王林娜,张朝阳,王栋,席琳乔*
(1.吐鲁番职业技术学院,新疆 吐鲁番 83800; 2.塔里木大学动物科学学院 新疆生产建设兵团 塔里木畜牧科技重点实验室,新疆 阿拉尔 843300)
随着新疆林果业的快速、规模化发展,截至2017年底新疆特色林果业数据统计,林果总面积达274.65万hm2,果品产量超过2251.83万t[1],其中环塔里木盆地周边林果区面积和产量占全疆的75%以上,形成了以红枣、核桃、苹果等为主的特色林果业[2]。南疆林果业在成园初期,间种小麦、棉花等农作物,随果树郁闭度逐渐增加,农作物减产明显而逐渐退出,近年来由于林果业低迷、南疆饲草料缺乏,人们开始建立果-草套种复合种植模式,提高果园综合经济效益,种植的饲草品种有苏丹草、苜蓿、饲用甜菜、草木樨、饲用油菜、高羊茅、鸭茅、黑麦草等,但很少作为绿肥使用,塔里木盆地土壤类型以棕色荒漠土为主,有机质较低,严重制约林果业的发展。
果园种植绿肥植物已广泛应用在土壤管理中,绿肥粉碎翻压可改善果园生态环境[3],包括提高土壤有机质、改善土壤结构、增加土壤全氮含量[4]、降低病虫害的发生率、改善果园小气候、促进树体生长发育[5]、改善果实着色和品质[6]。因此,因地制宜种植果园绿肥,实现用地与养地相结合,可促进南疆特色林果业的健康持续发展。研究拟筛选出适宜南疆苹果园种植的高产、优质的绿肥品种,为绿肥植物的林下种植提供科学依据。
试验在新疆阿拉尔市13团2连主干型苹果园进行。苹果树龄3年,株行距1.5 m×4 m,灌溉方式为春秋季漫灌和生长期滴灌。试验点绿肥播种前取行间0~60 cm土壤进行理化性质分析,各养分含量结果显示为,苹果园土壤有机质3.39%,全氮0.76%,碱解氮14.20 mg·kg-1,pH值8.58,总盐1.55 mg·g-1,速磷14.90 mg·kg-1,速钾150.17 mg·kg-1。
供试绿肥品种为白芥(Semensinapis)、一年生黑麦草(Loliummultiforum)、毛苕子(Viciavilosa)、燕麦(AvenasativaL.)、芥菜BWFB(Brassicajuncea)、肥田萝卜(RaphanussativusL.)、芥菜SGBW(Brassicajuncea)和TG-8(R.sativusL.)均为克劳沃(北京)生态科技有限公司提供,另设自然生草蒙山莴苣(SonchusoleraceusL.)为对照。
1.2.1 播种
果林行间不单独进行施肥,2017年4月1日播种,不同品种随机区组排列,重复3次,行距为15 cm,小区面积4 m×10 m。自然生草优势植物种类为蒙山莴苣。
1.2.2 测定项目及方法
产草量。采用取样测产法测定,2017年6月21日测产并碎草还田,刈割1 m×1m的地上植物量,共重复5次进行,刈割后立即称重为鲜草产量,切碎混合后取样500 g,水分测定为温度65 ℃,烘箱中烘24 h,并恒重。
养分测定。植株样品用H2SO4-H2O2进行消煮,全氮含量用蒸馏法测定,全磷含量用钒钼黄比色法测定,全钾含量用火焰光度法测定,钙和镁采用原子吸收分光光度计测定波长分别为422.7和285.2 nm。
采用Excel 2010、SPSS 11.0进行数据整理,多重比较采用新复极差法进行检验,综合模型建立灰色关联分析。
由图1可知,干草产量依次为肥田萝卜>TG-8>芥菜SGBW>燕麦>自然生草>毛苕子>白芥>芥菜BWFB>一年生黑麦草,最高干草产量达到756.10 kg。因此,肥田萝卜、TG-8、芥菜SGBW和燕麦是苹果林下有机物积累能力较强的植物,其次为毛苕子和白芥,而芥菜BWFB和一年生黑麦草的有机物积累能力较小。
图1 9种绿肥品种干草产量
由表1可知,毛苕子氮含量最高达到0.30%,一年生黑麦草、燕麦和蒙山莴苣含量较低。肥田萝卜的磷、钙和镁含量最高,分别为0.54%,2.57%和0.76%。燕麦的钾含量最高达0.62%,其次为毛苕子和肥田萝卜。
表1 不同绿肥地上部分植株养分含量
由表2可知,TG-8对氮的吸收能力最强,肥田萝卜对磷、钙、镁的活化能力最强,燕麦对钾的活化能力最强。肥田萝卜对养分总体活化能力最强,显著高于其他绿肥;其次为TG-8和芥菜SGBW,显著高于除肥田萝卜外的其他绿肥。
表2 不同绿肥地上部分植株养分富集能力
测定9种林下间作牧草的干草产量、地上植株的N、K、P、Ca、Mg含量与地上植株N、K、P、Ca、Mg的富集能力结果,以此作为综合评价9个牧草品种优劣的指标。根据生产实际需求,以上测定值越大,说明牧草的生产性能和各项指标越好[7]。
选择每个指标的最优值构成参考序列X0(k)(表3),林下间作牧草9个品种为比较序列Xi(k),i为参试品种数,k=1,2,3,…,9。采用均值法对试验数据进行无量纲化处理,并计算绝对差值,得到min∣X0(k)-Xi(k)∣=0,max∣X0(k)-Xi(k)∣=2.079 3。
表3 9个牧草品种各性状值
关联系数:
(1)
(2)
(3)
通过公式(1)(2),分别计算9个牧草品种与参考序列的各性状关联系数,用灰色关联分析法[8]计算权重:ω1=0.091 0,ω2=0.082 7,ω3=0.117 3,ω4=0.081 0,ω5=0.086 2,ω6=0.073 1,ω7=0.067 4,ω8=0.082 1,ω9=0.062 8,ω10=0.074 5,ω11=0.059 9,ω12=0.055 6,ω13=0.066 5。指标权重顺序为碳含量>干草产量>钾含量>氮含量>氮富集能力>磷含量>钾富集能力>镁含量>钙含量>养分富集总量>磷富集能力>镁富集能力>钙富集能力。
通过公式(2)计算加权关联度,根据权重建立综合评价模型:Zk=0.091 0ξ1+0.082 7ξ2+0.117 3ξ3+0.081 0ξ4+0.086 2ξ5+0.073 1ξ6+0.067 4ξ7+0.082 1ξ8+0.062 8ξ9+0.074 5ξ10+0.059 9ξ11+0.056 6ξ12+0.066 5ξ13。关联度的大小可反映参试品种与参考序列的差异,关联度值越大,表明该品种与参考序列的标准品种越接近,反之越小。由表4可知,肥田萝卜的关联值最大,与最优集更接近;其次分别为TG-8和毛苕子,因此,在苹果园下间作牧草时优先考虑肥田萝卜。
表4 9个牧草品种的加权关联度
光照对林下绿肥生长发育有一定的影响,随果园郁闭度的增加,绿肥品种生长发育会受到抑制,且适宜种植的种类越来越少[9]。选择耐盐、耐干旱、耐阴、生长速度快等特点的植物,播后2~3个月即可翻压肥田。核桃园一般选择耐核桃醌毒性的植物,如甜菜、小麦等。在试验中也发现,草木樨和燕麦的耐旱和耐盐碱能力强,油菜耐旱能力较差[10]。在南疆4.5 m×2.0 m红枣树下种苏丹草、草木樨、苜蓿和一年生黑麦草,667 m2干草产量分别可达1 360.68、613.64、586.96和506.92 kg。在阿克苏地区3.0 m×2.2 m红枣树下种谷子、汾绿肥豆、苜蓿、草木樨,667 m2干草产量在737.65~1 020.51 kg。4.5 m×3.0 m核桃的667 m2干草产量可达907.12 kg[6]。在南疆4 m×6 m香梨树下套种高羊茅、鸭茅、黑麦草,干草产量分别可达366.85、240.12和313.49 kg[11]。本次筛选的667 m2最高的地上植物量可达到756.1 kg,且产量低于苏丹草和谷子,但生长期较短,宜作绿肥,也能减少田间作业次数和对果树的影响。
绿肥产量和养分富集是绿肥筛选与评价的重要指标,其中养分富集能力决定化肥的减施量[12]。绿肥种类不同,养分供给能力也存在差异,一般以营养生长期或初花期养分含量较高,翻压可为土壤提供较多的有机物和养分。据研究报道,北京郊区林下种多年生黑麦草、三叶草、毛叶苕,667 m2可提供的氮磷钾分别为26.10、11.70和21.70 kg[13];翻压田菁作绿肥可使粮食作物化学氮肥减施63.00%,磷肥减施28.00%,钾肥减施51.00%[14];猕猴桃园内每667 m2翻压黑麦草、箭筈豌豆1 000.00 kg,配合复合肥可减量15.00%~45.00%[15],种植紫云英、毛叶苕子和油菜翻压后温室气体排放量较少,其中种植毛叶苕子有良好的培肥能力、增温效果较低[16]。本次引种的肥田萝卜,对钙的富集能力最强,每667 m2可达19.46 kg,且通过绿肥矿化,能提高土壤钙含量,通过改善苹果树根际钙离子供应可增加果实中钙离子含量,降低苦痘病的发生[17]。提高苹果果实中氮、钙含量,可减少钙营养失调,导致蛋白酶钙失调,从而失去生理活性,造成机能障碍,导致细胞壁坏死,形成苦痘病[18-19]。通过翻耕、修剪、排灌、控制果量,以及喷施黄腐殖酸生态钙、淄醇钙、全能钙等药剂,可减少苦痘病的发生[20]。通过增加土壤钙离子含量,水肥耦合效应可提高果实中钙含量,而形成的健康果实更能迎合消费者需求。由此可见,肥田萝卜、TG-8和毛苕子适宜在南疆主干型苹果园种植。