有機旱作果園土壤管理技術綜述*

申仲妹，楊俊強，馬光躍，郭建民

（山西農業(yè)大學園藝學院，太原 030031）

目前，我國旱作農業(yè)耕地面積約占總耕地面積的50%，而山西省旱地總面積占比超過80%。隨著全球氣候的變暖，干旱災害發(fā)生頻率、發(fā)生范圍、持續(xù)時間、危害程度均呈上升趨勢。2017 年6 月，習近平總書記視察山西時指出，“有機旱作是山西農業(yè)的一大傳統(tǒng)技術特色。要堅持走有機旱作農業(yè)的路子，完善有機旱作農業(yè)技術體系，使有機旱作農業(yè)成為我國現(xiàn)代農業(yè)的重要品牌”，這一新理念突出了保護旱區(qū)自然生態(tài)環(huán)境與農業(yè)生產協(xié)同發(fā)展[1-2]。有機旱作果園土壤管理區(qū)別于傳統(tǒng)旱作的技術特點主要是進一步提高水肥利用率。本文就有機旱作果園土壤管理技術進行探討分析，旨在為旱地果園的有機旱作科學管理及綠色標準化生產提供參考。

1 有機旱作果園

旱作農業(yè)受到重視緣于美國對西部地區(qū)農業(yè)開發(fā)的成功案例，國外稱之為Rained Agriculture，即雨養(yǎng)農業(yè)[3-4]。

有機旱作農業(yè)中心環(huán)節(jié)：大量增施有機物料，提升土壤有機碳含量，改善土壤理化性狀；合理施用化肥，提升化肥利用率，實現(xiàn)均衡增產；另外配合抗旱耕作措施，如水土保持工作、輪作綠肥和深耕等，增強土壤納雨蓄墑的能力，達到農業(yè)可持續(xù)高效生產的目的[4]。

有機物料具有營養(yǎng)全、肥效長的特點，與化肥合理混用不僅可以補充土壤礦質養(yǎng)分，而且還有調節(jié)化肥養(yǎng)分在土壤中釋放的功效。施入土壤中的有機物料可以為土壤中的微生物提供更多的碳源，能促進土壤中微生物大量增殖，同時可提高土壤酶活性，有利于提升土壤供肥能力，為植物產量及質量的形成提供更優(yōu)條件[5-10]。

發(fā)展有機旱作果園生產，應以增強果園土壤納雨蓄墑能力、提高水肥利用率為目的，做好增施有機物料、合理施用化肥、加強水土保持等工作，堅持用地養(yǎng)地的可持續(xù)發(fā)展土壤管理方式，走有機旱作農業(yè)技術路線，才能實現(xiàn)優(yōu)質高效果樹生產。

2 旱地果園提高水肥利用率的技術措施

2.1 工程節(jié)水

2.1.1 水土保持工程

山區(qū)果園所在位置的坡度較平原果園要大，降雨后易造成水土流失，為了充分利用雨水資源，在果樹栽植前，需要改變園區(qū)地表微地形，通過選擇隔坡水平溝等不同保水工程[11-13]，縮短坡長和徑流線，從而降低山地果園徑流速度，達到攔蓄雨水的目的。建成3 年以上的梯田較10°以上坡地增產27.02%～52.78%，可實現(xiàn)把92.4%的降水徑流就地攔蓄入滲利用[14-16]。

2.1.2 根域局部肥水調節(jié)技術

（1）穴貯肥水技術。穴貯肥水技術采用地膜或園藝地布覆蓋收集雨水并防止土壤中的水分蒸發(fā)，利用草把構建下滲通道，在果樹根系集中分布層通過穴施秸稈將施入的肥水儲存起來，逐漸釋放養(yǎng)分供給果樹生長吸收。穴貯肥水可使果樹肥水供給穩(wěn)定，減少損失，能明顯地改善旱地果樹生長發(fā)育，達到增產和壯樹的目的[17-19]。

（2）蓄水坑灌技術。蓄水坑灌法是一種適用于北方干旱果林灌溉的中深層立體灌溉方法，具有攔蓄徑流、保持水土和提高抗旱能力的優(yōu)勢。前人試驗表明[20-22]，蓄水坑灌條件下果樹不同植株器官對肥料氮的吸收情況要優(yōu)于地面灌溉，氮肥利用率比地面灌溉提高5%以上。地面灌溉條件下的氨揮發(fā)量是蓄水坑灌的14 倍左右，并且蓄水坑灌處理比地面灌溉處理N2O 排放量降低了30.17%。在無灌溉條件的山地，坑狀蓄水技術具有攔蓄徑流、保持水土和提高抗旱能力的優(yōu)勢[23-24]。

（3）孔穴肥水調節(jié)技術。在塬面和坡面現(xiàn)有小型水保工程的基礎上，鉆取一定直徑和深度的孔穴，形成一個有效攔截降雨的“入滲孔”，能減少地表徑流，增加深層土壤水分，通過水分導流進入根域而實現(xiàn)雨水的高效利用[25]。孔穴式施肥有利于水分向土壤較深層下滲，且有機物料有較好的持水性，可提高孔內及其周邊較深層土壤相對含水量；而較深層土壤位于旱地果樹深層根域，能為果樹水分需求提供穩(wěn)定保證[26]。

2.1.3 節(jié)水灌溉

在旱地果園內可修旱井、蓄水窖，可蓄住天上水、地表水和地下淺層水，利用旱井、蓄水窖出水管道發(fā)展微灌節(jié)水灌溉，提高水的利用率和水分生產率。節(jié)水灌溉工程包括噴灌、滴灌、環(huán)繞式滴灌、高掛微噴、樹下微灌、涌泉灌等微灌技術，微灌減少了土壤擾動，不破壞土壤結構，能使果園水土保持現(xiàn)狀，便于作業(yè)[27-28]。

（1）水肥一體化微灌技術。在旱區(qū)可以結合蓄水窖采用水肥一體化微灌技術進行節(jié)水灌溉，最節(jié)水的是膜下滴灌[29]。水肥一體化微灌技術可解決山地旱作果園降水期與果樹需肥規(guī)律不相匹配時的水肥同步管理和高效利用，達到省工省時、提質增效的目的。滴灌可以控制灌水數(shù)量和頻率，因此可提高水分利用率；由于肥料直接施在植株根區(qū)，可顯著提高肥料利用率。果樹需肥時期為：萌芽期、新梢生長期、果實膨大期及果樹采收期。

采用施肥槍注射施肥是一種簡易水肥一體化技術，先將可溶性肥料與水按一定比例進行配兌，再通過施肥槍向樹體根系周圍的土壤中直接注入肥料溶液，以增加土壤中有效養(yǎng)分。

（2）交替滴灌。集雨量不足時可采用根系分區(qū)交替滴灌方式[30]，能刺激根系加快生長，同時降低樹體的蒸騰速率，有利于調節(jié)根系和樹冠層的生長，優(yōu)化干物質向各個器官均衡分配，此方式有利于提高對環(huán)境的適應能力及節(jié)水調控能力，在干旱地區(qū)有極廣闊的應用前景。

2.2 農藝節(jié)水

2.2.1 生物覆蓋

果園地面實施有機物覆蓋是現(xiàn)代果園的重要栽培措施之一。果園進行生物覆蓋后，能減少地表徑流和水土流失，降低土壤水分蒸發(fā)，增加土壤有機質含量，還具有阻止雜草生長的作用。連年長期使用粉碎的秸稈、枝屑、綠肥等進行果園地面覆蓋，可以不間斷且穩(wěn)定地供給土壤“碳源”，可在果園地表逐步形成一層逐年加厚的腐殖質層，能進一步改善果園土壤的理化性質、豐富微生物菌群生態(tài)以及優(yōu)化果園微環(huán)境，對提高果品產量和品質具有積極的作用[31-35]。生物覆蓋措施能提高雨水在果園的蓄積，具有水庫蓄積作用。將果園內清除的雜草和殘茬秸稈進行切碎加工后覆蓋在樹盤內能有效降低地表蒸發(fā)，起到抑蒸保墑作用[13]。殘茬秸稈覆蓋一般平均多蓄水45～70 mm，可減少水土流失58.7%～62.9%，增產20%～30%，特殊年份可增產50%～60%[11]。擁有足量沙源的地區(qū)，還可以通過覆沙實現(xiàn)果園旱作抑蒸保墑、增加入滲以及增溫保溫的目的[34-35]。

2.2.2 生草覆蓋

要提高果品質量與效益，首先要提高果園土壤質量與綜合肥力。多數(shù)旱地果園將傳統(tǒng)的“清耕制”作為日常的管理方式，長期而頻繁的旋耕會過度破壞土壤結構，使土壤水土保持能力降低，尤其是園區(qū)遇到暴雨、急雨，水土流失加重，最終造成果園生態(tài)環(huán)境惡化，產品品質下降，果園土壤肥力尤其是有機質含量低下。果園土壤有機質含量提升，不是短時間內能夠解決的問題，需要長期緩慢提升，果園生草是一個明顯而有效的方法。生草可以提高果園土壤以羰基碳為主的總有機碳、水溶性有機碳等[36]，果園長期生草可以調節(jié)土壤微域環(huán)境，改善土壤養(yǎng)分狀況，提高土壤綜合肥力水平[37]。

2.2.3 間作覆蓋

旱地果園在山坡面上可種植綠豆、黃豆、紅薯、花生、土豆、谷子等生長期短、植株矮小且不與果樹爭肥水的農作物；綠肥可以間作1 年生豆科植物白三葉，時間選擇夏播為宜[13]。對于經濟價值較低的旱地果園，進行經濟作物的間作，還有利于增加果農的收入。

2.2.4 地膜或園藝地布覆蓋

果園為保墑進行地膜覆蓋，該技術操作簡便，成本低，效果明顯，近年來更流行使用園藝地布進行覆蓋。一般地膜長期使用后對土壤結構具有破壞作用，殘膜會嚴重阻礙果樹根系對土壤中水肥的吸收轉運。目前市場上已由普通地膜發(fā)展到滲水地膜、可降解地膜等[1,38-39]。據靳珊珊等[40]研究，白色地膜和地布覆蓋與裸地相比均可改善棗樹土壤水熱條件，雖然地布覆蓋保墑效果略低于白色地膜，但具有成本低、使用年限長及防止雜草生長等優(yōu)點，更適用于旱作山地果園管理中。果園覆膜模式應采用起壟覆膜的方式，通過起壟覆膜使得壟面雨水可以順利收集并及時滲入土壤中[41]。

3 旱作果園其他綜合技術措施

3.1 選擇抗旱品種和砧木

適合北方地區(qū)栽培的耐旱樹種有桃、杏、棗、無花果和葡萄；中等耐旱樹種有蘋果、梨、柿、核桃和山楂等?？购敌詮姷恼枘久缬猩教摇⑸叫?、酸棗、山定子、杜梨等[12-13]。

3.2 抗旱管理技術

3.2.1 整形修剪

樹體的蒸騰受氣象、土壤和自身生長狀況等因素的綜合影響，節(jié)水型整形修剪技術核心是以水定產、以產定形，通過控制樹形和樹勢調控樹體蒸騰，達到樹體年耗水量和園區(qū)降水量的相對平衡。節(jié)水型整形修剪通過有目的的修剪，合理地控制樹冠冠幅體積和葉面積的擴張，抑制樹體過分耗水，在有限的水資源條件下，實現(xiàn)降水利用效率的最大化[42]。喬化樹樹高控制在3.0～3.5 m，矮化樹樹高控制在2.5 m 左右為宜。整形宜選用小冠樹形，修剪要輕，多留枝條，動剪要重，少留傷口[13]。

3.2.2 生草管理

旱地果園可以通過刈割控制生草的生長，降低肥水競爭；雨季促進生草生長，消耗多余水分，控制樹體旺長。果園生草管理宜采用行間生草、樹下覆蓋的模式，這種半覆蓋半生草的管理方式既能緩解生草與樹體或多或少爭肥水的矛盾，也可以起到長期生草改良土壤的目的。自然生草，一年中可以通過多次刈割，始終將草高控制在10 cm 左右[13]，減少草的生長量，降低草的耗水量，減緩樹草肥水矛盾。

油菜適應性強，是果園的優(yōu)良綠肥。油菜于8月下旬至9 月播種，生長期覆蓋地面，既保溫又保濕，還有消滅雜草的功能，對北方雨季多余雨水具有消耗作用。油菜可在花期直接刈割翻壓，此時油菜植株體內營養(yǎng)含量高，生物產量也高，腐爛轉化后能為果樹生長提供大量營養(yǎng)物質。同時粗大且含水量高的油菜根系既能疏松土壤，又對樹體需水提供了一定保證，另外根系腐爛后，能形成雨水下滲通道，對果園保水具有積極的作用[43-44]。

3.3 化學調控

化學調控技術是通過化學調控制劑影響土壤和植物系統(tǒng)中水肥入滲、保蓄、吸收利用等途徑來實現(xiàn)水肥調控[45]。

土壤結構改良調控類制劑可以增加水肥進入土體的數(shù)量。土壤改良劑PAM 可以固持土壤并促進孔隙的形成，增加雨水的入滲，其吸水后所形成的凝膠化物質能夠吸附土壤顆粒進而不斷聚集形成更多土壤團聚體[46]。

土壤水肥保蓄調控類制劑可以將水肥蓄持在樹體根系層，形成一個水肥庫，讓水肥緩慢釋放，為樹體生長實現(xiàn)持續(xù)供給水肥，提升水肥的有效利用率。土壤保水劑SAP 具有強吸液能力，其獨特的分子網絡結構能夠快速吸儲土壤中的水肥，吸液量可為自身的100～1 000 倍，并且能反復吸儲水肥，有利于減少旱地果園水肥淋溶滲漏；在樹體根區(qū)形成水肥耦合微域，影響根系分布和發(fā)育[47-48]。

作物生理調控類制劑可對作物生長機能進行調控。黃腐酸FA 能夠降低作物“奢侈”蒸騰時的葉面氣孔開度，抑制水分的蒸騰耗散，同時可以促進作物的光合作用，提升作物的生理活性。能提高作物體內抗氧化酶如過氧化物歧化酶、過氧化物酶等的活性，增強清除活性氧和氧自由基的能力，從而減輕膜脂過氧化作用和膜傷害，延緩植株衰老[49]。

4 小結和討論

旱地果園多為雨養(yǎng)農業(yè)，如何通過農業(yè)技術措施實現(xiàn)果園根域肥水調控，對于是否能實現(xiàn)經濟林的高質量發(fā)展具有決定性作用。沿黃旱地果園降水量少，年際變化不大，季節(jié)分配不均，降雨季節(jié)與樹體需水物候期不吻合，且多無效雨、大雨、暴雨，因此干旱缺水成為影響旱地果園生產潛力的重要限制因素，究其根本原因是自然降水的大量流失和無效蒸發(fā)。

土壤有機質含量低下是限制沿黃旱地果園生產力高低的另一個主因。在旱作果園中，尤其是山坡地果園，由于經濟效益低下及環(huán)境交通受限，近年來的有機物料投入量幾近為零，使得土壤有機質含量持續(xù)下降，土壤可持續(xù)生產能力降低，甚至導致深層土壤永久性干層加厚。有機肥施入土壤中能通過增加土壤中膠結物質的方式促進土壤團聚體的形成，進而增加土壤團聚體質量分數(shù)和穩(wěn)定性，從而改善土壤結構狀況，提高土壤中有效水分體積分數(shù)。施用有機肥是我國傳統(tǒng)農業(yè)的增產措施。山西省旱農區(qū)自20 世紀80 年代初大量使用化肥以來，由于忽視有機肥的積制和施用，耕作土壤普遍出現(xiàn)有機質減少、肥力下降和結構變劣等問題。尤其是土壤水分物理性質的劣化，嚴重影響了土壤持水能力，致使土壤抗逆性下降，在某種程度上加劇了干旱的發(fā)生。近年來大部分果園尤其是經濟價值較高的果園，常常通過增施有機肥來提高果品質量，該方法還有提高蓄水保墑能力的功效。因此，從現(xiàn)實生產角度和長遠的眼光看來，旱區(qū)培肥土壤，改善土壤結構，增加蓄水保墑能力，是實現(xiàn)高效生態(tài)果業(yè)的重要條件，對于實現(xiàn)旱地果業(yè)的持續(xù)增長具有十分重要的意義。