李發(fā)林，莊木來，錢笑杰,，史國強(qiáng)，曹明華，張?zhí)煜?，林曉蘭，武 英，李 延

（1福建省熱帶作物科學(xué)研究所，福建 漳州 363001；2平和縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，福建 漳州 363799；3福建農(nóng)林大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，福州 350002）

0 引言

果園面源氮磷污染和土壤酸化較嚴(yán)重，是平和琯溪蜜柚產(chǎn)業(yè)發(fā)展重要制約因素，解決這些問題，生產(chǎn)中常用采用“果園生草栽培”和“施用土壤改良劑”技術(shù)。許多研究都表明[1-5]全園生草或帶狀生草栽培，可很好地控制果園面源污染。但是不管是全園生草還是帶狀生草，都會對施肥、噴藥等生產(chǎn)管理產(chǎn)生影響。為了更好地推廣生草栽培技術(shù)，更好地減少果園面源污染，筆者在果園生草技術(shù)基礎(chǔ)上采用果園部分覆蓋防草布技術(shù)，該技術(shù)在生產(chǎn)上都不同程度的使用，有促進(jìn)樹體生長、提高土壤含水量、防草效果好、減少用工等效果[6-7]。

南方土壤pH＞5.0比較適合柑桔生長，而在福建省平和縣琯溪蜜柚園土壤pH＞5.0的果園面積只占3.39%[8]，說明果園土壤整體酸化嚴(yán)重。多年來，對果園土壤酸化原理與防治等多個方面進(jìn)行了研究。潘根興[9]研究與分析了土壤酸化過程的土壤化學(xué)原理，趙其國[10]認(rèn)為土壤酸化是紅壤退化的特殊表現(xiàn)；江澤普等[11]提出施用石灰、增施有機(jī)肥、加強(qiáng)管理，修筑梯地、種草等，防止水土流失，減少鹽基的淋失等措施，來防止果園土壤酸化；魯如坤等[12]對退化紅壤的酸害的特征進(jìn)行研究并提出施用石灰、鈣鎂磷肥和選用耐酸作物等糾正措施。李歆博等[13]研究了琯溪蜜柚園土壤的酸化特性，提出了降低果園氮素和硫素的投入、結(jié)合果園深翻改土施用堿性土壤改良劑、增施有機(jī)肥等防治蜜柚園土壤酸化的措施；沈仁芳等[14]提出酸性土壤的可持續(xù)利用對策，包括土壤酸性改良和肥力并重提高、化肥和有機(jī)肥施用相結(jié)合、充分利用植物遺傳潛力、發(fā)揮酸性土壤生態(tài)功能等，這些主要是通過施用土壤改良劑來達(dá)到改良的目的。但覆蓋防草布和施用土壤改良劑這兩項技術(shù)，主要集中于對土壤效應(yīng)和果樹生長及品質(zhì)的影響研究，對果園氮磷流失方面影響的研究較少。為更好地推廣這些技術(shù)，以福建省臺地琯溪蜜柚果園為研究對象，在自然降雨侵蝕條件下，研究果園覆蓋防草布和施用不同土壤改良劑對控制坡地土壤徑流量和養(yǎng)分流失的效果，以期更好地減少果園面源污染，促進(jìn)水果產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗地位于漳州市薌城區(qū)福建省熱帶作物科學(xué)研究所新建的琯溪蜜柚園，海拔45 m，年均氣溫21.1℃，≥10℃積溫7500℃，無霜期330天以上，年均降雨量約1600 mm，年均日照1804.8 h，平均相對濕度79%。土壤屬花崗巖發(fā)育的磚紅壤性紅壤[15]，理化性質(zhì)見表1。

1.2 試驗設(shè)計

各小區(qū)用60 cm瓷磚分割，瓷磚埋深15 cm，縫間用含膠水白水泥補(bǔ)齊，分4、5、6 m寬3層臺地；果園梯壁自然生草，全年不割；在2017年3月10日布置試驗時，全園清理，株施用20 kg有機(jī)肥、4 kg復(fù)合肥（撒可富16:16:16，下同），7月株施用1 kg復(fù)合肥；試驗柚園果樹為3年生紅肉琯溪蜜柚；小區(qū)面積為60 m2。

表1 土壤基本理化性質(zhì)

（1）土壤修復(fù)試驗。土壤酸化修復(fù)主要施用白云石粉和沸石粉。設(shè)置3個處理分別施用白云石粉和沸石粉，對照（清耕處理，不施改良劑），2次重復(fù)，施用白云石粉處理：柚樹樹冠下按0.225 kg/m2撒施白云石粉（即2.25 t/hm2，pH 7.96）；施用沸石粉處理：柚樹樹冠下按0.75 kg/m（2即9 t/hm2，pH 8.72，CEC為97.93 cmol/kg）撒施沸石粉；預(yù)備試驗表明本試驗各小區(qū)產(chǎn)流量相近；5月5日、7月8日各小區(qū)都清耕除草，并把雜草移出試驗區(qū)；其他田間管理相同。

（2）覆蓋防草布試驗。在柚樹兩側(cè)鋪設(shè)寬2 m的防草布（相當(dāng)于40%面積覆蓋防草布，其他區(qū)域自然生草），設(shè)自然生草作為對照，試驗2次重復(fù)，預(yù)備試驗表明本試驗各小區(qū)產(chǎn)流量相近。5月5日、7月8日進(jìn)行人工割草，草就地覆蓋。

1.3 測定方法

水樣總氮及可溶性總氮測定采用過硫酸鉀氧化紫外分光光度法，水樣硝態(tài)氮測定采用紫外分光光度法，水樣氨態(tài)氮測定采用鈉氏試劑法，水樣總磷及可溶性總磷測定采用鉬酸銨分光光度法[16]。

2 結(jié)果與分析

2.1 施用土壤改良劑與覆蓋防草布對果園地表徑流量的影響

2017年，從5月3日到8月24日間，徑流小區(qū)產(chǎn)流14次，通過觀測表明，施用沸石粉年產(chǎn)流量為6736.39 L(1122.73 m3/hm2)和施用白云石粉年產(chǎn)流量6592.10 L(1098.70 m3/hm2)，與對照（清耕）年產(chǎn)流量6459.91 L(1076.65 m3/hm2)，相差不大（圖1）；覆蓋防草布小區(qū)每次產(chǎn)流量為對照區(qū)（自然生草）的21.29%～86.29%，都小于對照區(qū)，覆蓋防草布小區(qū)產(chǎn)流總量為1999.05 L(333.18m3/hm2)，對照產(chǎn)流總量4105.83L(684.31m3/hm2)的48.68%，覆蓋防草布可減少地表徑流量353.13m3/hm2，達(dá)顯著效果（t=2.16＞t0.05=2.06，圖2）。

圖1 施用不同土壤改良劑對柚園徑流量的影響

圖2 覆蓋防草布對柚園徑流量的影響

2.2 施用土壤改良劑對果園氮磷流失的影響

2.2.1 施用土壤改良劑對果園地表徑流氮的影響

（1）總氮與可溶性總氮。表2為施用土壤改良劑對徑流總氮與可溶性總氮濃度與流失量的變化，施用沸石粉和白云石粉能夠降低徑流總氮濃度，徑流平均濃度為對照（清耕）濃度的61.57%和62.14%；總氮流失量，分別為對照（清耕）的64.16%和63.39%，都有顯著性降低(t=2.69、2.47＞t0.05=2.06)。能夠顯著地降低徑流可溶性總氮濃度(t沸石粉=2.67＞t0.05=2.06、t白云石粉=2.46＞t0.05=2.06)，徑流平均濃度為對照（清耕）濃度的56.76%和57.65%；有較大的可溶性總氮流失量，分別為對照（清耕）的59.22%和58.81%，但差異達(dá)不到顯著水平；施用沸石粉和白云石粉間的效果，差異不明顯。

表2 施用土壤改良劑對徑流總氮與可溶性總氮濃度及流失量的影響

（2）氨態(tài)氮與硝態(tài)氮。表3為施用土壤改良劑對徑流氨態(tài)氮與硝態(tài)氮濃度及流失量的變化，從表中可見，施用沸石粉和白云石粉可降低徑流氨態(tài)氮濃度，分別為對照的32.76%和48.94%，施用效果達(dá)極顯著（沸石粉，t=4.24＞t0.01=2.78）或顯著差異（白云石粉，t=2.67＞t0.05=2.06）；流失量為對照的34.08%和49.84%，有很好的施用效果，且沸石粉的施用效果達(dá)顯著差異水平(t=2.29＞t0.05=2.06)。施用沸石粉和白云石粉也可降低徑流硝態(tài)氮濃度和流失量，分別為對照的63.86%、57.83%和66.48%、58.92%，但與對照差異效果不顯著；施用沸石粉和白云石粉間的效果，差異不明顯。

表3 施用土壤改良劑對徑流氨態(tài)氮與硝態(tài)氮濃度及流失量的影響

2.2.2 施用土壤改良劑對果園徑流磷的影響 表4為用土壤改良劑對徑流總磷與可溶性總磷濃度與流失量變化，由表可見，施用沸石粉和白云石粉可降低徑流總磷濃度和流失量，分別為對照的70.66%、69.72%和73.73%、71.13%，但差異都不顯著；也可降低徑流可溶總磷濃度和流失量，分別為對照的78.05%、56.10%和77.16%、62.48%，但差異都不顯著；施用沸石粉和白云石粉間的效果，差異不明顯。

表4 施用土壤改良劑對徑流總磷與可溶性總磷濃度及流失量的影響

2.3 覆蓋防草布對果園地表徑流氮、磷的影響

2.3.1 覆蓋防草布對果園地表徑流氮的影響

（1）總氮與可溶性總氮。表5為覆蓋防草布后，地表徑流總氮與可溶性總氮濃度與含量變化，從中可見，覆蓋防草布能夠降低徑流總氮和可溶性總氮濃度，分別為對照濃度66.38%和67.24%，也可減少總氮和可溶性總氮流失量，分別為對照流失量的32.32%和32.69%。經(jīng)t檢驗表明，總氮流失量(t=2.19＞t0.05=2.06)與對照的差異，達(dá)顯著水平；覆蓋防草布和對照處理徑流的可溶性總氮流失量占總氮流失量的比例差異很小，分別為78.34%和77.32%。

表5 覆蓋防草對徑流總氮與可溶性總氮濃度及流失量的影響

（2）氨態(tài)氮與硝態(tài)氮。表6列出了覆蓋防草布對徑流氨態(tài)氮與硝態(tài)氮濃度與流失量情況，從中可知，覆蓋防草布可降低徑流氨態(tài)氮和硝態(tài)氮濃度，徑流平均濃度為0.90 mg/L和0.69 mg/L，分別為對照（清耕）濃度的73.43%和52.00%，也可減少流氨態(tài)氮與硝態(tài)氮的流失量，總流失量分別為300.20 g/hm2和229.21 g/hm2，分別為對照流失量的35.76%和25.31%。

表6 覆蓋防草布對徑流氨態(tài)氮與硝態(tài)氮流度及流失量的影響

2.3.2 覆蓋防草布對果園地表徑流磷的影響 由表7覆蓋防草布對地表徑流總磷與可溶性總磷濃度與含量變化，從中可知，覆蓋防草布時各次產(chǎn)流總磷濃度降低16.4%～80.9%，徑流全年平均濃度為0.035 mg/L，與對照（自然生草）0.091 mg/L相比，濃度降低達(dá)極顯著水平(t=4.17＞t0.01=2.78)；各次總磷流失量降低49.8%～92.5%，每小區(qū)徑流全年流失量為11.54 g/hm2，與對照（自然生草）62.27 g/hm2相比，總磷流失量降低達(dá)顯著水平(t=2.36＞t0.05=2.06)。

表7 覆蓋防草布對地表徑流總磷與可溶性總磷濃度及流失量的影響

覆蓋防草布時各次產(chǎn)流可溶總磷濃度降低38.1%～93.9%，徑流全年平均濃度為0.006 mg/L，與對照（自然生草）0.026 mg/L相比，濃度降低達(dá)極顯著水平(t=7.12＞t0.01=2.78)；各次可溶總磷流失量降低69.7%～97.7%，每小區(qū)徑流全年流失量為2.02 g/hm2，與對照（自然生草）17.78 g/hm2相比，總磷流失量降低達(dá)極顯著水平(t=3.42＞t0.01=2.78)。

3 結(jié)論

試驗采用徑流小區(qū)法觀測了琯溪蜜柚臺地果園覆蓋防草布和土壤修復(fù)，對果園土壤徑流量和對氮、磷面源污染的控制效果差異。試驗表明果園覆蓋防草布技術(shù)可顯著的降低地表徑流量，各次產(chǎn)流量為對照區(qū)的21.29%～86.29%；能夠顯著降低徑流總氮流失量（降低67.68%）和可溶性總氮濃度；可極顯著降低年徑流總磷和可溶總磷濃度，平均濃度分別為0.035 mg/L和0.006 mg/L，顯著減少徑流總磷11.54 g/hm2（降低了81.46%）和極顯著減少可溶總磷年流失量2.02g/hm2（降低了88.64%）。施用沸石粉和白云石粉等土壤改良劑技術(shù)能夠降低徑流總氮和可溶性總氮的濃度及流失量，總氮流失量分別為對照（清耕）的64.16%和63.39%，可溶性總氮濃度為對照（清耕）濃度的56.76%和57.65%，兩者都有顯著降低；也可降低徑流總磷和可溶總磷的濃度和流失量，但差異都不顯著；施用沸石粉和白云石粉間的效果，差異不明顯。果園覆蓋防草布技術(shù)通過降低徑流量和徑流氮、磷濃度達(dá)到降低氮、磷流失量，而施用土壤改良劑技術(shù)主要通過降低徑流氮、磷濃度達(dá)到降低氮磷流失量。本試驗研究的兩項技術(shù)是如何達(dá)到降低氮磷流失量的機(jī)理，及對土壤各方在的影響與對果園果樹、草被、微生物的效應(yīng)，有待進(jìn)一步研究。

4 討論

產(chǎn)業(yè)發(fā)展，必然會累積一些阻礙產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的問題，所謂的“盛極而衰”。蜜柚種植為福建平和縣最重要產(chǎn)業(yè)，隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也累積了許多問題，如土壤酸化、水體富營養(yǎng)化等生態(tài)問題，這些問題已成為平和琯溪蜜柚產(chǎn)業(yè)發(fā)展重要制約因素。為了保證蜜柚產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，提高產(chǎn)業(yè)整體效益，為社會大眾提供高質(zhì)量蜜柚產(chǎn)品，必須解決好這些問題。近年來，產(chǎn)區(qū)各相關(guān)部門使用很多措施來解決這些問題，為了進(jìn)一步摸清這些措施的效果，項目組對覆蓋與施用土壤改良劑對控制果園面源污染效果進(jìn)行了研究。

全園生草或帶狀生草栽培，可很好地控制果園面源污染。但是不管是全園生草還是帶狀生草，都會給施肥、噴藥等生產(chǎn)管理帶來不便。為了解決這個問題，在果園部分區(qū)域覆蓋防草布來代替生草或傳統(tǒng)耕作的清耕。研究表明，果園覆蓋防草布占40%面積時，可顯著降低果園徑流量（降低51.32%），與全園自然生草栽培降低徑流量效果相當(dāng)（可降低徑流量47.58%）、但遠(yuǎn)低于人工生草的效果（可降低徑流量81.55%）[3]，說明果園覆蓋防草布不影響果園水的循環(huán)，可解決果園地面因長草影響生產(chǎn)的問題；覆蓋防草布能夠有效降低地表徑流總磷濃度和流失量，分別降低61.54%和81.47%；也可有效降低地表徑流可溶總磷濃度和流失量，分別降低76.92%和88.65%，可溶磷平均濃度可達(dá)0.006 mg/L，明顯低于安全濃度(0.010 mg/L)[17]。覆蓋防草布能夠有效降低地表徑流總氮濃度和流失量，分別降低33.62%和67.68%；也可降低地表徑流可溶總磷濃度和流失量，分別降低33.64%和67.70%?？傮w上來說，覆蓋防草布不僅能顯著減少徑流量，又能顯著降低氮、磷流失量，這與防草布阻隔了降水直接接觸土壤，并對徑流中土壤顆粒遷移的阻滯作用有關(guān)。

土壤過酸會明顯影響土壤中微生物的活動、有機(jī)質(zhì)的合成和分解、營養(yǎng)元素的轉(zhuǎn)化與釋放、微量元素的有效性以及土壤保持養(yǎng)分的能力等，從而影響土壤生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和作物的生長[18]。通過施用土壤改良劑來達(dá)到酸化土壤得到治理的目的，是現(xiàn)在農(nóng)業(yè)上常用的方法[19-21]。隨著土壤pH升高，土壤微生物活性和氮磷有效性都有效增加[22]。本研究卻表明，施用土壤改良劑（白云石粉、沸石粉）能夠有效降低地表徑流總氮濃度和流失量，分別降低38.43%、37.86%和35.84%、36.61%；也可降低地表徑流可溶總氮濃度和流失量，分別降低43.24%、42.35%和41.19%；能有效降低地表徑流總磷濃度和流失量，分別降低29.34%、30.28%和26.27%、28.87%；也可有效降低地表徑流可溶總磷濃度和流失量，分別降低21.95%、43.90%和22.84%、37.52%。酸性土壤施用土壤改良劑，土壤pH升高，氮磷有效性增加了，可土壤流失量卻下降，這可能與施用土壤改良劑后，同樣可促進(jìn)果樹生長相關(guān)。