全 文 ：第２１卷　第３期
　Vol．２１　 No．３
草　地　学　报
ACTA AGRESTIA SINICA
　　　　　２０１３年 ５月
　 May　２０１３
doi:１０．１１７３３/j．issn．１００７Ｇ０４３５．２０１３．０３．０１２
间作白三叶对苹果/白三叶复合系统土壤团聚体
及团聚体碳含量的影响
王英俊１,李同川１,张道勇１,贾曼莉１,李会科１,２∗,曹卫东３
(１．西北农林科技大学资源与环境学院,陕西 杨凌　７１２１００;
２．农业部西北植物与肥料及农业环境重点实验室,陕西 杨凌　７１２１００;
３．中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,北京　１０００８１)
摘要:设置苹果(MalusdomesticaBorkh．)园清耕与间作白三叶(TrifoliumrepensL．)２个处理,分析其对果园土
壤机械稳定性团聚体和水稳性团聚体及团聚体稳定性、水稳性团聚体有机碳含量的影响.结果表明:间作白三叶
增加了果园土壤水稳性团聚体平均重量直径(MWD),降低了团聚体破坏率(PAD),显著提高了０~２０cm土层＞
０􀆰２５mm水稳性团聚体的含量及其稳定性(P＜０．０５),但未对果园土壤中＞０．２５mm粒级机械稳定性团聚体含量
产生明显影响;间作白三叶改变了果园土壤团聚体有机碳含量与分布,显著增加了０~２０cm土层＞０．２５mm水稳
性团聚体有机碳含量(P＜０．０５),其中０．５~０．２５mm粒级水稳性团聚体有机碳含量增幅最大,１~０．５mm粒级增
加幅度较小.间作白三叶可显著提高果园０~２０cm土层水稳性团聚体含量及其稳定性、团聚体有机碳含量(P＜
０􀆰０５),且对不同粒级水稳性团聚体及团聚体碳含量的影响表现出明显差异.
关键词:果园生草;土壤团聚体;团聚体有机碳
中图分类号:S１５２．４　　　　文献标识码:A　　　　　文章编号:１００７Ｇ０４３５(２０１３)０３Ｇ０４８５Ｇ０９
EffectsofIntercroppingWhiteCloveronSoilAggregatesandSoilOrganic
CarbonofAggregatesinAppleＧWhiteCloverIntercroppingSystem
WANGYingＧjun１,LITongＧchuan１,ZHANGDaoＧyong１,JIAManＧli１,LIHuiＧke１,２∗,CAOWeiＧdong３
(１．ColegeofEnvironmentandResource,NorthwestA&FUniversity,Yangling,ShaanxiProvince７１２１００,China;
２．KeyLaboratoryofPlantNutritionandtheAgriＧenvironmentinNorthwestChina,MinistryofAgriculture,
Yangling,ShaanxiProvince７１２１００,China;３．InstituteofAgriculturalResourcesandRegional
Planning,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Beijing１０００８１,China)
Abstract:Basingonthestationaryfieldexperimentofsevenyears(２００５－２０１１)conductedintheWeibei
LoessPlateau,themechanicalstableaggregates,waterＧstableaggregates,aggregatestabilityandtheorＧ
ganiccarboncontentofwaterＧstableaggregatesinappleorchardsintercroppingwhitecloverwereinvestiＧ
gated．Resultsshowedthatthemeanweightdiameter(MWD)wasincreasedandthepercentageofaggreＧ
gatedestruction(PAD)wasdecreasedbyintercroppingwhiteclovercomparedwithcleartilageappleorＧ
chard．Theamountof＞０．２５mmwaterＧstableaggregatesandtheaggregatestabilityweresignificantlyinＧ
creasedat０~２０cmsoillayerinappleＧwhitecloversystemcomparedwithcleartilageappleorchard,
whereastherewasnoobviousdifferencefortheamountof＞０．２５mmmechanicalaggregatesizefraction
betweencleartilageandintercroppingwhitecloverinappleorchard．TheorganiccarboncontentsofwaＧ
terＧstableaggregatesweresignificantlyincreasedatthe０~２０cmsoillayerinappleＧwhitecloverintercropＧ
pingsystem,andtheincreaseoforganiccarboncontentindifferentwaterＧstableaggregatesizeclasseswas
significantlydifferentinappleＧwhitecloverintercroppingsystem．Amongal waterＧstableaggregatesize
classesinappleＧwhitecloverintercroppingsystem,thelargestincreaseoforganiccarboncontentwasin
收稿日期:２０１３Ｇ０３Ｇ０５;修回日期:２０１３Ｇ０４Ｇ１２
基金项目:公益性行业(农业)科研专项(２０１１０３００５Ｇ９)(２０１３０３１０４);国家现代农业产业技术体系(CARSＧ２８);陕西省科技攻关(２０１０K０１Ｇ
０４Ｇ２);陕西省科技统筹创新工程计划(２０１１KTZB０２Ｇ０２Ｇ０５);西北农林科技大学推广专项(Z２２２０２１２１１)资助
作者简介:王英俊(１９８８Ｇ),男,河南新蔡人,硕士研究生,研究方向为水土保持生态环境,EＧmail:５４４５０９５２７＠qq．com;∗通信作者 Author
forcorrespondence,EＧmail:lihuike＠nwsuf．edu．cn
草　地　学　报 第２１卷
０．５~０．２５mmwaterＧstableaggregates,whereasthesmalestincreaseoforganiccarboncontentwasin１~
０．５mmwaterＧstableaggregatescomparedwithcleartilageappleorchard．ConclusionswerethattheaＧ
mountofwaterＧstableaggregates,theaggregatestability,andtheorganiccarboncontentofwaterＧstable
aggregatesweresignificantlyincreasedat０~２０cmsoillayerinappleＧwhitecloverintercroppingsystem
comparedwithincleartilageappleorchard,andtheinfluenceofintercroppingwhitecloverontheamount
ofwaterＧstableaggregatesandtheorganiccarboncontentofwaterＧstableaggregatesremarkablyvariedin
thedifferentwaterＧstableaggregatesizeclassesofappleＧwhitecloverintercroppingsystem．
Keywords:Growingherbageinorchard;Soilaggregates;Aggregatecarbon
　　果园生草栽培是欧美等果树生产发达国家普遍
采用的果园可持续发展的土壤管理模式[１],我国于
１９９８年将果园生草栽培作为绿色果品生产主要技
术措施在全国进行推广[２].所谓果园生草是指在果
树行间或全园(树盘除外)种植牧草作为覆盖的一种
土壤管理模式,是人工构建的具有多物种、多层次、
多时序的复合系统[３].在多物种共存的果园生草复
合系统中,果树与牧草组分通过对光、热、水、养分等
资源的吸收利用而产生种间互作效应,尤其各组分
对土壤资源利用及土壤的反馈作用是决定果园生草
复合系统能否实现高效持续发展的关键,也是牧草
组分与果树组分相互作用的主要驱动力与驱动机
制.因此,揭示果园土壤环境的反馈作用对于进一
步探讨果园生草复合系统各组分间的互作机制具有
重要作用.
土壤团聚体是土壤结构的物质基础,与土壤的
抗蚀能力、承载力、固碳容量等有直接关系,对土壤
的诸多物理化学性质及生物化学性质具有重要影
响[４Ｇ７],任何土壤环境质量的变化都会伴随着土壤团
聚体数量与质量的变化.土壤有机碳是土壤环境质
量和功能的核心,其含量与土壤物理性状、化学性
状、生物性状变化密切相关[８Ｇ１１],土壤有机碳对土壤
团聚体的数量和大小分布具有重要影响,与水稳性
团聚体关系密切,而团聚体形成作用是土壤有机碳
蓄积的重要机制,特别是土壤团聚体对有机碳的“隔
离”和“吸附”物理保护[１２].因此,揭示果园土壤团
聚体及团聚体有机碳对生草栽培的响应及其反馈作
用有助于进一步揭示果园生草复合系统中果树与牧
草组分间的相互作用机制.目前,有关果园生草栽
培方面的研究主要集中在果园生草微气候效应、土
壤效应及生草对果树产量与品质影响等效益方面的
研究,基本上是针对果园生草现状及互作效果进行
评价,而对产生互作效应机制方面的研究相对较
少[１３Ｇ２２].本研究以苹果(Malusdomestica)、白三叶
(Trifoliumrepens)为试材,通过对苹果/白三叶复
合系统土壤团聚体及团聚体有机碳含量的研究,探
讨果园土壤团聚体及团聚体碳对生草栽培的响应及
其反馈作用,为进一步探讨果园生草复合系统组分
间的互作机制提供理论依据.
１　材料与方法
１．１　试验区概况
试验区位于渭北黄土高原苹果代表产区白水县,
地处E１０９°１６′~１０９°４５′,N３５°４′~３５°２７′,属暖温带
大陆性季风气候,平均海拔８５０m左右,土壤为黄绵
土,土层深厚,剖面质地均匀,多年平均气温１１．４℃,
多年平均降水量５７７．８mm,降水年际变化大,年内分
配不均,日照充足,光热资源丰富,无霜期２０７d.试
验位于白水县中部杜康镇塬面西北农林科技大学苹
果试验站果园,为１３年生乔化红富士(富士/M２６/新
疆野苹果)果园,栽植密度３m×８m.
１．２　试验设计
采用单因素随机区组试验设计,设置苹果清耕
单作和苹果/白三叶间作２个处理,每个处理３次重
复,共６个小区,每个小区面积为３０m２(５m×６
m).２００５年３月行间生草播种,已生草７年,播前
深翻整地,开沟条播,供试草种为白三叶,品种为海
法(Haifa),播种密度为０．７５g􀅰m－２,各处理的生
态条件及牧草、苹果的田间管理措施一致.
１．３　土壤样品的采集与处理
２０１１年１０月,在各处理随机布设５个采样点,
每个采样点选取一个１m×１m样方,用修枝剪清
除地上生物量之后,挖取长约８０cm,宽约６０cm,深
约８０cm的土壤剖面,采集０~５cm,５~１０cm,１０
~２０cm和２０~４０cm 土层原状土样,置于铝质饭
盒中,以保持原状土壤结构.在室内将采集的原状
土样摊开,当土壤含水量达塑性极限时,沿土壤自然
裂隙轻轻掰成１０mm左右的小土团,混合均匀后采
用四分法采集各层次的混合样,剔除根系、石头等杂
６８４
第３期 王英俊等:间作白三叶对苹果/白三叶复合系统土壤团聚体及团聚体碳含量的影响
物,在阴凉处风干备用.
待土壤样品完全风干后,用干筛法和湿筛法测
定＞２mm,１~２mm,０．５~１mm,０．２５~０．５mm
的各级团聚体含量.干筛时称取风干土样２００g,将
其放置在由孔径分别为２,１,０．５,０．２５mm筛子
组成的套筛的最上层,用振荡式机械筛分仪,在最大
功率下(１５００r􀅰min－１)振荡１５min.筛后,从上部
依次取筛,分别得到＞２mm,２~１mm,１~０．５
mm,０．５~０．２５mm的土团,再将各级筛网上的土
样分别收集称重,精确至０．０１g,并计算出各级别团
聚体百分含量.湿筛时称取风干土样１００g,将其放
置在团粒分析仪套筛的最上层(套筛由孔径分别为
２,１,０．５,０．２５mm共４个筛子组成).调整桶内
水面高度,使筛子移动到最高位置时最上层筛子中
的团聚体刚好淹没在水面以下.待团聚体在水面下
浸泡５min后开动仪器,以３０次􀅰min－１的速度筛
分３min.湿筛后,将每一层筛上的团聚体分别洗
入铝盒,６０℃烘干称重,精确至０．０１g,并计算其在
土样中的重量百分含量,烘干后的各级水稳性团聚
体磨碎过１００目筛.采用 H２SO４ＧK２Cr２O７ 外加热
法[２３]测定各级团聚体有机碳含量.并用下述公
式[２４Ｇ２５]计算水稳性团聚体平均重量直径(mean
weightdiameter,MWD)及团聚体破坏率(percentＧ
ageofaggregatedestruction,PAD):
MWD＝∑
n＋１
i＝１
ri－１＋ri
２ ×mi
;
PAD＝A－WSAA ×１００％
.
式中:mi为各级团聚体的重量百分含量;ri 为
第i个筛的孔径大小(mm),并且,r０＝r１,rn＝rn＋１,
n为筛子的数量;WSA 为０．２５mm水稳性团聚体
的重量;A为０．２５mm团聚体(干筛)的重量.
１．４　数据处理
采用LSD法和T 检验进行差异显著性分析,
利用相关分析研究 MWD和PAD与各粒级团聚体
含量及团聚体有机碳含量之间的关系,所有统计分
析利用Excel２００７和SPSS１８．０软件完成.
２　结果与分析
２．１　间作白三叶对果园土壤团聚体及其稳定性的
影响
２．１．１　间作白三叶对果园土壤团聚体组成及分布
的影响　由０~４０cm各土层土壤机械稳定性团聚
体组成的分析结果可看出(表１),２个处理４个层次
土壤经过干筛后,＞０．２５mm土壤团聚体含量均在
８０％以上,最高达到９０．８３％,表明２个处理土壤机
械稳定性团聚体均以大团聚体为主,同一土层中,以
＞２mm 粒级所占比例最高,占供试土壤重量的
５５􀆰２８％~６８．１７％,其含量显著大于其他粒级团聚
体(P＜０．０５),其次是０．５~１mm粒级,占到７．８％
~１５．５９％,０．２５~０．５mm 粒级含量最少,仅占
４􀆰３７％~７．３７％,团聚体组成比例按粒级从大到小
呈现出“W”形分布.
表１　不同处理下土壤团聚体组成
Table１　Compositionofsoilaggregatesunderdifferenttreatments ％
深度
Depth/cm
处理
Treatments
团聚体粒级Sizeofsoilaggregate/mm
干筛法Drysieving 湿筛法 Wetsieving
＞２ １~２ ０．５~１ ０．２５~０．５ ＞０．２５ ＞２ １~２ ０．５~１ ０．２５~０．５ ＞０．２５
０~５ 白三叶Trifoliumrepens ５６．１８a １１．９５bc １３．０８b ７．３７c ８８．５８ １７．１０a ５．２７b ４．４０b ６．４１b ３３．１８
清耕Cleartilage ６２．３３a １０．３１b １１．９６b ６．２３b ９０．８３ １１．０１a ５．１６c ４．０７c ８．９７b ２９．２１
５~１０ 白三叶Trifoliumrepens ６８．１７a ８．０８b ９．８６b ４．４４c ９０．５５ ３．９２b ５．２３a ５．８０a ５．７０a ２０．６６
清耕Cleartilage ５６．０３a ８．０６b １０．３２b ７．２８b ８１．６９ ３．４８c ３．５６c ４．９５b ７．１２a １９．１２
１０~２０ 白三叶Trifoliumrepens ５５．７４a ８．８０bc １２．３２b ６．６１c ８３．４７ ２．０４d ３．４５c ５．４５b ９．２４a ２０．１７
清耕Cleartilage ５６．２７a ９．６９c １４．５９b ７．１３d ８７．６８ ２．０９c ２．２５c ４．７２b ６．８５a １６．７０
２０~４０ 白三叶Trifoliumrepens ６６．９０a ６．７３b ７．８９b ４．３７c ８５．８９ １．２４c ２．５０b ２．９７b ４．８７a １１．５８
清耕Cleartilage ５５．２８a １０．１５bc １５．５９b ６．７２c ８７．７４ １．４５c ２．７２b ２．７１b ４．３８a １１．２５
　　注:同一行中不同小写字母表示不同粒级团聚体间差异显著(P＜０．０５)
Note:Differentsmalletterswithinthesamerowmeansignificantdifferenceatthe０．０５levelbetweendifferentsoilaggregatesizes
　　在剖面垂直分布上,０~５cm土层,清耕处理下
＞０．２５mm机械稳定性团聚体含量最高,占供试土
壤重量的９０．８３％,在５~１０cm土层含量最低,为
供试土壤重量的８１．６９％.０~４０cm各土层中＞
０􀆰２５mm机械稳定性团聚体含量大小为:０~５cm
层＞２０~４０cm层＞１０~２０cm层＞５~１０cm层.
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草　地　学　报 第２１卷
在苹果/白三叶复合系统中,＞０．２５mm机械稳定
性团聚体含量最高出现在５~１０cm土层,占供试土
壤重量的９０．５５％,在１０~２０cm层含量最低,为供
试土壤重量的８３．４７％.在０~４０cm各土层中的
大小分布呈:５~１０cm层＞０~５cm层＞２０~４０cm
层＞１０~２０cm层,分布格局与清耕处理不同.进
一步对０~４０cm各土层 ＞０．２５mm团聚体含量进
行分析,２个处理无显著差异 (表２),说明间作白三
叶未对果园土壤＞０．２５mm机械稳定性团聚体含
量产生明显影响.
　　良好的土壤结构不仅具有较多的机械稳定性团
聚体,更重要的是团聚体具有良好的水稳定性.与
机械稳定性团聚体相比,２个处理各粒级水稳性团
聚体数量均剧减(表１),这意味着果园土壤以瞬变
性、临时性的非水稳性团聚体为主,但较清耕处理,
间作白三叶各粒级水稳性团聚体含量均有不同程度
的增加,０~５,５~１０,１０~２０,２０~４０cm土层的＞
０．２５mm水稳性团聚体分别较清耕增加１３．５９％,
８􀆰０５％,２０．７８％和２．９３％.T检验结果显示(表２),
在０~５,５~１０,１０~２０cm土层分别与清耕差异显
著(P＜０．０５),说明０~２０cm土层具有良好的响
应,间作白三叶显著地提高了该土层团聚体的水稳
性,主要是由于白三叶组分在该土层形成了较多有
机质,以及白三叶密集的根系穿插与更新增加了土
壤有机胶结物在团聚过程中的作用,从而促进了土
壤水稳性团聚体的形成.尽管间作白三叶提高了果
园土壤水稳性团聚体含量,但其未对果园水稳性团
聚体垂直分布格局产生明显影响.如表１所示,２
个处理中＞２mm与１~２mm粒级水稳性团聚体含
量随土层加深而减少,０．５~１mm与０．２５~０．５mm
粒级水稳性团聚体含量则从０~５cm层到２０~４０cm
层先增大后减小,即呈现出“∧”形分布.
表２　不同处理间０~４０cm各土层＞０．２５mm团聚体含量T检验
Table２　TＧtestresultsof＞０．２５mmaggregatecontentsindifferenttreatments
分离方法 土层深度 白三叶 清耕 均值差值 T值 Sig．(双侧)
Methods Depth/cm Trifoliumrepens/％ Cleartilage/％ Meandifference TＧvalue Sig．(２Ｇtailed)
干筛法
Drysieving
０~５ ８８．５８ ９０．８３ －２．２５ －０．４９ ０．６５
５~１０ ９０．５５ ８１．６９ ８．８６ １．８３ ０．１４
１０~２０ ８３．４７ ８７．６８ －４．２１ －２．６８ ０．０６
２０~４０ ８５．９０ ８７．７４ －１．８４ －０．７８ ０．４８
湿筛法
Wetsieving
０~５ ３３．１８ ２９．２１ ３．９７ ７１．５５ ０．００
５~１０ ２０．６６ １９．１２ １．５４ １３．８３ ０．００
１０~２０ ２０．１７ １６．７０ ３．４７ ５６．２５ ０．００
２０~４０ １１．５８ １１．２５ ０．３３ １．６８ ０．２３
２．１．２　间作白三叶对果园土壤团聚体稳定性的影
响　团聚体平均重量直径(MWD)及团聚体破坏率
(PAD)是评价团聚体稳定性的重要指标.通常情
况下平均重量直径越大,团聚体破坏率越低,表示团
聚体越稳定,越有益于土壤结构的稳定和果树生
长[２７].由图１可知,随着土层深度增加,２个处理土
壤水稳性团聚体平均重量直径趋于减小,团聚体破
坏率则不断增加.但与清耕处理相比,间作白三叶
显著提高了０~５,５~１０,１０~２０cm土层水稳性团
聚体平均重量直径,降低了团聚体破坏率,水稳性团
聚体平均重量直径分别比清耕处理提高２０．３７％,
７􀆰６９％和 ５．７１％,团 聚 体 破 碎 率 则 分 别 降 低
６􀆰６８％,５．７４％和６．７５％.在２０~４０cm土层,２个
处理水稳性团聚体平均重量直径及团聚体破坏率趋
于一致,说明间作白三叶对２０cm以下土层土壤水
稳性团聚体平均重量直径及团聚体破坏率影响较
小.
通过分析二者与各粒级水稳性团聚体含量的关
系可看出(表３),＞２mm粒级与水稳性团聚体平均
重量直径成极显著正相关(P＜０．０１),１~２mm粒
级与水稳性团聚体平均重量直径成显著正相关
(P＜０．０５),０．５~１mm和０．２５~０．５mm粒级与
水稳性团聚体平均重量直径成不显著正相关;２mm
及１~２mm粒级与团聚体破坏率成极显著负相关
(P＜０．０１),０．５~１mm和０．２５~０．５mm粒级与
团聚体破坏率成不显著负相关,说明＞２mm与１~
２mm粒级水稳性团聚体含量与团聚体稳定性及破
坏率密切相关,另一方面也反映较大粒级水稳性团
聚体含量越高,团聚体破坏率越低,团聚体稳定性越
强,土壤结构越稳定.
８８４
第３期 王英俊等:间作白三叶对苹果/白三叶复合系统土壤团聚体及团聚体碳含量的影响
图１　不同处理对 MWD和PAD的影响
Fig．１　EffectsofdifferenttreatmentsonMWDandPAD
　　注:∗表示同一土层间差异达显著水平(P＜０．０５)
Note:∗indicatessignificantdifferenceatthe０．０５levelinthesamesoildepth
表３　团聚体稳定性与水稳性团聚体含量之间的关系
Table３　CorrelationbetweenaggregatestabilityandthecontentsofwaterＧstableaggregates
团聚体级别 Aggregatesize ＞２mm １~２mm ０．５~１mm ０．２５~０．５mm MWD PAD
＞２mm １
１~２mm ０．７６２∗ １
０．５~１mm ０．０６９ ０．４３０ １
０．２５~０．５mm ０．２５２ ０．３１０ ０．５４２ １
MWD ０．９９１∗∗ ０．８２９∗ ０．１８７ ０．３１８ １
PAD －０．８９１∗∗ －０．８７８∗∗ －０．４７４ －０．５５３ －０．９３９∗∗ １
　　注:∗表示在０．０５水平下显著相关,∗∗表示０．０１在水平下显著相关;下同
Note:∗indicatessignificantcorrelationatthe０．０５level,∗∗indicatessignificantcorrelationatthe０．０１level．Thesameasbelow
２．２　间作白三叶对果园土壤团聚体有机碳含量的
影响
２．２．１　间作白三叶对果园土壤团聚体有机碳含量
与分布的影响　由图２可知,间作白三叶增加了果
园土壤团聚体有机碳含量,０~４０cm各土层,＞２
mm,２~１mm,１~０．５mm,０．５~０．２５mm粒级水
稳性团聚体有机碳含量分别比清耕处理增加
１３􀆰１２％~９１．５３％,２２．４９％~１０５．８５％,１１．６９％~
７０．８４％和４．４１％~１２２．７９％,主要是由于白三叶
组分增加了土壤有机物料的输入及白三叶地被减少
了人为对土壤的扰动强度.研究表明[２８Ｇ２９],增加土
壤有机物料的投入以及减少对土壤的扰动可增加各
级团聚体有机碳的含量,特别是显著增加水稳性大
团聚体(＞２mm 和 ０．２５~２mm)有机碳的含
量[３０].方差分析结果表明,＞２mm 粒级在０~５
cm和５~１０cm土层,２~１mm粒级在５~１０cm和
１０~２０cm土层,１~０．５mm粒级在０~５cm 和５
~１０cm土层,０．５~０．２５mm粒级在０~５cm,５~
１０cm和１０~２０cm土层,水稳性团聚体有机碳含
量与清耕差异显著(P＜０．０５).总体上,在０~４０
cm土层,０．５~０．２５mm粒级水稳性团聚体有机碳
含量增幅最大,１~０．５mm粒级增加幅度较少.
　　在垂直分布上(图２),从０~５cm层到２０~４０
cm各土层,清耕处理各粒级水稳性团聚体的有机碳
含量随土层呈现“降低Ｇ增加Ｇ降低”的趋势,间作白
三叶各粒级水稳性团聚体的有机碳含量总体上随土
层增加呈逐渐减小的趋势,二者的垂直分布格局不
同,说明间作白三叶对果园水稳性团聚体有机碳垂
直分布格局产生影响.如图２所示,在０~２０cm土
层,白三叶对各粒级水稳性团聚体有机碳含量的影
响显著高于２０~４０cm土层,该土层各粒级水稳性
团聚体有机碳含量增加幅度是２０~４０cm土层的
２．１９~２．９８倍,表明０~２０cm土层土壤团聚体有
机碳对生草栽培具有良好的响应,与王义祥等[３１]在
９８４
草　地　学　报 第２１卷
桃(Amygdaluspersica)园生草试验结果一致,可能
是由于白三叶地被输入的植物残体主要积累在土壤
表层,可供微生物维系生命活动的能量充足,从而促
进土壤表层的生物活性,包括真菌生长、土壤动物区
系等,这有助于在各级别团聚体内部结合形成微粒
有机质,使得有机碳趋向于表层富集.
图２　不同处理对水稳性团聚体有机碳含量的影响
Fig．２　EffectsofdifferenttreatmentsontheSOCcontentsofwaterＧstableaggregatesindifferentsoildepths
注:不同字母表示团聚体有机碳差异显著(P＜０．０５)
Note:Differentlettersmeansignificantdifferenceatthe０．０５level
２．２．２　土壤团聚体有机碳含量与团聚体平均重量
直径及团聚体破坏率的关系　由表４可知,＞２mm
级别团聚体有机碳与１~２mm,０．５~１mm和０．２５
~０．５mm级别团聚体有机碳成极显著正相关关系
(P＜０．０１),１~２mm 级别团聚体有机碳与０．５~
１mm,０．２５~０．５mm级别团聚体有机碳含量成显
著(P＜０．０５)和极显著正相关关系(P＜０．０１),０．５
~１mm团聚体有机碳与０．２５~０．５mm级别团聚
体有机碳成不显著正相关关系,表明较大级别团
聚体有机碳含量与较小级别团聚体有机碳含量关
系密切,另一方面也反映了团聚体有机碳含量变
化是导致不同粒级有机碳含量间相关关系改变的
重要原因,进而影响着小团聚体与大团聚体之间
的转化.
表４　不同级别团聚体有机碳与团聚体稳定性之间的关系
Table４　CorrelationofdifferentaggregateＧassociatedcarbonandaggregatestability
团聚体级别Aggregatesize ＞２mm １~２mm ０．５~１mm ０．２５~０．５mm MWD PAD
＞２mm １
１~２mm ０．９１６∗∗ １
０．５~１mm ０．９２６∗∗ ０．７８９∗ １
０．２５~０．５mm ０．８９５∗∗ ０．８９９∗∗ ０．６９１ １
MWD ０．８２１∗ ０．６１４ ０．９３１∗∗ ０．５５６ １
PAD －０．９１７∗∗ －０．７７９∗∗ －０．９０６∗∗ －０．７２７ －０．９３９∗∗ １
０９４
第３期 王英俊等:间作白三叶对苹果/白三叶复合系统土壤团聚体及团聚体碳含量的影响
　　如表４所示,团聚体平均重量直径与＞２mm,
０．５~１mm粒级团聚体有机碳成显著(P＜０．０５)和
极显著正相关(P＜０．０１),与１~２mm和０．２５~
０􀆰５mm粒级有机碳含量不显著正相关,说明团聚
体稳定性受＞２mm和０．５~１mm级别团聚体有机
碳含量影响大,其含量越高,土壤团聚体稳定性越
强,土壤结构越稳定.团聚体破坏率与＞２mm,１~
２mm,０．５~１mm粒级团聚体有机碳含量成极显著
负相关(P＜０．０１),说明＞２mm,１~２mm和０．５~
１mm级别团聚体有机碳含量的增加,可显著降低
团聚体破坏程度,提高团聚体的稳定性.
３　讨论
３．１　间作白三叶对果园土壤团聚体及其稳定性的
影响
土壤团聚体是土壤结构的基本单元,具有水稳
性、力稳性和孔性,其数量和质量直接决定土壤理化
性状及其协调状况,是果树优质生产所必需的土壤
条件之一.不同类型果园生草栽培试验结果表明,
生草栽培可对果园土壤团聚体及其稳定性产生积极
影响[３１Ｇ３３].与传统的果园清耕相比,葡萄(Vitis
vinifera)园生草栽培可提高０~２０cm土层水稳性
团聚体含量,改善土壤结构,减少土壤侵蚀[３２],桔
(Citrusreticulata)园生草栽培可降低土壤容重,增
加孔隙度,０~２０cm土层＞０．２５mm团聚体的数量
和稳定性优于清耕[３３],桃园生草栽培０~２０cm土
层＞０．２５mm水稳性团聚体含量分别比顺坡清耕
和梯台清耕处理提高３．７８％~５．９０％和３．８１％~
１３．８２％,团聚体平均重量直径和几何平均直径均较
大幅度增加[３１].本试验条件下,间作白三叶提高了
苹果园土壤水稳性团聚体含量,主要集中在０~２０
cm土层,显著地提高了该土层＞０．２５mm团聚体
的水稳性,与葡萄园、桔园、桃园生草的研究结果一
致,主要是由于在水稳性团聚体的形成过程中,间作
白三叶增加了新鲜有机物质的输入,植物根系、土壤
动物、微生物及它们的代谢产物增多,土壤中有机胶
结物质和载体介质的量增多,从而促进了＞０．２５
mm水稳性团聚体的形成.
本研究发现,间作白三叶未对苹果园土壤＞
０􀆰２５mm粒级机械稳定性团聚体含量产生明显影
响,这可能与该区域果园土壤黄土母质粘粒含量高、
土壤有机质含量低有关.章明奎等[３４]研究指出,在
有机质含量不高、粘粒较高的土壤中,团聚体的形成
主要靠粘粒的胶结作用.渭北黄土高原苹果产区土
壤有机质含量是全国或全球最低的地区之一,因此,
在苹果/白三叶复合系统中,机械稳定性团聚体含量
除受白三叶组分影响外,黄土母质粘粒含量可能对
机械稳定性团聚体含量产生明显影响.由于机械稳
定性团聚体反映的是原状土壤中非水稳性团聚体和
水稳性团聚体的总体状况,而水稳性团聚体反映土
壤结构的水稳定性特征,二者的分析结果不尽相同,
本研究结果显示,水稳性团聚体能更准确地反映牧
草组分对果园生草复合系统土壤结构特性的影响.
团聚体的稳定性直接影响土壤表层的水、土界
面行为,稳定性越好,越有利于土壤对水分、养分的
转化.有研究表明[２７]:团聚体平均重量直径越大,
结构体破碎率越低,表示团聚体的团聚度越高,稳定
性越强.本试验中,间作白三叶提高了果园土壤水
稳性团聚体平均重量直径,降低了团聚体破坏率,其
对团聚体平均重量直径和团聚体破坏率的影响随土
层的加深呈递减趋势,０~２０cm 土层具有良好响
应,与杏(Prunusarmeniaca)园、桃园生草栽培试验
结果一致[３１,３５],说明生草栽培不仅增加了果园水稳
性团聚体数量,而且有利于提高土壤结构体的稳定
性.由于不同粒级胶结物质不同,影响有机物质的
亲水性和疏水性物质的比例,对团聚体稳定性影响
不同,本研究结果显示,团聚体粒级越大、破坏率越
低,团聚体稳定性越强,土壤结构越稳定,与前人对
草地团聚体的研究结果相一致[３６],可能与间作白三
叶增加了果园土壤大团聚体稳定性胶结剂的胶结作
用有关.
３．２　间作白三叶对果园团聚体有机碳含量的影响
土壤团聚体碳是土壤碳蓄积与转化的重要机
制,各粒级团聚体有机碳含量是土壤有机碳平衡与
矿化速率的微观表征[３７].研究表明生草栽培可提
高果园土壤有机质含量,增加团聚体有机碳的含
量[３８].Haynes等[３１]研究指出,生草可使果园土壤
腐殖质逐渐积累,生草３年０~２０cm层土壤有机碳
较清耕增加２％,桃园生草栽培显著提高土壤团聚
体有机碳蓄存,０~２０cm土层＞０．２５mm团聚体有
机碳含量显著增加.本研究结果显示,间作白三叶
对果园土壤团聚体有机碳含量和分布产生了明显影
响,较大幅度增加了０~２０cm土层＞０．２５mm水
稳性团聚体有机碳含量,与已有研 究 结 果 一
致[３１,３８],主要是由于白三叶组分输入的有机物质大
部分积累在土壤表层,以及间作白三叶使果园土壤
１９４
草　地　学　报 第２１卷
受到扰动影响较小使有机碳趋向于表层富集,而传
统的果园清耕,使得土壤中的大团聚体遭到破坏,加
速了土壤团聚体有机碳的分解速率,导致团聚体内
养分消耗,从而影响团聚体有机碳的蓄存与分布,这
也是２个处理团聚体有机碳含量垂直分布格局不同
的重要原因.
本研究发现,不同粒级团聚体有机碳含量对果
园生草栽培的响应能力不同,表现出明显的差异性,
其中０．５~０．２５mm粒级水稳性团聚体有机碳含量
增幅最大,１~０．５mm粒级增加幅度较少,可能是
由于间作白三叶改变了果园土壤有机质的数量、质
量以及所处的微环境条件,进而影响不同粒级团聚
体有机碳的含量及稳定性,这就意味着生草栽培引
起土壤团聚体有机碳含量变化将是导致不同粒级有
机碳含量间相关关系改变,即导致较小团聚体与较
大团聚体之间转化的重要原因,相关分析结果也说
明了这一点(表４).不同团聚体具有特定的孔隙特
征,以及不同粒级团聚体碳源数量与质量的差异性,
从而影响有机介质的持久性及有机质的亲水性和疏
水性物质的比例,进而影响团聚体的稳定性.本研
究结果表明,团聚体有机碳含量与稳定性成正相关
关系,与团聚体破坏率成负相关关系,尤其团聚体稳
定性受＞２mm和０．５~１mm团聚体有机碳含量影
响大,其含量越高,土壤团聚体稳定性越强,土壤结
构越稳定,说明生草栽培对果园土壤团聚体有机碳
的影响是导致水稳性团聚体形成及其稳定性变化的
主要原因.
在果园生草栽培复合系统中,牧草组分改变了
果园土壤环境质量,导致土壤团聚体数量、质量与稳
定性以及团聚体有机碳含量与分布等随之发生变
化,营造了一个不同于果树单作栽培的土壤环境.
由此认为,牧草组分通过改变与其相邻果树组分的
土壤环境质量,而对其生长产生作用.至于生草栽
培条件下,果园土壤团聚体碳含量与分布、团聚体的
质量和数量、稳定性变化与土壤理化性状及生物性
状的互动关系,以及果园土壤环境质量变化与果树
生长发育互动关系的研究有待进一步探讨.
４　结论
间作白三叶对果园土壤水稳性团聚体及其稳定
性产生积极影响,提高了果园土壤水稳性团聚体平
均重量直径,降低了团聚体破坏率,其影响主要集中
在０~２０cm土层,显著地提高了该土层＞０．２５mm
水稳性团聚体含量及其稳定性,但间作白三叶未对
果园土壤＞０．２５mm粒级机械稳定性团聚体含量
产生明显影响.
间作白三叶改变了果园土壤团聚体有机碳含量
与分布,较大幅度提高了０~２０cm土层＞０．２５mm
水稳性团聚体有机碳含量,但不同粒级团聚体有机
碳含量对果园生草栽培的响应能力不同,表现出明
显的差异性,其中０．５~０．２５mm粒级水稳性团聚
体有机碳含量增幅最大,１~０．５mm粒级增加幅度
较小.
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