種植紫花苜蓿對果園土壤理化性狀及生長環(huán)境變化的影響

張戰(zhàn)備， 楊印斌， 段國琪， 薛琴琴， 袁嘉瑋， 田時敏

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花研究所，運城市農(nóng)業(yè)科學(xué)合作研究院， 山西 運城 044000)

清耕是保持果園地面干凈的一種土壤管理制度。我國的果農(nóng)普遍習(xí)慣對果園進行清耕除草，這一習(xí)慣會導(dǎo)致土壤板結(jié)，理化性質(zhì)變壞，并形成一層堅硬的犁底層，土壤有機質(zhì)和氮素含量減少等許多弊端，進而影響果樹根系正常生長，產(chǎn)量下降，品質(zhì)變劣[1]。每年盛夏時節(jié)炎熱多雨，田間雜草生長旺盛，除草成了田園的主要農(nóng)活，令人苦不堪言，且清耕除草增加了管理用工，提高了生產(chǎn)成本。

果園生草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)果園培育模式，是提高果實品質(zhì)，實現(xiàn)果業(yè)可持續(xù)發(fā)展和栽培管理現(xiàn)代化的必然選擇，是發(fā)達國家現(xiàn)代果園管理的通行做法。1939年前烏克蘭南部的一些果園就采用草被方式[2]。至1999年歐美及日本實施生草果園面積占果園總面積的55%～70%以上[3]。近10年來在果樹生產(chǎn)發(fā)達的國家中，1/2園區(qū)實施果園生草，有的國家其生草果園已達95%[4]。我國對果園生草法的研究和應(yīng)用起步較晚，從80年代開始,借鑒國外經(jīng)驗，結(jié)合我國國情逐步開展起來[5]。近年來我國蘋果栽培正向矮砧密植方向發(fā)展，由于矮砧樹根系較淺，對災(zāi)害性天氣抵抗力較差，行間生草可提高果樹根系抗旱、抗?jié)澈涂垢邷啬芰?。因此，果園生草制在我國果樹生產(chǎn)上勢在必行。前人對果園生草法已做了大量的研究[6-22]，但在我國沒有大面積推廣，尤其在運城市擁有超過14萬hm2果園，實行生草研究和應(yīng)用較少。本研究通過在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花研究所果樹試驗基地生草試驗，測定土壤理化性狀的變化，觀察和了解生草對害蟲發(fā)生嚴重度的影響，旨在為今后運城市果園推廣生草土壤管理制度應(yīng)用于生產(chǎn)實踐提高理論依據(jù)，對于當?shù)毓麡I(yè)健康持續(xù)發(fā)展和升級改造具有重要的意義。

表1 生草后果園土壤養(yǎng)分含量變化

1 材料和方法

1.1 試驗設(shè)計

試驗地點為山西農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花研究所果樹試驗基地(110°43′38″E，35°10′54″N，海拔383 m)，試驗果園為2017年新栽植的矮化密植園。試驗時間2017—2019年。試驗設(shè)生草(紫花苜蓿)處理和清耕(ck主要人工除草)各6 667 m2。2017年秋季(9月中旬)播種紫花苜蓿，為了防止剛播種的苜蓿與果樹爭肥，種草和對照行間均撒施了定量有機肥和尿素，土壤的管理與常規(guī)保持一致。果園實行水肥一體化，在2018年和2019年，行間均未施肥。生草高度控制在30～40 cm，每年刈割3～5次；紫花苜蓿播種前(2017年9月)，生草栽培1年后(2018年10月)，2年后(2019年10月)分別取樣測定果園土壤速效礦質(zhì)元素的改變。

1.2 測定指標

1) 土壤養(yǎng)分含量：樣品取自0～20 cm 土層。土樣經(jīng)過風干、研磨、過2 mm篩，混合后裝瓶。土壤氮測定采用堿解-擴散吸收法；有效磷測定采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法；速效鉀測定采用1 mol·L-1的NH4OAC浸提-火焰光度法；采用外加熱K2Cr2O7容量法測定土壤有機質(zhì)。測定方法參照文獻[23]。

2) 土壤硬度：使用緊實度儀進行測定。

3) 土壤含水量：在測試區(qū)按“S”形5點采樣，分0～20 cm、20～40 cm、 40～60 cm、 60～80 cm、 80～100 cm， 5層采集。取樣合去除雜質(zhì)放入鋁盒，105 ℃烘至恒重，測定前鋁盒需逐個稱重。

4) 果園氣溫、相對濕度及土壤溫、濕度：用ZDR-20溫濕度記錄儀測定各處理行間距地面1.0 m高處氣溫和相對濕度，設(shè)定20 min測一次，觀察全天變化規(guī)律；用StevensPOGO分別測定地表0～10 cm的土壤溫、濕度，08：00時開始至18：00時結(jié)束，每2 h測定1次，每處理各選3個點，取平均值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007軟件進行處理和統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 生草對土壤養(yǎng)分含量變化的影響

有機質(zhì)含量的多少是果園土壤肥力綜合指標之一，通過連年對果園生草土壤取樣檢測，發(fā)現(xiàn)果園生草后土壤中各種養(yǎng)分含量均有所增加，有機質(zhì)含量分別比上一年增加14.1%和7.7%。

2.2 生草對土壤硬度的影響

土壤硬度是土壤重要的物理性質(zhì)指標之一，在一定程度上體現(xiàn)了土壤保肥、保水力。果園生草后，土壤硬度降低，增加了土壤通透性，利于果樹根系的呼吸，提高土壤中肥料的吸收。由表2可知，土壤硬度隨土層深度的增加而增大，種植苜蓿后土壤的硬度與對照差異顯著，可能是種草處理的草根和砍殺后草留在土壤中，腐解后增加了土壤的有機質(zhì)含量，使土壤變得疏松，且隨著土層深度的增加，硬度逐漸增大。

表2 果園生草對土壤硬度的影響

2.3 生草對果園土壤水分的影響

2019年12月2日對果園(近60 d無雨和澆水)生草土壤0～100 cm取樣，對所取樣品進行了含水量的測量。結(jié)果顯示(表3)，種植苜蓿的土壤含水量0～100 cm，均比清耕(對照)高，且0～20 cm差異顯著，說明生草后可以降低土壤水分的蒸發(fā)，使土壤的含水量提高，果園的抗旱性增強。

表3 果園生草對土壤含水量的影響

2.4 生草對果園土壤和空氣溫、濕度變化的影響

果園的土壤和空氣溫、濕度的變化，對果樹的光合生理和園中害蟲的發(fā)生嚴重度具有一定的調(diào)節(jié)作用。2019年在7月中旬炎熱的夏季，采用溫、濕度自動記錄儀，測定生草和清耕土壤(10 cm)和果園空氣溫、濕度1 d中的變化。結(jié)果顯示，生草后土壤溫度在1 d的變化中升溫較慢，且低于ck的溫度，夏季中午高溫時節(jié)(12：00時至14：00時)生草土壤(10 cm)溫度比ck降低2 ℃左右(圖1)；表明種草對吸收太陽輻射作用明顯，避免高溫對果樹的傷害。生草后土壤濕度下降慢，濕度比對照高3到5個百分點(圖2)。據(jù)圖3可知，空氣溫度在0～9 h時基本一致，在早晨太陽出來后，清耕園溫度會急劇上升，而生草果園上升比較平穩(wěn)，且0～23 h時間都低于ck；空氣中的濕度變化規(guī)律顯示0～9 h時空氣相對濕度保持比較穩(wěn)定的趨勢，隨著太陽的升起相對濕度有所下降，在傍晚7時逐漸回升，生草后相對濕度比ck高(圖4)。

圖1 夏季果園生草與清耕對照土壤溫度日變化

圖2 夏季果園生草與清耕對照土壤濕度一日變化

圖3 夏季果園生草與清耕對照空氣溫度日變化

圖4 夏季果園生草與清耕對照空氣濕度日變化

2.5 生草對果園害蟲發(fā)生嚴重度的影響

在蘋果園害蟲和天敵發(fā)生盛期，采用對角線5點取樣，每點選取5株蘋果樹，每株果樹按東、南、西、北、中5個方位, 每個方位選取上、中、下三枝, 每枝長15 cm，共選取75個枝條，調(diào)查枝上的天敵種類和數(shù)量。

2019年6月10日調(diào)查蘋果瘤蚜的天敵,共有瓢蟲、草蛉、食蚜蠅、小花蝽和蜘蛛分別為39只，1只，4只，93只和10只；7月8日調(diào)查蘋果繡線菊蚜天敵,共有瓢蟲、小花蝽和食蚜癭蚊分別為3只，3只和7只；8月9日調(diào)查蘋果全爪螨天敵，有小花蝽和塔六點薊馬分別為15只和280只。結(jié)果顯示，果園生草后天敵數(shù)量很大，對蘋果害蟲的自然控制作用增強。

3 結(jié)論與討論

果園生草后土壤養(yǎng)分含量有所改善，有機質(zhì)含量每年可提升1%左右，土壤硬度比對照顯著降低，土壤含水量增加，果園土壤和空氣溫、濕度變化趨緩，天敵種群數(shù)量較大，害蟲發(fā)生受自然控制明顯加強。

3.1 果園生草與果樹是否爭水爭肥探析

果園生草一定程度改善了土壤養(yǎng)分，然而草的生長需要消耗土壤中的養(yǎng)分和水分，可能會與果樹爭水肥，影響果樹正常生長，所以在播種前要施足底肥，苗期也要根據(jù)生長情況施一些尿素。果園生草可以抑制雜草的滋生，改善果園的生態(tài)環(huán)境條件，假如把果園生草全部割下喂牲口或做他用，會造成果園土壤越來越瘠薄，產(chǎn)生草與果樹爭肥的現(xiàn)象；如果把果園每年生產(chǎn)的草全部還田，不僅不會造成與果樹爭肥現(xiàn)象，還會逐年提高土壤的有機質(zhì)含量，達到改良土壤的效果。當然草如果生長在樹盤上，就會發(fā)生一定的爭水、爭肥和爭呼吸的矛盾，所以果園生草一般在行間進行，可在樹盤下覆蓋作物秸稈、草體或防草布等控制其生長雜草。生草果園比清耕果園耐旱。

3.2 果園生草符合當代果業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略

研究和實踐都證明，生草果園的環(huán)境條件有利于益蟲的生長和繁殖，繼而起到控制害蟲滋生的目的，達到了“把天敵請進園，把害蟲引下樹”的生態(tài)效果。生草果園的土壤中微生物含量和蚯蚓多，促進了各種礦物質(zhì)肥料的活化，利于果樹吸收。

果園生草是果園土壤管理的最好最高效的方法，生草后土壤有機質(zhì)含量逐年增加，有利于土壤團粒改善，降低土壤硬度，使土壤變得疏松，增強保水保肥能力。生草栽培在夏季有利于改善果園小氣候，緩解高溫造成的危害，增加葉片的光合效率，在果實成熟后期如遇到大量降雨還可以幫助樹體分解部分水分，降低裂果，提高果實商品率，同時能夠降低成本，提高效益等諸多好處，符合當代所倡導(dǎo)的生態(tài)農(nóng)業(yè)和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。