脐橙果园杂草对地表径流和土壤流失的影响

王学雄 孙永明 胡影 朱钦娟

摘要：江西省赣州市是我国最大的脐橙主产区，但长期以来果园水土流失问题未得到有效解决。试验于2015年3—8月雨季分别在江西省赣县和信丰县2个县各选择1个脐橙果园进行，在每个试验區果园设置3个径流小区，每个小区为1个处理，分别是清耕裸露（CK）、全园保留杂草（T1）和杂草条带（T2），观测地表径流和土壤流失情况。共调查到45种果园杂草，分属27科43属，其中马唐和宽叶雀稗为优势草种。径流小区观测结果显示，与清耕裸露地相比，果园全园保留杂草和杂草条带能减少地表径流量15.5%～50.3%、土壤流失量30.9%～45.4%，T1处理减幅总体比T2处理大。表明脐橙果园杂草在防治果园水土流失方面发挥着重要作用，值得深入研究。

关键词：脐橙果园;杂草;地表径流;土壤流失;降水量

中图分类号：S666.4  文献标志码：A  文章编号：1003-935X（2019）01-0023-06

Abstract：The Ganzhou prefecture of Jiangxi Province is well known with its largest navel orange production area in China;however，soilerosion has been a longtime issue still to be resolved effectively. Field experiments were carried out in two orchards from two counties inGanzhou during the rainy season，from March to August 2015. In order to determine runoff and soil loss，three runoff plots in each experimental orchard were designed with three different treatments for every plot including absence of groundcover （CK），all weeds remaining （T1） and weeds belt （T2）. There were 45 weeds species within the two orchards，belongingto 27 families and 43 genera，with crabgrass [Digitaria sanguinalis （L.） Scop.] and broadleaf paspalum （Paspalum wettsteinii Hackel.） as the dominant species. Compared with the CK，treatment T1 and T2 reduced runoff by 15.5～50.3% and soil loss by 30.9～45.4% respectively. In general，T1was more effective than T2. The results demonstrate that orchard weeds play a significant role in soil and waterconservation，thus shall be further studied in future.

Key words：navel orange orchard;weeds;surfacerunoff;soil loss

果园生草覆盖（人工种草和自然生草）始于19世纪末，具有改善土壤物理性状、防治水土流失及降低环境污染等效果，现已成为世界上许多国家和地区广泛采用的土壤管理方法之一[1-2]，并被认为是一种可持续的果园管理模式[3]。

脐橙属柑橘类水果在我国主要分布于江西、湖北、广西、湖南等地。诸多研究表明，在柑橘果园开展生草覆盖，能有效减少地表径流和土壤侵蚀[4-5]。通过生草覆盖，柑橘园的减流率达78.5%～86.4%，减沙率达77.2%～91.8%[6-8]。

尽管如此，生草覆盖技术仍未获得大面积推广。在美国，大部分地区仅有不到2%的土地应用了生草覆盖技术[9]。我国于1998年开展果园生草栽培推广项目，但目前应用生草覆盖技术的果园面积不足10%[10]。赣南脐橙果园主要建植在丘陵山地上，存在较大的水土流失隐患，但依据江西省赣州市果业局初步统计，果园采取生草覆盖的面积少于果园总面积的5%。在目前条件下，由于果农采取传统种植管理方式，因此很难在短期内通过人工种植大面积推广生草覆盖技术。

果园杂草是农业生态系统中的重要资源。陈欣等研究报道了果园杂草在高温干旱季节红壤丘陵果园中的生态作用，结果发现，保留杂草覆盖处理与裸露地处理相比，地表（0 cm土层）温度平均降低10 ℃，土壤（0～20 cm土层）湿度平均升高5%[11]。喻定芳等研究了北京地区等高草篱防治坡耕地水土流失效果，在自然降水下，狼尾草草篱可减少径流72.7%、土壤流失86.3%，野古草草篱可减少径流53.8%、土壤流失64.1%[12]。Wortman通过总结分析17项果园种草试验结果发现，杂草免耕方法是一项省时省工省钱的措施[9]。Atucha等研究发现，在智利鳄梨果树种植行间保留杂草条带能有效防治坡地果园水土流失，平均减少径流61.1%、土壤流失99.5%[13]。Lenka等研究发现，在印度东北地区利用杂草条带可防治因降水导致的花生和玉米地土壤侵蚀，平均减少土壤流失78.3%[14]。付小猛等认为，应摒弃传统农业根除杂草的管理方式，将杂草的生草覆盖等管理技术结合到果园管理中[15]。

1 项目区概况

赣州市位于江西省南部，已成为种植面积世界第一、年产量世界第三、全国最大的脐橙主产区。试验区果园分别选择在赣州市辖区的赣县和信丰县2地。

1.1 赣县试验区果园

赣县试验区果园设在赣县吉埠镇清溪村（115°13′E、26°06′N，海拔188 m，坡度30°）。赣县年均气温为19.6 ℃，年均降水量为1 398 mm。试验区果园脐橙品种为纽荷尔，种植面积为 55 hm2，2012年定植。土壤以红壤为主，果园土层平均深度为25～50 cm。试验前经测定，果园土壤pH值为5.7，有机质含量为1.31%，全氮含量为0.02%，全磷含量为0.05%，全钾含量为2.97%。

1.2 信丰县试验区果园

信丰县试验区果园设在信丰县嘉定镇庄高村（115°09′E、25°23′N，海拔175 m，坡度12°）。信丰县年均降水量为1 500 mm，年均气温为 19.6 ℃。试验区果园脐橙品种为纽荷尔，种植面积为40 hm2，2008年定植。土壤以红壤为主，果园土层平均深度为30～50 cm。试验前经测定，果园土壤pH值为4.8，有机质含量为0.98%，全氮含量为0.05%，全磷含量为0.07%，全钾含量为2.13%。

2 材料与方法

2.1 径流小区设置

试验阶段为2015年3—8月，为当地雨季。在建成的果园中选择坡度、坡位和坡向较一致的坡地，设置3个径流小区开展试验。小区建设按照SL 419—2007《水土保持试验规程》执行。根据果树行株距（4 m×3 m）及梯田地势，将每个小区尽可能统一设置为20 m×5 m的规格（由于果树行株距及地势等原因，实际小区投影面积略有差异）。每个小区布设4个果园条带（梯田），每个条带包括2棵果树。3个径流小区处理方式分别为：（1）清耕裸露（对照区，CK）;（2）果园全园保留自然生杂草（T1）;（3）果园梯壁和梯埂保留自然生杂草条带，其他区域人工拔除（T2）。为了保证试验结果的一致性，对每个小区的田间管理（水、肥、药等）统一按照果园常规方法进行。

2.2 数据采集与整理

2.2.1 降水观测 在每个试验区安装翻斗式自记雨量计，自动测量记录降水过程中的数据。每隔一段时间采集1次降水量数据并用笔记本计算机HOBO软件下载记录的数据。

2.2.2 地表径流和土壤流失观测 在每个处理小区底部安装翻斗式径流自动监测仪（UA-003-64），各小区的径流、泥沙通过集流槽、导管进入监测仪并经自动传感器记录数据，通过笔记本计算机HOBO软件下载自动记录的数据用以分析。通过测定径流的浊度来推导径流中的泥沙含量，即选择典型降水场次，用浊度仪（TN100）实地测定经过翻斗仪的径流浊度值。经事先试验率定，浊度与产沙量满足y=0.001 0x2+2.183 8x-2.425 7，r2=0.998（其中x为浊度值，y为泥沙含量），据此推断产流中土壤流失量。

2.2.3 杂草种类调查 2015年3—8月开展果园全园杂草种类调查，每月调查1次。采用1 m2样方调查方法，在每个径流小区随机选取3个样方，调查草种及其长势。

2.2.4 数据处理 首先对采集的降水量以及产流量、产沙量等数据进行整理，然后利用Origin 7.5软件进行作图及相关分析。由于各径流小区投影面积不完全相同，因此比较单位面积径流量和土壤流失。

3 结果与分析

3.1 脐橙果园主要杂草种类

通过对2试验区脐橙果园进行全园调查，共采集到45种果园常见杂草，含27科43属（表1）。其中菊科杂草种类最多，占17.8%，其次是禾本科，占11.1%。

受建园和田间管理等影响，试验处理小区的杂草种类数相对而言要少得多。赣县和信丰县2个果园径流小区中的杂草种类不足10种，分别是马唐、鬼针草、宽叶雀稗、狗尾巴草、蛇莓、杠板归、一年蓬。在不同月份调查单位面积单种杂草株数，在赣县试验处理区，宽叶雀稗为优势草种，而在信丰县处理区，马唐是优势草种。每次样方调查结果显示，两者株数占比均大于80%。

3.2 杂草对脐橙果园地表径流量的影响

由图1可知，与对照相比，2个试验区地表径流量在杂草覆盖下总体减少。观测期间（3—8月），赣县试验区T1、T2处理总径流量分别较对照减少50.3%、42.5%，信丰县试验区T1、T2处理总径流量分别较对照减少31.5%、15.5%。与对照相比，T1处理的径流总量减幅较T2处理大，但受降水等影响，不是每个月份均有此种差异。综上分析，果园全园保留杂草（T1）和杂草条带（T2）地表径流量减少为15.5%～50.3%。由于赣县（陡坡果园）和信丰县（缓坡果园）2个试验区处在不同区域，本试验观测数据不足以比较2个试验区之间的差异性（下同），但均可反映出杂草具有减少径流的作用。

3.3 杂草对脐橙果园土壤流失量的影响

径流携带泥沙下泄是造成果园土壤流失的主要原因，因此果园在杂草覆盖下，伴随径流量的变化，地表土壤流失量也受到影响。由图2可知，与对照相比，赣县和信丰县试验区土壤流失量在杂草覆盖下总体减少。调查期间，赣县试验区T1、T2处理的总土壤流失量分别较对照减少30.9%、32.8%，信丰县试验区T1、T2处理总土壤流失量分别较对照减少45.4%、35.3%。在减少土壤流失程度上，T1处理的减幅较T2处理大。综上分析，果园全园保留杂草（T1）和杂草条带（T2）减少土壤流失幅度为30.9%～45.4%。同样，各月份T1、T2处理的土壤流失量减少趋势与总体趋势略有不同。

3.4 脐橙果园地表径流和土壤流失与降水量的关系

许多研究結果表明，降水是果园水土流失产生的主要驱动力[16-17]。由图3可知，2015年3—8月赣县试验区6个月降水总量为1 263 mm，信丰县试验区降水总量为926.5 mm，分别占本区域多年平均降水量的90.3%和61.8%。赣县、信丰县降水量都在5月达到最大值，分别为389.5、474.5 mm，分别占观测期间总降水量的30.8%、51.2%。各处理产流量和土壤流失量均总体与降水量呈正相关关系。以清耕裸露的径流观测为例，可以明显看出该趋势。经回归分析得，径流量（y）和降水量（x）之间存在显著正相关关系：赣县试验区， y=467.966 9+5.192 9x，r2=0.855，P<0.05;信丰县试验区，y=123.593 1+5.167 7x，r2=0.869，P<0.05。

4 结论

不同区域、不同处理径流小区试验观测结果显示，与裸露地表相比，果园全园保留杂草和保留杂草条带能减少地表径流量15.5%～50.3%，减少土壤流失量30.9%～45.4%，表明脐橙果园杂草在减少果园地表径流量和土壤流失量方面具有一定的效果。在南方山区，降水是脐橙果园产生地表径流的主要驱动因子，果园杂草由于其地面

覆盖及根系等作用，对地表径流有拦蓄效果，进而减少果园的土壤流失。因此，重新认识杂草在果园生态系统中的重要性，并有针对性地实施水土保持保护性耕作等措施，不仅能起到保水保土作用，也有助于发挥果园杂草的其他生态效应，如减少除草剂和化肥等的施用，推进生态果园和有机果园的发展等。

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