四川丘陵柑橘园种植豆科绿肥的环境和增产提质效应

时间：2024-05-30

梁琴，蒋进，周泽弘，漆燕，韩文斌，任胜茂，曾召琼，杨贵川

（南充市农业科学院，四川南充 637000）

绿肥作物是养分完全的有机肥源，其与主作物间套轮作、翻压还田，能改善土壤理化性质，促进主作物生长。果园间作绿肥是“以园养园，用养结合”的重要措施，是开辟有机肥源的良好途径［1-3］，能够有效提高土壤养分，尤其是速效养分含量，且随着种植年限的增加效果更加明显［4-8］；潘介春等［9］研究发现龙眼果园生草能增加土壤中微生物数量，提高碳、氮含量和磷循环相关酶活性，改良土壤环境；邓丰产等［10］研究发现苹果园种植三叶草能有效提高土壤有机质含量，提高苹果产量和品质；姚单君等［11］研究发现不同品种菊科花卉绿肥化利用均能显著提高土壤有机质、碱解氮、有速效磷和速效钾的含量；赵秋等［12］研究发现桃园间作二月兰能够调节桃园小气候，显著抑制杂草，有效改善土壤理化性质，提高果实品质。钱进芳等［13］研究发现山核桃林地种植白三叶能显著提高土壤水解氮、速效钾和有效磷，较清耕分别提高41.4%、149.9%和85.8%。四川近年大力发展晚熟柑橘，橘园面积扩增迅速，据统计，截止2018年底全省柑橘面积约30万hm2［14］。由于橘园栽培管理技术落后，过于依赖化肥、除草剂、化学农药，造成橘园生态环境恶化，柑橘品质下降。改变传统的果园栽培管理模式，在果树行间空地间作绿肥，可在一定程度上解决四川柑橘产业面临的品质降低及可持续生产等问题。目前国内有关果园绿肥进行大量研究［5-9］，但由于各地生态条件差异较大，针对当地生态环境及果树自身特性，筛选能适应本地生态环境及有效促进柑橘增产提质的绿肥作物十分必要。目前还未见有关四川丘陵区种植绿肥对橘园环境及果实产质量影响的相关研究。因此本研究选用适宜四川种植的3种豆科绿肥，以清耕为对照，研究橘园绿肥的生态效应对柑橘产量和品质的影响，制定科学的橘园管护措施，对于保障柑橘产业持续健康发展具有重要的现实意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

柑橘品种为奈维林娜脐橙（Citrus sinensisOsb.var.Navelina）；豆科绿肥包括：一年生品种南选山黧豆（Lathyrus sativusL.）、光叶紫花苕（Vicia villosaRoth.）和多年生品种白三叶（Trifolium repensL.）。

1.2 试验设计

试验于2016～2018年在四川省南充市西充县义兴镇橘园进行，柑橘4年树龄，行距3 m、株距2 m，长势大小均匀。试验地点属亚热带湿润季风气候，年平均气温17.2℃，年日照时数1484 h，年降水量980 mm，平均海拔361.2 m。供试土壤属蓬莱镇母质发育而成的紫色土，基本养分状况：pH 7.5，有机质14.32 g·kg-1，碱解氮68.9 mg·kg-1，有效磷9.57 mg·kg-1，速效钾81.97 mg·kg-1。

试验采用单因素完全随机区组设计，试验前清除各小区杂草后浅旋平整土地，设间作南选山黧豆（SLD）、光叶紫花苕（GYS）、白三叶（BSY）和清耕（CK）4个处理，重复3次，共12个小区。每小区4株，小区面积24 m2（6 m×4 m）。2016年9月中旬将南选山黧豆、光叶紫花苕和白三叶种子均匀撒播于树冠滴水线以外，用种量分别为60、45、37.5 kg·hm-2。3种绿肥自然生长，次年成熟落籽，枯死或休眠覆盖地表。2017年9月补充播种，补种量分别为45、30、22.5 kg·hm-2。柑橘树常规水肥管理。

1.3 测定项目与方法

于2018年2月取样并测定相关指标。

1.3.1 土壤理化性质测定

各处理小区按5点式取样，采用环刀法测定土壤容重、毛管孔度和通气孔度，用土钻钻取0～20 cm土壤样品，去除石块、植物根系等杂质，采用四分法保留500 g。在实验室风干研磨过筛，用重铬酸钾法测定土壤有机质，碱解扩散法测定碱解氮，碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定有效磷，火焰光度法测定速效钾。

1.3.2 果实品质测定

每小区4株全量实收计产，统计柑橘个数，计算单株果数。每小区随机抽取10个单果测量重量，用游标卡尺测定果实横径、纵径和果皮厚，用2，6-二氯酚靛酚滴定法测定维生素C含量，用手持式折光仪（雷磁WYT-Ⅱ型）测定可溶性固形物含量，用氢氧化钠中和滴定法测定可滴定酸含量。

1.3.3 橘园杂草调查

每小区选取3个1 m2样方调查，统计杂草种类和数量。杂草防控效果采用株防效计算方法，株防效=（对照区杂草株数－处理区杂草株数）/对照区杂草株数×100%［15］。

1.4 统计分析

采用Excel 2007和SPSS 19.0对数据进行统计分析，采用LSD法进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 间作不同品种绿肥对土壤理化性质的影响

柑橘园种植覆盖不同绿肥后的土壤理化性状见表1。土壤物理性状方面，与清耕（CK）相比，橘园间作南选山黧豆（SLD）、光叶紫花苕（GYS）、白三叶（BSY）3种绿肥后，土壤容重分别降低0.12、0.11和0.07 g·cm-3，均达到显著水平；通气孔度分别增加1.5%、3.1%（P<0.05）和0.7%；总孔度分别增加5.2%（P<0.05）、4.6%（P<0.05）和3.0%；3个绿肥处理的土壤毛管孔度增加不显著。土壤化学性状方面，与CK相比，SLD、GYS、BSY 3种绿肥处理的土壤有机质含量分别提高了2.44（P<0.05）、1.90（P<0.05）和1.22 g·kg-1；碱解氮含量分别提高12.9（P<0.05）、6.1和11.1 mg·kg-1（P<0.05）；速效钾含量分别提高8.88（P<0.05）、3.24和6.57 mg·kg-1；有效磷含量上升不显著。

表1 间作豆科绿肥对土壤理化性质的影响

2.2 间作不同品种绿肥对橘园杂草的抑制效果

种植南选山黧豆、光叶紫花苕和白三叶2年后，均能有效抑制橘园杂草（图1）。其中，SLD对稗草、马齿苋和升马唐的株防效分别为66.2%、63.1%和62.2%，效果较好；GYS对空心莲子草、刺儿菜和牛筋草的株防效分别为76.7%、80.6%和89.4%，效果较好。

2.3 间作不同品种绿肥对柑橘产量的影响

间作绿肥处理与CK相比，柑橘单果重、单株果数和产量均有所增加。单果重（图2A），SLD处理增加13.4%（P<0.05），BSY处理增加8.1%，GYS处理增加4.1%。对于单株果数（图2B），GYS处理增加22.3%，SLD处理增加18.6%，BSY处理增加4.5%；种植绿肥后的柑橘产量增幅较大（图2C），其中SLD处理增加34.9%，GYS处理增加27.6%，BSY处理增加13.6%。

2.4 间作不同品种绿肥对柑橘品质的影响

间作不同品种绿肥后的柑橘品质测定结果见表2，与CK相比，SLD、GYS和BSY处理果实横径均增大，果皮变薄，可食率增加；果实维生素C含量分别提高1.1、2.8（P<0.05）和1.5 mg·100 g-1；可溶性固形物分别增加1.9、0.9和1.0个百分点，但均未达到显著水平；可滴定酸分别降低0.13（P<0.05）、0.12（P<0.05）和0.08个百分点；固酸比显著提高，以SLD处理最大（21.8），GYS处理次之（19.1）。可见，种植绿肥后，果实品质和口感得到有效改善，有利于商品价值提升。

表2 间作豆科绿肥对柑橘品质的影响

2.5 柑橘产量与品质的相关性分析与主成分分析

对柑橘产量和5个主要品质指标（横径、单果重、可溶性固形物、可滴定酸和维生素C）进行相关性分析。结果表明，产量与横径和单果重呈显著正相关，与可滴定酸呈显著负相关；维生素C与横径呈显著正相关，与可滴定酸呈显著负相关（表3）。

表3 柑橘产量与品质的相关性分析

为进一步明确4种处理对柑橘产量和品质的影响，将6个指标进行降维因子分析，采用主成分分析法进行综合评价。结果表明，主成分贡献率为97.56%，综合得分排名为SLD>GYS>BSY>CK，其中SLD得分为1.218，GYS得分为1.203，二者均能有效提高柑橘产量和品质（表4）。

表4 主成分得分与综合得分

3 讨论

3.1 橘园间作绿肥对土壤理化性质的影响

果园连续间作绿肥还田，可提升土壤有机质含量和氮、磷、钾养分含量，提高土壤团聚体含量和孔隙度，土壤理化性质得到改善。韩文斌等［16］研究表明，桔园间作豆科绿肥，土壤养分得到明显改善。本研究结果表明，间作绿肥能显著提高橘园土壤有机质含量，但对有效磷和速效钾含量的提高影响不显著。徐祥玉等［17］、李银平等［18］研究表明种植绿肥能明显提高低肥力水平土壤的有机质含量，但对土壤肥力提高影响有限。本研究中，土壤碱解氮含量均显著高于清耕处理，可能是豆科绿肥固氮作用，使土壤中氮含量增加。于淑慧等［19］研究发现，桃园种植绿肥能降低土壤容重，有机质、碱解氮、有效磷和速效钾均不同程度提高。秦秦等［20］研究表明，种植白三叶草能显著提高土壤碱解氮和有效锌含量，种植黑麦草有利于土壤速效钾、有效铁含量的提高。在本研究中，南选山黧豆、光叶紫花苕盛花期鲜草产量一般可达22～37 t·hm-2，归还的有机物质腐解后能有效增加土壤孔隙度和降低容重，土壤有机质含量明显提高，氮、磷、钾含量也有所增加。

3.2 橘园间作绿肥对杂草的抑制效果

果园绿肥因具有巨大的生物量，覆盖地表能有效地抑制恶性杂草生长，减少土壤养分损耗。孙雪等［21］研究表明，冬闲时种植黑麦草可以很好地抑制农田杂草的发生，还可以减少土壤中活动的杂草种子数量。栾好安［22］研究表明三峡库区橘园种植绿肥可有效地抑制田间杂草发生，光叶苕子、毛叶苕子和箭筈豌豆杂草防除率在70%以上。朱先波等［23］研究表明，种植白三叶和黑麦草可以有效降低猕猴桃园杂草种类和数量。本研究发现，南选山黧豆和光叶紫花苕的耐旱性较强，适宜在土壤水分不足的橘园间作，于9月中旬适墒播种，翌年1月中旬可以完全覆盖，直至5月下旬完成生长周期全部枯死，干草能覆盖至7月上旬，可显著抑制禾本科、菊科等杂草。白三叶耐旱性较差，适宜在土壤湿度较大的橘园间作，春播或秋播。一般情况下第一个生长周期覆盖率仅有50%，第二个生长周期开始覆盖率可达80%～90%，具有较强的种群优势，能有效抑制藜、苋等恶性阔叶杂草滋生。

3.3 橘园间作绿肥对柑橘产量和品质的影响

绿肥是清洁的有机肥源，且营养成分较全，通过腐解释放养分可以有效提高柑橘产量和品质。栾好安［22］研究表明，光叶苕子与适量化肥配施可提高柑橘果实的横径、可食率、维生素C和可溶性固形物含量，降低果皮厚度，改善果实品质。庞建光等［24］研究表明，桑园长期种植毛叶苕子和自然生草均能改善桑葚品质，而长期人工种植毛叶苕子对提升桑葚品质的效果优于自然生草。何春梅等［25］研究表明，在旱地葡萄园土壤中翻压紫云英绿肥，可以提高葡萄可溶性固形物和维生素C含量，降低可滴定酸含量。本研究表明，橘园间作南选山黧豆、光叶紫花苕和白三叶后柑橘产量均明显提高，增幅达13.6%～34.9%，果品可食率、维生素C和可溶性固形物含量明显提高，酸度下降，与前人研究一致，但是本研究中只有光叶紫花苕处理显著提高了柑橘维生素C含量，可溶性固形物均未达到显著水平，可能是因为绿肥种植年限较短，对长期橘园间作绿肥下柑橘品质的影响还有待进一步研究。间作绿肥通过增加土壤有机质和养分含量，有效覆盖抑制杂草，减少化学除草剂使用，综合实现柑橘提质增效。本研究通过主成分分析得出综合得分排名为南选山黧豆>光叶紫花苕>白三叶>清耕，且南选山黧豆和光叶紫花苕得分差异较小，两种绿肥处理均能有效提高柑橘综合价值。