平歐雜種榛林下套種牧草試驗(yàn)

成文博

(遼寧省沙地治理與利用研究所，遼寧 阜新 123000)

平歐雜種榛(Corylusheterophylla×C.avellana)是我國自主選育的優(yōu)良經(jīng)濟(jì)林品種，也是困難立地生態(tài)修復(fù)和百姓致富的最佳經(jīng)濟(jì)樹種[1-3]。遼西北地區(qū)屬于半干旱亞濕潤氣候區(qū)，大部分地區(qū)干旱嚴(yán)重，有些地區(qū)甚至沙化，土壤瘠薄，有機(jī)質(zhì)含量不到1%。該地區(qū)在平歐雜種榛的栽培實(shí)踐中，受中國傳統(tǒng)果樹栽培主要以中耕除草為主的“清耕制”作業(yè)方法影響，雖然短期效果較好，但長期清耕將會導(dǎo)致榛園生態(tài)退化、地力下降、投入增加、樹體早衰及堅(jiān)果產(chǎn)量下降。平歐雜種榛林下套種牧草實(shí)現(xiàn)了用地與養(yǎng)地的有機(jī)結(jié)合，不僅能有效改善榛園生態(tài)環(huán)境，還能提高果農(nóng)的經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到生態(tài)恢復(fù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展并舉的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)榛子產(chǎn)業(yè)和畜牧業(yè)的可持續(xù)良性發(fā)展。本文對平歐雜種榛和牧草根系分布情況進(jìn)行調(diào)查分析，從牧草選擇和生草方式方面進(jìn)行研究，旨在為半干旱地區(qū)平歐雜種榛林下套種牧草提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)概況

試驗(yàn)在遼寧省沙地治理與利用研究所平歐雜種榛沙地栽培示范園內(nèi)完成，該示范園位于遼寧省彰武縣章古臺鎮(zhèn)，土壤瘠薄，主要類型為風(fēng)沙土，有機(jī)質(zhì)含量低。

1.2 試驗(yàn)材料

在平歐雜種榛示范園內(nèi)，以沙地栽培表現(xiàn)最好的平歐雜種榛——達(dá)維為試驗(yàn)材料，樹齡7 a，單干樹形，東西行向，林相整齊，正常撫育管理。林下套種豆科牧草白三葉、紅三葉和紫花苜蓿，禾本科牧草黑麥草、高羊茅和早熟禾。草地采用清除雜草、施肥、灌水等常規(guī)管理方式，待草長至株高40 cm進(jìn)行刈割，割茬保留15 cm高，全年刈割2～3次。

1.3 試驗(yàn)方法

平歐雜種榛根系調(diào)查采用壕溝法[4]，于2017年8月中旬隨機(jī)選擇樹體大小和樹勢基本一致的3株平歐雜種榛進(jìn)行采樣，采用剖面挖掘和分層采集根系，以樹干為中心，從距樹基部200 cm遠(yuǎn)的位置，按東西南北挖4個(gè)剖面，水平設(shè)置每25 cm做好標(biāo)記，按標(biāo)記用自制采樣器(長25 cm×寬25 cm×高10 cm)進(jìn)行垂直分層采樣，取樣深度150 cm。將采集的根系裝入塑料袋并標(biāo)記，帶回實(shí)驗(yàn)室，放在曬網(wǎng)上進(jìn)行清洗，烘干后測定生物量。秋季，平歐雜種榛生長停止后，調(diào)查樹體生長情況。

牧草的生物量測定采用整株挖掘法，每種牧草選取10株，烘干稱重，分別計(jì)算根系生物量和根冠比；根系垂直分布采用方形整段標(biāo)本法進(jìn)行[4]，10次重復(fù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 平歐雜種榛根系的垂直分布

觀測調(diào)查表明，7年生平歐雜種榛平均株高為2.8 m，平均冠幅為2.0 m。平歐雜種榛根系的垂直分布情況見表1，由表可以看出，平歐雜種榛根系生物量隨著土層深度的增加，呈現(xiàn)先升高，后急劇下降，之后緩慢下降的趨勢，垂直分布最深可達(dá)1.5 m，總根量的73.86%主要分布在0～30 cm土內(nèi)層。

表1 平歐雜種榛根系垂直分布格局

2.2 平歐雜種榛根系的水平分布

平歐雜種榛根系的水平分布情況見表2，由表可以看出，平歐雜種榛根系生物量在水平方向上呈現(xiàn)為隨距主干基部水平距離的增加先急劇下降后緩慢下降的趨勢。水平分布最遠(yuǎn)可達(dá)2.0 m，總根量的70.76%集中分布在樹干基部為中心、半徑0～75 cm范圍內(nèi)。

表2 平歐雜種榛根系水平分布格局

2.3 不同牧草的根系生物量分布特征

根系是植物個(gè)體的重要組成部分，根系生物量及分布格局可直接反映牧草根系的分布特點(diǎn)，同時(shí)也間接反映根系在土壤中的營養(yǎng)利用空間。不同牧草的根系生物量見圖1，從圖中可以看出，6種牧草中高羊茅的根系生物量最大，顯著高于其他牧草。豆科牧草的根系生物量一般低于禾本科牧草，豆科牧草中白三葉的根系生物量最小。

圖1 不同牧草的根系生物量

2.4 不同牧草根系的垂直分布

不同土層牧草根系生物量的百分?jǐn)?shù)見表3。

表3 不同土層牧草根系生物量的百分?jǐn)?shù) %

由表3可見，不同牧草根系生物量的垂直分布格局不同，但其分布特征相似，都呈隨著土壤深度增加而減少的趨勢。所有牧草中高羊茅根系分布最深，深達(dá)180 cm；豆科牧草中紫花苜蓿根系分布較深。深度0～20 cm土層是牧草根系分布的集中區(qū)，該土層根系生物量分別占各自總生物量的96.84%、96.71%、79.2%、87.6%、72.9%、94.4%，其中白三葉所占比例最大。

2.5 不同牧草的根冠比

根系作為植株養(yǎng)分吸收和運(yùn)輸?shù)钠鞴伲峭寥鲤B(yǎng)分的直接利用者和地上部分產(chǎn)量的重要貢獻(xiàn)者，其功能發(fā)揮與根系形態(tài)和生理特性密切相關(guān)，其與土壤環(huán)境之間的復(fù)雜關(guān)系對植株地上部分的生長有著重要的影響，根冠比是反映其地上與地下關(guān)系的重要指標(biāo)。不同牧草的根冠比如圖2所示，由圖可以看出，6種牧草根冠比排序?yàn)椋汉邴湶?紫花苜蓿>高羊茅>早熟禾>白三葉>紅三葉。據(jù)有關(guān)研究認(rèn)為，生產(chǎn)相同的單位根系干物質(zhì)量需要的能量是地上部的2倍，如果根冠比大，將會有更多的同化產(chǎn)物分配到根系，有利于根系的擴(kuò)張[5]。黑麥草的根冠比最大，說明其根系擴(kuò)張的速度較快，相應(yīng)的紅三葉根冠比小，根系擴(kuò)張的速度相對較慢。

圖2 不同牧草的根冠比

3 討論與結(jié)論

3.1 果園生草復(fù)合系統(tǒng)本質(zhì)上是一種種群互作系統(tǒng)，牧草在增加土壤肥力的同時(shí)，又與果樹間產(chǎn)生競爭，生草品種選擇的目的就是優(yōu)化系統(tǒng)功能，促進(jìn)系統(tǒng)組分間的互利和互補(bǔ)作用。因此，平歐雜種榛林下套種牧草，選擇適宜牧草品種是確保榛園生草獲得成功并取得良好效應(yīng)的關(guān)鍵。根系是植株吸收水分和養(yǎng)分的主要器官，也是水肥競爭的作用部位，據(jù)研究表明，國外學(xué)者在研究農(nóng)林復(fù)合經(jīng)營系統(tǒng)的界面作用機(jī)制時(shí)發(fā)現(xiàn)，有些樹木和作物的地下競爭要比地上競爭更為激烈，樹木和作物根系的分布特征對整個(gè)系統(tǒng)具有重要的影響[5]。在榛園生草系統(tǒng)中，選擇與榛樹根系基本呈鑲嵌分布，具有良好空間配置的牧草品種，可使榛樹、牧草在系統(tǒng)中充分利用不同層次土壤中的水分和養(yǎng)分，從而消除或減弱生草對土壤中養(yǎng)分和水分的競爭造成對榛樹生長發(fā)育產(chǎn)生的不良影響。因此，根據(jù)平歐雜種榛與牧草的根系分布特征構(gòu)建榛園生草復(fù)合系統(tǒng)很大程度上可以減少種間競爭，削弱生草的負(fù)面影響。因此，在干旱和半干旱地區(qū)平歐雜種榛林下套種牧草應(yīng)選擇根冠比小、根系分布淺且與榛樹根系重疊率小的豆科牧草白三葉或紅三葉作為榛園生草草種。

3.2 在人工構(gòu)建的果園生草復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中，與自然生態(tài)系統(tǒng)相似，盡管系統(tǒng)中的組分可以達(dá)到共享資源方面的互補(bǔ)，但當(dāng)系統(tǒng)中果樹與牧草共同利用地上或地下生長資源時(shí)，競爭隨之發(fā)生，尤其對地下資源的競爭，在干旱地區(qū)突出的表現(xiàn)為對土壤水分的競爭，這在果園生草系統(tǒng)中幾乎是不可避免的。據(jù)調(diào)查，平歐雜種榛根系主要分布在0～30 cm土層，牧草根系主要分布在0～20 cm土層，在垂直分布格局上與榛樹存在爭肥的可能；7年生平歐雜種榛基本成熟，根系水平集中分布在0～75 cm樹冠垂直投影范圍內(nèi)。在水分為限制性資源的遼西北地區(qū)，旱地榛園生草應(yīng)該選擇行間生草模式，在榛樹根系主要分布區(qū)留出清耕帶，且清耕帶寬度應(yīng)隨樹冠擴(kuò)大而擴(kuò)大，如榛樹株行距為2 m×4 m時(shí)，生草帶大體在2.0～3.0 m范圍內(nèi)變動。有研究表明，行間生草在干旱年份可降低果園土壤貯水量，加劇干旱對果樹的影響，因此，應(yīng)優(yōu)化該生草模式，該區(qū)域旱地榛園生草水分管理的優(yōu)化模式應(yīng)該為“榛樹行間生草+清耕帶覆蓋”二元覆蓋優(yōu)化模式。