猕猴桃果园间作模式优化构建与技术集成*

赖瑞联, 龙 宇, 程春振, 冯 新, 吴如健, 陈义挺**, 翁伯琦

猕猴桃果园间作模式优化构建与技术集成*

赖瑞联1, 龙 宇1, 程春振2, 冯 新1, 吴如健1, 陈义挺1**, 翁伯琦3**

(1. 福建省农业科学院果树研究所 福州 350013; 2. 福建农林大学园艺植物生物工程研究所 福州 350002; 3. 福建省农业科学院 福州 350003)

间作是现代生态农业的一种重要生产方式, 在生态果园建设中起着极为重要的作用。间作在猕猴桃果园中的应用研究起步较晚但发展迅速, 蔬菜、中药材、食用菌、粮食作物和绿肥作物等均有应用。在具体实践中应掌握品种筛选与体系搭配、适时播种与适量间作、科学施肥与合理灌溉等关键技术, 同时应充分考虑经济效益、设施配套、转型升级和绿色振兴等要素。结合猕猴桃产业现状, 间作提升猕猴桃生态果园综合效益的具体成效主要通过为其提供秸秆废料、改善根际微生物、改土保墒和增加附加农副产品等方式, 实现利用闲置土地空间增加前期收入, 优化资源利用效率实现增收节支, 增强土壤培肥能力并改善根际环境, 防止地表水土流失和保护果园生态, 实现果实丰产优质最终提升综合效益等。在总结猕猴桃果园间作体系应用的研究与技术现状的基础上, 本文提出了充分考虑间作作物与猕猴桃生物学特性, 以及果园自然资源与环境特征, 探索和完善猕猴桃间作标准化技术, 挖掘更多适合猕猴桃间作的新作物等现代化猕猴桃果园间作模式创新发展的新思路。同时, 也应进一步加快猕猴桃间作体系相关理论机制的研究, 为猕猴桃产业绿色振兴与跨越发展, 发挥猕猴桃产业在农业产业转型升级、乡村振兴和精准扶贫等国家战略实施过程中的积极作用。

猕猴桃; 间作; 绿肥作物; 生态效益; 经济效益

中国猕猴桃(spp.)产业起步较晚, 生产技术较新西兰等国家相对滞后。如何实现猕猴桃产业绿色振兴与跨越发展已成为这一特色产业实现转型升级与创新发展的重要科技实践命题。我国山区面积占全国总面积的69%, 山区人口占全国总人口的56%[1], 山地果业的绿色发展无疑是山区农民增收致富与乡村振兴发展的重要举措之一。猕猴桃种植与产业发展是山地果业中富有特色的开发项目, 通过间作提高果园水土流失防控率与资源利用率, 提高果园土地利用率与劳动生产率, 对实现猕猴桃果园高效优质生产与生态环保具有十分重要的意义。基于此, 本文结合前人的研究成果, 总结介绍猕猴桃果园间作的实施意义、合理间作模式与生态产业化技术等, 以期为山地猕猴桃产业发展提供参考。

1 猕猴桃产业发展现状与间作实施意义

1.1 猕猴桃产业现状与果园建设问题

猕猴桃是猕猴桃科(Actinidiaceae)猕猴桃属落叶藤本果树, 其果实营养价值极高, 富含有大量维生素C、氨基酸、矿质元素、多糖、叶酸等多种营养成分, 被认为是20世纪野生果树人工驯化栽培最成功的果树种类之一[2]。除食用功能, 在中国传统医学中, 猕猴桃几乎都可入药, 其根中含有三萜类、黄酮类等成分, 在消炎、抗肿瘤、抗病毒等方面具有很好的药理作用, 尤其在抗肿瘤方面疗效显著[3]; 猕猴桃的茎也是良好药材, 可用于抗感染、提高免疫和抗癌抑癌等[4]; 而猕猴桃叶中含有丰富的多酚类物质, 可用于开发叶茶等功能性饮料[5]。

猕猴桃栽培经济效益显著。目前, 在中国、新西兰、意大利、希腊、法国、智利、伊朗等国家均有大面积种植, 栽培种类极其丰富, 涵盖了美味猕猴桃(var.)、中华猕猴桃()、软枣猕猴桃()、毛花猕猴桃()等多种猕猴桃。作为猕猴桃起源和遗传多样性分布中心, 我国近年来猕猴桃栽培面积不断扩大, 截至2016年全国猕猴桃种植总面积达1.96×105hm2, 占水果种植总面积的1.51%, 产量约为2.30×106t[6], 主要分布在陕西、河南、四川、湖南、贵州、湖北等省份, 尤其是陕西和四川栽培面积总和占全国栽培面积50%以上。最新研究[7]也表明, 根据气候条件, 四川、陕西、重庆、湖北、贵州、浙江、湖南、安徽、河南、江苏和甘肃等省份是中华猕猴桃的高适生区, 适宜发展猕猴桃产业, 总面积达1.01×106km2。在科技人员、政府部门、生产企业等多方面共同协作和努力下, 我国猕猴桃品种选育、技术创新、贮藏保鲜、精深加工等方面的研究和应用不断提升, 产业链日趋完善。然而, 仍有不少产业问题亟待解决。

猕猴桃属于大型落叶藤本果树, 对光照条件要求较高, 为适应猕猴桃生物学特性, 充分利用光热资源同时便于猕猴桃栽培管理, 通常采用棚架栽培。传统栽培过程中, 猕猴桃果园空间利用率普遍不高, 由于夏季猕猴桃枝叶茂盛, 棚架下光照条件较弱抑制了其他植物的生长, 往往带来较为严重的生态问题, 尤其是山地猕猴桃果园水土流失时常发生。另一方面, 猕猴桃对果园土壤肥力和自然环境要求较高, 主要体现在土壤的酸碱度、有效营养成分、通透性、保水性和根际环境等, 传统采用大量工业化肥的施肥方式常常造成土壤板结、盐碱化加剧、地下水污染严重、栽培条件恶化, 影响果园的可持续发展。再者, 传统猕猴桃果园中存在有大量土地空间和自然资源未得到有效利用, 也是猕猴桃果园提质增效技术更新过程中有待解决的技术瓶颈。因此, 现代化的猕猴桃果园间作成为近年来我国新兴的猕猴桃产区的重要发展模式。猕猴桃生态果园强调以猕猴桃为主要物种, 遵循生态农业发展要求, 最大限度利用水、气、光、温等自然条件, 实现生物圈内生命体间的相互协作, 提高猕猴桃果园的综合效益[8]。这其中, 合理间作模式构建是猕猴桃生态果园建设的重要内容之一。

就学术研究意义而言, 优化构建猕猴桃生态果园并实施立体间作技术, 其重点在于深入探索猕猴桃生长与果园生态环境的相互关系, 包括地面绿肥种植或其他作物间作耦合环节设立并对养分多级循环利用以及提高资源利用效率的影响, 进一步测定猕猴桃生态果园生态足迹与系统能值, 为生态果业经济积累理论基础。就农业生产而言, 优化构建猕猴桃生态果园生产模式, 注重探索植被人工有效恢复与水土流失防控机制, 这也是农业较为突出的难点与现实生产技术需求。与此同时, 中国作为人多地少的农业大国, 如何依靠科技创新与集成推广, 提高土地产出率、劳动生产率、资源利用率与污染防控率, 无疑是重要的技术攻关命题, 其实践意义与应用前景不言而喻。

1.2 猕猴桃果园间作实施的作用与意义

间作是运用群落的空间结构原理, 以充分利用空间和资源为目的而发展起来的一种农业生产模式。间作是农业增产增收的重要举措, 在果树生产中有着广泛应用。合理的间作可充分利用土地空间资源、有效吸收地上部光热资源、挖掘地下部水分养分资源、改善土壤结构、减少土地重茬危害、抑制作物病害虫害、强化污染土壤修复能力等, 具有强化土地生态系统服务的功能。因而, 间作模式为生态果园发展提供了重要途径。其中, 最常见的模式包括绿肥作物间作和经济作物间作, 这两种模式的有机耦合在提高果园经济效益和生态效益以及促进产业可持续发展中发挥着重要作用。

绿肥作物是一类以新鲜植物体就地翻压或经堆、沤后制成生物肥的栽培植物总称, 能够有效改善土壤理化性质, 提高土壤保水保肥能力和土地生产效率[9-10]。从植物分类学的角度上看, 绿肥作物包括豆科(Leguminosae)、禾本科(Gramineae)和十字花科(Brassicaceae)等多个科, 例如豇豆()、紫云英()、决明()、黑麦草()等, 能够提高土壤有机质含量和改良土壤。而经济作物间作是现代立体农业发展的另一个重要方向, 主要间作一些具有高商品价值、高药用价值或其他特殊用途的农作物, 例如羊肚菌()、金线莲()、铁皮石斛()、黄精()、太子参()等。此外, 间作生长周期短、管理成本低、效益回收快的常规农作物, 也是经济作物间作的另一种有效模式。间作绿肥作物和经济作物能够有效提高猕猴桃果园的生态效益、经济效益以及社会效益, 主要表现为以下几个方面。

1.2.1 利用闲置土地空间, 增加前期收入

针对山多地少的国情, 我国提出了果树“上山下滩”的发展方针, 有效缓解了农业土地资源紧张的局面。然而, 相对其他农作物, 果树童期较长、见效慢且果树栽培行间距较大, 而猕猴桃栽培前期树体树形较小, 大量果园土地和空间资源浪费, 导致许多幼龄果园没有收益, 制约了猕猴桃果园经济的可持续发展。近年来, 果园间作作为一种新兴的发展模式, 被广泛推行。实践证明, 幼龄果园间作绿肥作物可有效改善土壤结构, 同时避免果树未遮阴造成地表裸露、水分蒸发、土壤板结和微生物群落减少等弊端[11]; 而间作栽培周期短、投入回收快的常规农作物, 例如白菜()、花生()、辣椒()等, 能有效增加猕猴桃果园前期收益, 保障产业的可持续发展。

1.2.2 优化资源利用效率, 实现增收节支

猕猴桃属于大型藤本果树, 通常采用棚架栽培, 成年猕猴桃果园中由于枝叶茂盛, 遮阴导致光照不足, 造成果园下其他植物难以正常生长, 大量光能、热能、水分和养分等自然资源浪费。因此, 在没有大规模增加投入成本的前提下, 充分利用棚架下、畦面和畦间的土地或空间, 栽培高效益喜阴作物, 例如铁皮石斛、金线莲、黄精、七叶一枝花()、红掌()等, 可形成有利于充分利用光能热能的冠层结构, 增强系统的光合作用能力, 提高收获指数。对于共生期较长的猕猴桃果园间作体系, 优势群体对光热资源的高效截取和劣势群体对光热资源的高效利用是间作模式产量优势形成的主要驱动力; 而对于共生期较短的间作体系, 猕猴桃和间作作物对光能和热能吸收总量的增加是群体增收的主要原因。另一方面, 合理的猕猴桃果园间作模式能够促进体系对土壤水分、养分和微量元素等资源的需求在时间和空间上的生态位互补, 优化资源利用效率。此外, 间作绿肥作物在一定程度上减少了有机肥和无机肥的使用量, 也是果园增收节支的一个有效环节。

1.2.3 增强土壤培肥能力, 改善根际环境

长期的单一集约化种植往往导致土壤特性退化, 而间作或套种能够改良农田土壤微生态系统和理化性质[12-13]。猕猴桃果园间作的土壤肥力效应主要包括以下几类: 其一, 猕猴桃果园根际土壤中细菌、真菌和放线菌等微生物数量增加, 其繁殖和活动加快, 种群多样性和土壤微生态得到改善; 其二, 脲酶、蔗糖酶和磷酸酶等相关酶活性增强, 促进土壤熟化, 同时提高植株对氮素、磷素的转化利用以及对营养物质的吸收利用; 其三, 间作作物翻埋后, 其枝、叶、茎秆经过微生物的分解作用进入土壤, 释放大量养分, 增加土壤有机质含量, 丰富土壤养分种类, 提高土壤肥力; 其四, 间作作物能够有效保持果园地表或土层中的水分含量, 同时调节果园生态系统的温度平衡, 改变地表层的热量交换性质, 影响猕猴桃植株对土壤中养分的吸收能力。此外, 间作能够增强猕猴桃果园土壤的通透性, 改善土壤团粒结构, 克服土壤坚实板结的不良性状, 为猕猴桃的生长发育营造良好的根际环境。

1.2.4 防止地表水土流失, 保护果园生态

水土保持是现代生态果园发展中强调的重要课题。在其他类果树中的研究表明, 间作黑麦草[14]、白三叶()[15]、鼠茅草()[16]、印度豇豆()[17]、紫云英[18]等绿肥作物, 在保护果园生态方面起到了巨大促进作用, 在猕猴桃果园中也具有同样的效应。通过绿肥作物间作, 能够增加土壤覆盖度, 减少径流水量和泥沙流失, 有效涵养水源与增强固土能力[19]。同时, 能够明显降低土壤氮、磷流失, 保护水体环境。此外, 间作能够强化农田生态系统的服务功能[20], 有效抑制作物病虫害的发生[21-23]。一方面, 合理间作促进猕猴桃养分吸收利用, 改善其生理生化抗性; 另一方面, 间作增加果园地上部生物多样性, 形成物理屏障阻挡病原菌的传播, 且增加地下部根系分泌物的多样性, 对病原菌进行化感抑制, 降低病原菌的存活与侵染; 同时, 间作改变田间微气候及土壤微生态环境, 增强了控病效果, 能够有效保护果园生态。

1.2.5 实现果实丰产优质, 提升综合效益

充足的营养原料与良好的生长环境是保障果园稳产、丰产和优质的重要前提, 而果园中合理间作能够创造猕猴桃生长所需的局部生态系统[24]。首先, 不仅增加了土壤中的有效营养成分, 增强土壤肥力, 而且能够激活土壤微生物活性, 有效改善土壤理化性质, 创造更加有利的根际生长环境。同时, 在避免水土流失、保肥保水、病虫害防控、实现肥药双减等方面均有积极贡献。此外, 间作在一定程度上对于农作物品质改善具有积极的促进作用[25-26], 能够有效提高作物产量和农业系统生产力[27-28]。因此, 果园间作并非单一的农业举措, 在不破坏生态的基础上, 通过系统调节创造有利于果树生长的优良稳定环境, 使猕猴桃生长发育更加良好, 表现为枝繁叶茂、硕果累累, 果实品质和产量更佳, 实现猕猴桃栽培提质增效。

2 猕猴桃果园间作模式研究与技术要点

合理的间作是果园提高土地空间利用率与改良土地理化性质的最为有效的生态措施之一。与大宗果树相比, 间作在猕猴桃果园中的研究起步较晚, 但发展势头迅猛, 目前主要包括以下几种间作模式。

2.1 猕猴桃与蔬菜间作模式

猕猴桃果园建成后, 一般需要3年后才能进入投产期, 建园到投产期间难以实现经济收益。因此, 为增加果园的前期效益, 可充分利用猕猴桃棚架下的空间间作生长周期短的农作物。目前, 韭菜()、白菜、蒜苗()、西芹()等蔬菜类作物在猕猴桃果园间作中均有应用[29], 且不同蔬菜间作对猕猴桃果园影响各异。

猕猴桃间作韭菜, 产生的生态效益与经济效益都十分可观。首先, 韭菜旺盛的生长力与独特的芳香味, 能够有效减少杂草与害虫对猕猴桃幼苗的危害; 其次, 韭菜覆盖幼龄果园整个园地, 很好地降低地表温度, 减轻夏季高温灼烧猕猴桃幼苗。常静等[30]研究认为, 选择向阳、温度适宜、土壤疏松肥沃、pH呈酸性或中性、海拔小于1 500 m的砂壤土为建园之地, 以成熟性偏早的‘华美2号’或成熟性偏中晚的‘海沃德’猕猴桃为主要栽培品种, 然后选择抗寒能力强、无病虫害、产量高、品质佳的‘航韭’品种与之间作, 能够取得最佳的经济效益。

无论在幼龄还是成年猕猴桃果园中, 白菜都是一种非常适宜的间作蔬菜。猕猴桃果园间作白菜是一种循环互补和利益双收的间作模式。以贵州凯里为例[31], 立秋后3~5 d是猕猴桃果园中种植白菜的最佳时期, 此时夏季余温仍能有效促进白菜的生长, 而猕猴桃繁茂的枝叶可为其遮阴; 进入秋冬季后, 猕猴桃的落叶可为处于快速生长阶段的白菜提供养分; 冬季白菜成熟收割后, 外围白菜叶散落在园地中, 在微生物的作用下腐化进入土壤中, 又为猕猴桃的生长提供了优质的养分。

2.2 猕猴桃与中药材间作模式

我国中药材种类繁多, 经济价值较高, 例如板蓝根()、元胡()、半夏()等, 在猕猴桃不同生长阶段选择适合的中药材进行间作也是猕猴桃果园综合效益提升的重要措施。赵俊侠等[32]研究发现, 1年生与3年生猕猴桃果园中板蓝根产量较高, 5年生果园产量最低, 且以25 cm行距栽植时单产较高, 即4月上旬在1~3年生幼龄猕猴桃果园中间作行距20~25 cm的板蓝根, 能够实现果、药双丰产, 增加果农收入。在‘红阳’猕猴桃果园9月采果, 10月落叶后间作元胡, 翌年5月初便可采收, 有效缓解了果树产业与中药材产业之间的土地竞争局面, 合理分配和利用土地资源, 实现果、药经济效益的双赢[33]。同时, 猕猴桃果园间作元胡, 不仅减少了杂草的滋生, 而且能够有效改善土壤理化性状, 减少土肥流失, 也可显著节约生产成本。

在成年猕猴桃果园中, 也有间作天麻()、观音草()等中药材的报道[34]。天麻是喜阴性中药材, 适于在树体高大、枝繁叶茂的成年猕猴桃果园中间作, 其最佳播种期为11月左右, 此时, 猕猴桃冬季修剪的枝叶可为天麻的生长提供养分原料。清明前后于猕猴桃果园中间作观音草, 经过3~4个月后便可进行采收和分销, 经济效益良好[33]。

2.3 猕猴桃与粮食作物间作模式

果园间作粮食作物是一种简单易行、短期见效快且易于果农接受的经营模式。作为主要粮食作物, 玉米()、山稻()和马铃薯()均可在猕猴桃果园中间作栽培。侯涛易等[35]总结了幼龄猕猴桃果园中间作玉米的栽培模式, 提出猕猴桃幼树枝蔓封闭之前间作玉米, 可以有效增加猕猴桃果园前期经济收入, 能减少土壤水分蒸发。同时, 玉米根系较短, 下渗的肥水能被猕猴桃植株吸收利用, 且玉米与猕猴桃无相同病虫害, 减缓病虫害的威胁。李登科[36]进一步探讨了猕猴桃幼龄果园中间作春玉米-秋架豆()的高效间作模式, 首先在园中行间间作春玉米, 在玉米收获前3周间作架豆, 架豆可借助玉米秆攀援生长, 在霜降前采收架豆, 最后将玉米秆和豆蔓一起还田肥土, 此种模式有效提高了土地单位产量, 实现了果粮菜的和谐共生。胡依君等[37]也探析了猕猴桃与山稻间作的高效栽培模式, 每年4—5月在幼龄猕猴桃树下播种山稻, 10月收获, 11月至翌年3月秸秆还田、肥田抚育猕猴桃树生长, 实践证明, 这种间作模式兼具生态效益与经济效益, 具有较高可行性。此外, 马铃薯性喜阴, 也是秋冬猕猴桃果园中间作的粮食作物之一。马铃薯生长周期短、见效快, 播种时间一般为冬季, 此时在猕猴桃果园中种植马铃薯, 正好能充分利用闲置资源提高猕猴桃果园效益, 而猕猴桃果园中种植马铃薯还能有效改善土壤的理化性质, 创造对猕猴桃树生长更为有利的土壤环境[38]。此外, 作为重要粮食经济作物, 大豆()等豆科作物具有固氮功能, 且其根系分泌物能促进土壤微生物活动, 提高土壤肥力[39-40]; 大豆地上部可用于还田肥土[41], 有效提高土壤营养, 改善土壤理化性状, 改良土壤结构, 从而创造更为有益于猕猴桃树生长的根际环境, 实现综合效益提升。

2.4 猕猴桃与食用菌间作模式

近年来, 果园中栽培食用菌作为一种新兴的立体农业发展模式, 备受人们的关注。实践证明, 在猕猴桃果园中间作紫木耳(sp.)、草菇()等食用菌, 具有良好的生态和经济效益。田宏现等[42]对猕猴桃间作紫木耳的发展模式进行了探索, 提出“猕猴桃+紫木耳”间作模式低投入、高效益、简单易行, 结合出耳方式对其自身与猕猴桃产量的影响, 认为以脱袋覆土出耳为最佳。猕猴桃果园中间作紫木耳, 其棚架下的空间得到了充分利用, 提高经济效益的同时, 猕猴桃繁茂的枝叶为紫木耳创造了阴凉湿润的生长环境, 而采收后的紫木耳废料被分解腐化, 又可为猕猴桃生长发育提供丰富养分。苏三华等[43]则结合猕猴桃果园与草菇的生物学特性进行研究, 发现相较于荫棚内种植的草菇, 猕猴桃果园内间作草菇, 其产量较高, 质量也较优, 产生的经济价值非常可观, 同时猕猴桃果园中间作草菇使园内水土流失问题明显减缓, 有效提高了土壤肥力, 防止土壤板结, 具有良好的生态效益。

2.5 猕猴桃与绿肥间作模式

生草是一种完全型绿肥, 在改良土壤理化性质、改善果园小气候、促进果树生长发育、提高果实产量品质等方面发挥着重要作用[44]。但需充分考虑树种与草种的生物学特性, 合理搭配并做好管理措施, 否则非但不能发挥有效作用, 还有可能适得其反, 造成草种疯长、草树争肥、病虫危害等不良影响。

经过多年的栽培研究, 已通过验证适于猕猴桃果园间作的草种包括黑麦草、吉祥草()、商陆()和紫云英等。江西省奉新县农牧渔场实行猕猴桃间作黑麦草养鹅的经营模式, 有效提高了果园的经济效益, 并且在改良果园生态系统和改善猕猴桃生长环境方面产生了积极的影响[45]。为进一步探究绿肥影响猕猴桃生态效益的具体机制, 张承等[46]研究吉祥草对猕猴桃根际土壤微生物数量、酶活性和果实产量品质的影响, 发现间作吉祥草可显著提高不同时期猕猴桃根际土壤微生物数量和土壤酶活性, 促进猕猴桃产量的增加与品质的改善; 并且间作吉祥草的猕猴桃根际土壤微生物数量与磷酸酶和脲酶活性呈正相关, 与过氧化氢酶活性呈负相关, 而根际土壤微生物数量和土壤酶活性与猕猴桃单果重量和品质间也具有明显的相关性。陈兴瑶[47]研究了猕猴桃果园间作商陆对猕猴桃树体中钾元素吸收的影响以及商陆与丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AFM)互作对钾元素吸收的效应, 从而提出在猕猴桃果园中间作商陆同时接种AFM的栽培模式, 该模式能够较好地促进猕猴桃光合作用, 提高土壤有机质含量, 尤其是显著增加了土壤钾含量, 提高猕猴桃叶片中抗氧化酶活性, 进而提升猕猴桃的产量与品质。在土壤肥力较差、酸性普遍较强、土壤有机质含量较低的福建省武夷山地区, 由于长期耕作造成了土壤退化, 研究发现, 间作紫云英能够有效提高退化土壤中猕猴桃的地上部高度、主干直径、叶片数、单叶重和叶面积, 促进猕猴桃的生长发育[48]。可见, 猕猴桃果园中间作绿肥作物具有良好的综合效益。

3 猕猴桃果园间作建设思路与发展对策

3.1 模式构建与发展思路

结合间作在猕猴桃果园中的研究与技术应用概况, 充分考虑间作种类、经济效益、生态效益、循环要素等, 猕猴桃果园间作的应用模式如图1所示。猕猴桃生态果园间作模式强调以猕猴桃为核心, 在幼龄或投产果园间作粮食作物、绿肥作物、中药材、食用菌、蔬菜等, 一方面获得猕猴桃以外的附加农产品增加果园的额外经济效益, 另一方面通过间作产生的秸秆废料还田和根际微生物效应, 以及间作模式本身的改土保墒功能等实现果园生态条件优化, 进而促进猕猴桃丰产、稳产和优质, 是增加猕猴桃间作经济效益的最主要方式。然而, 猕猴桃果园间作还需要注意把握以下关键技术要点。

图1 猕猴桃生态果园间作模式构建

3.2 品种筛选与合理搭配

不同间作作物在抗逆能力、生长周期、环境喜好和病虫害发生规律等方面都有所差别, 且猕猴桃果园之间的自然环境条件也因地而异。选择适宜的间作作物能够促进果园生态和经济和谐发展, 反之, 如果没有充分考虑间作作物与果树种类以及果园环境的配套性, 结果可能适得其反。一般猕猴桃果园中宜选用生长期较短、适应性较强、养分含量较高的绿肥作物, 或经济价值较高、病虫害较少且与果树无相同病虫害的经济作物。此外, 猕猴桃果园间作可以不仅仅局限于单一种类绿肥、作物或果树的间作, 应该重视多种类混合体系搭配, 如一年生绿肥搭配多年生绿肥、经济性作物搭配生态性绿肥等。

猕猴桃果园间作作物的选择还应充分考虑猕猴桃的栽培特性, 着重注意以下几方面: 猕猴桃为肉质根系, 怕渍水、怕高温干旱, 要选择适应性强、耐涝耐旱能力强的绿肥或作物种类; 猕猴桃生长发育过程中需要吸收大量营养成分, 尤其是对氮钾肥需求量很大, 故应选择养分含量高、有固氮能力且不会与果树争肥的绿肥种类, 经济作物间作时要充分考虑不与猕猴桃竞争水分养分, 尤其是在猕猴桃抽芽、开花、结果期间; 猕猴桃树一般种植3年后才会结实, 在此之前可间作一些生长周期短而具有较高经济价值的作物, 以增加猕猴桃果园的前期收入; 溃疡病是猕猴桃产业的毁灭性病害, 要避免选择容易发生病虫害且会感染此病害的其他作物与之间作; 猕猴桃果园中不宜选择小麦()、菠菜()等作物进行间作[49]。

3.3 适量间作与适时播种

果园适时播种与适量间作, 不仅生物产量高, 而且果品品质优良, 更重要的是能够充分发挥间作系统的生态与经济效益。但因各地气候条件的差异性, 加上果树与间作作物本身的生物学特性不同, 具体的播种时间也应有所差异。生产实践中需开展严格的区域对比试验以确定适宜播种期, 如在福建建宁地区猕猴桃果园, 3月上旬至4月下旬宜种夏季绿肥, 9月上旬至10月是冬季绿肥的最佳播种时期[50]。此外, 应注重间作作物的播种量, 过少不能起到保墒保水、改善果园生态等作用, 过多则可能造成间作作物占主导地位, 与果树争夺土壤养分, 导致果树生长不良而影响果实的产量品质。

猕猴桃果园间作是一种循环互利的高效栽培模式, 既起到了良好的还田培土作用, 有效增加猕猴桃生产的额外收入, 同时猕猴桃的枝繁叶茂为间作作物创造良好的生长环境。通常, 猕猴桃的栽植时间是从秋末到开春, 收获期为9月初到10月中旬。在种植猕猴桃前较短的一段时期, 可种植一批生育期较短的草本绿肥, 以提高土壤培肥能力、改善土壤理化性状, 为猕猴桃生长发育创造优良的环境; 猕猴桃种植后到采收期间, 可以适量间作半夏、韭菜、玉米、花生、架豆、西瓜()等兼具绿肥作用与经济效益的作物, 如清明前后棚架下分株移栽观音草, 4—5月猕猴桃行内穴播花生或大豆, 7—8月条播白萝卜()等。

3.4 科学施肥与水分管理

水分和养分是猕猴桃果园经济效益最为重要的决定因素, 对间作作物的生长发育也至关重要。不能因为间作作物适应性与吸收养分能力强, 而忽视对其肥水的管理。缺肥缺水可能造成间作作物生长不良、产量不高, 而导致其不能更好地发挥还田培土、保墒保水的生态功能以及提质增效的经济功能。因此, 果园间作要注意科学施肥与合理补水, 以实现间作“以小肥换大肥”的效果。

3.5 机制研究与设施配套

目前, 猕猴桃间作的相关研究和应用仍较为滞后, 间作在提高猕猴桃生产力和改善猕猴桃矿质营养, 以及这一系列过程中形成的氮素循环、根际养分动态、作物间信号传递、作物与微生物间的反馈调节、地上部和地下部的联合效应、猕猴桃-间作作物-土壤-微生物相互作用方式等方面的机理尚不明确, 仍有必要加大研究力度。其次, 如何最大化挖掘猕猴桃果园间作的综合效益, 简化农事操作, 定量化系统解析间作种类、时间、方式、水肥、农药、人工等具体要素对间作经济效益和生态效益的影响, 有机耦合生态学规律、作物生理学原理、农业系统工程理论以及生物多样性原理等多个学科基本原理, 形成适用性广、实用性强、操作性好的现代猕猴桃果园间作标准化技术, 是实现该模式大规模推广应用的关键。

3.6 转型升级与绿色振兴

间作是我国传统农业的精髓, 是现代农业提质增效的一项重要措施, 同时也是猕猴桃生态果园生产过程碳、氮素循环的一个重要环节。在不影响主体作物产量的前提下, 间作不仅能够高效利用单位土地面积的有效空间, 而且大大提高了间作作物与主体作物的产量和品质, 并且在改善农业园区小气候的同时, 也优化了周边生态环境, 减少农业生产过程中的碳排放[51], 从而实现农业生产经济效益与生态效益双赢。目前, 农业的发展仍以集约化为主, 然而, 可持续的生态农业将成为未来农业发展的主要驱动力[52-53]。我国作为世界上猕猴桃栽培规模最大的产区, 依托现代农业发展理论进行猕猴桃栽培技术革新是猕猴桃产业可持续发展的关键。尤其近年来, 随着农业供给侧结构改革、农业产业转型升级、乡村振兴、精准扶贫等国家战略的实施, 农业的发展迎来了新的契机, 而猕猴桃因其经济效益高、生产周期短在其中扮演重要角色。因此, 猕猴桃产业技术革新应适应以智慧农业、生态农业、创意农业为主要方向的未来中国农业高质量与绿色化发展方向。

4 展望

间作是发展猕猴桃生态果园的重要环节之一, 通过高效耦合绿肥作物、经济作物和果树产业实现生态发展、增收节支和提质增效, 最终促进产业绿色发展。应充分考虑间作作物自身特性与猕猴桃生物学特性, 以及果园自然资源与环境特征, 大力实施和发展猕猴桃的间作栽培模式, 探索与完善猕猴桃间作优质高产栽培技术, 探寻更多适合于猕猴桃间作的新作物, 实现猕猴桃生态效益与经济效益的有机结合, 为猕猴桃生态果园的高效耦合与可持续发展提供科学参考。

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Model optimized construction and technology integrated application of intercropping in kiwifruit orchard*

LAI Ruilian1, LONG Yu1, CHENG Chunzhen2, FENG Xin1, WU Rujian1, CHEN Yiting1**, WENG Boqi3**

(1. Fruit Research Institute, Fujian Academy of Agricultural Sciences, Fuzhou 350013, China; 2. Institute of Horticultural Biotechnology, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China; 3. Fujian Academy of Agricultural Sciences, Fuzhou 350003, China)

Intercropping, an important production method in modern ecological agriculture plays a vital role in the construction of ecological orchards. The application of intercropping in kiwifruit orchards has developed rapidly. Many vegetables, Chinese herbal medicines, edible fungus, grain crops, and green manure crops have been successfully intercropped in those orchards. In practice, several key technologies such as variety selection and system collocation, timely sowing and proper intercropping, and scientific fertilization and rational irrigation should be concerned. Additionally, other major factors should be fully considered, including economic benefit, infrastructure support, transformation and upgrade, and green revitalization of the intercropping models. The comprehensive benefits of intercropping in kiwifruit ecological orchards are providing straw and agricultural waste, promoting rhizosphere microorganism activity, improving soil fertility and moisture conservation, and increasing additional agricultural and sideline products etc. These positive effects benefit the utilization of idle space, increase early income, optimize resource utilization efficiency and save expenditure, enhance soil fertilization capacity, and improve rhizosphere environment. They also offer surface water and soil erosion prevention and orchard ecology protection, as well as achieve a high fruit yield and quality that enhances intercropping’s comprehensive benefits. Based on a summarization of the research and review of the technical application of intercropping system in kiwifruit orchards, this paper puts forward new prospects for the development of intercropping models in kiwifruit orchards. These prospects take full consideration of the biological characteristics of intercropping crop and kiwifruit, as well as the natural resources and environmental characteristics of orchards. We hope that exploring and improving the standardized application technology of kiwifruit intercropping can lead to excavating new crops, which would be suitable for kiwifruit intercropping. Theory and mechanism research for kiwifruit intercropping systems should be strengthened to promote green revitalization and leapfrog development of the kiwifruit industry in order to promote a positive role in the transformation of the agricultural industry.

Kiwifruit; Intercropping; Green manure; Ecological benefit; Economic benefit

CHEN Yiting, E-mail: chyiting@163.com; WENG Boqi, E-mail: wengboqi@163.com

Jan. 18, 2019;

Mar. 29, 2019

S663.4

2096-6237(2019)09-1430-10

10.13930/j.cnki.cjea.190057

陈义挺, 主要研究方向为果树生物技术与栽培育种, E-mail: chyiting@163.com;翁伯琦, 主要研究方向为生态恢复与循环农业, E-mail: wengboqi@163.com 赖瑞联, 主要研究方向为果树生态学与果树生物技术。E-mail: lairl0618@163.com

2019-01-18

2019-03-29

* This study was supported by the Forestry Science and Technology Extension Project of Fujian Province (2019TG20), the Spark Projects of Fujian Province (2019S0035), the Natural Science Foundation of Fujian Province (2017J01044) and the Project of Fujian Academy of Agricultural Sciences (STIT2017-3-6).

* 福建省林业科技推广项目(2019TG20)、福建省星火项目(2019S0035)、福建省自然科学基金项目(2017J01044)和福建省农业科学院项目(STIT2017-3-6)资助

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