生草栽培对土壤生态环境的影响范文

《扬州大学学报》2015年第四期

摘要：

通过设置对照（只栽桃树不种草）、生草栽培（栽桃树种植百喜草）和常规耕作（油菜－棉花轮作）3种不同处理，测定土壤硬度、土壤有机质、土壤含水量、地表径流量和干土流失量等项目，研究不同栽培措施对土壤生态环境的影响。结果表明：与试验前相比，果园生草处理使土壤硬度降低19．69％，土壤有机质增加23．44％，高出对照40个百分点；生草处理土壤流失量分别是对照、常规耕作处理的1／60、1／88；生草处理土壤的保水能力是对照和常规耕作处理的2～5倍；果园生草栽培对改良果园土壤、保护生态环境有着重要作用。

关键词：

果园；生草栽培；土壤生态环境；土壤流失

我国是世界上水土流失最严重的国家之一，水土流失分布较广，面积达356万km2，占国土面积37％［1］，土的流失量每年仅黄河就达16亿t［2］。大量土壤被冲刷，养分淋失，造成耕作层变浅变瘦和湖泊、河流淤塞。随着经济建设的飞速发展、城市的扩张和人口的增加，人类不断地向山坡地及较贫瘠地区扩张。农业结构调整，加快丘陵农业资源开发，其中，果树果园已成为丘陵地区的一大特色产业。由于种植水平有限，有的果园杂草与果树并生，相互竞争生存、生长条件；有的果园使用化学药剂除草，果园寸草不留，引发土壤冲蚀与污染。果园生草是一种较为先进的果园土壤管理方法，19世纪中叶始于美国。20世纪40年代中期，由于开沟旋耕割草机问世，解决了割草问题，加上果园喷灌系统的发展，这种果园土壤管理模式在美国得到大面积推广。随后，世界果品生产发达国家新西兰、日本、意大利、法国等果园土壤管理55％～70％采用生草模式［3］，并取得了良好的生态及经济效益。果园生草是果园土壤管理制度一次重大变革，我国于20世纪90年代开始将果园生草作为绿色果品生产技术体系在全国推广，建立了许多典型示范样板，取得了一定成效，但实践中清耕果园面积占果园总面积90％以上，果园生草尚处于试验与小面积应用阶段［4］。本研究开展果园生草栽培对土壤生态环境的影响研究，探索种草对果园土壤理化性状、土壤结构、保水保肥及减少雨水径流量、控制水土流失的影响，以期让农户了解果园生草的经济效益与生态效益，为提高果园土壤管理技术水平提供借鉴，为果园生草推广应用提供依据。

1材料与方法

1．1试验区概况试验于江苏省句容市春城乡干果场（东经119°07′，北纬31°56′）坡度为10°的岗坡旱地进行。该生态区属北亚热带中部气候区，具有明显的季风特征，干湿冷暖，四季分明，热量充裕，无霜期长，雨水丰沛，光照充足，气候条件比较优越。年平均气温15．2℃，日平均气温高于10℃的作物生长期平均为226d，总积温4859．6℃，高温年可达5270℃，无霜期229d。年降水量1059mm，常年各季雨量分配：春季256mm，占24％；夏季498mm，占47％；秋季194mm，占18％；冬季112．0mm，占11％。光照常年平均2157h，日照百分率49％，光照的四季分配：春季506．6h，占全年23％；夏季全年光照时间最长、强度最大，总时数为683．3h，占全年32％；秋季光照515．4h，占全年24％；冬季光照最少，总时数461h，占全年21％。土壤为第四纪下蜀黄土发育的马肝土（黄棕壤），试验前0～20cm土层土壤基本性状：有机质13．6mg•g－1、全氮0．76mg•g－1、速效磷10．25mg•kg－1、速效钾112．1mg•kg－1、pH5．26，属中低等肥力土壤。

1．2试验设计试验设3个处理。处理1：只栽桃树（对照），杂草长出后人工拔除；处理2：栽桃树种植百喜草（生草栽培），前期人工拔除杂草，百喜草在6月、8月各刈割一次，割下来的草覆盖在桃树下，桃树3年龄，栽植密度3．0m×4．0m；处理3：常规耕作区，栽植桃树的同一坡地（紧靠生草栽培区），设置同样小区不栽桃树，实行油菜－棉花轮作。各处理3次重复，小区坡度为10°，面积为3m（宽）×20m（长），各重复按照1～3的顺序在同一坡面依次排开；在各小区斜坡下方用水泥混凝土浇筑3．0m（长）×0．4m（宽）×0．6m（深）的积水池，承接径流雨水，各小区间埋石棉瓦隔离，以防径流串流。

1．3测试项目和方法测试项目为土壤硬度、土壤有机质、土壤水分含量、径流量和干土流失量。20cm×40cm取样坑挖50cm深，做一垂直面，然后分层取直径50mm×高50mm、容积100cm3的土柱，立即盖上盒盖带回采用断裂法测量土壤硬度；采用常规取土土钻（直径约3cm）取样，采用外加热－K2Cr2O7容量法测定土壤有机质，采用铝盒烘干法测定土壤水分；每次下雨结束后立即测量积水池中水的体积，计算径流量（积水池中水的体积／小区面积），同时，从水池中量取1L搅拌均匀的水，带回蒸干测量干土流失量。

2结果与分析

2．1果园生草栽培对土壤硬度的影响土壤硬度是土壤重要的物理性质指标之一，在一定程度上反映土壤保肥、保水能力。土壤硬度大小直接影响果树生长，硬度越小越有利于果树根的延伸，便于果树根吸收更多的养分。考虑到草根主要分布于0～20cm土层，而桃树根主要分布于0～30cm土层［5］，对土壤硬度进行分层测试。由表1可知，桃树下种草处理各层土壤硬度变化缓慢，土壤硬度随土层加深逐渐增加，而对照处理从5cm以下各土层硬度显著大于栽树种草处理。种草处理有大量的草根留于土壤，腐解后增加土壤有机质含量，有利于土壤变得疏松。随着土层加深，草根逐渐减少，土壤硬度增大。对照处理仅有桃树根在土壤中生长、延伸，土壤有机质以分解为主，造成土壤硬度变大。这与王敬根等［6］研究结果相似。

2．2果园生草栽培对土壤有机质的影响土壤有机质含量是土壤肥力的综合指标之一。果园生草对土壤有机质含量影响的测定结果表明，种草处理各层土壤有机质含量均远远高于对照处理，其中0～20cm土层高17．61％，20～35cm土层高119．44％，35～50cm土层高46．30％，差异极显著（表2）。种草处理有大量的草根及枯叶残留或进入土壤，部分缓慢矿化为桃树提供养分，部分腐殖化成为土壤有机质，廖绵浚等［7］曾有类似报道。由于草根大部分集中分布于土壤表层，造成各土层有机质含量增幅不同。与试验前相比，种草处理各土层土壤有机质含量均有一定程度的增加，随土层深度的增加其增加幅度提高。各处理土层土壤有机质含量纵深比较，对照从20cm往下层出现突降，果园生草从35cm层开始出现突降。而对照处理仅0～20cm土层有少量增加，其余各层均有所下降，而且在20cm以下就出现土壤有机质含量的突降，果园生草草根大部分集中于表层，随土层加深，草根逐渐减少，而对照处理桃树不断消耗养分，土壤中的有机质分解多积累少。由此可见，果园生草对增加土壤有机质含量起着积极作用，这与赵钢等［8］研究结果基本一致。

2．3果园生草栽培对土壤水分含量的影响9月份连续干旱21d后各处理土壤含水量见表3。0～10cm土层生草处理土壤含水量为24．40％，而对照及常规耕作区分别为10．20％、5．33％；10～20cm土层，生草处理土壤含量为23．40％，与表层相比稍有下降，而其他2处理土壤含水量分别为13．5％、8．27％，与表层相比有较大幅度增加。在连续干旱条件下，生草处理一方面有利于土壤含蓄水分，另一方面可通过草根的吸收及草根周围形成的毛细管作用使地下水连绵不断地往上输送，从而保持土壤各层含水量变化不大，上层含水量甚至略高于下层土壤，而对照及常规耕作处理土壤含水量却基本遵循从上往下递增的趋势。土壤含水量的变化规律与土壤硬度的变化规律完全一致。

2．4果园生草栽培对水土流失的影响由表4可知，处理1（对照）、处理2（生草栽培）、处理3（常规耕作）全年地表径流分别为178．00、59．64、81．75mm，径流率分别为21．04％、7．05％、9．66％，全年每公顷土壤流失量分别为19．715、0．328、28．814t。无论是径流量还是土壤流失量，对照远高于生草栽培，对照、常规耕作土壤流失量分别是生草栽培处理的60倍、88倍，差异极显著。若把全年分成1～5、6～8、9～12月3个时段分析，1～5月径流量由大到小依次为处理1、处理2、处理3，而干土流失量依次为处理3、处理1、处理2。这主要是因为5月前果园生草没长好，对雨水拦截功能表现不明显，而春天耕种突出，所以常规耕种土壤流失最重。在雨季集中、暴雨较多的6～8月，果园生草处理对拦截水土流失的功效表现突出，径流量由大到小依次为处理1、处理3、处理2，而干土流失量依次为：处理3、处理1、处理2。生草可以蓄积水分，减少雨滴直接到达地面，增加地表阻力，对径流产生减缓作用，增加雨水与土壤的接触时间，从而增加降水的土壤入渗量，减少径流量。这与前人研究［8－11］结果相类似。

3小结与讨论

果园生草栽培，大量的草根残留于土壤中腐烂分解，可为桃树提供生长所需的各种养分。同时，部分有机物质通过腐殖化作用成为土壤有机质，有机质与土壤颗粒结合，形成团粒，土壤结构改善。草根主要集中于土壤0～20cm土层，桃树根系集中于0～30cm土层，造成在0～20cm土层，对照处理土壤硬度显著大于生草栽培处理，而随着下扎草根的减少，在20～50cm土层，土壤硬度虽有差别，但差异变小，生草栽培各层土壤有机质含量增加明显。随着土层的加深，土壤本身有机质含量减少，草根量虽然减少，但草根增加引起的土壤有机质增加的比例较大，而对照处理的增加比例却较小。生草栽培增加土壤有机质含量，降低土壤硬度，有利于土壤团粒增加，使土壤变得疏松，赋予土壤较好的保水保肥功效。果园生草栽培，生草覆盖果园土壤表层，雨水经桃树及草两级拦截缓冲，对土壤基本没有冲击力，很难带走泥土，雨水缓慢渗入土壤，只有在雨水较多、强度较大时，来不及入渗的雨水才形成径流。本试验中，对照、生草栽培、常规耕作各处理全年地表径流量分别为178．00、59．64、81．75mm，径流率分别为21．04％、7．05％、9．66％，全年土壤干土流失量分别为19．715、0．328、28．814t•hm－2，可见全年地表径流量、径流率、土壤干土流失量3个指标中，果园生草栽培处理均最小，说明生草发挥了关键作用。对照处理的全年地表径流量和径流率均比常规耕作处理大，而土壤干土流失量却小，可能是因为对照处理土壤板结，雨水下渗困难，而耕作处理由于常翻耕土壤，表层土壤酥松，雨水易下渗，但也容易被冲刷所致。综上所述，果园生草法是一项先进、实用、高效的土壤管理方法，果园生草栽培，枯叶及根在微生物的作用下，形成有机质及有效态矿质元素，不断补充土壤营养，增加土壤有机质积累，降低土壤硬度、改善土壤入渗特性和持水能力；果园生草栽培能有效截流雨水，减少径流，避免雨水冲刷，减少土壤流失，增加土壤有效水供应，并在防洪护坡保土方面起着积极作用。

参考文献：

［1］姜德文．水土保持学科在实践中的应用与发展［J］．中国水土保持科学，2003，1（2）：88－91．

［2］何乃维．西北地区生态环境建设中的几个重要问题［J］．中国水土保持科学，2003，1（2）：18－21．

［3］刘士余，聂明英，卢建生，等．生草栽培在南丰蜜桔生态桔园中的生态探讨［J］．人民长江，2007，38（8）：80－81．

［4］刘廉海．坡地果园开发水土流失防治模式初步研究［J］．水利科技，2007（2）：16－17．

［5］阎永齐，芮东明，刘亚柏，等．深翻改良丘陵岗坡地黄棕黏土的效果［J］．落叶果树，2007（4）：26．

［6］王敬根，储国良，付反生，等．百喜草对红壤丘陵地区保持水土效能的技术研究［J］．江西园艺，2000（1）：12－14．

［7］廖绵浚．百喜草在水土保持上之研究及其应用［C］／／台湾水土保持论丛．1990：8－12．

［8］赵钢，赵秀芬．果园种草生态效应的研究［J］．广东农业科学，2010（8）：68－69．

［9］程金花，张洪江，史玉虎．林下地被物保水保土作用研究进展［J］．中国水土保持科学，2003，1（2）：96－101．

［10］张华明，王昭艳，杨洁，等．红壤坡地不同果园套种模式水土保持效果研究［J］．水土保持研究，2010，17（3）：140－143．

［11］汪邦稳，杨洁，汤崇军，等．南方红壤区百喜草及其枯落物对降雨径流分配的影响［J］．水土保持学报，2009，23（2）：7－10（36）．

作者：刘亚柏 王敬根 付反生 储国良 单位：江苏丘陵地区镇江农业科学研究所