白立強(qiáng)，劉存壽，宣世榮，劉少波，趙曉娥，程敏

(1.陜西省林業(yè)科學(xué)院，陜西 西安 710082；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)，陜西 楊凌 712100；3.陜西厚地生物科技有限公司，陜西 寶雞 722400)

在降雨比較充沛的地區(qū)，實(shí)行果園生草栽培，不但能控制雜草，還對調(diào)節(jié)小環(huán)境、保持果園生物多樣性和生態(tài)平衡都有促進(jìn)作用[1，2]，讓草之禍變成了草之獲[3]。在2013—2019年實(shí)施“GEF——中國西部適應(yīng)氣候變化的可持續(xù)土地管理項(xiàng)目”過程中，我們在陜西省寶雞市眉縣的獼猴桃果園進(jìn)行了果園種草試驗(yàn)。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于寶雞市眉縣田家寨村。該區(qū)屬于暖溫帶大陸性半濕潤氣候，年平均氣溫13.5 ℃，年平均降水量650～800 mm，年平均日照2 015.2 h，無霜期218 d。該村總土地面積245 hm2，獼猴桃面積200多hm2，其余土地種植少量糧食作物和其他水果。

2 材料與方法

本試驗(yàn)地獼猴桃品種為海沃德，面積0.8 hm2，樹齡15 a，栽植株距300 cm，行距400 cm。在獼猴桃樹下主要種植紅三葉(Trifoliumpratense)、白三葉(Trifoliumrepens)、高羊茅(Festucaelata)、麥冬草(Ophiopogonjaponicus)，以未種草作為對照。分別于6月、7月、8月、9月測定不同生草模式0～10、20～20、20～30、30～40、40～50和50～60 cm土層的土壤含水率，并分析其變化情況和不同生草模式的效果。

設(shè)置種植白三葉(覆蓋區(qū)1)和種植麥冬草(覆蓋區(qū)2)2個植物覆蓋區(qū)和1個水泥地，以無覆蓋的試驗(yàn)地為對照(CK)，測定不同高度處的溫度和濕度，以分析生草對果園溫度和濕度的影響。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同生草模式下各層土壤含水率變化

從表1中可以看出：同種生草覆蓋下，不同土層土壤含水率存在差異，土壤含水率隨深度增加有明顯增加的趨勢，一般地表含水率低(除特別情況影響，如剛經(jīng)過灌溉的地表)，深處土壤含水率則更高，尤其是在0～20 cm的土層土壤含水率增加顯著，但8—9月的表層土壤含水率均高于深層土壤，這是由于獼猴桃對水分的需求量高，因此在夏季干燥氣候的影響下，需要通過灌溉的手法向土壤中補(bǔ)充水分，又由于獼猴桃園郁閉度高，植被覆蓋良好，因此在灌溉期間，土壤的表層水分流失量并不高，土壤含水率高于受灌溉影響小的深層土壤。

表1 不同覆蓋植被下的各土層含水率季節(jié)變化

在20～40 cm土層下，土壤含水率的增加速率部分呈現(xiàn)下降的趨勢，到50 cm的土層后，土壤含水率開始呈現(xiàn)下降趨勢，甚至低于上方土層含水率，說明土壤含水率并不是土壤深度增加而一直增加的，往往在40～50 cm的土層達(dá)到最大值，之后便逐漸降低。

相同時間不同植被覆蓋下的較深同層土壤的含水率之間也有區(qū)別，而不同時間的相同植被覆蓋下的同層土壤的含水率也有差異，尤其是和對照組對比差異明顯，可以看出有植被覆蓋的土壤含水率普遍高于沒有植被覆蓋的土壤含水率，說明植被覆蓋能有效減少土壤水分的損失。

進(jìn)一步對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到圖1，清晰地反映出這種差異的變化關(guān)系。在4個月份的數(shù)據(jù)中在6—7月有植被覆蓋的土壤含水率明顯高于無覆蓋的對照組，8—9月植物覆蓋土壤含水率迅速回升，與覆蓋區(qū)的土壤含水率逐漸持平。這表現(xiàn)出無覆蓋地的含水率具有很大的波動性，受季節(jié)帶來的氣候差異影響大。由于這種變化導(dǎo)致的土壤含水率反復(fù)波動，不適合對土壤水分要求嚴(yán)苛的果樹正常生長發(fā)育，相反的，經(jīng)過覆蓋的土壤含水率雖各有差異，但都在一個層面上維持穩(wěn)定，能夠在旱季和雨季維持相對穩(wěn)定的土壤含水率。

3.2 不同生草模式下相同土層土壤含水率月份變化

從表1和圖1中分析可以推斷出，不同時期的土壤含水率也有明顯的不同，影響其變化的因素有當(dāng)月溫度、降雨和不同的植被覆蓋。

從圖2可以看出，9月各層土壤含水率均達(dá)到這4個月的最高值(40～50 cm除外)，而0～30 cm土層的含水率也在這4個月呈現(xiàn)遞增的趨勢，30～60 cm的土層土壤含水率則是在6—7月有遞降的趨勢。對這一結(jié)果進(jìn)行分析可以推斷：

(1)9月的土壤含水率高，與9月進(jìn)入秋季，降雨量增多，月平均溫度下降有密切關(guān)系。降雨帶來的水分被土壤充分吸收，加上植被覆蓋的作用和較低的氣溫也減少了蒸騰，使得9月的土壤含水率明顯高于其他月份。與對照對比，植被覆蓋的行間地的土壤含水率與對照組區(qū)域的土壤含水率并沒有顯著區(qū)別，也說明在水分充足的條件下，植被對土壤含水率的影響很小，既不會過分消耗也不會造成內(nèi)澇的情況，也側(cè)面說明植被覆蓋對園區(qū)土壤水分影響幾乎可以忽略。

(2)6—7月正是獼猴桃的花期，獼猴桃在花期需要相對干燥的環(huán)境，以便于進(jìn)行授粉，需要減少灌溉，同時7月降雨量少，而獼猴桃在開花前和結(jié)果后的兩個月則是需水量最大的時候，需要加大灌溉。因此，在6月后由于灌溉的減少，獼猴桃園的深層土壤的水分得不到補(bǔ)充，加上獼猴桃樹對水分的吸收，土壤含水率相對減小。而在這一時期，有植被覆蓋的土壤含水率均高于對照組，說明植被覆蓋在土壤得不到水分補(bǔ)充的情況下，能有效保持土壤中的水分，維護(hù)土壤含水率，而不是單純的消耗土壤水分，尤其在40～50 cm、50～60 cm兩個土層中差異明顯，說明植被覆蓋更能有效維持深層土壤的含水率。由于獼猴桃果樹根系大多集中在這一深度，因此防止這個深度層面的土壤水分流失，對獼猴桃的生長發(fā)育至關(guān)重要。

3.3 不同生草模式的作用效果

不同植被覆蓋土壤涵養(yǎng)水分的效果存在區(qū)別。如7—8月，高羊茅覆蓋下的土壤含水率顯然高于其他草種，但在9月高羊茅的蓄水能力則不如其他草種的蓄水能力，進(jìn)一步分析總結(jié)出各個草種的特點(diǎn)和優(yōu)劣。

紅三葉：在各個月份的保水能力均較好，受季節(jié)氣候影響小，適用于對土壤含水率的穩(wěn)定性要求高的作物。 在紅三葉覆蓋下的土壤含水率最高值集中于20～30 cm土層和50～60 cm土層，說明其適用于覆蓋根系集中于25 cm左右和55 cm左右的果樹或經(jīng)濟(jì)作物。

白三葉：保水能力的穩(wěn)定性最好，適合用于覆蓋對水分要求嚴(yán)苛的作物，白三葉覆蓋下的表層土壤含水率相對高于紅三葉覆蓋，但深層土壤含水率則低于紅三葉覆蓋，而白三葉覆蓋下的最高土壤含水率集中在30～40 cm處。

高羊茅：四個月份中，高羊茅保水能力最強(qiáng)，尤其是在7月、8月明顯高于其他草種。50～60 cm土層含水率，高羊茅領(lǐng)先于其他草種，因此可以認(rèn)為高羊茅對深層土壤水分的涵養(yǎng)能力是最好的，但其覆蓋下的各個深度土層的土壤含水率差異較大，表層的土壤含水率低于白三葉。同時，高羊茅在不同月份的表現(xiàn)差異也較大，在6、9月的蓄水能力相對較低，在7月、8月則更優(yōu)秀，因此在選栽時要考慮配合作物對水分需求的規(guī)律。

麥冬草：麥冬草的蓄水能力較弱，不如其他3種草的表現(xiàn)。麥冬草覆蓋下的土壤含水率在6—8月都較低，在9月與其他草種持平，或許可以推斷麥冬草在氣候逐漸變冷后蓄水能力會有所提升，這與麥冬草耐旱耐寒、對水分需求低的生長特點(diǎn)有關(guān)。

3.4 生草對果園溫度、濕度的影響

3.4.1 對果園溫度的影響 從圖3中可以明顯看出，經(jīng)過植被覆蓋的覆蓋區(qū)1(種植白三葉)和覆蓋區(qū)2(種植麥冬草)在2 m處的溫度和水泥地及無覆蓋的試驗(yàn)地(對照)的溫度幾乎相同，說明植被對較高處的溫度幾乎沒有影響，這也與覆蓋植被均為矮小的草本植物有關(guān)。但隨著高度降低，覆蓋區(qū)的地表溫度幾乎保持不變或微微上升，水泥地地表溫度略有上升并呈現(xiàn)出上升速率加快的趨勢，而無覆蓋的試驗(yàn)地地表溫度很快上升。當(dāng)測點(diǎn)到達(dá)地表時，水泥地和覆蓋區(qū)1、覆蓋區(qū)2都達(dá)到溫度的最高值，而無覆蓋試驗(yàn)地的溫度還在持續(xù)上升。進(jìn)入土壤后，覆蓋區(qū)1、覆蓋區(qū)2的土壤溫度很快下降，無覆蓋試驗(yàn)地的土壤溫度仍在升高，直到-5 cm深左右才開始下降。從中可以推斷以下幾點(diǎn)：

(1)植被覆蓋對果園的空氣溫度有明顯的調(diào)控作用。相比無覆蓋試驗(yàn)地和水泥地，植被覆蓋的園地上方的空氣始終保持著較低的溫度且變化平穩(wěn)，而無覆蓋試驗(yàn)地的地表空氣溫度不但隨高度降低而顯著升高，甚至超過了水泥地地表的空氣溫度。原因在于土壤的比熱容高于水泥地，在日照強(qiáng)的季節(jié)，土壤吸收了更多的熱量，加上獼猴桃樹的郁閉會阻礙熱氣釋放，將熱量保持在林下。由于高溫會加快土壤水分蒸發(fā)，對獼猴桃園的土壤蓄水十分不利，所以選擇適宜的植被對獼猴桃園進(jìn)行覆蓋是獼猴桃園栽種養(yǎng)護(hù)，增加果園經(jīng)濟(jì)效益至關(guān)重要的生態(tài)措施之一。

(2)植被覆蓋能有效降低土壤溫度。覆蓋區(qū)的土壤溫度迅速下降，這只能說明覆蓋區(qū)土壤溫度低于空氣溫度，但對比無覆蓋試驗(yàn)地的土壤溫度持續(xù)升高后，可以得出結(jié)論：土壤表面下的溫度迅速降低，是由于植被覆蓋的作用。植被覆蓋可以大大減少土壤與陽光和氣流的直接接觸，土壤得到足夠的蔭蔽，水分的蒸發(fā)大大減少，而且植被的根系能夠固結(jié)土壤，減少疏松土壤中大量存在的毛管，更減少了因毛管作用造成的深層水的大量流失，降低土壤溫度的同時也提升了土壤含水率。

3.4.2 對果園濕度的影響 從圖4可以看出，覆蓋區(qū)1、覆蓋區(qū)2地表以上的空氣濕度高于無覆蓋試驗(yàn)地和水泥地。對比可知覆蓋區(qū)的空氣濕度明顯高于外界空氣濕度的，無植被覆蓋試驗(yàn)地的濕度則顯著低于外界的濕度。隨著測點(diǎn)高度接近地表，不同地表之間的濕度差異越來越大，覆蓋區(qū)地表的空氣濕度上升而無覆蓋試驗(yàn)地的空氣濕度則有下降。分析其原因可能是由于裸露的土壤不能保持水分，再加上地表溫度相對高，水汽被迫上升的結(jié)果。根據(jù)這些結(jié)果可以推斷：

(1)植被覆蓋能夠有效增加果園林下的空氣濕度。通過植被覆蓋的作用，林下空氣濕度高于無覆蓋試驗(yàn)地林下的空氣濕度，特別是在地表差異顯著。其原因是植被表面的蒸騰作用，將部分水釋放到林下空氣中，又由于覆蓋植被加上獼猴桃果樹的層層郁閉，水汽得以留在地表與獼猴桃樹冠之間，此時空氣的飽和水汽壓更大，土壤中的水分的蒸發(fā)速率也就減小，減小了土壤水分流失。這樣通過植被覆蓋來提高林下空氣濕度，可以減少夏季高強(qiáng)度光照和高溫對果樹造成的燒傷，避免土壤因暴曬而固結(jié)，龜裂，也節(jié)約了灌溉用水。對果園管理來說是生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益的雙豐收。

(2)對照之前的結(jié)果可知，白三葉的蓄養(yǎng)水源的能力高于麥冬草，而麥冬草覆蓋區(qū)空氣濕度卻高于白三葉，可以看出白三葉維護(hù)土壤水分的能力更高，主要是因?yàn)榘兹~更能有效減少土壤水分的流失速率，因此在同一時刻，白三葉覆蓋區(qū)的林下空氣濕度必然小于麥冬草覆蓋下的林下空氣濕度。這種結(jié)果的可能原因是與麥冬草地上部分生長較白三葉旺盛，葉表面積比白三葉大有關(guān)，也與白三葉的根系須根更多更密，對土壤的固結(jié)性好有關(guān)。植物的蒸騰作用更明顯，土壤更加疏松多孔，周圍的空氣濕度也就更大。

3.5 自然氣候條件對不同植被覆蓋下土壤含水率的影響

表2 2017年各月份的降雨量和平均氣溫

通過圖5可知，7月的降雨量明顯低于其他3個觀測月份，平均氣溫明顯高于其他月份。而根據(jù)圖1可知，7月是覆蓋區(qū)的土壤含水率和無覆蓋區(qū)土壤含水率差異最明顯的月份。這也說明植被覆蓋對土壤水分的保持效果在干旱炎熱的季節(jié)效果最為明顯。在土壤水分得不到補(bǔ)充并且流失最為嚴(yán)重的時期，通過植被覆蓋，土壤含水率仍能保持與氣候溫潤時期的土壤含水率持平，而無覆蓋區(qū)的土壤含水率大大下降，且呈現(xiàn)出隨深度增加而減少的趨勢，說明無覆蓋區(qū)的毛管作用極為嚴(yán)重，深層水分加速流失且得不到補(bǔ)充，這對于根系分布在30～60 cm處的獼猴桃果樹生長發(fā)育極為不利。

由于7月高溫降雨少的特點(diǎn)，耐寒耐高溫的草種在這個時期更能表現(xiàn)出自己的優(yōu)勢。

高羊茅耐旱耐高溫，在炎熱少雨的夏季生長良好；而麥冬草喜歡陰冷潮濕的環(huán)境，不耐高溫，忌強(qiáng)光，在夏季生長受到抑制?？梢钥闯鲈囼?yàn)的結(jié)果符合這兩種植被的生理特點(diǎn)，提高了試驗(yàn)結(jié)果的可信度。

從圖5中看出，9月的氣溫最低，降雨量最高，此時無覆蓋區(qū)的土壤含水率顯著升高，達(dá)到覆蓋區(qū)的水平，變化較大。而覆蓋區(qū)的土壤含水率則沒有升高，仍舊與前幾個月水平相近。這說明植被覆蓋下的園區(qū)能有效避免受到強(qiáng)烈的自然因素變化帶來的負(fù)面影響，土壤含水率依舊保持穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)漬水的現(xiàn)象。獼猴桃的根系受到水的浸泡很容易腐爛壞死，而通過植被覆蓋來穩(wěn)定土壤含水率是一種非常行之有效的果園經(jīng)營辦法。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

植被覆蓋能夠有效降低果園林下溫度、提高林內(nèi)濕度、增加土壤含水率，進(jìn)而為果樹的生長提供更優(yōu)質(zhì)的環(huán)境。而無植被覆蓋的獼猴桃園，不但林下溫度高、空氣濕度低、表層土壤溫度高，甚至不如通風(fēng)開闊的非園地環(huán)境。

植被覆蓋下果園土壤含水率變化受到土壤深度和季節(jié)的影響，時空規(guī)律明顯。一般在獼猴桃園無灌溉、降雨的晴朗天氣時，隨著土層越深，植被覆蓋對土壤含水率的影響就越小，而淺層土壤則受植被覆蓋影響則更大。表層土壤含水率相對未覆蓋園區(qū)顯著提高。隨時間推移，植被覆蓋的效果也發(fā)生變化，尤其是在炎熱的夏季(7—8月)，植被覆蓋帶來的維持土壤含水率的效果相比春秋季節(jié)更為明顯。

不同植被覆蓋對不同深度的土壤含水率影響效果不同，在不同月份的表現(xiàn)也不同。這是由植物自身的根系生長特點(diǎn)，以及生長周期差異決定的。在實(shí)際應(yīng)用中，要根據(jù)果樹類型選擇適宜的草種，配合果樹的生長周期，不在果樹最需要水分的月份與果樹競爭。因此選擇在7—8月和深層土壤保水效果更佳的高羊茅作為主要的覆蓋草種。

4.2 建議

在降雨量高于400 mm地區(qū)，果園生草栽培不僅節(jié)省用工，降低生產(chǎn)成本，還對果園土壤、果樹本身、病蟲害防治、小氣候環(huán)境等都有積極作用。建議將高羊茅作為主要的覆蓋草種。在初次生草果園前1～3年應(yīng)加大肥水量，以緩解水肥競爭。在草種的選擇、生草后的水肥管理、栽培技術(shù)等都應(yīng)有所調(diào)整，還要加大宣傳和示范推廣，逐漸改變傳統(tǒng)栽培模式，提高果園經(jīng)濟(jì)效益。