Effects of Grass Mulching on Soil Physicochemical Properties of Jujube Orchard

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0236

Abstract

Abstract:

This study investigated the effects of two types of grass covered under different mulching patterns on the soil physical and chemical properties in perennial jujube orchards in the Yan’an region, aiming to provide data support for land use and cultivation integrated jujube planting models. The research used a clean tillage group without any cover as the control (CK), set up two types of grass including G₁ (Astragalus adsurgens) and G₂ (Sophora alopecuroides), two mulching methods of C₁ (whole grass chopped cover) and C₂ (half grass chopped cover), and three mulching periods of T₁ (30 days after covering), T₂ (60 days after covering) and T₃ (120 days after covering), totaling 13 treatments. The study examined the impact on soil pH, electrical conductivity, organic matter, available phosphorus, available potassium, ammonium nitrogen and nitrate nitrogen. The results showed that the Astragalus adsurgens × whole grass cover pattern significantly enhanced soil organic matter, available potassium, ammonium nitrogen and nitrate nitrogen content, with the highest levels of available potassium at 30 days after covering and the highest levels of organic matter, ammonium nitrogen and nitrate nitrogen at 120 days after covering. Under the Sophora alopecuroides × whole grass cover pattern, soil available phosphorus content was significantly increased, reaching its peak level at 30 days after covering. Comprehensive analysis, combined with principal component analysis, provided a comprehensive evaluation of the soil physical and chemical environmental indicators in Northern Shaanxi’s jujube orchards. The results indicated that the immediate planting of Astragalus adsurgens and Sophora alopecuroides had a significant improvement effect on the soil physical and chemical environment of the jujube orchards, with the whole grass cover pattern being the most effective, showing the best results between 90 to 120 days after covering.

Key words: jujube orchard, Astragalus adsurgens, Sophora alopecuroides, grass coverage, soil physicochemical properties, principal component analysis

SONG Jinhao, HAO Wanyi, JIANG Wenting, CHEN Guoliang. Effects of Grass Mulching on Soil Physicochemical Properties of Jujube Orchard[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2024, 40(33): 102-110.

Figures/Tables 8

References 38

[1]	康宁波, 尚梦玉, 何建国, 等. 链式气动冲切自动化干红枣去核机设计[J]. 农业工程学报, 2018, 34(22):19-26.
[2]	赵艳艳, 马佩. 林业苗木春季病虫害防治研究[J]. 乡村科技, 2019,(21):82-83.
[3]	王姝婧, 王利娜, 孙佳, 等. 外源有机碳对新疆骏枣园土壤肥力及土壤酶活性的影响[J]. 中南林业科技大学学报, 2023, 43(4):134-143.
[4]	呼盼, 高晓东, 赵西宁, 等. 生草对果园生态系统服务功能的影响:全球数据整合分析研究[J]. 中国生态农业学报(中英文), 2022, 30(8):1238-1248.
[5]	樊文霞, 孟炎奇, 陈国栋, 等. 生草覆盖栽培对果园土壤理化性质的影响研究进展[J]. 安徽农学通报, 2022, 28(6):116-120.
[6]	吕德国, 秦嗣军, 杜国栋, 等. 果园生草的生理生态效应研究与应用[J]. 沈阳农业大学学报, 2012, 43(2):131-136.
[7]	杨燕燕, 李承想, 张鹏, 等. 生草栽培对南方鲜食枣生长及光合特性的影响[J]. 经济林研究, 2020, 38(1):99-105.
[8]	张朋朋, 胡雯, 管增辉, 等. 生草对苹果园土壤养分、酶活性及细菌群落的影响[J]. 西北农林科技大学学报(自然科学版), 2024(9):1-11.
[9]	刘富庭, 张林森, 李雪薇, 等. 生草对渭北旱地苹果园土壤有机碳组分及微生物的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2014, 20(2):355-363.
[10]	任嘉欣, 黎昊, 兰翔伟, 等. 覆盖作物多样性对橘园土壤理化性质的影响及综合评价[J]. 中国草地学报, 2023, 45(9):98-106.
[11]	郭学军, 韩张雄, 马锋旺. 不同覆盖方式对苹果园土壤状况及果树生长与果实的影响[J]. 西北农林科技大学学报(自然科学版), 2013, 41(9):112-118.
[12]	刘雪强, 南丽丽, 郭全恩, 等. 黄土高原半干旱区种植不同绿肥作物对土壤理化性质的影响[J]. 甘肃农业大学学报, 2020, 55(1):145-152.
[13]	张一单, 王建国, 黄晓龙, 等. 不同管理措施对土壤水分状况及酿酒葡萄品质的影响[J]. 西南农业学报, 2021, 30(7):1037-1045.
[14]	郭昌勋, 谢宗周, 潘志勇, 等. 生草栽培对橘园土壤肥力和红肉脐橙果实品质的影响[J]. 华中农业大学学报, 2016, 35(4):25-28.
[15]	姜莉莉, 孙瑞红, 张甘雨, 等. 连续3a生草对苹果园土壤理化性质及微生物群落的影响[J]. 西北农业学报, 2023, 32(9):1456-1465.
[16]	鲍士旦. 土壤农化分析[M]. 第3版. 北京: 中国农业出版社, 1999:42-50.
[17]	林海明, 杜子芳. 主成分分析综合评价应该注意的问题[J]. 统计研究, 2013, 30(8):25-31.
[18]	张帆, 付锦涛, 陈梦茹, 等. 基于主成分分析和聚类分析的14份马铃薯种质资源的品质评价[J]. 种子, 2022, 41(12):85-92.
[19]	李传虹, 张林, 刘四义, 等. 青藏高原灌丛土壤碳氮含量及其相关功能基因分布特征[J]. 生态学报, 2024, 44(1):392-404.
[20]	刘长海, 刘世鹏, 李延清, 等. 陕北枣林土壤动物与土壤因子关系研究[J]. 西北大学学报(自然科学版), 2012, 42(3):429-433.
[21]	任小同, 秦富仓, 王迪海, 等. 残塬沟壑区果园复合种植对土壤动物群落特征的影响[J]. 中国土壤与肥料, 2020(1):188-194.
[22]	李颖, 朱炜, 徐新泉, 等. 利用主成分分析对不同覆盖时间毛竹林土壤质量进行评价——以浙江长兴毛竹林为例[J]. 东北林业大学学报, 2024, 52(1):85-91.
[23]	SUN H Q, JIANG C G, PANG Z R, et al. Wine grapes 'Vidal' orchard corn straw mulching experiment[J]. Chinese gardening Abstract, 2011(2):35-36.
[24]	李春情, 屈用函, 农全东, 等. 基于主成分和聚类分析的云南文山典型石漠化区土壤肥力分析[J]. 中国农学通报, 2024, 40(1):66-72. doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0065
[25]	齐宝林, 高阳, 于洪柱, 等. 不同栽培模式下沙打旺对松嫩盐碱退化草甸改良效果[J]. 北方园艺, 2019(23):80-85.
[26]	何振邦, 郭丽琢, 高玉红, 等. 三种盐生植物对河西地区盐渍土理化性状的改良作用[J]. 甘肃农业大学学报, 2023(1):1-9.
[27]	张源沛, 胡克林, 李保国, 等. 银川平原土壤盐分及盐渍土的空间分布格局[J]. 农业工程学报, 2009, 25(7):19-24.
[28]	陈婵婵, 肖斌, 余有本, 等. 陕南茶园土壤有机质和pH值空间变异及其与速效养分的相关性[J]. 西北农林科技大学学报(自然科学版), 2009, 37(1):182-188.
[29]	吴玉森, 张艳敏, 冀晓昊, 等. 自然生草对黄河三角洲梨园土壤养分、酶活性及果实品质的影响[J]. 中国农业科学, 2013, 46(1):99-108. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2013.01.012
[30]	赵叶舟, 王浩铭, 汪自强. 豆科植物和根瘤菌在生态环境中的地位和作用[J]. 农业环境与发展, 2013, 30(4):7-12.
[31]	王倩, 安贵阳, 李世芳, 等. 不同覆盖模式对旱地苹果园土壤养分、微生物和酶活性的影响[J]. 西北农业学报, 2015, 24(7):69-74.
[32]	甘泉峰, 黄婷, 李媛, 等. 有机无机肥配施对滨海脱盐土栽培菊芋及其养分吸收的影响[J]. 土壤, 2023, 55(2):262-271.
[33]	李睿妍. 基于高光谱的果园土壤主要速效养分估测研究[D]. 泰安: 山东农业大学, 2022:66.
[34]	庞群虎, 王竞, 孙权, 等. 生草覆盖对酿酒葡萄园土壤养分及浆果品质的影响[J]. 西南农业学报 2019, 32(8):1833-1838.
[35]	张经廷, 张丽华, 吕丽华, 等. 还田作物秸秆腐解及其养分释放特征概述[J]. 核农学报, 2018, 32(11):2274-2280. doi: 10.11869/j.issn.100-8551.2018.11.2274
[36]	STEENWERTH K, BELINA K. Cover crops and cultivation:Impacts on soil N dynamics and microbiological function in a Mediterranean vineyard agroecosystem[J]. Applied soil ecology, 2008, 40(2):370-380.
[37]	胡斌, 张瀚曰, 潘宏兵, 等. 间种绿肥及其还田对攀枝花地区芒果园土壤养分和芒果产量的影响[J]. 应用与环境生物学报, 2021, 27(2):251-260.
[38]	汪景宽, 徐英德, 丁凡, 等. 植物残体向土壤有机质转化过程及其稳定机制的研究进展[J]. 土壤学报, 2019, 56(3):528-540.

处理	pH	电导率/(μS/cm)	有机质/(g/kg)	速效磷/(mg/kg)	速效钾/(mg/kg)	铵态氮/(mg/kg)	硝态氮/(mg/kg)
CK	8.08±0.14 cdef	149.17±32.16 bcd	13.37±5.06 bcd	3.66±1.71 f	140.94±52.00 bcde	2.60±0.33 e	50.09±32.59 bc
G₁C₁T₁	8.49±0.19 b	152.83±49.51 bcd	13.85±4.66 bc	14.79±1.40 ab	175.53±20.06 abc	4.59±0.16 c	56.02±18.69 bc
G₂C₁T₁	8.22±0.07 c	201.29±33.90 a	19.93±5.63 ab	15.06±1.51 a	219.73±81.86 a	3.98±0.23 cd	72.40±8.12 ab
G₁C₂T₁	8.72±0.05 a	114.86±8.30 d	11.17±0.89 cd	12.15±2.86 bc	163.57±20.76 bcd	4.49±0.22 c	25.50±9.68 c
G₂C₂T₁	8.56±0.07 b	114.15±11.18 d	7.75±1.28 cd	7.66±4.25 e	180.63±49.36 ab	4.01±0.28 cd	25.92±7.83 c
G₁C₁T₂	8.18±0.05 cde	178.69±10.64 ab	12.21±1.20 cd	9.60±0.94 cde	182.47±7.20 ab	1.67±0.17 e	93.97±4.94 a
G₂C₁T₂	8.03±0.07 ef	176.62±5.49 ab	19.66±2.46 ab	11.87±0.91 cd	116.13±16.12 de	2.24±0.45 e	78.14±13.70 ab
G₁C₂T₂	7.94±0.04 f	158.82±12.78 bc	10.86±1.52 cd	8.97±0.94 de	160.80±7.27 e	2.34±1.01 e	77.65±16.07 ab
G₂C₂T₂	8.13±0.06 cde	114.41±4.38 d	8.41±1.25 cd	6.99±0.78 e	105.67±7.99 bcd	2.86±0.68 de	24.97±6.51 c
G₁C₁T₃	8.04±0.11 def	152.84±24.71 bcd	14.98±6.57 bc	6.98±1.74 e	175.70±36.48 abc	9.85±0.29 b	71.01±23.69 ab
G₂C₁T₃	7.75±0.16 g	169.88±56.83 ab	23.11±12.68 a	9.26±1.28 cde	111.87±24.29 de	3.01±0.15 cde	76.00±31.70 ab
G₁C₂T₃	8.18±0.07 cde	149.36±25.31 bcd	8.39±4.46 cd	11.63±3.76 cd	195.90±20.16 ab	11.63±3.76 a	93.25±33.70 a
G₂C₂T₃	8.19±0.11 cd	122.28±14.88 cd	7.50±5.07 d	8.40±3.68 e	122.60±2.86 cde	2.92±0.12 de	57.94±21.33 b
均值	8.17	150.17	13.21	8.62	159.22	4.00	62.73
变异系数/%	3.4	24.7	52.4	33.4	28.9	70.9	47.2

处理	pH	电导率/(μS/cm)	有机质/(g/kg)	速效磷/(mg/kg)	速效钾/(mg/kg)	铵态氮/(mg/kg)	硝态氮/(mg/kg)
CK	8.08±0.14 cdef	149.17±32.16 bcd	13.37±5.06 bcd	3.66±1.71 f	140.94±52.00 bcde	2.60±0.33 e	50.09±32.59 bc
G₁C₁T₁	8.49±0.19 b	152.83±49.51 bcd	13.85±4.66 bc	14.79±1.40 ab	175.53±20.06 abc	4.59±0.16 c	56.02±18.69 bc
G₂C₁T₁	8.22±0.07 c	201.29±33.90 a	19.93±5.63 ab	15.06±1.51 a	219.73±81.86 a	3.98±0.23 cd	72.40±8.12 ab
G₁C₂T₁	8.72±0.05 a	114.86±8.30 d	11.17±0.89 cd	12.15±2.86 bc	163.57±20.76 bcd	4.49±0.22 c	25.50±9.68 c
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G₂C₂T₃	8.19±0.11 cd	122.28±14.88 cd	7.50±5.07 d	8.40±3.68 e	122.60±2.86 cde	2.92±0.12 de	57.94±21.33 b
均值	8.17	150.17	13.21	8.62	159.22	4.00	62.73
变异系数/%	3.4	24.7	52.4	33.4	28.9	70.9	47.2

因子	pH		电导率		有机质		速效磷		速效钾		铵态氮		硝态氮
因子	F	P	F	P	F	P	F	P	F	P	F	P	F	P
G	19.79	<0.01	0.04	>0.05	3.50	>0.05	1.80	>0.05	2.98	>0.05	74.64	<0.01	7.93	<0.01
C	44.82	<0.01	37.80	<0.01	38.89	<0.01	10.45	<0.01	1.07	>0.05	2.59	>0.05	23.88	<0.01
T	136.51	<0.01	0.95	>0.05	0.09	>0.05	12.46	<0.01	9.79	<0.01	78.09	<0.01	13.89	<0.01
G×C	24.78	<0.01	10.43	<0.01	12.74	<0.01	15.98	<0.01	2.83	>0.05	0.98	>0.05	10.22	<0.01
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C×T	22.32	<0.01	2.35	>0.05	1.19	>0.05	11.29	<0.01	2.17	>0.05	0.80	>0.05	7.12	<0.01
G×C×T	2.33	>0.05	0.02	>0.05	0.01	>0.05	0.09	>0.05	7.76	<0.01	1.14	>0.05	0.61	>0.05

因子	pH		电导率		有机质		速效磷		速效钾		铵态氮		硝态氮
因子	F	P	F	P	F	P	F	P	F	P	F	P	F	P
G	19.79	<0.01	0.04	>0.05	3.50	>0.05	1.80	>0.05	2.98	>0.05	74.64	<0.01	7.93	<0.01
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处理	pH	电导率	有机质	速效磷	速效钾	铵态氮	硝态氮
CK	-0.43	-0.04	0.04	-0.47	-1.88	-0.57	-0.48
G₁C₁T₁	1.11	0.09	0.13	0.50	1.54	0.09	-0.24
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G₁C₂T₂	-0.96	0.30	-0.46	-1.47	-0.25	-0.66	0.65
G₂C₂T₂	-0.23	-1.30	-0.94	0.08	-0.86	-0.49	-1.51
G₁C₁T₃	-0.57	0.09	0.36	0.50	-0.86	1.84	0.38
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G₁C₂T₃	-0.06	-0.04	-0.94	1.07	0.57	2.43	1.30
G₂C₂T₃	-0.01	-1.02	-1.12	-0.99	-0.42	-0.47	-0.16