關(guān)中地區(qū)果草系統(tǒng)產(chǎn)草量與對雜草的控制

寇建村，楊文權(quán)，韓明玉，楊小娟，顧沐宇

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)動物科技學(xué)院，陜西 楊凌 712100； 2.西北農(nóng)林科技大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，陜西 楊凌 712100；3.西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

果園種草栽培，就是在果樹行間或全園種植多年生草本植物作為覆蓋物的一種果園管理方法。果園所種草種的根系呈網(wǎng)絡(luò)狀交錯穿插分布，有利于果園土體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，降低土壤容重，提高土壤總孔隙度、改善土壤的物理性狀；抑制果園土壤水分蒸發(fā)，增加土壤含水量；提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善0～40 cm內(nèi)土壤的氮、磷和鉀含量，提高石灰性土壤中的敏感元素鈣、鐵和鋅的含量；提高果樹產(chǎn)量、改善果實(shí)品質(zhì)[1-2]。同時，果園種草后，果園的微生物、昆蟲和植物(雜草)等群落組成可得到改善，形成一個相對穩(wěn)定的復(fù)合系統(tǒng)[1,3]。

在我國，清耕果園仍占果園總面積的90%以上，果園種草仍處于試驗(yàn)和小面積應(yīng)用階段[4]，其中，對草種在果園中的生長發(fā)育規(guī)律、種草果園科學(xué)管理方法和不同草種在果園中生理生態(tài)效應(yīng)研究的缺乏是其難以推廣的重要原因之一[5]。我國果園種類較多，地域跨度很大，但研究和應(yīng)用的果樹和草種卻較少，果樹主要為柑橘(Citrusreticulata)、葡萄(Vitisvinifera)和蘋果(Maluspumila)等，而草種主要為白三葉(Trifoliumrepens)、百喜草(Paspalumnatatu)、紫花苜蓿(Medicagosativa)、百脈根(Lotuscornioulatus)和多年生黑麥草(Loliumperenne)等，且多數(shù)研究集中在種草后對果園土壤和果樹生理生態(tài)的研究，而對于不同草種在不同果園的生長動態(tài)及其管理方面的研究卻很少[6-8]。要實(shí)現(xiàn)果園種草的最佳生理生態(tài)效益，必須加強(qiáng)草種與果園最佳組合的選擇，做到地區(qū)、果樹及草種的配套[9]。而適宜草種的選擇、不同草種的生長動態(tài)和種草后對果園雜草群落的影響等是種草果園管理的重要理論依據(jù)，只有掌握了不同草種在果園中的適應(yīng)性及其對果園的影響，才能根據(jù)需要選擇最佳的草種，制定合理的管理措施，達(dá)到果園種草的最佳效益。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)地設(shè)在陜西楊凌官村示范園，該地位于秦嶺北麓、渭河平原西部的頭道塬上，108°02′ E、34°18′ N，海拔525 m，年均日照時數(shù)2 150 h，年平均氣溫12～14 ℃，極端最高氣溫39～40 ℃，極端最低氣溫-21～-15 ℃，年平均降水量621.6 mm，春季降水偏少干旱，降水量主要集中在7、8和9月，屬暖溫帶半濕潤氣候[10]。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì) 2009年3月建植蘋果園，品種為3年生矮化砧木苗“長富2號”，果樹行距4 m，株距2 m。于2009年3月底在果樹行間種草，草種為白三葉、多年生黑麥草、紫羊茅(Festucarubra)、紅三葉(T.pratense)、高羊茅(F.arundinacea)、百脈根、馬蹄金(Dichondrarepens)、狗牙根(Cynodondactylon)、草地早熟禾(Poapratensis)和匍匐剪股穎(Agrostisstolonifera)，草種為撒播，播量分別為4、20、20、4、25、2、8、7、20和5 g·m-2。種草寬度為2 m，草種均為坪用型；以行間不種草、清耕后作為對照。小區(qū)面積16.7 m×2.0 m，3次重復(fù)。果樹進(jìn)行根部滴灌，行間種草部分不灌溉。第1年所有草種均未刈割，第2年對生長較高的草種進(jìn)行適時刈割，其它管理措施均相同。

1.3測定指標(biāo) 觀察記錄各草種出苗、枯黃和返青時間，生長速度，匍匐莖數(shù)量與生長速度，分蘗數(shù)，生物量，蓋度、密度，雜草種類以及雜草的蓋度、密度和生物量。

1.4數(shù)據(jù)處理 試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel進(jìn)行初步處理，采用SPSS 12.0軟件進(jìn)行One-way ANOVA方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1不同草種的出苗、枯黃和返青時間 2009年播種后，多年生黑麥草出苗最快，13 d即可全苗，紫羊茅較快(14 d)，白三葉、紅三葉和高羊茅次之(15 d)，草地早熟禾21 d，而馬蹄金、匍匐剪股穎、百脈根和狗牙根最晚，需要28 d(表1)。這可能是因?yàn)槎嗄晟邴湶?、紫羊茅、白三葉、紅三葉和高羊茅種子相對較大，播種時土壤覆蓋層較厚，和土壤接觸充分，有較好的土壤水分條件；而草地早熟禾和匍匐剪股穎種子細(xì)小，多數(shù)在土壤淺層，再加上春季風(fēng)大、雨水少，土壤表層干燥，造成出苗晚；狗牙根和馬蹄金是喜溫草種，3月溫度低不適合其發(fā)芽，造成出苗時間較長。

播種當(dāng)年，馬蹄金和狗牙根枯黃最早，在10月份；而紫羊茅、多年生黑麥草、紫羊茅、高羊茅和草地早熟禾在11月底至12月初枯黃，綠期長；其余草種均在11月枯黃(表1)。

2010年春季，匍匐剪股穎返青最早(2月25日)，草地早熟禾、多年生黑麥草和紫羊茅較早，較匍匐剪股穎晚3～5 d，白三葉、紅三葉、百脈根和高羊茅次之，在3月8日至12日返青，馬蹄金較晚(4月1日)，狗牙根最晚(4月24日)，較多數(shù)草種返青晚近1個月，這可能是因?yàn)楣费栏婉R蹄金較其他草種喜溫暖，適宜生長的溫度較其他草種高；另外，狗牙根匍匐莖密集，枯草層較高，導(dǎo)致土壤透氣性差，也可能是其返青晚的原因之一(表1)。

2.2不同草種的生長速度 播種當(dāng)年生長到6月15日，高羊茅草層最高，為24.2 cm，白三葉、多年生黑麥草和紫羊茅較高，在14～19 cm，而百脈根、馬蹄金、草地早熟禾和匍匐剪股穎較低，在2.1～4.2 cm (圖1)。

表1 不同草種的出苗、枯黃及返青時間Table 1 The germination, wilting and greening dates of the grasses

圖1 2009年6月15日不同草種的高度Fig.1 The height of the grasses on July 15, 2009

2009年6-7月，狗牙根生長最快，為10.9 mm·d-1，與其他草種差異顯著(P<0.05)；而8-9月，高羊茅生長最快，為5.13 mm·d-1，紅三葉和草地早熟禾次之，其余草種生長較慢，為1.08～2.67 mm·d-1(圖2)。

2010年3-5月，白三葉、多年生黑麥草、紅三葉和高羊茅生長快，生長速度在9.0～11.3 mm·d-1，顯著(P<0.05)高于其余草種，而馬蹄金生長最(圖3)。

2010年5月8日、8月8日和10月28日，對多年生黑麥草、高羊茅、草地早熟禾和匍匐剪股穎進(jìn)行了刈割，由于狗牙根返青晚，所以只在8月8日和10月28日進(jìn)行了兩次刈割。因?yàn)椴糠植莘N進(jìn)行了刈割，所以6-8月這些草種的生長速度部分其實(shí)為再生速度。狗牙根在6-8月間生長最快(11.0 mm·d-1)，再生速度顯著(P<0.05)高于其他草種；多年生黑麥草和高羊茅再生速度較快(9.0 mm·d-1)，顯著(P<0.05)高于除狗牙根外的其他草種；紫羊茅、草地早熟禾和匍匐剪股穎生長居中，且整個生長季內(nèi)生長速度變化不大；白三葉、紅三葉、百脈根和馬蹄金在6月份以后生長很慢，整個生長季不用刈割，尤其是馬蹄金，草層高度基本保持在10～15 cm(圖3)。

2.3不同草種的分蘗及匍匐莖生長情況 建植當(dāng)年植株的分蘗和匍匐莖生長很大程度上決定了草層的覆蓋度和生長速度，從而直接影響雜草的生長。2009年對所種禾本科草種的分蘗、匍匐莖生長和狗牙根的匍匐莖生長情況進(jìn)行了調(diào)查。2009年6月，多年生黑麥草和紫羊茅分蘗最多(8個)，高羊茅和狗牙根居中，草地早熟禾和匍匐剪股穎最少，僅為3個(圖4)。

在狗牙根、馬蹄金和匍匐剪股穎3個匍匐型草種中，狗牙根的匍匐莖數(shù)和生根莖節(jié)數(shù)最多，匍匐莖最長，馬蹄金次之，匍匐剪股穎最少(圖5)。

6月24日，狗牙根、馬蹄金和匍匐剪股穎的生根莖節(jié)數(shù)分別為5.0、3.5和1.5個，至9月30日，分別增加了27.0、18.5和1.5個，此時，狗牙根生根莖節(jié)數(shù)是馬蹄金和匍匐剪股穎的1.5倍和10.6倍；6月24日，狗牙根、馬蹄金和匍匐剪股穎匍匐莖長分別是20.0、4.3和3.2 cm，至9月30日為105.1、35.3和17.7 cm，狗牙根匍匐莖長約是馬蹄金和匍匐剪股穎的4倍和6倍(圖5)。充分說明狗牙根的水平擴(kuò)展能力在3個草種中最強(qiáng)，且春季苗期的干旱和夏季持續(xù)的高溫對匍匐剪股穎的影響大于對馬蹄金和狗牙根的影響。

圖2 2009年6-7月(左)和8-9月(右)不同草種的生長速度Fig.2 The growth speed of grasses during July to June (left) and August to Sempetember (right) in 2009

圖3 2010年3-5月(左)和6-8月(右)不同草種的生長速度Fig.3 The growth speed of grasses during March to May (left) and June to August (right) in 2010

圖4 2009年6月禾本科不同草種的分蘗數(shù)Fig.4 The tillers of the Gramineous grasses in July 2009

2.4不同草種的群落特征 2009年6月，白三葉和紅三葉蓋度為100%，多年生黑麥草和紫羊茅蓋度分別為90%和80%，而百脈根、馬蹄金、狗牙根、草地早熟禾和匍匐剪股穎蓋度均≤30%；隨著各草種生長時間的延長，其蓋度大幅提高，到10月24日，白三葉、多年生黑麥草、紫羊茅、紅三葉、馬蹄金和狗牙根蓋度均達(dá)100%，其中，馬蹄金和狗牙根蓋度變化最大，分別提高了95%和70%(表2)。紫羊茅密度最高，高達(dá)7 095株·m-2；白三葉、多年生黑麥草、紅三葉和高羊茅較高；而百脈根、馬蹄金、狗牙根、草地早熟禾和匍匐剪股穎密度較低，在400～900株·m-2(表2)，這也是多年生黑麥草和紫羊茅能很快覆蓋地面，而草地早熟禾和匍匐剪股穎覆蓋度低的重要原因。

2010年6月，草地早熟禾密度最高，高達(dá)11 032株·m-2，狗牙根、多年生黑麥草次之，約為9 000株·m-2，馬蹄金較高(7 821株·m-2)，而百脈根、高羊茅密度較低(表3)。但無論密度高低，各草種草層蓋度均為100%。

2009年6月15日和10月24日分別進(jìn)行了生物量(鮮質(zhì)量)測定(表2)。6月15日，白三葉、多年生黑麥草、紫羊茅、紅三葉和高羊茅生物量均>279 g·m-2，相對較高，而百脈根、馬蹄金和匍匐剪股穎較低，在60～77 g·m-2。10月24日，各草種生物量均有較大幅度增加，其中，狗牙根增加最多，增加了1 040.1 g·m-2，而百脈根、草地早熟禾和匍匐剪股穎增加最少。

圖5 2009年匍匐型草種匍匐莖生長情況Fig.5 The creeping stem growth of the grasses in 2009

表2 2009年不同草種的密度及不同月份的蓋度和產(chǎn)量Table 2 The density, coverage and yield of the grasses in 2009

2010年5月8日、8月8日和10月28日，對所有草種進(jìn)行了生物量測定(表3)，因?yàn)楣费栏婉R蹄金返青較晚，只測了2次。白三葉、紅三葉、百脈根和馬蹄金在無修剪的情況下，整個生長季節(jié)內(nèi)生物量變化較小，5月份生物量最高，而在此后出現(xiàn)了產(chǎn)量下降，這主要是因?yàn)橄募靖邷厥共糠种l枯黃和秋季部分枝葉死亡脫落而造成的。除多年生黑麥草外，高羊茅、狗牙根、草地早熟禾和匍匐剪股穎生物量最大值均出現(xiàn)在8月，而紫羊茅生物量在生長季節(jié)內(nèi)較穩(wěn)定，為600～800 g·m-2。

2.5不同草種對果園雜草群落的影響 2009年6月，各草種群落中均有不同程度的灰綠藜、反枝莧和狗尾草等雜草存在(表4)。草層蓋度較高、密度較大的白三葉、多年生黑麥草、紫羊茅、紅三葉和高羊茅群落中雜草種類少，蓋度均低于8%，密度小于5株·m-2，生物量可以忽略不計(jì)，僅為群落偶見種；在草層蓋度較小、密度較低的百脈根、馬蹄金、狗牙根、草地早熟禾和匍匐剪股穎群落中，雜草種類多，蓋度高達(dá)20%，密度為6～13株·m-2,為群落伴生種。但在9月，隨著種植草種蓋度和密度的增加，群落中雜草種類大大減少，除百脈根、草地早熟禾和匍匐剪股穎外，其余草群中幾乎無雜草，雜草蓋度、密度均降低，多為群落偶見種(表4、5)。而未種草的對照，雜草種類達(dá)12種，雜草蓋度高達(dá)80%，密度在40多株·m-2左右，在每2個月清除一次的情況下仍生長旺盛，年生物量高達(dá)1 204.2 g·m-2。

表3 2010年不同草種的密度和不同月份的產(chǎn)量Table 3 The density and yield of the grasses in 2010

表4 不同草種對雜草種類的影響Table 4 Effect of the grasses on the species of the weeds

續(xù)表4(1)

續(xù)表4(2)

2010年3月，返青早和上年草層覆蓋度大的白三葉、紅三葉、多年生黑麥草、紫羊茅和百脈根等草群中，雜草種類少、蓋度小，均為偶見種；而上年草層覆蓋度小的草地早熟禾和匍匐剪股穎草群中雜草種類多、密度大，這可能和上年目標(biāo)草未能很好地抑制雜草生長有關(guān)；返青較晚的馬蹄金群落中，雜草種類較多，但蓋度、密度較??；返青最晚的狗牙根群落中雜草種類較少，這是因?yàn)樯夏旯费栏胶痛怪鄙L很快，形成的枯草層厚密，導(dǎo)致土壤透氣性差，在影響自身第2年返青的同時，也使雜草生長受到抑制?？傊?，在所種草種覆蓋地面后，草群中雜草雖有不同程度的存在，但數(shù)量很少，均為偶見種或伴生種。但是，未種草的果樹行間，2009年和2010年均雜草種類豐富，密度≥45株·m-2，蓋度≥60%，年生物量為1 156.4 g·m-2，形成了茂密的雜草群落(表4、5)。

3 討論與結(jié)論

3.1果園草種建植時期 當(dāng)?shù)氐乃疅崽攸c(diǎn)和草種特性是決定不同草種在蘋果園建植時期的關(guān)鍵因素。本研究所在地春季降水偏少，干旱多風(fēng)，蒸發(fā)強(qiáng)烈，65%的降水主要集中在7、8和9月[11]。在春季播種的10個草種中，白三葉、多年生黑麥草、紫羊茅、紅三葉和高羊茅播種后出苗快，生長迅速，能短時間內(nèi)覆蓋地面，使雜草種類減少，有效地抑制了雜草生長。而百脈根、馬蹄金、狗牙根、草地早熟禾和匍匐剪股穎在無灌溉的條件下，春季出苗慢，出苗后植株尚小，不能完全覆蓋地面，草皮保水能力差，未形成較濕潤的小環(huán)境，接著又經(jīng)歷了夏季持續(xù)干旱和高溫，造成死苗嚴(yán)重，使幼苗生長受到限制，草層覆蓋度低，雜草生長旺盛，種類多，數(shù)量和蓋度大，在生長早期未能很好地起到抑制雜草生長的作用。而在8月下旬到9月，降水集中，存活的植株能很快生長，覆蓋地面，使得雜草種類減少，生長受限，說明這些草種不適合在春季播種，在秋季雨水充足時播種可能更容易成功。另一方面，這也和草種的特性密切相關(guān)。馬蹄金和狗牙根喜溫暖，導(dǎo)致3月播種后出苗晚，生長慢，而在溫度適宜的6-9月，匍匐莖水平生長迅速，能很快覆蓋地面。因此，果園種草應(yīng)根據(jù)草種對水分的要求和出苗的特點(diǎn)，選擇最佳的播種時期，可降低種草費(fèi)用。

表5 不同草種對果園雜草群落特征的影響Table 5 The effect of the grasses on the weed community

3.2果園種草的適宜性及其管理 果園種草的主要目的一方面是為了抑制雜草生長，形成較致密的草層，截留降水，抑制土壤蒸發(fā)，從而降低果園管理費(fèi)用；另一方面是為了改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤肥力。首先，從抑制雜草群落發(fā)生、發(fā)展的角度看，所選草種蓋度越高，覆蓋地面速度越快，效益越明顯[5,12]。白三葉、多年生黑麥草、紫羊茅、紅三葉和高羊茅覆蓋地面效果較百脈根、馬蹄金、狗牙根、草地早熟禾和匍匐剪股穎好，所以群落中雜草種類少、密度和蓋度小。其次，狗牙根匍匐莖相互盤結(jié)，草層致密使土壤通透性變差，故返青推遲，幼苗的生長受阻，而夏季生長速度和水平擴(kuò)展速度過快，很容易覆蓋果盤區(qū)，造成與果樹爭奪水肥，而在6-7月，關(guān)中地區(qū)正是高溫干旱季節(jié)，降水較少，此時也是蘋果生長的關(guān)鍵時期，狗牙根的快速生長使其和蘋果樹水肥需求在時間上存在較大的重合，易與果樹形成競爭，不適宜蘋果園種植。其余草種均能從某種程度上滿足蘋果園種草的目的。整個生育期生長較慢的白三葉、馬蹄金和匍匐剪股穎與8月以后生長較快的紅三葉、高羊茅和草地早熟禾等在一定程度上可減少與蘋果樹的水肥競爭[5]。馬蹄金雖然返青較晚、枯黃早，但是致密的枯草層能很好地覆蓋地面，在冬、春季也能起到保持水分、降低蒸發(fā)的效果，全年植株低矮，無需修剪，管理費(fèi)用最低；此外，其余草種均能在3月返青，生長較快，密度較大，在干旱、多風(fēng)的春季較早覆蓋地面，起到保持果園土壤水分、固著土壤的作用；白三葉、紅三葉和百脈根生長速度適宜，可全年不修剪，降低費(fèi)用，也可根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)修剪；匍匐剪股穎和紫羊茅生長速度相對較慢，可以適當(dāng)減少修剪次數(shù)，節(jié)省費(fèi)用；多年生黑麥草和高羊茅生長迅速，生物量較高，需要多次修剪。

3.3加大果園適宜草種的選擇，滿足果園發(fā)展的需要 通常，為減少管理費(fèi)用和水肥競爭，從植株類型看，符合果園種草的植物多為匍匐莖型、密叢型株叢，植株較低矮，其一方面可較好地覆蓋地面，減少蒸發(fā)，保持水土；另一方面，它們根系較淺，能減少和果樹的水肥競爭。多數(shù)草坪型草種具有此類特點(diǎn)，能形成致密、抗雜草侵入的相對單一種群[13]，本研究所用草種生長情況也證實(shí)了這一點(diǎn)。在6月份，草層高度最高的高羊茅只有24.2 cm，種植當(dāng)年僅有少數(shù)幾種生長較快的草種需要修剪一次。但如果草種的匍匐莖水平生長速度過快，則很容易侵入果盤區(qū)，易引起與果樹的水肥競爭，并且很難從果盤區(qū)清除，大大增加維護(hù)費(fèi)用，也不適合果園種植，如狗牙根。因此，雖均為符合果園生草的株型，但是否適合果園種植還需要進(jìn)行研究篩選。

蘋果園種植高產(chǎn)的牧草也已成為果園新興管理模式的實(shí)際需求。近年來，隨著蘋果生產(chǎn)重心的明顯西移，黃土高原地區(qū)已經(jīng)成為我國栽培規(guī)模最大的蘋果優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)[14]，但該地區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量嚴(yán)重偏低，土壤養(yǎng)分比例失調(diào)、肥力退化[15-16]，尤其是土壤有機(jī)質(zhì)僅在1%左右[17]，造成該產(chǎn)區(qū)蘋果園產(chǎn)量低而不穩(wěn)、優(yōu)果率低。為改善黃土高原蘋果園的土壤水分和肥力，研究人員提出了果園覆蓋、生草的栽培模式，既能降低蒸發(fā)，保持土壤水分，又可用牧草降解后還田，改善土壤有機(jī)質(zhì)狀況，保持果園土壤肥力平衡[18-19]。這也意味著低矮的牧草不能很好地滿足提高土壤有機(jī)質(zhì)的需要，符合牧草莖葉刈割后返還果園要求的草種產(chǎn)量較高，而產(chǎn)量高的植物，必然根系較深、植株高大，也要求較好的土壤水肥條件，但更可能在一定程度上引起和果樹的水肥競爭。本研究中，多年生黑麥草和高羊茅等產(chǎn)草量能滿足果園覆蓋的要求，馬蹄金、白三葉和紫羊茅等較低矮的草種根系淺，水肥競爭小，卻不能滿足新興果園土壤有機(jī)質(zhì)補(bǔ)充的要求。但它們對果樹的水肥供應(yīng)狀況及牧草莖葉返還果園后對土壤結(jié)構(gòu)和肥力特性的影響究竟如何，覆蓋地面保持水分、殘?bào)w返還果園增加的土壤肥力與其生長發(fā)育消耗的水肥利弊究竟怎樣，低矮牧草和高產(chǎn)牧草到底哪一類效益更佳，還需要進(jìn)行進(jìn)一步的深入研究。也只有在揭示了不同草種在果園中的作用及其機(jī)理，全面掌握其利弊，才能根據(jù)種草的主要目的確定最佳草種。因此，傳統(tǒng)果園種草原則要求的低矮牧草和適應(yīng)果園管理新模式的較高產(chǎn)牧草對果園水肥的影響及其利弊的比較研究亟待進(jìn)行，適應(yīng)果園種草新模式的草種篩選工作更是迫在眉睫。

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