果園生草在田園綜合體建設(shè)中的功能

秦文利

（河北省農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源環(huán)境研究所，河北省肥料技術(shù)創(chuàng)新中心，河北 石家莊 050051）

為實(shí)現(xiàn)“村莊美、產(chǎn)業(yè)興、農(nóng)民富、環(huán)境優(yōu)”的農(nóng)業(yè)發(fā)展目標(biāo)，集現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、休閑農(nóng)業(yè)、田園社區(qū)為一體的田園綜合體發(fā)展模式在2017 年作為鄉(xiāng)村新型產(chǎn)業(yè)發(fā)展的亮點(diǎn)措施被寫(xiě)進(jìn)中央一號(hào)文件，成為當(dāng)前推進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的重要抓手[1，2]。在田園綜合體發(fā)展模式中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)將承載增加經(jīng)濟(jì)效益、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、美化田園風(fēng)光等眾多功能，其中，以景觀生態(tài)學(xué)、植物生態(tài)學(xué)為基礎(chǔ)，構(gòu)建具有生產(chǎn)、生態(tài)、景觀功能一體的喬灌草立體復(fù)合植物生產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)眾多功能的重要途徑[3，4]。我國(guó)是世界主要水果產(chǎn)地之一，2017 年果樹(shù)種植總面積1 113.592 萬(wàn)km2，水果總產(chǎn)量25 241.90 萬(wàn)t，均居世界第一位。我國(guó)果品產(chǎn)業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)、發(fā)展前景廣闊，是我國(guó)鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的亮點(diǎn)和農(nóng)民致富的支柱產(chǎn)業(yè)。因此，充分利用我國(guó)果品產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢(shì)和果園生態(tài)系統(tǒng)植被層次少、空間大的特點(diǎn)，通過(guò)喬木、灌木、草本植物的合理配置進(jìn)行果園生草，構(gòu)建集生產(chǎn)、生態(tài)、景觀功能于一體的田園綜合體，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收、農(nóng)村增綠鄉(xiāng)村新型發(fā)展模式的重要途徑。了解我國(guó)果園管理中存在的主要問(wèn)題及其對(duì)田園綜合體建設(shè)的影響，厘清果園生草在田園綜合體建設(shè)中的功能，將有助于提升田園綜合體的建設(shè)水平。

1 果園管理中存在的問(wèn)題

1.1 果園地面管理制度落后

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)果園尤其是北方果園普遍采用清耕制地面管理制度。清耕制是指在果樹(shù)生長(zhǎng)周期內(nèi)定期對(duì)株行間地面進(jìn)行中耕除草。果園頻繁清耕會(huì)加大勞力成本投入，降低果園經(jīng)濟(jì)效益；導(dǎo)致地表裸露，增加土壤水的無(wú)效蒸發(fā)，降低果樹(shù)水分利用效率，加重水資源危機(jī)；引起揚(yáng)沙揚(yáng)塵，破壞生態(tài)環(huán)境；減少果園生物多樣性，土壤有機(jī)質(zhì)得不到充分補(bǔ)充，土壤理化性質(zhì)惡化，土壤質(zhì)量下降；破壞果樹(shù)淺層土壤根系，降低根系吸收水肥的能力，造成樹(shù)體長(zhǎng)勢(shì)弱，易遭受病蟲(chóng)害侵襲，影響果品產(chǎn)量與質(zhì)量[5]。清耕制果園地面管理制度增加了果園管理難度，破壞了果園生態(tài)環(huán)境，降低了果園生產(chǎn)性能，不符合現(xiàn)代果園綠色發(fā)展的要求。根據(jù)果園果樹(shù)實(shí)際情況，選擇適宜草種生草覆蓋地表，可彌補(bǔ)清耕制的缺點(diǎn)，改善果園生態(tài)環(huán)境，提高果園的觀賞性，實(shí)現(xiàn)果品綠色生產(chǎn)，促進(jìn)田園綜合體建設(shè)。

1.2 果園立體污染嚴(yán)重

化肥可促進(jìn)作物生長(zhǎng)，提高產(chǎn)量；農(nóng)藥可防治病蟲(chóng)害，降低作物減產(chǎn)幾率，化肥、農(nóng)藥是世界農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量增加的主要貢獻(xiàn)者[6]。1996～2015 年我國(guó)農(nóng)用化肥和農(nóng)藥施用量均呈直線上升趨勢(shì)（圖1）。自2012 年農(nóng)藥施用量突破180 萬(wàn)t 后，2015 年農(nóng)用化肥施用折純量突破了6 000 萬(wàn)t，我國(guó)成為世界上農(nóng)藥和化肥用量最大的國(guó)家。孟遠(yuǎn)奪等[7]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，2014 年我國(guó)果樹(shù)氮肥、磷肥和鉀肥施用折純量分別為274萬(wàn)t、147 萬(wàn)t 和163 萬(wàn)t，合計(jì)達(dá)到了584 萬(wàn)t。王賽妮等[8]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，果樹(shù)上的農(nóng)藥用量大于除蔬菜以外的其他作物。

化肥、農(nóng)藥的過(guò)量施用導(dǎo)致果園立體污染嚴(yán)重。過(guò)量施用氮肥使果品中硝酸鹽含量超標(biāo)，危害人體健康。未被果樹(shù)根系吸收的氮，一部分通過(guò)揮發(fā)、硝化及反硝化作用產(chǎn)生溫室氣體，影響全球氣候變化；一部分形成硝酸根離子隨水淋溶至地下，引起水體污染[9，10]。過(guò)量施用磷肥不僅增加了土壤中有害重金屬含量，影響果樹(shù)對(duì)鋅、鐵等有益元素的吸收，還會(huì)造成水體富營(yíng)養(yǎng)化?；蔬^(guò)量施用還會(huì)引發(fā)果園土壤有機(jī)質(zhì)含量降低，土壤酸化、鹽漬化，土壤結(jié)構(gòu)破壞，微生物多樣性下降等問(wèn)題。過(guò)量施用農(nóng)藥不僅會(huì)導(dǎo)致果品農(nóng)殘超標(biāo)，還會(huì)導(dǎo)致害蟲(chóng)的抗藥性增強(qiáng)，天敵數(shù)量減少，加重蟲(chóng)害防治難度加大。農(nóng)藥在使用過(guò)程中發(fā)生逸散，易造成大氣及水體污染[8]。果園中不合理施用化肥和農(nóng)藥，造成了果園立體污染，破壞了生態(tài)環(huán)境，已成為果品產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要瓶頸。通過(guò)喬、灌、草科學(xué)配置進(jìn)行果園生草覆蓋，可培肥地力，增加害蟲(chóng)天敵的數(shù)量，減少果園化肥和農(nóng)藥的投入，實(shí)現(xiàn)節(jié)本增效，且保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

圖1 1996~2015 年中國(guó)農(nóng)用化肥施用折純量和農(nóng)藥使用量的變化趨勢(shì)Fig.1 Change trend of the application rate of chemical fertilizer and pesticide in China from 1996 to 2015

1.3 果園系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

我國(guó)果園普遍種植品類(lèi)單一，植物空間分布層次少、多樣性差，不僅導(dǎo)致果園生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)層次少，抗逆性差，低產(chǎn)低效，還影響著果園的觀賞性[11，12]。果樹(shù)生長(zhǎng)季節(jié)性強(qiáng)，單一的植物結(jié)構(gòu)降低了果園時(shí)間和空間的利用效率，浪費(fèi)耕地資源。通過(guò)喬灌草合理配置增加果園植物空間層次，可調(diào)節(jié)果園的溫度和濕度，改變果園生態(tài)小氣候，提高果園系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增強(qiáng)果樹(shù)的抗逆能力，實(shí)現(xiàn)果品生產(chǎn)的高產(chǎn)高效[13]；還有利于提高果園耕地的時(shí)空利用效率，打造觀賞價(jià)值高的果園景觀。

2 果園生草在田園綜合體構(gòu)建中的功能

2.1 生態(tài)功能

2.1.1 提升果園土壤肥力，減少化肥投入 土壤肥力指土壤為作物生長(zhǎng)供應(yīng)養(yǎng)分的能力，是土壤物理、化學(xué)和生物特征的綜合表現(xiàn)[14]。果園生草可改善果園土壤物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)。草本植物殘?bào)w歸還到土壤中后，一方面為土壤微生物活動(dòng)提供養(yǎng)分和能量，促使植物殘?bào)w快速腐解釋放養(yǎng)分為果樹(shù)生長(zhǎng)利用；另一方面，植物殘?bào)w腐解形成的腐殖質(zhì)可促進(jìn)土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，有利于降低土壤容重，改善土壤孔隙結(jié)構(gòu)，提高土壤通透性，增加土壤蓄水性，提高果樹(shù)根系吸收養(yǎng)分和水分的能力。同時(shí)，草本植物地下根系對(duì)土壤的穿插切割作用可提高土壤孔隙度[15]。Novara A 等[16]研究表明，與傳統(tǒng)耕作方式相比，葡萄園種植覆蓋作物蠶豆可提高土壤有機(jī)碳含量。劉偉等[17]研究發(fā)現(xiàn)，連續(xù)生草5 a 的桃園，0～40 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)含量增加顯著，土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量呈逐年增加的趨勢(shì)。李會(huì)科等[18]研究表明，蘋(píng)果園生草5 a 后，黑麥草區(qū)0～20、20～40和40～60 cm 土層土壤中＞0.25 mm 水穩(wěn)性團(tuán)聚體的數(shù)量分別較清耕對(duì)照區(qū)增加了11.34、19.92 和3.18 g/kg，白三葉區(qū)指標(biāo)值分別較CK 增加了16.85、26.54 和5.56 g/kg；黑麥草區(qū)0～20、20～40 和40～60 cm 等土層土壤總孔隙度分別較清耕對(duì)照區(qū)增加了3.62 個(gè)百分點(diǎn)、4.35 個(gè)百分點(diǎn)和3.17 個(gè)百分點(diǎn)，白三葉區(qū)指標(biāo)值分別較CK增加了3.93 個(gè)百分點(diǎn)、4.41 個(gè)百分點(diǎn)和3.76 個(gè)百分點(diǎn)；黑麥草區(qū)0～20、20～40 和40～60cm 土層土壤容重分別較清耕對(duì)照區(qū)降低了0.05、0.11 和0.06 g/cm3，白三葉區(qū)指標(biāo)值分別較CK 降低了0.07、0.11 和0.07 g/cm3；黑麥草區(qū)和白三葉草區(qū)土壤水分穩(wěn)滲速率分別較清耕對(duì)照區(qū)提高了0.62 和0.76 mm/min。綜上所述，果園生草可改善土壤的物理、化學(xué)和生物學(xué)性狀，提高土壤肥力，減少化肥投入，有助于減輕化肥對(duì)果園的立體污染。

2.1.2 增加果園害蟲(chóng)天敵數(shù)量，減少農(nóng)藥施用 果園生草增加了植物的多樣性，可吸引更多的害蟲(chóng)天敵覓食、繁衍、棲息，有利于提高果園有益天敵的數(shù)量及種類(lèi)，有效控制害蟲(chóng)發(fā)生。陳漢杰等[19]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，毛葉苕子、白三葉和紫花苜蓿等果園覆蓋作物上的優(yōu)勢(shì)天敵分別為東亞小花蝽、瓢蟲(chóng)、蜘蛛。王大平[20]研究發(fā)現(xiàn)，在蘋(píng)果樹(shù)行間種植紫花苜蓿與油菜、夏至草、泥胡菜等多樣化植物，可降低果園蚜蟲(chóng)、葉螨、金紋細(xì)蛾等害蟲(chóng)密度，提高東亞小花蝽、瓢蟲(chóng)類(lèi)、黑食蚜盲蝽等捕食性天敵的蟲(chóng)口密度。張碩等[21]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，果園生草可增殖害蟲(chóng)天敵，減少害蟲(chóng)數(shù)量，明顯提高果園益害比。果園生草除了能增加害蟲(chóng)天敵數(shù)量外，還可改善樹(shù)體營(yíng)養(yǎng)，增強(qiáng)果樹(shù)對(duì)病蟲(chóng)害的抵抗能力，這均有利于減少農(nóng)藥用量，從而降低對(duì)果園的立體污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

2.1.3 覆蓋地表，抑制揚(yáng)塵，減少水土流失 果園生草覆蓋地表除能抑制揚(yáng)塵外，還可減輕雨水對(duì)土壤的擊濺和沖刷，有效攔截降水，增加土壤水分滲透率，減少地表徑流，防止水土流失。同時(shí)，覆蓋作物地下強(qiáng)大的根系可形成網(wǎng)絡(luò)狀空間分布格局，能有效固持土壤，提高土壤抗侵蝕的能力[22]。Gomez J A 等[23]研究表明，橄欖園生草能顯著減少地表徑流和土壤流失。黃炎和等[24]研究發(fā)現(xiàn)，果園生草覆蓋具有良好的水土保持效果，生草2 a 后果園土壤流失量均降至500 t/km2以下。

2.1.4 調(diào)控果園光溫濕條件，改善果園小氣候 生草覆蓋使果園空間層次結(jié)構(gòu)由“果樹(shù)—地面”變?yōu)椤肮麡?shù)—草—地面”[25]，生草覆蓋層的增加可以協(xié)調(diào)果園的光照、溫度和濕度，改善果園小氣候，有助于提高果樹(shù)的光合效率。生草改變了果園土壤表面性質(zhì)，能夠動(dòng)態(tài)平衡地溫，促進(jìn)果樹(shù)地下根系生長(zhǎng)。果園生草還可降低盛夏期果園氣溫，提高春季果園相對(duì)濕度。毛培春等[26]研究表明，與清耕區(qū)相比，桃園白三葉生草區(qū)7 月和8 月月平均氣溫分別降低了0.49 和0.55 ℃，5月果園相對(duì)濕度明顯提高。果園生草覆蓋層的增加不僅可截獲更多的光能，還可通過(guò)對(duì)光的反射及散射改善果品表皮著色[27]。

2.2 觀賞功能

將觀賞價(jià)值高的花草引入果園，構(gòu)建喬灌草復(fù)合植物生產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)，打造立體果園景觀，一方面可實(shí)現(xiàn)果品產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，另一方面可滿足游人減緩壓力、回歸大自然的心理需求，提高果園的經(jīng)濟(jì)效益[28]。由此可見(jiàn)，果園生草可提升果園的觀賞功能，促進(jìn)綠色果品生產(chǎn)和銷(xiāo)售以及生態(tài)旅游、休閑旅游等一二三產(chǎn)業(yè)的有機(jī)融合，有利于提高田園綜合體建設(shè)水平，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標(biāo)。

2.3 經(jīng)濟(jì)功能

果園的基本功能是生產(chǎn)功能，追求經(jīng)濟(jì)價(jià)值最大化是種植者的主要目標(biāo)，也是田園綜合體建設(shè)的重要目標(biāo)。果園生草的生態(tài)功能和觀賞功能均有助于提高果園的經(jīng)濟(jì)功能。果園生草可通過(guò)補(bǔ)充土壤養(yǎng)分、吸引害蟲(chóng)天敵、增強(qiáng)樹(shù)體病蟲(chóng)害抵抗力而降低化肥和農(nóng)藥的投入，實(shí)現(xiàn)果品生產(chǎn)的節(jié)本、提質(zhì)、增效；還可生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)牧草，為畜牧業(yè)發(fā)展提供飼草料。果園觀賞功能的提升可促進(jìn)生態(tài)觀光旅游業(yè)的發(fā)展，增加果園收入來(lái)源，提高果園的綜合經(jīng)濟(jì)效益。

3 建議

果園生草可提升果園的生態(tài)功能、觀賞功能和經(jīng)濟(jì)功能，在田園綜合體建設(shè)中具有至關(guān)重要的作用。目前我國(guó)果園生草面積尚不足10%，具有較大的發(fā)展空間。在開(kāi)展果園生草，還應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：

3.1 科學(xué)選擇草種

選擇適宜的草種是果園生草建植成功的關(guān)鍵。我國(guó)南方與北方果園的氣候和土壤差異較大。北方果園干旱發(fā)生頻率高，土壤有機(jī)質(zhì)含量低，缺氮少磷，夏季炎熱、冬季寒冷；南方果園土壤pH 值偏低，水土流失嚴(yán)重，土壤瘠薄。果園生草要選擇適應(yīng)性廣、抗逆性強(qiáng)、生長(zhǎng)迅速、地面覆蓋度高、水土保持效果好、具有培肥改土功能的品種。為了避免草與果樹(shù)競(jìng)爭(zhēng)水分和養(yǎng)分，以及果園病蟲(chóng)害加重和妨礙果園管理作業(yè)，應(yīng)選擇根系淺、與果樹(shù)沒(méi)有共同病蟲(chóng)害，能吸引天敵，植株低矮、耐踐踏、再生能力強(qiáng)的品種。為提高田園綜合體的景觀效果，在引入草種時(shí)還要考慮其觀賞價(jià)值。如桃園、梨園可在樹(shù)行間種植花期相近的二月蘭、油菜等觀賞性的作物，使果園色彩繽紛，打造立體春花景觀，提高其觀賞性。

3.2 適期播種

土壤溫度和墑情是影響種子萌發(fā)的重要因素，是確定牧草播期的重要依據(jù)。不同種類(lèi)牧草種子的最適發(fā)芽溫度、播種量和播種深度范圍不同（表1）。地溫達(dá)到種子萌發(fā)最低溫度時(shí)便可開(kāi)始進(jìn)行播種，但是，為了保證出苗齊全，應(yīng)在種子萌發(fā)最適溫度范圍內(nèi)進(jìn)行播種。種子萌發(fā)需吸收充足水分，因此土壤墑情對(duì)種子出苗至關(guān)重要。華北地區(qū)春季風(fēng)大、少雨、升溫快，易出現(xiàn)干旱，不利于種子發(fā)芽。因此，果園在春季種植一年生牧草時(shí)，播前一定要造好底墑；出苗后，要根據(jù)土壤墑情及時(shí)灌溉。秋季土壤貯水充足，墑情好，溫度適宜，適合播種越年生牧草和多年生牧草。播種時(shí)應(yīng)根據(jù)種子子粒大小、種子質(zhì)量、土壤墑情、整地質(zhì)量、播種方式等確定播種量。種子小、純凈度及發(fā)芽率高、土壤墑情好、土壤平整細(xì)碎、采用條播方式的，可相對(duì)少播；反之，則應(yīng)增加播種量。牧草種子以淺播為宜，沙土適宜播種深度為2 cm，黏土播深為1.5～2 cm。

表1 果園生草部分草種的發(fā)芽適宜溫度、播種量和播種深度[15，29]Table 1 The suitable germination temperature，sowing quantity and sowing depth of some grass species in orchard

3.3 合理利用

果園生草利用方式主要有3 種：翻壓做綠肥，刈割覆蓋或做飼草料。在果樹(shù)旺盛生長(zhǎng)開(kāi)始前，可將二月蘭、油菜、毛葉苕子、箭筈豌豆、黑麥（冬牧70）、多花黑麥草等越年生牧草翻壓還田做綠肥，補(bǔ)充土壤養(yǎng)分，替代化肥。為不影響果園管理與作業(yè)，多年生牧草草叢自然高度達(dá)30～40 cm 時(shí)應(yīng)及時(shí)刈割，留茬高度5～8 cm。刈割下的牧草可覆蓋果樹(shù)樹(shù)盤(pán)，減少水分蒸發(fā)，增加土壤墑情；或者作為飼草發(fā)展畜禽養(yǎng)殖業(yè)，構(gòu)建果-草-牧復(fù)合發(fā)展模式。