干熱河谷退化山地芒果園間種和翻壓柱花草的效應研究

張德等

摘 要 試驗設計3個處理，第一個處理是在芒果（Mangifera indica Lour.）行間種植熱研5號柱花草（Stylosanthes guianensis cv.Reyan No.5），觀測芒果單作樣地與芒果-柱花草間種樣地土壤全氮、有機質和有機碳含量；第二個處理是在芒果-柱花草間種樣地，在芒果樹冠滴水線內翻壓熱研5號柱花草，觀測芒果樹下翻壓與未翻壓柱花草土壤營養成分、芒果生長量和產量及柱花草的鮮草產量，其主要目的是探討果園間種柱花草的技術以及對土壤肥力與果樹產量的影響；第三個處理是在芒果-柱花草間種樣地，在芒果樹冠滴水線內翻壓農家肥，觀測芒果樹下翻壓與未翻壓農家肥芒果生長量和產量。試驗結果表明：（1）芒果行間種植柱花草，間種樣地土壤肥力得到改善，土壤全氮、有機質和有機碳增幅均高于芒果單作樣地；（2）芒果樹下翻壓柱花草后土壤全氮、有機質和有機碳、芒果株高、冠幅、地徑和產量均高于未翻壓芒果株；（3）芒果樹下翻壓柱花草和農家肥處理的芒果株高、冠幅、地徑和產量均高于未翻壓芒果株；（4）試驗為區域林果園間種牧草提供技術支撐和理論依據。

關鍵詞 干熱河谷 ；芒果 ；間作 ；翻壓 ；熱研5號柱花草

分類號 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

元謀干熱河谷[1]高溫干旱，水土流失嚴重，生態環境退化造成了本區大量的表土被沖蝕，土層變薄，土壤肥力低[2-3]，生態環境脆弱，不合理的開發利用使本區成為土壤退化嚴重的地區之一。據統據，至2004年，元謀縣有林地面積21 610.4 hm2，森林覆蓋率38.3%。水土資源成為制約本區發展的瓶頸，元謀干熱河谷地區優質土地少，耕地面積13 317 hm2，占國土面積的7.39%。因此，發展熱帶果業和節糧型畜牧業是本區農業生產的重要內容和農戶經濟收入的重要來源之一。果園種草技術是國外發達國家開發成功，現已普遍采用的一項現代化和標準化的果園管理技術，也是果園科學管理的一項基本內容，符合農業可持續發展及生態農業的要求，果園種植牧草的模式在我國的福建、廣西、云南等地被廣泛采用。在芒果（M. indica Linn）園種植豆科牧草柱花草（S. guianensis），柱花草的生物固氮及草被覆蓋地表，不僅可以改善果園的小氣候，保持水土，改良土壤，促進生物多樣性[4]。還可以促進果樹的生長，提高果樹的產量及自身的經濟效益，所種的草可飼養家禽、家畜等，發展養殖業和畜牧業。果園種草可以促進果農收入的提高，促進果業的市場化水平，帶來潛在的社會效益[5]。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗區域為元謀干熱河谷金雷小流域羊開窩基地（E101°49′54″～N25°51′09″，海拔高度為1 016 m）。試驗區月平均氣溫23.5℃，極端最高氣溫35.9℃，極端最低氣溫6.6℃，平均地表溫度27.6℃，最高地表溫度63.3℃，最低地表溫度4.9℃，日照時數3 469.2 h，月均相對濕度53.9%，降雨量897.0 mm，蒸發量2319.9 mm，是降雨量的2.59倍[6]。種植熱研5號柱花草前試驗地0～30 cm 土層有機質含量為1.495%，土層全氮含量為0.020%，有機碳含量為0.087%。

1.2 試驗設計

試驗點設在云南省農業科學院熱區生態農業研究所羊開窩基地人工生態恢復喬草復合模式示范區芒果園間。芒果品種為‘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，每公頃種植500株，定植穴規格0.8×0.8×0.8 m，穴內施有機肥100～150 kg為底肥，定植后采用常規方法管理[7]。豆科牧草為熱研5號柱花草（S.guianensis cv.Reyan No.5），播種前采用80℃熱水浸3～5 min晾干[8-9]，播種育苗，于2011年8月底栽植于芒果行帶間，株行距50 cm×100 cm，2株/塘。定點種植3個小區作為種植柱花草后土壤養分的測定，并設置芒果單作區為對照。為了分析翻壓柱花草對芒果樹滴水線內土壤及芒果樹生長量和產量的影響，2011年12月在芒果-柱花草間種區選擇3株芒果樹，在芒果樹冠滴水線下相對兩邊分別挖長×寬×深=40×40×30 cm塘穴2個，并取土壤樣品待分析土壤全氮、有機質和有機碳，刈割柱花草鮮草4 kg，剪成10 cm長后平均翻壓于挖好的2個塘穴中，于2012年7月取塘穴0～30 cm腐熟的柱花草和土壤混合樣分析土壤全氮、有機質和有機碳。同時設計翻壓農家肥，分析翻壓農家肥對芒果植株生長量和產量的影響。

1.3 觀測內容及方法

1.3.1 土壤營養成份測定

芒果行間種植柱花草前，2011年8月S型采集土壤樣品測定土壤營養成分作為樣地本底數據。種植柱花草17個月后（即2013年1月），在芒果-柱花草間作區和芒果單作區行間挖剖面取樣測定土壤營養成分。采樣土層深0～30 cm，3 次重復，土壤養分數據測定由昆明誠爾信農業分析測試技術有限公司協助測試。

2011年12月（旱季），在芒果柱花草間種區選擇3株芒果樹，在芒果樹冠滴水線下相對兩邊分別挖長×寬×深=40×40×30 cm塘穴2個，將柱花草剪成10 cm長后平均翻壓于挖好的2個塘穴中，于2012年7月（翻壓8個月）取塘穴10～30 cm腐熟的柱花草和土壤混合樣待分析，3 次重復。

1.3.2 柱花草生物量測定

分別于2011年12月、2012年8月和10月、2013年8月和10月重量法測定柱花草產量。測產時從各定點小區留茬20～30 cm刈割測定鮮草重，再取樣400 g鮮草風干后稱重，計算出每公頃柱花草干草重，3次重復[10]。

1.3.3 芒果生長量和產量測定

翻壓柱花草和農家肥前（2011年8月）測定待翻壓與未翻壓株芒果生長量，翻壓柱花草和農家肥2年后（2013年8月）測定翻壓與未翻壓柱花草和農家肥芒果株的生長量及產量。

1.3.4 種植和翻壓柱花草，提高土地單位面積生產力

每公頃芒果單作區經濟效益（元）=每公頃芒果產量（kg）×6.00（元/kg），每公頃間作區經濟效益（元）=每公頃芒果產量（kg）×6.00（元/kg）+每公頃柱花草干草產量（kg）×2.00（元/kg）。

1.4 數據來源和處理

手持GPS測定儀測定試驗地海拔、北緯和東徑，采用Microsoft Excel軟件對數據進行計算和處理，土壤養分測定數據測定由昆明誠爾信農業分析測試技術有限公司提供，試驗期氣象要素由元謀縣氣象局提供。

2 結果與分析

2.1 不同栽培模式對土壤養分的影響

綠肥的幼嫩莖葉，含有豐富的養分，在土壤中腐解，能大量地增加土壤中的有機質、氮和磷等。從表1土壤營養成分分析，芒果園種植柱花草前土壤肥力低，間種柱花草后初步改善了這一現狀，這在土壤的有機質、土壤全氮量和有機碳含量得到體現。研究結果表明，芒果園行間種植柱花草后，由于柱花草生物固氮、枯枝落葉腐爛及作物死根系的化學和物理作用，土壤的有機質、土壤全氮量和有機碳含量有增加趨勢，分別增幅35.653%和0.580%。未種植柱花草樣地（CK）行間變化較小；另外，由于雜草生長消耗及吸收部分土壤養分，土壤全氮量有減少趣勢，見表1。說明在芒果行間種植豆科牧草柱花草，可以使土壤氮元素和有機質有一定程度的提高，有利于土壤環境改善。

2.2 不同處理對土壤養分的影響

從表1看出，芒果行間間種柱花草17個月后，芒果園間土壤全氮、有機質和有機碳得以提高，但增加幅度小。柱花草作為一種多年生豆科綠肥，即可種植改善土壤微環境，也可直接將柱花草刈割翻壓改良土壤和飼喂牲畜。綠肥施入土壤后，增加了新鮮有機能源物質，使微生物迅速繁殖，活動增強，促進腐殖質的形成，養分的有效化，加速土壤熟化。翻埋綠肥可提高土壤中有效態氮和易分解的有機質量。從表2看出，芒果樹下翻壓柱花草8個月后，土壤全氮、有機質、有效碳增幅顯著高于未翻壓樣地和芒果行間種植柱花草樣地。

2.3 不同處理對芒果單株生長量和產量的影響

芒果主根粗大，入土較深，側根數量少，且生長緩慢。芒果幼樹經翻壓柱花草和農家肥后，土壤養分可逐漸滲透到土壤深層，芒果的側根可有效吸收由于翻壓柱花草和農家肥提高的土壤養分，促進芒果樹生長，提高芒果樹的生長量及單株產量，芒果的生長和結果性狀得到改善。從表3可看出，芒果樹翻壓柱花草和農家肥后，翻壓柱花草和農家肥的芒果生長量和產量高于未翻壓的芒果單株，翻壓柱花草后芒果樹的株高、冠幅、地徑及產量分別高于未翻壓的芒果單株幅度是46.238%、15.329%、1.333 %和17.200%，翻壓農家肥后芒果樹的株高、冠幅、地徑及產量分別高于未翻壓的芒果單株幅度是64.365%、16.909%、27.396 %和17.922%。

2.4 不同種植和處理對芒果園生產力的影響

芒果園行間種植柱花草，一方面可有效提高果園的土壤養分，另一方面種植的柱花草可以喂牲畜，發展畜牧業。芒果樹下翻壓柱花草土壤有機質、有機碳及全氮得到提高，促進芒果樹生長，提高單位面積生產力，芒果的生長和結果性狀得到改善（表3、4）。從表4可看出，芒果行間種植和翻壓柱花草和農家肥后，翻壓柱花草的芒果經濟效益高于未翻壓芒果株和芒果單作區。

3 結論和討論

（1）本試驗表明，在芒果園行間種植豆科牧草或翻扣于土壤中是持續和效益農業的最佳選擇。芒果園種植柱花草后，柱花草枯枝落葉的分解及發達的根系和密布其上的根瘤，可提高土壤肥力及通透性，改良果園微生境，與魯會玲、易顯鳳的研究一致[11-12]。從本文研究結果可以看出，種植柱花草年限短對土壤改良效應緩慢。本文增加翻壓柱花草改良土壤效應的試驗表明，翻壓柱花草改良土壤效應顯著高于芒果單種、芒果柱花草間種及未翻壓柱花草的芒果株。

（2）利用果園空地種植適宜區域種植的豆科牧草，是目前幼齡果園增收的方法之一。果園種草即能提高土地利用效率，為果農帶來經濟收益， 也可以促進生態環境良性發展，為農村的發展帶來新的模式。更為重要的是解決果農的就業不足（或勞動時間不足）的問題，減少林果業勞動力向城市的轉移，緩解社會發展的壓力。又使無公害綠色果品、家禽、家畜的大規模生產成為可能，從而實現生態環境與經濟發展、社會發展的良性循環，實現農林牧副的可持續發展。從另一方面看，減少了芒果單作或柱花草單作受到的自然災害（如：霜凍、干旱等），也減少了雨季雜草生長季除雜的勞力等。多年研究表明，適應干熱河谷種植的牧草和評價的指標較多。由于試驗條件受限，在本次試驗中，僅開展種植果園行間種植柱花草對土壤肥力中全氮、有機質和有機碳的影響，沒有深入開展芒果-柱花草間種系統調節果園小氣候、光合作用、對果實品質的影響及種草有利保護害蟲天敵減輕病蟲危害[13-16]的研究。在今后的研究工作中，干熱河谷果園行間種植牧草的生態效應、園間地表牧草的養殖和畜牧效益及對果實品質的影響研究有待加強。

（3）與單種芒果相比，芒果園行間種植柱花草后土壤的全氮量、有機質和有機碳含量均有提高。芒果樹下翻壓柱花草后，芒果樹下土壤的全氮量、有機質和有機碳均高于未翻壓柱花草芒果株；芒果樹下翻壓柱花草和農家肥后，芒果樹的生長量及產量也同樣高于未翻壓芒果株。進一步表明，柱花草作為綠肥種植在林（果）行間，綜合利用多，綠肥一方面改良土壤；另一方面可作飼料喂牲畜，發展畜牧業，而畜糞可肥林果園，互相促進；作沼氣原料，解決部分能源，沼氣池肥也是很好的有機肥和液體肥；再者，也可以節約農家肥的施用。所以，在干熱河谷特殊區域及極端環境中，林（果）草復合高效栽培模式具有較好的生態和經濟效益，能夠促進區域農業的全面發展。從研究結果可以看出，種植和翻壓柱花草對具有改良土壤效應，在今后的研究中應增加翻壓化學肥料對土壤肥力及單位面積土地生產力的影響，以及翻壓柱花草可以取代和節約農家肥和化肥的種類與數量。

（4）選擇豆科牧草作為綠肥應注意它的特性。首先要注意作物的生長期、植物學特征和抗逆能力，以及對土壤條件的要求，在干熱河谷應選擇葉量大、抗旱耐熱品種。另外，果園種植柱花草綜合效應與立地條件、種植年氣象要素、作物品種的個體差異和種植年限、田間管理水平等有關，如干旱年作物生長慢、果園蔭蔽度太大影響行間種植作物生長等。同一屬不同種莖葉比也可能影響翻壓后腐爛程度，翻壓時間長短及翻壓季節也直接影響作物對土壤改良效應。

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