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【转载】果园生草的生理生态效应与管理策略  

2015-06-05 11:29:52|  分类: 西部果友联盟 |  标签: |举报 |字号 订阅

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果园生草的生理生态效应与管理策略 - 西部果友联盟 - 西部果友联盟
 

    果园生草是对全园或行间生草.不使土壤暴露,每年刈割或常年不刈割的一项土壤管理方法,对于维持土壤基础肥力、改善土壤生态环境,推动果树产业可持续发展具有重要意义。生草制在欧美、日本等国果园得到广泛的应用。中国20世纪80年代初引进生草制,并率先在福建、广东、山东等地果园中应用,但因各果产区气候、立地条件差别较大,在草种选择与利用上缺乏相应的规范化技术,加之受传统大田耕作“除草务尽”、“与果争肥水”等思想影响,一直未得到很好的推广应用。目前中国实施清耕的果园面积仍占总面积的80%以上。

   高产、优质、可持续生产是果树生产者追求的目标。进入2l世纪以来,果树单产逐渐提高,但果园土壤投入有机肥数量较少的情况没有得到明显改善,大多果园实施清耕制管理加速了有机质的矿化分解,微生物群落多样性和酶活性下降、土壤养分严重失衡,土壤结构逐步被破坏、土壤质量持续恶化,由此诱发的早期落叶病、缺素症等生理性病害频繁发生。

生草栽培对果园小气候

及生物多样性的影响

   1、对果园小气候的影响

   果园生草改变了传统清耕果园“土壤-果树-大气”系统水热传递的模式,形成了“土壤-果树+草-大气”系统,引起了果园环境水热传递规律的变化。由于草对光的截取,近地表草域光照度、日最高温度较清耕区明显下降;生草同时降低了地表的风速,从而减少了土壤的蒸发量;另外,由于草域根系的呼吸和凋落物的分解作用,引起地表二氧化碳浓度上升,增强了果树的光合作用。因此,生草可使果园温湿环境相对稳定,有利于减轻枝干和果实的日烧、特别是在套袋栽培体系中对于改善果实外观品质具有重要作用,但不同草种之间有明显差异。

   2、对果园生物多样性的影响

   生草丰富了果园生物多样性,尤其是近地表的生物多样性,生草区植绥螨一般具较高的多样性,其密度随季节变化呈单峰曲线;种植爪哇大豆可以作为植绥螨的库,维持全年丰富多样的群体;土牛膝、红苋和离药金腰箭等一些自然草种也可以作为植绥螨的寄主植物。梨园间作芳香植物后害虫数量减少,天敌数量增加;间作区显著增加主要害虫(梨木虱、康氏粉蚧、蚜虫、金龟子和梨网蝽)及天敌(瓢虫、食蚜蝇、草蛉、蜘蛛和寄生蜂)的生态位宽度,且天敌的生态位宽度明显大于害虫生态位宽度,同时增加主要天敌如瓢虫、食蚜蝇与害虫的生态位重叠指数,呈现出对害虫明显的跟随效应和控制作用闭。另外,生草后猕猴桃园有机物料的输入增加引起了土壤线虫群落较高的多样性,羊茅草处理0~5厘米土层多样性指数为2.8,较清耕提高了0.48。可见,果园生草为天敌繁衍、栖息提供了必要的场所,增加天敌的数量,利于生物防治,减少虫害的发生,从而减少了农药使用量,减少了经济投入。

生草栽培对土壤理化性质的影响

   1、对土壤含水量的影响

   研究认为,生草果园草与果树存在水分竞争,生草对水分的竞争主要发生在0~40厘米土层,在不同的降水年型水分竞争差异很大,随生草年限的增加,水分竞争延伸到较深土层;赵政阳和李会科研究表明,无论是丰水年还是欠水年,黄土高原旱地苹果园生草对40~80厘米土层均具有调蓄作用。生草处理较清耕处理提高了土壤饱和贮水量、吸持贮水量及滞留贮水量。惠竹梅等研究表明,葡萄园行间生草降低了土壤含水量,种植白三叶对0~60厘米土层含水量影响较大,而紫花苜蓿影响较小;在降雨较多的季节,生草可以较快的排出土壤中较多的水分,促进葡萄根系的生长和养分的吸收。但HERNANDEZ等研究表明,正常年份(年降雨量为440毫米)和丰雨年份(降雨量为615毫米)三叶草与橄榄树几乎没有竞争,可能与西班牙地区属地中海海洋气候.时常出现不规律的暴雨天气有关。

   2、对土壤温度的影响

   果园生草降低了地表的光照度,减缓了热量向深层土壤的传递,改善土壤的热量状况,起到了平稳地温的作用。葡萄园行间生草可使地面最高温度降低5.7~7.3℃,地面温度日较差降低6.7~7.6℃,不同土层温度均有所降低。生草后进行适时刈割,然后覆盖是改变果园生态系统热量传递的主要原因,具有夏季降温和冬季增温的双重作用。但李芳东研究表明,冷凉气候区幼龄苹果园生草刈割、覆盖对深冬土壤保温效果不明显,说明生草对土壤温度的影响除了与草种类型和覆盖厚度有关,还可能与不同地区的低温程度、低温持续时间、土壤质地等影响热量传递的因素有关。

   3、对土壤容重和孔隙度的影响

   良好的土壤结构、适宜的土壤孔隙度是果树优质高产的基础,同时孔隙状况的大小可以较好地反映土壤水分蓄存状况。生草后土壤容重降低、孔隙度增加、水稳性团聚体含量升高,其影响主要集中在0~40厘米土层,且随着生草年限的增加,土壤物理性状改善越显著,土壤的入渗性能和持水能力得到较大幅度的提高。也有研究认为.由于刈割机械的应用,使生草果园土壤容重增加,孔隙度减少。

   4、对土壤养分性状的影响

   生草果园土壤有机质含量均有不同程度增加。邓丰产等研究表明,渭北旱塬苹果同种植小冠花明显增加了土壤有机质含量,第3年时较对照增加5.6%,第6年时较对照增加41.4%。罗旭辉等研究表明,长期种草对不同土层有机质组分影响不同,生草处理0~15厘米土壤重组有机碳含量比清耕平均提高2.23克/千克,15~30厘米重组有机碳含量的变化弱于表层。而侯启昌研究认为,生草降低了20~80厘米土层土壤有机质含量。生草改变了果园氮、磷、钾等矿质营养水平,SHUI等研究表明,柑橘园生草较清耕区氮、磷、钾总量高了14.4%。徐雄等研究表明,生草处理土壤中各养分含量均高于清耕处理.全钾极显著增加,速效钾显著增加;随年限的延长,刈割覆盖的多数养分含量逐年递增。生草前期苹果与牧草在0~40厘米土层存在养分竞争,土壤养分消耗大于积累,在第5年全氮、全磷、全钾呈现恢复性增长,提高了0~40厘米土层水解氮、速效磷及速效钾含量,生草栽培具有活化土壤中的有机态氮、磷、钾的功能,利于果树对氮、磷、钾营养元素的吸收利用。可见.生草对果园养分的影响受土壤营养状况、树种与草种根系吸收特性等复杂因素的影响,研究结果具有多样性。因此,应综合多种因素评价生草对土壤养分的贡献作用。

   5、对土壤微生物的影响

   土壤微生物群落决定了养分循环、有机物分解和能量流动,对土壤生态功能的作用至关重要,是土壤质量优劣非常敏感的指标。葡萄园生草可显著提高土壤微生物数量,较清耕处理固氮菌与纤维素分解菌数量升高幅度较大,放线菌数量升高的幅度最小。岳泰新等报道白三叶草和紫花苜蓿处理均提高了土壤微生物生物量碳和生物量氮含量,与前人研究结果一致。潘学军等研究表明,柑橘生育期内,土壤中微生物以细菌最多,占90%以上,其次是放线菌,真菌最少。可见果园生草整体上提高了果园微生物数量与活性,并且微生物种群的变化与草的种类及生长状况关系密切。

   6、对土壤酶活性的影响

   土壤中各种生化反应除受微生物本身活动的影响外,实际上是在各种相应的酶的参与下完成的,酶活性与土壤中动、植物残体和微生物密集的区域密切相关,酶活性的高低直接影响氮、磷、钾以及一些有机物质的循环和转化。生草栽培提高了梨园土壤碱性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶的活性,分别较清耕提高了22.94%、4.75%和21.1%;且随着生草年限的增加土壤酶活性均呈升高趋势,而草种的种类也影响着酶的活性,多年生黑麦草处理0~40厘米土层过氧化氢酶、脲酶及碱性磷酸酶活性较清耕分别提高了3.0%、45.1%和9.4%,白三叶分别提高了16.4%、71.5%和16.1%。此外,生草刈割覆盖使土壤中几丁质酶、纤维素酶、葡萄糖苷酶和氨基葡萄糖苷酶的活性分别提高了16%、21%、4%和12%。

生草栽培对树体生长和发育的影响

   1、根系生物学效应

   果园生草为果树根系的生长提供了稳定的环境和持续的养分,缩小了0~20厘米土层根系的分布范围,0~40厘米土层根系生物量为清耕的62.4%,“细根生物量/粗根生物量”增加了10.l%。在非灌溉条件的果园,生草处理花期土壤上层水分几乎完全耗尽,可能引起了上层葡萄根系的死亡和深层根系的生长,与MORLAT和JACQUET的研究一致。

   2、对树体生理特性及生长和发育的影响

   果园生草能显著地提高光合色素的含量,特别是叶绿素b的含量,高含量的光合色素有利于叶片光合作用的进行,从而提高了幼苗利用光照的能力。种植鸭茅、无芒雀麦和红三叶的苹果叶片的光合速率均高于清耕,且差异显著。但在半干旱或干旱地区,行间生草降低了葡萄园土壤含水量和葡萄叶片相对含水量,使葡萄叶片光合速率、气孔导度及蒸腾速率降低,并使气孔导度、光合速率最高峰有所提前。利用丛枝菌根真菌介导N15转移的研究表明,从毛雀草向葡萄树转移N15的量显著高于南苜蓿;可能是由于南苜蓿根系N15含量较低,而毛雀草的根系富集了较高的N15,或者是丛枝菌根真菌群落组成的差异引起的。

   果园生草可以明显减少树体的营养生长.这在许多研究中已得到证实。树体的营养生长的减少主要是由于草对土壤水分的竞争,导致果树轻度的水分胁迫,从而抑制了营养生长。生草第6年,种植白三叶草和高羊茅的苹果树干周分别为清耕的92.6%和83.5%,除种植白三叶草苹果新梢比对照长外,种植紫花苜蓿、高羊茅、多年生黑麦草和小冠花的新梢均比清耕短;生草果园中、短枝比例明显高于清耕,利于生殖生长,生草的第3年中、短枝比例平均增加33.4%,第6年平均增加34.9%。LINARES等研究表明,生草对柑橘树的生长影响不明显。生草对树体生长量的影响与该地区的降水量有关,干旱地区水分竞争明显,生长量减少;降雨量大的地区,水分竞争不明显,对生长量的影响也不明显。

   3、对果实品质的影响

   研究认为,生草可减少果实病害的发生,改善了果实品质,从而提高了其加工品的质量。随种草时间延长,果实品质改善更为明显;生草第6年单果重增加10.2%,硬度增加9.2%,可溶性固形物含量增加35.5%。曾明等分析认为,百喜草促进了土壤丛枝菌根菌生长,显著地提高了柑橘根系丛枝菌根侵染率及土壤丛枝菌根菌孢子数,有效地促进了柑桔根系丛枝菌根的形成,改善了在水分逆境下植株对土壤水分和磷素的吸收,进而提高了果实品质。生草处理葡萄果皮总酚和花青素含量升高,果实氨基酸总量和还原糖含量升高,果实总氮、可溶性蛋白质和可滴定酸含量下降。

生草栽培的应用与管理

   1、草种的选择与生草方式

   目前,尚缺乏针对不同气候区域、不同草种在果园生境中功能的深入评价研究。因此草种的选择成为果园生草的首要问题.甚至成为果园生草成功的关键。我国除西北等干旱地区外大部分果园适宜生草栽培,特别在雨水充足的地区应适当生草。生草的形式有全园生草(树盘除外)和行间生草。一般在肥水供应较充足的成龄树果园,采用全园生草;肥水供应条件差或幼龄果园采用行间生草以避免草果争肥争水。生草的方式主要有自然生草和人工生草。一般在当地乡土草种能够形成自然群落时适用自然生草。自然生草时要彻底清除果园田间恶性杂草,在树盘外自然蓄留稗、马唐、霍香蓟、蒲公英、狗尾草、结缕草、猫尾草、草木樨、紫花苜蓿等良性杂草。自然生草具有更丰富的植物群落,在水分利用、果树产量与品质等方面更有利于生产,且省工、省力,因此是最好的选择。当乡土草种形不成群落时可结合播种商业草种,也可彻底除尽田间杂草后树盘外全部人工生草。

   人工种草应选择一些易人工种植、适应性强、鲜草量大、矮秆、浅根性、有利于害虫天敌滋生繁殖的草种,如黑麦草、红三叶、白三叶、紫云英、酢浆草等。可种植单一草种,也可2种或多种草混种。豆科与禾本科混种,对改良土壤有良好的作用。通常情况下果园人工生草多选择豆科的白三叶草与禾本科的早熟禾草混种。白三叶草具有良好的固氮能力、能培肥地力,早熟禾耐旱节水、适应性强,混种可发挥双方的优势。

   2、生草后的管理

   生草后及时刈割可控制草的高度。同时促进草的分蘖和分枝,并且通过多次刈割可调节草种演替,促进以禾本科草为主要建群种的草被发育。刈割时间掌握在拟选留草种如马唐、稗等抽生花序之前,拟淘汰草种如藜、苋菜、茼麻等产生种子之前。具体刈割的时间、次数由草的高度及生长量来定。刈割留茬高度应根据草的最低更新高度确定,与草的种类有关。一般禾本科草要保住生长点(心叶以下);而豆科草要保住茎的1~2节。以环渤海地区苹果园为例,夏季雨量充沛,高温潮湿,草生长旺盛,一般需刈割4~6次,刈割留茬高度15~20厘米左右为宜。刈割下来的草覆在行内垄上。秋播的当年不进行刈割,自然生长越冬后进入常规刈割管理。而辽西北果园草生长量少,刈割次数少,甚至不刈割。另外,新建果园进行人工种草出苗后,还应根据各地区的墒情及时灌水.随水施些氮肥,及时去除杂草等管理。结合果树病虫害防控旌药,给地面草被喷药,防治病虫害。自然生草的草被病虫害较轻,一般不会造成毁灭性灾害;种群结构较为单一的商业草种形成的草被病虫害较重,尤其锈病、白粉病、二斑叶螨等,应注意防控。

 展  望

   果园生草是保护和维持土壤肥力的有效管理措施之一。在改善土壤理化特性和生物学特性,维持±壤养分平衡(碳平衡)和养分循环、增加生物多样性、降低病虫害发生机率等方面具有重要的作用。目前.国内关于果园生草的研究涵盖了大多数常见树种,相关的研究大多是单因素处理并且生草年限较短。主要侧重于生草后对环境效应和果实品质的影响,而对其影响产生的生理机制和调控措施仍未做深入研究。因此,应进一步针对各果产区气候、立地条件加强适宜乡土草种的选择与评价共作,加强生草对果园养分物质循环综合效应机理研究,为更好地改善果同土壤环境、调节树体的生长发育提供理论支撑。适时适地大力推进果园生草栽培,将成为我国果树栽培管理制度变革过程中的重要技术成果之一。


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