付鑫磊,贺雨轩,孙晓蘭,王晨,张冰,王益博,常启超,邱林,冯万富,王冬.豫西果园生草耕作年限对土壤碳氮的影响[J].干旱地区农业研究,2026,(3):162~169
豫西果园生草耕作年限对土壤碳氮的影响
Effects of grass cover cultivation duration on soil carbon and nitrogen in Western Henan orchards
  
DOI：10.7606/j.issn.1000-7601.2026.03.15
中文关键词:  生草耕作年限  土壤有机碳  土壤全氮  土壤酶活性  苹果园
英文关键词:grass cover cultivation duration  soil organic carbon  soil total nitrogen  soil enzyme activity  apple orchard
基金项目:河南省自然科学基金（242300421102）；河南省高等学校青年骨干教师培养计划（2024GGJS018）；河南科技智库调研课题（SKXJCZX-2026-80B）；信阳生态研究院开放基金项目（2023XYQN11）；河南省研究生教育改革与质量提升工程（YJS2025GZZ26）
作者单位
付鑫磊 河南大学生命科学学院全球变化生态学国际联合实验室, 河南 开封 475004； 河南省黄河流域小秦岭生态修复野外科学观测研究站,河南 开封 475004 
贺雨轩 河南大学生命科学学院全球变化生态学国际联合实验室, 河南 开封 475004； 河南省黄河流域小秦岭生态修复野外科学观测研究站,河南 开封 475004 
孙晓蘭 河南大学生命科学学院全球变化生态学国际联合实验室, 河南 开封 475004； 河南省黄河流域小秦岭生态修复野外科学观测研究站,河南 开封 475004 
王晨 河南大学生命科学学院全球变化生态学国际联合实验室, 河南 开封 475004； 河南省黄河流域小秦岭生态修复野外科学观测研究站,河南 开封 475004 
张冰 河南大学生命科学学院全球变化生态学国际联合实验室, 河南 开封 475004； 河南省黄河流域小秦岭生态修复野外科学观测研究站,河南 开封 475004 
王益博 河南灵宝市特色农业发展中心,河南 三门峡 472500 
常启超 灵宝市永辉果业有限责任公司,河南 三门峡 472500 
邱林 河南省信阳市林业科学研究所,河南 信阳 464031；河南鸡公山森林生态系统国家定位观测研究站,河南 信阳 464031 
冯万富 河南省信阳市林业科学研究所,河南 信阳 464031；河南鸡公山森林生态系统国家定位观测研究站,河南 信阳 464031 
王冬 河南大学生命科学学院全球变化生态学国际联合实验室, 河南 开封 475004； 河南省黄河流域小秦岭生态修复野外科学观测研究站,河南 开封 475004 
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中文摘要:
      生草覆盖作为一种高效可持续的土壤耕作管理方式，在调控土壤碳氮循环和改善土壤理化性质方面具有重要作用。与清耕模式相比，生草覆盖通过物种自然筛选形成适应性强的草被系统，具有覆盖度高、耗水少、抗逆性强等优势，可显著改善果园土壤微环境。本研究聚焦豫西黄土高原苹果主产区（河南省灵宝市），系统探究生草耕作年限（1、3、5、7 a）对不同土层（0~100 cm）土壤碳氮的影响机制。通过分层采样结合多指标分析，明确生草耕作年限对碳氮时空分布的作用机制。结果表明：表层土壤（0~20 cm）的有机碳和全氮含量及密度随生草耕作年限延长发生显著变化（P<0.01），其中7 a生草处理的土壤有机碳密度较1 a生草处理提高51.1%；深层土壤（20~100 cm）则呈现先降低后升高趋势，5 a生草期后碳氮出现回升。曼特尔检验显示，土壤容重、酶活性（β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶、纤维素水解酶）和根系生物量共同驱动碳氮库动态（路径系数=0.42~0.68, P<0.01）。方差分解分析进一步表明，土壤酶活性对碳氮库变化的解释度达61.8%，显著高于容重（1.5%）和根系（2.2%）。研究揭示，生草耕作年限对黄土高原苹果园土壤碳氮的调控具有显著的阶段性特征，即短期生草（1~3 a）对土壤碳氮的改善作用有限，生草5 a后碳氮指标出现提升，7 a生草期后土壤碳氮水平优于初期。
英文摘要:
      As an efficient and sustainable soil management practice, grass cover plays a vital role in regulating soil carbon\|nitrogen cycling and improving soil physicochemical properties. Compared to clean tillage, naturally selected grass systems formed through grass cover exhibit high coverage, low water consumption, and strong stress resistance, significantly enhancing the soil microenvironment in orchards. This study focused on the Loess Plateau apple production area in western Henan Province (Lingbao City, Henan Province) to systematically investigate the mechanisms by which grass cover durations (1, 3, 5, and 7 years) influence soil carbon and nitrogen across different soil layers (0-100 cm). Stratified sampling combined with multi\|indicator analysis was employed to clarify the spatiotemporal distribution of carbon and nitrogen under varying grass cover durations. The results showed that soil organic carbon (SOC) and total nitrogen (TN) contents and their densities in surface soil (0-20 cm) changed significantly with increasing duration of grass cover(P<0.01), with a 51.1% increase in SOC density after 7 years compared to 1 year. In deeper soil (20-100 cm), SOC and TN showed an initial decline followed by recovery, with an upward trend emerging after 5 years. Mantel tests revealed that soil bulk density, enzyme activities (β-N-Acetylglucosaminidase,Cellulase), and root biomass jointly drove carbon\|nitrogen dynamics (path coefficient=0.42-0.68, P<0.05). Variance partitioning analysis further demonstrated that enzyme activities explained 61.8% of carbon\|nitrogen variations, significantly surpassing the contributions of bulk density (1.5%) and roots (2.2%). The study highlights a stage\|specific regulation mechanism: short\|term grass cover (1-3 years) had limited effects on soil carbon\|nitrogen improvement, while significant increases occurred after 5 years, with soil carbon\|nitrogen levels surpassing initial conditions after 7 years. These findings provide critical insights for optimizing grass cover strategies to enhance soil fertility in semi\|arid orchard ecosystems.
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