Effects of Grass Cultivation on Growth and Fruit of Citrus reticulata Dayagan

试验地设于四川省武胜县龙女镇青岩村果园，柑桔树为3年生大雅柑，种植密度株行距3 m×4.5 m，年平均气温为17.5 ℃，年均降雨量为1 180 mm，年均无霜期330 d，地势平坦，土壤为紫色土。园区采取机械旋耕与人工浅耕相结合的方式进行，行间全部采用机械旋耕。耕地结束即播种结束时间为2020年10月。在重复小区进行五点采样法，于2022年2月选取20 cm土层采集样品。

试验果园为大雅柑(Citrus reticulata Dayagan)栽培园，草种为紫花苜蓿(Medicago sativa)、箭筈豌豆(Vicia sativa)、蓝花子(Raphanus sativus)、绛三叶(Trifolium incarnatum)(图 1)。采取单一播种、间行分布等进行生草比对，播种量为每667 m²播种3 kg草种，每个草种设定一个处理，667 m²为一个小区，3次重复，随机区组排列，以清耕作为对照。同步做好日常水肥管理，进行杂草清除和病虫害防治，并全程跟踪记录。种子均来自四川省农业农村厅草业技术推广中心。

在重复小区进行五点采样法，于2022年2月选取20 cm土层采集样品。将处理草种连根拔起，采用冲洗法清除土壤，将干净的根、叶分离后分别装在带有标记的封口袋中，统计单株根瘤数量及质量。柑橘苗取春梢叶片和根系，用清水进行清洗，滤纸吸干水分后放置在对应编号的保鲜袋中。将采回的样品分成两部分，一半的植物根系用于测定菌根侵染率等；将叶片和另一半根系用植物粉碎机分别磨碎，使用70目(孔径0.25 mm)筛网筛过后，封存到对应的标签样品袋，于阴凉干燥的环境中保存。

用刻度尺测量草种的株高、根长等，电子天平测定根瘤鲜质量，根瘤数量用计数法，菌根侵染率用墨水醋染色法测定菌根侵染率。

采用四氮唑法(TTC)测定根系活力。

根系活力(μTTF·g^-1·h^-1)=(C×V)/(W×T)

式中：C表示标准曲线查出的每管TTF含量(μg/mL)；V表示提取液总体积(mL)；W表示样品质量(g)；T表示反应时间(t)。

土壤常规八项参考鲍士旦进行测定。土壤pH值按照水土比1∶2.5加入CaCl₂震荡1 h后用pH计直接读数；有机质用重铬酸钾外加热法，全氮用凯氏定氮法，全磷用钼锑抗试剂显色法，全钾用NaOH熔融—火焰原子吸收光度法，碱解氮用碱解扩散法，速效磷用碳酸氢钠浸提法，速效钾用火焰分光光度计法进行分析。

分别于2023年3月5日、2024年3月5日采样进行柑橘果实产量品质分析。随机选取5株长势一致、挂果正常的植株，从东、南、西、北、中部采摘5个果实采样对柑橘果实产量品质分析，全株采样测定单株产量，常规方法测定单果质量，手持测糖仪测定可溶性固形物含量。

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 22.0统计软件进行数据处理，并进行LSD检验和方差分析。

4种草种均未进行刈割，4种草种的具体生长情况见表 1。在生长量方面，蓝花子和绛三叶生长量明显高于试验中的2种豆科草种(紫花苜蓿和箭筈豌豆)。其中蓝花子株高最高，达到68.7 cm，草产量最大，为2 684 kg/667 m²，其次为绛三叶，紫花苜蓿与箭筈豌豆的株高和草产量不及蓝花子和绛三叶。在根瘤形成方面，蓝花子和绛三叶均未形成根瘤，但紫花苜蓿和箭筈豌豆均形成较好的根瘤，其中紫花苜蓿根瘤量略大于箭筈豌豆，而单株根瘤质量略低于箭筈豌豆，两者在根瘤量和单株根瘤质量上差异无统计学意义。与蓝花子和绛三叶相比，2个豆科草种的根瘤形成有利于增大植物吸收面积，有利于果树对水分、氮、磷的吸收和利用，促进根系活动和活化果树生理机能，进而可能对园区土壤性质和果树生长造成影响。

不同草种对柑橘菌根侵染率、柑橘酸性磷酸酶活性及根系活力均有较大影响(表 2)。从草种菌根侵染率看，4种草种菌根侵染率从大到小依次为紫花苜蓿、箭筈豌豆、绛三叶、蓝花子；具体为豆科属的紫花苜蓿、箭筈豌豆生草处理后形成了良好的菌根侵染，草种菌根侵染率达到25.6%和24.4%；绛三叶菌根侵染率仅12.2%，效果远不及豆科的紫花苜蓿和箭筈豌豆，而十字花科的蓝花子未形成菌根侵染。

试验结果表明，草种的菌根侵染率与柑橘根系侵染率、柑橘酸性磷酸酶活性及柑橘根系活力呈现出明显的相关性，其柑橘酸性磷酸酶活性及柑橘根系活力从大到小依次为紫花苜蓿、箭筈豌豆、绛三叶、蓝花子，其中紫花苜蓿组与箭筈豌豆组的柑橘酸性磷酸酶活性分别为对照组的2.6倍和2.53倍；绛三叶的酸性磷酸酶活性为对照组的1.83倍，蓝花子则与对照无显著差异。数据显示菌根的形成同时能提高柑橘的根系活力，从大到小依次为紫花苜蓿、箭筈豌豆、绛三叶、蓝花子，其中紫花苜蓿组与箭筈豌豆组分别为对照组的2.19倍和1.59倍，绛三叶组和蓝花子组分别为对照组的1.33倍和1.15倍，这说明柑橘根系活力除受草种菌根侵染率影响，可能还与其他条件相关。

对经紫花苜蓿、箭筈豌豆及绛三叶处理后所形成的菌根观察如图 2，已将菌丝和孢子在图中标出。图中可以看出，紫花苜蓿和箭筈豌豆这两个豆科草种形成了较多的菌丝和孢子，结合表 2可知前两者能够形成较高的菌根侵染率，这与该两个草种能形成根瘤有关。绛三叶的菌丝和孢子没有前两者丰富，在菌根侵染率上也不如紫花苜蓿和箭筈豌豆。观察结果显示，草种菌根形成上，从多到少依次为紫花苜蓿、箭筈豌豆、绛三叶。

为探究4种草种生草栽培处理对土壤性质影响，首先统计了柑橘果园土壤pH值、有机质、容质量和总孔隙度，如表 3所示。与对照相比，经4种草种生草处理后果园土壤pH值均有小幅降低，但与对照组处理结果相比差异无统计学意义。经生草处理后，果园土壤有机质较对照组显著增加，最高为箭筈豌豆组的68.45 g/kg，较对照组增加22.47%；其次为紫花苜蓿组和蓝花子组，增加最少的是绛三叶组，较对照组上调了11.88%。土壤容质量降低最显著的为箭筈豌豆组，较对照组降低21.12%；土壤总孔隙度均上升，绛三叶组最高，为56.4%，较对照组上调9.72%，其次为箭筈豌豆组的56.17%，较对照组上升9.28%。试验表明4个草种处理组对柑橘果园土壤性质有调节作用，具体表现为土壤有机质增加，且箭筈豌豆表现最佳，土壤容质量降低和总孔隙度上升，说明生草栽培对柑橘果园土壤有疏松作用，或可为土壤含氧量增加提供基础。

为探究4种草种生草栽培处理对土壤养分影响，统计了柑橘果园土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾含量，如表 4所示。与对照相比，经4种草种生草处理后，果园中土壤的营养增加，全氮、全磷、速效磷、速效钾均有增加。在对全氮的增加上，紫花苜蓿和箭筈豌豆处理后的土壤全氮分别为2.64 g/kg和2.51 g/kg，较对照组分别增加了22.79%和16.74%；蓝花子和绛三叶处理的含量低于前两种豆科植物，但较对照组依然有明显上升，分别为12.09%和7.9%。4个草种对土壤全磷的提升差异无统计学意义。土壤全钾含量从大到小依次为紫花苜蓿组、对照组、绛三叶组、蓝花子组、箭筈豌豆组，生草处理后的土壤中全钾含量除紫花苜蓿组外均有下降趋势。在碱解氮的影响上，箭筈豌豆生草处理后，土壤中碱解氮显著下降，仅为对照组的84.43%。在对速效磷和速效钾的影响上，紫花苜蓿对土壤中速效磷的提升显著，较对照增加了17.68%；其次为绛三叶，增加了8.40%；紫花苜蓿对速效钾的增加表现最佳，达到149.19 mg/kg；其次为绛三叶、箭筈豌豆、蓝花子。试验结果表明在对土壤养分的改善上，紫花苜蓿处理组表现最佳，对园区土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾上均有提升。

土壤含水量是果园环境重要指标，影响果树生长，为探究不同时间生草对柑橘园土壤含水量的影响，分别于1月、8月测定土壤含水量，如表 5所示。果园土壤经4种草种生草处理后，表明在1月生草对土温、土壤含水量影响差异无统计学意义，但在高温时期，4组生草处理一方面能明显降低土温，表现为紫花苜蓿、蓝花子、箭筈豌豆、绛三叶，分别降低了7.53 ℃、7.45 ℃、7.04 ℃和6.36 ℃。另一方面，果园生草能显著增加土壤含水量，蓝花子组的8月土壤含水量最高，达19.35%，其次为紫花苜蓿和箭筈豌豆，绛三叶为19.24%。保水降温有利于柑橘苗在夏季高温时期根系生长，生草栽培或能有效防止干旱、高温对果树生长造成不利影响。

树体营养生长是果实产量形成的物质基础。为探究4种草种生草栽培处理对大雅柑果树生长影响，统计柑橘果树的株高、茎粗、秋梢叶面积和秋梢长度如表 6所示。试验结果表明，生草处理对柑橘果树株高、茎粗的影响差异无统计学意义。但是生草栽培对2021年秋梢和叶片面积抽生具有良好的促进作用，紫花苜蓿处理组的秋梢叶面积达1 647.31 mm²，秋梢长度达37.68 cm，分别为对照组的1.28倍和1.33倍。紫花苜蓿处理的促生长效应或与其根际微生态改善密切相关。

为探究4种草种生草栽培处理对大雅柑树体营养影响，统计柑橘秋叶片N、P、K、Ca、Mg如表 7所示。试验结果显示生草处理后，与对照组比较，柑橘叶片对以N、P、K为代表的大量元素的吸收明显提高。其中在对叶N的影响上表现为紫花苜蓿组叶N最高，占比2.68%，箭筈豌豆次之，为2.6%，这或许与两者形成良好菌根有关。在对叶P和叶K的影响上，表现分别为绛三叶组的叶P和叶K最高，蓝花子表现最差。对叶Ca和叶Mg的改善上，生草处理后柑橘叶片对中量元素吸收的差异则并不显著。

为探究4种草种处理对柑橘的产量品质的影响，连续两年对柑橘果实产量品质进行分析，结果如表 8所示。对比两年柑橘的产量品质可以发现，2024年5组的单株产量和单果质量均较2023年均有增加，说明2024年的单株产量和单果质量较2023年有明显改善。以对照组为例，2024年的对照组单株产量26.2 kg，优于2023年对照组和紫花苜蓿组，甚至达到绛三叶组水平；2023年对照组单果质量仅为127.5 g，2024年单果质量到达132.8 g，平均增加了5.3 g。对可溶性固形物分析可知，2023年和2024年对照组的可溶性固形物均为12.1%，紫花苜蓿组上升0.3%，箭筈豌豆组上升0.4%，蓝花子组仍为13.6%，绛三叶增加了1%，即2024年的柑橘果实可溶性固形物在紫花苜蓿、箭筈豌豆、绛三叶处理后较2023年结果均上升，蓝花子和对照组持平。对比2023年和2024年柑橘果实产量品质可知，2024年总体表现较2023年好，这暗示2024年和2023年分别为果树栽培中的“大年”和“小年”。

分别对2023年和2024年结果分析发现，经4种草种处理后，柑橘单株产量与对照相比均增加。2023年箭筈豌豆组表现最佳，单株产量达到28.5 kg，优于蓝花子组的单株产量27.6 kg，再次为绛三叶组的26.2 kg，紫花苜蓿组在单株产量上表现最差，为25.2 kg，但4个处理的差异并未达到显著标准。2024年箭筈豌豆组仍表现最佳，单株产量达到29.6 kg，尽管其余处理也表现增加，但差异无统计学意义。2023年生草后的单果质量较对照也有所增加，表现依次为箭筈豌豆、紫花苜蓿、蓝花子、绛三叶；2024年生草后的单果质量较对照也有所增加，表现依次为箭筈豌豆、蓝花子、紫花苜蓿、绛三叶，但两年结果均显示生草后的单果质量与单株产量类似并未出现显著差异。值得关注的是，与对照相比，4种生草处理后柑橘果实的可溶固形物在连续两年的测定结果中均表现显著增加。2023年箭筈豌豆处理组表现最佳，可溶性固形物含量达到14.1%，另外3组依次为蓝花子处理组、紫花苜蓿处理组以及绛三叶处理组；2024年箭筈豌豆处理组仍表现最佳，可溶性固形物含量达到14.5%，另外3组依次为绛三叶处理组、紫花苜蓿处理组和蓝花子处理组，且箭筈豌豆处理组明显优于另外3种生草处理。综上所述，生草处理能够显著提升柑橘果实的可溶性固形物含量，但单株产量和单果质量增加不显著，且在对柑橘产量品质影响上箭筈豌豆表现最佳。

生草栽培尤其以豆科植物为代表的草种在柑橘菌根形成方面表现优异，良好菌根的形成有利于增强寄主植物根系的吸收能力，显著提升柑橘根系AM侵染率，改善寄主植物的生长发育状况^{[36, 26]}，显著增强果树根系对Fe、Ca等离子吸收效率^[37]。本试验结果表明，在大雅柑园区内进行紫花苜蓿和箭筈豌豆生草处理均形成较好的根瘤，有较高菌根侵染率，优于非豆科草种；在柑橘酸性磷酸酶活性及柑橘根系活力从大到小依次为紫花苜蓿、箭筈豌豆、绛三叶、蓝花子。

果园生草栽培通过改善根际微环境提升果树营养吸收效率，进而优化果实品质与产量^{[38, 17]}。Poeplau等^[39]研究发现果园长期种植黑麦草后的土壤有机碳显著增加。常年生草的果园40 cm内的土层中全氮、全磷含量明显增加^[40]。王吕等^[41]发现毛苕子因高生物量与养分富集特性成为猕猴桃园理想草种。杜毅飞等^[42]试验表明果园生草丰富土壤微生物，利于土壤微生物利用碳源。亢晓丽等^[43]发现生草能调节樱桃园土壤温度、抑制杂草生长、减少有害昆虫，其中以光叶苕子应用效果最为显著。生草栽培还可降低果园土壤容质量，提高土壤含水量^[44]，尤其对丘陵地果园防治水土流失具有重要意义^[45]。在本研究中，生草处理年限较短对果园土壤pH值并无显著影响，但可能是由于刈割翻埋增加了果园土壤有机质，从多到少依次为箭筈豌豆、紫花苜蓿、蓝花子、绛三叶。各处理均表现出土壤容质量降低与总孔隙度提升的协同效应，显著改善土壤通透性能。值得注意的是，紫花苜蓿对果园土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾上均有提升，含氮量增加可能与根瘤固氮有关。在微环境调控方面，紫花苜蓿在温度调控方面表现最优，蓝花子则在保水性能上最为突出，这种差异化调控效果可有效缓解高温干旱胁迫，为果树生长创造稳定的根际环境。

利用白三叶草进行生草栽培能培肥土力，改善红肉脐橙单果质量和果实品质，提高生态与经济效益^[46]。在本研究中，4个草种生草栽培促进柑橘果树秋梢和叶片面积抽生，紫花苜蓿处理通过“固氮—解磷—促吸收”的协同效应表现最佳。尽管箭筈豌豆处理的单株产量与单果质量较对照差异无统计学意义，但其可溶性固形物显著优于其他处理，这可能与其较高的磷素活化能力有关。2024年产量提升可能与树龄增长及生草系统的持续效应有关，需通过长期定位试验进一步验证。而生草栽培能促进果树菌根形成和根系生长，提高根系活力，改善果园土壤理化性质，这些都对果树生长发育和果实产量品质的优化打下了重要基础。

综上，利用4个草种进行生草栽培对大雅柑的影响主要体现在生态功能、土壤改良和生产效益3个方面，即通过AM真菌共生体系和生物固氮促进大雅柑菌根形成和根系生长，改善果园土壤理化性状形成“固氮—保水—抗逆”的良性循环，促进柑橘生长发育和改善果实品质进而实现生态与经济效益的协同提升。因此，建议在四川武胜及相似生态区选择紫花苜蓿和箭筈豌豆草种进行大雅柑生草栽培，并进一步开展长期定位研究(>5年)以评估其对土壤酸化的调控潜力，优化果园生态环境，提升果园效益。