生草栽培对火龙果果园土壤特性及微生态环境的影响

2015-06-12匡石滋等

热带农业科学 2015年5期

匡石滋等

摘要通过在火龙果园中间种3个不同品种的牧草，研究不同生草栽培模式对果园土壤理化性状及微生态环境的影响，为火龙果园生态栽培提供理论依据和技术指导。结果表明：3种生草栽培可明显改善火龙果果园土壤物理性状，土壤容重下降了13.29%～15.83%，土壤总孔隙度增加了43.65%～72.28%，毛管孔隙度和土壤含水量分别增加了33.91%～55.89%和43.66%～72.28%，影响程度为紫花苜蓿>柱花草>百喜草；3种生草栽培使土壤有机质，全氮、碱解氮含量明显增加，对土壤有效磷和速效钾含量的影响则因牧草品种不同出现较大的差异，间作紫花苜蓿和百喜草表现增加，而间作柱花草则明显减少；3种生草栽培均能有效提高火龙果果园相对湿度，降低气温和土壤温度，并能抑制火龙果园杂草的滋生，有效改善了果园微生态环境。

关键词生草栽培；火龙果；土壤特性；微生态环境；间作；紫花苜宿；柱花草；百喜草

分类号 S667.9

Abstract The effects of different grass cultivations on the soil property and micro-ecological environment in Pitava orchard were examined in this study by interplanting three different varietal grasses， including Medicago sativa L.， Stylosanthes guianensis cv. Reyan and Paspalum notatum flugge. Results indicated that all the three grass cultivations obviously improved the soil properties， the volume weight moved down 13.29%～15.83%， the total porosity increased 43.65%～72.28%， the capillary porosity and moisture content respectively increased 33.91%～55.89% and 43.66%～72.28%， M. sativa had the best effectiveness and S. guianensis was better than P. notatum. The soil organic matter， total nitrogen and available nitrogen also significantly increased after interplanting the three grasses. But the soil available phosphorus and available potassium contents showed different， they increased in M. sativa and P. notatum cultivations while significantly decreased in S. guianensis cultivation. The three grass cultivations not only effectively enhanced the relative humidity and lowered the air temperature and soil temperature， but also suppressed the weed propagation and improved the orchard micro-ecological environment.

Keywords grass cultivation ； pitaya ； soil property ； micro-ecological environment ； intercrop ； Medicago sativa L. ； Stylosanthes guianensis cv. Reyan ； Paspalum notatum

果园生草栽培是在果树行间或全园种植草本植物作为土壤覆盖的一种生态果园模式[1]，一些发达国家已普遍开展果园生草栽培技术研究和应用，我国起步相对较晚[2]，大部分果园的土壤耕作管理措施仍然以清耕方式为主，果园生草栽培技术依然处于田间试验阶段[3]。近年来我国开展了大量的果园生草栽培方面的研究，研究结果较为一致，认为果园生草栽培模式不仅可以有效改善土壤结构，还可增加和均衡土壤养分的供应，提高果品产量和品质[4-5]。土地利用方式和植被覆盖度会直接影响区域性的气候[6]，果园进行生草栽培后，因增加了地表植物覆盖率，从而改变了传统果园的水分运移、热量传输和光照强度等生态因子，形成了具有果草间作系统特点的小气候效应，调节和改善了果园微生态环境[7-8]。因此，开展生草栽培，改变单一化的水果生产模式，提高土壤生态系统自身的保肥能力，已成为当前果园土壤管理的一个重要研究内容。

火龙果（Hylocereus undatus Britt & Rose）是一种典型热带、亚热带植物，近年来，火龙果种植规模日益递增[9]。但目前多数果园均采用单一化种植模式，从而导致土壤水分和养分等特性出现不同程度的退化，生态效益也难以有效发挥[10]。火龙果实施生草栽培技术对果园保持水土、增加土壤有机质和肥力及改善火龙果生长环境具有重要作用[11]。目前，生草栽培对火龙果果园土壤、园内小环境的研究尚无相关报道。为此，笔者2014年在火龙果园进行生草栽培试验，研究了3种生草栽培模式对火龙果果园土壤理化性质及微生态环境的影响，以期为火龙果果园土壤质量改良和生态栽培模式提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料

试验在广东省中山市南区旭景农业科技园的火龙果园内进行，供试品种为3年生红皮红肉型火龙果。试验果园面积26.6 hm2，2011年建园，园区火龙果为盛产期，株行距1.5 m×2.0 m。试验地土壤质地为粘壤土，有机质含量18.5 g/kg，全氮1.23 mg/kg，碱解氮64.4 mg/kg，有效磷7.3 mg/kg，速效钾55.1 mg/kg。试验区地势、地貌、土质等自然条件和栽培管理方式均基本一致。

选取3种牧草作为供试材料，分别为紫花苜蓿（Medicago sativa L.）、热研2号柱花草（Stylosanthes guianensis cv. Reyan）、百喜草（Paspalum notatum flugge），草种由广州市伯爵门贸易有限公司提供。

1.2 方法

1.2.1 试验设计

以清耕果园为对照（定期人工除草），共设4个处理，随机区组设计，3次重复，小区面积为20 m2。草种于2014年5月全园播种，播种前进行清耕。

1.2.2 测试指标与方法

土壤取样时间为2014年11月下旬（多数牧草冬枯后，果园基肥施用前），用环刀取0～20 cm土层原状土壤样品，用于鲜土含水量、土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度等土壤物理性状测定，测定方法参照《土壤农化分析》[12]。

采用直径为2 cm的土钻取0～20 cm土层土壤；每个小区S形采集5钻土，同小区土样混合、风干、过筛，用于土壤养分指标测定。有机质含量用重铬酸钾-油浴加热法测定；全氮含量用半微量凯氏法测定；碱解氮含量用碱解扩散法测定；速效磷含量用碳酸氢钠法测定；速效钾含量用醋酸铵浸提-火焰光度法测定；阳离子交换量（CEC）用乙酸钠-火焰光度法测定[12]。

在夏季高温期每日13：00时测定3组生草区和清耕区的土壤温度和空气温湿度。土壤温度采用直角地温表（河北省衡水测温仪表厂，河北）在土壤表层5 cm以下进行测定，空气温湿度使用室内外温湿度计（美德时科技有限公司，广东）在距离地表1 m高处测定。并在各小区行间用单位平方米随机固定面积，数出固定面积内杂草棵数。

1.2.3 数据处理

采用SPSS 10.0 统计软件进行试验数据处理。

2 结果与分析

2.1 生草栽培对火龙果园土壤物理性状的影响

土壤容重、孔隙度是反映土壤物理性状的主要指标[13]。3种生草栽培模式对土壤容重、土壤总孔隙度、毛管孔隙度和土壤含水量均有一定的影响。与清耕区比较，生草栽培区的土壤容重下降了13.29%～15.83%，且差异达显著水平（P<0.05），其中，以紫花苜蓿区为最低；土壤总孔隙度增加了43.65%～72.28%，与清耕区差异显著（P<0.05）；毛管孔隙是细小土粒紧密排列而成的小孔隙，土壤水分在这种孔隙中能为毛细管引力所吸持，因而决定着土壤的蓄水性。3种生草栽培处理的毛管孔隙度和土壤含水量与清耕处理比较，分别增加了33.91%～55.89%和43.66%～72.28%，且差异显著（P<0.05）；非毛管孔度则呈现一定幅度的下降，与清耕处理比较差异均达显著水平（P<0.05）。见表1。

2.2 生草栽培对土壤养分的影响

生草栽培对火龙果果园土壤基本肥力的检测结果表明：与清耕区（对照）处理相比，3种生草栽培模式可提高火龙果园土壤的有机质29.81%～34.16%、全氮26.76%～56.34%、碱解氮15.05%～20.97%、阳离子交换量（CEC）提高1.23%～8.02%；CEC直接反映了土壤的保肥、供肥性能和缓冲能力，其值越大，说明土壤的保肥能力越强。紫花苜蓿区和百喜草区有效磷含量分别提高为124.46%和32.23%，速效钾含量分别提高为64.82%和12.85%；柱花草区有效磷和速效钾含量则分别降低27.48%和32.81%。方差分析结果表明：3种生草栽培模式的有机质、全氮、碱解氮含量与清耕区处理差异显著（P<0.05），而对土壤速效磷、速效钾含量的影响表现不同，紫花苜蓿区和百喜草区明显提高有效磷和速效钾含量（P<0.05），而柱花草区则显著（P<0.05）降低；其原因可能是柱花草具有较强的磷吸收效率，对磷素的消耗量大所致[14]；对土壤阳离子交换量的影响，除套种柱花草差异显著（P<0.05）外，紫花苜蓿和百喜草差异不显著（P<0.05）。见表2。

2.3 生草栽培对果园微生态环境的影响

小气候是果树生长发育重要的环境因子，不同的地面管理模式引起果园环境水热传递规律的变化，进而对果园微生态环境产生影响[15]。3种生草栽培模式对火龙果果园的气温、相对湿度和土壤温度产生明显的影响。生草栽培区近地表温度下降，平均温度较清耕区降低了1.1～2.3℃，相对湿度提高了3.1%～5.7%，土壤温度降低了1.2～2.5℃，并且与清耕区比较差异达显著水平。其中，尤以柱花草区影响最大，主要是柱花草生长旺盛，冠层高达55～70 cm，在高温季节，产生了较强的遮阴效果。同时，试验调查表明，生草栽培可抑制火龙果园野生的杂草，以柱花草区杂草最少，百喜草区杂草最多，这与3种牧草在试验区的生长势有关，柱花草表现抗逆性强，生长茂密[16]，而百喜草苗期表现生长比较缓慢，发芽不齐，幼苗生长较脆弱[17]，利于杂草的生长。见表3。

3 讨论与结论

果园生草栽培对土壤物理性状的影响主要是通过生草根系的生长及穿透、土壤凋落物的增加引起土壤有机质含量的提高来改变的[13]，生草根系的穿刺作用增加了土壤的孔隙度，从而直接降低土壤的容重；根系更新腐烂后，在土体内留下大小不等的孔隙，进而对毛管孔隙及非毛管孔隙产生影响。而生草的根、茎、叶残体进入土壤后，通过分解、转化，成为土壤有机质重要的补充来源。土壤有机质增多，有利于土壤微团聚体和稳定性团聚体的形成和增多[18]，同时，生草栽培增加了地面绿色植物覆盖面积，减少了水分蒸发，有利于提高土壤含水量。本研究结果表明，生草栽培后增加了土壤的疏松性、通气性及透水性，在高温干旱季节，良好的生草覆盖度能够有效降低土壤水分蒸发，保持土壤水分，使土壤物理性状得以改善，这与前人研究结果一致[3，13，18]。3种生草栽培对火龙果果园土壤物理性状的影响程度为紫花苜蓿>柱花草>百喜草，这可能与紫花苜蓿有比较发达的须根有关。

本试验结果表明，3种生草栽培模式的土壤有机质，全氮、碱解氮含量高于清耕区。其中紫花苜蓿区和柱花草区对提高火龙果园土壤全氮和碱解氮含量效果最为明显，这主要是与这两种豆科牧草具有较强固氮特性有关[16，19]。对土壤有效磷和速效钾的影响则因生草品种不同出现较大的差异，紫花苜蓿区、百喜草区表现增加，大多研究[20-22]认为，紫花苜蓿随种植年限不同，土壤有效磷和速效钾含量下降，本研究得出不同的结果，可能与紫花苜蓿生长年限和试验地差异有关。柱花草区与清耕区比较，有效磷和速效钾含量明显减少，这与阮松等[23]在番木瓜间作柱花草的研究中得出的结果相似。姚青等[24]研究认为，可以采用刈割方式抑制柱花草根系的生长，以减少柱花草对养分的吸收量。由于本研究中的生草栽培未进行刈割，而是任其自然生长，柱花草长势旺盛，生物量一直显著高于紫花苜蓿和百喜草，所以对土壤养分的消耗也大。说明在果园进行生草栽培时应针对不同生草采取配套、合理的管理措施，至于在火龙果果园中采用刈割方式抑制柱花草生长效果有待进一步研究。

火龙果果园实施生草栽培后，因地表有草类覆盖，盛夏可降低土表温度，提高空气湿度，旱季可借助草根从较深土层中吸收水分提高根际土壤湿度，缓解高温干旱造成的生长停滞，并使果园地表温度和土壤湿度保持相对稳定。本研究中，生草区近地表温度下降了1.1～2.3℃，相对湿度提高3.1%～5.7%；土壤温度降低1.2～2.5℃，与刘晨、李会科等[5，15]在梨园和苹果园试验所得结果基本相似。果园生草栽培后引起微生态环境的变化，对火龙果生长及果实品质的影响如何，尚需进一步研究。

本试验研究了不同生草栽培模式对火龙果果园土壤理化性状及微生态环境的影响，3种生草栽培模式可明显改善火龙果果园土壤物理性状，并使土壤有机质，全氮、碱解氮含量增加，能有效提高火龙果果园相对湿度，降低气温和土壤温度，抑制火龙果园杂草的滋生，改善了火龙果果园的微生态环境。

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