四川丘陵柑橘園種植豆科綠肥的環(huán)境和增產(chǎn)提質(zhì)效應(yīng)

梁 琴，蔣 進(jìn)，周澤弘，漆 燕，韓文斌，任勝茂，曾召瓊，楊貴川

（南充市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，四川 南充 637000）

綠肥作物是養(yǎng)分完全的有機(jī)肥源，其與主作物間套輪作、翻壓還田，能改善土壤理化性質(zhì)，促進(jìn)主作物生長。果園間作綠肥是“以園養(yǎng)園，用養(yǎng)結(jié)合”的重要措施，是開辟有機(jī)肥源的良好途徑［1-3］，能夠有效提高土壤養(yǎng)分，尤其是速效養(yǎng)分含量，且隨著種植年限的增加效果更加明顯［4-8］；潘介春等［9］研究發(fā)現(xiàn)龍眼果園生草能增加土壤中微生物數(shù)量，提高碳、氮含量和磷循環(huán)相關(guān)酶活性，改良土壤環(huán)境；鄧豐產(chǎn)等［10］研究發(fā)現(xiàn)蘋果園種植三葉草能有效提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高蘋果產(chǎn)量和品質(zhì)；姚單君等［11］研究發(fā)現(xiàn)不同品種菊科花卉綠肥化利用均能顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有速效磷和速效鉀的含量；趙秋等［12］研究發(fā)現(xiàn)桃園間作二月蘭能夠調(diào)節(jié)桃園小氣候，顯著抑制雜草，有效改善土壤理化性質(zhì)，提高果實(shí)品質(zhì)。錢進(jìn)芳等［13］研究發(fā)現(xiàn)山核桃林地種植白三葉能顯著提高土壤水解氮、速效鉀和有效磷，較清耕分別提高41.4%、149.9%和85.8%。四川近年大力發(fā)展晚熟柑橘，橘園面積擴(kuò)增迅速，據(jù)統(tǒng)計，截止2018年底全省柑橘面積約30萬hm2［14］。由于橘園栽培管理技術(shù)落后，過于依賴化肥、除草劑、化學(xué)農(nóng)藥，造成橘園生態(tài)環(huán)境惡化，柑橘品質(zhì)下降。改變傳統(tǒng)的果園栽培管理模式，在果樹行間空地間作綠肥，可在一定程度上解決四川柑橘產(chǎn)業(yè)面臨的品質(zhì)降低及可持續(xù)生產(chǎn)等問題。目前國內(nèi)有關(guān)果園綠肥進(jìn)行大量研究［5-9］，但由于各地生態(tài)條件差異較大，針對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境及果樹自身特性，篩選能適應(yīng)本地生態(tài)環(huán)境及有效促進(jìn)柑橘增產(chǎn)提質(zhì)的綠肥作物十分必要。目前還未見有關(guān)四川丘陵區(qū)種植綠肥對橘園環(huán)境及果實(shí)產(chǎn)質(zhì)量影響的相關(guān)研究。因此本研究選用適宜四川種植的3種豆科綠肥，以清耕為對照，研究橘園綠肥的生態(tài)效應(yīng)對柑橘產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，制定科學(xué)的橘園管護(hù)措施，對于保障柑橘產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

柑橘品種為奈維林娜臍橙（Citrus sinensisOsb.var.Navelina）；豆科綠肥包括：一年生品種南選山黧豆（Lathyrus sativusL.）、光葉紫花苕（Vicia villosaRoth.）和多年生品種白三葉（Trifolium repensL.）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)于2016～2018年在四川省南充市西充縣義興鎮(zhèn)橘園進(jìn)行，柑橘4年樹齡，行距3 m、株距2 m，長勢大小均勻。試驗(yàn)地點(diǎn)屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，年平均氣溫17.2℃，年日照時數(shù)1484 h，年降水量980 mm，平均海拔361.2 m。供試土壤屬蓬萊鎮(zhèn)母質(zhì)發(fā)育而成的紫色土，基本養(yǎng)分狀況：pH 7.5，有機(jī)質(zhì)14.32 g·kg-1，堿解氮68.9 mg·kg-1，有效磷9.57 mg·kg-1，速效鉀81.97 mg·kg-1。

試驗(yàn)采用單因素完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，試驗(yàn)前清除各小區(qū)雜草后淺旋平整土地，設(shè)間作南選山黧豆（SLD）、光葉紫花苕（GYS）、白三葉（BSY）和清耕（CK）4個處理，重復(fù)3次，共12個小區(qū)。每小區(qū)4株，小區(qū)面積24 m2（6 m×4 m）。2016年9月中旬將南選山黧豆、光葉紫花苕和白三葉種子均勻撒播于樹冠滴水線以外，用種量分別為60、45、37.5 kg·hm-2。3種綠肥自然生長，次年成熟落籽，枯死或休眠覆蓋地表。2017年9月補(bǔ)充播種，補(bǔ)種量分別為45、30、22.5 kg·hm-2。柑橘樹常規(guī)水肥管理。

1.3 測定項目與方法

于2018年2月取樣并測定相關(guān)指標(biāo)。

1.3.1 土壤理化性質(zhì)測定

各處理小區(qū)按5點(diǎn)式取樣，采用環(huán)刀法測定土壤容重、毛管孔度和通氣孔度，用土鉆鉆取0～20 cm土壤樣品，去除石塊、植物根系等雜質(zhì)，采用四分法保留500 g。在實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干研磨過篩，用重鉻酸鉀法測定土壤有機(jī)質(zhì)，堿解擴(kuò)散法測定堿解氮，碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定有效磷，火焰光度法測定速效鉀。

1.3.2 果實(shí)品質(zhì)測定

每小區(qū)4株全量實(shí)收計產(chǎn)，統(tǒng)計柑橘個數(shù)，計算單株果數(shù)。每小區(qū)隨機(jī)抽取10個單果測量重量，用游標(biāo)卡尺測定果實(shí)橫徑、縱徑和果皮厚，用2，6-二氯酚靛酚滴定法測定維生素C含量，用手持式折光儀（雷磁WYT-Ⅱ型）測定可溶性固形物含量，用氫氧化鈉中和滴定法測定可滴定酸含量。

1.3.3 橘園雜草調(diào)查

每小區(qū)選取3個1 m2樣方調(diào)查，統(tǒng)計雜草種類和數(shù)量。雜草防控效果采用株防效計算方法，株防效=（對照區(qū)雜草株數(shù)－處理區(qū)雜草株數(shù)）/對照區(qū)雜草株數(shù)×100%［15］。

1.4 統(tǒng)計分析

采用Excel 2007和SPSS 19.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，采用LSD法進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 間作不同品種綠肥對土壤理化性質(zhì)的影響

柑橘園種植覆蓋不同綠肥后的土壤理化性狀見表1。土壤物理性狀方面，與清耕（CK）相比，橘園間作南選山黧豆（SLD）、光葉紫花苕（GYS）、白三葉（BSY）3種綠肥后，土壤容重分別降低0.12、0.11和0.07 g·cm-3，均達(dá)到顯著水平；通氣孔度分別增加1.5%、3.1%（P<0.05）和0.7%；總孔度分別增加5.2%（P<0.05）、4.6%（P<0.05）和3.0%；3個綠肥處理的土壤毛管孔度增加不顯著。土壤化學(xué)性狀方面，與CK相比，SLD、GYS、BSY 3種綠肥處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量分別提高了2.44（P<0.05）、1.90（P<0.05）和1.22 g·kg-1；堿解氮含量分別提高12.9（P<0.05）、6.1和11.1 mg·kg-1（P<0.05）；速效鉀含量分別提高8.88（P<0.05）、3.24和6.57 mg·kg-1；有效磷含量上升不顯著。

表1 間作豆科綠肥對土壤理化性質(zhì)的影響

2.2 間作不同品種綠肥對橘園雜草的抑制效果

種植南選山黧豆、光葉紫花苕和白三葉2年后，均能有效抑制橘園雜草（圖1）。其中，SLD對稗草、馬齒莧和升馬唐的株防效分別為66.2%、63.1%和62.2%，效果較好；GYS對空心蓮子草、刺兒菜和牛筋草的株防效分別為76.7%、80.6%和89.4%，效果較好。

2.3 間作不同品種綠肥對柑橘產(chǎn)量的影響

間作綠肥處理與CK相比，柑橘單果重、單株果數(shù)和產(chǎn)量均有所增加。單果重（圖2A），SLD處理增加13.4%（P<0.05），BSY處理增加8.1%，GYS處理增加4.1%。對于單株果數(shù)（圖2B），GYS處理增加22.3%，SLD處理增加18.6%，BSY處理增加4.5%；種植綠肥后的柑橘產(chǎn)量增幅較大（圖2C），其中SLD處理增加34.9%，GYS處理增加27.6%，BSY處理增加13.6%。

2.4 間作不同品種綠肥對柑橘品質(zhì)的影響

間作不同品種綠肥后的柑橘品質(zhì)測定結(jié)果見表2，與CK相比，SLD、GYS和BSY處理果實(shí)橫徑均增大，果皮變薄，可食率增加；果實(shí)維生素C含量分別提高1.1、2.8（P<0.05）和1.5 mg·100 g-1；可溶性固形物分別增加1.9、0.9和1.0個百分點(diǎn)，但均未達(dá)到顯著水平；可滴定酸分別降低0.13（P<0.05）、0.12（P<0.05）和0.08個百分點(diǎn)；固酸比顯著提高，以SLD處理最大（21.8），GYS處理次之（19.1）。可見，種植綠肥后，果實(shí)品質(zhì)和口感得到有效改善，有利于商品價值提升。

表2 間作豆科綠肥對柑橘品質(zhì)的影響

2.5 柑橘產(chǎn)量與品質(zhì)的相關(guān)性分析與主成分分析

對柑橘產(chǎn)量和5個主要品質(zhì)指標(biāo)（橫徑、單果重、可溶性固形物、可滴定酸和維生素C）進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果表明，產(chǎn)量與橫徑和單果重呈顯著正相關(guān)，與可滴定酸呈顯著負(fù)相關(guān)；維生素C與橫徑呈顯著正相關(guān)，與可滴定酸呈顯著負(fù)相關(guān)（表3）。

表3 柑橘產(chǎn)量與品質(zhì)的相關(guān)性分析

為進(jìn)一步明確4種處理對柑橘產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，將6個指標(biāo)進(jìn)行降維因子分析，采用主成分分析法進(jìn)行綜合評價。結(jié)果表明，主成分貢獻(xiàn)率為97.56%，綜合得分排名為SLD>GYS>BSY>CK，其中SLD得分為1.218，GYS得分為1.203，二者均能有效提高柑橘產(chǎn)量和品質(zhì)（表4）。

表4 主成分得分與綜合得分

3 討論

3.1 橘園間作綠肥對土壤理化性質(zhì)的影響

果園連續(xù)間作綠肥還田，可提升土壤有機(jī)質(zhì)含量和氮、磷、鉀養(yǎng)分含量，提高土壤團(tuán)聚體含量和孔隙度，土壤理化性質(zhì)得到改善。韓文斌等［16］研究表明，桔園間作豆科綠肥，土壤養(yǎng)分得到明顯改善。本研究結(jié)果表明，間作綠肥能顯著提高橘園土壤有機(jī)質(zhì)含量，但對有效磷和速效鉀含量的提高影響不顯著。徐祥玉等［17］、李銀平等［18］研究表明種植綠肥能明顯提高低肥力水平土壤的有機(jī)質(zhì)含量，但對土壤肥力提高影響有限。本研究中，土壤堿解氮含量均顯著高于清耕處理，可能是豆科綠肥固氮作用，使土壤中氮含量增加。于淑慧等［19］研究發(fā)現(xiàn)，桃園種植綠肥能降低土壤容重，有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀均不同程度提高。秦秦等［20］研究表明，種植白三葉草能顯著提高土壤堿解氮和有效鋅含量，種植黑麥草有利于土壤速效鉀、有效鐵含量的提高。在本研究中，南選山黧豆、光葉紫花苕盛花期鮮草產(chǎn)量一般可達(dá)22～37 t·hm-2，歸還的有機(jī)物質(zhì)腐解后能有效增加土壤孔隙度和降低容重，土壤有機(jī)質(zhì)含量明顯提高，氮、磷、鉀含量也有所增加。

3.2 橘園間作綠肥對雜草的抑制效果

果園綠肥因具有巨大的生物量，覆蓋地表能有效地抑制惡性雜草生長，減少土壤養(yǎng)分損耗。孫雪等［21］研究表明，冬閑時種植黑麥草可以很好地抑制農(nóng)田雜草的發(fā)生，還可以減少土壤中活動的雜草種子數(shù)量。欒好安［22］研究表明三峽庫區(qū)橘園種植綠肥可有效地抑制田間雜草發(fā)生，光葉苕子、毛葉苕子和箭筈豌豆雜草防除率在70%以上。朱先波等［23］研究表明，種植白三葉和黑麥草可以有效降低獼猴桃園雜草種類和數(shù)量。本研究發(fā)現(xiàn)，南選山黧豆和光葉紫花苕的耐旱性較強(qiáng)，適宜在土壤水分不足的橘園間作，于9月中旬適墑播種，翌年1月中旬可以完全覆蓋，直至5月下旬完成生長周期全部枯死，干草能覆蓋至7月上旬，可顯著抑制禾本科、菊科等雜草。白三葉耐旱性較差，適宜在土壤濕度較大的橘園間作，春播或秋播。一般情況下第一個生長周期覆蓋率僅有50%，第二個生長周期開始覆蓋率可達(dá)80%～90%，具有較強(qiáng)的種群優(yōu)勢，能有效抑制藜、莧等惡性闊葉雜草滋生。

3.3 橘園間作綠肥對柑橘產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

綠肥是清潔的有機(jī)肥源，且營養(yǎng)成分較全，通過腐解釋放養(yǎng)分可以有效提高柑橘產(chǎn)量和品質(zhì)。欒好安［22］研究表明，光葉苕子與適量化肥配施可提高柑橘果實(shí)的橫徑、可食率、維生素C和可溶性固形物含量，降低果皮厚度，改善果實(shí)品質(zhì)。龐建光等［24］研究表明，桑園長期種植毛葉苕子和自然生草均能改善桑葚品質(zhì)，而長期人工種植毛葉苕子對提升桑葚品質(zhì)的效果優(yōu)于自然生草。何春梅等［25］研究表明，在旱地葡萄園土壤中翻壓紫云英綠肥，可以提高葡萄可溶性固形物和維生素C含量，降低可滴定酸含量。本研究表明，橘園間作南選山黧豆、光葉紫花苕和白三葉后柑橘產(chǎn)量均明顯提高，增幅達(dá)13.6%～34.9%，果品可食率、維生素C和可溶性固形物含量明顯提高，酸度下降，與前人研究一致，但是本研究中只有光葉紫花苕處理顯著提高了柑橘維生素C含量，可溶性固形物均未達(dá)到顯著水平，可能是因?yàn)榫G肥種植年限較短，對長期橘園間作綠肥下柑橘品質(zhì)的影響還有待進(jìn)一步研究。間作綠肥通過增加土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量，有效覆蓋抑制雜草，減少化學(xué)除草劑使用，綜合實(shí)現(xiàn)柑橘提質(zhì)增效。本研究通過主成分分析得出綜合得分排名為南選山黧豆>光葉紫花苕>白三葉>清耕，且南選山黧豆和光葉紫花苕得分差異較小，兩種綠肥處理均能有效提高柑橘綜合價值。

4 結(jié)論

橘園間作豆科綠肥能明顯提升土壤肥力，顯著抑制雜草生長，有效改善柑橘生長環(huán)境，提高果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)，可作為橘園科學(xué)管護(hù)措施之一。針對四川柑橘生產(chǎn)模式現(xiàn)狀，綜合橘園土壤質(zhì)量、區(qū)域氣候特點(diǎn)和雜草生長規(guī)律等因素，四川丘陵區(qū)橘園適宜選用南選山黧豆和光葉紫花苕作為間作綠肥品種。