不同植物籬在旱坡地柑橘園中的栽培效果

摘要：通過三峽地區(qū)旱坡地田間定位試驗(yàn)，研究了柑橘園中３種植物籬對水土流失、土壤有效氮磷及柑橘生長的影響。結(jié)果表明，植物籬處理能顯著減少水土流失，百喜草、黃花菜及花生3種植物籬處理的水土流失量均比無植物籬低，其中百喜草植物籬處理水土流失量最低；3種植物籬處理的土壤有效磷含量均高于無植物籬處理，但有效氮含量卻低于對照，這主要是由于植物籬對Ｎ的吸收造成的；３種植物籬處理中柑橘長勢均較無植物籬處理差，其中百喜草植物籬中柑橘長勢最差，這表明植物籬與柑橘樹對土壤養(yǎng)分有明顯的競爭作用。

關(guān)鍵詞：旱坡地；植物籬；水土流失；土壤養(yǎng)分；柑橘生長

中圖分類號(hào)：Ｓ１５７．２ 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Ａ 文章編號(hào)：0439－８114（２０11）16－3272-03

Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｈｅｄｇｅｒｏｗｓ ｏｎ Ｒｕｎｏｆｆ ａｎｄ Ｓｏｉｌ Ｌｏｓｓ， Ｓｏｉｌ Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｎ， Ｐ ａｎｄ Ｃｉｔｒｕｓ Ｇｒｏｗｔｈ ｏｎ Ｓｌｏｐｅ Ｌａｎｄ

ＷＡＮＧ Ｌｉ１，２，ＷＵ Ｓｈｕ－ｙｏｎｇ３，ＺＨＡＮＧ Ｇｕｏ－ｓｈｉ１，ＣＨＥＮ Ｆａｎｇ１

（１．Ｗｕｈａｎ Ｂｏｔａｎｉｃａｌ Ｇａｒｄｅｎ， Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｗｕｈａｎ ４３００７４， Ｃｈｉｎａ；２．Ｇｒａｄｕａｔｅ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４９， Ｃｈｉｎａ；３．Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ ｏｆ Ｚｉｇｕｉ Ｃｏｕｎｔｙ， Ｚｉｇｕｉ ４４３６００，Ｈｕｂｅｉ， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａ ｌｏｎｇ ｔｅｒｍ ｆｉｘｅｄ ｆｉｅｌｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｗａｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｔｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｈｅｄｇｅｒｏｗｓ ｏｎ ｒｕｎｏｆｆ ａｎｄ ｓｏｉｌ ｌｏｓｓｅｓ， ｓｏｉｌ ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｎ， Ｐ ａｎｄ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｃｉｔｒｕｓ． Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｈｅｄｇｅｒｏｗｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｒｅｄｕｃｅｄ ｒｕｎｏｆｆ ａｎｄ ｓｏｉｌ ｌｏｓｓ． Ｒｕｎｏｆｆ ａｎｄ ｓｏｉｌ ｌｏｓｓｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｈｅｄｇｅｒｏｗｓ ｗｅｒｅ ａｌｌ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎthat of ＣＫ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ（Ｎｏ ｈｅｄｇｅｒｏｗｓ）． Ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｗｉｔｈ Ｐａｓｐａｌｕｍ ｎｏｔａｔｕｍ ｈｅｄｇｅｒｏｗｓ （ＰＮ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ） ｓｈｏｗｅｄ ｔｈｅ ｌｏｗｅｓｔ ｒｕｎｏｆｆ ａｎｄ ｓｏｉｌ ｌｏｓｓｅｓ． Ｔｈｅ ｓｏｉｌ ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ｗｉｔｈ ｈｅｄｇｅｒｏｗｓ ｗｅｒｅ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ＣＫ， ｗｈｅｒｅａｓ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｎ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ＣＫ， ａｎｄ ｔｈｉｓ ｗａｓ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ hedgerows ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ Ｎ． Ｔｈｅ ｃｉｔｒｕｓ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ｗｉｔｈ ｈｅｄｇｅｒｏｗｓ ｗａｓ ｉｎｆｅｒｉｏｒ ｔｏ ｔｈａｔ ｏｆ ＣＫ， ａｎｄ ｔｈｅ ｃｉｔｒｕｓ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ＰＮ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｗａｓ ｔｈｅ ｗｏｒｓｔ ａｍｏｎｇ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ｗｉｔｈ ｈｅｄｇｅｒｏｗｓ， ｗｈｉｃｈ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅｒｅ might be ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎ ｆｏｒ ｎｕｔｒｉｅｎｔｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｈｅｄｇｅｒｏｗｓ ａｎｄ ｃｉｔｒｕｓ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｓｌｏｐｅ ｌａｎｄ； ｈｅｄｇｅｒｏｗｓ； ｒｕｎｏｆｆ ａｎｄ ｓｏｉｌ ｌｏｓｓ； ｓｏｉｌ ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ； ｃｉｔｒｕｓ ｇｒｏｗｔｈ

土壤流失是指土壤及其母質(zhì)在外力作用下被破壞、剝蝕和轉(zhuǎn)移的過程［１］。它是世界土壤退化的主要原因之一［２］，而且日漸成為一個(gè)嚴(yán)峻的社會(huì)和環(huán)境問題而備受關(guān)注［３］。耕作方式和地表的植被狀況是影響徑流強(qiáng)度和泥沙沉積量的最重要的因素之一［４－６］，因此，通過合理地調(diào)配耕作及植被覆蓋方式，能顯著改善地表狀況和土壤特性，從而把土壤流失減少到可以接受的范圍之內(nèi)，而且土壤特性的改善也能進(jìn)一步促進(jìn)地表植被的生長［７］。

我國三峽地區(qū)是水土流失比較嚴(yán)重的一個(gè)地區(qū)，其總面積６２ ６４０ ｋｍ２的區(qū)域中，有５２．１％區(qū)域坡度在７～２５°之間，３７．５％的區(qū)域坡度在２５°以上［８］。據(jù)報(bào)道，三峽地區(qū)的土壤流失量每年約有１．５７×１０８ｔ， 其中４６．２％來自耕作坡地，坡地的耕作管理是決定該地區(qū)生態(tài)持續(xù)性的關(guān)鍵因素之一［９］。雖然植物籬技術(shù)在２０世紀(jì)８０年代后期就作為一種水土保持的手段被引入三峽地區(qū)，但對植物籬栽種后土壤肥力的空間變異及作物生長對此變異的反應(yīng)研究較少，尤其是對果園中植物籬對水土保持、土壤肥力及果樹生長的影響研究報(bào)道較少。因此，２００１～２００６年在三峽地區(qū)具有代表性的湖北省秭歸縣柑橘研究所旱坡地柑橘園進(jìn)行試驗(yàn)，分析了３種不同植物籬模式下水土保持的效果、土壤有效氮、有效磷以及柑橘生長狀況，以期為三峽地區(qū)水土保持相關(guān)研究提供參考。

１材料與方法

１．１研究區(qū)域概況

試驗(yàn)在秭歸縣柑橘研究所的柑橘園旱坡地中進(jìn)行。秭歸縣處于我國中亞熱帶濕潤氣候區(qū)，氣候溫和，年均降水量約１ ４００ ｍｍ，雨量充沛，受氣候影響冬干夏雨，月降水量以１月最少，７月最多，試驗(yàn)點(diǎn)２００１～２００６年平均月降雨量見圖１。但盛夏雨水不均，常有伏旱。年均無霜期３０８ ｄ。每年４～１０月間降水量集中，有８５％的年降水量集中在這一時(shí)期，因此，該時(shí)期的水土流失也最為嚴(yán)重［１０，１１］。

１．２方法

１．２．１試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)于２００１年３月開始在徑流小區(qū)中進(jìn)行。小區(qū)面積２０ ｍ×５ ｍ，等高排列，地面坡度１５°。小區(qū)邊界用水泥埂隔開，以防止小區(qū)外水土流入。水泥埂埋入地下３０ ｃｍ左右，地上部分２０ ｃｍ左右。下坡處邊界每小區(qū)均筑水泥池收集各小區(qū)流下的水土，水泥池長度１５０ ｃｍ，寬度為８０ ｃｍ，深度為８０ ｃｍ。每小區(qū)種植１２棵大小一致柑橘苗，品種為紐荷爾（Ｎｅｗｈａｌｌ ｎａｖｅｌ ｏｒａｎｇｅ），株行距為２．５ ｍ×３．５ ｍ。試驗(yàn)地土壤的ｐＨ值５．６，有機(jī)質(zhì)５．２ ｇ／ｋｇ，有效氮１５．０ ｍｇ／ｋｇ，有效磷２．６ ｍｇ／ｋｇ，有效鉀３１．６ ｍｇ／ｋｇ。

試驗(yàn)設(shè)置４個(gè)處理：處理１為對照（無植物籬）；處理２為在每兩行柑橘樹之間種植２．５ ｍ×１．０ ｍ的百喜草（Ｐａｓｐａｌｕｍ ｎｏｔａｔｕｍ）帶作植物籬；處理３為黃花菜（Ｈｅｍｅｒｏｃａｌｌｉｓ ｃｉｔｒｉｎａ）植物籬；處理４為花生（Ａｒａｃｈｉｓ ｈｙｐｏｇａｅａ）植物籬。處理３、４植物籬種植方法與處理２相同，每處理３次重復(fù)（以上４種處理分別簡稱ＣＫ，ＰＮ，ＨＣ，ＡＨ）。柑橘樹每年每株施肥量為Ｎ ０．５ ｋｇ，Ｐ２Ｏ５ ０．３ ｋｇ，Ｋ２Ｏ ０．４ ｋｇ。百喜草和黃花菜每年施肥量為Ｎ １８０ ｋｇ／ｈｍ２，Ｐ２Ｏ５ ９０ ｋｇ／ｈｍ２，Ｋ２Ｏ １５０ ｋｇ／ｈｍ２；花生每年施肥量為Ｎ １２０ ｋｇ／ｈｍ２，Ｐ２Ｏ５ ９０ ｋｇ／ｈｍ２，Ｋ２Ｏ １５０ ｋｇ／ｈｍ２。柑橘肥料沿滴水線環(huán)施，每年３月、７月和１１月分３次施下，植物籬施肥方法為每年３月和７月條施，施肥深度均為３０ ｃｍ。

１．２．２取樣及測定方法沿等高線將徑流小區(qū)等分成３塊，分別代表各小區(qū)的上部、中部和下部。在各部位分６個(gè)點(diǎn)取樣，分０～１５ ｃｍ和１５～３０ ｃｍ兩層，各層土壤分別充分混合后作為該小區(qū)該部位的土樣，用ＡＳＩ法［１２］分析測定土壤有效氮、有效磷。徑流泥沙通過水泥池進(jìn)行收集，計(jì)算每次降雨徑流量和泥沙量。

１．２．３數(shù)據(jù)處理所有的數(shù)據(jù)分析工作用ＳＰＳＳ １６．０軟件完成。對柑橘生長狀況和土壤養(yǎng)分特征作相關(guān)分析，并用方差分析檢驗(yàn)了不同耕作處理間水土流失量、土壤養(yǎng)分特征及柑橘生長狀況差異的顯著性，采用ＬＳＤ法進(jìn)行多重比較。作圖工作用ＳｉｇｍａＰｌｏｔ １０．０完成。

２結(jié)果與分析

２．１不同植物籬模式對水土流失量的影響

由圖２、圖３可以看出，ＰＮ處理年平均徑流量和泥沙量為每年９２９．７６ ｔ／ｈｍ２和６．１８ ｔ／ｈｍ２，均顯著低于其他處理（Ｐ＜０．０５），比對照處理分別減少５１．８９％和７５．４３％，水土保持效果最好。同對照處理相比，ＨＣ處理和ＡＨ處理年平均徑流量分別減少２０．３７％和３４．０４％，年平均泥沙量分別減少３０．７４％和５３．２０％，差異均達(dá)顯著水平（Ｐ＜０．０５），也起到了較好的水土保持的作用。同無植物籬處理相比，３種植物籬模式都起到了水土保持的作用，與前人的研究結(jié)果相同［１３－１６］，原因可能是一方面植物籬耕作方式下水分更容易滲透到土壤當(dāng)中，同時(shí)植物籬對徑流的阻力可以消耗其一部分能量，使流速變慢；另一方面，植物籬地上的莖葉部分可以攔截隨徑流一起沖下的部分泥沙［１７］。３種植物籬處理當(dāng)中，ＰＮ處理效果最好，這可能得益于百喜草的特性和形態(tài)結(jié)構(gòu)，即其生長迅速，能覆蓋整個(gè)地表，其匍匐莖貼靠地表，根量大，根系縱深，穿透力強(qiáng)，且對土壤有一定的固著力；另外百喜草能夠提高土壤穩(wěn)定滲透系數(shù)，從而使得它具有較強(qiáng)的防止土壤沖刷和固土護(hù)坡的能力［１８］。

２．２不同植物籬模式對土壤有效氮、有效磷的影響

整體而言，４種處理下土壤有效氮、有效磷含量均偏低。土壤養(yǎng)分表現(xiàn)出由上至下增大的規(guī)律（表１），這是上部表土受徑流影響，向下運(yùn)移造成的。此研究結(jié)果與前人研究一致［１９－２１］。同對照相比，３種植物籬處理下，０～１５ ｃｍ土層和１５～３０ ｃｍ土層土壤有效磷含量均有提高，且此差異在坡地的上、中、下部均達(dá)到顯著水平（Ｐ＜０．０５），３種植物籬處理中ＰＮ處理在坡地的上、中部有效磷顯著高于ＨＣ和ＡＨ處理。原因可能是植物籬阻滯了徑流與侵蝕泥沙攜帶的磷養(yǎng)分損失，３種植物籬中，百喜草植物籬減少水土流失效果最好，此處理中0~15 ｃｍ土層土壤有效磷含量相應(yīng)地也好于另外兩種植物籬處理。此研究結(jié)果與前人研究結(jié)果一致［２２，２３］。

然而，土壤有效氮狀況卻有別于土壤有效磷。３種植物籬處理０～１５ ｃｍ土層土壤有效氮含量均顯著（Ｐ＜０．０５）低于對照，這與林超文等［２１］和廖曉勇等［２２］的研究結(jié)果不一致。除了研究地點(diǎn)的環(huán)境差異以及所選用的植物籬不一致外，植物籬對氮的吸收形成與柑橘樹競爭土壤養(yǎng)分是造成試驗(yàn)結(jié)果不同的主要原因。試驗(yàn)中土壤營養(yǎng)元素含量整體偏低，除受土壤流失的影響外，植物籬和柑橘對養(yǎng)分的競爭是影響土壤養(yǎng)分含量的重要因素。植物籬收割后沒有還田而帶走大量的氮，造成土壤有效氮含量低。３種植物籬處理中，ＡＨ處理土壤有效氮含量略高于ＰＮ和ＨＣ處理，這可能因?yàn)椋粒忍幚碇谢ㄉ牡厣喜可锪枯^小及其固氮能力使土壤中Ｎ素得到一定程度的補(bǔ)償。

２．３不同植物籬模式對柑橘生長的影響

由表２可見，同土壤養(yǎng)分分布規(guī)律類似，坡面從上至下柑橘長勢逐漸變好，這與Ｄｅｒｃｏｎ等［２０］的研究結(jié)果一致。３種植物籬處理下，柑橘長勢均不如對照處理好。對照處理中柑橘的株高和冠幅在坡面的上、中、下部均好于植物籬處理，莖圍在坡面上、中、下部也大于植物籬處理。３種植物籬處理中ＰＮ處理柑橘長勢最差。這是因?yàn)樵谕寥鲤B(yǎng)分整體偏低的條件下，植物籬和柑橘之間存在著對土壤養(yǎng)分，特別是對土壤氮的競爭，類似的結(jié)果在其他研究文獻(xiàn)中也有反映［２４，２５］。而且植物籬收獲后沒有完全還田，特別是百喜草生長快，生物量大，刈割后帶走大量氮，影響了柑橘的生長。

減少土壤流失，保護(hù)生態(tài)環(huán)境和減少植物籬和作物的養(yǎng)分競爭，增加經(jīng)濟(jì)效益是旱坡地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中需要解決的兩個(gè)重要問題。植物籬物種要根據(jù)旱坡地的土壤和環(huán)境條件及所種植的作物等慎重選擇，旱坡地土壤肥力空間差異大，只有通過選擇能夠適應(yīng)旱坡地環(huán)境的植物籬物種，才能減少水土流失，提高旱坡地生產(chǎn)能力。同時(shí)，植物籬本身的經(jīng)濟(jì)價(jià)值也是需要考慮的重要因素，如試驗(yàn)中的黃花菜和花生，是經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的作物，可以部分地補(bǔ)償養(yǎng)分競爭對柑橘生長的影響和經(jīng)濟(jì)效益的降低。在選擇合適植物籬的基礎(chǔ)上，為減少植物籬與作物的養(yǎng)分競爭，植物籬的種植方式、密度、與作物的距離、是否刈割與還田等都是需要綜合考慮的重要因素。總之，只有選擇合適的植物籬并通過正確的方法合理種植，才能在保護(hù)環(huán)境的同時(shí)，最大限度地發(fā)揮旱坡地的生產(chǎn)潛力，實(shí)現(xiàn)環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益并舉。

２．４土壤特性與柑橘生長的相關(guān)性

對土壤養(yǎng)分與柑橘長勢作相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，土壤０～１５ ｃｍ和１５～３０ ｃｍ土層有效氮含量與柑橘株高、冠幅及莖圍均呈極顯著正相關(guān)（Ｐ＜０．０１），土壤０～１５ ｃｍ和１５～３０ ｃｍ土層有效磷含量與柑橘株高、冠幅及莖圍均呈弱正相關(guān)，相關(guān)性不顯著。這與Ｄｅｒｃｏｎ等［２0］的研究結(jié)果基本一致。

３結(jié)論與討論

１）植物籬的種植可以明顯減少旱坡地水土流失。研究結(jié)果表明，百喜草、黃花菜及花生３種植物籬處理徑流量分別比無植物籬處理減少５１．８９％、２０．３７、３４．０４％，泥沙量分別減少７５．４３％、３０．７４％和５３．２０％。

２）受水土流失影響，坡地呈現(xiàn)由上至下土壤有效氮、有效磷含量增加的趨勢。因此，建議在施肥時(shí)適當(dāng)增加坡地上部施肥量，減小坡地下部施肥量，以提高養(yǎng)分的均衡性和整體生產(chǎn)能力。

３）植物籬與柑橘樹對土壤養(yǎng)分有明顯的競爭作用。研究結(jié)果表明，3種植物籬處理中柑橘長勢均較無植物籬處理差，其中百喜草植物籬處理中柑橘長勢最差。

４）通過相關(guān)分析，并結(jié)合土壤養(yǎng)分狀況可知４種處理下土壤有效氮和有效磷均處于虧缺狀態(tài)，特別是土壤有效氮虧缺是影響柑橘生長的一個(gè)主要限制因子。試驗(yàn)中Ｎ、Ｐ施用量偏低，建議在實(shí)際生產(chǎn)中適當(dāng)增加施肥量。考慮到植物籬對柑橘的養(yǎng)分競爭，建議今后對植物籬種植方式與柑橘生長的相互關(guān)系作進(jìn)一步的研究。

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