干热河谷退化山地芒果园间种和翻压柱花草的效应研究

张德等

摘 要 试验设计3个处理，第一个处理是在芒果（Mangifera indica Lour.）行间种植热研5号柱花草（Stylosanthes guianensis cv.Reyan No.5），观测芒果单作样地与芒果-柱花草间种样地土壤全氮、有机质和有机碳含量；第二个处理是在芒果-柱花草间种样地，在芒果树冠滴水线内翻压热研5号柱花草，观测芒果树下翻压与未翻压柱花草土壤营养成分、芒果生长量和产量及柱花草的鲜草产量，其主要目的是探讨果园间种柱花草的技术以及对土壤肥力与果树产量的影响；第三个处理是在芒果-柱花草间种样地，在芒果树冠滴水线内翻压农家肥，观测芒果树下翻压与未翻压农家肥芒果生长量和产量。试验结果表明：（1）芒果行间种植柱花草，间种样地土壤肥力得到改善，土壤全氮、有机质和有机碳增幅均高于芒果单作样地；（2）芒果树下翻压柱花草后土壤全氮、有机质和有机碳、芒果株高、冠幅、地径和产量均高于未翻压芒果株；（3）芒果树下翻压柱花草和农家肥处理的芒果株高、冠幅、地径和产量均高于未翻压芒果株；（4）试验为区域林果园间种牧草提供技术支撑和理论依据。

关键词 干热河谷 ；芒果 ；间作 ；翻压 ；热研5号柱花草

分类号 S667.7 ；S541.9

Abstract Three treatments were disposed to evaluate the fertility effects of turning Stylosanthes guianensis into Mangifera indica Linn field soil. The first was， Planted S. guianensis cv. Reyan No.5 M. indica inter-row with M. indica Linn and the soil total nitrogen， soil organic matter and organic carbon were observed and compared between M. indica monoculture and M. indica + S. guianensis intercropping communities； The second was， turned S. guianensis individuals over into M. indica root-arounding soil and then The soil nutrients， growth and fresh yield of M. indica and yield of S. guianensis were observed and compared between plant cover and not S. guianensis in M. indica of M. indica + S. guianensis intercropping communities； The thirdly was， turned farmyard manure individuals over into M. indica root-arounding soil and then The growth and fresh yield of M. indica were observed and compared between plant cover and not farmyard manure in M. indica of M. indica + S. guianensis intercropping communities. The results showed that： ① The soil fertility were improve by S. guianensis in M. indica inter-row planting. The amplification factor of soil total nitrogen， soil organic matter and organic carbon in intercropping communities were high than in monoculture soils. Its main purpose is explore effect for technology and the soil fertility and fruit yield to plant S. guianensis in orchard； ② The soil fertility were increased by turned S. guianensis in M. indica field. The nutrition elements of soil in intercropping communities， including total nitrogen， soil organic matter and organic carbon， were higher than unturned ones. Also， the height， canopy， basic stem diameter of M. indica were higher increased by S. guianensis turn-covered ploughing； ③ The height， canopy， basic stem diameter of M. indica were higher increased by farm manure turn-covered ploughing； ④ The experiment provide technical support and theoretical basis for regional interplanting forage grass in forest and orchard.

Keywords dry-hot valleys ； M. indica Lour. ； interplanting ； ploughing ； S. guianensis cv. Reyan No.5

元谋干热河谷[1]高温干旱，水土流失严重，生态环境退化造成了本区大量的表土被冲蚀，土层变薄，土壤肥力低[2-3]，生态环境脆弱，不合理的开发利用使本区成为土壤退化严重的地区之一。据统据，至2004年，元谋县有林地面积21 610.4 hm2，森林覆盖率38.3%。水土资源成为制约本区发展的瓶颈，元谋干热河谷地区优质土地少，耕地面积13 317 hm2，占国土面积的7.39%。因此，发展热带果业和节粮型畜牧业是本区农业生产的重要内容和农户经济收入的重要来源之一。果园种草技术是国外发达国家开发成功，现已普遍采用的一项现代化和标准化的果园管理技术，也是果园科学管理的一项基本内容，符合农业可持续发展及生态农业的要求，果园种植牧草的模式在我国的福建、广西、云南等地被广泛采用。在芒果（M. indica Linn）园种植豆科牧草柱花草（S. guianensis），柱花草的生物固氮及草被覆盖地表，不仅可以改善果园的小气候，保持水土，改良土壤，促进生物多样性[4]。还可以促进果树的生长，提高果树的产量及自身的经济效益，所种的草可饲养家禽、家畜等，发展养殖业和畜牧业。果园种草可以促进果农收入的提高，促进果业的市场化水平，带来潜在的社会效益[5]。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验区域为元谋干热河谷金雷小流域羊开窝基地（E101°49′54″～N25°51′09″，海拔高度为1 016 m）。试验区月平均气温23.5℃，极端最高气温35.9℃，极端最低气温6.6℃，平均地表温度27.6℃，最高地表温度63.3℃，最低地表温度4.9℃，日照时数3 469.2 h，月均相对湿度53.9%，降雨量897.0 mm，蒸发量2319.9 mm，是降雨量的2.59倍[6]。种植热研5号柱花草前试验地0～30 cm 土层有机质含量为1.495%，土层全氮含量为0.020%，有机碳含量为0.087%。

1.2 试验设计

试验点设在云南省农业科学院热区生态农业研究所羊开窝基地人工生态恢复乔草复合模式示范区芒果园间。芒果品种为‘三年芒，采用育苗移植的方法，于2008年7月定植，株行距4 m×5 m，每公顷种植500株，定植穴规格0.8×0.8×0.8 m，穴内施有机肥100～150 kg为底肥，定植后采用常规方法管理[7]。豆科牧草为热研5号柱花草（S.guianensis cv.Reyan No.5），播种前采用80℃热水浸3～5 min晾干[8-9]，播种育苗，于2011年8月底栽植于芒果行带间，株行距50 cm×100 cm，2株/塘。定点种植3个小区作为种植柱花草后土壤养分的测定，并设置芒果单作区为对照。为了分析翻压柱花草对芒果树滴水线内土壤及芒果树生长量和产量的影响，2011年12月在芒果-柱花草间种区选择3株芒果树，在芒果树冠滴水线下相对两边分别挖长×宽×深=40×40×30 cm塘穴2个，并取土壤样品待分析土壤全氮、有机质和有机碳，刈割柱花草鲜草4 kg，剪成10 cm长后平均翻压于挖好的2个塘穴中，于2012年7月取塘穴0～30 cm腐熟的柱花草和土壤混合样分析土壤全氮、有机质和有机碳。同时设计翻压农家肥，分析翻压农家肥对芒果植株生长量和产量的影响。

1.3 观测内容及方法

1.3.1 土壤营养成份测定

芒果行间种植柱花草前，2011年8月S型采集土壤样品测定土壤营养成分作为样地本底数据。种植柱花草17个月后（即2013年1月），在芒果-柱花草间作区和芒果单作区行间挖剖面取样测定土壤营养成分。采样土层深0～30 cm，3 次重复，土壤养分数据测定由昆明诚尔信农业分析测试技术有限公司协助测试。

2011年12月（旱季），在芒果柱花草间种区选择3株芒果树，在芒果树冠滴水线下相对两边分别挖长×宽×深=40×40×30 cm塘穴2个，将柱花草剪成10 cm长后平均翻压于挖好的2个塘穴中，于2012年7月（翻压8个月）取塘穴10～30 cm腐熟的柱花草和土壤混合样待分析，3 次重复。

1.3.2 柱花草生物量测定

分别于2011年12月、2012年8月和10月、2013年8月和10月重量法测定柱花草产量。测产时从各定点小区留茬20～30 cm刈割测定鲜草重，再取样400 g鲜草风干后称重，计算出每公顷柱花草干草重，3次重复[10]。

1.3.3 芒果生长量和产量测定

翻压柱花草和农家肥前（2011年8月）测定待翻压与未翻压株芒果生长量，翻压柱花草和农家肥2年后（2013年8月）测定翻压与未翻压柱花草和农家肥芒果株的生长量及产量。

1.3.4 种植和翻压柱花草，提高土地单位面积生产力

每公顷芒果单作区经济效益（元）=每公顷芒果产量（kg）×6.00（元/kg），每公顷间作区经济效益（元）=每公顷芒果产量（kg）×6.00（元/kg）+每公顷柱花草干草产量（kg）×2.00（元/kg）。

1.4 数据来源和处理

手持GPS测定仪测定试验地海拔、北纬和东径，采用Microsoft Excel软件对数据进行计算和处理，土壤养分测定数据测定由昆明诚尔信农业分析测试技术有限公司提供，试验期气象要素由元谋县气象局提供。

2 结果与分析

2.1 不同栽培模式对土壤养分的影响

绿肥的幼嫩茎叶，含有丰富的养分，在土壤中腐解，能大量地增加土壤中的有机质、氮和磷等。从表1土壤营养成分分析，芒果园种植柱花草前土壤肥力低，间种柱花草后初步改善了这一现状，这在土壤的有机质、土壤全氮量和有机碳含量得到体现。研究结果表明，芒果园行间种植柱花草后，由于柱花草生物固氮、枯枝落叶腐烂及作物死根系的化学和物理作用，土壤的有机质、土壤全氮量和有机碳含量有增加趋势，分别增幅35.653%和0.580%。未种植柱花草样地（CK）行间变化较小；另外，由于杂草生长消耗及吸收部分土壤养分，土壤全氮量有减少趣势，见表1。说明在芒果行间种植豆科牧草柱花草，可以使土壤氮元素和有机质有一定程度的提高，有利于土壤环境改善。

2.2 不同处理对土壤养分的影响

从表1看出，芒果行间间种柱花草17个月后，芒果园间土壤全氮、有机质和有机碳得以提高，但增加幅度小。柱花草作为一种多年生豆科绿肥，即可种植改善土壤微环境，也可直接将柱花草刈割翻压改良土壤和饲喂牲畜。绿肥施入土壤后，增加了新鲜有机能源物质，使微生物迅速繁殖，活动增强，促进腐殖质的形成，养分的有效化，加速土壤熟化。翻埋绿肥可提高土壤中有效态氮和易分解的有机质量。从表2看出，芒果树下翻压柱花草8个月后，土壤全氮、有机质、有效碳增幅显著高于未翻压样地和芒果行间种植柱花草样地。

2.3 不同处理对芒果单株生长量和产量的影响

芒果主根粗大，入土较深，侧根数量少，且生长缓慢。芒果幼树经翻压柱花草和农家肥后，土壤养分可逐渐渗透到土壤深层，芒果的侧根可有效吸收由于翻压柱花草和农家肥提高的土壤养分，促进芒果树生长，提高芒果树的生长量及单株产量，芒果的生长和结果性状得到改善。从表3可看出，芒果树翻压柱花草和农家肥后，翻压柱花草和农家肥的芒果生长量和产量高于未翻压的芒果单株，翻压柱花草后芒果树的株高、冠幅、地径及产量分别高于未翻压的芒果单株幅度是46.238%、15.329%、1.333 %和17.200%，翻压农家肥后芒果树的株高、冠幅、地径及产量分别高于未翻压的芒果单株幅度是64.365%、16.909%、27.396 %和17.922%。

2.4 不同种植和处理对芒果园生产力的影响

芒果园行间种植柱花草，一方面可有效提高果园的土壤养分，另一方面种植的柱花草可以喂牲畜，发展畜牧业。芒果树下翻压柱花草土壤有机质、有机碳及全氮得到提高，促进芒果树生长，提高单位面积生产力，芒果的生长和结果性状得到改善（表3、4）。从表4可看出，芒果行间种植和翻压柱花草和农家肥后，翻压柱花草的芒果经济效益高于未翻压芒果株和芒果单作区。

3 结论和讨论

（1）本试验表明，在芒果园行间种植豆科牧草或翻扣于土壤中是持续和效益农业的最佳选择。芒果园种植柱花草后，柱花草枯枝落叶的分解及发达的根系和密布其上的根瘤，可提高土壤肥力及通透性，改良果园微生境，与鲁会玲、易显凤的研究一致[11-12]。从本文研究结果可以看出，种植柱花草年限短对土壤改良效应缓慢。本文增加翻压柱花草改良土壤效应的试验表明，翻压柱花草改良土壤效应显著高于芒果单种、芒果柱花草间种及未翻压柱花草的芒果株。

（2）利用果园空地种植适宜区域种植的豆科牧草，是目前幼龄果园增收的方法之一。果园种草即能提高土地利用效率，为果农带来经济收益， 也可以促进生态环境良性发展，为农村的发展带来新的模式。更为重要的是解决果农的就业不足（或劳动时间不足）的问题，减少林果业劳动力向城市的转移，缓解社会发展的压力。又使无公害绿色果品、家禽、家畜的大规模生产成为可能，从而实现生态环境与经济发展、社会发展的良性循环，实现农林牧副的可持续发展。从另一方面看，减少了芒果单作或柱花草单作受到的自然灾害（如：霜冻、干旱等），也减少了雨季杂草生长季除杂的劳力等。多年研究表明，适应干热河谷种植的牧草和评价的指标较多。由于试验条件受限，在本次试验中，仅开展种植果园行间种植柱花草对土壤肥力中全氮、有机质和有机碳的影响，没有深入开展芒果-柱花草间种系统调节果园小气候、光合作用、对果实品质的影响及种草有利保护害虫天敌减轻病虫危害[13-16]的研究。在今后的研究工作中，干热河谷果园行间种植牧草的生态效应、园间地表牧草的养殖和畜牧效益及对果实品质的影响研究有待加强。

（3）与单种芒果相比，芒果园行间种植柱花草后土壤的全氮量、有机质和有机碳含量均有提高。芒果树下翻压柱花草后，芒果树下土壤的全氮量、有机质和有机碳均高于未翻压柱花草芒果株；芒果树下翻压柱花草和农家肥后，芒果树的生长量及产量也同样高于未翻压芒果株。进一步表明，柱花草作为绿肥种植在林（果）行间，综合利用多，绿肥一方面改良土壤；另一方面可作饲料喂牲畜，发展畜牧业，而畜粪可肥林果园，互相促进；作沼气原料，解决部分能源，沼气池肥也是很好的有机肥和液体肥；再者，也可以节约农家肥的施用。所以，在干热河谷特殊区域及极端环境中，林（果）草复合高效栽培模式具有较好的生态和经济效益，能够促进区域农业的全面发展。从研究结果可以看出，种植和翻压柱花草对具有改良土壤效应，在今后的研究中应增加翻压化学肥料对土壤肥力及单位面积土地生产力的影响，以及翻压柱花草可以取代和节约农家肥和化肥的种类与数量。

（4）选择豆科牧草作为绿肥应注意它的特性。首先要注意作物的生长期、植物学特征和抗逆能力，以及对土壤条件的要求，在干热河谷应选择叶量大、抗旱耐热品种。另外，果园种植柱花草综合效应与立地条件、种植年气象要素、作物品种的个体差异和种植年限、田间管理水平等有关，如干旱年作物生长慢、果园荫蔽度太大影响行间种植作物生长等。同一属不同种茎叶比也可能影响翻压后腐烂程度，翻压时间长短及翻压季节也直接影响作物对土壤改良效应。

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