果園生草的生理生態效應與管理策略
作者：呂德國；秦嗣軍；杜國棟；李芳東；馬懷宇；劉國成
文章來源：沈陽農業大學學報 2012年第02期
? ? 果園生草是對全園或行間生草．不使土壤暴露，每年刈割或常年不刈割的一項土壤管理方法，對于維持土壤基礎肥力、改善土壤生態環境，推動果樹產業可持續發展具有重要意義。生草制在歐美、日本等國果園得到廣泛的應用。中國20世紀80年代初引進生草制，并率先在福建、廣東、山東等地果園中應用，但因各果產區氣候、立地條件差別較大，在草種選擇與利用上缺乏相應的規范化技術，加之受傳統大田耕作“除草務盡”、“與果爭肥水”等思想影響，一直未得到很好的推廣應用。目前中國實施清耕的果園面積仍占總面積的80％以上。高產、優質、可持續生產是果樹生產者追求的目標。進入2l世紀以來，果樹單產逐漸提高，但果園土壤投入有機肥數量較少的情況沒有得到明顯改善，大多果園實施清耕制管理加速了有機質的礦化分解，微生物群落多樣性和酶活性下降、土壤養分嚴重失衡，土壤結構逐步被破壞、土壤質量持續惡化，由此誘發的早期落葉病、缺素癥等生理性病害頻繁發生。
生草栽培對果園小氣候及生物性的影響
1.對果園小氣候的影響
? ? ? ?果園生草改變了傳統清耕果園“土壤-果樹-大氣”系統水熱傳遞的模式，形成了“土壤-果樹+草-大氣”系統，引起了果園環境水熱傳遞規律的變化。由于草對光的截取，近地表草域光照度、日最高溫度較清耕區明顯下降；生草同時降低了地表的風速，從而減少了土壤的蒸發量；另外，由于草域根系的呼吸和凋落物的分解作用，引起地表二氧化碳濃度上升，增強了果樹的光合作用。因此，生草可使果園溫濕環境相對穩定，有利于減輕枝干和果實的日燒、特別是在套袋栽培體系中對于改善果實外觀品質具有重要作用，但不同草種之間有明顯差異。
2.對果園生物多樣性的影響
? ? ? ?生草豐富了果園生物多樣性，尤其是近地表的生物多樣性，生草區植綏螨一般具較高的多樣性，其密度隨季節變化呈單峰曲線；種植爪哇大豆可以作為植綏螨的庫，維持全年豐富多樣的群體；土牛膝、紅莧和離藥金腰箭等一些自然草種也可以作為植綏螨的寄主植物。梨園間作芳香植物后害蟲數量減少，天敵數量增加；間作區顯著增加主要害蟲(梨木虱、康氏粉蚧、蚜蟲、金龜子和梨網蝽)及天敵(瓢蟲、食蚜蠅、草蛉、蜘蛛和寄生蜂)的生態位寬度，且天敵的生態位寬度明顯大于害蟲生態位寬度，同時增加主要天敵如瓢蟲、食蚜蠅與害蟲的生態位重疊指數，呈現出對害蟲明顯的跟隨效應和控制作用。另外，生草后獼猴桃園有機物料的輸入增加引起了土壤線蟲群落較高的多樣性，羊茅草處理0～5厘米土層多樣性指數為2.8，較清耕提高了0.48。可見，果園生草為天敵繁衍、棲息提供了必要的場所，增加天敵的數量，利于生物防治，減少蟲害的發生，從而減少了農藥使用量，減少了經濟投入。
生草栽培對土壤理化性質的影響
1. 對土壤含水量的影響
? ? ? ?研究認為，生草果園草與果樹存在水分競爭，生草對水分的競爭主要發生在0～40厘米土層，在不同的降水年型水分競爭差異很大，隨生草年限的增加，水分競爭延伸到較深土層；趙政陽和李會科研究表明，無論是豐水年還是欠水年，黃土高原旱地蘋果園生草對40～80厘米土層均具有調蓄作用。生草處理較清耕處理提高了土壤飽和貯水量、吸持貯水量及滯留貯水量。惠竹梅等研究表明，葡萄園行間生草降低了土壤含水量，種植白三葉對0～60厘米土層含水量影響較大，而紫花苜蓿影響較小；在降雨較多的季節，生草可以較快的排出土壤中較多的水分，促進葡萄根系的生長和養分的吸收。但HERNANDEZ等研究表明，正常年份(年降雨量為440毫米)和豐雨年份(降雨量為615毫米)三葉草與橄欖樹幾乎沒有競爭，可能與西班牙地區屬地中海海洋氣候．時常出現不規律的暴雨天氣有關。
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白三葉草
2. 對土壤溫度的影響
? ? ? 果園生草降低了地表的光照度，減緩了熱量向深層土壤的傳遞，改善土壤的熱量狀況，起到了平穩地溫的作用。葡萄園行間生草可使地面最高溫度降低5.7～7.3℃，地面溫度日較差降低6.7～7.6℃，不同土層溫度均有所降低。生草后進行適時刈割，然后覆蓋是改變果園生態系統熱量傳遞的主要原因，具有夏季降溫和冬季增溫的雙重作用。但李芳東研究表明，冷涼氣候區幼齡蘋果園生草刈割、覆蓋對深冬土壤保溫效果不明顯，說明生草對土壤溫度的影響除了與草種類型和覆蓋厚度有關，還可能與不同地區的低溫程度、低溫持續時間、土壤質地等影響熱量傳遞的因素有關。
3. 對土壤容重和孔隙度的影響
? ? ? ?良好的土壤結構、適宜的土壤孔隙度是果樹優質高產的基礎，同時孔隙狀況的大小可以較好地反映土壤水分蓄存狀況。生草后土壤容重降低、孔隙度增加、水穩性團聚體含量升高，其影響主要集中在0～40厘米土層，且隨著生草年限的增加，土壤物理性狀改善越顯著，土壤的入滲性能和持水能力得到較大幅度的提高。也有研究認為．由于刈割機械的應用，使生草果園土壤容重增加，孔隙度減少。
4、對土壤養分性狀的影響
? ? ? ?生草果園土壤有機質含量均有不同程度增加。鄧豐產等研究表明，渭北旱塬蘋果同種植小冠花明顯增加了土壤有機質含量，第3年時較對照增加5.6％，第6年時較對照增加41.4％。羅旭輝等研究表明，長期種草對不同土層有機質組分影響不同，生草處理0～15厘米土壤重組有機碳含量比清耕平均提高2.23克/千克，15～30厘米重組有機碳含量的變化弱于表層。而侯啟昌研究認為，生草降低了20～80厘米土層土壤有機質含量。生草改變了果園氮、磷、鉀等礦質營養水平，SHUI等研究表明，柑橘園生草較清耕區氮、磷、鉀總量高了14.4％。徐雄等研究表明，生草處理土壤中各養分含量均高于清耕處理．全鉀極顯著增加，速效鉀顯著增加；隨年限的延長，刈割覆蓋的多數養分含量逐年遞增。生草前期蘋果與牧草在0～40厘米土層存在養分競爭，土壤養分消耗大于積累，在第5年全氮、全磷、全鉀呈現恢復性增長，提高了0～40厘米土層水解氮、速效磷及速效鉀含量，生草栽培具有活化土壤中的有機態氮、磷、鉀的功能，利于果樹對氮、磷、鉀營養元素的吸收利用。可見．生草對果園養分的影響受土壤營養狀況、樹種與草種根系吸收特性等復雜因素的影響，研究結果具有多樣性。因此，應綜合多種因素評價生草對土壤養分的貢獻作用。
5. 對土壤微生物的影響
? ? ? ?土壤微生物群落決定了養分循環、有機物分解和能量流動，對土壤生態功能的作用至關重要，是土壤質量優劣非常敏感的指標。葡萄園生草可顯著提高土壤微生物數量，較清耕處理固氮菌與纖維素分解菌數量升高幅度較大，放線菌數量升高的幅度最小。岳泰新等報道白三葉草和紫花苜蓿處理均提高了土壤微生物生物量碳和生物量氮含量，與前人研究結果一致。潘學軍等研究表明，柑橘生育期內，土壤中微生物以細菌最多，占90％以上，其次是放線菌，真菌最少。可見果園生草整體上提高了果園微生物數量與活性，并且微生物種群的變化與草的種類及生長狀況關系密切。
6. 對土壤酶活性的影響
? ? ? ?土壤中各種生化反應除受微生物本身活動的影響外，實際上是在各種相應的酶的參與下完成的，酶活性與土壤中動、植物殘體和微生物密集的區域密切相關，酶活性的高低直接影響氮、磷、鉀以及一些有機物質的循環和轉化。生草栽培提高了梨園土壤堿性磷酸酶、蔗糖酶和過氧化氫酶的活性，分別較清耕提高了22.94％、4.75％和21.1％；且隨著生草年限的增加土壤酶活性均呈升高趨勢，而草種的種類也影響著酶的活性，多年生黑麥草處理0～40厘米土層過氧化氫酶、脲酶及堿性磷酸酶活性較清耕分別提高了3.0％、45.1％和9.4％，白三葉分別提高了16.4％、71.5％和16.1％。此外，生草刈割覆蓋使土壤中幾丁質酶、纖維素酶、葡萄糖苷酶和氨基葡萄糖苷酶的活性分別提高了16％、21％、4％和12％。
生草栽培對樹體生長和發育的影響
1、根系生物學效應
? ? ? ?果園生草為果樹根系的生長提供了穩定的環境和持續的養分，縮小了0～20厘米土層根系的分布范圍，0～40厘米土層根系生物量為清耕的62.4％，“細根生物量／粗根生物量”增加了10.l％。在非灌溉條件的果園，生草處理花期土壤上層水分幾乎完全耗盡，可能引起了上層葡萄根系的死亡和深層根系的生長，與MORLAT和JACQUET的研究一致。
2、對樹體生理特性及生長和發育的影響
? ? ? ?果園生草能顯著地提高光合色素的含量，特別是葉綠素b的含量，高含量的光合色素有利于葉片光合作用的進行，從而提高了幼苗利用光照的能力。種植鴨茅、無芒雀麥和紅三葉的蘋果葉片的光合速率均高于清耕，且差異顯著。但在半干旱或干旱地區，行間生草降低了葡萄園土壤含水量和葡萄葉片相對含水量，使葡萄葉片光合速率、氣孔導度及蒸騰速率降低，并使氣孔導度、光合速率最高峰有所提前。利用叢枝菌根真菌介導N15轉移的研究表明，從毛雀草向葡萄樹轉移N15的量顯著高于南苜蓿；可能是由于南苜蓿根系N15含量較低，而毛雀草的根系富集了較高的N15，或者是叢枝菌根真菌群落組成的差異引起的。
果園生草可以明顯減少樹體的營養生長．這在許多研究中已得到證實。樹體的營養生長的減少主要是由于草對土壤水分的競爭，導致果樹輕度的水分脅迫，從而抑制了營養生長。生草第6年，種植白三葉草和高羊茅的蘋果樹干周分別為清耕的92.6％和83.5％，除種植白三葉草蘋果新梢比對照長外，種植紫花苜蓿、高羊茅、多年生黑麥草和小冠花的新梢均比清耕短；生草果園中、短枝比例明顯高于清耕，利于生殖生長，生草的第3年中、短枝比例平均增加33.4％，第6年平均增加34.9％。LINARES等研究表明，生草對柑橘樹的生長影響不明顯。生草對樹體生長量的影響與該地區的降水量有關，干旱地區水分競爭明顯，生長量減少；降雨量大的地區，水分競爭不明顯，對生長量的影響也不明顯。
3、對果實品質的影響
? ? ? ?研究認為，生草可減少果實病害的發生，改善了果實品質，從而提高了其加工品的質量。隨種草時間延長，果實品質改善更為明顯；生草第6年單果重增加10.2％，硬度增加9.2％，可溶性固形物含量增加35.5％。曾明等分析認為，百喜草促進了土壤叢枝菌根菌生長，顯著地提高了柑橘根系叢枝菌根侵染率及土壤叢枝菌根菌孢子數，有效地促進了柑桔根系叢枝菌根的形成，改善了在水分逆境下植株對土壤水分和磷素的吸收，進而提高了果實品質。生草處理葡萄果皮總酚和花青素含量升高，果實氨基酸總量和還原糖含量升高，果實總氮、可溶性蛋白質和可滴定酸含量下降。
生草栽培的應用與管理
1、草種的選擇與生草方式
? ? ? ?目前，尚缺乏針對不同氣候區域、不同草種在果園生境中功能的深入評價研究。因此草種的選擇成為果園生草的首要問題．甚至成為果園生草成功的關鍵。我國除西北等干旱地區外大部分果園適宜生草栽培，特別在雨水充足的地區應適當生草。生草的形式有全園生草(樹盤除外)和行間生草。一般在肥水供應較充足的成齡樹果園，采用全園生草；肥水供應條件差或幼齡果園采用行間生草以避免草果爭肥爭水。生草的方式主要有自然生草和人工生草。一般在當地鄉土草種能夠形成自然群落時適用自然生草。自然生草時要徹底清除果園田間惡性雜草，在樹盤外自然蓄留稗、馬唐、霍香薊、蒲公英、狗尾草、結縷草、貓尾草、草木樨、紫花苜蓿等良性雜草。自然生草具有更豐富的植物群落，在水分利用、果樹產量與品質等方面更有利于生產，且省工、省力，因此是最好的選擇。當鄉土草種形不成群落時可結合播種商業草種，也可徹底除盡田間雜草后樹盤外全部人工生草。
? ? ? ? 人工種草應選擇一些易人工種植、適應性強、鮮草量大、矮稈、淺根性、有利于害蟲天敵滋生繁殖的草種，如黑麥草、紅三葉、白三葉、紫云英、酢漿草等。可種植單一草種，也可2種或多種草混種。豆科與禾本科混種，對改良土壤有良好的作用。通常情況下果園人工生草多選擇豆科的白三葉草與禾本科的早熟禾草混種。白三葉草具有良好的固氮能力、能培肥地力，早熟禾耐旱節水、適應性強，混種可發揮雙方的優勢。
2、生草后的管理
? ? ? ?生草后及時刈割可控制草的高度。同時促進草的分蘗和分枝，并且通過多次刈割可調節草種演替，促進以禾本科草為主要建群種的草被發育。刈割時間掌握在擬選留草種如馬唐、稗等抽生花序之前，擬淘汰草種如藜、莧菜、茼麻等產生種子之前。具體刈割的時間、次數由草的高度及生長量來定。刈割留茬高度應根據草的最低更新高度確定，與草的種類有關。一般禾本科草要保住生長點(心葉以下)；而豆科草要保住莖的1～2節。以環渤海地區蘋果園為例，夏季雨量充沛，高溫潮濕，草生長旺盛，一般需刈割4～6次，刈割留茬高度15～20厘米左右為宜。刈割下來的草覆在行內壟上。秋播的當年不進行刈割，自然生長越冬后進入常規刈割管理。而遼西北果園草生長量少，刈割次數少，甚至不刈割。另外，新建果園進行人工種草出苗后，還應根據各地區的墑情及時灌水．隨水施些氮肥，及時去除雜草等管理。結合果樹病蟲害防控施藥，給地面草被噴藥，防治病蟲害。自然生草的草被病蟲害較輕，一般不會造成毀滅性災害；種群結構較為單一的商業草種形成的草被病蟲害較重，尤其銹病、白粉病、二斑葉螨等，應注意防控。
展望
? ? ? ?果園生草是保護和維持土壤肥力的有效管理措施之一。在改善土壤理化特性和生物學特性，維持土壤養分平衡(碳平衡)和養分循環、增加生物多樣性、降低病蟲害發生機率等方面具有重要的作用。目前．國內關于果園生草的研究涵蓋了大多數常見樹種，相關的研究大多是單因素處理并且生草年限較短。主要側重于生草后對環境效應和果實品質的影響，而對其影響產生的生理機制和調控措施仍未做深入研究。因此，應進一步針對各果產區氣候、立地條件加強適宜鄉土草種的選擇與評價，加強生草對果園養分物質循環綜合效應機理研究，為更好地改善果同土壤環境、調節樹體的生長發育提供理論支撐。適時適地大力推進果園生草栽培，將成為我國果樹栽培管理制度變革過程中的重要技術成果之一。
