不同地表覆盖方式对苹果园土壤性状及果树生长和产量的影响

以黄土高原9年生红富士果园生态系统为对象,研究不同地表覆盖模式（清耕、生草覆盖、地膜覆盖、秸秆覆盖和砂石覆盖）对果园土壤性状及果树生长和产量的影响.结果表明：生草覆盖土壤水分剖面分异最低,砂石覆盖土壤水分剖面分异最高;砂石覆盖提高了根层水分含量,有利于果树对水分的利用.不同地表覆盖模式土壤热量状况变化显著,处理间差异明显,极端最高温度下降,但地膜覆盖处理夏季地温超过果树根系生长的上限温度,对果树根系生长和生理功能发挥不利.除地膜覆盖外,其他地表覆盖模式均能提高土壤CO₂释放速率,其中生草覆盖的效果最为显著.不同地表覆盖模式对果树枝条类型比例及产量影响较大,砂石覆盖处理的中短枝比例和果实产量最高;生草覆盖处理的果实产量最低.因子分析结果表明,对于黄土高原沟壑区盛果期果园,砂石覆盖处理是较为适宜的地表覆盖模式.     

生产力调控对翌年苹果园土壤水分和苹果叶片光合特性的影响

以盛果期‘长枝富士’为试验材料, 以生产力调控翌年苹果(Malus pumila)树坐果期为主要观测期, 对不同生产力水平下果园土壤水分状况及苹果叶片光合特性进行了研究。结果表明: 在生产力调控范围内, 土壤剖面各个层次土壤含水量均随着生产力水平的减小而增加, 其中在60 cm处达到最大增量, 为31.02%; 而在600 cm范围内土壤贮水量最大能够提高15.41%。随着生产力水平的降低, “光合午休”现象减弱, 净光合速率(P_n)增加, 最大增幅为25.71%, 下午时段的蒸腾速率(T_r)下降迅速, 水分利用效率(WUE)最大提高34.12%。通过相关分析表明, 土壤贮水量(WSC)与P_n、T_r、WUE之间均达到显著相关, 其相关系数分别为: 0.973^**、-0.543^*和0.992^**。土壤贮水量(x)与水分利用效率(y)之间符合y = 0.002 3x - 1.480 6, R²= 0.984 4^**的回归模型。通过生产力调控可以改善土壤水分状况和果树光合能力, 提高WUE。     

黄土高原苹果园土壤水分及水分生产力模拟

以长武地区为例,采用WinEPIC模型模拟1980—2018年间黄土高原旱作苹果园地深剖面土壤水分和水分生产力变化动态,以期为该区苹果产业的可持续发展提供科学依据。结果表明: 长武地区苹果园年均产量为26.37 t·hm^-2,年均蒸散量为673.66 mm,年均水分生产力为4.07 kg·m^-3,成龄果树水分胁迫天数主要受降雨量影响,果树生长后期年均胁迫天数为46.46 d,深层土壤含水量最早于9龄果树开始接近凋萎湿度。长武地区苹果整个生长周期内供水量是对果园产量影响最大的因素,深层土壤有效水含量降低是制约果树生长中后期产量提高的最主要因素,在降水不足的年份果树会利用更深层土壤水分。当深层土壤可利用水分较少时,过多的降水并未被果树利用,而是转化为浅层土壤水分蒸发。对于成龄果树在年供水量低于500 mm或高于700 mm时都会造成产量的下降。针对不同生长时期的果园,在不同的降雨年份应该调整果园水分管理策略,可以通过补充灌溉、拦蓄集聚雨水、覆盖、修剪枝条等管理措施,降低果树非生产性耗水及自身奢侈性耗水,延缓深层土壤干层的出现时间,在保证果树生长的同时避免水资源的浪费。     

广州市海珠区万亩果园主要生态系统的碳密度及其分配特征

本文选取了广州市海珠区万亩果园的木本生态系统(果园复合湿地、果园和绿地)、草本生态系统(农田)和水生生态系统(河涌)为对象,研究了土壤与植被的碳密度。结果表明:果园复合湿地、果园、河涌、农田和绿地生态系统碳密度为137.12~204.25t·hm~(-2),其土壤碳密度为98.45~196.44 t·hm~(-2),河涌生态系统的底泥碳密度显著高于其他4种陆地生态系统的土壤碳密度(P0.05);果园复合湿地(73.65 t·hm~(-2))和果园(61.90t·hm~(-2))的植被碳密度显著高于绿地(36.69 t·hm~(-2))与农田(4.15 t·hm-2)(P0.05);果园复合湿地、果园和绿地生态系统的植被和土壤碳分配比例为40%~45%和55%~60%,农田生态系统中95.01%的碳分配在土壤层,河涌生态系统的碳99.96%分配在底泥中;在广州城市区域中,以果树植被为主并具有较大湿地面积的万亩果园具有较高的碳密度和碳汇水平。     

果园生草对中国果园土壤肥力和生产力影响的整合分析

果园生草是维持土壤基础肥力、改善土壤生态环境、推动果树产业可持续发展的有效措施之一。但是,有关生草对果园土壤养分含量的定量改变,及其对果园果实产量和品质的提升机制并不清楚。本研究采用Meta分析,共搜集了1990—2020年间发表的62篇文献,定量分析土层深度、生草种植年限和生草植物种类对果园土壤理化性质和果实产量及品质的影响,探究果园生草对中国果园可持续生产的影响。结果表明: 1990—2020年间,与不生草果园相比,果园生草土壤有机质、碱解氮、速效磷含量可分别提高18%、11%、27%,土壤容重降低20%;当气温低于10 ℃时,果园生草可使土壤温度增加23%;当气温高于10 ℃时,果园生草可使土壤温度平均降低8%左右。与一年生草相比,果园连续多年生草,无论是自然生草,还是人工生草,都显著提升了果园土壤质量、产量和果实品质(如可溶性固形物)。因此,果园长期生草对中国果园可持续生产具有深远意义。     

自然生草制苹果园土壤微生物、酶活性和养分含量对行间草耕翻还田的响应

果园生草是提高果园生产力、促进果园可持续生产的有效措施。为探究自然生草制苹果园行间草耕翻还田对土壤生物学性状和养分含量的影响,本试验以清耕(CK)为对照,设置草被刈割还田(NG)和草被刈割耕翻还田处理(NGR),研究不同草被还田方式对行间0~20 cm土层土壤微生物数量、酶活性以及不同形态氮、钾含量的影响。结果表明: 苹果园土壤中微生物以细菌占绝对优势,放线菌次之,真菌数量最少;与CK相比,NG和NGR处理均显著提高了土壤细菌和真菌数量,以NGR处理提升效果最显著,显著提高了土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性,增幅分别为59.0%、20.7%、38.3%和73.5%、45.9%、67.8%。NGR处理显著提高了土壤氮、钾养分含量,铵态氮、硝态氮、颗粒有机态氮、微生物生物量氮及速效钾和水溶性钾含量分别为CK的1.5、1.8、1.6、2.0、1.3和1.4倍,显著提高了果实可溶性糖含量和糖酸比,进而提高了果实品质。综上,NGR可提高苹果园土壤微生物数量、酶活性、氮钾养分含量和果实品质,是生草制苹果园一种可行的行间草被还田方式。     

黄土丘陵区小流域土地利用对土壤有机碳和全氮的影响

通过野外调查和室内分析,研究了黄土丘陵沟壑区燕沟流域农地、果园、林地和草地0～20cm表层土壤的有机碳(SOC)和全氮(TSN)积累特征.结果表明:该区SOC含量平均值为7·56g·kg-1,TSN平均值为0·71g·kg-1.其中,农地SOC和TSN平均值分别为4·67和0·48g·kg-1,且梯田较低,川坝地较高.与农地相比,果园SOC(4·33g·kg-1)和TSN(0·46g·kg-1)平均值略有降低,草地较高.林地SOC和TSN平均值较农地高117·7%和89·4%.该区SOC和TSN含量的变异系数为69·7%和58·4%,以林地最大(62·8%和54·5%),草地和农地次之,果园最小(18·0%和22·9%).土壤C/N依果园、农地、草地和林地的顺序递增.该区各类土地利用方式下的SOC和TSN都呈极显著正相关(r=0·9791).黄土丘陵沟壑区基本农田建设和果园建设对SOC和TSN积累作用不明显;退耕还林还草、封山育林等土地利用优化措施明显促进了SOC和TSN的积累.     

不同生产力水平苹果园土壤水分空间异质性

为掌握不同生产力水平果园土壤水分的空间分布特征及其变异规律,利用经典统计学及地统计学的原理对黄土高原不同生产力水平果园土壤水分空间异质性进行了对比研究。结果表明:土壤含水量在垂直方向上以果树根系主要分布区为中心向上下两向递增,在水平方向,随着距树干距离的增大而增加;土壤水分稳定性随土层深度的增加及距树干距离的增加而提高。不同生产力水平果园间,土壤水分含量差异达到显著水平,随着果树生产力水平的降低,其对土壤水分的消耗逐渐减少、水分稳定性提高、因空间自相关部分引起的异质性增大,而随机部分引起的空间异质性程度减小。综上可知,进行果树生产力调控能够减少农业生产对资源的过度消耗,减轻对环境的影响。     

黄土丘陵沟壑区森林生态系统生态化学计量特征

为了阐明黄土丘陵沟壑区森林生态系统植物与土壤之间的养分循环关系,明确叶片与乔木层整体生态化学计量特征差异性,采用野外调查与室内分析相结合的方法对研究区内主要森林生态系统不同乔木器官和土壤C、N、P含量进行了测定,分析了叶片、乔木层和土壤化学计量特征及之间的关系。结果表明:研究区内森林生态系统乔木层平均C、N、P含量均显著低于叶片水平,表层土壤(0—10 cm)C、N含量以及C∶P、N∶P值均显著高于土壤(0—100 cm)平均值;叶片与乔木层及二者与土壤间的生态化学计量特征关系不同;乔木层平均C含量与降水呈显著正相关,乔木层平均P含量仅与海拔呈显著正相关,影响本地区植物生长状态的主要因素是降水。土壤平均C、N含量仅受土壤容重的影响,土壤平均P含量主要受土壤容重、温度和降水的影响。研究结果可以为黄土丘陵沟壑区人工林的建设和管理提供理论依据。     

微生物肥料对猕猴桃高龄果园土壤改良和果实品质的影响

猕猴桃种植年限增加导致的连作障碍使土壤微生物结构失调、土壤酶活性及理化指标降低,进而严重降低了猕猴桃品质和产量.在大田试验条件下,本研究以果农传统施肥为对照,探究两种对猕猴桃幼苗有促生作用的微生物肥料JF和KF(通过无菌苗试验验证促生效果)对猕猴桃不同生育时期(发芽期、开花期、果实膨大期、果实成熟期、次年发芽期)土壤微生物结构、土壤酶活性、理化指标以及果实品质的影响.结果表明:两种微生物肥料均能显著提高猕猴桃果园土壤细菌、放线菌与真菌的比值,改善和平衡土壤微生物群落结构;同时显著提高猕猴桃果园土壤酶活性,其中蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和多酚氧化酶较对照分别高17.9%～83.5%、7.9%～83.0%、7.3%～45.4%和8.1%～140.3%;增强土壤肥力(速效氮、磷、钾、全氮、全磷、全钾、有机质含量显著提高),降低土壤pH(较对照下降0.29～0.34个单位).施用微生物肥料后猕猴桃果实维生素C、可溶性糖、可溶性蛋白等含量升高,可滴定酸含量下降.因此施用两种微生物肥料均能平衡土壤微生物群落结构,增强土壤肥力,提高猕猴桃果实品质.该研究结果可为微生物肥料在高龄猕猴桃果园的应用提供有力的理论依据.     

渭北塬区不同龄苹果园土壤微生物空间分布特征

以渭北塬区塬面5、10、15和20龄苹果园为对象,距树干1.0、1.5、2.0 m处用土钻法分层采集0—30 cm土样,稀释平板法测定土壤微生物数量,平行测定土壤有机碳、总氮和总磷,分析不同龄果园土壤微生物的空间分布状况及其与土壤碳、氮、磷的关系。结果表明:土壤真菌数量随树龄增大而增加,龄间差异显著(P0.05);与对照农田相比,各龄果园放线菌数量及5龄和20龄果园细菌数量偏低,10龄和15龄果园细菌数量偏高;各龄果园土壤真菌、细菌和放线菌数量均随深度增加而减小。就相同深度土层而言,真菌数量随果园年限增大而增加,细菌则以10龄和15龄果园较多,同深度土层的放线菌龄间差异随深度增加而减小。在沿树干向外的径向水平方向上,真菌数量随果园年限的增加相应增多;10龄和15龄果园土壤细菌和放线菌高于5龄果园和20龄果园。5龄果园土壤总氮有沿树干向外、沿表层向下逐步降低的趋势,果园从5龄经10龄到15龄,其"高氮点"则逐步向外、向下移动。塬区果园土壤C∶N比偏低。     

基于STICS模型的黄土高原苹果园生态系统服务评估

苹果园在确保最大生产力的同时应适当考虑环境和自然资源,如何权衡其生态系统服务是苹果园可持续发展面临的重要问题之一。利用大田试验和STICS模型相结合的方法研究农业管理措施和气候对黄土高原苹果园生态系统服务的影响,并在此基础上对黄土高原南部半湿润区和北部半干旱区土壤氮可利用性、气候调节、水循环调节和果实生产四种苹果园生态系统服务进行了系统的评估。结果表明:(1)STICS模型均能较好模拟白水和子洲试验果园的产量、单果重、土壤含水量和蒸散发等生态系统服务指标;(2)除固碳与产量、单果重及果树相关指标是协同关系以外,其他生态系统服务之间都是权衡关系;(3)对于各管理措施下的果园平均服务标准值,秸秆覆盖(0.67)>地布覆盖(0.52)>清耕(0.30),充分灌溉(0.56)>轻度亏缺灌溉(0.44)>重度亏缺灌溉(0.30),其中秸秆覆盖和充分灌溉的果园服务概况最佳,地布覆盖和轻度亏缺灌溉的果园服务概况较相似且最平衡;(4)地布覆盖和轻度亏缺灌溉管理措施缓和权衡作用的效果优于其他管理措施。综上所述,STICS模型能够较好的量化果园生态系统服务概况,农业管理措施是果园生态系统服务强有力的驱动因子。     

苹果园改种粮食作物渭北旱塬深层土壤水氮变化特征

黄土高原退耕还林(草)工程实施20年来,长期苹果种植导致了普遍的土壤干层和大量的硝态氮累积,严重制约了农业和区域经济可持续发展。因此,明确不同树龄苹果园改种粮食作物后对深层土壤干层恢复(土壤水分变化)、土壤硝态氮累积与运移的影响,对于黄土高原土壤质量改善和农业可持续发展具有重要意义。以渭北旱塬为研究区,选取10、15、20、30 a树龄的苹果园以及对应树龄苹果园改种为2、5 a和6 a粮食作物为研究对象,通过对比分析各样地0—10 m剖面的土壤含水量、土壤储水量和硝态氮含量的差异,基于空间换时间的方法定量评估苹果园改种为粮食作物后对于深层土壤水氮的影响。结果表明：(1)不同林龄苹果园改种粮食作物后土壤水分迅速恢复,在2年之内均可恢复到7.0 m左右深度。(2)改种后土壤储水量对于改种后土壤硝态氮累积量的直接影响最显著,不同林龄苹果园改种粮食作物后,土壤剖面中硝态氮随着土壤水分的恢复发生了不同程度的淋失。改种前苹果园种植年限对于改种后土壤硝态氮累积量起决定性作用,改种前林龄越长,改种后硝态氮累积量越大、淋失深度越浅。(3)土壤累积硝态氮的淋失滞后于土壤水分的向下运动。可见,不同林龄苹果园...     

渭北旱塬苹果园地产量和深层土壤水分效应模拟

为了研究实时气象条件下渭北旱塬不同生长年限苹果园地产量变化趋势和深层土壤水分变化规律,在模型适用性与模拟精度验证基础上,应用WinEPIC模型模拟研究了1962—2001年期间洛川旱塬苹果园地产量演变动态和深层土壤水分效应。结果表明：(1) 在模拟研究期间,洛川旱塬4—40年生苹果园产量整体上呈波动性下降趋势,初期产量逐渐增加,11—23年生达到最大值(平均为28.8 t/hm2),之后随降水量年际波动呈现出明显的波动性降低趋势。(2) 40年间苹果园地遭受的干旱胁迫日数呈波动性上升趋势,与年降水量波动趋势相反。(3) 1—15年生期间苹果园地平均年耗水量高于同期年降水量,导致苹果园地0—10 m土层土壤强烈干燥化,逐月土壤有效含水量波动性降低,1—10年生、11—20年生和21—40年生期间发生土壤干燥化并且程度逐渐加剧,但干燥化速率逐渐减缓,土壤干燥化速率分别为95.4 mm/a、12 mm/a和1.5 mm/a。(4) 随生长年限的延长,苹果园地0—10 m土层土壤湿度逐渐降低、土壤干层分布深度逐渐加大,在14年生时超过了10 m,20年生以后2—10 m 土层形成稳定的土壤干层。因此,基于土壤水分利用的苹果生长与果园利用的合理年限为20 a,最长不宜超过23 a。     

二元覆盖对苹果树低耗水生育期土壤水分的影响

为探明间作油菜和果树覆膜组合措施对黄土高原旱作苹果园低耗水生育期土壤水分的影响,通过田间定位观测试验,对比分析了各处理土壤含水量、土壤储水量等参数.结果表明: 在果树萌芽期,苹果树覆膜+行间种植50%宽度油菜(PR₁)和苹果树覆膜+行间种植100%宽度油菜(PR₂)处理0～200 cm土层平均土壤含水量分别较对照(苹果树不覆膜+行间清耕)提高了7.9%、6.9%,在果树开花期分别较对照提高了3.5%、6.9%.两种处理在苹果树萌芽期均产生了土壤水分竞争,油菜边缘处是竞争最激烈的区域,这一时期PR₁处理竞争程度小于PR₂处理;在苹果树开花期PR₁处理竞争现象不明显,PR₂处理竞争现象明显;在这两个时期内PR₂处理均发现土壤水分低值区.与对照相比,两种处理均能提高果园0～80 cm土层土壤储水量,同时在0～200 cm土层不产生土壤水分亏缺现象.在黄土高原旱作苹果园,推行PR₁模式有利于改善低耗水生育期苹果园的土壤水分环境.     

两大优势产区‘富士’苹果园土壤养分与果实品质关系的多变量分析

探讨环渤海湾和黄土高原两大苹果产区土壤养分对‘富士’苹果品质的影响,筛选不同产区影响果实品质特性的主要土壤养分因子,明确优质‘富士’苹果的土壤养分含量指标等,为两大苹果产区果园合理施肥、提高果实品质等提供理论依据.于2010—2011年分别在我国环渤海湾和黄土高原两大苹果产区各选择22个县,每个县3片果园,共计132个乔砧‘富士’苹果园,对每个果园的土壤养分含量和果实品质指标进行调查和分析,应用偏最小二乘回归方法筛选不同产区影响果实品质的主要土壤养分因子,并建立果实品质因素与土壤养分含量关系的回归方程,线性规划求解不同产区优质‘富士’苹果的土壤养分含量优化方案.结果表明: 环渤海湾产区的土壤碱解氮、有效磷、钙、铁和锌含量极显著高于黄土高原产区,而土壤pH,有效钾含量显著低于黄土高原产区;黄土高原产区的果实可溶性固形物含量显著高于环渤海湾产区,而固酸比显著低于环渤海湾产区.土壤有效硼含量对两产区果实单果质量影响的正效应最大,而土壤总氮与两产区果实硬度呈负效应;环渤海湾产区的果实可溶性固形物含量主要受土壤总氮和有效硼的负、正效应影响,黄土高原产区主要受土壤有效钙和碱解氮正、负效应的影响.环渤海湾产区优质乔砧‘富士’苹果的土壤养分含量需求为高的土壤有效硼和pH,适宜的土壤有效钾;黄土高原产区为低的土壤全氮,高的碱解氮、有效钾和有效铁,适宜的土壤有效锌和硼.环渤海湾产区优质乔砧‘富士’苹果的土壤养分管理技术措施为增加土壤有效硼含量和调高土壤pH、调整土壤有效钾含量;而黄土高原产区为提高土壤碱解氮、有效钾和有效铁含量,降低果园土壤pH,适当调整土壤有效锌和有效硼含量.     

施肥方式和园龄对洛川苹果园土壤钙素退化的影响

为明确黄土高原苹果产区施肥方式和园龄对土壤钙素含量和钙素贮量的影响,本研究以位于世界苹果优生区的陕西省洛川县苹果园为研究对象,分别研究不同施肥方式和不同园龄苹果园0～100 cm土层土壤碳酸钙、水溶性钙和交换性钙含量及其贮量的变化特征.结果表明: 洛川县苹果园土壤钙素递减式退化现象严重,长期大量单施化肥苹果园土壤钙素退化现象明显大于化肥与农家有机肥配施苹果园,单施化肥苹果园比化肥与农家有机肥配施苹果园0～100 cm土层土壤碳酸钙、水溶性钙和交换性钙平均含量分别减少38.8%、25.4%和5.6%,3种形态土壤钙素贮量依次减少36.4%、26.0%和4.3%;苹果园土壤钙素退化程度随园龄增加不断加剧,园龄>25年苹果园比园龄≤10年苹果园0～100 cm土层土壤碳酸钙、水溶性钙和交换性钙平均含量分别减少48.8%、69.4%和39.5%,3种形态土壤钙素贮量分别减少40.8%、64.1%和33.0%.长期大量单施化肥和长期种植苹果树均对土壤碳酸钙、水溶性钙、交换性钙有明显的耗竭作用,钙素递减式退化特征明显,化肥与农家有机肥配施能够有效减缓土壤钙素退化,对于园龄>25年的高龄苹果园应加强土壤钙素管理.施肥方式是苹果园土壤钙素递减的驱动因素,钙素递减呈现出明显的时(园龄)空(土层深度)效应.     

黄土高原不同降水量区苹果园土壤干燥化效应及生产水足迹模

为探明黄土高原地区旱作苹果园深层土壤干燥化效应和生产水足迹动态变化,选择半湿润区洛川和半干旱区米脂两个典型苹果种植区,采用WinEPIC模型定量模拟分析两个区域1980—2020年旱作苹果园0～15 m土壤水分动态变化和苹果生产水足迹演变规律。结果表明: 洛川和米脂成龄果园年产量大致呈“S”型趋势变化,年均值分别为24.64和18.42 t·hm^-2;年均蒸散量分别为623.82和458.97 mm,年均干旱胁迫日数分别为20.4和52.73 d,年均水分过耗量分别为167.94和121.15 mm。洛川1～25龄、米脂1～23龄果树土壤有效含水量下降趋势明显,土壤干燥化速率分别为64.6和68.03 mm·a^-1;洛川和米脂深层土壤干层形成的时间为第13年和第7年,并分别于第23年和第22年后达到稳定,降水量高的地区形成和达到稳定土壤干层的时间较晚,如果土壤水分长期处于亏缺状态,最终会形成不可逆转的土壤干层。洛川和米脂苹果生产水足迹均呈前期低后期高的特征,年均生产水足迹值分别为0.187和0.194 m³·kg^-1。苹果产量和生产水足迹受降水影响,在水资源短缺的黄土高原地区,为了苹果产业能够持续健康发展,建议苹果树最佳种植年限为23年左右,最多不应超过25年。     

黄土高原典型苹果园地深层土壤氮磷钾养分含量与分布特征

测定了黄土高原6个苹果生产基地县21个果园0-300 cm土层土壤氮磷钾养分含量,分析和比较了不同县区果园土壤氮磷钾养分含量差异及其土壤剖面分布特征.结果表明:(1)6个试点21个果园0-300 cm土层土壤氮磷钾全量分别为0.54、0.53和6.79 g/kg,土壤氮磷钾速效量分别为102.66、7.95和102.75 mg/kg,不同苹果产区果园土壤氮磷钾全量和速效量差异明显,除全氮含量外均以中部高塬黑垆土苹果产区氮磷钾全量和速效量最高,而以北部丘陵黄绵土苹果产区最低.(2)不同苹果产区果园0-300 cm土层土壤氮磷钾全量和速效量剖面分布特征类似,除全钾和速效氮外其余养分全量和速效量剖面分布具有明显“表层积聚效应”.(3)6个试点果园土壤全氮含量呈现缺或较缺,土壤速效氮含量丰富或中等或缺,土壤速效磷含量中等或缺,土壤速效钾含量丰富或较丰富,应该增施有机肥,氮磷肥配合,适当增施钾肥.