.05;数据用均值±标准差表示。

　　2 结果与分析

　　2.1 生草栽培模式下刺梨园土壤水稳性团聚体分布特征

　　从表1可以看出，生草栽培对刺梨园土壤水稳性团聚体分布有显著影响(P<0.05)。AG和NG模式下不同土层水稳性团聚体粒径主要集中在>5mm和5～2mm，分别占团聚体总量的43.99%～48.13%(AG)和40.48%～48.15%(NG)，CK模式下不同土层水稳性团聚体粒径主要集中在<025mm，占团聚体总量的30%以上。AG处理下，0～20cm层不同粒级的团聚体含量之间没有显著差异(P>0.05);20～40cm土层>5mm团聚体含量显著高于其他粒级(P<0.05);NG处理下，0～20cm土层>5mm团聚体含量显著高于其他粒级(P<0.05);20～40cm土层>5mm团聚体含量显著高于5～2mm、2～1mm、0.5～0.25mm和<025mm(P<0.05);CK处理下，0～20cm土层<0.25mm粒级团聚体重量百分数为35.73%，20～40cm土层<0.25mm粒级团聚体重量百分数为34.95%，二者均显著高于相同处理下其他粒级团聚体重量百分数(P<0.05)。

　　推荐阅读：《植物遗传资源学报》(季刊)创刊于1982年，前身是中国农业科学院作物品种资源研究所和中国农学会遗传资源分会主办的《作物品种资源》。

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