山地果园套种间种牧草生态栽培试验

山地果园套种间种牧草生态栽培试验

果园生态栽培是利用生态系统生物共生和物质循环再生的原则。结合先进的科技成果，充分利用果园的自然资源，建立高效、低效、持续、稳定的果园生产体系，促进果园高产、优质栽培。与传统的“清耕制”果园栽培管理方法相比,果园生态栽培则注重用地与养地相结合,注重果园的生态和生产的持续和稳定。福建省漳州市果园大部分分布在丘陵山地。据统计,漳州山地果园面积达到12.87万hm2,是果园面积的75.83%,是山地面积的14.30%。由于大部分丘陵山地果园土壤为赤红壤或红壤,肥力水平低。且矿质养分贫乏,物理性能差,保水、供水能力弱,加上土壤管理与传统的“清耕制”等耕作方法的长期不合理,水土流失与间歇性干旱严重,果园温度变幅大,造成立地生态环境恶化。在此以漳州山地果园作为生态栽培试验区,探讨山地果园生态治理措施以及山地资源开发利用的有效途径。1方法1.1环境效应判断选定一山地果园作为生态栽培区,同时选定一清耕果园作为对照,采用对比研究方法,来判断果园生态栽培后果园的环境效应。环境效应主要包括果园温度、土壤性状、水土流失等变化特征。所有分析方法均采用常规分析法。1.2牧草种类选取及种种试验果果园生态栽培技术主要包括两个方面:一是牧草种类的选择,二是牧草的栽培。果园生草栽培是主要的果园生态栽培模式,而其中牧草品种的选择是关键的第一步。漳州市在20世纪80年代初就进行了牧草引种试验,也进行了大量牧草栽培试验,目前漳州较适宜于种植的牧草有园叶决明、平托花生、白三叶等豆科牧草以及宽叶雀稗、香根草、南非马唐、百喜草等直立型禾本科牧草,还有爬地兰、无刺含羞草、日本草等草类。根据选定的试验果园主要生态问题及其改造目的有选择地种植不同牧草,从而达到提高果园综合质量的效果。试验果园主要选种牧草为宽叶雀稗、园叶决明和百喜草等3种牧草种类。其中宽叶雀稗和百喜草为优良的禾本科牧草,均为春性发育类型,播种当年可以通过阶段发育,开花结实良好,特别是在春季播种后,到6月中下旬其覆盖度便达到100%,可有效地防止水土流失,而且牧草收割后,其再生能力强;园叶决明为豆科优良绿肥牧草,固氮能力强,同时收割后作为绿肥覆盖具有很好的改土培肥作用。牧草种类选定后,根据果园地形特征以及果园年龄、果树密度,进行牧草套种或间种。漳州山地果园地形共分为两种,一种为顺坡坡面果园,这种果园大多坡度较缓,坡面也未经改造而直接种植果树;另一种为梯形坡面果园,这种果园大多坡度较陡,坡面改造为梯形后种植果树。在顺坡坡面果园主要采用间种牧草栽培模式,也就是在每行果树之间间种牧草,并使牧草种植为与坡面相垂直的条带状,成为绿色堤坝,以保水保土。梯形坡面果园牧草栽培有两种形式,即畦面套种和梯面套种。畦面较为平整,水土流失不明显,主要在树冠外套种园叶决明等豆科绿肥牧草;梯面较陡,水土流失严重,主要套种禾本科牧草于梯壁和梯埂上,形成草带,使梯壁得以保护。另外,果园边角地也可以大量种植绿肥牧草,使果园资源得以充分合理利用。2环境效应2.1果园土层温度的日变化果园生态栽培模式增加了地面覆盖,高温期阻止了土壤温度的迅速上升,冬季和夜晚则起到保温作用,因而缩小了果园土温的年温差和日温差,增强了果园的抗逆能力。试验果园(漳州马坪竹树山)温度观测日期为2000年7月,主要观测1.5m地表温度和20cm土层温度,一天观测3次,时间分别为8时、14时和20时,观测结果见表1。从果园地表温度看,套种果园最高温度为31.5℃,日变幅为7℃;间种果园最高温度为30.5℃,日变幅为6℃;清耕果园最高温度为34.5℃,日变幅为8℃。3种栽培模式果园温度高低顺序为清耕>套种>间种,温度日变幅的高低顺序为清耕>套种>间种(见图1),最高温度与最低温度相差3℃,日变幅最高值与最低值相差2℃。套种与间种果园温度相差1℃,套种果园温度高;日变幅相差也是1℃,差别不显著。从果园20cm土层温度看,套种果园土层最高温度为30.5℃,日变幅为4.5℃;间种果园土层最高温度为32℃,日变幅为5.5℃;清耕果园土层最高温度为37.5℃,日变幅为9.5℃。3种栽培模式果园土层温度的高低顺序为清耕>间种>套种,温度日变幅的高低顺序是清耕>间种>套种。清耕与套种、间种果园土层温度差值为7℃和5.5℃,日变幅差值为5℃和4℃。从果园温度总体变化看(图1),3种栽培模式土层温度差别大,地表温度差别相对较小。套种与间种地表温度日变幅大于土层温度的日变幅,而清耕果园地表温度日变幅则小于土层温度的日变幅,这与果园盖度和果园牧草覆盖度密切相关,这一结果也符合地面热量效应。经测定套种牧草园叶决明在7月相对于地面高度为30cm~50cm,间种牧草宽叶雀稗的高度为35cm~55cm,百喜草高度为40cm~60cm。由于牧草高度的限制,地面1.5m处气温受牧草覆盖度影响不显著,而主要受果园盖度的影响,所以果园盖度大则温度相对较低。但土层温度则直接受地面覆被的影响,牧草的覆盖使得地面热效应减轻,加大了热容量,而裸地在太阳光的直接照射下,热效应强烈,地面增温明显。所以清耕果园土层温度高,而且最高温度和温度变幅均大于地面温度和地面温度变幅,而套种和间种果园由于牧草覆被作用,土层温度及其变幅均小于地面温度及其变幅。2.2清耕果园的泥沙流失量比较影响水土流失的因素很多,如降雨、地形、土壤特征、植被、耕作和栽培管理措施等。试验区水土流失测定结果见表2,3次观测的平均结果显示,模式Ⅰ(套种)和模式Ⅱ(间种)的径流量分别为32.0%和37.9%,而清耕果园的径流量达到49.9%;从泥沙流失量看,模式Ⅰ和模式Ⅱ与清耕对照区相比,泥沙含量分别减少了26.3%和48.4%,这说明由于果园生草栽培增加了地表覆盖度,从而大大减少了水土流失量。另外模式Ⅰ和模式Ⅱ相比,模式Ⅰ径流量和泥沙流失量均小于模式Ⅱ,说明不同生态栽培模式水土保持效果不同。由于模式Ⅰ为梯田幼龄果园,实施全园生草栽培模式,地表牧草覆盖度大,水土保持效果更佳,而模式Ⅱ为顺坡果园,实施草带间种,与模式Ⅰ比则水土保持效果次之。但由于果园生草栽培受果园地形、果园年龄等因素的影响,所以果园生态栽培模式不可能相一致,但不同模式与清耕果园相对照均能体现良好的水土保持效果。2.3模式对土壤肥力的影响果园肥力水平及其变化是衡量果园生态栽培效果的主要指标。漳州山地果园(马坪竹树山)生态栽培试验区自1999年10月开始果园套种和间种牧草试验,1年后,至2000年10月对果园土壤取样(取样部位在树冠区域内)分析,结果见表3。从表3可以看出,果园生态栽培试验区与清耕果园相对比,除全磷和全钾等养分增加不明显外,其他各养分均有不同程度的增加。果园生态栽培1年后,套种和间种果园0cm~20cm土壤有机质含量分别达到16.6g/kg和14.9g/kg,与清耕果园相比各提高了49.5%和34.2%,20cm~40cm土壤有机含量分别比清耕果园提高了43.7%和7.3%。模式Ⅰ和模式Ⅱ与清耕(CK)模式相对比,0cm~20cm土壤全氮含量分别提高了68.6%和45.1%,20cm~40cm土壤全氮含量增加不明显;0cm~20cm土壤水解氮含量提高了50.9%和21.6%,20cm~40cm土壤水解氮含量各提高了65.3%和8.2%;0cm~20cm土壤速效磷含量分别提高了11.4%和11.8%,20cm~40cm土壤速效磷各提高了71.4%和26.4%;0cm~20cm土壤速效钾含量分别提高了27.0%和4.9%,20cm~40cm土壤速效钾各提高了28.5%和10.7%。对比结果显示,由于模式Ⅰ实施全园生草的套种栽培模式,土壤肥力增加明显。其中对氮含量影响最为显著,其次为速效磷和有机质,再次为速效钾。与清耕果园相比(0cm~20cm土壤)分别增加了68.6%、50.9%、49.5%和27.0%,而20cm~40cm土层中增加最显著的是速效磷71.4%,其余依次为水解氮65.3%,有机质43.7%,速效钾28.5%。由于模式Ⅱ实施行间带状生草栽培模式,对果园肥力的影响较模式Ⅰ弱,但与清耕果园对比肥力增长也较为明显。其中全氮含量增加明显,其余依次为有机质、速效磷和速效钾,与清耕果园相比(0cm~20cm土层)分别增加了45.1%、34.2%、11.8%和4.9%,而20cm~40cm土层中土壤养分增加高低顺序为速效磷26.4%、速效钾10.7%、水解氮8.2%和有机质7.3%。3生态环境效应根据福建漳州山地果园的环境现状,进行试验设计,按比较研究的方法,提出果园套种、间种牧草等生态栽培模式,并与清耕果园相对比,切合实际,方法可行。在试验时间内,果园套种和间种等生态栽培与清耕果园相比,果园温度日变幅缩小,温度下降显著,大大地改善了果园温度状况,增强了果园抗高温的能力。同时,果园泥沙流