葡萄行间早熟禾生物量分布及其与土壤物理性质的关系

摘要 ［目的］定量分析果园人工草地的生长状况及其环境响应规律，为果园生草的技术应用和可持续经营提供依据。［方法］采用样方调查法和环刀取样法，研究了设施条件下葡萄行间早熟禾（Poa annua）的地上、地下生物量的空间分布及其与土壤容重、饱和持水率等土壤物理性质的相关关系。［结果］早熟禾生物量平均为395.8 g/m2，地上部分占79.6%，地下部分占20.4%；行间正中部位显著高于两端部位（P<0.05），0～10 cm土层显著高于10～20、20～30 cm土层（P<0.05）。土壤饱和持水率、毛管持水率、田间持水率分别为46.3%、38.4%、35.7%，其空间变化与生物量分布一致；土壤容重平均为1.40 g/cm3，其空间变化与生物量相反。地下部分生物量空间分布与土壤物理性质有较强相关性，在水平分布上与田间持水率呈极显著正相关（P<0.01），与毛管持水率、自然含水率、容重呈显著相关（P<0.05）；在垂直分布上与田间持水率、毛管持水率呈极显著正相关（P<0.01）。［结论］葡萄行间草地生物量受土壤物理性质显著影响，在水平方向上呈中间高、两端低的单峰型格局，在垂直方向上随土层深入而逐渐降低。

关键词 行间草地；早熟禾；生物量；空间变化；土壤物理性质

中图分类号 S606+.1文献标识码 A文章编号 0517-6611（2023）21-0057-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.21.014

Spatial Distribution of Poa annua Biomass between Grape Rows and Its Relationship with Soil Physical Properties

LI Zhenhua， XIAN Jingping， WANG Kexingetal

（School of Civil Engineering and Architecture， Xinxiang University， Xinxiang， Henan 453003）

Abstract ［Objective］ Quantitative analysis on the growth status and its environmental responses of artificial grassland in orchards provided a basis for technical application and sustainable management of grassland in orchards. ［Method］ Samlpe plots investigation and ringknife sampling were used to study the spatial distribution of Poa annua biomass and its relationship with soil physical properties， such as soil bulk density and saturated water retention in a vineyard of Xinxiang， Northern part of the Yellow River. ［Result］ The average biomass of Poa annua was 395.8 g/m2， the aboveground part was 79.6%， the underground part was 20.4%， the interrow distribution was significantly higher than the two ends （P<0.05）， and the 0-10 cm layer was significantly higher than the 10-20， 20-30 cm layer （P<0.05）. The soil saturated water holding capacity， capillary water holding capacity and field water holding capacity were 46.3%， 38.4% and 35.7%， respectively， which were consistent with the distribution of biomass， and the soil bulk density averaged 1.40 g/cm3， which was contrary to the biomass. The spatial distribution of underground biomass was strongly correlated with soil physical properties， and was positively correlated with field water holding capacity （P<0.01） in horizontal distribution， with capillary water holding capacity， natural water content and bulk density （P<0.05）， and with field water holding capacity and capillary water holding capacity （P<0.01） in vertical distribution. ［Conclusion］ The grass biomass in the grape rows significantly relates to the soil physical properties， distributes as unimodal pattern in the horizontal direction， and decreases gradually in the vertical direction.

Key words Interrow grassland;Poa annua;Biomass;Spatial variation;Soil physical properties

果园生草法是在果树行间空地上人工播撒多年生优选草种，如早熟禾（Poa annua）、高羊茅（Festuca elata）、黑麦草（Lolium perenne）、鼠茅（Vulpia myuros）等［1］，利用其萌发早、长势快的特点，控制果园杂草丛生及病虫菌利用杂草进行转生寄生。由于草种单一、长势相同、覆盖率高、外观整齐，还利于减少果园土壤水分蒸发［2］，调控地面温度，丰富土壤有机质，改善土壤理化环境［3-6］，现已纳入我国绿色食品果业生产技术体系，在全国范围示范推广［7-8］。

目前对果园生草技术的研究和应用较多。最早在1992年，李光晨等［2］在北京市的东北旺园艺场开展了相关研究，在灌溉条件下比较了白三叶（Trrifolium repens）、禾本科草（早熟禾）、自然生草3种生草法对果园土壤水分及其蒸散的影响。潘介春等［6］在广西南宁龙眼果园研究了行间套种不同草种对土壤理化性质及生物学性状的影响。刘民晓等［1］在山东烟台苹果园研究了播种时期、播种量、播种模式、播种深度、尿素用量对鼠茅草、黑麦草的草量、草高、分蘖数、覆盖度等指标的影响。廖晓军等［9］发现柑橘园生草栽培增加了害虫天敌数量，从而对柑橘产量和质量产生正向作用。王珊等［10］研究发现在鲁中地区避雨栽培模式下，黑麦草对葡萄果实的外观影响较大，鼠茅草对葡萄果实内在品质的影响较大。果园生草的经济与生态效益已经获得广泛认可。然而，果园生草也存在负面效应。姚青等［11］发现，柱花草与柑橘竞争磷肥，抑制幼树生长。徐田伟等［8］发现果园生草4～5年后，草被开始出现老化现象，土壤表层板结。因此，果园行间草本的生长、分布、环境适应与影响机制引起关注。一般认为，土壤特性（物理性质、养分含量等）在很大程度上决定草本的分布与生长［12-14］。但在现代果园的设施条件下，规范的行株距种植设计及田间管理作用下，土壤的理化特性如何影响果园人工草被的分布与生长，目前还缺乏相关研究。

因此，笔者在位于黄河北岸的中国农业科学院新乡综合试验基地，调查了葡萄园行间不同位置的早熟禾地上、地下生物量以及土壤物理性质，分析了草地生物量的空间分布及其与各土壤物理性质指标的相关关系，为深入认识果园人工草地生长、分布及其环境适应机制奠定基础，为促进果园生草技术的精细化、可持续化发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于河南省新乡县七里营镇（113°54′E，35°18′N），是古黄河冲积平原的北翼地带，地形平坦开阔。土壤类型以砂土和砂壤土为主。温带大陆性季风气候，春季干旱多风，夏季多雨。年均气温14.1 ℃。年均无霜期200.5 d，年均降水量548.3 mm，年均蒸发量1 908.7 mm。具体试验地点位于七里营镇的中国农业科学院新乡综合试验基地，在葡萄育种试验区设施栽培示范区的连栋大棚内。棚内葡萄为南北行种植，行间距4 m，株间距2 m，单主干双主蔓培养。采用钢结构篱棚架，架高2 m，架上铺设避雨塑膜，架下地表覆盖黑色透湿性地膜。行间空地宽约2 m，于研究前一年由人工均匀播撒种植早熟禾，形成整齐一致的人工草地（图1）。

1.2 样方设置

2018年6月，在巨玫瑰葡萄架行间的东西方向上，选取地面无碾压践踏、草势生长良好的代表性地段，设置6条取样的样带，作为6次重复。用钢卷尺测量其东西净长（m），然后以东侧端线为起点（0 m），向西依次在0.5 m（东）、1.0 m（中）、1.5 m（西）处设置3个取样样方，每个样方边长为30～40 cm。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 生物量。

地上部分采用全体收割法，将样方内所有草叶剪下，用布袋带回室内，烘干称重后计算地上部分生物量（g/m2）。地下部分采用环刀法，分层取200 cm3的土壤样品，在测过土壤物理性质之后，通过洗土，筛选出草根，烘干称重，根据分层厚度（10 cm），换算地下部分生物量（g/m2）。

二者之和为总生物量（g/m2）。

1.3.2 土壤物理性质。

采用环刀法，在每个样方的正中央，采用200 cm3容积的环刀，垂直向下进行分层取样，土壤深度分别是0～10、10～20、20～30 cm土层的中间部位。密封好带回室内，采用浸水法测定容重、饱和持水率、毛管持水率、田间持水率等指标［15］。

1.4 数据处理与统计

试验数据在Excel 2010中进行处理和制图，在SPSS18.0中进行Pearson相关分析、单因素方差分析和差异显著性检验（LSD，显著水平a=0.05）。

2 结果与分析

2.1 早熟禾生物量及土壤物理性质的水平分布

由表1可知，葡萄园行间早熟禾的总生物量在357.2～427.8 g/m2，平均为395.8 g/m2。行间中间部位的总生物量最高，其次是东端，二者显著高于西端（P<0.05）。这说明早熟禾的生物量在行间的水平分布呈单峰型格局，即东西两端靠近葡萄架的位置生物量较小，距离葡萄架较远的中间位置生物量较大。其中，地上部分生物量对总生物量的贡献最大，占总体的79.6%，地下部分生物量仅占20.4%。地上部分生物量在286.4～335.4 g/m2，地下部分生物量在70.8～92.4 g/m2。地下/地上比值（根冠比）在0.24～0.28，中间位置大，两端位置小。这反映均匀撒播的早熟禾在葡萄架行间的生长出现了一定分异，中间位置生长较好，尤其是地下部分的根系更加发达。

由表2可知，葡萄园行间的土壤自然含水率在取样当天平均为19.4%，在行间中间处最高，为20.6%，略高于西端和东端；饱和持水率、毛管持水率、田间持水率平均分别为46.3%、38.4%、35.7%，同样也是中间略高于两端；容重则反之，中间略低于两端；但以上差异均不显著（P>0.05）。这反映了土壤物理性质在远离葡萄架的中间地段略优于东西两端。