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果园生草覆盖研究动态及发展方向

2012-01-25方敏彦梁慧敏鲍荣静

浙江农业科学 2012年12期
关键词:生草苹果园果树

方敏彦,梁慧敏,鲍荣静,章 明

(1.江苏农林职业技术学院,江苏 句容 211121;2.句容市园林管理处,江苏 句容 212400)

覆盖 (mulching)是指在土壤表面以某种方式使土壤与环境形成一个隔层的地面管理措施。作为土壤管理技术之一的地表覆盖技术,具有蓄水保墒、培肥地力、减少水土流失、调节微生态系统环境等功能[1-2],现已成为世界上许多国家和地区广泛采用的土壤管理调控技术之一。生草等种植活体遮盖物的土壤管理方法称为生草覆盖 (作物覆盖),主要用于盐碱地改良及果园土壤管理方面,可提高土壤养分,增加土壤中有机质含量及微生物的数量与种类,同时可以使果树害虫的天敌种群数量增加,减少了农药的投入及农药对环境和果实的污染,并能有效防止冬春季风沙扬尘造成的环境污染等问题。随着近年来生态农业的发展,生草覆盖研究取得了较多新进展,为此,本文从生草覆盖的类型及对果园生产环境和果树的影响等方面对近年来国内外的研究情况进行综述,以期为生草覆盖的研究应用提出一些建议。

1 生草覆盖的类型

1.1 按种植方式划分

按照草种在果园的种植的方式不同可分为行间和全园生草覆盖[1]。行间生草覆盖是指只在果树行间种草的局部覆盖方式,适用于幼龄果园;全园生草覆盖是指在全园所有树下全部种上草种,以地面全覆盖的方式进行草种种植,适于已经成熟的果园。

1.2 按植被类型划分

果园生草从地被角度讲,可分为人工种草和自然生草[2]。人工种草是指人工选择特定的草种,人为地在果园进行种植,以达到生草的目的。自然生草是指果园内自然生长出的草种,经过多年的自然生长,竞争后存活下来适应当地生态环境实现自然生草。

2 生草覆盖对果园生产环境的影响

2.1 对土壤盐渍化的治理及水土保持作用

生草覆盖能有效进行盐碱地改良,减少农田土壤无效蒸发,调节盐分在土体中的分布。生草覆盖后,草坪草根系及植物残体添加了土壤中腐殖质含量,腐殖质是土壤中进行离子交换的有效介质,腐殖质的增加也促进了土壤中的离子交换,起到调节酸碱度的作用,最终降低土壤中碱离子的含量,降低土壤盐分。

贾恢先[2]在内陆盐渍化生物防治研究中指出,全年绿色覆盖,一方面可防止盐分的表聚,另一方面可培肥地力,达到可持续发展的目的。李昂[3]研究发现二年生红豆草、一年生红豆草等绿色覆盖模式均使土壤表层盐分含量比同期裸地的低,说明生草覆盖具有明显的抑盐作用。

果园生草可有效的防止水土流失。辽宁省果树研究所相关研究表明[4],较裸露地,生草覆盖后地表径流和土壤冲刷量明显降低,分别降低了40%~60%和30%~90%;内蒙古坝口子试验站研究发现[5],与裸露地相比,生草覆盖后地表径流量降低了43.8%~61.5%;郑州果树研究所对丘陵红壤果园观测[6]结果显示,生草覆盖后地表径流和土壤冲刷量都有所降低,分别降低了27.5%和3.68倍。

2.2 对土壤水分的影响

果园实施生草覆盖后,增加了草被地表覆盖,减缓了地下水分的蒸发散失,分别提高了0~10,10~30和30~50 cm土层的土壤含水量,起到了良好的土壤保水作用。在提高土壤保水性能方面,果园内人工种植适当草种比自然生草的效果明显,间种果园草地全年均较自然生草效果好[7]。在丰水季节生草处理后,0~40 cm土层水分含量可提高 2.02% ~3.76%[8]。

2.3 对土壤结构的影响

良好的土壤结构能提供优良的土壤基础,能为果树优质高产提供前提条件。果园生草覆盖后可有效改善土壤的物理性状,使土壤微生物活动加剧、土壤总孔隙度提高,有效促进根系层土壤团粒结构的形成。果园生草覆盖能明显改善0~20 cm表土层的土壤结构,使土壤孔隙度增加、土壤容重降低,但20 cm以下的深层土壤结构变化趋势不明显[9-11]。赵更生等[12-13]对生草覆盖桔园研究结果表明,与清耕园相比,不同草种生草园土壤总孔隙度增加了0.86% ~4.71%。李会科等[13]对渭北苹果园的相关研究发现,生草覆盖后在0~40 cm土层土壤容重平均降低6.5%;郝淑英等[9]在黄土高原地区的果园生草试验结果表明,生草覆盖区与裸地区相比,土壤结构有较大改善,0~40 cm土层土壤团粒结构增加10.2%~12.2%。

2.4 对土壤有机质的影响

清耕导致土壤有机质含量下降,其中表层下降最为明显。生草覆盖后由于草坪草植物残体在土壤中降解、转化形成腐殖质,随着生草的年份增加,土壤有机质含量也不断提高。这种有机质的增加在表层土壤最为明显,随着土壤深度的增加这种变化趋势逐渐减小。与生草覆盖法相比,常规的深翻绿肥法并不能明显的增加土壤腐殖质的含量,主要原因是深翻绿肥后有机质的转化主要是矿物质化过程而不是腐殖化过程[14]。

邓丰产等[15]研究发现,生草覆盖后果园土壤的有机质有所增加,随着生草年限的延长有机质含量逐年提高;Haynes等[16]报道成龄的金冠苹果园生草覆盖3年后较清耕处理表层0~30 cm土壤有机质增加0.2%;黄显淦等[17]在对生草覆盖的葡萄园研究中发现,0~20 cm土层中有机质含量比清耕对照提高0.22%;李会科[13]认为生草覆盖果园中0~20 cm土层有机质含量较清耕土壤有显著增加,禾本科和豆科牧草分别每年增加0.1%和0.15%;谷艳蓉等[18]研究表明,桃园自然生草覆盖后能够增加土壤有机质含量,增加幅度为10.40% ~38.10%。

2.5 对土壤N,P,K及速效养分的影响

果园生草覆盖可有效提高土壤N,P,K及速效养分的含量。草坪草营养体回归土壤分解转化后,可返还给土壤大量的N,P,K,Ca,Mg,Fe,Zn,Mn等营养元素。这其中豆科草坪植物有良好的固氮作用,能使土壤中氮素的含量显著提高,在适当的种植方式和充足的覆盖率的条件下,每1 hm2的白三叶草可固定氮素150~195 kg,果园种植白三叶可大幅度降低甚至取代氮肥的投入量。种植禾本科草坪草早期土壤中N含量降低,但随着种植年份的增加,土壤中的N含量也将逐步提高。

李国怀等[19]研究结果表明,柑橘园生草覆盖初期土壤中速效N,K等营养元素的含量有所降低,但种植草坪草2年后土壤中有效N,K,Fe和Zn等养分含量均高于清耕对照;随着土壤深度的增加N含量会逐渐下降,Lehmann等[20]研究表明,椰子园种植豆科草坪草后,N素的下降趋势比清耕区小。Smith等[21]对核桃树生草覆盖研究发现,生草覆盖后第1年0~30 cm土壤层的 N含量减少,但生草3年后 N含量开始增加;刘蝴蝶等[22]对生草苹果园的研究发现,果园生草覆盖区与对照区相比土壤中N,P,K等养分含量均有不同程度提高,全氮提高7%~12%,有效磷增加20%~35%,速效钾增加9% ~25%;孟平等[23]对太行山区苹果—沙打旺覆盖后土壤养分的变化研究发现,生草覆盖后土壤0~30 cm土层速效氮提高了32%。

2.6 对土壤微生物的影响

生草覆盖能够改善果园土壤物理性状,增加土壤腐殖质,提高土壤养分,可有效减少土壤水分蒸发,保持和稳定土壤温度,有利于细菌和真菌的生长。草坪草根茎系统及枝叶残体的分泌物为土壤中微生物的活动提供了必需的营养物质,使土壤中微生物的种类和数量大幅度提高。

陈欣等[24]研究发现,与清耕区相比,生草覆盖后果园土壤中微生物数量、解磷微生物 (PSM)活性和VA菌根孢子数量都有所提高;张成娥等[25-26]的研究也得到类似结果,生草覆盖后土壤微生物数量及土壤酶活性都有所提高;刘建新等[27]发现,生草覆盖增加了土壤微生物的数量,细菌、放线菌及氨化细菌和纤维分解菌的数量都有所提高;温晓霞等[28]对旱作果园生草覆盖的研究也发现,与常规裸地相比,生草覆盖后能提高土壤真菌和细菌的数量;刘灵芝等[29]研究表明,生草覆盖处理分离到的优势菌株对蔗糖、葡萄糖、淀粉等糖类化合物,山梨醇、肌醇等醇类化合物,天门冬氨酸及白氨酸等氨基酸类化合物的利用能力明显增强。

2.7 对土壤酶活性的影响

土壤中各种酶在土壤养分循环中起着生物催化剂的作用,土壤有机质及N,P,K,S等元素的形成与转化都受土壤酶活性的影响。生草覆盖可明显提高土壤酶活性。刘建新等[27]研究表明,果园生草覆盖后能显著提高土壤中多种酶的活性,多酚氧化酶、蔗糖酶、纤维素酶、脲酶及碱性磷酸酶活性均明显提高。刘灵芝等[29]研究也发现,采用生草覆盖后能增加果园土壤蔗糖酶、过氧化氢酶和脲酶活性。

3 生草覆盖对果树的影响

3.1 对果树树势的影响

大量研究表明,果园生草覆盖初期由于草坪草对土壤氮肥和水分的吸收,可明显降低树体生长势,在苹果、梨、桃、核桃、柑橘、葡萄、桃、悬钩子等许多果树上都发现此现象,该效应在幼树上表现明显,成年树体表现稍弱。

Paris等[30]研究了紫花苜蓿覆盖种植后对核桃幼树生长的影响,结果表明由于紫花苜蓿吸收了土壤中的养分及水分抑制了核桃直径和枝条的伸长生长,其长度都短于对照清耕树体。此外,王齐瑞等[31-32]研究发现,生草覆盖殷桃园后,其花期比清耕对照延迟了3~5 d。新梢抽枝较早,当其新枝长度达到5 cm时,清耕区仍未抽出新梢,且梢长度也比对照区长2.14%。

3.2 对果树叶片的影响

生草覆盖可有效提高叶片生理活性,叶片的百叶重、单叶面积、光合速率、叶绿素及暗呼吸速率都会增加。一般而言,叶片N含量下降,P,K含量升高。苏海兰[33]对福建葡萄园覆盖后研究发现,生草覆盖后叶片及叶柄的 Ca,P,Mn,Fe含量均较其他处理高。兰彦平等[34]研究了种植鸭茅和无芒雀麦的果园,和果清耕区相比,叶片的生理活性显著提高,暗呼吸速率及光合速率分别提高17.53%和27.26%,生草覆盖后叶面积、百叶重、叶片叶绿素含量也分别增加了33.9%,29.6%和20.37%,;郝淑英等[35]对苹果园生草覆盖研究也得到类似结果,较清耕对照,生草覆盖后果树叶片光合速率提高24.27%。

3.3 对果树产量及品质的影响

生草覆盖初期,由于草坪植物生长需吸收土壤中养分和水分,其自身又尚未将养分归还给土壤,果树长势及产量会有所下降,但生草覆盖2~3年以后,随着土壤有机质逐步增加,果实产量会逐渐高于清耕区。此外,生草后果实品质也有明显改善,主要是由于果肉中营养成分含量发生变化,N含量下降,P,K含量升高。总体上看,果园生草覆盖可提高果实产量及品质 (平均单果重、Vc、总糖、可溶性固形物、硬度),果肉中重金属等有害物质的含量会明显下降。

邓丰产等[15]对渭北旱塬苹果园的研究结果发现,果园覆盖三叶草后,可使果实产量和单果重分别增加14.4%和10.2%;刘蝴蝶等[22]对苹果园生草覆盖研究发现,种植鸭茅、扁茎黄芪、百脉根、白三叶4种牧草后,果树产量提高了12.78%~31.57%,单果重提高了18.06%~18.80%;和润喜等[36]研究发现,果园实行生草覆盖后,果实产量及品质均有不同程度的提高,红富士的株产量达37.75 kg,较对照提高60.23%,乔纳金、金冠和红富士3个品种的单果重较对照提高28~40 g,果形指数均在0.860以上,大、中型果所占比例较对照提高11.67~26.70个百分点。

王勤等[37]研究表明,果园种植牧草后果实产量、总糖含量、硬度和Vc含量均有提高,但总酸度下降;李国怀等[19]对柑橘园的研究也显示,生草覆盖可明显提高果实产量和可溶性固形物含量,降低柠檬酸含量;刘建新等[27]研究发现,生草覆盖后苹果产量及单果重增加,可溶性固形物、全糖、总酸和Vc含量均有所升高;申仲妹等[38]对梨园行间生草覆盖处理进行了研究,结果表明,生草覆盖条件下,果实可溶性固形物、还原糖、可溶性总糖、总酸度和粗蛋白的含量均高于清耕对照,所检测的7个重金属元素中,有6个元素含量低于清耕对照,完全符合绿色鲜梨果标准 (NY/T 423—2000)。

3.4 对果树害虫及天敌数量的影响

果园生草覆盖后通过改善果树的生存环境和养分供应,可以提高果树抗逆性和抗病性,果树的缺素症状明显减少,病虫害侵染的机率降低。果园生草为害虫天敌提供了良好的生存空间,蚜虫、瓢虫等益虫的数量增多,果树害虫发生率显著下降,有效减少了农药的施用量,对于发展生态绿色有机果业有着积极的作用。

王大平等[39-40]对覆草后不同类型苹果园的研究结果表明,在生草覆盖园,主要捕食性和寄生性害虫天敌的平均虫口密度显著高于免耕园、清耕稀植园及清耕密植园,害虫种类和数量都明显少于对照区。果园生草覆盖后,益害比明显提高,对果园的生态防治效果极其显著;宫永铭等[41]研究发现,苹果园生草覆盖后,园内树体病虫害的发生减轻,主要由于害虫天敌种类和数量都显著增加,某些害虫被招引到地面的草上,树体的喷药次数明显减少。同时,冻害、风害、落果、机械损伤等果树受害现象也有不同程度的减轻;董民等[42]对有机桃园的研究也表明,地表自然生草、夏至草和紫花苜蓿混合种植对桃园桃蚜、桃粉蚜和桃纵卷瘤蚜有良好的综合控制效果,种植70%紫花苜蓿+30%夏至草最有利于对这3种蚜虫种群数量的控制。

4 小结

综上所述,生草覆盖改善了土壤的理化性状,改变了土壤水分、热量、通气状况,能有效加快土壤物质循环,增加土壤有机质和各种养分含量,提高土壤肥力,在防止水土流失及盐碱地的改良等方面都起着重要的作用。其次,土壤中微生物的种类、数量、土壤酶活性因子都有所提高,果树病虫害等受害现象也明显减少,可以有效提高果树产量和品质。生草覆盖这一土壤管理模式不仅能解决果园有机质流失、肥力不足等问题,而且节约了生产成本、大幅度降低农药的使用量,有利于真正实现绿色无公害果品生产。

生草覆盖在我国果园应用的时间较短,相关研究也处于起步阶段,许多问题还亟待解决,如生草和果树之间存在水分及养分的竞争的机理尚不明确。深入研究生草和果树水分、养分竞争机理及年吸收变化动态,是科学全面开展果园生草覆盖的前提。此外,我国果树分布区域广,自然生态条件差异较大,不同生态区的果园最适宜种植的草种还尚不明确。生草覆盖后果园的管理与清耕管理不同,应对不同区域果园生草后的管理模式进行研究,规范生草覆盖果园的日常养护管理机制,为生草覆盖在果园中的科学管理和可持续发展提供可靠依据。

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