生草栽培對火龍果果園土壤特性及微生態(tài)環(huán)境的影響

匡石滋等

摘 要 通過在火龍果園中間種3個不同品種的牧草，研究不同生草栽培模式對果園土壤理化性狀及微生態(tài)環(huán)境的影響，為火龍果園生態(tài)栽培提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。結(jié)果表明：3種生草栽培可明顯改善火龍果果園土壤物理性狀，土壤容重下降了13.29%～15.83%，土壤總孔隙度增加了43.65%～72.28%，毛管孔隙度和土壤含水量分別增加了33.91%～55.89%和43.66%～72.28%，影響程度為紫花苜蓿>柱花草>百喜草；3種生草栽培使土壤有機(jī)質(zhì)，全氮、堿解氮含量明顯增加，對土壤有效磷和速效鉀含量的影響則因牧草品種不同出現(xiàn)較大的差異，間作紫花苜蓿和百喜草表現(xiàn)增加，而間作柱花草則明顯減少；3種生草栽培均能有效提高火龍果果園相對濕度，降低氣溫和土壤溫度，并能抑制火龍果園雜草的滋生，有效改善了果園微生態(tài)環(huán)境。

關(guān)鍵詞 生草栽培 ；火龍果 ；土壤特性 ；微生態(tài)環(huán)境 ；間作 ；紫花苜宿 ；柱花草 ；百喜草

分類號 S667.9

Abstract The effects of different grass cultivations on the soil property and micro-ecological environment in Pitava orchard were examined in this study by interplanting three different varietal grasses， including Medicago sativa L.， Stylosanthes guianensis cv. Reyan and Paspalum notatum flugge. Results indicated that all the three grass cultivations obviously improved the soil properties， the volume weight moved down 13.29%～15.83%， the total porosity increased 43.65%～72.28%， the capillary porosity and moisture content respectively increased 33.91%～55.89% and 43.66%～72.28%， M. sativa had the best effectiveness and S. guianensis was better than P. notatum. The soil organic matter， total nitrogen and available nitrogen also significantly increased after interplanting the three grasses. But the soil available phosphorus and available potassium contents showed different， they increased in M. sativa and P. notatum cultivations while significantly decreased in S. guianensis cultivation. The three grass cultivations not only effectively enhanced the relative humidity and lowered the air temperature and soil temperature， but also suppressed the weed propagation and improved the orchard micro-ecological environment.

Keywords grass cultivation ； pitaya ； soil property ； micro-ecological environment ； intercrop ； Medicago sativa L. ； Stylosanthes guianensis cv. Reyan ； Paspalum notatum

果園生草栽培是在果樹行間或全園種植草本植物作為土壤覆蓋的一種生態(tài)果園模式[1]，一些發(fā)達(dá)國家已普遍開展果園生草栽培技術(shù)研究和應(yīng)用，我國起步相對較晚[2]，大部分果園的土壤耕作管理措施仍然以清耕方式為主，果園生草栽培技術(shù)依然處于田間試驗階段[3]。近年來我國開展了大量的果園生草栽培方面的研究，研究結(jié)果較為一致，認(rèn)為果園生草栽培模式不僅可以有效改善土壤結(jié)構(gòu)，還可增加和均衡土壤養(yǎng)分的供應(yīng)，提高果品產(chǎn)量和品質(zhì)[4-5]。土地利用方式和植被覆蓋度會直接影響區(qū)域性的氣候[6]，果園進(jìn)行生草栽培后，因增加了地表植物覆蓋率，從而改變了傳統(tǒng)果園的水分運移、熱量傳輸和光照強度等生態(tài)因子，形成了具有果草間作系統(tǒng)特點的小氣候效應(yīng)，調(diào)節(jié)和改善了果園微生態(tài)環(huán)境[7-8]。因此，開展生草栽培，改變單一化的水果生產(chǎn)模式，提高土壤生態(tài)系統(tǒng)自身的保肥能力，已成為當(dāng)前果園土壤管理的一個重要研究內(nèi)容。

火龍果（Hylocereus undatus Britt & Rose）是一種典型熱帶、亞熱帶植物，近年來，火龍果種植規(guī)模日益遞增[9]。但目前多數(shù)果園均采用單一化種植模式，從而導(dǎo)致土壤水分和養(yǎng)分等特性出現(xiàn)不同程度的退化，生態(tài)效益也難以有效發(fā)揮[10]。火龍果實施生草栽培技術(shù)對果園保持水土、增加土壤有機(jī)質(zhì)和肥力及改善火龍果生長環(huán)境具有重要作用[11]。目前，生草栽培對火龍果果園土壤、園內(nèi)小環(huán)境的研究尚無相關(guān)報道。為此，筆者2014年在火龍果園進(jìn)行生草栽培試驗，研究了3種生草栽培模式對火龍果果園土壤理化性質(zhì)及微生態(tài)環(huán)境的影響，以期為火龍果果園土壤質(zhì)量改良和生態(tài)栽培模式提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗在廣東省中山市南區(qū)旭景農(nóng)業(yè)科技園的火龍果園內(nèi)進(jìn)行，供試品種為3年生紅皮紅肉型火龍果。試驗果園面積26.6 hm2，2011年建園，園區(qū)火龍果為盛產(chǎn)期，株行距1.5 m×2.0 m。試驗地土壤質(zhì)地為粘壤土，有機(jī)質(zhì)含量18.5 g/kg，全氮1.23 mg/kg，堿解氮64.4 mg/kg，有效磷7.3 mg/kg，速效鉀55.1 mg/kg。試驗區(qū)地勢、地貌、土質(zhì)等自然條件和栽培管理方式均基本一致。

選取3種牧草作為供試材料，分別為紫花苜蓿（Medicago sativa L.）、熱研2號柱花草（Stylosanthes guianensis cv. Reyan）、百喜草（Paspalum notatum flugge），草種由廣州市伯爵門貿(mào)易有限公司提供。

1.2 方法

1.2.1 試驗設(shè)計

以清耕果園為對照（定期人工除草），共設(shè)4個處理，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)，小區(qū)面積為20 m2。草種于2014年5月全園播種，播種前進(jìn)行清耕。

1.2.2 測試指標(biāo)與方法

土壤取樣時間為2014年11月下旬（多數(shù)牧草冬枯后，果園基肥施用前），用環(huán)刀取0～20 cm土層原狀土壤樣品，用于鮮土含水量、土壤容重、總孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度等土壤物理性狀測定，測定方法參照《土壤農(nóng)化分析》[12]。

采用直徑為2 cm的土鉆取0～20 cm土層土壤；每個小區(qū)S形采集5鉆土，同小區(qū)土樣混合、風(fēng)干、過篩，用于土壤養(yǎng)分指標(biāo)測定。有機(jī)質(zhì)含量用重鉻酸鉀-油浴加熱法測定；全氮含量用半微量凱氏法測定；堿解氮含量用堿解擴(kuò)散法測定；速效磷含量用碳酸氫鈉法測定；速效鉀含量用醋酸銨浸提-火焰光度法測定；陽離子交換量（CEC）用乙酸鈉-火焰光度法測定[12]。

在夏季高溫期每日13：00時測定3組生草區(qū)和清耕區(qū)的土壤溫度和空氣溫濕度。土壤溫度采用直角地溫表（河北省衡水測溫儀表廠，河北）在土壤表層5 cm以下進(jìn)行測定，空氣溫濕度使用室內(nèi)外溫濕度計（美德時科技有限公司，廣東）在距離地表1 m高處測定。并在各小區(qū)行間用單位平方米隨機(jī)固定面積，數(shù)出固定面積內(nèi)雜草棵數(shù)。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 10.0 統(tǒng)計軟件進(jìn)行試驗數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 生草栽培對火龍果園土壤物理性狀的影響

土壤容重、孔隙度是反映土壤物理性狀的主要指標(biāo)[13]。3種生草栽培模式對土壤容重、土壤總孔隙度、毛管孔隙度和土壤含水量均有一定的影響。與清耕區(qū)比較，生草栽培區(qū)的土壤容重下降了13.29%～15.83%，且差異達(dá)顯著水平（P<0.05），其中，以紫花苜蓿區(qū)為最低；土壤總孔隙度增加了43.65%～72.28%，與清耕區(qū)差異顯著（P<0.05）；毛管孔隙是細(xì)小土粒緊密排列而成的小孔隙，土壤水分在這種孔隙中能為毛細(xì)管引力所吸持，因而決定著土壤的蓄水性。3種生草栽培處理的毛管孔隙度和土壤含水量與清耕處理比較，分別增加了33.91%～55.89%和43.66%～72.28%，且差異顯著（P<0.05）；非毛管孔度則呈現(xiàn)一定幅度的下降，與清耕處理比較差異均達(dá)顯著水平（P<0.05）。見表1。

2.2 生草栽培對土壤養(yǎng)分的影響

生草栽培對火龍果果園土壤基本肥力的檢測結(jié)果表明：與清耕區(qū)（對照）處理相比，3種生草栽培模式可提高火龍果園土壤的有機(jī)質(zhì)29.81%～34.16%、全氮26.76%～56.34%、堿解氮15.05%～20.97%、陽離子交換量（CEC）提高1.23%～8.02%；CEC直接反映了土壤的保肥、供肥性能和緩沖能力，其值越大，說明土壤的保肥能力越強。紫花苜蓿區(qū)和百喜草區(qū)有效磷含量分別提高為124.46%和32.23%，速效鉀含量分別提高為64.82%和12.85%；柱花草區(qū)有效磷和速效鉀含量則分別降低27.48%和32.81%。方差分析結(jié)果表明：3種生草栽培模式的有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮含量與清耕區(qū)處理差異顯著（P<0.05），而對土壤速效磷、速效鉀含量的影響表現(xiàn)不同，紫花苜蓿區(qū)和百喜草區(qū)明顯提高有效磷和速效鉀含量（P<0.05），而柱花草區(qū)則顯著（P<0.05）降低；其原因可能是柱花草具有較強的磷吸收效率，對磷素的消耗量大所致[14]；對土壤陽離子交換量的影響，除套種柱花草差異顯著（P<0.05）外，紫花苜蓿和百喜草差異不顯著（P<0.05）。見表2。

2.3 生草栽培對果園微生態(tài)環(huán)境的影響

小氣候是果樹生長發(fā)育重要的環(huán)境因子，不同的地面管理模式引起果園環(huán)境水熱傳遞規(guī)律的變化，進(jìn)而對果園微生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響[15]。3種生草栽培模式對火龍果果園的氣溫、相對濕度和土壤溫度產(chǎn)生明顯的影響。生草栽培區(qū)近地表溫度下降，平均溫度較清耕區(qū)降低了1.1～2.3℃，相對濕度提高了3.1%～5.7%，土壤溫度降低了1.2～2.5℃，并且與清耕區(qū)比較差異達(dá)顯著水平。其中，尤以柱花草區(qū)影響最大，主要是柱花草生長旺盛，冠層高達(dá)55～70 cm，在高溫季節(jié)，產(chǎn)生了較強的遮陰效果。同時，試驗調(diào)查表明，生草栽培可抑制火龍果園野生的雜草，以柱花草區(qū)雜草最少，百喜草區(qū)雜草最多，這與3種牧草在試驗區(qū)的生長勢有關(guān)，柱花草表現(xiàn)抗逆性強，生長茂密[16]，而百喜草苗期表現(xiàn)生長比較緩慢，發(fā)芽不齊，幼苗生長較脆弱[17]，利于雜草的生長。見表3。

3 討論與結(jié)論

果園生草栽培對土壤物理性狀的影響主要是通過生草根系的生長及穿透、土壤凋落物的增加引起土壤有機(jī)質(zhì)含量的提高來改變的[13]，生草根系的穿刺作用增加了土壤的孔隙度，從而直接降低土壤的容重；根系更新腐爛后，在土體內(nèi)留下大小不等的孔隙，進(jìn)而對毛管孔隙及非毛管孔隙產(chǎn)生影響。而生草的根、莖、葉殘體進(jìn)入土壤后，通過分解、轉(zhuǎn)化， 成為土壤有機(jī)質(zhì)重要的補充來源。土壤有機(jī)質(zhì)增多，有利于土壤微團(tuán)聚體和穩(wěn)定性團(tuán)聚體的形成和增多[18]，同時，生草栽培增加了地面綠色植物覆蓋面積，減少了水分蒸發(fā)，有利于提高土壤含水量。本研究結(jié)果表明，生草栽培后增加了土壤的疏松性、通氣性及透水性，在高溫干旱季節(jié)，良好的生草覆蓋度能夠有效降低土壤水分蒸發(fā)，保持土壤水分，使土壤物理性狀得以改善，這與前人研究結(jié)果一致[3，13，18]。3種生草栽培對火龍果果園土壤物理性狀的影響程度為紫花苜蓿>柱花草>百喜草，這可能與紫花苜蓿有比較發(fā)達(dá)的須根有關(guān)。

本試驗結(jié)果表明，3種生草栽培模式的土壤有機(jī)質(zhì)，全氮、堿解氮含量高于清耕區(qū)。其中紫花苜蓿區(qū)和柱花草區(qū)對提高火龍果園土壤全氮和堿解氮含量效果最為明顯，這主要是與這兩種豆科牧草具有較強固氮特性有關(guān)[16，19]。對土壤有效磷和速效鉀的影響則因生草品種不同出現(xiàn)較大的差異，紫花苜蓿區(qū)、百喜草區(qū)表現(xiàn)增加，大多研究[20-22]認(rèn)為，紫花苜蓿隨種植年限不同，土壤有效磷和速效鉀含量下降，本研究得出不同的結(jié)果，可能與紫花苜蓿生長年限和試驗地差異有關(guān)。柱花草區(qū)與清耕區(qū)比較，有效磷和速效鉀含量明顯減少，這與阮松等[23]在番木瓜間作柱花草的研究中得出的結(jié)果相似。姚青等[24]研究認(rèn)為，可以采用刈割方式抑制柱花草根系的生長，以減少柱花草對養(yǎng)分的吸收量。由于本研究中的生草栽培未進(jìn)行刈割，而是任其自然生長，柱花草長勢旺盛，生物量一直顯著高于紫花苜蓿和百喜草，所以對土壤養(yǎng)分的消耗也大。說明在果園進(jìn)行生草栽培時應(yīng)針對不同生草采取配套、合理的管理措施，至于在火龍果果園中采用刈割方式抑制柱花草生長效果有待進(jìn)一步研究。

火龍果果園實施生草栽培后，因地表有草類覆蓋，盛夏可降低土表溫度，提高空氣濕度，旱季可借助草根從較深土層中吸收水分提高根際土壤濕度，緩解高溫干旱造成的生長停滯，并使果園地表溫度和土壤濕度保持相對穩(wěn)定。本研究中，生草區(qū)近地表溫度下降了1.1～2.3℃，相對濕度提高3.1%～5.7%；土壤溫度降低1.2～2.5℃，與劉晨、李會科等[5，15]在梨園和蘋果園試驗所得結(jié)果基本相似。果園生草栽培后引起微生態(tài)環(huán)境的變化，對火龍果生長及果實品質(zhì)的影響如何，尚需進(jìn)一步研究。

本試驗研究了不同生草栽培模式對火龍果果園土壤理化性狀及微生態(tài)環(huán)境的影響，3種生草栽培模式可明顯改善火龍果果園土壤物理性狀，并使土壤有機(jī)質(zhì)，全氮、堿解氮含量增加，能有效提高火龍果果園相對濕度，降低氣溫和土壤溫度，抑制火龍果園雜草的滋生，改善了火龍果果園的微生態(tài)環(huán)境。

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