猕猴桃果园种草试验

白立强，刘存寿，宣世荣，刘少波，赵晓娥，程敏

(1.陕西省林业科学院，陕西 西安 710082；2.西北农林科技大学，陕西 杨凌 712100；3.陕西厚地生物科技有限公司，陕西 宝鸡 722400)

在降雨比较充沛的地区，实行果园生草栽培，不但能控制杂草，还对调节小环境、保持果园生物多样性和生态平衡都有促进作用[1，2]，让草之祸变成了草之获[3]。在2013—2019年实施“GEF——中国西部适应气候变化的可持续土地管理项目”过程中，我们在陕西省宝鸡市眉县的猕猴桃果园进行了果园种草试验。

1 试验地概况

试验地位于宝鸡市眉县田家寨村。该区属于暖温带大陆性半湿润气候，年平均气温13.5 ℃，年平均降水量650～800 mm，年平均日照2 015.2 h，无霜期218 d。该村总土地面积245 hm2，猕猴桃面积200多hm2，其余土地种植少量粮食作物和其他水果。

2 材料与方法

本试验地猕猴桃品种为海沃德，面积0.8 hm2，树龄15 a，栽植株距300 cm，行距400 cm。在猕猴桃树下主要种植红三叶(Trifoliumpratense)、白三叶(Trifoliumrepens)、高羊茅(Festucaelata)、麦冬草(Ophiopogonjaponicus)，以未种草作为对照。分别于6月、7月、8月、9月测定不同生草模式0～10、20～20、20～30、30～40、40～50和50～60 cm土层的土壤含水率，并分析其变化情况和不同生草模式的效果。

设置种植白三叶(覆盖区1)和种植麦冬草(覆盖区2)2个植物覆盖区和1个水泥地，以无覆盖的试验地为对照(CK)，测定不同高度处的温度和湿度，以分析生草对果园温度和湿度的影响。

3 结果与分析

3.1 不同生草模式下各层土壤含水率变化

从表1中可以看出：同种生草覆盖下，不同土层土壤含水率存在差异，土壤含水率随深度增加有明显增加的趋势，一般地表含水率低(除特别情况影响，如刚经过灌溉的地表)，深处土壤含水率则更高，尤其是在0～20 cm的土层土壤含水率增加显著，但8—9月的表层土壤含水率均高于深层土壤，这是由于猕猴桃对水分的需求量高，因此在夏季干燥气候的影响下，需要通过灌溉的手法向土壤中补充水分，又由于猕猴桃园郁闭度高，植被覆盖良好，因此在灌溉期间，土壤的表层水分流失量并不高，土壤含水率高于受灌溉影响小的深层土壤。

表1 不同覆盖植被下的各土层含水率季节变化

在20～40 cm土层下，土壤含水率的增加速率部分呈现下降的趋势，到50 cm的土层后，土壤含水率开始呈现下降趋势，甚至低于上方土层含水率，说明土壤含水率并不是土壤深度增加而一直增加的，往往在40～50 cm的土层达到最大值，之后便逐渐降低。

相同时间不同植被覆盖下的较深同层土壤的含水率之间也有区别，而不同时间的相同植被覆盖下的同层土壤的含水率也有差异，尤其是和对照组对比差异明显，可以看出有植被覆盖的土壤含水率普遍高于没有植被覆盖的土壤含水率，说明植被覆盖能有效减少土壤水分的损失。

进一步对数据进行处理得到图1，清晰地反映出这种差异的变化关系。在4个月份的数据中在6—7月有植被覆盖的土壤含水率明显高于无覆盖的对照组，8—9月植物覆盖土壤含水率迅速回升，与覆盖区的土壤含水率逐渐持平。这表现出无覆盖地的含水率具有很大的波动性，受季节带来的气候差异影响大。由于这种变化导致的土壤含水率反复波动，不适合对土壤水分要求严苛的果树正常生长发育，相反的，经过覆盖的土壤含水率虽各有差异，但都在一个层面上维持稳定，能够在旱季和雨季维持相对稳定的土壤含水率。

3.2 不同生草模式下相同土层土壤含水率月份变化

从表1和图1中分析可以推断出，不同时期的土壤含水率也有明显的不同，影响其变化的因素有当月温度、降雨和不同的植被覆盖。

从图2可以看出，9月各层土壤含水率均达到这4个月的最高值(40～50 cm除外)，而0～30 cm土层的含水率也在这4个月呈现递增的趋势，30～60 cm的土层土壤含水率则是在6—7月有递降的趋势。对这一结果进行分析可以推断：

(1)9月的土壤含水率高，与9月进入秋季，降雨量增多，月平均温度下降有密切关系。降雨带来的水分被土壤充分吸收，加上植被覆盖的作用和较低的气温也减少了蒸腾，使得9月的土壤含水率明显高于其他月份。与对照对比，植被覆盖的行间地的土壤含水率与对照组区域的土壤含水率并没有显著区别，也说明在水分充足的条件下，植被对土壤含水率的影响很小，既不会过分消耗也不会造成内涝的情况，也侧面说明植被覆盖对园区土壤水分影响几乎可以忽略。

(2)6—7月正是猕猴桃的花期，猕猴桃在花期需要相对干燥的环境，以便于进行授粉，需要减少灌溉，同时7月降雨量少，而猕猴桃在开花前和结果后的两个月则是需水量最大的时候，需要加大灌溉。因此，在6月后由于灌溉的减少，猕猴桃园的深层土壤的水分得不到补充，加上猕猴桃树对水分的吸收，土壤含水率相对减小。而在这一时期，有植被覆盖的土壤含水率均高于对照组，说明植被覆盖在土壤得不到水分补充的情况下，能有效保持土壤中的水分，维护土壤含水率，而不是单纯的消耗土壤水分，尤其在40～50 cm、50～60 cm两个土层中差异明显，说明植被覆盖更能有效维持深层土壤的含水率。由于猕猴桃果树根系大多集中在这一深度，因此防止这个深度层面的土壤水分流失，对猕猴桃的生长发育至关重要。

3.3 不同生草模式的作用效果

不同植被覆盖土壤涵养水分的效果存在区别。如7—8月，高羊茅覆盖下的土壤含水率显然高于其他草种，但在9月高羊茅的蓄水能力则不如其他草种的蓄水能力，进一步分析总结出各个草种的特点和优劣。

红三叶：在各个月份的保水能力均较好，受季节气候影响小，适用于对土壤含水率的稳定性要求高的作物。 在红三叶覆盖下的土壤含水率最高值集中于20～30 cm土层和50～60 cm土层，说明其适用于覆盖根系集中于25 cm左右和55 cm左右的果树或经济作物。

白三叶：保水能力的稳定性最好，适合用于覆盖对水分要求严苛的作物，白三叶覆盖下的表层土壤含水率相对高于红三叶覆盖，但深层土壤含水率则低于红三叶覆盖，而白三叶覆盖下的最高土壤含水率集中在30～40 cm处。

高羊茅：四个月份中，高羊茅保水能力最强，尤其是在7月、8月明显高于其他草种。50～60 cm土层含水率，高羊茅领先于其他草种，因此可以认为高羊茅对深层土壤水分的涵养能力是最好的，但其覆盖下的各个深度土层的土壤含水率差异较大，表层的土壤含水率低于白三叶。同时，高羊茅在不同月份的表现差异也较大，在6、9月的蓄水能力相对较低，在7月、8月则更优秀，因此在选栽时要考虑配合作物对水分需求的规律。

麦冬草：麦冬草的蓄水能力较弱，不如其他3种草的表现。麦冬草覆盖下的土壤含水率在6—8月都较低，在9月与其他草种持平，或许可以推断麦冬草在气候逐渐变冷后蓄水能力会有所提升，这与麦冬草耐旱耐寒、对水分需求低的生长特点有关。

3.4 生草对果园温度、湿度的影响

3.4.1 对果园温度的影响 从图3中可以明显看出，经过植被覆盖的覆盖区1(种植白三叶)和覆盖区2(种植麦冬草)在2 m处的温度和水泥地及无覆盖的试验地(对照)的温度几乎相同，说明植被对较高处的温度几乎没有影响，这也与覆盖植被均为矮小的草本植物有关。但随着高度降低，覆盖区的地表温度几乎保持不变或微微上升，水泥地地表温度略有上升并呈现出上升速率加快的趋势，而无覆盖的试验地地表温度很快上升。当测点到达地表时，水泥地和覆盖区1、覆盖区2都达到温度的最高值，而无覆盖试验地的温度还在持续上升。进入土壤后，覆盖区1、覆盖区2的土壤温度很快下降，无覆盖试验地的土壤温度仍在升高，直到-5 cm深左右才开始下降。从中可以推断以下几点：

(1)植被覆盖对果园的空气温度有明显的调控作用。相比无覆盖试验地和水泥地，植被覆盖的园地上方的空气始终保持着较低的温度且变化平稳，而无覆盖试验地的地表空气温度不但随高度降低而显著升高，甚至超过了水泥地地表的空气温度。原因在于土壤的比热容高于水泥地，在日照强的季节，土壤吸收了更多的热量，加上猕猴桃树的郁闭会阻碍热气释放，将热量保持在林下。由于高温会加快土壤水分蒸发，对猕猴桃园的土壤蓄水十分不利，所以选择适宜的植被对猕猴桃园进行覆盖是猕猴桃园栽种养护，增加果园经济效益至关重要的生态措施之一。

(2)植被覆盖能有效降低土壤温度。覆盖区的土壤温度迅速下降，这只能说明覆盖区土壤温度低于空气温度，但对比无覆盖试验地的土壤温度持续升高后，可以得出结论：土壤表面下的温度迅速降低，是由于植被覆盖的作用。植被覆盖可以大大减少土壤与阳光和气流的直接接触，土壤得到足够的荫蔽，水分的蒸发大大减少，而且植被的根系能够固结土壤，减少疏松土壤中大量存在的毛管，更减少了因毛管作用造成的深层水的大量流失，降低土壤温度的同时也提升了土壤含水率。

3.4.2 对果园湿度的影响 从图4可以看出，覆盖区1、覆盖区2地表以上的空气湿度高于无覆盖试验地和水泥地。对比可知覆盖区的空气湿度明显高于外界空气湿度的，无植被覆盖试验地的湿度则显著低于外界的湿度。随着测点高度接近地表，不同地表之间的湿度差异越来越大，覆盖区地表的空气湿度上升而无覆盖试验地的空气湿度则有下降。分析其原因可能是由于裸露的土壤不能保持水分，再加上地表温度相对高，水汽被迫上升的结果。根据这些结果可以推断：

(1)植被覆盖能够有效增加果园林下的空气湿度。通过植被覆盖的作用，林下空气湿度高于无覆盖试验地林下的空气湿度，特别是在地表差异显著。其原因是植被表面的蒸腾作用，将部分水释放到林下空气中，又由于覆盖植被加上猕猴桃果树的层层郁闭，水汽得以留在地表与猕猴桃树冠之间，此时空气的饱和水汽压更大，土壤中的水分的蒸发速率也就减小，减小了土壤水分流失。这样通过植被覆盖来提高林下空气湿度，可以减少夏季高强度光照和高温对果树造成的烧伤，避免土壤因暴晒而固结，龟裂，也节约了灌溉用水。对果园管理来说是生态和经济效益的双丰收。

(2)对照之前的结果可知，白三叶的蓄养水源的能力高于麦冬草，而麦冬草覆盖区空气湿度却高于白三叶，可以看出白三叶维护土壤水分的能力更高，主要是因为白三叶更能有效减少土壤水分的流失速率，因此在同一时刻，白三叶覆盖区的林下空气湿度必然小于麦冬草覆盖下的林下空气湿度。这种结果的可能原因是与麦冬草地上部分生长较白三叶旺盛，叶表面积比白三叶大有关，也与白三叶的根系须根更多更密，对土壤的固结性好有关。植物的蒸腾作用更明显，土壤更加疏松多孔，周围的空气湿度也就更大。

3.5 自然气候条件对不同植被覆盖下土壤含水率的影响

表2 2017年各月份的降雨量和平均气温

通过图5可知，7月的降雨量明显低于其他3个观测月份，平均气温明显高于其他月份。而根据图1可知，7月是覆盖区的土壤含水率和无覆盖区土壤含水率差异最明显的月份。这也说明植被覆盖对土壤水分的保持效果在干旱炎热的季节效果最为明显。在土壤水分得不到补充并且流失最为严重的时期，通过植被覆盖，土壤含水率仍能保持与气候温润时期的土壤含水率持平，而无覆盖区的土壤含水率大大下降，且呈现出随深度增加而减少的趋势，说明无覆盖区的毛管作用极为严重，深层水分加速流失且得不到补充，这对于根系分布在30～60 cm处的猕猴桃果树生长发育极为不利。

由于7月高温降雨少的特点，耐寒耐高温的草种在这个时期更能表现出自己的优势。

高羊茅耐旱耐高温，在炎热少雨的夏季生长良好；而麦冬草喜欢阴冷潮湿的环境，不耐高温，忌强光，在夏季生长受到抑制。可以看出试验的结果符合这两种植被的生理特点，提高了试验结果的可信度。

从图5中看出，9月的气温最低，降雨量最高，此时无覆盖区的土壤含水率显著升高，达到覆盖区的水平，变化较大。而覆盖区的土壤含水率则没有升高，仍旧与前几个月水平相近。这说明植被覆盖下的园区能有效避免受到强烈的自然因素变化带来的负面影响，土壤含水率依旧保持稳定，没有出现渍水的现象。猕猴桃的根系受到水的浸泡很容易腐烂坏死，而通过植被覆盖来稳定土壤含水率是一种非常行之有效的果园经营办法。

4 结论与建议

4.1 结论

植被覆盖能够有效降低果园林下温度、提高林内湿度、增加土壤含水率，进而为果树的生长提供更优质的环境。而无植被覆盖的猕猴桃园，不但林下温度高、空气湿度低、表层土壤温度高，甚至不如通风开阔的非园地环境。

植被覆盖下果园土壤含水率变化受到土壤深度和季节的影响，时空规律明显。一般在猕猴桃园无灌溉、降雨的晴朗天气时，随着土层越深，植被覆盖对土壤含水率的影响就越小，而浅层土壤则受植被覆盖影响则更大。表层土壤含水率相对未覆盖园区显著提高。随时间推移，植被覆盖的效果也发生变化，尤其是在炎热的夏季(7—8月)，植被覆盖带来的维持土壤含水率的效果相比春秋季节更为明显。

不同植被覆盖对不同深度的土壤含水率影响效果不同，在不同月份的表现也不同。这是由植物自身的根系生长特点，以及生长周期差异决定的。在实际应用中，要根据果树类型选择适宜的草种，配合果树的生长周期，不在果树最需要水分的月份与果树竞争。因此选择在7—8月和深层土壤保水效果更佳的高羊茅作为主要的覆盖草种。

4.2 建议

在降雨量高于400 mm地区，果园生草栽培不仅节省用工，降低生产成本，还对果园土壤、果树本身、病虫害防治、小气候环境等都有积极作用。建议将高羊茅作为主要的覆盖草种。在初次生草果园前1～3年应加大肥水量，以缓解水肥竞争。在草种的选择、生草后的水肥管理、栽培技术等都应有所调整，还要加大宣传和示范推广，逐渐改变传统栽培模式，提高果园经济效益。