鼠茅草綠肥在防治果園面源污染的應用前景分析

劉小平，萬怡國，孔瓊菊，周 斌，黃旭華，鄧 升

(江西省水利科學研究院，江西 南昌 330029)

0 引 言

農(nóng)業(yè)面源污染是指在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中，氮磷等物質(zhì)以有機或無機物質(zhì)的形式，通過地表徑流和地下滲漏形成的水環(huán)境污染，主要包括農(nóng)藥化肥污染、農(nóng)膜污染、養(yǎng)殖業(yè)污染、固體廢棄物污染等[1]。農(nóng)業(yè)面源污染是導致水體污染的主要原因之一[2]，是導致地表水水質(zhì)惡化的重要原因[3]。隨著工業(yè)與城鎮(zhèn)生活點源污染逐步得到治理，農(nóng)業(yè)面源污染將成為我國水污染的主要來源[4，5]。據(jù)估算，農(nóng)業(yè)面源污染占水體氮磷污染物的1/3，占地下水污染量將近50%。湖泊的氮磷有一半以上來自于農(nóng)業(yè)面源污染。由此可見，面源污染的影響程度日益增加，甚至超過了點源污染[6]。

江西素有“六山一水二分田，一分道路和莊園”之說，是一個農(nóng)業(yè)大省，果園種植規(guī)模逐年擴大，形成了以“南桔北梨、東棗西桃”為格局的果業(yè)基地。但總體來說，目前江西仍處于農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的起步階段[7]。果園無序開發(fā)并以傳統(tǒng)清耕模式為主，同時重開發(fā)輕管理，造成地表大面積裸露，蓄水保土能力急劇下降，土壤被沖刷流失嚴重，同時施用過量農(nóng)藥、化肥[8]，造成嚴重的面源污染問題。據(jù)贛州市果業(yè)局調(diào)查，贛南臍橙種植總面積達11.87×104hm2，水土流失面積高達10.97×104hm2，水土流失量高達360.2萬t[9]。而水土流失伴隨著面源污染物的輸移，長此以往，致使水質(zhì)嚴重惡化。因此果園面源污染防治刻不容緩。

1 鼠茅草綠肥研究及發(fā)展現(xiàn)狀

從“八五”開始，國家開始重視水土流失治理。為解決水庫水源地的淤積污染問題，首先需要防治流域內(nèi)的水土流失問題，科技工作者一直致力于果園生草的培育和研究。近年來，果園生草作為主要研究推廣的水分、綠肥管理模式，就是在果園行間或全園種植鼠茅草、白三葉草或黑麥草等植物。對比傳統(tǒng)的清耕種植，果園生草可以增加土壤含水量、減緩水分蒸發(fā)，還可以改善果園小氣候，具有提高水果產(chǎn)量和果品質(zhì)量等優(yōu)點，顯著提高經(jīng)濟效益[10-12]。早在20世紀30年代烏克蘭南部果園開始生草栽培方面的試驗，40年代美國開始重視生草技術(shù)的研究與推廣。70～80年代以后，果園生草技術(shù)已相當成熟，發(fā)達國家如日本和歐美等已進行大面積示范推廣。而我國最早在上世紀90年代引進果園生草技術(shù)。目前主要在陜西、山東、四川、湖北、安徽、江蘇、浙江、福建、海南等少數(shù)地區(qū)進行推廣[13]，應用在蘋果、蜜桃、獼猴桃、茶園、葡萄、火龍果等果樹上；并提出了果園生草草種的選擇原則，一是要求匍匐生長或低稈、生長迅速、有較高的產(chǎn)草量；二是要求有較好的耐陰性和耐踐踏性；三是要求與果樹沒有相同的病蟲害，也不能引起生物入侵。目前研究發(fā)現(xiàn)禾本科與豆科草種適合作為果園生草，比如白三葉、紅三葉、鼠茅草等草種。

鼠茅草被稱為果園地毯，是目前發(fā)現(xiàn)的唯一能自然倒伏的果園生草。其能在-10℃以下的環(huán)境下生長，具有耐寒不耐高溫并與果樹錯峰生長的特點?！笆晃濉蹦┢?，我國發(fā)現(xiàn)鼠茅草綠肥技術(shù)在國外應用效果顯著，并于“十二五”中期從日本引進。

鼠茅草，一年生禾本科鼠茅屬鼠茅種草本植物。在世界上有兩種：鼠茅草及高原鼠茅草，在我國均有分布，其標本保存于山東師范大學博物館。在我國，西藏、河北、山東等地有高原鼠茅草記錄，但分布非常少，鼠茅草廣泛分布于江蘇、江西、山東、臺灣等地。因高原鼠茅草低矮并不能自然倒伏，不適宜作為果園生草。鼠茅草在每年9～10月播種，越冬期后3月份返青，4～5月拔節(jié)孕穗，6月份灌漿成熟后倒伏在地面，能有效抑制其他雜草生長，還可以培肥土壤，不需要人工刈割。不僅如此，鼠茅草的生長需肥期與大多數(shù)作物錯開，完全滿足果樹的生長期要求。

目前，國內(nèi)對鼠茅草在果園雜草防治、養(yǎng)分釋放規(guī)律、對土壤肥力、土壤微生物及土壤酶活性方面進行了大量的研究，但在江西省果園生草減污方面的研究較少。鼠茅草在拔節(jié)期能最快積累氮磷鉀養(yǎng)分，應該在拔節(jié)期追施尿素，生育期內(nèi)養(yǎng)分累積量表現(xiàn)為氮>鉀>磷。在對果園生草影響土壤肥力方面的研究時，李會科等[14]發(fā)現(xiàn)，0～20 cm土壤有機質(zhì)有顯著地增加，并建議進行果園生草混作和輪作。梁斌等[15]的研究表明，在6-9月份果樹旺盛生長期間，正值鼠茅草枯萎降解，枯萎的鼠茅草提供了大量的碳源，促進土壤微生物對氮素的固持[16]，在中等肥力以下的果園中應該補充60～100.5 kg/hm2的氮肥，尤其是鼠茅草種植的前3年；但在高肥力土壤中則不需要補充氮肥。楊洪曉等[17]的研究表明，鼠茅草的腐爛分解速度較快，主要發(fā)生在7～10月，并受土壤含水量的影響，因此可為蘋果等落葉果樹生長提供營養(yǎng)，而非爭奪養(yǎng)分。呂鵬超[18]等研究發(fā)現(xiàn)，鼠茅草養(yǎng)分釋放可以劃分為快速釋放期及緩慢釋放期，釋放率為鉀>磷>氮>碳。為了研究鼠茅草一個生命周期的干物質(zhì)產(chǎn)量，呂鵬超[19]等通過田間試驗發(fā)現(xiàn)，全覆蓋種植、畦面種植、畦背種植分別為16 378.5 kg/hm2、13 921.8 kg/hm2、6 942.6 kg/hm2。

生草作物與果樹爭水爭肥是限制其推廣的主要因素之一[20，21]，鼠茅草與果樹錯峰生長，很大程度上避免了這個問題。鼠茅草可以提高土壤有機質(zhì)，改良土壤結(jié)構(gòu)，增加養(yǎng)分的有效供給，還可以減少水土流失和改善果園小氣候，起到夏季降溫冬季保溫的作用。隨著生態(tài)環(huán)境保護理念的不斷加強，果園生草的研究在國內(nèi)越來越受到重視，應用與推廣也將越來越廣泛。

2 鼠茅草綠肥優(yōu)勢

2.1 一次投資長期受益

果園采用鼠茅草綠肥，僅需第1年投入(種子、人工、少量的氮肥)，之后每年通過草籽自然萌發(fā)生長，一次投資長期受益。1年內(nèi)可減少5～6次鋤草、松土，并免于除草的煩惱。為更快的提高土壤有機質(zhì)含量，可每隔3～4年翻耕一次。

據(jù)青島農(nóng)業(yè)大學隋方功教授應用研究發(fā)現(xiàn)，其種植的鼠茅草已生長10年，生長狀況很好，理論上能長期生長下去，保守估計能再生長10年。

2.2 增強果樹抗?jié)晨购悼瓜x能力

由于鼠茅草根系細長易腐爛，改善土壤結(jié)構(gòu)，保持土壤良好的通氣、透水、蓄水性能，能夠增強果樹抗?jié)衬芰ΑＭ瑫r有效地降低了地面最高溫度，顯著提高了表土層的含水量，能夠增強果樹抗旱能力。而且據(jù)多年應用研究，未發(fā)現(xiàn)病蟲害情況發(fā)生。

2.3 調(diào)節(jié)果園小氣候

鼠茅草綠肥可穩(wěn)定土壤溫度，降低土壤溫度的變幅，具有夏季降溫冬季保溫的效果，有利于促進果樹根系的生長發(fā)育和吸收活動。研究表明，夏季鼠茅草綠肥可降低地溫3～5℃，冬季提高地溫3～4℃[22]。

2.4 提質(zhì)增產(chǎn)增效

種植鼠茅草綠肥，可提高水果產(chǎn)量，改善果實品質(zhì)，增加效益。研究表明，種植鼠茅草綠肥后，蘋果產(chǎn)量增加205 kg/畝，提高了10.5%，一級果率增加了8.0%，含糖量增加了11.3%，總酸量降低8.3%，維生素C含量提高了6.7%，而且不再使用化肥、除草劑，保證了果品安全。經(jīng)測算，扣除投入每畝增收1 401元[22]。

2.5 有效控制面源污染

果園種植鼠茅草，生長旺盛，覆蓋度達到100%，降低農(nóng)藥使用，果樹生長不需要再施用化肥。研究表明，在坡地果園采取措施減流減沙、減少養(yǎng)分流失及土壤改良，植物措施綜合效益最優(yōu)[23]。江西降雨豐富，能有效防止降雨水蝕及風蝕，改變“下雨果園流水嘩啦啦”局面，防治水土流失，控制面源污染的發(fā)生。

3 鼠茅草綠肥推廣應用前景分析

3.1 保護山水林田湖草生命共同體的需要

習近平總書記指出：綠水青山就是金山銀山，山水林田湖草是一個生命共同體。生動形象表達了黨中央和政府全力推進生態(tài)文明建設(shè)、構(gòu)建美麗綠色中國的鮮明態(tài)度和堅定決心。鼠茅草綠肥技術(shù)是山水林田湖草系統(tǒng)統(tǒng)一保護、統(tǒng)一修復的需要。

3.2 建立“國家生態(tài)文明試驗區(qū)”的需要

2016年8月，江西被納入首批國家生態(tài)文明試驗區(qū)。從“先行示范區(qū)”到“試驗區(qū)”，意味著江西在全國生態(tài)文明建設(shè)格局中的地位進一步提升。江西省委省政府多次強調(diào)：綠色生態(tài)是江西最大財富、最大優(yōu)勢，要保護好這個優(yōu)勢，深入推進生態(tài)文明試驗區(qū)建設(shè)，奮力打造“美麗中國”的江西樣板，努力實現(xiàn)生態(tài)文明建設(shè)的全國領(lǐng)跑，堅持把發(fā)展綠色產(chǎn)業(yè)、促進產(chǎn)業(yè)綠色化，不斷提高經(jīng)濟發(fā)展質(zhì)量、效益和水平。不負青山，方得金山。江西省大力構(gòu)建現(xiàn)代農(nóng)業(yè)為重點的綠色產(chǎn)業(yè)體系，綠色經(jīng)濟穩(wěn)步壯大。鼠茅草綠肥技術(shù)是江西省建立“國家生態(tài)文明試驗區(qū)”的需要。

3.3 改進施肥方式的需要

為貫徹落實中央農(nóng)村工作會議，認真執(zhí)行《到2020年化肥使用量零增長行動方案》的要求，江西省依托測土配方施肥，抓住“推進精準施肥，調(diào)整化肥使用結(jié)構(gòu)，改進施肥方式，使用有機肥替代化肥”等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，全省化肥使用量零增長行動取得了初步成效。鼠茅草綠肥技術(shù)是改進施肥方式、使用有機肥替代化肥的需要。

3.4 符合果業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的需要

江西省正大力推進高效節(jié)水灌溉與高標準農(nóng)田建設(shè)[24、25]，設(shè)施果園的建設(shè)規(guī)模不斷擴大，江西果業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)也迎來了契機。鼠茅草綠肥技術(shù)適應性很強，能與高效節(jié)水灌溉、高標準農(nóng)田建設(shè)完美融合。在國家及省政府的支持下，在設(shè)施果園里種植鼠茅草綠肥，可加快實現(xiàn)果業(yè)現(xiàn)代化。

3.5 滿足市場需求及果農(nóng)增收的需要

江西省柑橘種植面積大，社會需求量大，對江西省經(jīng)濟發(fā)展具有舉足輕重的作用。據(jù)《中國農(nóng)業(yè)年鑒》，2009年江西省柑橘栽培面積及產(chǎn)量分別位于全國第二位及第八位。以世界橙——贛南臍橙為例，2015年種植面積10.47×104hm2，產(chǎn)量128萬t，幫助25萬戶果農(nóng)增收致富。臍橙產(chǎn)業(yè)已經(jīng)發(fā)展成集生產(chǎn)、儲運、保鮮、加工及營銷于一體的產(chǎn)業(yè)集群，贛南臍橙品牌以657.84億元蟬聯(lián)2015年中國優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品品牌價值榜榜首。在果園里種植鼠茅草綠肥，可提質(zhì)增產(chǎn)增效，經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益日益突顯。

4 結(jié) 語

當前，鼠茅草綠肥的推廣應用還面臨諸多困難。一是果農(nóng)擔心鼠茅草與果樹爭水爭肥是限制其推廣的主要因素，但鼠茅草基本與果樹錯峰生長，完全可以避免這個問題；二是鼠茅草為江西本地物種，但因種子需要從國外進口，很容易被當作入侵物種；三是鼠茅草的應用研究處于起步階段，因其種子采集困難、銷售批準流程嚴格等原因，在國內(nèi)尚未加以利用，需要從日本、澳大利亞等國家進口，價格較昂貴；四是鼠茅草種植要求高、有一定難度，需要接受較嚴格的培訓，從業(yè)者接受程度較低；五是果業(yè)發(fā)展盲目追求效益，從業(yè)者生態(tài)保護意識淡薄。

防治水土流失、控制農(nóng)業(yè)面源污染是黨和國家著眼生態(tài)文明建設(shè)的重要決策部署，是江西加快推進綠色崛起、綠色發(fā)展的重要舉措。果園鼠茅草綠肥技術(shù)在江西省適用性強，技術(shù)優(yōu)勢明顯，并能與高效節(jié)水灌溉、高標準農(nóng)業(yè)建設(shè)完美融合，可加快實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)，推廣應用效果將十分顯著。若我省科技工作者和果農(nóng)共同努力克服困難，鼠茅草綠肥具有廣闊的應用前景。