張 德， 龍會英

(云南省農業(yè)科學院熱區(qū)生態(tài)農業(yè)研究所， 云南 元謀 651300)

隨著干熱河谷畜牧業(yè)的發(fā)展，種草養(yǎng)畜日益成為解決“三農”問題和實施產(chǎn)業(yè)結構調整的重要措施，選擇適合農區(qū)種植的優(yōu)良牧草顯得非常重要。干熱河谷山地多，優(yōu)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(qū)土壤肥力出現(xiàn)重度退化。在干旱季節(jié)，區(qū)域農牧果業(yè)生產(chǎn)的主要問題是供水不足，影響區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展，因而應該發(fā)展新型種植模式，多層次種植利用，達到農牧果業(yè)的發(fā)展與生態(tài)保護功能并重。豆科牧草具有飼養(yǎng)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(yǎng)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(fā)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(yǎng)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(yōu)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(chǎn)力。干熱河谷偶遇霜凍或其他自然災害，間作可降低園區(qū)單作風險，豆科牧草的利用將有效推動區(qū)域生態(tài)和草牧業(yè)的發(fā)展。本試驗開展4個豆科牧草在干熱河谷生態(tài)芒果園的應用研究，旨在為區(qū)域果業(yè)與草牧業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展及幼齡果園間種牧草的選擇提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)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(qū)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(shù)3 469.2 h，月均相對濕度53.9%，降雨量897.0 mm，蒸發(fā)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(guī)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(guī)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(yè)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(yè)局；鋪地木藍(IndigoferaendecaphyllaJacq.)引自云南省農業(yè)科學院熱帶亞熱帶經(jīng)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(qū)(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(qū)面積為2 m×2.5 m=5 m2，每小區(qū)播5行(行距 40 cm)。于2011年8月16日播種，牧草按常規(guī)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(chǎn)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(qū)產(chǎn)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(qū)需清除雜草。

1.4 觀測內容與方法

1.4.1干草產(chǎn)量及枯落物產(chǎn)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(qū)牧草產(chǎn)量。測產(chǎn)時從各定點小區(qū)(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(tài)果園牧草實際產(chǎn)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(yǎng)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(yǎng)分，種植牧草17個月后，在牧草種植重復1、重復5、重復6區(qū)挖剖面取樣測定播種牧草后土壤營養(yǎng)成分，采樣土層深0～30 cm，每小區(qū)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(yǎng)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(yǎng)分由云南悅分環(huán)境檢測有限公司測試。小區(qū)面積5 m2，3次重復，翻壓后的小區(qū)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(qū)及無種植牧草小區(qū)，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(jīng)濟效益(萬元·hm-2)=每公頃牧草產(chǎn)量(kg·hm-2)×牧草價格(統(tǒng)一按3 元·hm-2計)/10 000[6]；

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel整理數(shù)據(jù),SPSS軟件對數(shù)據(jù)進行方差分析，土壤養(yǎng)分數(shù)據(jù)由云南悅分環(huán)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(chǎn)量及枯落物厚度與產(chǎn)量

由表1可知，4個參試牧草產(chǎn)量及枯落物產(chǎn)量無差異。大翼豆產(chǎn)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(chǎn)量最低。熱研5號柱花草枯落物產(chǎn)量最高，為3 183.000 kg·hm-2，鋪地木藍產(chǎn)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(yǎng)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(yǎng)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(yǎng)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(jié)地表溫濕度和保持土壤水分的效果優(yōu)于未種植樣地。參試牧草中，種植柱花草調節(jié)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(tài)芒果園種植豆科牧草可有效調節(jié)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(huán)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(jīng)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(jīng)濟效益最低，為0.841 萬元·hm-2。

表4 種植4個豆科牧草經(jīng)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(tài)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(tài)芒果園種植4個豆科牧草的應用研究，旨在為篩選區(qū)域果園行間種植豆科牧草提供依據(jù)。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(jù)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(chǎn)量和經(jīng)濟效益高，既可作為鮮草飼用，也可加工草產(chǎn)品。鋪地木藍的草產(chǎn)量和生長量低，在生態(tài)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(tài)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(jié)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(fā)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(huán)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(yǎng)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(fā)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(tài)和經(jīng)濟效益，能夠促進區(qū)域農業(yè)的全面發(fā)展。果園種草一方面提高果園土壤養(yǎng)分，另一方面種植的牧草可以飼喂牲畜，發(fā)展畜牧業(yè)，為果農帶來經(jīng)濟收益的同時，也促進了生態(tài)環(huán)境良性發(fā)展。

4 結論

在芒果園內種植4個豆科牧草，既可產(chǎn)生經(jīng)濟效益又具有改善果園土壤微環(huán)境的作用。根據(jù)用途，大翼豆、提那羅爪哇大豆和熱研5號柱花草產(chǎn)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(chǎn)量雖低，但可作為修復退化土壤植物和生態(tài)果園景觀植物。