生草栽培對(duì)土壤生態(tài)環(huán)境的影響范文

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《揚(yáng)州大學(xué)學(xué)報(bào)》2015年第四期

摘要：

通過設(shè)置對(duì)照（只栽桃樹不種草）、生草栽培（栽桃樹種植百喜草）和常規(guī)耕作（油菜－棉花輪作）3種不同處理，測(cè)定土壤硬度、土壤有機(jī)質(zhì)、土壤含水量、地表徑流量和干土流失量等項(xiàng)目，研究不同栽培措施對(duì)土壤生態(tài)環(huán)境的影響。結(jié)果表明：與試驗(yàn)前相比，果園生草處理使土壤硬度降低19．69％，土壤有機(jī)質(zhì)增加23．44％，高出對(duì)照40個(gè)百分點(diǎn)；生草處理土壤流失量分別是對(duì)照、常規(guī)耕作處理的1／60、1／88；生草處理土壤的保水能力是對(duì)照和常規(guī)耕作處理的2～5倍；果園生草栽培對(duì)改良果園土壤、保護(hù)生態(tài)環(huán)境有著重要作用。

關(guān)鍵詞：

果園；生草栽培；土壤生態(tài)環(huán)境；土壤流失

我國(guó)是世界上水土流失最嚴(yán)重的國(guó)家之一，水土流失分布較廣，面積達(dá)356萬km2，占國(guó)土面積37％［1］，土的流失量每年僅黃河就達(dá)16億t［2］。大量土壤被沖刷，養(yǎng)分淋失，造成耕作層變淺變瘦和湖泊、河流淤塞。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展、城市的擴(kuò)張和人口的增加，人類不斷地向山坡地及較貧瘠地區(qū)擴(kuò)張。農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，加快丘陵農(nóng)業(yè)資源開發(fā)，其中，果樹果園已成為丘陵地區(qū)的一大特色產(chǎn)業(yè)。由于種植水平有限，有的果園雜草與果樹并生，相互競(jìng)爭(zhēng)生存、生長(zhǎng)條件；有的果園使用化學(xué)藥劑除草，果園寸草不留，引發(fā)土壤沖蝕與污染。果園生草是一種較為先進(jìn)的果園土壤管理方法，19世紀(jì)中葉始于美國(guó)。20世紀(jì)40年代中期，由于開溝旋耕割草機(jī)問世，解決了割草問題，加上果園噴灌系統(tǒng)的發(fā)展，這種果園土壤管理模式在美國(guó)得到大面積推廣。隨后，世界果品生產(chǎn)發(fā)達(dá)國(guó)家新西蘭、日本、意大利、法國(guó)等果園土壤管理55％～70％采用生草模式［3］，并取得了良好的生態(tài)及經(jīng)濟(jì)效益。果園生草是果園土壤管理制度一次重大變革，我國(guó)于20世紀(jì)90年代開始將果園生草作為綠色果品生產(chǎn)技術(shù)體系在全國(guó)推廣，建立了許多典型示范樣板，取得了一定成效，但實(shí)踐中清耕果園面積占果園總面積90％以上，果園生草尚處于試驗(yàn)與小面積應(yīng)用階段［4］。本研究開展果園生草栽培對(duì)土壤生態(tài)環(huán)境的影響研究，探索種草對(duì)果園土壤理化性狀、土壤結(jié)構(gòu)、保水保肥及減少雨水徑流量、控制水土流失的影響，以期讓農(nóng)戶了解果園生草的經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益，為提高果園土壤管理技術(shù)水平提供借鑒，為果園生草推廣應(yīng)用提供依據(jù)。

1材料與方法

1．1試驗(yàn)區(qū)概況試驗(yàn)于江蘇省句容市春城鄉(xiāng)干果場(chǎng)（東經(jīng)119°07′，北緯31°56′）坡度為10°的崗坡旱地進(jìn)行。該生態(tài)區(qū)屬北亞熱帶中部氣候區(qū)，具有明顯的季風(fēng)特征，干濕冷暖，四季分明，熱量充裕，無霜期長(zhǎng)，雨水豐沛，光照充足，氣候條件比較優(yōu)越。年平均氣溫15．2℃，日平均氣溫高于10℃的作物生長(zhǎng)期平均為226d，總積溫4859．6℃，高溫年可達(dá)5270℃，無霜期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％；夏季全年光照時(shí)間最長(zhǎng)、強(qiáng)度最大，總時(shí)數(shù)為683．3h，占全年32％；秋季光照515．4h，占全年24％；冬季光照最少，總時(shí)數(shù)461h，占全年21％。土壤為第四紀(jì)下蜀黃土發(fā)育的馬肝土（黃棕壤），試驗(yàn)前0～20cm土層土壤基本性狀：有機(jī)質(zhì)13．6mg•g－1、全氮0．76mg•g－1、速效磷10．25mg•kg－1、速效鉀112．1mg•kg－1、pH5．26，屬中低等肥力土壤。

1．2試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)設(shè)3個(gè)處理。處理1：只栽桃樹（對(duì)照），雜草長(zhǎng)出后人工拔除；處理2：栽桃樹種植百喜草（生草栽培），前期人工拔除雜草，百喜草在6月、8月各刈割一次，割下來的草覆蓋在桃樹下，桃樹3年齡，栽植密度3．0m×4．0m；處理3：常規(guī)耕作區(qū)，栽植桃樹的同一坡地（緊靠生草栽培區(qū)），設(shè)置同樣小區(qū)不栽桃樹，實(shí)行油菜－棉花輪作。各處理3次重復(fù)，小區(qū)坡度為10°，面積為3m（寬）×20m（長(zhǎng)），各重復(fù)按照1～3的順序在同一坡面依次排開；在各小區(qū)斜坡下方用水泥混凝土澆筑3．0m（長(zhǎng)）×0．4m（寬）×0．6m（深）的積水池，承接徑流雨水，各小區(qū)間埋石棉瓦隔離，以防徑流串流。

1．3測(cè)試項(xiàng)目和方法測(cè)試項(xiàng)目為土壤硬度、土壤有機(jī)質(zhì)、土壤水分含量、徑流量和干土流失量。20cm×40cm取樣坑挖50cm深，做一垂直面，然后分層取直徑50mm×高50mm、容積100cm3的土柱，立即蓋上盒蓋帶回采用斷裂法測(cè)量土壤硬度；采用常規(guī)取土土鉆（直徑約3cm）取樣，采用外加熱－K2Cr2O7容量法測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)，采用鋁盒烘干法測(cè)定土壤水分；每次下雨結(jié)束后立即測(cè)量積水池中水的體積，計(jì)算徑流量（積水池中水的體積／小區(qū)面積），同時(shí)，從水池中量取1L攪拌均勻的水，帶回蒸干測(cè)量干土流失量。

2結(jié)果與分析

2．1果園生草栽培對(duì)土壤硬度的影響土壤硬度是土壤重要的物理性質(zhì)指標(biāo)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響果樹生長(zhǎng)，硬度越小越有利于果樹根的延伸，便于果樹根吸收更多的養(yǎng)分。考慮到草根主要分布于0～20cm土層，而桃樹根主要分布于0～30cm土層［5］，對(duì)土壤硬度進(jìn)行分層測(cè)試。由表1可知，桃樹下種草處理各層土壤硬度變化緩慢，土壤硬度隨土層加深逐漸增加，而對(duì)照處理從5cm以下各土層硬度顯著大于栽樹種草處理。種草處理有大量的草根留于土壤，腐解后增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，有利于土壤變得疏松。隨著土層加深，草根逐漸減少，土壤硬度增大。對(duì)照處理僅有桃樹根在土壤中生長(zhǎng)、延伸，土壤有機(jī)質(zhì)以分解為主，造成土壤硬度變大。這與王敬根等［6］研究結(jié)果相似。

2．2果園生草栽培對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的影響土壤有機(jī)質(zhì)含量是土壤肥力的綜合指標(biāo)之一。果園生草對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量影響的測(cè)定結(jié)果表明，種草處理各層土壤有機(jī)質(zhì)含量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于對(duì)照處理，其中0～20cm土層高17．61％，20～35cm土層高119．44％，35～50cm土層高46．30％，差異極顯著（表2）。種草處理有大量的草根及枯葉殘留或進(jìn)入土壤，部分緩慢礦化為桃樹提供養(yǎng)分，部分腐殖化成為土壤有機(jī)質(zhì)，廖綿浚等［7］曾有類似報(bào)道。由于草根大部分集中分布于土壤表層，造成各土層有機(jī)質(zhì)含量增幅不同。與試驗(yàn)前相比，種草處理各土層土壤有機(jī)質(zhì)含量均有一定程度的增加，隨土層深度的增加其增加幅度提高。各處理土層土壤有機(jī)質(zhì)含量縱深比較，對(duì)照從20cm往下層出現(xiàn)突降，果園生草從35cm層開始出現(xiàn)突降。而對(duì)照處理僅0～20cm土層有少量增加，其余各層均有所下降，而且在20cm以下就出現(xiàn)土壤有機(jī)質(zhì)含量的突降，果園生草草根大部分集中于表層，隨土層加深，草根逐漸減少，而對(duì)照處理桃樹不斷消耗養(yǎng)分，土壤中的有機(jī)質(zhì)分解多積累少。由此可見，果園生草對(duì)增加土壤有機(jī)質(zhì)含量起著積極作用，這與趙鋼等［8］研究結(jié)果基本一致。

2．3果園生草栽培對(duì)土壤水分含量的影響9月份連續(xù)干旱21d后各處理土壤含水量見表3。0～10cm土層生草處理土壤含水量為24．40％，而對(duì)照及常規(guī)耕作區(qū)分別為10．20％、5．33％；10～20cm土層，生草處理土壤含量為23．40％，與表層相比稍有下降，而其他2處理土壤含水量分別為13．5％、8．27％，與表層相比有較大幅度增加。在連續(xù)干旱條件下，生草處理一方面有利于土壤含蓄水分，另一方面可通過草根的吸收及草根周圍形成的毛細(xì)管作用使地下水連綿不斷地往上輸送，從而保持土壤各層含水量變化不大，上層含水量甚至略高于下層土壤，而對(duì)照及常規(guī)耕作處理土壤含水量卻基本遵循從上往下遞增的趨勢(shì)。土壤含水量的變化規(guī)律與土壤硬度的變化規(guī)律完全一致。

2．4果園生草栽培對(duì)水土流失的影響由表4可知，處理1（對(duì)照）、處理2（生草栽培）、處理3（常規(guī)耕作）全年地表徑流分別為178．00、59．64、81．75mm，徑流率分別為21．04％、7．05％、9．66％，全年每公頃土壤流失量分別為19．715、0．328、28．814t。無論是徑流量還是土壤流失量，對(duì)照遠(yuǎn)高于生草栽培，對(duì)照、常規(guī)耕作土壤流失量分別是生草栽培處理的60倍、88倍，差異極顯著。若把全年分成1～5、6～8、9～12月3個(gè)時(shí)段分析，1～5月徑流量由大到小依次為處理1、處理2、處理3，而干土流失量依次為處理3、處理1、處理2。這主要是因?yàn)?月前果園生草沒長(zhǎng)好，對(duì)雨水?dāng)r截功能表現(xiàn)不明顯，而春天耕種突出，所以常規(guī)耕種土壤流失最重。在雨季集中、暴雨較多的6～8月，果園生草處理對(duì)攔截水土流失的功效表現(xiàn)突出，徑流量由大到小依次為處理1、處理3、處理2，而干土流失量依次為：處理3、處理1、處理2。生草可以蓄積水分，減少雨滴直接到達(dá)地面，增加地表阻力，對(duì)徑流產(chǎn)生減緩作用，增加雨水與土壤的接觸時(shí)間，從而增加降水的土壤入滲量，減少?gòu)搅髁俊＿@與前人研究［8－11］結(jié)果相類似。

3小結(jié)與討論

果園生草栽培，大量的草根殘留于土壤中腐爛分解，可為桃樹提供生長(zhǎng)所需的各種養(yǎng)分。同時(shí)，部分有機(jī)物質(zhì)通過腐殖化作用成為土壤有機(jī)質(zhì)，有機(jī)質(zhì)與土壤顆粒結(jié)合，形成團(tuán)粒，土壤結(jié)構(gòu)改善。草根主要集中于土壤0～20cm土層，桃樹根系集中于0～30cm土層，造成在0～20cm土層，對(duì)照處理土壤硬度顯著大于生草栽培處理，而隨著下扎草根的減少，在20～50cm土層，土壤硬度雖有差別，但差異變小，生草栽培各層土壤有機(jī)質(zhì)含量增加明顯。隨著土層的加深，土壤本身有機(jī)質(zhì)含量減少，草根量雖然減少，但草根增加引起的土壤有機(jī)質(zhì)增加的比例較大，而對(duì)照處理的增加比例卻較小。生草栽培增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，降低土壤硬度，有利于土壤團(tuán)粒增加，使土壤變得疏松，賦予土壤較好的保水保肥功效。果園生草栽培，生草覆蓋果園土壤表層，雨水經(jīng)桃樹及草兩級(jí)攔截緩沖，對(duì)土壤基本沒有沖擊力，很難帶走泥土，雨水緩慢滲入土壤，只有在雨水較多、強(qiáng)度較大時(shí)，來不及入滲的雨水才形成徑流。本試驗(yàn)中，對(duì)照、生草栽培、常規(guī)耕作各處理全年地表徑流量分別為178．00、59．64、81．75mm，徑流率分別為21．04％、7．05％、9．66％，全年土壤干土流失量分別為19．715、0．328、28．814t•hm－2，可見全年地表徑流量、徑流率、土壤干土流失量3個(gè)指標(biāo)中，果園生草栽培處理均最小，說明生草發(fā)揮了關(guān)鍵作用。對(duì)照處理的全年地表徑流量和徑流率均比常規(guī)耕作處理大，而土壤干土流失量卻小，可能是因?yàn)閷?duì)照處理土壤板結(jié)，雨水下滲困難，而耕作處理由于常翻耕土壤，表層土壤酥松，雨水易下滲，但也容易被沖刷所致。綜上所述，果園生草法是一項(xiàng)先進(jìn)、實(shí)用、高效的土壤管理方法，果園生草栽培，枯葉及根在微生物的作用下，形成有機(jī)質(zhì)及有效態(tài)礦質(zhì)元素，不斷補(bǔ)充土壤營(yíng)養(yǎng)，增加土壤有機(jī)質(zhì)積累，降低土壤硬度、改善土壤入滲特性和持水能力；果園生草栽培能有效截流雨水，減少?gòu)搅鳎苊庥晁疀_刷，減少土壤流失，增加土壤有效水供應(yīng)，并在防洪護(hù)坡保土方面起著積極作用。

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作者：劉亞柏 王敬根 付反生 儲(chǔ)國(guó)良 單位：江蘇丘陵地區(qū)鎮(zhèn)江農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所