生草对梨园温度和果实产量与品质的影响

韦 鑫, 张朝权, 谢彩云*, 张 莉, 李 娟, 张礼维

(1.贵州省草业研究所, 贵州 贵阳 550006; 2.安龙县春潭街道农业综合服务中心, 贵州 安龙 552400; 3.黔西南州农业农村发展中心, 贵州 兴义 562400)

0 引言

【研究意义】中国果树种植面积和水果产量居世界第一[1],贵州省园林水果种植面积则居全国第七,水果种植已成为促进地方经济发展的产业之一。但贵州地处岩溶山区,石漠化特征明显,生态系统脆弱,土地贫瘠,土壤水土流失和侵蚀严重,土壤大面积裸露[2-3]。贵州传统果园管理方式以清耕为主,清耕果园地面空间大面积闲置,造成土地资源浪费[4],加上肥料和除草剂的过量施用,破坏土壤结构,导致土壤肥力下降。面对经济和生态的双重要求,亟需发展生态高效、绿色健康的果园管理模式。果园生草是国内外大力推广的一种先进、实用、高效的现代化果园管理方式[5],主要包括在果树行间或全园自然生草和人工生草两种模式[6],研究贵州果园生草对地力提升、改善土壤小生态环境,以及促进果树产业的可持续发展具有重要意义。【前人研究进展】与果园清耕相比,果园生草可提高果园单位面积的复种指数,抑制杂草生长,维持地温和气温,减少环境污染,优化果园土壤理化性质,促进果树生长,增加果实产量和提升果实品质,长期生草对果园可持续生产具有深远意义[7-10]。董春华等[11]研究表明,果园套种豆科牧草,能有效增加土壤中氮磷含量,增加冠径和春秋梢数及长度,提高果实单果重和产量。付雪琴等[12]研究表明,果园行间生草有利于改善土壤结构的稳定性,增加表层土层有机碳含量,改善果实鲜食品质。陈久红等[13]研究表明,果园生草能改善梨园小气候综合效应,提高梨树叶片净光合速率,从而增加单果质量,提升果实品质,以套种白三叶效果最好。张朋朋等[14]通过研究不同生草年限对果实的影响发现,梨园生草可以提高果实形态和品质,且生草3年以上对果实品质的改善最好。王永恒[15]研究发现,在贵州西部山地梨园生草,能改善土壤环境,提高产量,提高果实外观和内在品质,增加经济效益。【研究切入点】目前,有关喀斯特地区果园生草的研究鲜见报道,因此,选择耐阴性强,被称为“果园草”的禾本科牧草鸭茅,生长繁殖快、应用范围广的豆科牧草白三叶以及当地农民普遍种植的豆科牧草光叶紫花苕进行梨园生草试验。【拟解决的关键问题】研究不同类型牧草在当地果园的适应性、果园生草后冬夏两季果园表层土壤、地面和底层空气的温度,以及生草对果树单果重、单株产量和果实品质的影响,以期为贵州生态果园的可持续发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在贵州省黔西南州安龙县招堤街道金秋梨园(105.46° N,25.09° E)进行,海拔1 416 m;果园面积3.33 hm2,树龄为16年,株行距3.5 m×4 m,土壤为黄壤,果园管理以清耕为主。

1.2 试验材料

牧草品种分别为禾本科牧草鸭茅(Dactylisglomerata),品种名为安巴;豆科牧草光叶紫花苕(Viciavillosa),当地品种;豆科牧草白三叶(Trifoliumrepens),品种名为海法。鸭茅和白三叶种子购自贵州绿冶农牧业开发有限公司,光叶紫花苕种子由贵州省黔西南州安龙县招堤街道农业综合服务中心提供。

1.3 试验方法

试验于2018年9月开始,共设4个处理。处理DG:鸭茅,播种量为5 kg/667m2;处理VR:光叶紫花苕,播种量为2 kg/667m2;处理TR:白三叶,播种量为2 kg/667m2;以清耕为对照(CK)。每处理各设3个种植小区,小区面积40 m2(5 m×8 m),随机排列,播种前进行土地翻耕和除草后将草种撒播于小区内,轻覆1层薄土。生草栽培过程中不施肥,在牧草生长初期除1次草。果园生草第3年进行牧草产量、果园温度和果实产量及品质测定。

1.4 测定项目

1.4.1 鲜草产量及风干率 在光叶紫花苕初花期进行鲜草产量测定,在种植小区内按1 m×1 m样方随机取样,每小区3次重复。鲜草产量测定后,每处理的3次重复均取500 g鲜草装入袋中带回实验室,在通风干燥处自然风干,计算风干率。

风干率=干草重量/鲜草重量×100%

1.4.2 果园温度 分别在7月和12月对园内温度进行测量,使用电子温度计(品牌INVESIBLE,型号T-105)测量果园表层土壤(0～20 cm)、地表(0 cm)、距地面10 cm、20 cm和30 cm空气温度。

1.4.3 梨树单株产量 每处理随机选择1棵梨树,摘取20个果实,用电子天平测量单果重,统计小区每棵果树的果实数量,计算小区内单株果树的平均产量。

1.4.4 果实品质 每处理小区内随机摘取果实,带回实验室进行果形指数(纵径/横径)(使用游标卡尺测定)、可食率(使用电子天平测定)、可溶性固形物(采用折光仪测定)、可溶性总糖(采用蒽酮比色法)、可滴定酸(采用直接滴定法)和维生素C(采用二氯酚靛酚法)测定。

1.5 数据分析

采用Excel 2010和SPSS 19.0进行数据统计分析及差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 牧草的鲜草产量和风干率

由表1可知,3种牧草间的鲜草产量差异均不显著,以鸭茅最高,为2 501.25 kg/667m2;其次为光叶紫花苕,为2 476.79 kg/667m2;白三叶最低,为2 232.23 kg/667m2。风干率以白三叶最高,为30.37%;其次是鸭茅,为21.68%;光叶紫花苕最低,为19.14%。

表1 梨园种植3种牧草的鲜草产量和风干率

2.2 果园的温度

2.2.1 夏季温度 从图1看出,不同处理夏季温度随着距离地面高度的增加变化不大,同一高度温度DG、VR和TR处理间差异均不显著,均极显著低于CK。与CK相比,DG、VR和TR处理的表层土壤(0～20 cm)温度分别低1.1 ℃、1.7 ℃和1.8 ℃,0 cm处空气地表温度分别低4.8 ℃、4.8 ℃和4.7 ℃,10 cm处空气温度分别低5.2 ℃、5.0 ℃和4.8 ℃,20 cm处空气温度分别低5.5 ℃、5.0 ℃和4.9 ℃,30 cm处空气温度分别低4.4 ℃、4.7 ℃和4.3 ℃,差异均达极显著水平。说明,果园生草可极显著降低夏季果园温度,种植鸭茅、光叶紫花苕和白三叶对夏季果园同一高度温度的影响无明显差异。

注：不同大、小写字母分别表示差异极显著(P<0.01)和差异显著(P<0.05),下同。

2.2.2 冬季温度 从图2看出,不同处理冬季温度随着距离地面高度的增加而降低,同一高度温度生草处理均高于CK。果园表层土壤(0～20 cm)温度:DG、VR和TR分别比CK高0.7 ℃、0.5 ℃和1.0 ℃,3个生草处理间差异不显著,DG和TR处理显著高于CK;地面温度(0 cm):DG、VR和TR分别比CK高0.8 ℃、0.5 ℃和1.0 ℃,DG和TR显著高于CK;距地面10 cm空气温度:DG、VR和TR分别比CK高1.2 ℃、0.6 ℃和0.8 ℃,3个生草处理间差异不显著,DG和TR显著高于CK;地面20 cm处空气温度:DG、VR和TR分别比CK高0.7 ℃、0.4 ℃和0.9 ℃,3个生草处理间差异不显著,TR显著高于CK;地面30 cm处空气温度:DG、VR和TR分别比对照高1.1 ℃、0.3 ℃和1.0 ℃,DG和TR显著高于CK。说明,果园生草均可提高冬季果园温度,种植鸭茅、光叶紫花苕和白三叶对冬季果园同一高度温度的影响有一定差异。

图2 果园生草不同处理冬季果园的温度

2.3 果实产量

从图3看出,不同生草处理的单果重和单株产量均高于CK,且各处理间差异均不显著。与CK相比,DG、VR和TR的单果重分别重12.31%、12.91%和14.01%,单株产量分别高3.39%、8.70%和5.82%。

2.4 果实品质

由表2可知,果形指数:DG、VR和TR分别较CK低9.11%、0.51%和1.87%,其中,DG显著低于CK,VR和TR与CK间差异不显著。可食率:DG、VR和TR分别较CK高0.37、1.74和1.48百分点,各处理间差异均不显著,以VR最高。可溶性固形物含量:DG、VR和TR分别较CK高0.74,0.94和0.41百分点,DG和VR与CK间差异均达显著水平,以VR最高。果实可溶性总糖含量:DG、VR和TR分别较CK高56.70%、81.37%和55.64%,差异均达显著水平,以VR最高。可滴定酸含量:DG、VR和TR处理较CK分别低49.33%、14.91%和13.58%,DG含量显著低于其他处理,VR和TR与CK间差异不显著。维生素C含量:DG、VR和TR分别较CK高50.75%、83.87%和75.89%,差异均达显著水平,以VR最高。

表2 果园生草不同处理的果实品质

3 讨论

鸭茅与白三叶为多年生牧草,一次种植后能在果园中生长多年,光叶紫花苕虽为一年生或越年生牧草,但可利用其硬籽特性,每年均可在果园中自生,种植3年后果园覆盖度达90%[16],具有良好的果园覆盖作用。在选择牧草是否适合套种特定果园的时候,需要比较研究果园生草后草产量、果实产量以及果实品质等指标的变化[17]。试验结果表明,鸭茅、光叶紫花苕和白三叶都能在果园获得较高的产量,说明这3种牧草在当地果园适应性良好。

果园生草实施后,利用牧草生长对果园地表形成生草覆盖,避免果园土壤直接裸露,表层土壤和近地面空间的光、热等生态因子也相应随之改变[18]。果园生草在高温季节能起到阻止土壤温度迅速上升的作用,而在低温季节,也能起到减缓土壤热量迅速散失的作用[19-21]。焦润安等[22]研究表明,生草在高温季节能抑制果园地温大幅上升,而在低温季节则对果园具有保温效应;高启明等[23]研究表明,果园生草能调节果园近地层空气温度;陈久红等[13]研究表明,生草对梨园不同土层温度具有调节作用,在夏季具有降温效应,在温度较低的季节具有增温效应。本研究表明,相较于清耕,3种生草处理对果园土壤、地面和近地面空气温度有显著的调节作用,各处理间无明显差异,这与前人研究结果一致。

王永恒[15]研究表明,果园生草能增加贵州山地金秋梨园果实重量,提高果实可溶性固形物含量,改善果实品质,提高果树产量;郭晓睿等[7]通过文献分析发现,果园生草能增加果实单果重,提高果园产量。本研究表明,3种生草处理均可增加金秋梨的单果质量和单株产量,各处理间无明显差异。

果园生草可以增加果实可溶性固形物、总糖和维生素C含量,降低可滴定酸含量[14,24-25]。本试验也取得了一致的研究结果,套种鸭茅、光叶紫花苕和白三叶,果实中的可溶性固形物含量比清耕分别高0.74、0.94和0.41百分点,可溶性总糖分别高56.70%、81.37%和55.64%,维生素C分别高50.75%、83.87%和75.89%,可滴定酸分别降低49.33%、14.91%和13.58%。果园生草能够改变果园小生态环境,调节土壤理化性质和微生物结构[19],有利于土壤团聚体形成,降低土壤容重,提高土壤通透性,促进根系生长,更有效地促进根系对营养成分的吸收,促进叶片光合作用,进而促进果园果实产量和品质的提高[26-28]。

4 结论

贵州山地金秋梨园套种鸭茅、光叶紫花苕和白三叶3种牧草中鸭茅产量最高,白三叶干物质量最高。生草对果园夏季有降温作用,冬季有保温作用,夏季果园表层土壤温度降低1.1～1.8 ℃,地表温度降低4.7～4.8 ℃,底层空气温度降低4.3～5.5 ℃;冬季果园表层土壤温度增加0.5～1.0 ℃,地表温度增加0.5～1.0 ℃,底层空气温度增加0.3～1.2 ℃。果园生草可增加果实单果重、提高梨树单株产量,降低果实的果形指数和可滴定酸含量,增加果实可食率,提高果实中可溶性固形物、可溶性总糖和维生素C的含量。果园生草对果园内温度具有调节作用,有效促进果树增产,提升果实品质。果园套种光叶紫花苕的果实产量最高,品质较优。