有机旱作果园土壤管理技术综述*

申仲妹，杨俊强，马光跃，郭建民

（山西农业大学园艺学院，太原 030031）

目前，我国旱作农业耕地面积约占总耕地面积的50%，而山西省旱地总面积占比超过80%。随着全球气候的变暖，干旱灾害发生频率、发生范围、持续时间、危害程度均呈上升趋势。2017 年6 月，习近平总书记视察山西时指出，“有机旱作是山西农业的一大传统技术特色。要坚持走有机旱作农业的路子，完善有机旱作农业技术体系，使有机旱作农业成为我国现代农业的重要品牌”，这一新理念突出了保护旱区自然生态环境与农业生产协同发展[1-2]。有机旱作果园土壤管理区别于传统旱作的技术特点主要是进一步提高水肥利用率。本文就有机旱作果园土壤管理技术进行探讨分析，旨在为旱地果园的有机旱作科学管理及绿色标准化生产提供参考。

1 有机旱作果园

旱作农业受到重视缘于美国对西部地区农业开发的成功案例，国外称之为Rained Agriculture，即雨养农业[3-4]。

有机旱作农业中心环节：大量增施有机物料，提升土壤有机碳含量，改善土壤理化性状；合理施用化肥，提升化肥利用率，实现均衡增产；另外配合抗旱耕作措施，如水土保持工作、轮作绿肥和深耕等，增强土壤纳雨蓄墒的能力，达到农业可持续高效生产的目的[4]。

有机物料具有营养全、肥效长的特点，与化肥合理混用不仅可以补充土壤矿质养分，而且还有调节化肥养分在土壤中释放的功效。施入土壤中的有机物料可以为土壤中的微生物提供更多的碳源，能促进土壤中微生物大量增殖，同时可提高土壤酶活性，有利于提升土壤供肥能力，为植物产量及质量的形成提供更优条件[5-10]。

发展有机旱作果园生产，应以增强果园土壤纳雨蓄墒能力、提高水肥利用率为目的，做好增施有机物料、合理施用化肥、加强水土保持等工作，坚持用地养地的可持续发展土壤管理方式，走有机旱作农业技术路线，才能实现优质高效果树生产。

2 旱地果园提高水肥利用率的技术措施

2.1 工程节水

2.1.1 水土保持工程

山区果园所在位置的坡度较平原果园要大，降雨后易造成水土流失，为了充分利用雨水资源，在果树栽植前，需要改变园区地表微地形，通过选择隔坡水平沟等不同保水工程[11-13]，缩短坡长和径流线，从而降低山地果园径流速度，达到拦蓄雨水的目的。建成3 年以上的梯田较10°以上坡地增产27.02%～52.78%，可实现把92.4%的降水径流就地拦蓄入渗利用[14-16]。

2.1.2 根域局部肥水调节技术

（1）穴贮肥水技术。穴贮肥水技术采用地膜或园艺地布覆盖收集雨水并防止土壤中的水分蒸发，利用草把构建下渗通道，在果树根系集中分布层通过穴施秸秆将施入的肥水储存起来，逐渐释放养分供给果树生长吸收。穴贮肥水可使果树肥水供给稳定，减少损失，能明显地改善旱地果树生长发育，达到增产和壮树的目的[17-19]。

（2）蓄水坑灌技术。蓄水坑灌法是一种适用于北方干旱果林灌溉的中深层立体灌溉方法，具有拦蓄径流、保持水土和提高抗旱能力的优势。前人试验表明[20-22]，蓄水坑灌条件下果树不同植株器官对肥料氮的吸收情况要优于地面灌溉，氮肥利用率比地面灌溉提高5%以上。地面灌溉条件下的氨挥发量是蓄水坑灌的14 倍左右，并且蓄水坑灌处理比地面灌溉处理N2O 排放量降低了30.17%。在无灌溉条件的山地，坑状蓄水技术具有拦蓄径流、保持水土和提高抗旱能力的优势[23-24]。

（3）孔穴肥水调节技术。在塬面和坡面现有小型水保工程的基础上，钻取一定直径和深度的孔穴，形成一个有效拦截降雨的“入渗孔”，能减少地表径流，增加深层土壤水分，通过水分导流进入根域而实现雨水的高效利用[25]。孔穴式施肥有利于水分向土壤较深层下渗，且有机物料有较好的持水性，可提高孔内及其周边较深层土壤相对含水量；而较深层土壤位于旱地果树深层根域，能为果树水分需求提供稳定保证[26]。

2.1.3 节水灌溉

在旱地果园内可修旱井、蓄水窖，可蓄住天上水、地表水和地下浅层水，利用旱井、蓄水窖出水管道发展微灌节水灌溉，提高水的利用率和水分生产率。节水灌溉工程包括喷灌、滴灌、环绕式滴灌、高挂微喷、树下微灌、涌泉灌等微灌技术，微灌减少了土壤扰动，不破坏土壤结构，能使果园水土保持现状，便于作业[27-28]。

（1）水肥一体化微灌技术。在旱区可以结合蓄水窖采用水肥一体化微灌技术进行节水灌溉，最节水的是膜下滴灌[29]。水肥一体化微灌技术可解决山地旱作果园降水期与果树需肥规律不相匹配时的水肥同步管理和高效利用，达到省工省时、提质增效的目的。滴灌可以控制灌水数量和频率，因此可提高水分利用率；由于肥料直接施在植株根区，可显著提高肥料利用率。果树需肥时期为：萌芽期、新梢生长期、果实膨大期及果树采收期。

采用施肥枪注射施肥是一种简易水肥一体化技术，先将可溶性肥料与水按一定比例进行配兑，再通过施肥枪向树体根系周围的土壤中直接注入肥料溶液，以增加土壤中有效养分。

（2）交替滴灌。集雨量不足时可采用根系分区交替滴灌方式[30]，能刺激根系加快生长，同时降低树体的蒸腾速率，有利于调节根系和树冠层的生长，优化干物质向各个器官均衡分配，此方式有利于提高对环境的适应能力及节水调控能力，在干旱地区有极广阔的应用前景。

2.2 农艺节水

2.2.1 生物覆盖

果园地面实施有机物覆盖是现代果园的重要栽培措施之一。果园进行生物覆盖后，能减少地表径流和水土流失，降低土壤水分蒸发，增加土壤有机质含量，还具有阻止杂草生长的作用。连年长期使用粉碎的秸秆、枝屑、绿肥等进行果园地面覆盖，可以不间断且稳定地供给土壤“碳源”，可在果园地表逐步形成一层逐年加厚的腐殖质层，能进一步改善果园土壤的理化性质、丰富微生物菌群生态以及优化果园微环境，对提高果品产量和品质具有积极的作用[31-35]。生物覆盖措施能提高雨水在果园的蓄积，具有水库蓄积作用。将果园内清除的杂草和残茬秸秆进行切碎加工后覆盖在树盘内能有效降低地表蒸发，起到抑蒸保墒作用[13]。残茬秸秆覆盖一般平均多蓄水45～70 mm，可减少水土流失58.7%～62.9%，增产20%～30%，特殊年份可增产50%～60%[11]。拥有足量沙源的地区，还可以通过覆沙实现果园旱作抑蒸保墒、增加入渗以及增温保温的目的[34-35]。

2.2.2 生草覆盖

要提高果品质量与效益，首先要提高果园土壤质量与综合肥力。多数旱地果园将传统的“清耕制”作为日常的管理方式，长期而频繁的旋耕会过度破坏土壤结构，使土壤水土保持能力降低，尤其是园区遇到暴雨、急雨，水土流失加重，最终造成果园生态环境恶化，产品品质下降，果园土壤肥力尤其是有机质含量低下。果园土壤有机质含量提升，不是短时间内能够解决的问题，需要长期缓慢提升，果园生草是一个明显而有效的方法。生草可以提高果园土壤以羰基碳为主的总有机碳、水溶性有机碳等[36]，果园长期生草可以调节土壤微域环境，改善土壤养分状况，提高土壤综合肥力水平[37]。

2.2.3 间作覆盖

旱地果园在山坡面上可种植绿豆、黄豆、红薯、花生、土豆、谷子等生长期短、植株矮小且不与果树争肥水的农作物；绿肥可以间作1 年生豆科植物白三叶，时间选择夏播为宜[13]。对于经济价值较低的旱地果园，进行经济作物的间作，还有利于增加果农的收入。

2.2.4 地膜或园艺地布覆盖

果园为保墒进行地膜覆盖，该技术操作简便，成本低，效果明显，近年来更流行使用园艺地布进行覆盖。一般地膜长期使用后对土壤结构具有破坏作用，残膜会严重阻碍果树根系对土壤中水肥的吸收转运。目前市场上已由普通地膜发展到渗水地膜、可降解地膜等[1,38-39]。据靳珊珊等[40]研究，白色地膜和地布覆盖与裸地相比均可改善枣树土壤水热条件，虽然地布覆盖保墒效果略低于白色地膜，但具有成本低、使用年限长及防止杂草生长等优点，更适用于旱作山地果园管理中。果园覆膜模式应采用起垄覆膜的方式，通过起垄覆膜使得垄面雨水可以顺利收集并及时渗入土壤中[41]。

3 旱作果园其他综合技术措施

3.1 选择抗旱品种和砧木

适合北方地区栽培的耐旱树种有桃、杏、枣、无花果和葡萄；中等耐旱树种有苹果、梨、柿、核桃和山楂等。抗旱性强的砧木苗有山桃、山杏、酸枣、山定子、杜梨等[12-13]。

3.2 抗旱管理技术

3.2.1 整形修剪

树体的蒸腾受气象、土壤和自身生长状况等因素的综合影响，节水型整形修剪技术核心是以水定产、以产定形，通过控制树形和树势调控树体蒸腾，达到树体年耗水量和园区降水量的相对平衡。节水型整形修剪通过有目的的修剪，合理地控制树冠冠幅体积和叶面积的扩张，抑制树体过分耗水，在有限的水资源条件下，实现降水利用效率的最大化[42]。乔化树树高控制在3.0～3.5 m，矮化树树高控制在2.5 m 左右为宜。整形宜选用小冠树形，修剪要轻，多留枝条，动剪要重，少留伤口[13]。

3.2.2 生草管理

旱地果园可以通过刈割控制生草的生长，降低肥水竞争；雨季促进生草生长，消耗多余水分，控制树体旺长。果园生草管理宜采用行间生草、树下覆盖的模式，这种半覆盖半生草的管理方式既能缓解生草与树体或多或少争肥水的矛盾，也可以起到长期生草改良土壤的目的。自然生草，一年中可以通过多次刈割，始终将草高控制在10 cm 左右[13]，减少草的生长量，降低草的耗水量，减缓树草肥水矛盾。

油菜适应性强，是果园的优良绿肥。油菜于8月下旬至9 月播种，生长期覆盖地面，既保温又保湿，还有消灭杂草的功能，对北方雨季多余雨水具有消耗作用。油菜可在花期直接刈割翻压，此时油菜植株体内营养含量高，生物产量也高，腐烂转化后能为果树生长提供大量营养物质。同时粗大且含水量高的油菜根系既能疏松土壤，又对树体需水提供了一定保证，另外根系腐烂后，能形成雨水下渗通道，对果园保水具有积极的作用[43-44]。

3.3 化学调控

化学调控技术是通过化学调控制剂影响土壤和植物系统中水肥入渗、保蓄、吸收利用等途径来实现水肥调控[45]。

土壤结构改良调控类制剂可以增加水肥进入土体的数量。土壤改良剂PAM 可以固持土壤并促进孔隙的形成，增加雨水的入渗，其吸水后所形成的凝胶化物质能够吸附土壤颗粒进而不断聚集形成更多土壤团聚体[46]。

土壤水肥保蓄调控类制剂可以将水肥蓄持在树体根系层，形成一个水肥库，让水肥缓慢释放，为树体生长实现持续供给水肥，提升水肥的有效利用率。土壤保水剂SAP 具有强吸液能力，其独特的分子网络结构能够快速吸储土壤中的水肥，吸液量可为自身的100～1 000 倍，并且能反复吸储水肥，有利于减少旱地果园水肥淋溶渗漏；在树体根区形成水肥耦合微域，影响根系分布和发育[47-48]。

作物生理调控类制剂可对作物生长机能进行调控。黄腐酸FA 能够降低作物“奢侈”蒸腾时的叶面气孔开度，抑制水分的蒸腾耗散，同时可以促进作物的光合作用，提升作物的生理活性。能提高作物体内抗氧化酶如过氧化物歧化酶、过氧化物酶等的活性，增强清除活性氧和氧自由基的能力，从而减轻膜脂过氧化作用和膜伤害，延缓植株衰老[49]。

4 小结和讨论

旱地果园多为雨养农业，如何通过农业技术措施实现果园根域肥水调控，对于是否能实现经济林的高质量发展具有决定性作用。沿黄旱地果园降水量少，年际变化不大，季节分配不均，降雨季节与树体需水物候期不吻合，且多无效雨、大雨、暴雨，因此干旱缺水成为影响旱地果园生产潜力的重要限制因素，究其根本原因是自然降水的大量流失和无效蒸发。

土壤有机质含量低下是限制沿黄旱地果园生产力高低的另一个主因。在旱作果园中，尤其是山坡地果园，由于经济效益低下及环境交通受限，近年来的有机物料投入量几近为零，使得土壤有机质含量持续下降，土壤可持续生产能力降低，甚至导致深层土壤永久性干层加厚。有机肥施入土壤中能通过增加土壤中胶结物质的方式促进土壤团聚体的形成，进而增加土壤团聚体质量分数和稳定性，从而改善土壤结构状况，提高土壤中有效水分体积分数。施用有机肥是我国传统农业的增产措施。山西省旱农区自20 世纪80 年代初大量使用化肥以来，由于忽视有机肥的积制和施用，耕作土壤普遍出现有机质减少、肥力下降和结构变劣等问题。尤其是土壤水分物理性质的劣化，严重影响了土壤持水能力，致使土壤抗逆性下降，在某种程度上加剧了干旱的发生。近年来大部分果园尤其是经济价值较高的果园，常常通过增施有机肥来提高果品质量，该方法还有提高蓄水保墒能力的功效。因此，从现实生产角度和长远的眼光看来，旱区培肥土壤，改善土壤结构，增加蓄水保墒能力，是实现高效生态果业的重要条件，对于实现旱地果业的持续增长具有十分重要的意义。