果園生草的生態(tài)效應(yīng)及在太行山區(qū)應(yīng)用的建議

劉 雅，張曉英，蔣淑磊，張麗玲，徐秋良

（河北省石家莊市農(nóng)林科學(xué)研究院，石家莊 050000）

果園生草是指采用人工種草或自然生草的方式在果樹行間或全園生草的一種土壤管理模式。19世紀(jì)末，果園生草栽培技術(shù)開始于美國紐約州，后來，隨著機(jī)械割草機(jī)的問世及現(xiàn)代農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的發(fā)展而得以普及應(yīng)用。目前，一些發(fā)達(dá)國家57%以上的果園采用生草管理，有的國家甚至達(dá)到95%左右，均取得良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)及生態(tài)效益。

果園生草能夠調(diào)節(jié)土壤特性、培肥地力、改變小氣候、抑制雜草生長、減少病蟲害發(fā)生、增加園區(qū)生物多樣性、提高果樹產(chǎn)量和果品品質(zhì)，是我國綠色果品生產(chǎn)技術(shù)體系的重要組成部分。我國的果園生草模式研究開始于20世紀(jì)80年代，到目前為止，生草覆蓋的果園面積還不足10%，仍處在試驗(yàn)和小范圍推行階段。只有山東省蘋果果園的生草面積占到蘋果園總面積的60%。本文將結(jié)合太行山區(qū)果園生產(chǎn)現(xiàn)狀，闡述果園生草的生態(tài)效應(yīng)及應(yīng)用建議，旨在為太行山區(qū)果業(yè)的長期、穩(wěn)定、健康發(fā)展提供技術(shù)支撐。

1 太行山區(qū)果園生產(chǎn)現(xiàn)狀

太行山區(qū)位于華北平原與黃土高原之間，是河北省的主要山區(qū)，縱貫石家莊、保定、邢臺(tái)、邯鄲4 個(gè)地區(qū)西部，面積達(dá)312.4 萬hm。太行山區(qū)屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，全年平均氣溫7.4～13.9 ℃，年太陽輻射0.050～0.057 kJ/m，年降雨量不足300 mm（有些地方甚至只有17 mm），年均蒸發(fā)量卻大于1 600 mm。

太行山區(qū)光熱、土壤、生物等資源比較豐富，為果樹生長創(chuàng)造有利條件，是河北省重要的果業(yè)帶，各類干鮮果樹15.87 萬hm，年產(chǎn)果品3.2 億kg，主要有梨、蘋果、大棗、柿子、核桃等，種植面積分別為114.47 萬、114.47 萬、114.91 萬、112.11 萬、78.17 萬hm。目前，太行山區(qū)果園生草栽培技術(shù)還在小面積嘗試階段，沒有大面積推廣應(yīng)用，土壤管理以清耕為主。一些不利于果樹生長的因素依舊存在，如土壤結(jié)構(gòu)被破壞、養(yǎng)分含量下降、草荒嚴(yán)重等，果實(shí)品質(zhì)難以保證，多數(shù)果品在國內(nèi)外市場缺乏競爭力。

因此，研究并示范推廣果園生草技術(shù)，將有利于解決太行山區(qū)果園生產(chǎn)中面臨的問題，對于實(shí)現(xiàn)綠色果品生產(chǎn)、促進(jìn)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略意義重大。

2 果園生草的生態(tài)效應(yīng)

2.1 培肥土壤

2.1.1 改善土壤物理性狀

適宜的土壤孔隙度和良好的土壤結(jié)構(gòu)是生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定、果樹高產(chǎn)、品質(zhì)優(yōu)良的重要基礎(chǔ)。李會(huì)科等研究顯示，渭北旱地蘋果園生草，土壤容重平均降低6.51%，其中禾本科草、豆科草平均降低土壤容重4.87%、8.15%，且不同土層深度效果不同。張興興等對長期種植菊苣、紫花苜蓿、白三葉的桃園和清耕制桃園進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，覆草后的土壤容重依次降低6.95%、9.76%和8.87%。另有研究表明，以清耕梨園為對照，冀中平原生草4年和生草8年，土壤孔隙度分別增加11.54%、44.77%，土壤容重分別降低4.26%、7.18%。郝淑英等在山西省3 個(gè)蘋果園的研究發(fā)現(xiàn)，果園生草的土壤容重比清耕區(qū)降低4.2%～10.0%，土壤孔隙度增加4.6%～10.9%，直徑1 mm 以上的團(tuán)粒增加10.2%～12.2%。王英俊等在渭北黃土高原蘋果園間作白三葉，0～20 cm 土層>0.25 mm 水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量及其穩(wěn)定性明顯高于清耕。總之，果園生草栽培降低了土壤容重，提高了土壤孔隙度和團(tuán)聚體含量。

2.1.2 增加土壤含水量

生草具有防旱保墑的效果，能夠有效緩解春夏兩季的干旱問題。夏季梨園需水旺盛，研究表明，果園間作牧草，0～30 cm土壤平均含水量有所增加。山地果園水分滲入量小。董水麗在多雨季節(jié)生草后，0～40 cm土壤含水量比清耕園提高2.02%～3.76%，40～80 cm土壤含水量提高0.75%～1.65%，促進(jìn)了果樹生長。但果園生草在少雨季節(jié)存在爭水效應(yīng)。Oliveira 等研究顯示，每兩周刈割1 次紫羊茅可以防止其對土壤水分的消耗。適宜草種配合的生草管理，能夠增強(qiáng)保水效應(yīng)，削弱爭水效應(yīng)。

2.1.3 調(diào)節(jié)土壤溫度

果園生草后，可以減少陽光對地面的直接照射，降低土壤水分蒸發(fā)；同時(shí)也能減少地?zé)嵘⑹В_(dá)到保溫效果，減小溫差，增強(qiáng)果樹抗性。報(bào)道顯示，在香梨園種植1年黑麥草和草木樨，5 cm 和15 cm 土壤溫度分別降低6.4 和5.8 ℃、4.0 和3.7 ℃。李登絢等測定果園生草與覆草的地溫發(fā)現(xiàn)，在炎熱季節(jié)，生草區(qū)、樹盤覆草區(qū)與清耕區(qū)相比，分別降低l.7～2.6 ℃、2.1～2.9 ℃。程炯等研究顯示，福建漳州山地果園間種牧草與清耕相比，土壤溫度降低5.5～7.0 ℃，果園溫度狀況得到改善，抗高溫能力增強(qiáng)。

2.1.4 提高土壤有機(jī)質(zhì)含量

果園長期清耕會(huì)大大加速土壤有機(jī)質(zhì)的分解，而生草后，草的根、莖、葉等腐爛降解會(huì)提高其含量，同時(shí)還能夠減少土壤的翻耕次數(shù)，防止水土流失。生草蘋果園的土壤有機(jī)質(zhì)含量與清耕園相比，增加0.41%～0.47%。齊鑫山等根據(jù)自然地理特點(diǎn)和土壤類型差異選擇了5個(gè)果園進(jìn)行種草，發(fā)現(xiàn)種植白三葉3年，5 個(gè)種草樣地0～30 cm 土壤的有機(jī)質(zhì)含量平均達(dá)1.35%，比清耕樣地高0.33%。渭北旱塬蘋果園行間種植小冠花3年，與清耕相比，土壤有機(jī)質(zhì)含量增加0.038%，種植6年增加0.27%。程炯等發(fā)現(xiàn)，山地果園生草1年，0～20 cm土壤有機(jī)質(zhì)含量比清耕果園增加0.55%和0.42%，20～40 cm 土壤增加0.38%和0.07%。

2.1.5 提高土壤礦質(zhì)養(yǎng)分含量

雖然果園生草初期會(huì)爭奪土壤中的礦質(zhì)養(yǎng)分，但長期生草可顯著提高其含量。程炯等在山地果園實(shí)行全園生草，與清耕果園相比，0～20、20～40 cm 土壤全氮含量分別增加0.035%、0.007%，水解氮含量分別增加26、32 mg/kg，速效磷分別增加3.4、6.5 mg/kg，速效鉀分別增加21.3、20.3 mg/kg。劉蝴蝶等研究表明，與清耕蘋果園相比，生草的土壤中全氮含量增加0.005～0.008%，有效磷含量增加3.5～6.2 mg/kg，速效鉀含量增加27～75 mg/kg。齊鑫山等在果園種植白三葉3年發(fā)現(xiàn)，0～30 cm 土壤速效氮、 速效磷和速效鉀含量分別比清耕提高20.8、4.2 和9.6 mg/kg。孟平等研究表明，在太行山低山丘陵區(qū)采用蘋果—沙打旺復(fù)合經(jīng)營模式，0～50 cm 土壤速效氮增加15.21 mg/kg。另有報(bào)道顯示，人工種植豆科植物可使土壤氮含量明顯提高，而種植禾本科植物可有效提高土壤中的鉀、鐵、鎂、銅、鋅等含量。

2.2 小氣候效應(yīng)

生草果園與傳統(tǒng)清耕果園相比，對水熱交換模式產(chǎn)生重要影響，地表光、熱、水、氣等生態(tài)因子也發(fā)生改變，促進(jìn)果樹生長發(fā)育。

果園生草，在溫度較低時(shí)提高溫度，在溫度較高時(shí)降低溫度。通過柑橘園間作不同草種發(fā)現(xiàn)，黑麥草在春季可升溫0.9～3.6 ℃，菊苣在夏季可降溫0.3～3.0 ℃，香矢車菊在秋季可降溫1.4～2.6 ℃，黑麥草在冬季可升溫0.7～3.1 ℃。高方勝等得出，果園生草后，高溫季節(jié)（8月10日）降低了‘紅富士’的冠層溫度，白三葉區(qū)、黑麥草區(qū)分別比清耕果園降低3.1、2.3 ℃。另有研究表明，蘋果園生草，5月平均濕度增幅達(dá)到6.9%，防止落花落果效果明顯。侯啟昌在梨園種植紫花苜蓿、白三葉，環(huán)境濕度提高10%～15%，增濕效果明顯。

2.3 生物學(xué)效應(yīng)

2.3.1 抑制雜草滋生

張永朝等研究結(jié)果顯示，白三葉的根系主要分布于0～20 cm 土層內(nèi)，而蘋果樹根系在20～60 cm 土層內(nèi)，二者分層錯(cuò)開，避免了爭奪水肥的矛盾。另外，白三葉的莖縱橫交錯(cuò)，根系密布于地表，抑制了雜草生長，不需要人工鏟草。Thomas 等研究顯示，在有機(jī)桃園種植黑麥草、高羊茅、紫羊茅和邱氏羊茅抑制雜草效果顯著。錢振官等發(fā)現(xiàn)，種植白三葉、紫云英、大巢菜的桃園，春季對禾本科和闊葉雜草的抑制率均達(dá)80%以上。

2.3.2 減少病蟲害發(fā)生

桃園生草改善了桃樹的生長環(huán)境，對流膠病和日灼病的預(yù)防效果明顯。由于生草還提高了土壤養(yǎng)分含量，降低了因缺素而導(dǎo)致的小葉病、縮果病等病害的發(fā)生幾率。馮存良等對蘋果園生草栽培研究發(fā)現(xiàn)，生草對果樹早期落葉病有較強(qiáng)的抗性。

蘋果園生草使樹上天敵昆蟲種群密度比清耕園增加60.93%～73.47%，地面上比清耕園增加17 倍，因而減輕了一些病蟲害，如康氏粉蚧、蘋果黃蚜、果銹病、苦痘病等。董民等研究結(jié)果表明，桃園全園種植紫花苜蓿，或紫花苜蓿與夏至草7∶3 種植，可以有效降低桃蚜、桃瘤蚜、桃粉蚜的種群數(shù)量。吳全聰?shù)日{(diào)查發(fā)現(xiàn)，相比清耕，浙西南山地實(shí)施生草栽培的桃園天敵昆蟲種類多，且天敵昆蟲總?cè)郝涞南鄬ωS盛度均大于0.005。

3 果園生草在太行山區(qū)應(yīng)用的建議

3.1 加強(qiáng)適宜草種的評價(jià)篩選

適宜草種的選擇是果園生草的前提和基礎(chǔ)，不同環(huán)境、不同果園適宜的草種不同，因此，在太行山區(qū)大面積推行生草栽培前，需要對草種進(jìn)行細(xì)致的分類和研究。根據(jù)果園不同種植年限、 不同目的選擇相應(yīng)草種，如鴨茅、白三葉等適合成齡果園種植，而幼齡果園適合種植紫花苜蓿、菊苣等草種；為了培肥地力、刈割覆蓋的可選紅三葉、紫花苜蓿等生物量大的草種；以生草覆蓋、刈割次數(shù)少為目的的可選黑麥草、白三葉、高羊茅等品種。

3.2 完善果園高效生草栽培與管理技術(shù)

配套的栽培與管理技術(shù)是果園生草的關(guān)鍵，應(yīng)加大投入力度，細(xì)化果園生草栽培方案和苗期管理、水肥管理、科學(xué)刈割、病蟲害防治等相關(guān)配套技術(shù)，通過控制草的長勢，既形成良好的生態(tài)效益，又促進(jìn)果樹生長。按果樹類型、長勢情況、土壤狀況、地理環(huán)境、氣候特點(diǎn)、生草模式等，為太行山區(qū)果農(nóng)提供簡單易學(xué)的果園生草技術(shù)規(guī)程，為果園更好生草提供理論支持。還要通過各種形式的培訓(xùn)，使技術(shù)推廣下去，提高果園的科學(xué)管理水平和果實(shí)品質(zhì)，增加農(nóng)民收入。

3.3 對比果園生草與否的成本和效益

一些果農(nóng)認(rèn)為，生草雖然一定程度上減少了人工除草成本，但草種的購買，以及生草前期的人工輔助除草工作，都增加了果園的管理成本。但事實(shí)上，果園生草一定程度地提高了果樹產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)，從而提高售價(jià)，獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。因此，需要有關(guān)部門做好數(shù)據(jù)調(diào)查，將果園生草栽培帶來的經(jīng)濟(jì)效益和成本消耗情況準(zhǔn)確地提供給農(nóng)戶參考，讓果農(nóng)能夠自覺認(rèn)可和接受這一土壤管理模式。

3.4 建議農(nóng)業(yè)主管部門切實(shí)重視

農(nóng)業(yè)主管部門應(yīng)該抓好果園生草栽培模式的工作部署，將其納入財(cái)政資金補(bǔ)貼項(xiàng)目，給予一定的經(jīng)費(fèi)支持?，F(xiàn)階段，國內(nèi)大部分研究集中在果園生草后對園區(qū)環(huán)境和果品品質(zhì)的影響，而其中的生理機(jī)制和調(diào)控措施有待深入研究。這就需要我們進(jìn)一步探討果草的相互作用機(jī)理，以便更好地指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐，為改善果園環(huán)境，生產(chǎn)綠色、優(yōu)質(zhì)果品提供理論支撐。

3.5 落實(shí)示范基地的推廣工作

可以把果園生草栽培與綠色、 有機(jī)果園建設(shè)緊密結(jié)合起來，作為一個(gè)公益性農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)重點(diǎn)項(xiàng)目、因地制宜地進(jìn)行推動(dòng)。農(nóng)民自愿、條件成熟的可進(jìn)行大面積示范；條件不成熟的可先開展小面積種植。政府及相關(guān)部門要認(rèn)真搞好樣板，積極發(fā)展扶植示范戶，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，全面示范帶動(dòng)，讓果農(nóng)切實(shí)感受到生草的好處，促進(jìn)廣大種植戶對果園生草栽培有一個(gè)全面、正確的認(rèn)識(shí)，主動(dòng)接受這項(xiàng)果園管理方式。