平歐雜種榛林下套種牧草試驗

成文博

(遼寧省沙地治理與利用研究所，遼寧 阜新 123000)

平歐雜種榛(Corylusheterophylla×C.avellana)是我國自主選育的優良經濟林品種，也是困難立地生態修復和百姓致富的最佳經濟樹種[1-3]。遼西北地區屬于半干旱亞濕潤氣候區，大部分地區干旱嚴重，有些地區甚至沙化，土壤瘠薄，有機質含量不到1%。該地區在平歐雜種榛的栽培實踐中，受中國傳統果樹栽培主要以中耕除草為主的“清耕制”作業方法影響，雖然短期效果較好，但長期清耕將會導致榛園生態退化、地力下降、投入增加、樹體早衰及堅果產量下降。平歐雜種榛林下套種牧草實現了用地與養地的有機結合，不僅能有效改善榛園生態環境，還能提高果農的經濟效益，達到生態恢復和經濟發展并舉的目標，實現榛子產業和畜牧業的可持續良性發展。本文對平歐雜種榛和牧草根系分布情況進行調查分析，從牧草選擇和生草方式方面進行研究，旨在為半干旱地區平歐雜種榛林下套種牧草提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地點概況

試驗在遼寧省沙地治理與利用研究所平歐雜種榛沙地栽培示范園內完成，該示范園位于遼寧省彰武縣章古臺鎮，土壤瘠薄，主要類型為風沙土，有機質含量低。

1.2 試驗材料

在平歐雜種榛示范園內，以沙地栽培表現最好的平歐雜種榛——達維為試驗材料，樹齡7 a，單干樹形，東西行向，林相整齊，正常撫育管理。林下套種豆科牧草白三葉、紅三葉和紫花苜蓿，禾本科牧草黑麥草、高羊茅和早熟禾。草地采用清除雜草、施肥、灌水等常規管理方式，待草長至株高40 cm進行刈割，割茬保留15 cm高，全年刈割2～3次。

1.3 試驗方法

平歐雜種榛根系調查采用壕溝法[4]，于2017年8月中旬隨機選擇樹體大小和樹勢基本一致的3株平歐雜種榛進行采樣，采用剖面挖掘和分層采集根系，以樹干為中心，從距樹基部200 cm遠的位置，按東西南北挖4個剖面，水平設置每25 cm做好標記，按標記用自制采樣器(長25 cm×寬25 cm×高10 cm)進行垂直分層采樣，取樣深度150 cm。將采集的根系裝入塑料袋并標記，帶回實驗室，放在曬網上進行清洗，烘干后測定生物量。秋季，平歐雜種榛生長停止后，調查樹體生長情況。

牧草的生物量測定采用整株挖掘法，每種牧草選取10株，烘干稱重，分別計算根系生物量和根冠比；根系垂直分布采用方形整段標本法進行[4]，10次重復。

2 結果與分析

2.1 平歐雜種榛根系的垂直分布

觀測調查表明，7年生平歐雜種榛平均株高為2.8 m，平均冠幅為2.0 m。平歐雜種榛根系的垂直分布情況見表1，由表可以看出，平歐雜種榛根系生物量隨著土層深度的增加，呈現先升高，后急劇下降，之后緩慢下降的趨勢，垂直分布最深可達1.5 m，總根量的73.86%主要分布在0～30 cm土內層。

表1 平歐雜種榛根系垂直分布格局

2.2 平歐雜種榛根系的水平分布

平歐雜種榛根系的水平分布情況見表2，由表可以看出，平歐雜種榛根系生物量在水平方向上呈現為隨距主干基部水平距離的增加先急劇下降后緩慢下降的趨勢。水平分布最遠可達2.0 m，總根量的70.76%集中分布在樹干基部為中心、半徑0～75 cm范圍內。

表2 平歐雜種榛根系水平分布格局

2.3 不同牧草的根系生物量分布特征

根系是植物個體的重要組成部分，根系生物量及分布格局可直接反映牧草根系的分布特點，同時也間接反映根系在土壤中的營養利用空間。不同牧草的根系生物量見圖1，從圖中可以看出，6種牧草中高羊茅的根系生物量最大，顯著高于其他牧草。豆科牧草的根系生物量一般低于禾本科牧草，豆科牧草中白三葉的根系生物量最小。

圖1 不同牧草的根系生物量

2.4 不同牧草根系的垂直分布

不同土層牧草根系生物量的百分數見表3。

表3 不同土層牧草根系生物量的百分數 %

由表3可見，不同牧草根系生物量的垂直分布格局不同，但其分布特征相似，都呈隨著土壤深度增加而減少的趨勢。所有牧草中高羊茅根系分布最深，深達180 cm；豆科牧草中紫花苜蓿根系分布較深。深度0～20 cm土層是牧草根系分布的集中區，該土層根系生物量分別占各自總生物量的96.84%、96.71%、79.2%、87.6%、72.9%、94.4%，其中白三葉所占比例最大。

2.5 不同牧草的根冠比

根系作為植株養分吸收和運輸的器官，是土壤養分的直接利用者和地上部分產量的重要貢獻者，其功能發揮與根系形態和生理特性密切相關，其與土壤環境之間的復雜關系對植株地上部分的生長有著重要的影響，根冠比是反映其地上與地下關系的重要指標。不同牧草的根冠比如圖2所示，由圖可以看出，6種牧草根冠比排序為：黑麥草>紫花苜蓿>高羊茅>早熟禾>白三葉>紅三葉。據有關研究認為，生產相同的單位根系干物質量需要的能量是地上部的2倍，如果根冠比大，將會有更多的同化產物分配到根系，有利于根系的擴張[5]。黑麥草的根冠比最大，說明其根系擴張的速度較快，相應的紅三葉根冠比小，根系擴張的速度相對較慢。

圖2 不同牧草的根冠比

3 討論與結論

3.1 果園生草復合系統本質上是一種種群互作系統，牧草在增加土壤肥力的同時，又與果樹間產生競爭，生草品種選擇的目的就是優化系統功能，促進系統組分間的互利和互補作用。因此，平歐雜種榛林下套種牧草，選擇適宜牧草品種是確保榛園生草獲得成功并取得良好效應的關鍵。根系是植株吸收水分和養分的主要器官，也是水肥競爭的作用部位，據研究表明，國外學者在研究農林復合經營系統的界面作用機制時發現，有些樹木和作物的地下競爭要比地上競爭更為激烈，樹木和作物根系的分布特征對整個系統具有重要的影響[5]。在榛園生草系統中，選擇與榛樹根系基本呈鑲嵌分布，具有良好空間配置的牧草品種，可使榛樹、牧草在系統中充分利用不同層次土壤中的水分和養分，從而消除或減弱生草對土壤中養分和水分的競爭造成對榛樹生長發育產生的不良影響。因此，根據平歐雜種榛與牧草的根系分布特征構建榛園生草復合系統很大程度上可以減少種間競爭，削弱生草的負面影響。因此，在干旱和半干旱地區平歐雜種榛林下套種牧草應選擇根冠比小、根系分布淺且與榛樹根系重疊率小的豆科牧草白三葉或紅三葉作為榛園生草草種。

3.2 在人工構建的果園生草復合生態系統中，與自然生態系統相似，盡管系統中的組分可以達到共享資源方面的互補，但當系統中果樹與牧草共同利用地上或地下生長資源時，競爭隨之發生，尤其對地下資源的競爭，在干旱地區突出的表現為對土壤水分的競爭，這在果園生草系統中幾乎是不可避免的。據調查，平歐雜種榛根系主要分布在0～30 cm土層，牧草根系主要分布在0～20 cm土層，在垂直分布格局上與榛樹存在爭肥的可能；7年生平歐雜種榛基本成熟，根系水平集中分布在0～75 cm樹冠垂直投影范圍內。在水分為限制性資源的遼西北地區，旱地榛園生草應該選擇行間生草模式，在榛樹根系主要分布區留出清耕帶，且清耕帶寬度應隨樹冠擴大而擴大，如榛樹株行距為2 m×4 m時，生草帶大體在2.0～3.0 m范圍內變動。有研究表明，行間生草在干旱年份可降低果園土壤貯水量，加劇干旱對果樹的影響，因此，應優化該生草模式，該區域旱地榛園生草水分管理的優化模式應該為“榛樹行間生草+清耕帶覆蓋”二元覆蓋優化模式。