典型果園生草模式及果草系統(tǒng)資源調(diào)控研究進(jìn)展

楊梅,王亞亞,陸姣云,劉敏國,段兵紅,楊惠敏

(草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院,甘肅 蘭州 730020)

典型果園生草模式及果草系統(tǒng)資源調(diào)控研究進(jìn)展

楊梅,王亞亞,陸姣云,劉敏國,段兵紅,楊惠敏*

(草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院,甘肅 蘭州 730020)

果園生草是一種先進(jìn)的果園土壤管理方式，能促進(jìn)果品的優(yōu)質(zhì)可持續(xù)生產(chǎn)。我國引入果園生草措施已近40年，對生草果園小氣候、土壤的物理、化學(xué)和生物學(xué)特性，以及果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)的變化等開展了較多研究，但對果園生草模式及其調(diào)控果園光熱水土資源機(jī)制的系統(tǒng)研究還較少。本文綜述了我國現(xiàn)有的典型果園生草模式及其運(yùn)行機(jī)制，重點(diǎn)分析了果園生草對果園土壤水分、肥力、光照的調(diào)控機(jī)制，以及生草對果園害蟲與雜草的調(diào)節(jié)作用。1)根據(jù)果園組分、系統(tǒng)水分和養(yǎng)分、草類植物種來源等的不同，果園生草有多種模式。2)適宜的果園生草可增加水分入滲，減小地表蒸發(fā)，減少水土流失；提高土壤肥力，增強(qiáng)土壤有益微生物活性；增加系統(tǒng)的光能捕獲能力，改善果園光環(huán)境；增強(qiáng)系統(tǒng)抵抗雜草、病蟲害能力，提高果園生產(chǎn)多樣性和品質(zhì)。3)不適宜的果草搭配和生草措施會(huì)導(dǎo)致果樹和草類植物的水肥資源競爭，加劇土壤的水肥匱缺，影響系統(tǒng)生產(chǎn)性能?？蔀槲覈麍@生草技術(shù)的深入研究與進(jìn)一步推廣應(yīng)用提供參考。

生草果園；生草模式；資源調(diào)控；害蟲和雜草控制

我國果樹面積和水果產(chǎn)量位居世界前列，據(jù)FAO統(tǒng)計(jì)，2004年我國果園面積為976.86萬hm2，水果產(chǎn)量為8394萬t[1]。隨著退耕還林還草政策的實(shí)施，我國果園面積不斷增加，為推動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、維護(hù)生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定及農(nóng)民持續(xù)增收做出了重要的貢獻(xiàn)[2]。但隨著國際市場的開放，我國果業(yè)競爭力低下等情況日益顯現(xiàn)，而以果園生草等為核心的現(xiàn)代化、標(biāo)準(zhǔn)化果園管理措施，有助于提高果業(yè)整體生態(tài)與經(jīng)濟(jì)效益，將極大地促進(jìn)果園優(yōu)質(zhì)可持續(xù)發(fā)展[3]。

果園生草是一種較為先進(jìn)的果園土壤管理方式[4-6]，始于19世紀(jì)中葉的美國，后因開溝旋耕割草機(jī)的出現(xiàn)和果園噴灌技術(shù)的發(fā)展，于20世紀(jì)40年代中期在美國大面積推廣[7]，并被新西蘭、日本、意大利、法國等果品行業(yè)較發(fā)達(dá)的國家采用[8]。目前，歐美國家及日本等實(shí)施果園生草的果園面積占果園總面積的55%～70%以上，有的甚至達(dá)到95%以上[9-11]。我國現(xiàn)代意義上的果園生草始于20世紀(jì)80年代初，在南方紅黃壤水土流失的地方應(yīng)用較多[12]。1998年，我國正式引入此項(xiàng)技術(shù)并開始逐步推廣[13]，但發(fā)展緩慢，現(xiàn)有生草果園占果園總面積的20%以下。我國有關(guān)果園生草的研究多以果園生草土壤理化性質(zhì)、果品及果園生態(tài)效應(yīng)變化等為主，有力地指導(dǎo)了果園生草實(shí)踐，但對我國果園生草模式及其運(yùn)行機(jī)制、生草對系統(tǒng)資源的調(diào)控作用等的研究鮮少。本文綜述了我國現(xiàn)有的果園生草模式及其運(yùn)行機(jī)制，重點(diǎn)分析了果園生草對果園土壤水分、肥力、光照的調(diào)控機(jī)制以及生草對果園害蟲與雜草的調(diào)節(jié)作用，以期為我國果園生草技術(shù)的深入研究與進(jìn)一步推廣應(yīng)用提供參考。

1 我國主要果園生草模式及運(yùn)行機(jī)制

1.1主要果園生草模式及類型

我國果園生草系統(tǒng)正在由單一果園生草養(yǎng)地模式向果園生草與養(yǎng)殖業(yè)和畜牧業(yè)相結(jié)合的復(fù)合型立體模式發(fā)展[12]，形成了多種類型、各具特色的生草果園系統(tǒng)。

根據(jù)組分不同，果園生草模式可分為3類：1)以沼氣為紐帶的生態(tài)果園生草模式。通過將種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、加工業(yè)及廢棄物綜合利用有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)生草果園系統(tǒng)內(nèi)能量、物質(zhì)多級(jí)利用和循環(huán)再生的目的。2)種養(yǎng)結(jié)合的生態(tài)果園生草模式。在果園內(nèi)生草并放養(yǎng)各種經(jīng)濟(jì)動(dòng)物，且以野生取食為主，輔助以必要的人工飼養(yǎng)，形成以”草-牧-果”為主的果園生草模式。3)以旅游觀光為主的生態(tài)果園生草模式。通過在果園內(nèi)種植一些觀賞性花草，將綠色果品生產(chǎn)與生態(tài)旅游相結(jié)合，以提高果園的整體生態(tài)與經(jīng)濟(jì)效益[14]。多組分果園生草體系多樣性、穩(wěn)定性和抗逆性都得到較大提高，是生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向。

從系統(tǒng)水分和養(yǎng)分供應(yīng)角度出發(fā)，可產(chǎn)生不同果園生草模式。在水分、養(yǎng)分供應(yīng)充足的成齡果園內(nèi)，可實(shí)行全園生草模式；在水分、養(yǎng)分供應(yīng)不足或是幼齡果園內(nèi)，多進(jìn)行行間生草模式[15]。而僅考慮養(yǎng)分供應(yīng)，也可實(shí)行不同模式，如，在遼寧半濕潤區(qū)和半干旱區(qū)常見的生草補(bǔ)鈣模式(果園生草+2次刈割覆蓋/年+施肥2次/年+葉面噴肥2次/年)、覆草補(bǔ)鈣補(bǔ)硼模式(每年覆草1次+秋施肥加鈣50 kg+硼砂500 g+葉面噴肥2次/年)等。在這2種生草果園中，果樹坐果率、百果重、株產(chǎn)、果實(shí)可溶性固形物、Vc和花青苷均有明顯提高[16]。此外，從果園整體養(yǎng)分與水分節(jié)約方面考慮，果園生草模式又可分為刈割模式和常年不刈割模式[17]。

從果園草種出發(fā)，可以分為自然生草模式和人工種草模式。前種模式中的生草一般對當(dāng)?shù)貧夂蚝铜h(huán)境有較強(qiáng)的適應(yīng)性，而后者多是有目的地種植對果樹有益的特定品種的草，可以改善土壤特質(zhì)，改進(jìn)果園生境[18]。如，藍(lán)莓(Vacciniumspp.)園可以種植的豆科牧草有白三葉(Trifoliumrepens)、紫花苜蓿(Medicagosativa)、田菁(Sesbaniacannabina)，禾本科草類有早熟禾(Poaannua)、燕麥草(Arrhenatherumelatius)、結(jié)縷草(Zoysiajaponica)等[19-20]。又如，火龍果(Hylocereusundulatus)園常搭配種植的牧草有紫花苜蓿、柱花草(Stylosanthesguianensias)和百喜草(Paspalumnatatu)等[21]。

我國幅員遼闊，經(jīng)緯度跨度較大，各地氣候和土壤等條件差異顯著，因此，進(jìn)行果草搭配時(shí)，應(yīng)因地制宜，實(shí)現(xiàn)草與果樹的合理搭配。一般地，實(shí)行果園生草時(shí)，水分是首要考慮的問題。我國以秦嶺-淮河一線作為南北方的地理分界線和我國降水量800 mm的年等降水量線。此線的南面和北面，自然條件和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式有明顯的不同，果園生草的模式也因此不同，表現(xiàn)出北方和南方兩大區(qū)域。

1.2北方常見果園生草模式及運(yùn)行機(jī)制

我國北方地區(qū)降水較少，果園生草模式相對單一，尤以北方旱塬區(qū)的果園生草模式較為常見。水分短缺是北方旱塬區(qū)果園生草的主要限制因素，因此，利用的生草模式首要考慮減少水分散失，增加儲(chǔ)水，提高水分利用效率。如，渭北旱地普遍采用“果樹行間生草+樹盤秸稈覆蓋”模式，土壤有機(jī)質(zhì)和土壤團(tuán)聚體增加，土壤水分儲(chǔ)存增加。草葉面的散射光增多，有利于改善果質(zhì)和提高果產(chǎn)[22]。王長新[23]提出了旱作果園中的油菜(Brassicacampestris)、豆類輪作模式，將果樹與草(作物)的需水期合理搭配，油菜幼苗期正值秋雨季節(jié)，降水較為充足，冬前旺盛生長時(shí)降水偏少但果品已經(jīng)采收，而在果樹新梢生長期需水量增大時(shí)，油菜已經(jīng)割除；豆類從播種到割除的5-7月已經(jīng)進(jìn)入雨季，降低了果樹與草(作物)的水分競爭。

除上述較單一的果園生草模式外，北方旱塬區(qū)還圍繞草畜結(jié)合形成了多種類型的果園生草模式，包括渭北旱塬的“牧-沼-果-草”，晉中市的“果-畜-沼-窖-草”和豫西黃土丘陵區(qū)的“草-畜-沼-果”、“草-畜-果”和“草-土種禽畜-沼-果”等多種特色果園生草模式。“牧-沼-果-草”生態(tài)果園模式，主要草類植物是白三葉草，該模式除具有保墑肥地、防止水土流失及為家畜提供飼草的功能外，還通過果園養(yǎng)豬為果園提供充分優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥，從而降低了化肥投入量；并且沼氣除作為生活能源外，還能使家畜糞尿經(jīng)厭氧發(fā)酵變得無害，更適合蘋果(Maluspumila)的吸收與利用[24]?！安?畜-沼-果”和“草-土種禽畜-沼-果”生態(tài)果園模式除了以上優(yōu)點(diǎn)外，還實(shí)現(xiàn)了當(dāng)?shù)赝练N禽畜資源的合理充分利用，提高了果園的整體生態(tài)與經(jīng)濟(jì)效益[25]?！肮?畜-沼-窖-草”生態(tài)果園模式，主要特色是在果園中建有水窖，可收集和儲(chǔ)藏降水，為沼氣池、果園噴藥和人畜生活提供用水，還可以補(bǔ)充灌溉用水[26]。

在山東省沂蒙山區(qū)，果園生草模式較常見的有兩種：一種是就地取材、以園養(yǎng)園、節(jié)資省工的“蘋果/桃(Amygdaluspersica)/葡萄(Vitisvinifera)等+馬唐(Digitariasanguinalis)/狗尾草(Setariaviridis)/芥菜(Brassicajuncea)等半木質(zhì)化或無木質(zhì)化莖、矮生、覆蓋面大、耗水量小、適應(yīng)性廣的牧草自然生草模式，另一種是對果園土壤和微生態(tài)環(huán)境進(jìn)行針對性改善的“蘋果/桃/葡萄等+以黑麥草(Loliumperenne)/紫花苜蓿/鼠茅草(Vulpiamyuros)等”的人工生草模式[27-29]。

1.3南方常見果園生草模式及運(yùn)行機(jī)制

我國東南地區(qū)也是果園生草適宜推廣的地區(qū)，其中紅壤土果園生草最為常見。紅壤土廣泛分布在我國熱帶與亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，涉及南方14個(gè)省(區(qū))，總面積有218萬km2，占我國國土面積的22.7%[30-31]。長期以來，紅壤丘陵坡地和山地的水土流失較為嚴(yán)重，而果園生草作為主要的治理措施被推廣應(yīng)用。

1.3.1南方丘陵坡地果園生草模式 南方紅壤丘陵坡地果園生草的主要目的是減少水土流失、保持水土，常見有“桔(Platycodongrandiflorus)+蘿卜(Raphanussativus)/黃豆(Glycinemax)”、“桔+百喜草”、“桔+寬葉雀稗(Paspalumwettsteinii)”、“桔+狗牙根(Cynodondactylon)”4種果園生草模式。張華明等[32]發(fā)現(xiàn)，4種模式均具有較強(qiáng)的水分涵養(yǎng)能力，減流減沙效果良好，尤以桔+百喜草模式最好。并發(fā)現(xiàn)，果園中草類覆蓋達(dá)80%以上時(shí)，減流減沙效應(yīng)能達(dá)到92%以上；而且草類套種模式較作物套種模式具有更強(qiáng)的減沙減流蓄水能力，橫坡種植模式要比順坡種植模式好，因此，在南方紅壤丘陵區(qū)應(yīng)大力推行“橫坡+全園+百喜草”的果園套種模式[32]。在南熱帶與亞熱帶季風(fēng)氣候盛行的長江以南紅壤丘陵區(qū)果園，“橫坡+百喜草+蘿卜/黃豆”的果園生草模式也可以有效減少徑流和泥沙運(yùn)移損失，降低果園土壤侵蝕[33]。

南方紅壤丘陵坡地果園生草模式較為單一，大多是草種的選擇不同。翁伯琦等[34]、應(yīng)朝陽等[35]和羅濤等[36]從澳大利亞引種多種牧草，并從早期建植、產(chǎn)量、越冬率、生物學(xué)特性、形態(tài)學(xué)特征等方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，篩選出圓葉決明(Cassiarotundifolia)和羽葉決明(Chamaecradtanictitans)2個(gè)品種、6個(gè)品系。適合該地區(qū)推廣的其他果園牧草還有平托花生(Arachispintoi)、白三葉、印度豇豆(Vignasinensis)、南非馬唐(Digitariaeriantha)、黑麥草(Loliummultiflorum)、雜交狼尾草(Pennisetumamericanum×P.purpureum)、魯梅克斯(Rumexpatientia)、羅頓豆(Lotononisbainesii)等[37]，可以發(fā)展特色果園生草模式，如，“果-草-牧-(菌)-沼”觀光生態(tài)果園模式，提高了果園系統(tǒng)的能量利用效率[38-39]。此外，在該模式中，以豆科牧草(如圓葉決明、平托花生、白三葉等)搭配少量非豆科牧草(如南非馬唐、黑麥草、魯梅克斯等)，可提高生草的生態(tài)與經(jīng)濟(jì)效益；沼渣的加入提高了果產(chǎn)和果質(zhì)，生草養(yǎng)畜(牛、羊、豬)，果園內(nèi)養(yǎng)鵝、鴨及觀光游覽等大大提高了果園的經(jīng)濟(jì)效益[40]。

1.3.2南方山地果園生草模式 南方丘陵山地土壤屬于南亞熱帶的赤紅壤及中亞熱帶的紅壤，一般采用桑(Morusalba)園生草模式，以“桑+百喜草”模式最為常見。該模式中百喜草可以改善桑園小氣候，減輕桑園在高溫干旱期的干旱程度，延長灌溉時(shí)間間隙，促進(jìn)了桑樹生長和增產(chǎn)[41]。針對江浙山地柿(Diospyroskaki)、桔果園等實(shí)施了“省力化耕作生態(tài)復(fù)合經(jīng)營”模式，主要草種為白三葉、黑麥草、苜蓿和霍香薊(Ageratumconyzoides)等，除抗旱保墑外，還大大減少了人力成本投入。在炎夏，幼齡柿園生草覆蓋地表溫度相較于裸地降低了1.78 ℃，而且果園綠肥相應(yīng)增加，果質(zhì)得到提高[42]。在福建山地生態(tài)果茶園，利用牧草為原料就地栽培食用菌，構(gòu)建了“果-草-牧-菌-沼”模式。一般選擇寬葉雀稗、南非唐馬、圓葉決明、百喜草及雜交狼尾草的混合草料作為木耳(Auriculariaauricula)、草菇(Volvariellavolvacea)、金針菇(Flammulinavelutiper)的栽培料，而殘?jiān)投嘤嗟哪敛輨t用來生產(chǎn)沼氣。相比于傳統(tǒng)的山地水土流失治理方式，該模式的防治效果高達(dá)57%～76%，5年之內(nèi)可提高紅壤綜合肥力20%～30%以上[43]，而且果園的農(nóng)產(chǎn)品有較強(qiáng)市場競爭力和較高投資回報(bào)率，具有巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。廣西省多山地區(qū)發(fā)展了“養(yǎng)殖+沼氣+水果+加工+旅游”現(xiàn)代生態(tài)果園模式，形成柑橙(Citrussinensis)、柚子(Citrusmaxima)、柿子和桃連片種植的四大水果產(chǎn)業(yè)基地或產(chǎn)業(yè)帶，實(shí)現(xiàn)了資源的多次利用與果園生草系統(tǒng)的復(fù)合化和立體化發(fā)展[44]。

2 生草對果園系統(tǒng)的資源調(diào)控及其機(jī)制

因果園系統(tǒng)資源需求和氣候、土壤等客觀因素的限制，各地果園生草的模式不盡相同。生草對各個(gè)果園系統(tǒng)資源(水、肥、光照等)有明顯的影響和調(diào)控。

2.1果園生草對果園土壤水分的調(diào)控

與傳統(tǒng)的果園清耕相比，特定草種的引入能緩和降雨對土壤的直接侵蝕，減少地表徑流[45-46]，防止雨水沖刷，減少水土流失[47-48]。尤其在黃土高原土質(zhì)疏松地區(qū)[49]和南方丘陵山地[50]，生草增加水分入滲、保持水土的效果更為明顯。在旱季時(shí)，生草可增加地表覆蓋面積，減少水分的蒸發(fā)；在雨季時(shí)，生草能促進(jìn)土壤多余水分的排出，促進(jìn)果樹的生長和養(yǎng)分吸收[51-52]。相比于林間翻耕作業(yè)而言，生草后地表覆蓋可以極大地改善土壤水分和養(yǎng)分狀況[53-57]。

果園生草模式下，果樹與草存在水分競爭，而且競爭多發(fā)生在0～40 cm土層內(nèi)。但二者間的水分競爭會(huì)受到降水量、草和果樹根系分布、草和果樹共生年限等的影響。因此，可以通過選擇適宜的草種、調(diào)整果樹布局、合理灌溉和刈草等來控制耗水，減弱競爭[58]。

2.2果園生草對果園土壤肥力的調(diào)控

果園生草后，果園土壤肥力得到了大幅度改善。鄧豐產(chǎn)[59]發(fā)現(xiàn)，隨著生草年限的增加，種植小冠花(Coronillavaria)的果園內(nèi)土壤有機(jī)質(zhì)含量呈現(xiàn)逐年增加的現(xiàn)象。柑橘園生草和李(Prunussalicina)園生草后，土壤的氮、磷、鉀含量都高于清耕區(qū)[60-61]。但是，生草對果園土壤肥力的改善可能受土壤營養(yǎng)狀況、果樹和草的根系吸收特性的影響，在生草的不同時(shí)期表現(xiàn)不一。如，李會(huì)科等[62]發(fā)現(xiàn)，在果園生草前期，0～40 cm土層土壤養(yǎng)分的消耗大于積累，而在第5年，土壤有機(jī)氮、磷、鉀都有了活化，呈現(xiàn)出增加的趨勢。此外，果園生草可以降低土壤容重、增加土壤孔隙度、使水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量升高，而且，隨生草年限增加，果園土壤物理特性的改善愈加明顯[58,63-64]。

果園土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及組分的改變與果園產(chǎn)量、果品質(zhì)量密切相關(guān)[65]，而前者在土壤有機(jī)物質(zhì)分解、系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)及能量流動(dòng)等過程中起決定性作用。果園土壤微生物種類會(huì)因果樹和草的種類變化而不同，但整體而言，生草后果園土壤中的微生物含量和活性都得到了增加。在三葉草和苜蓿的生草園中，土壤微生物生物碳和氮含量都比清耕區(qū)高[66]。葡萄園生草后土壤微生物含量明顯增加，較之于清耕區(qū)，固氮菌與纖維素分解菌數(shù)量升幅較大[67]。獼猴桃(Actinidiachinensis)園生草增加了果園土壤線蟲群落多樣性[68]。此外，果園生草提高了果園土壤的酶活性，并且生草年限、草種不同還會(huì)引起土壤酶種類和活性發(fā)生變化[69]。因此，果園行間種草有利于土壤微生物活動(dòng)，提高對腐殖質(zhì)的分解能力，加強(qiáng)養(yǎng)分循環(huán)，有助于土壤肥力提高[68]。

2.3果園生草對果園光照的調(diào)控

果園生草可以截獲更多的光能，減少地面直接光照，改善土壤熱量狀況，增加地表比熱容，平穩(wěn)地溫。生草覆蓋模式對果園光熱的改善程度隨草種、地表覆蓋程度及當(dāng)?shù)氐臏夭疃兓痆64,70]。果園生草打破了傳統(tǒng)“土壤-果樹-空氣”之間的水熱交換模式，形成了“土壤-果樹+草-大氣”新型模式，可以截獲更多的光能用于植物的光合作用，增加碳同化，進(jìn)而有利于果樹的物質(zhì)積累[52]。此外，草對光照的反射、散射等作用還能改善果皮的著色，從而改善果品品質(zhì)[71]。

3 果園生草影響果園系統(tǒng)的病蟲草害的發(fā)生

生草可以使果園生態(tài)系統(tǒng)多樣性增加，尤其是近地表生態(tài)系統(tǒng)多樣性，而系統(tǒng)多樣性的增加會(huì)引起果園病蟲害天敵的數(shù)目或者出現(xiàn)的幾率增加[72]。如，梨(Pyrusspp.)園種植芳香類草類植物可以控制梨園害蟲數(shù)量，增加天敵數(shù)量，能調(diào)節(jié)主要害蟲與天敵的相互關(guān)系[73]。蘋果園實(shí)行生草后，其主要的病蟲害都有所減少，某些病蟲害有減輕和發(fā)生期推遲的情況[74]。果園生草是一種間作模式，增加了果園系統(tǒng)的復(fù)雜性，為昆蟲、小動(dòng)物等提供了更充分的活動(dòng)場所，增加了害蟲與天敵的生態(tài)位寬度，且使天敵對害蟲有較好的跟隨性效應(yīng)和控制作用[75]。

果園雜草危害也是果園系統(tǒng)內(nèi)常見的、困擾果農(nóng)的問題。雜草與果樹競爭養(yǎng)分和水分，尤其是惡性雜草對果樹的影響尤為明顯，而且難以控制。因此，傳統(tǒng)上常采取清耕土壤的管理方式去除雜草。Andersen等[76]發(fā)現(xiàn)，相比于傳統(tǒng)的除草劑，果園生草結(jié)合黑色地膜和生草秸稈覆蓋能更有效控制雜草，減少污染和成本。

4 生草果園的果樹生產(chǎn)效應(yīng)

草類植物引入果園系統(tǒng)是對傳統(tǒng)精耕細(xì)作的一個(gè)挑戰(zhàn)。在具體的實(shí)踐和應(yīng)用中，草類植物與果樹存在水分和養(yǎng)分的競爭，從而影響果樹生長，最終降低果產(chǎn)和果質(zhì)。如，在石灰?guī)r旱地果園中種草可以涵養(yǎng)水源，但在干旱嚴(yán)重季節(jié)會(huì)明顯導(dǎo)致生草區(qū)域土壤含水量低于輕耕區(qū)[77]；在柑橘園，生草初期會(huì)出現(xiàn)0～20 cm土層中N、P、K等礦質(zhì)營養(yǎng)下降的情況[78]。研究表明，果園生草會(huì)明顯減弱樹體的營養(yǎng)生長，主要可能是由水分缺少、根系競爭加劇引起的[79-82]。因此，優(yōu)化草種的選擇、草與果樹的根系吸水范圍的搭配能有效緩解資源競爭。如，在葡萄園中，搭配種植淺根系草類使淺土層根系的水肥資源競爭加劇，會(huì)導(dǎo)致葡萄的減產(chǎn)[83]，因此，實(shí)踐中應(yīng)避免類似的搭配。而豆科牧草有助于葡萄園中土壤氮素的積累，禾本科牧草有利于土壤有機(jī)質(zhì)的提高[84]，實(shí)踐中可以加以利用。在土壤水分、肥力較充足的條件下，草類植物與果樹的資源競爭并不明顯[85-86]，反而能發(fā)揮生草的積極作用。

果園生草可調(diào)節(jié)果樹生長。果園生草后，增加了淺土層中的根生物量[87]，而促使果樹根系縱向發(fā)展，促進(jìn)深根系的生長，有利于果樹水分和養(yǎng)分的獲得與資源的充分利用[88]。生草會(huì)促使果樹短枝比例增加，有利于果樹的生殖生長，并且隨著生草年限的增加，短枝比例會(huì)持續(xù)增加[59]。此外，生草使果園濕熱環(huán)境更穩(wěn)定，減少果樹干和果實(shí)的日燒情況，果園系統(tǒng)穩(wěn)定性增強(qiáng)[69]，有利于果園的持續(xù)性生產(chǎn)。

果園生草可以改善果品品質(zhì)。在水分脅迫下，百喜草的菌根侵染率的提高改善了柑桔果實(shí)的品質(zhì)，促進(jìn)了柑桔果皮的著色[71]。生草也可以降低柑橘的檸檬酸含量，提高果質(zhì)[71,78]。葡萄園行間生草使葡萄果實(shí)總氮和可溶性蛋白質(zhì)含量降低，但總體上會(huì)提高葡萄與葡萄酒中游離氨基酸總含量，有利于提高葡萄酒的質(zhì)量[89]。而且，隨著生草年限的增加，果實(shí)品質(zhì)逐年持續(xù)改善[59]。

5 展望

傳統(tǒng)果園的清耕土壤管理模式短期效果較好，但長期清耕會(huì)導(dǎo)致果園地力退化，生物多樣性喪失，果產(chǎn)和果質(zhì)下降[90]，不利于果園可持續(xù)利用。果園生草是一種保護(hù)性耕作措施[91]，可以有效改善果園土壤環(huán)境和小氣候等，從而提高果樹產(chǎn)量、改善果品品質(zhì)，促進(jìn)果園的優(yōu)質(zhì)可持續(xù)生產(chǎn)。

我國果園生草技術(shù)的發(fā)展和推廣較為緩慢，除受黃河及長江流域3000余年農(nóng)耕文化和人多地少的農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀等因素的影響[85]外，也與果園生草模式、草種選擇和搭配等密切相關(guān)[92]。因此，在果園生草實(shí)踐中，可以從以下幾個(gè)方面對我國果園生草模式進(jìn)行改進(jìn)。

首先，針對果樹品種，加強(qiáng)草種的選擇，優(yōu)化搭配，減弱草與果樹的資源競爭。其次，適當(dāng)調(diào)整果樹布局，以減少果樹對草生長的影響，實(shí)現(xiàn)果與草生產(chǎn)雙贏。再次，優(yōu)化創(chuàng)新果園生草模式，因地制宜地利用當(dāng)?shù)刭Y源，發(fā)展有特色、復(fù)合型、可持續(xù)生產(chǎn)的生草果園。最后，合理施用水肥光資源，提高生草果園整體的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益，促進(jìn)生草果園優(yōu)質(zhì)可持續(xù)生產(chǎn)。

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Advancesintypicalpatternstoincludegrassspeciesinorchardsandmechanismstoregulateresourceswithintheorchard-grasssysteminChina

YANG Mei, WANG Ya-Ya, LU Jiao-Yun, LIU Min-Guo, DUAN Bing-Hong, YANG Hui-Min*

StateKeyLaboratoryofGrasslandAgro-ecosystems,CollegeofPastoralAgricultureScienceandTechnology,LanzhouUniversity,Lanzhou730020,China

Including grass species in orchards is an advanced technology to manage soil, thereby promoting sustainable fruit production. It has been 40 years since this technology was introduced into China, and researchers have paid much attention to the changes in microclimate, soil features, and fruit production in orchard-grass systems. However, little attention has been paid to the patterns of orchard-grass systems and how they affect the distribution of resources. This paper summarizes some typical patterns of including grass species in Chinese orchards, and describes how they work under different conditions. The effects of including grasses in the orchard on soil water and fertility, light radiation, and pests and weeds are discussed. There are multiple patterns of orchard-grass systems, with different types and proportions of grass species that affect the moisture content and fertility within the system. Suitable patterns of orchard-grass systems may increase water infiltration into the soil, reduce water evaporation, and reduce soil erosion. They can also help to increase soil fertility and enhance the activity of beneficial soil microorganisms. These patterns can enhance the interception of light radiation and improve the light environment beneath the trees. Additionally, including grass species may help to enhance the resistance of the orchard-grass system to pests and weeds. These advantages have great potential to diversify the outcomes of orchards and to improve their quality. However, unsuitable combinations of orchard and grass species, and/or inappropriate sowing methods can lead to competition for water and nutrients in soils and worsen the deficit of those resources, leading to negative effects on production. The information summarized in this review will help to improve research on orchard-grass systems and the use of appropriate planting patterns in Chinese orchards.

orchard-grass; pattern for including grasses into orchard; regulation on resources; control on pests and weeds

10.11686/cyxb2017140

http://cyxb.lzu.edu.cn

楊梅, 王亞亞, 陸姣云, 劉敏國, 段兵紅, 楊惠敏. 典型果園生草模式及果草系統(tǒng)資源調(diào)控研究進(jìn)展. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2017, 26(9): 189-199.

YANG Mei, WANG Ya-Ya, LU Jiao-Yun, LIU Min-Guo, DUAN Bing-Hong, YANG Hui-Min. Advances in typical patterns to include grass species in orchards and mechanisms to regulate resources within the orchard-grass system in China. Acta Prataculturae Sinica, 2017, 26(9): 189-199.

2017-03-27；改回日期：2017-05-12

國家科技支撐計(jì)劃(2014BAD14B006)和蘭州大學(xué)中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金(lzujbky-2016-178)資助。

楊梅(1991-)，女，甘肅平?jīng)鋈耍谧x博士。E-mail：yangm14@lzu.edu.cn*通信作者Corresponding author. E-mail：huimyang@lzu.edu.cn