鼠茅草绿肥在防治果园面源污染的应用前景分析

刘小平，万怡国，孔琼菊，周 斌，黄旭华，邓 升

(江西省水利科学研究院，江西 南昌 330029)

0 引 言

农业面源污染是指在农业生产活动中，氮磷等物质以有机或无机物质的形式，通过地表径流和地下渗漏形成的水环境污染，主要包括农药化肥污染、农膜污染、养殖业污染、固体废弃物污染等[1]。农业面源污染是导致水体污染的主要原因之一[2]，是导致地表水水质恶化的重要原因[3]。随着工业与城镇生活点源污染逐步得到治理，农业面源污染将成为我国水污染的主要来源[4，5]。据估算，农业面源污染占水体氮磷污染物的1/3，占地下水污染量将近50%。湖泊的氮磷有一半以上来自于农业面源污染。由此可见，面源污染的影响程度日益增加，甚至超过了点源污染[6]。

江西素有“六山一水二分田，一分道路和庄园”之说，是一个农业大省，果园种植规模逐年扩大，形成了以“南桔北梨、东枣西桃”为格局的果业基地。但总体来说，目前江西仍处于农业现代化的起步阶段[7]。果园无序开发并以传统清耕模式为主，同时重开发轻管理，造成地表大面积裸露，蓄水保土能力急剧下降，土壤被冲刷流失严重，同时施用过量农药、化肥[8]，造成严重的面源污染问题。据赣州市果业局调查，赣南脐橙种植总面积达11.87×104hm2，水土流失面积高达10.97×104hm2，水土流失量高达360.2万t[9]。而水土流失伴随着面源污染物的输移，长此以往，致使水质严重恶化。因此果园面源污染防治刻不容缓。

1 鼠茅草绿肥研究及发展现状

从“八五”开始，国家开始重视水土流失治理。为解决水库水源地的淤积污染问题，首先需要防治流域内的水土流失问题，科技工作者一直致力于果园生草的培育和研究。近年来，果园生草作为主要研究推广的水分、绿肥管理模式，就是在果园行间或全园种植鼠茅草、白三叶草或黑麦草等植物。对比传统的清耕种植，果园生草可以增加土壤含水量、减缓水分蒸发，还可以改善果园小气候，具有提高水果产量和果品质量等优点，显著提高经济效益[10-12]。早在20世纪30年代乌克兰南部果园开始生草栽培方面的试验，40年代美国开始重视生草技术的研究与推广。70～80年代以后，果园生草技术已相当成熟，发达国家如日本和欧美等已进行大面积示范推广。而我国最早在上世纪90年代引进果园生草技术。目前主要在陕西、山东、四川、湖北、安徽、江苏、浙江、福建、海南等少数地区进行推广[13]，应用在苹果、蜜桃、猕猴桃、茶园、葡萄、火龙果等果树上；并提出了果园生草草种的选择原则，一是要求匍匐生长或低秆、生长迅速、有较高的产草量；二是要求有较好的耐阴性和耐践踏性；三是要求与果树没有相同的病虫害，也不能引起生物入侵。目前研究发现禾本科与豆科草种适合作为果园生草，比如白三叶、红三叶、鼠茅草等草种。

鼠茅草被称为果园地毯，是目前发现的唯一能自然倒伏的果园生草。其能在-10℃以下的环境下生长，具有耐寒不耐高温并与果树错峰生长的特点。“十一五”末期，我国发现鼠茅草绿肥技术在国外应用效果显著，并于“十二五”中期从日本引进。

鼠茅草，一年生禾本科鼠茅属鼠茅种草本植物。在世界上有两种：鼠茅草及高原鼠茅草，在我国均有分布，其标本保存于山东师范大学博物馆。在我国，西藏、河北、山东等地有高原鼠茅草记录，但分布非常少，鼠茅草广泛分布于江苏、江西、山东、台湾等地。因高原鼠茅草低矮并不能自然倒伏，不适宜作为果园生草。鼠茅草在每年9～10月播种，越冬期后3月份返青，4～5月拔节孕穗，6月份灌浆成熟后倒伏在地面，能有效抑制其他杂草生长，还可以培肥土壤，不需要人工刈割。不仅如此，鼠茅草的生长需肥期与大多数作物错开，完全满足果树的生长期要求。

目前，国内对鼠茅草在果园杂草防治、养分释放规律、对土壤肥力、土壤微生物及土壤酶活性方面进行了大量的研究，但在江西省果园生草减污方面的研究较少。鼠茅草在拔节期能最快积累氮磷钾养分，应该在拔节期追施尿素，生育期内养分累积量表现为氮>钾>磷。在对果园生草影响土壤肥力方面的研究时，李会科等[14]发现，0～20 cm土壤有机质有显著地增加，并建议进行果园生草混作和轮作。梁斌等[15]的研究表明，在6-9月份果树旺盛生长期间，正值鼠茅草枯萎降解，枯萎的鼠茅草提供了大量的碳源，促进土壤微生物对氮素的固持[16]，在中等肥力以下的果园中应该补充60～100.5 kg/hm2的氮肥，尤其是鼠茅草种植的前3年；但在高肥力土壤中则不需要补充氮肥。杨洪晓等[17]的研究表明，鼠茅草的腐烂分解速度较快，主要发生在7～10月，并受土壤含水量的影响，因此可为苹果等落叶果树生长提供营养，而非争夺养分。吕鹏超[18]等研究发现，鼠茅草养分释放可以划分为快速释放期及缓慢释放期，释放率为钾>磷>氮>碳。为了研究鼠茅草一个生命周期的干物质产量，吕鹏超[19]等通过田间试验发现，全覆盖种植、畦面种植、畦背种植分别为16 378.5 kg/hm2、13 921.8 kg/hm2、6 942.6 kg/hm2。

生草作物与果树争水争肥是限制其推广的主要因素之一[20，21]，鼠茅草与果树错峰生长，很大程度上避免了这个问题。鼠茅草可以提高土壤有机质，改良土壤结构，增加养分的有效供给，还可以减少水土流失和改善果园小气候，起到夏季降温冬季保温的作用。随着生态环境保护理念的不断加强，果园生草的研究在国内越来越受到重视，应用与推广也将越来越广泛。

2 鼠茅草绿肥优势

2.1 一次投资长期受益

果园采用鼠茅草绿肥，仅需第1年投入(种子、人工、少量的氮肥)，之后每年通过草籽自然萌发生长，一次投资长期受益。1年内可减少5～6次锄草、松土，并免于除草的烦恼。为更快的提高土壤有机质含量，可每隔3～4年翻耕一次。

据青岛农业大学隋方功教授应用研究发现，其种植的鼠茅草已生长10年，生长状况很好，理论上能长期生长下去，保守估计能再生长10年。

2.2 增强果树抗涝抗旱抗虫能力

由于鼠茅草根系细长易腐烂，改善土壤结构，保持土壤良好的通气、透水、蓄水性能，能够增强果树抗涝能力。同时有效地降低了地面最高温度，显著提高了表土层的含水量，能够增强果树抗旱能力。而且据多年应用研究，未发现病虫害情况发生。

2.3 调节果园小气候

鼠茅草绿肥可稳定土壤温度，降低土壤温度的变幅，具有夏季降温冬季保温的效果，有利于促进果树根系的生长发育和吸收活动。研究表明，夏季鼠茅草绿肥可降低地温3～5℃，冬季提高地温3～4℃[22]。

2.4 提质增产增效

种植鼠茅草绿肥，可提高水果产量，改善果实品质，增加效益。研究表明，种植鼠茅草绿肥后，苹果产量增加205 kg/亩，提高了10.5%，一级果率增加了8.0%，含糖量增加了11.3%，总酸量降低8.3%，维生素C含量提高了6.7%，而且不再使用化肥、除草剂，保证了果品安全。经测算，扣除投入每亩增收1 401元[22]。

2.5 有效控制面源污染

果园种植鼠茅草，生长旺盛，覆盖度达到100%，降低农药使用，果树生长不需要再施用化肥。研究表明，在坡地果园采取措施减流减沙、减少养分流失及土壤改良，植物措施综合效益最优[23]。江西降雨丰富，能有效防止降雨水蚀及风蚀，改变“下雨果园流水哗啦啦”局面，防治水土流失，控制面源污染的发生。

3 鼠茅草绿肥推广应用前景分析

3.1 保护山水林田湖草生命共同体的需要

习近平总书记指出：绿水青山就是金山银山，山水林田湖草是一个生命共同体。生动形象表达了党中央和政府全力推进生态文明建设、构建美丽绿色中国的鲜明态度和坚定决心。鼠茅草绿肥技术是山水林田湖草系统统一保护、统一修复的需要。

3.2 建立“国家生态文明试验区”的需要

2016年8月，江西被纳入首批国家生态文明试验区。从“先行示范区”到“试验区”，意味着江西在全国生态文明建设格局中的地位进一步提升。江西省委省政府多次强调：绿色生态是江西最大财富、最大优势，要保护好这个优势，深入推进生态文明试验区建设，奋力打造“美丽中国”的江西样板，努力实现生态文明建设的全国领跑，坚持把发展绿色产业、促进产业绿色化，不断提高经济发展质量、效益和水平。不负青山，方得金山。江西省大力构建现代农业为重点的绿色产业体系，绿色经济稳步壮大。鼠茅草绿肥技术是江西省建立“国家生态文明试验区”的需要。

3.3 改进施肥方式的需要

为贯彻落实中央农村工作会议，认真执行《到2020年化肥使用量零增长行动方案》的要求，江西省依托测土配方施肥，抓住“推进精准施肥，调整化肥使用结构，改进施肥方式，使用有机肥替代化肥”等关键环节，全省化肥使用量零增长行动取得了初步成效。鼠茅草绿肥技术是改进施肥方式、使用有机肥替代化肥的需要。

3.4 符合果业现代化建设的需要

江西省正大力推进高效节水灌溉与高标准农田建设[24、25]，设施果园的建设规模不断扩大，江西果业现代化建设也迎来了契机。鼠茅草绿肥技术适应性很强，能与高效节水灌溉、高标准农田建设完美融合。在国家及省政府的支持下，在设施果园里种植鼠茅草绿肥，可加快实现果业现代化。

3.5 满足市场需求及果农增收的需要

江西省柑橘种植面积大，社会需求量大，对江西省经济发展具有举足轻重的作用。据《中国农业年鉴》，2009年江西省柑橘栽培面积及产量分别位于全国第二位及第八位。以世界橙——赣南脐橙为例，2015年种植面积10.47×104hm2，产量128万t，帮助25万户果农增收致富。脐橙产业已经发展成集生产、储运、保鲜、加工及营销于一体的产业集群，赣南脐橙品牌以657.84亿元蝉联2015年中国优质农产品品牌价值榜榜首。在果园里种植鼠茅草绿肥，可提质增产增效，经济效益、生态效益和社会效益日益突显。

4 结 语

当前，鼠茅草绿肥的推广应用还面临诸多困难。一是果农担心鼠茅草与果树争水争肥是限制其推广的主要因素，但鼠茅草基本与果树错峰生长，完全可以避免这个问题；二是鼠茅草为江西本地物种，但因种子需要从国外进口，很容易被当作入侵物种；三是鼠茅草的应用研究处于起步阶段，因其种子采集困难、销售批准流程严格等原因，在国内尚未加以利用，需要从日本、澳大利亚等国家进口，价格较昂贵；四是鼠茅草种植要求高、有一定难度，需要接受较严格的培训，从业者接受程度较低；五是果业发展盲目追求效益，从业者生态保护意识淡薄。

防治水土流失、控制农业面源污染是党和国家着眼生态文明建设的重要决策部署，是江西加快推进绿色崛起、绿色发展的重要举措。果园鼠茅草绿肥技术在江西省适用性强，技术优势明显，并能与高效节水灌溉、高标准农业建设完美融合，可加快实现农业现代化建设，推广应用效果将十分显著。若我省科技工作者和果农共同努力克服困难，鼠茅草绿肥具有广阔的应用前景。