平欧杂种榛林下套种牧草试验

成文博

(辽宁省沙地治理与利用研究所，辽宁 阜新 123000)

平欧杂种榛(Corylusheterophylla×C.avellana)是我国自主选育的优良经济林品种，也是困难立地生态修复和百姓致富的最佳经济树种[1-3]。辽西北地区属于半干旱亚湿润气候区，大部分地区干旱严重，有些地区甚至沙化，土壤瘠薄，有机质含量不到1%。该地区在平欧杂种榛的栽培实践中，受中国传统果树栽培主要以中耕除草为主的“清耕制”作业方法影响，虽然短期效果较好，但长期清耕将会导致榛园生态退化、地力下降、投入增加、树体早衰及坚果产量下降。平欧杂种榛林下套种牧草实现了用地与养地的有机结合，不仅能有效改善榛园生态环境，还能提高果农的经济效益，达到生态恢复和经济发展并举的目标，实现榛子产业和畜牧业的可持续良性发展。本文对平欧杂种榛和牧草根系分布情况进行调查分析，从牧草选择和生草方式方面进行研究，旨在为半干旱地区平欧杂种榛林下套种牧草提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地点概况

试验在辽宁省沙地治理与利用研究所平欧杂种榛沙地栽培示范园内完成，该示范园位于辽宁省彰武县章古台镇，土壤瘠薄，主要类型为风沙土，有机质含量低。

1.2 试验材料

在平欧杂种榛示范园内，以沙地栽培表现最好的平欧杂种榛——达维为试验材料，树龄7 a，单干树形，东西行向，林相整齐，正常抚育管理。林下套种豆科牧草白三叶、红三叶和紫花苜蓿，禾本科牧草黑麦草、高羊茅和早熟禾。草地采用清除杂草、施肥、灌水等常规管理方式，待草长至株高40 cm进行刈割，割茬保留15 cm高，全年刈割2～3次。

1.3 试验方法

平欧杂种榛根系调查采用壕沟法[4]，于2017年8月中旬随机选择树体大小和树势基本一致的3株平欧杂种榛进行采样，采用剖面挖掘和分层采集根系，以树干为中心，从距树基部200 cm远的位置，按东西南北挖4个剖面，水平设置每25 cm做好标记，按标记用自制采样器(长25 cm×宽25 cm×高10 cm)进行垂直分层采样，取样深度150 cm。将采集的根系装入塑料袋并标记，带回实验室，放在晒网上进行清洗，烘干后测定生物量。秋季，平欧杂种榛生长停止后，调查树体生长情况。

牧草的生物量测定采用整株挖掘法，每种牧草选取10株，烘干称重，分别计算根系生物量和根冠比；根系垂直分布采用方形整段标本法进行[4]，10次重复。

2 结果与分析

2.1 平欧杂种榛根系的垂直分布

观测调查表明，7年生平欧杂种榛平均株高为2.8 m，平均冠幅为2.0 m。平欧杂种榛根系的垂直分布情况见表1，由表可以看出，平欧杂种榛根系生物量随着土层深度的增加，呈现先升高，后急剧下降，之后缓慢下降的趋势，垂直分布最深可达1.5 m，总根量的73.86%主要分布在0～30 cm土内层。

表1 平欧杂种榛根系垂直分布格局

2.2 平欧杂种榛根系的水平分布

平欧杂种榛根系的水平分布情况见表2，由表可以看出，平欧杂种榛根系生物量在水平方向上呈现为随距主干基部水平距离的增加先急剧下降后缓慢下降的趋势。水平分布最远可达2.0 m，总根量的70.76%集中分布在树干基部为中心、半径0～75 cm范围内。

表2 平欧杂种榛根系水平分布格局

2.3 不同牧草的根系生物量分布特征

根系是植物个体的重要组成部分，根系生物量及分布格局可直接反映牧草根系的分布特点，同时也间接反映根系在土壤中的营养利用空间。不同牧草的根系生物量见图1，从图中可以看出，6种牧草中高羊茅的根系生物量最大，显著高于其他牧草。豆科牧草的根系生物量一般低于禾本科牧草，豆科牧草中白三叶的根系生物量最小。

图1 不同牧草的根系生物量

2.4 不同牧草根系的垂直分布

不同土层牧草根系生物量的百分数见表3。

表3 不同土层牧草根系生物量的百分数 %

由表3可见，不同牧草根系生物量的垂直分布格局不同，但其分布特征相似，都呈随着土壤深度增加而减少的趋势。所有牧草中高羊茅根系分布最深，深达180 cm；豆科牧草中紫花苜蓿根系分布较深。深度0～20 cm土层是牧草根系分布的集中区，该土层根系生物量分别占各自总生物量的96.84%、96.71%、79.2%、87.6%、72.9%、94.4%，其中白三叶所占比例最大。

2.5 不同牧草的根冠比

根系作为植株养分吸收和运输的器官，是土壤养分的直接利用者和地上部分产量的重要贡献者，其功能发挥与根系形态和生理特性密切相关，其与土壤环境之间的复杂关系对植株地上部分的生长有着重要的影响，根冠比是反映其地上与地下关系的重要指标。不同牧草的根冠比如图2所示，由图可以看出，6种牧草根冠比排序为：黑麦草>紫花苜蓿>高羊茅>早熟禾>白三叶>红三叶。据有关研究认为，生产相同的单位根系干物质量需要的能量是地上部的2倍，如果根冠比大，将会有更多的同化产物分配到根系，有利于根系的扩张[5]。黑麦草的根冠比最大，说明其根系扩张的速度较快，相应的红三叶根冠比小，根系扩张的速度相对较慢。

图2 不同牧草的根冠比

3 讨论与结论

3.1 果园生草复合系统本质上是一种种群互作系统，牧草在增加土壤肥力的同时，又与果树间产生竞争，生草品种选择的目的就是优化系统功能，促进系统组分间的互利和互补作用。因此，平欧杂种榛林下套种牧草，选择适宜牧草品种是确保榛园生草获得成功并取得良好效应的关键。根系是植株吸收水分和养分的主要器官，也是水肥竞争的作用部位，据研究表明，国外学者在研究农林复合经营系统的界面作用机制时发现，有些树木和作物的地下竞争要比地上竞争更为激烈，树木和作物根系的分布特征对整个系统具有重要的影响[5]。在榛园生草系统中，选择与榛树根系基本呈镶嵌分布，具有良好空间配置的牧草品种，可使榛树、牧草在系统中充分利用不同层次土壤中的水分和养分，从而消除或减弱生草对土壤中养分和水分的竞争造成对榛树生长发育产生的不良影响。因此，根据平欧杂种榛与牧草的根系分布特征构建榛园生草复合系统很大程度上可以减少种间竞争，削弱生草的负面影响。因此，在干旱和半干旱地区平欧杂种榛林下套种牧草应选择根冠比小、根系分布浅且与榛树根系重叠率小的豆科牧草白三叶或红三叶作为榛园生草草种。

3.2 在人工构建的果园生草复合生态系统中，与自然生态系统相似，尽管系统中的组分可以达到共享资源方面的互补，但当系统中果树与牧草共同利用地上或地下生长资源时，竞争随之发生，尤其对地下资源的竞争，在干旱地区突出的表现为对土壤水分的竞争，这在果园生草系统中几乎是不可避免的。据调查，平欧杂种榛根系主要分布在0～30 cm土层，牧草根系主要分布在0～20 cm土层，在垂直分布格局上与榛树存在争肥的可能；7年生平欧杂种榛基本成熟，根系水平集中分布在0～75 cm树冠垂直投影范围内。在水分为限制性资源的辽西北地区，旱地榛园生草应该选择行间生草模式，在榛树根系主要分布区留出清耕带，且清耕带宽度应随树冠扩大而扩大，如榛树株行距为2 m×4 m时，生草带大体在2.0～3.0 m范围内变动。有研究表明，行间生草在干旱年份可降低果园土壤贮水量，加剧干旱对果树的影响，因此，应优化该生草模式，该区域旱地榛园生草水分管理的优化模式应该为“榛树行间生草+清耕带覆盖”二元覆盖优化模式。