紫云英果园种植的景观效应及养分积累效果

罗 跃， 冉 斌， 吴兴洪, 张爱华， 况胜剑， 朱 青， 王文华， 张 钦*

(1.贵州大学 农学院， 贵州 贵阳 550025； 2.贵州省农业科学院 土壤肥料研究所， 贵州 贵阳 550006)

近年来，秉承绿色发展理念和追求绿色生活方式，农业观光旅游成为人们寻求悠闲舒适、平衡放松、身心健康的选择。大量生态农业园区、生态农庄、生态果园以及生态茶园等的出现，不仅促进当地经济发展，更响应当前国家乡村振兴战略部署。将发展果园循环农业形成的现代农业形象和优美田园风光与乡村旅游休闲相结合，可作为乡村振兴的有力抓手之一[1]。因此，在生态农业建设中，研究既具有景观观赏价值同时又能增加生态效益的作物显得极其重要。许多绿肥品种具有一定的观赏价值，可用于观花、观叶及观果等，在建设生态农业旅游地时具有重要开发价值[2]。张泽煌等[3]初步定义观赏绿肥为具有观赏价值，且具有水土保持和培肥土壤作用的植物总称；并指出通过种植具有观赏效果的绿肥作物或具有绿肥效果的花卉，实现田园环境美化目标，同时实现保持水土、改良土壤的目的，对观光果茶园与生态农庄的建设和发展具有重要意义。观赏绿肥不仅具有美学意义上的观赏价值，更能促进农业生态多样性及农业观光旅游业的发展，同时对水土保持、土壤培肥、养分恢复以及增加种植地的生物多样性等方面具有显著效果。

紫云英(AstragalussinicusL.)是南方普遍种植的豆科绿肥，能在生长过程中进行生物固氮以补充土壤氮库，减少后茬作物氮素投入，增加作物产量[4]，是中国传统的农业种植绿肥作物之一，具有改善土壤理化性状、增加土壤微生物数量和多样性及提高土壤肥力的作用[5]。紫云英为黄耆属2年生草本植物，匍匐多分枝，总状花序，有花呈伞形，花冠紫红色或橙黄色，旗瓣倒卵形，瓣片长圆形，株高适宜，观光效果较好，适合作为果园观赏植物。目前，对紫云英研究多集中于绿肥应用方面且多作为稻田绿肥，将紫云英应用于果园的景观化利用以及养分积累的探究较少。鉴于此，采用田间试验方法，研究紫云英在果园中不同播种量的景观化效应及养分积累情况，探究其适宜的种植模式，为促进紫云英在生态农业领域建设过程中的应用与可持续发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 试验地概况 试验于2017—2018年在贵州省安顺市普定县进行，试验地海拔1 249 m，东经105°42′11″，北纬26°16′20″。普定县位于贵州省中部偏西，属于亚热带季风湿润气候，季节交替明显，全年气候温和，年平均气温15.1℃，年平均日照时数1 164.9 h，无霜期301 d，年平均降水1 378.2 mm，是贵州省三大降雨中心地区之一。供试土壤为黄壤，质地为粉砂壤，土壤耕层基础理化性质:全氮0.21%，全磷0.12%，全钾0.76%，有效磷19.90 mg/kg，速效钾62.50 mg/kg，碱解氮147.35 mg/kg，缓效钾199.33 mg/kg，有机质31.67 g/kg，pH 6.15。根据全国第二次土壤普查养分分级标准，综合土壤肥力水平属中等。

1.1.2 材料 紫云英(AstragalussinicusL.)种子由国家绿肥产业体系贵阳综合试验站提供。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 试验梨园为8 a树龄的秋锦梨，梨树栽植规格为2.5 m×2 m，果园紫云英常规播种量为2 kg/667m2。考虑到旱地环境与花朵观赏性，试验共设3个播种量处理，T1：2 kg/667m2；T2：3 kg/667m2；T3：4 kg/667m2。小区面积为8 m2( 2 m×4 m)，3次重复，随机区组排列。于2017年10月20日条播。梨园按照果农习惯进行常规管理。

1.2.2 样品采集与分析

1) 土壤养分测定。试验前采集试验地耕层0～20 cm土壤样品，按常规方法进行土壤基础理化性质分析[6]。

2) 紫云英观赏性及养分积累分析。2018年3月22日采集各小区具有代表性的3株植株，测定株高、根长、每个花序的小花数、花序直径；分别测定植株地上及地下部分含水量、氮、磷、钾及碳含量。同时，各小区选取具有代表性的1 m2紫云英，测定花朵总数、植株密度、地上及地下部分鲜重，测定花瓣数、花面积、花直径及花朵数。植株各部位养分含量测定按常规方法测定[7]。参照绿肥种质资源描述规范和数据标准进行计量，始花期为25%的茎枝开花的日期，盛花期为75%的茎枝开花的日期，终花期为75%的茎枝停止开花的日期。

3) 作物地上部固碳量分析。参考前人研究，计算作物地上部固碳量。

式中，W表示地上部固碳量(g/m2)；a为采收时地上部分干质量(g)；b为采收时地下部分干质量(g)；r为干物质净积累量(g/株)，由采收时干物质量减去定植时干物质量得到；ρ为栽培密度(株/m2)[8]。

1.3 数据处理

采用Excel 2010进行数据处理，利用SPSS 20.0进行统计分析，GraphPad Prism 8.0作图。

2 结果与分析

2.1 梨园林下紫云英的植株生长及其生物量

2.1.1 株高与根长 从图1看出，紫云英在生长前期(2018年3月2日前)，T2处理植株生长较快，其株高大于T1和T3处理；盛花期(2018年3月下旬)，T1生长较快，植株高于T2和T3处理，但处理间差异不显著；在生长过程中，T3处理株高均矮于T1和T2处理。生长后期，3个处理紫云英根长在6.67～8.87 cm，处理间差异不显著。

2.1.2 生物量 从表1看出，紫云英地上部鲜重及干重均以T1处理最高，分别为318.12 g/m2和86.48 g/m2，且均表现为T1>T3>T2；T1与T2地上部鲜重差异显著，与T3差异不显著；T1地上部干重与T2、T3均差异显著。地下部鲜重及干重均以T3最高，分别为41.32 g/m2和31.76 g/m2，且T3显著高于T1、T2。T3处理的地上及地下生物量总和为344.24 g/m2，大于T1(335.44 g/m2)和T2(265.72 g/m2)，但紫英云的绿肥应用价值一般体现在其地上生物量上。总体看，T1的紫云英生物量相对最高。

表1 不同处理紫云英的生物量

2.2 梨园林下紫云英的景观效应

花序是花序轴及其着生在上面的花的通称，分为有限花序和无限花序，紫云英为无限花序中的总状花序，腋生但其柄长，视觉上可以达到顶生的观感，花色粉红，鲜艳漂亮，蝶形花。调查结果表明，2018年紫云英初花期为3月13日左右，盛花期在3月20日左右，终花期为4月11日左右，花期较长，初花至终花历期约30 d。从表2看出，小花数以T1最多，有11.00朵，显著高于T2、T3。花序直径、单朵花面积和单位面积花面积均以T1最高，分别为2.47 cm、4.78 cm2和3 783.16 cm2/m2，花序直径与单朵花面积在处理间存在显著差异。单位面积花面积表现为T1>T3>T2，T1显著高于T2，但与T3差异不显著。总体看，T1的紫云英小花数多、花序直径大、单朵花及单位面积花面积大，表现出花朵大、花序层次丰富，景观效应最佳。

表2 不同处理紫云英的花朵性状

2.3 梨园林下紫云英的养分积累

2.3.1 养分积累量 由图3看出，不同处理间紫云英植株地上部分及地下部分干物质氮、磷、钾和碳养分积累量存在差异。地上部分氮、磷积累量均以T1最高，分别为20.56 kg/hm2和2.54 kg/hm2；氮积累量T1>T2>T3，磷积累量T1>T3>T2；地上部分的钾、碳积累量均以T3最高，分别为14.70 kg/hm2和313.35 kg/hm2，钾和碳积累量均为T3>T1>T2。地下部分的氮、磷、钾、碳均以T3最高，分别为4.70 kg/hm2、0.78 kg/hm2、7.22 kg/hm2和1 257.23 kg/hm2；氮积累量为T3>T2>T1,磷和碳积累量为T3>T1>T2，钾积累量为T3>T2>T1，均表现出T1与T3显著差异。说明，T3有利于紫云英养分的积累，其氮、磷、钾、碳积累量最高。

2.3.2 固氮与固碳量 豆科作物生长期间能够进行生物固氮，种植翻压能够培育土壤碳库和氮库，以绿色方式为农田系统输入大量氮素[4，9]。有研究表明，每1 hm2豆科绿肥可从空气中固定氮素75～150 kg，相当于尿素225 kg/hm2 [10]。照此计算，梨园行间种植紫云英，可从空气中固定氮素7.5～15.0 g/m2，相当于尿素22.5 g/m2。固碳是通过捕获碳并安全封存的方式来取代直接向大气中排放CO2的过程，也称为碳封存[11]。从图4看出，不同处理间的固碳量存在差异，表现为T2(11 668.01 g/m2)>T1(11 038.67 g/m2)>T3(11 028.28 g/m2)，T2显著高于T3，与T1差异不显著。

3 结论与讨论

紫云英是一种天然的有机肥料，且具有美学意义上的景观观赏价值。发展紫云英是推进有机肥替代化肥、提高土壤有机质含量的重要措施[12。钟莹等[13]认为，紫云英具有突出的乡村景观特点和乡野景观效果,其在园林景观花卉观赏中被广泛使用。在我国农业可持续发展中，生态农业和农业生态旅游是未来的重要发展趋势[14]，且在国家政策引导下，全国很多地区已将农业生态旅游作为新农村建设的首要任务，农业生态旅游进入了持续、快速发展时期[15]。但目前的观赏植物种类已经远远不能满足景观设计的需要[16]。因此，在梨园林下种植具有观赏价值的绿肥作物紫云英，不失为一种双赢的农业资源利用方式。

试验结果表明，紫云英在梨园行间种植，盛花期株高在25 cm左右，根长在7 cm左右，其植株低矮不影响梨园内行间通风、光照。紫云英花期分布在3—4月，涵盖梨树开花时间，盛花期时可形成地上白色梨花、林下紫红色花相呼应，整体景观效果较佳。紫云英具有豆科绿肥植物属性，可从空气中固定氮素7.5～15.0 g/m2，相当于尿素22.5 g/m2，同时，生长期间可固定吸收空气中碳11 028.28～11 668.01 g/m2，后期紫云英鲜草还可作为优质有机肥源还田，具有较好的生态效益。因此，紫云英在梨园种植具有较好的观赏效益、养分效益及生态效益。

开花性状是植物景观最重要的组成部分[17]，花朵硕大美丽的树种是园区景观设计的首选植物[18]。试验设置的(T1，2 kg/667m2；T2，3 kg/667m2；T3，4 kg/667m2)3个不同播种量处理条件下，紫云英观赏效应差异显著。T1处理紫云英花色鲜艳，色泽明亮，小花数为11.00朵，花序直径为2.47 cm，单位面积花面积为3 783.16 cm2/m2，表现出花序层次丰富、花朵面积大。因此，紫云英果园种植偏重于景观效益时，可选用T1为适宜播种密度，该密度条件下紫云英小花数、花序直径、花朵面积显著高于其他处理，景观效应最佳。

在养分效益上，种植绿肥能够有效活化土壤养分、改善土壤理化性质、减少土壤养分流失及改善生态环境[19-20，紫云英植物体在土壤中的矿化和腐殖化，可提高土壤有机质含量[21]，而植物的养分积累量是其生物量与养分含量的综合体现，直接影响还田可提供养分的多少。研究表明，紫云英地上部分氮积累量T1>T2>T3，磷积累量T1>T3>T2，钾积累量T3>T2>T1，碳积累量T3>T1>T2。地下部分氮、磷、钾碳养分积累量均以T3处理最高。综合看，T3处理植株养分含量高，且景观效应较优。因此，紫云英果园种植在偏重植株养分效益同时兼顾景观观赏时，可选用T3处理为适宜播种密度。