生草對梨園溫度和果實產量與品質的影響

韋 鑫, 張朝權, 謝彩云*, 張 莉, 李 娟, 張禮維

(1.貴州省草業研究所, 貴州 貴陽 550006; 2.安龍縣春潭街道農業綜合服務中心, 貴州 安龍 552400; 3.黔西南州農業農村發展中心, 貴州 興義 562400)

0 引言

【研究意義】中國果樹種植面積和水果產量居世界第一[1],貴州省園林水果種植面積則居全國第七,水果種植已成為促進地方經濟發展的產業之一。但貴州地處巖溶山區,石漠化特征明顯,生態系統脆弱,土地貧瘠,土壤水土流失和侵蝕嚴重,土壤大面積裸露[2-3]。貴州傳統果園管理方式以清耕為主,清耕果園地面空間大面積閑置,造成土地資源浪費[4],加上肥料和除草劑的過量施用,破壞土壤結構,導致土壤肥力下降。面對經濟和生態的雙重要求,亟需發展生態高效、綠色健康的果園管理模式。果園生草是國內外大力推廣的一種先進、實用、高效的現代化果園管理方式[5],主要包括在果樹行間或全園自然生草和人工生草兩種模式[6],研究貴州果園生草對地力提升、改善土壤小生態環境,以及促進果樹產業的可持續發展具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】與果園清耕相比,果園生草可提高果園單位面積的復種指數,抑制雜草生長,維持地溫和氣溫,減少環境污染,優化果園土壤理化性質,促進果樹生長,增加果實產量和提升果實品質,長期生草對果園可持續生產具有深遠意義[7-10]。董春華等[11]研究表明,果園套種豆科牧草,能有效增加土壤中氮磷含量,增加冠徑和春秋梢數及長度,提高果實單果重和產量。付雪琴等[12]研究表明,果園行間生草有利于改善土壤結構的穩定性,增加表層土層有機碳含量,改善果實鮮食品質。陳久紅等[13]研究表明,果園生草能改善梨園小氣候綜合效應,提高梨樹葉片凈光合速率,從而增加單果質量,提升果實品質,以套種白三葉效果最好。張朋朋等[14]通過研究不同生草年限對果實的影響發現,梨園生草可以提高果實形態和品質,且生草3年以上對果實品質的改善最好。王永恒[15]研究發現,在貴州西部山地梨園生草,能改善土壤環境,提高產量,提高果實外觀和內在品質,增加經濟效益?！狙芯壳腥朦c】目前,有關喀斯特地區果園生草的研究鮮見報道,因此,選擇耐陰性強,被稱為“果園草”的禾本科牧草鴨茅,生長繁殖快、應用范圍廣的豆科牧草白三葉以及當地農民普遍種植的豆科牧草光葉紫花苕進行梨園生草試驗?！緮M解決的關鍵問題】研究不同類型牧草在當地果園的適應性、果園生草后冬夏兩季果園表層土壤、地面和底層空氣的溫度,以及生草對果樹單果重、單株產量和果實品質的影響,以期為貴州生態果園的可持續發展提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在貴州省黔西南州安龍縣招堤街道金秋梨園(105.46° N,25.09° E)進行,海拔1 416 m;果園面積3.33 hm2,樹齡為16年,株行距3.5 m×4 m,土壤為黃壤,果園管理以清耕為主。

1.2 試驗材料

牧草品種分別為禾本科牧草鴨茅(Dactylisglomerata),品種名為安巴;豆科牧草光葉紫花苕(Viciavillosa),當地品種;豆科牧草白三葉(Trifoliumrepens),品種名為海法。鴨茅和白三葉種子購自貴州綠冶農牧業開發有限公司,光葉紫花苕種子由貴州省黔西南州安龍縣招堤街道農業綜合服務中心提供。

1.3 試驗方法

試驗于2018年9月開始,共設4個處理。處理DG:鴨茅,播種量為5 kg/667m2;處理VR:光葉紫花苕,播種量為2 kg/667m2;處理TR:白三葉,播種量為2 kg/667m2;以清耕為對照(CK)。每處理各設3個種植小區,小區面積40 m2(5 m×8 m),隨機排列,播種前進行土地翻耕和除草后將草種撒播于小區內,輕覆1層薄土。生草栽培過程中不施肥,在牧草生長初期除1次草。果園生草第3年進行牧草產量、果園溫度和果實產量及品質測定。

1.4 測定項目

1.4.1 鮮草產量及風干率 在光葉紫花苕初花期進行鮮草產量測定,在種植小區內按1 m×1 m樣方隨機取樣,每小區3次重復。鮮草產量測定后,每處理的3次重復均取500 g鮮草裝入袋中帶回實驗室,在通風干燥處自然風干,計算風干率。

風干率=干草重量/鮮草重量×100%

1.4.2 果園溫度 分別在7月和12月對園內溫度進行測量,使用電子溫度計(品牌INVESIBLE,型號T-105)測量果園表層土壤(0～20 cm)、地表(0 cm)、距地面10 cm、20 cm和30 cm空氣溫度。

1.4.3 梨樹單株產量 每處理隨機選擇1棵梨樹,摘取20個果實,用電子天平測量單果重,統計小區每棵果樹的果實數量,計算小區內單株果樹的平均產量。

1.4.4 果實品質 每處理小區內隨機摘取果實,帶回實驗室進行果形指數(縱徑/橫徑)(使用游標卡尺測定)、可食率(使用電子天平測定)、可溶性固形物(采用折光儀測定)、可溶性總糖(采用蒽酮比色法)、可滴定酸(采用直接滴定法)和維生素C(采用二氯酚靛酚法)測定。

1.5 數據分析

采用Excel 2010和SPSS 19.0進行數據統計分析及差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 牧草的鮮草產量和風干率

由表1可知,3種牧草間的鮮草產量差異均不顯著,以鴨茅最高,為2 501.25 kg/667m2;其次為光葉紫花苕,為2 476.79 kg/667m2;白三葉最低,為2 232.23 kg/667m2。風干率以白三葉最高,為30.37%;其次是鴨茅,為21.68%;光葉紫花苕最低,為19.14%。

表1 梨園種植3種牧草的鮮草產量和風干率

2.2 果園的溫度

2.2.1 夏季溫度 從圖1看出,不同處理夏季溫度隨著距離地面高度的增加變化不大,同一高度溫度DG、VR和TR處理間差異均不顯著,均極顯著低于CK。與CK相比,DG、VR和TR處理的表層土壤(0～20 cm)溫度分別低1.1 ℃、1.7 ℃和1.8 ℃,0 cm處空氣地表溫度分別低4.8 ℃、4.8 ℃和4.7 ℃,10 cm處空氣溫度分別低5.2 ℃、5.0 ℃和4.8 ℃,20 cm處空氣溫度分別低5.5 ℃、5.0 ℃和4.9 ℃,30 cm處空氣溫度分別低4.4 ℃、4.7 ℃和4.3 ℃,差異均達極顯著水平。說明,果園生草可極顯著降低夏季果園溫度,種植鴨茅、光葉紫花苕和白三葉對夏季果園同一高度溫度的影響無明顯差異。

注：不同大、小寫字母分別表示差異極顯著(P<0.01)和差異顯著(P<0.05),下同。

2.2.2 冬季溫度 從圖2看出,不同處理冬季溫度隨著距離地面高度的增加而降低,同一高度溫度生草處理均高于CK。果園表層土壤(0～20 cm)溫度:DG、VR和TR分別比CK高0.7 ℃、0.5 ℃和1.0 ℃,3個生草處理間差異不顯著,DG和TR處理顯著高于CK;地面溫度(0 cm):DG、VR和TR分別比CK高0.8 ℃、0.5 ℃和1.0 ℃,DG和TR顯著高于CK;距地面10 cm空氣溫度:DG、VR和TR分別比CK高1.2 ℃、0.6 ℃和0.8 ℃,3個生草處理間差異不顯著,DG和TR顯著高于CK;地面20 cm處空氣溫度:DG、VR和TR分別比CK高0.7 ℃、0.4 ℃和0.9 ℃,3個生草處理間差異不顯著,TR顯著高于CK;地面30 cm處空氣溫度:DG、VR和TR分別比對照高1.1 ℃、0.3 ℃和1.0 ℃,DG和TR顯著高于CK。說明,果園生草均可提高冬季果園溫度,種植鴨茅、光葉紫花苕和白三葉對冬季果園同一高度溫度的影響有一定差異。

圖2 果園生草不同處理冬季果園的溫度

2.3 果實產量

從圖3看出,不同生草處理的單果重和單株產量均高于CK,且各處理間差異均不顯著。與CK相比,DG、VR和TR的單果重分別重12.31%、12.91%和14.01%,單株產量分別高3.39%、8.70%和5.82%。

2.4 果實品質

由表2可知,果形指數:DG、VR和TR分別較CK低9.11%、0.51%和1.87%,其中,DG顯著低于CK,VR和TR與CK間差異不顯著?？墒陈?DG、VR和TR分別較CK高0.37、1.74和1.48百分點,各處理間差異均不顯著,以VR最高?？扇苄怨绦挝锖?DG、VR和TR分別較CK高0.74,0.94和0.41百分點,DG和VR與CK間差異均達顯著水平,以VR最高。果實可溶性總糖含量:DG、VR和TR分別較CK高56.70%、81.37%和55.64%,差異均達顯著水平,以VR最高?？傻味ㄋ岷?DG、VR和TR處理較CK分別低49.33%、14.91%和13.58%,DG含量顯著低于其他處理,VR和TR與CK間差異不顯著。維生素C含量:DG、VR和TR分別較CK高50.75%、83.87%和75.89%,差異均達顯著水平,以VR最高。

表2 果園生草不同處理的果實品質

3 討論

鴨茅與白三葉為多年生牧草,一次種植后能在果園中生長多年,光葉紫花苕雖為一年生或越年生牧草,但可利用其硬籽特性,每年均可在果園中自生,種植3年后果園覆蓋度達90%[16],具有良好的果園覆蓋作用。在選擇牧草是否適合套種特定果園的時候,需要比較研究果園生草后草產量、果實產量以及果實品質等指標的變化[17]。試驗結果表明,鴨茅、光葉紫花苕和白三葉都能在果園獲得較高的產量,說明這3種牧草在當地果園適應性良好。

果園生草實施后,利用牧草生長對果園地表形成生草覆蓋,避免果園土壤直接裸露,表層土壤和近地面空間的光、熱等生態因子也相應隨之改變[18]。果園生草在高溫季節能起到阻止土壤溫度迅速上升的作用,而在低溫季節,也能起到減緩土壤熱量迅速散失的作用[19-21]。焦潤安等[22]研究表明,生草在高溫季節能抑制果園地溫大幅上升,而在低溫季節則對果園具有保溫效應;高啟明等[23]研究表明,果園生草能調節果園近地層空氣溫度;陳久紅等[13]研究表明,生草對梨園不同土層溫度具有調節作用,在夏季具有降溫效應,在溫度較低的季節具有增溫效應。本研究表明,相較于清耕,3種生草處理對果園土壤、地面和近地面空氣溫度有顯著的調節作用,各處理間無明顯差異,這與前人研究結果一致。

王永恒[15]研究表明,果園生草能增加貴州山地金秋梨園果實重量,提高果實可溶性固形物含量,改善果實品質,提高果樹產量;郭曉睿等[7]通過文獻分析發現,果園生草能增加果實單果重,提高果園產量。本研究表明,3種生草處理均可增加金秋梨的單果質量和單株產量,各處理間無明顯差異。

果園生草可以增加果實可溶性固形物、總糖和維生素C含量,降低可滴定酸含量[14,24-25]。本試驗也取得了一致的研究結果,套種鴨茅、光葉紫花苕和白三葉,果實中的可溶性固形物含量比清耕分別高0.74、0.94和0.41百分點,可溶性總糖分別高56.70%、81.37%和55.64%,維生素C分別高50.75%、83.87%和75.89%,可滴定酸分別降低49.33%、14.91%和13.58%。果園生草能夠改變果園小生態環境,調節土壤理化性質和微生物結構[19],有利于土壤團聚體形成,降低土壤容重,提高土壤通透性,促進根系生長,更有效地促進根系對營養成分的吸收,促進葉片光合作用,進而促進果園果實產量和品質的提高[26-28]。

4 結論

貴州山地金秋梨園套種鴨茅、光葉紫花苕和白三葉3種牧草中鴨茅產量最高,白三葉干物質量最高。生草對果園夏季有降溫作用,冬季有保溫作用,夏季果園表層土壤溫度降低1.1～1.8 ℃,地表溫度降低4.7～4.8 ℃,底層空氣溫度降低4.3～5.5 ℃;冬季果園表層土壤溫度增加0.5～1.0 ℃,地表溫度增加0.5～1.0 ℃,底層空氣溫度增加0.3～1.2 ℃。果園生草可增加果實單果重、提高梨樹單株產量,降低果實的果形指數和可滴定酸含量,增加果實可食率,提高果實中可溶性固形物、可溶性總糖和維生素C的含量。果園生草對果園內溫度具有調節作用,有效促進果樹增產,提升果實品質。果園套種光葉紫花苕的果實產量最高,品質較優。