4個豆科牧草在干熱河谷生態芒果園的應用研究

張 德， 龍會英

(云南省農業科學院熱區生態農業研究所， 云南 元謀 651300)

隨著干熱河谷畜牧業的發展，種草養畜日益成為解決“三農”問題和實施產業結構調整的重要措施，選擇適合農區種植的優良牧草顯得非常重要。干熱河谷山地多，優質地少，耕地資源嚴重不足，水土流失嚴重，土壤肥力低[1-3]，不少地區土壤肥力出現重度退化。在干旱季節，區域農牧果業生產的主要問題是供水不足，影響區域經濟的發展，因而應該發展新型種植模式，多層次種植利用，達到農牧果業的發展與生態保護功能并重。豆科牧草具有飼養牲畜、覆蓋保濕、改良土壤等功能，在果園行間種植豆科牧草，一方面通過生物固氮和養分富集起到改善土壤結構，提高土壤肥力等培肥地力的作用；另一方面，果園行間種植牧草，覆蓋地表，可抑制雜草滋生、固土保水，防止水土流失，減少水分蒸發與消耗，提高水分利用效率[4-5]。另外，豆科牧草具有較高的營養成分和飼用價值，是重要的飼草飼料，可以直接刈割飼喂牲畜或加工為優質飼料，在果樹行帶間種植牧草可有效地提高果園單位面積的生產力。干熱河谷偶遇霜凍或其他自然災害，間作可降低園區單作風險，豆科牧草的利用將有效推動區域生態和草牧業的發展。本試驗開展4個豆科牧草在干熱河谷生態芒果園的應用研究，旨在為區域果業與草牧業的持續健康發展及幼齡果園間種牧草的選擇提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗地位于元謀干熱河谷金雷小流域羊開窩基地(E 101°49′54″～N 25°51′09″，海拔高度為1 016 m)，屬典型金沙江干熱河谷氣候，試驗區月平均氣溫23.5℃，極端最高氣溫35.9℃，極端最低氣溫-0.1～6.6℃，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2 319.9 mm，是降雨量的2.59 倍。種植牧草前試驗地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%[6]。芒果(Mangiferaindica)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，定植穴規格長×寬×深=0.8 m×0.8 m×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]。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 品種來源

提那羅爪哇大豆[Glycinewightii(Wight and Arn.) Verdcourt‘Tinaroo']引自云南省草地動物科學研究院；熱研5號柱花草(Stylosanthesguianensis‘Reyan No.5')引自中國熱帶農業科學院熱帶作物品種資源研究所牧草研究中心；大翼豆[Macroptiliumatropurpureum(DC)Urb]引自國家林業局；鋪地木藍(IndigoferaendecaphyllaJacq.)引自云南省農業科學院熱帶亞熱帶經濟作物研究所。

1.3 試驗設計

本試驗設計有牧草種類與翻壓方式兩因素，牧草種類為A因素，翻壓方式為B因素。A因素包含4個牧草和1個無種植小區(CK: 及時清除雜草)，6次重復。即在芒果園行帶間，種植提那羅爪哇大豆、大翼豆、熱研5號柱花草和鋪地木藍，播種量，提那羅爪哇大豆7～9 kg·hm-2，大翼豆7～10 kg·hm-2，熱研5號柱花草6～9 kg·hm-2，鋪地木藍8～10 kg·hm-2，小區面積為2 m×2.5 m=5 m2，每小區播5行(行距 40 cm)。于2011年8月16日播種，牧草按常規方法直播與管理[8-9]。重復1、重復5和重復6作為凋落物物產量測定及草被覆蓋下的地表溫濕度及土壤濕度和土壤理化性狀測定。重復2、重復3和重復4作為小區產量測定。

2011年12月，在另一行芒果行帶間裸地上，每隔50 cm挖寬20 cm，深30 cm的溝，刈割牧草剪成5～10 cm長，每種牧草稱重2 kg翻壓于挖好的溝穴中，3次重復，于2012年7月(翻壓8個月后)取樣地10～30 cm腐熟的牧草和土壤混合樣待分析，翻壓牧草后小區需清除雜草。

1.4 觀測內容與方法

1.4.1干草產量及枯落物產量測定 分別于2011年12月、2012年8月和10月、2013年8月和10月刈割測定小區牧草產量。測產時從各定點小區(重復2、重復3和重復4)留茬20～30 cm刈割測定鮮草重，再取樣0.4 kg鮮草風干后稱重，計算出每公頃牧草干重乘以3/4，為生態果園牧草實際產量，3次重復[11-13]。于2014年2月在四個牧草的重復1、重復5和重復6樣地各選3個1 m2樣方，測定地表層枯落物的厚度，收集1 m2樣方內牧草枯落物，風干稱重。

1.4.2種植及翻壓牧草前后土壤養分 播種前(2011年8月)，在芒果行帶間S型取樣作為測定種植牧草前土壤養分，種植牧草17個月后，在牧草種植重復1、重復5、重復6區挖剖面取樣測定播種牧草后土壤營養成分，采樣土層深0～30 cm，每小區取3個樣后混合為1個樣。2011年12月，在另一行芒果行帶間裸地上清除雜草，S型取樣作為測定翻壓牧草前土壤養分，翻壓8個月后取塘穴10～30 cm腐熟的牧草和土壤混合樣待分析。土壤養分由云南悅分環境檢測有限公司測試。小區面積5 m2，3次重復，翻壓后的小區無雜草。

1.4.3改善微氣候效應測定 于2011年11月，在種植牧草重復1、重復5和重復6小區及無種植牧草小區，采用溫濕度計(JTC0113/E)置于地表0 cm 處直接觀測樣地地表溫濕度。同時采集0～30 cm深土樣，烘干法測定土壤含水量，3次重復。

1.4.4種植及翻壓牧草效益分析 牧草經濟效益(萬元·hm-2)=每公頃牧草產量(kg·hm-2)×牧草價格(統一按3 元·hm-2計)/10 000[6]；

1.5 數據分析

采用Microsoft Excel整理數據,SPSS軟件對數據進行方差分析，土壤養分數據由云南悅分環境檢測有限公司測定，氣象要素由元謀縣氣象局提供。

2 結果與分析

2.1 牧草產量及枯落物厚度與產量

由表1可知，4個參試牧草產量及枯落物產量無差異。大翼豆產量最高，3年平均為7 470.463 kg·hm-2，其次是柱花草，3年平均為7 459.038 kg·hm-2，鋪地木藍產量最低。熱研5號柱花草枯落物產量最高，為3 183.000 kg·hm-2，鋪地木藍產量最低，為1 637.003 kg·hm-2。4個豆科牧草枯落物厚度存在顯著差異，提那羅爪哇大豆枯落物厚度顯著高于鋪地木藍(P<0.05)，與大翼豆和熱研5號柱花草無顯著差異。

表1 豆科牧草地上部生物量Table 1 Aboveground biomass of four leguminous forages

注：同列不同字母表示物種間差異顯著(P< 0.05)，下同

Note: Different letters in the same column indicate significant difference at the 0.05 level. The same as below

2.2 種植與翻壓牧草對土壤肥力的影響

由表2可知，種植和翻壓4個豆科牧草后土壤全氮、有機質、有機碳和土壤比重均得到提高，直接翻壓牧草改良果園土壤養分效果顯著高于牧草種植樣地。種植和翻壓4個豆科牧草前后土壤營養成分變化不顯著。翻壓提那羅爪哇大豆改良土壤效應高于其他3個品種，種植提那羅爪哇大豆前后土壤全氮、有機質、有機碳和土壤比重的增加量分別是0.004%，0.189%，0.110%和0.317 g·cm-3，翻壓提那羅爪哇大豆土壤全氮量、有機質、有機碳和土壤比重增加量分別是0.126%，2.579%，1.496%和0.063 g·cm-3。

表2 種植和翻壓4個豆科牧草前后土壤營養成分Table 2 Soil nutrients of four leguminous forages before and after planting and turn-covered ploughing

2.3 種植牧草對地表溫濕度及土壤水分的影響

由表3可知，種植牧草在調節地表溫濕度和保持土壤水分的效果優于未種植樣地。參試牧草中，種植柱花草調節地表溫濕度和保持土壤水分效果好于其他牧草，種植提那羅爪哇大豆保持地表濕度的效果好于其他牧草。在生態芒果園種植豆科牧草可有效調節地表溫度，與未種植牧草樣地對比，11月清晨8時，種植牧草樣地由于牧草覆蓋地表溫度高于未種植樣地，對種植樣地起保溫作用；14時和18時，牧草覆蓋地表溫度低于未種植樣地，起降溫作用。除了清晨8時有露水導致未種植樣地地表濕度高于種植樣地外，14時和18時，牧草覆蓋地表濕度高于未種植樣地，對種植樣地起保濕作用。同理，種植4個牧草樣地土壤濕度高于未種植樣地。

表3 種植4個豆科牧草改善小環境效應Table 3 Microenvironment effect of planting four leguminous pastures

注：同行不同字母表示物種間差異顯著(P< 0.05)

Note: Different letters in the same row indicate significant difference between varieties at the 0.05 level

2.4 種植與翻壓牧草的效應分析

由表4可知，在幼齡果園種植的4個牧草中，經濟效益較高的是大翼豆，為2.241 萬元·hm-2，其次是柱花草，為2.238 萬元·hm-2。鋪地木藍由于生長量小，經濟效益最低，為0.841 萬元·hm-2。

表4 種植4個豆科牧草經濟效益分析Table 4 Benefits analysis of four leguminous pastures

注：3年平均效益

Note: Average economic benefits of 3 years

3 討論

多年研究表明，適應干熱河谷種植的牧草種類很多[14]，但在生態果園種植豆科牧草應用與評價研究不多，因此本文在前期工作基礎上開展生態芒果園種植4個豆科牧草的應用研究，旨在為篩選區域果園行間種植豆科牧草提供依據。試驗表明：四個牧草均可以作為幼齡果園間種的豆科牧草，其利用依據參照牧草特性，提那羅爪哇大豆粗蛋白含量高[15-16]，可作為鮮草飼用；大翼豆和熱研5號柱花草的草產量和經濟效益高，既可作為鮮草飼用，也可加工草產品。鋪地木藍的草產量和生長量低，在生態果園種植，不刈割，使其自然生長，可有效覆蓋地表還可作為生態果園景觀建設種植。

由本研究可知，在芒果行間種植4個牧草后，一方面可自動調節樣地土壤表層溫濕度，達到有效改善果園小氣候的作用。另一方面，豆科牧草生物固氮、枯枝落葉的分解及發達的根系和密布其上的根瘤，提高了土壤肥力及通透性，改善了果園土壤微環境，與相關學者的研究一致[17-26]。將牧草刈割后翻壓直接增加了新鮮有機能源物質，促使微生物迅速繁殖，活動增強，促進腐殖質的形成和養分的有效化，加速土壤熟化，提高土壤中有效氮和易分解有機質含量，為果園內果樹生長發育提供充足的氮素肥料。

利用果園空地種植豆科牧草，是幼齡果園增收的方法之一。在干熱河谷果園種植豆科牧草，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。果園種草一方面提高果園土壤養分，另一方面種植的牧草可以飼喂牲畜，發展畜牧業，為果農帶來經濟收益的同時，也促進了生態環境良性發展。

4 結論

在芒果園內種植4個豆科牧草，既可產生經濟效益又具有改善果園土壤微環境的作用。根據用途，大翼豆、提那羅爪哇大豆和熱研5號柱花草產量高，既可飼喂牲畜，也可作為修復退化土壤植物；鋪地木藍產量雖低，但可作為修復退化土壤植物和生態果園景觀植物。