果园生草条件下土壤与近地层空气温湿度特征研究

摘要 ［目的］明确不同生草种类下土壤与近地层空气温湿度的变化特征，为果园生草技术推广提供理论依据。［方法］基于田间随机区组试验设计，采选黑麦草、苜蓿、高羊茅、长柔毛野豌豆4种抗旱、抗寒功能草种，结合自然生草，以清耕为对照，分析不同生草品种、不同季节下果园土壤及近地层空气温湿度的变化特征。［结果］在春季和夏季高温期，生草栽培下0～40 cm土壤中播种苜蓿和长柔毛野豌豆土壤含水量较高，生草栽培下0～20、>20～40、>40～60 cm土壤中长柔毛野豌豆、苜蓿、高羊茅处理土壤温度降低率总体较高。在夏季高温期，种植苜蓿或长柔毛野豌豆可使近地层空气温度降低1.5 ℃左右，使空气湿度增加11.82%以上。［结论］相较于清耕，果园行间播种苜蓿和长柔毛野豌豆可明显增加土壤及近地层空气湿度，降低土壤与近地层空气温度。在春季，果园生草主要通过减小土壤昼夜温差来调控果树生长发育。在夏季高温期，果园生草则主要通过抑制土壤水分散失，增加空气湿度来减少高温干旱对果树生长发育的不良影响。

关键词 果园生草；土壤；近地层；温湿度；变化特征；宁夏引黄灌区

中图分类号 S 66 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2025）05-0056-08

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.05.012

Study on the Air Temperature and Humidity Characteristics of Soil and Near-surface Layer Under Grass Growing Conditions in Orchard

LI Xiao-long，MA Jun，CHU Yan-nan et al

（Institute of Horticulture， Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Yinchuan，Ningxia 750002）

Abstract ［Objective］To clarify the variation characteristics of soil and near-surface air temperature and humidity under different grass species， and to provide theoretical basis for the promotion of grass technology in orchards.［Method］Based on the design of randomized field experiment， four kinds of drought-resistant and cold-resistant grass species （Lolium perenne， Medicago sativa， Festuca arundinacea， Vicia sepium）were selected， combined with natural grass and clear tillage as the control， to analyze the characteristics of soil and air temperature and humidity changes in orchard under different grass varieties and different seasons.［Result］In the spring and summer high temperature periods， the soil water content of Medicago sativa and Vicia sepium planted in 0-40 cm soil under grass cultivation was higher;the overall temperature reduction rate of Vicia sepium， Medicago sativa and Festuca arundinacea in 0-20，>20-40 and >40-60 cm was relatively high.In the summer high temperature period， planting Medicago sativa or Vicia sepium could reduce the near-surface air temperature by 1.5 ℃ and increase the air humidity by more than 11.82%.［Conclusion］Compared with clear tillage， interrow sowing of Medicago sativa and Vicia sepium can significantly increase soil and near-surface air humidity， and decrease soil and near-surface air temperature. In spring， orchard grasses regulate the growth and development of fruit trees mainly by reducing the temperature difference between day and night. In the summer high temperature period， orchard grass mainly reduces the adverse effects of high temperature and drought on the growth and development of fruit trees by inhibiting soil water loss and increasing air humidity.

Key words Grass growing in orchards;Soil;Near-surface;Temperature and humidity;Change characteristic；Ningxia Yellow River irrigation area

果园科学生草能通过调节土壤温湿度、改善果园小气候去促进果树生长发育，同时可防止因北方地区春季降水稀少、升温快、空气干燥所引起的花果发育不良问题的产生［1-3］。研究发现，果园生草能降低土壤极端最高温度，有效提高CO2释放速率［4］，生草还可显著提高0～60 cm深度土壤的含水量［5-6］。另一观点则认为，相较于清耕园，生草栽培可降低土壤的含水量［7］，在干旱季节的竞争性更强［8］，果园生草对土壤含水量的影响程度取决于牧草的生长进程，在冬春季节果园生草可表现为保墒性，而在夏秋季节牧草萌发后则表现为耗水性［9］。有研究还发现，除对土壤温湿度产生影响外，果园生草还可显著改变果园空气的温湿度［10-11］。阳光辐射增加土壤蒸发是造成土壤含水量降低的主要原因，降低土壤蒸发是提高农田水分利用效率的一个重要途径［12］。土壤蒸发阻力与秸秆覆盖量、植被叶面积指数呈正相关［13-14］，果园生草后，牧草阻隔阳光直射地表，导致土壤水分蒸发量锐减，具有保水作用，但牧草自身生长又消耗了土壤水分。

以上研究表明，关于果园生草对土壤和空气温湿度影响的结论各不相同，有时还会出现截然相反的结论。究其原因，主要与研究所在地区的气候条件（太阳辐射量、降水量）、生草种类、灌溉模式、土壤性质的不同有关。可见，该类研究虽然只关注生草对土壤水分及温度的影响，但其研究结论存在多样性、复杂性、特异性，同时研究结论受地域性的影响很大。例如在干旱与半干旱区（太阳辐射量大，降水量小），果园生草对土壤、空气温湿度的影响尚未得到有力解释。基于以上问题，该研究依托苹果树行间种植多年生黑麦草、苜蓿、自然生草、高羊茅、长柔毛野豌豆对土壤、果树的影响综合试验，适时开展干旱半干旱区不同功能草种下土壤与近地层水分、温度变化特征研究，明确在该区域气候及特定水分供应模式下果园生草对土壤温湿度的影响，探讨不同季节、行间生草种类条件下土壤、空气相关指标的变化特征，为本地苹果主产区合理推广果园生草、实现水分高效利用、促进苹果产业的高质量发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验地点位于宁夏青铜峡市邵岗镇甘城子村（105.93°E、30.09°N），海拔1 420 m，年降水量200 mm左右，多集中于秋季，全年平均温度5～18 ℃。土壤类型为黏质土。土壤养分指标：有机质7.02 g/kg、全氮0.42 g/kg、全磷0.54 g/kg、全钾18.30 mg/kg、碱解氮22.30 mg/kg、速效磷15.60 mg/kg、速效钾132.30 mg/kg。

1.2 试验材料

试验园主栽品种为蜜脆（Malus domestica Borkh.cv.Honeycrisp），基砧为青砧1号，树龄2年，株行距1.5 m × 4.0 m，试验地面积2 hm2，供水模式为漫灌，年供水次数5次，共选择4种果园生草品种，分别为多年生黑麦草（Lolium perenne L.）、高羊茅（Festuca arundinacea L.）、紫花苜蓿（Medicago sativa L.）、长柔毛野豌豆（Vicia sepium L.）。

1.3 试验设计

生草试验监测时间2020年3月—2022年10月。于2020年3月20日土壤返潮后开始对草种进行播种，每行播种宽度2 m，播种深度2 cm，采取条播方式播种，草种播种量见表1，各草种刈割次数视草种生长量而定，当草种生长至40～50 cm高度时利用割灌机刈割还田。

试验采取随机区组设计，将试验地总体划分为3个区域（重复），每个区域均设计4个人工生草处理、自然生草处理（NG）及其对照组，4个人工生草处理组分别为黑麦草（LP）、高羊茅（FA）、苜蓿（MS）、长柔毛野豌豆（VS）处理，1个对照组为清耕对照（CK）。各处理在前2个区域内播种相关草种3行，在第3个区域内播种2行，每个区域都确保有1～2行果树在相同草种区域之内，采用随机选择方式对每个草种进行播种，待全部播种完成后压实土壤。在3年的试验阶段，果园施肥及供水均按照正常果园统一管理，不对草种进行单独施肥与供水。

1.4 样品采集与测定

1.4.1

土壤湿度变化特征。根据监测目的，分别于2022年4月1日—5月5日、7月10日—8月9日采用便携式AT210型土壤温湿度测量仪对不同处理4个土壤深度（0～10、>10～20、>20～30、>30～40 cm）下的土壤湿度进行监测，每间隔2 d测定一次，在单个重复区域下采用“S”型方式取样，对每个处理均匀获取5个监测点位数据，待3个重复区域全部监测完成后，取平均值为每个处理在不同监测深度下的土壤湿度数值（以土壤含水量计），监测时间固定于每日10：00开始。

1.4.2 土壤温度变化特征。分别于2022年春季果树萌芽期及夏季高温期，将多个RS-3W3S-TR3型土壤温度测定仪固定于不同处理下的代表性区域，对每个处理同时连续采集3 d的24 h土壤温度数据，每个监测位点设置3个土壤深度监测节点，分别为0～20、>20～40、>40～60 cm土层，取3 d监测所得平均值作为某一处理在相关时期的24 h土壤温度变化值。

1.4.3 近地层空气温湿度特征。在2022年3月15日—9月30日，每隔15 d采用watchdog 1450型温湿度记录仪对不同处理下的近地层（距离地面1 m）空气温湿度进行监测，每次监测时间固定为15：00。