种植紫花苜蓿对果园土壤理化性状及生长环境变化的影响

张战备， 杨印斌， 段国琪， 薛琴琴， 袁嘉玮， 田时敏

(山西农业大学棉花研究所，运城市农业科学合作研究院， 山西 运城 044000)

清耕是保持果园地面干净的一种土壤管理制度。我国的果农普遍习惯对果园进行清耕除草，这一习惯会导致土壤板结，理化性质变坏，并形成一层坚硬的犁底层，土壤有机质和氮素含量减少等许多弊端，进而影响果树根系正常生长，产量下降，品质变劣[1]。每年盛夏时节炎热多雨，田间杂草生长旺盛，除草成了田园的主要农活，令人苦不堪言，且清耕除草增加了管理用工，提高了生产成本。

果园生草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培育模式，是提高果实品质，实现果业可持续发展和栽培管理现代化的必然选择，是发达国家现代果园管理的通行做法。1939年前乌克兰南部的一些果园就采用草被方式[2]。至1999年欧美及日本实施生草果园面积占果园总面积的55%～70%以上[3]。近10年来在果树生产发达的国家中，1/2园区实施果园生草，有的国家其生草果园已达95%[4]。我国对果园生草法的研究和应用起步较晚，从80年代开始,借鉴国外经验，结合我国国情逐步开展起来[5]。近年来我国苹果栽培正向矮砧密植方向发展，由于矮砧树根系较浅，对灾害性天气抵抗力较差，行间生草可提高果树根系抗旱、抗涝和抗高温能力。因此，果园生草制在我国果树生产上势在必行。前人对果园生草法已做了大量的研究[6-22]，但在我国没有大面积推广，尤其在运城市拥有超过14万hm2果园，实行生草研究和应用较少。本研究通过在山西农业大学棉花研究所果树试验基地生草试验，测定土壤理化性状的变化，观察和了解生草对害虫发生严重度的影响，旨在为今后运城市果园推广生草土壤管理制度应用于生产实践提高理论依据，对于当地果业健康持续发展和升级改造具有重要的意义。

表1 生草后果园土壤养分含量变化

1 材料和方法

1.1 试验设计

试验地点为山西农业大学棉花研究所果树试验基地(110°43′38″E，35°10′54″N，海拔383 m)，试验果园为2017年新栽植的矮化密植园。试验时间2017—2019年。试验设生草(紫花苜蓿)处理和清耕(ck主要人工除草)各6 667 m2。2017年秋季(9月中旬)播种紫花苜蓿，为了防止刚播种的苜蓿与果树争肥，种草和对照行间均撒施了定量有机肥和尿素，土壤的管理与常规保持一致。果园实行水肥一体化，在2018年和2019年，行间均未施肥。生草高度控制在30～40 cm，每年刈割3～5次；紫花苜蓿播种前(2017年9月)，生草栽培1年后(2018年10月)，2年后(2019年10月)分别取样测定果园土壤速效矿质元素的改变。

1.2 测定指标

1) 土壤养分含量：样品取自0～20 cm 土层。土样经过风干、研磨、过2 mm筛，混合后装瓶。土壤氮测定采用碱解-扩散吸收法；有效磷测定采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法；速效钾测定采用1 mol·L-1的NH4OAC浸提-火焰光度法；采用外加热K2Cr2O7容量法测定土壤有机质。测定方法参照文献[23]。

2) 土壤硬度：使用紧实度仪进行测定。

3) 土壤含水量：在测试区按“S”形5点采样，分0～20 cm、20～40 cm、 40～60 cm、 60～80 cm、 80～100 cm， 5层采集。取样合去除杂质放入铝盒，105 ℃烘至恒重，测定前铝盒需逐个称重。

4) 果园气温、相对湿度及土壤温、湿度：用ZDR-20温湿度记录仪测定各处理行间距地面1.0 m高处气温和相对湿度，设定20 min测一次，观察全天变化规律；用StevensPOGO分别测定地表0～10 cm的土壤温、湿度，08：00时开始至18：00时结束，每2 h测定1次，每处理各选3个点，取平均值。

1.3 数据处理

采用Excel 2007软件进行处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 生草对土壤养分含量变化的影响

有机质含量的多少是果园土壤肥力综合指标之一，通过连年对果园生草土壤取样检测，发现果园生草后土壤中各种养分含量均有所增加，有机质含量分别比上一年增加14.1%和7.7%。

2.2 生草对土壤硬度的影响

土壤硬度是土壤重要的物理性质指标之一，在一定程度上体现了土壤保肥、保水力。果园生草后，土壤硬度降低，增加了土壤通透性，利于果树根系的呼吸，提高土壤中肥料的吸收。由表2可知，土壤硬度随土层深度的增加而增大，种植苜蓿后土壤的硬度与对照差异显著，可能是种草处理的草根和砍杀后草留在土壤中，腐解后增加了土壤的有机质含量，使土壤变得疏松，且随着土层深度的增加，硬度逐渐增大。

表2 果园生草对土壤硬度的影响

2.3 生草对果园土壤水分的影响

2019年12月2日对果园(近60 d无雨和浇水)生草土壤0～100 cm取样，对所取样品进行了含水量的测量。结果显示(表3)，种植苜蓿的土壤含水量0～100 cm，均比清耕(对照)高，且0～20 cm差异显著，说明生草后可以降低土壤水分的蒸发，使土壤的含水量提高，果园的抗旱性增强。

表3 果园生草对土壤含水量的影响

2.4 生草对果园土壤和空气温、湿度变化的影响

果园的土壤和空气温、湿度的变化，对果树的光合生理和园中害虫的发生严重度具有一定的调节作用。2019年在7月中旬炎热的夏季，采用温、湿度自动记录仪，测定生草和清耕土壤(10 cm)和果园空气温、湿度1 d中的变化。结果显示，生草后土壤温度在1 d的变化中升温较慢，且低于ck的温度，夏季中午高温时节(12：00时至14：00时)生草土壤(10 cm)温度比ck降低2 ℃左右(图1)；表明种草对吸收太阳辐射作用明显，避免高温对果树的伤害。生草后土壤湿度下降慢，湿度比对照高3到5个百分点(图2)。据图3可知，空气温度在0～9 h时基本一致，在早晨太阳出来后，清耕园温度会急剧上升，而生草果园上升比较平稳，且0～23 h时间都低于ck；空气中的湿度变化规律显示0～9 h时空气相对湿度保持比较稳定的趋势，随着太阳的升起相对湿度有所下降，在傍晚7时逐渐回升，生草后相对湿度比ck高(图4)。

图1 夏季果园生草与清耕对照土壤温度日变化

图2 夏季果园生草与清耕对照土壤湿度一日变化

图3 夏季果园生草与清耕对照空气温度日变化

图4 夏季果园生草与清耕对照空气湿度日变化

2.5 生草对果园害虫发生严重度的影响

在苹果园害虫和天敌发生盛期，采用对角线5点取样，每点选取5株苹果树，每株果树按东、南、西、北、中5个方位, 每个方位选取上、中、下三枝, 每枝长15 cm，共选取75个枝条，调查枝上的天敌种类和数量。

2019年6月10日调查苹果瘤蚜的天敌,共有瓢虫、草蛉、食蚜蝇、小花蝽和蜘蛛分别为39只，1只，4只，93只和10只；7月8日调查苹果绣线菊蚜天敌,共有瓢虫、小花蝽和食蚜瘿蚊分别为3只，3只和7只；8月9日调查苹果全爪螨天敌，有小花蝽和塔六点蓟马分别为15只和280只。结果显示，果园生草后天敌数量很大，对苹果害虫的自然控制作用增强。

3 结论与讨论

果园生草后土壤养分含量有所改善，有机质含量每年可提升1%左右，土壤硬度比对照显著降低，土壤含水量增加，果园土壤和空气温、湿度变化趋缓，天敌种群数量较大，害虫发生受自然控制明显加强。

3.1 果园生草与果树是否争水争肥探析

果园生草一定程度改善了土壤养分，然而草的生长需要消耗土壤中的养分和水分，可能会与果树争水肥，影响果树正常生长，所以在播种前要施足底肥，苗期也要根据生长情况施一些尿素。果园生草可以抑制杂草的滋生，改善果园的生态环境条件，假如把果园生草全部割下喂牲口或做他用，会造成果园土壤越来越瘠薄，产生草与果树争肥的现象；如果把果园每年生产的草全部还田，不仅不会造成与果树争肥现象，还会逐年提高土壤的有机质含量，达到改良土壤的效果。当然草如果生长在树盘上，就会发生一定的争水、争肥和争呼吸的矛盾，所以果园生草一般在行间进行，可在树盘下覆盖作物秸秆、草体或防草布等控制其生长杂草。生草果园比清耕果园耐旱。

3.2 果园生草符合当代果业可持续发展战略

研究和实践都证明，生草果园的环境条件有利于益虫的生长和繁殖，继而起到控制害虫滋生的目的，达到了“把天敌请进园，把害虫引下树”的生态效果。生草果园的土壤中微生物含量和蚯蚓多，促进了各种矿物质肥料的活化，利于果树吸收。

果园生草是果园土壤管理的最好最高效的方法，生草后土壤有机质含量逐年增加，有利于土壤团粒改善，降低土壤硬度，使土壤变得疏松，增强保水保肥能力。生草栽培在夏季有利于改善果园小气候，缓解高温造成的危害，增加叶片的光合效率，在果实成熟后期如遇到大量降雨还可以帮助树体分解部分水分，降低裂果，提高果实商品率，同时能够降低成本，提高效益等诸多好处，符合当代所倡导的生态农业和可持续发展战略。