张 德， 龙会英

(云南省农业科学院热区生态农业研究所， 云南 元谋 651300)

随着干热河谷畜牧业的发展，种草养畜日益成为解决“三农”问题和实施产业结构调整的重要措施，选择适合农区种植的优良牧草显得非常重要。干热河谷山地多，优质地少，耕地资源严重不足，水土流失严重，土壤肥力低[1-3]，不少地区土壤肥力出现重度退化。在干旱季节，区域农牧果业生产的主要问题是供水不足，影响区域经济的发展，因而应该发展新型种植模式，多层次种植利用，达到农牧果业的发展与生态保护功能并重。豆科牧草具有饲养牲畜、覆盖保湿、改良土壤等功能，在果园行间种植豆科牧草，一方面通过生物固氮和养分富集起到改善土壤结构，提高土壤肥力等培肥地力的作用；另一方面，果园行间种植牧草，覆盖地表，可抑制杂草滋生、固土保水，防止水土流失，减少水分蒸发与消耗，提高水分利用效率[4-5]。另外，豆科牧草具有较高的营养成分和饲用价值，是重要的饲草饲料，可以直接刈割饲喂牲畜或加工为优质饲料，在果树行带间种植牧草可有效地提高果园单位面积的生产力。干热河谷偶遇霜冻或其他自然灾害，间作可降低园区单作风险，豆科牧草的利用将有效推动区域生态和草牧业的发展。本试验开展4个豆科牧草在干热河谷生态芒果园的应用研究，旨在为区域果业与草牧业的持续健康发展及幼龄果园间种牧草的选择提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验地位于元谋干热河谷金雷小流域羊开窝基地(E 101°49′54″～N 25°51′09″，海拔高度为1 016 m)，属典型金沙江干热河谷气候，试验区月平均气温23.5℃，极端最高气温35.9℃，极端最低气温-0.1～6.6℃，平均地表温度27.6℃，最高地表温度63.3℃，最低地表温度4.9℃，日照时数3 469.2 h，月均相对湿度53.9%，降雨量897.0 mm，蒸发量2 319.9 mm，是降雨量的2.59 倍。种植牧草前试验地0～30 cm 土层有机质含量为1.495%，土层全氮含量为0.020%，有机碳含量为0.087%[6]。芒果(Mangiferaindica)品种为三年芒，采用育苗移植的方法，于2008年7月定植，株行距4 m×5 m，每公顷种植500株，定植穴规格长×宽×深=0.8 m×0.8 m×0.8 m，穴内施有机肥100～150 kg为底肥，定植后采用常规方法管理[7]。试验地0～30 cm土层有机质含量为1.495%，土层全氮含量为0.020%，有机碳含量为0.087%。

1.2 品种来源

提那罗爪哇大豆[Glycinewightii(Wight and Arn.) Verdcourt‘Tinaroo']引自云南省草地动物科学研究院；热研5号柱花草(Stylosanthesguianensis‘Reyan No.5')引自中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所牧草研究中心；大翼豆[Macroptiliumatropurpureum(DC)Urb]引自国家林业局；铺地木蓝(IndigoferaendecaphyllaJacq.)引自云南省农业科学院热带亚热带经济作物研究所。

1.3 试验设计

本试验设计有牧草种类与翻压方式两因素，牧草种类为A因素，翻压方式为B因素。A因素包含4个牧草和1个无种植小区(CK: 及时清除杂草)，6次重复。即在芒果园行带间，种植提那罗爪哇大豆、大翼豆、热研5号柱花草和铺地木蓝，播种量，提那罗爪哇大豆7～9 kg·hm-2，大翼豆7～10 kg·hm-2，热研5号柱花草6～9 kg·hm-2，铺地木蓝8～10 kg·hm-2，小区面积为2 m×2.5 m=5 m2，每小区播5行(行距 40 cm)。于2011年8月16日播种，牧草按常规方法直播与管理[8-9]。重复1、重复5和重复6作为凋落物物产量测定及草被覆盖下的地表温湿度及土壤湿度和土壤理化性状测定。重复2、重复3和重复4作为小区产量测定。

2011年12月，在另一行芒果行带间裸地上，每隔50 cm挖宽20 cm，深30 cm的沟，刈割牧草剪成5～10 cm长，每种牧草称重2 kg翻压于挖好的沟穴中，3次重复，于2012年7月(翻压8个月后)取样地10～30 cm腐熟的牧草和土壤混合样待分析，翻压牧草后小区需清除杂草。

1.4 观测内容与方法

1.4.1干草产量及枯落物产量测定 分别于2011年12月、2012年8月和10月、2013年8月和10月刈割测定小区牧草产量。测产时从各定点小区(重复2、重复3和重复4)留茬20～30 cm刈割测定鲜草重，再取样0.4 kg鲜草风干后称重，计算出每公顷牧草干重乘以3/4，为生态果园牧草实际产量，3次重复[11-13]。于2014年2月在四个牧草的重复1、重复5和重复6样地各选3个1 m2样方，测定地表层枯落物的厚度，收集1 m2样方内牧草枯落物，风干称重。

1.4.2种植及翻压牧草前后土壤养分 播种前(2011年8月)，在芒果行带间S型取样作为测定种植牧草前土壤养分，种植牧草17个月后，在牧草种植重复1、重复5、重复6区挖剖面取样测定播种牧草后土壤营养成分，采样土层深0～30 cm，每小区取3个样后混合为1个样。2011年12月，在另一行芒果行带间裸地上清除杂草，S型取样作为测定翻压牧草前土壤养分，翻压8个月后取塘穴10～30 cm腐熟的牧草和土壤混合样待分析。土壤养分由云南悦分环境检测有限公司测试。小区面积5 m2，3次重复，翻压后的小区无杂草。

1.4.3改善微气候效应测定 于2011年11月，在种植牧草重复1、重复5和重复6小区及无种植牧草小区，采用温湿度计(JTC0113/E)置于地表0 cm 处直接观测样地地表温湿度。同时采集0～30 cm深土样，烘干法测定土壤含水量，3次重复。

1.4.4种植及翻压牧草效益分析 牧草经济效益(万元·hm-2)=每公顷牧草产量(kg·hm-2)×牧草价格(统一按3 元·hm-2计)/10 000[6]；

1.5 数据分析

采用Microsoft Excel整理数据,SPSS软件对数据进行方差分析，土壤养分数据由云南悦分环境检测有限公司测定，气象要素由元谋县气象局提供。

2 结果与分析

2.1 牧草产量及枯落物厚度与产量

由表1可知，4个参试牧草产量及枯落物产量无差异。大翼豆产量最高，3年平均为7 470.463 kg·hm-2，其次是柱花草，3年平均为7 459.038 kg·hm-2，铺地木蓝产量最低。热研5号柱花草枯落物产量最高，为3 183.000 kg·hm-2，铺地木蓝产量最低，为1 637.003 kg·hm-2。4个豆科牧草枯落物厚度存在显著差异，提那罗爪哇大豆枯落物厚度显著高于铺地木蓝(P<0.05)，与大翼豆和热研5号柱花草无显著差异。

表1 豆科牧草地上部生物量Table 1 Aboveground biomass of four leguminous forages

注：同列不同字母表示物种间差异显著(P< 0.05)，下同

Note: Different letters in the same column indicate significant difference at the 0.05 level. The same as below

2.2 种植与翻压牧草对土壤肥力的影响

由表2可知，种植和翻压4个豆科牧草后土壤全氮、有机质、有机碳和土壤比重均得到提高，直接翻压牧草改良果园土壤养分效果显著高于牧草种植样地。种植和翻压4个豆科牧草前后土壤营养成分变化不显著。翻压提那罗爪哇大豆改良土壤效应高于其他3个品种，种植提那罗爪哇大豆前后土壤全氮、有机质、有机碳和土壤比重的增加量分别是0.004%，0.189%，0.110%和0.317 g·cm-3，翻压提那罗爪哇大豆土壤全氮量、有机质、有机碳和土壤比重增加量分别是0.126%，2.579%，1.496%和0.063 g·cm-3。

表2 种植和翻压4个豆科牧草前后土壤营养成分Table 2 Soil nutrients of four leguminous forages before and after planting and turn-covered ploughing

2.3 种植牧草对地表温湿度及土壤水分的影响

由表3可知，种植牧草在调节地表温湿度和保持土壤水分的效果优于未种植样地。参试牧草中，种植柱花草调节地表温湿度和保持土壤水分效果好于其他牧草，种植提那罗爪哇大豆保持地表湿度的效果好于其他牧草。在生态芒果园种植豆科牧草可有效调节地表温度，与未种植牧草样地对比，11月清晨8时，种植牧草样地由于牧草覆盖地表温度高于未种植样地，对种植样地起保温作用；14时和18时，牧草覆盖地表温度低于未种植样地，起降温作用。除了清晨8时有露水导致未种植样地地表湿度高于种植样地外，14时和18时，牧草覆盖地表湿度高于未种植样地，对种植样地起保湿作用。同理，种植4个牧草样地土壤湿度高于未种植样地。

表3 种植4个豆科牧草改善小环境效应Table 3 Microenvironment effect of planting four leguminous pastures

注：同行不同字母表示物种间差异显著(P< 0.05)

Note: Different letters in the same row indicate significant difference between varieties at the 0.05 level

2.4 种植与翻压牧草的效应分析

由表4可知，在幼龄果园种植的4个牧草中，经济效益较高的是大翼豆，为2.241 万元·hm-2，其次是柱花草，为2.238 万元·hm-2。铺地木蓝由于生长量小，经济效益最低，为0.841 万元·hm-2。

表4 种植4个豆科牧草经济效益分析Table 4 Benefits analysis of four leguminous pastures

注：3年平均效益

Note: Average economic benefits of 3 years

3 讨论

多年研究表明，适应干热河谷种植的牧草种类很多[14]，但在生态果园种植豆科牧草应用与评价研究不多，因此本文在前期工作基础上开展生态芒果园种植4个豆科牧草的应用研究，旨在为筛选区域果园行间种植豆科牧草提供依据。试验表明：四个牧草均可以作为幼龄果园间种的豆科牧草，其利用依据参照牧草特性，提那罗爪哇大豆粗蛋白含量高[15-16]，可作为鲜草饲用；大翼豆和热研5号柱花草的草产量和经济效益高，既可作为鲜草饲用，也可加工草产品。铺地木蓝的草产量和生长量低，在生态果园种植，不刈割，使其自然生长，可有效覆盖地表还可作为生态果园景观建设种植。

由本研究可知，在芒果行间种植4个牧草后，一方面可自动调节样地土壤表层温湿度，达到有效改善果园小气候的作用。另一方面，豆科牧草生物固氮、枯枝落叶的分解及发达的根系和密布其上的根瘤，提高了土壤肥力及通透性，改善了果园土壤微环境，与相关学者的研究一致[17-26]。将牧草刈割后翻压直接增加了新鲜有机能源物质，促使微生物迅速繁殖，活动增强，促进腐殖质的形成和养分的有效化，加速土壤熟化，提高土壤中有效氮和易分解有机质含量，为果园内果树生长发育提供充足的氮素肥料。

利用果园空地种植豆科牧草，是幼龄果园增收的方法之一。在干热河谷果园种植豆科牧草，具有较好的生态和经济效益，能够促进区域农业的全面发展。果园种草一方面提高果园土壤养分，另一方面种植的牧草可以饲喂牲畜，发展畜牧业，为果农带来经济收益的同时，也促进了生态环境良性发展。

4 结论

在芒果园内种植4个豆科牧草，既可产生经济效益又具有改善果园土壤微环境的作用。根据用途，大翼豆、提那罗爪哇大豆和热研5号柱花草产量高，既可饲喂牲畜，也可作为修复退化土壤植物；铺地木蓝产量虽低，但可作为修复退化土壤植物和生态果园景观植物。