羅 躍， 冉 斌， 吳興洪, 張愛華， 況勝劍， 朱 青， 王文華， 張 欽*

(1.貴州大學(xué) 農(nóng)學(xué)院， 貴州 貴陽 550025； 2.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 土壤肥料研究所， 貴州 貴陽 550006)

近年來，秉承綠色發(fā)展理念和追求綠色生活方式，農(nóng)業(yè)觀光旅游成為人們尋求悠閑舒適、平衡放松、身心健康的選擇。大量生態(tài)農(nóng)業(yè)園區(qū)、生態(tài)農(nóng)莊、生態(tài)果園以及生態(tài)茶園等的出現(xiàn)，不僅促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展，更響應(yīng)當(dāng)前國(guó)家鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略部署。將發(fā)展果園循環(huán)農(nóng)業(yè)形成的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)形象和優(yōu)美田園風(fēng)光與鄉(xiāng)村旅游休閑相結(jié)合，可作為鄉(xiāng)村振興的有力抓手之一[1]。因此，在生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)中，研究既具有景觀觀賞價(jià)值同時(shí)又能增加生態(tài)效益的作物顯得極其重要。許多綠肥品種具有一定的觀賞價(jià)值，可用于觀花、觀葉及觀果等，在建設(shè)生態(tài)農(nóng)業(yè)旅游地時(shí)具有重要開發(fā)價(jià)值[2]。張澤煌等[3]初步定義觀賞綠肥為具有觀賞價(jià)值，且具有水土保持和培肥土壤作用的植物總稱；并指出通過種植具有觀賞效果的綠肥作物或具有綠肥效果的花卉，實(shí)現(xiàn)田園環(huán)境美化目標(biāo)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)保持水土、改良土壤的目的，對(duì)觀光果茶園與生態(tài)農(nóng)莊的建設(shè)和發(fā)展具有重要意義。觀賞綠肥不僅具有美學(xué)意義上的觀賞價(jià)值，更能促進(jìn)農(nóng)業(yè)生態(tài)多樣性及農(nóng)業(yè)觀光旅游業(yè)的發(fā)展，同時(shí)對(duì)水土保持、土壤培肥、養(yǎng)分恢復(fù)以及增加種植地的生物多樣性等方面具有顯著效果。

紫云英(AstragalussinicusL.)是南方普遍種植的豆科綠肥，能在生長(zhǎng)過程中進(jìn)行生物固氮以補(bǔ)充土壤氮庫，減少后茬作物氮素投入，增加作物產(chǎn)量[4]，是中國(guó)傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)種植綠肥作物之一，具有改善土壤理化性狀、增加土壤微生物數(shù)量和多樣性及提高土壤肥力的作用[5]。紫云英為黃耆屬2年生草本植物，匍匐多分枝，總狀花序，有花呈傘形，花冠紫紅色或橙黃色，旗瓣倒卵形，瓣片長(zhǎng)圓形，株高適宜，觀光效果較好，適合作為果園觀賞植物。目前，對(duì)紫云英研究多集中于綠肥應(yīng)用方面且多作為稻田綠肥，將紫云英應(yīng)用于果園的景觀化利用以及養(yǎng)分積累的探究較少。鑒于此，采用田間試驗(yàn)方法，研究紫云英在果園中不同播種量的景觀化效應(yīng)及養(yǎng)分積累情況，探究其適宜的種植模式，為促進(jìn)紫云英在生態(tài)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域建設(shè)過程中的應(yīng)用與可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)于2017—2018年在貴州省安順市普定縣進(jìn)行，試驗(yàn)地海拔1 249 m，東經(jīng)105°42′11″，北緯26°16′20″。普定縣位于貴州省中部偏西，屬于亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，季節(jié)交替明顯，全年氣候溫和，年平均氣溫15.1℃，年平均日照時(shí)數(shù)1 164.9 h，無霜期301 d，年平均降水1 378.2 mm，是貴州省三大降雨中心地區(qū)之一。供試土壤為黃壤，質(zhì)地為粉砂壤，土壤耕層基礎(chǔ)理化性質(zhì):全氮0.21%，全磷0.12%，全鉀0.76%，有效磷19.90 mg/kg，速效鉀62.50 mg/kg，堿解氮147.35 mg/kg，緩效鉀199.33 mg/kg，有機(jī)質(zhì)31.67 g/kg，pH 6.15。根據(jù)全國(guó)第二次土壤普查養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，綜合土壤肥力水平屬中等。

1.1.2 材料 紫云英(AstragalussinicusL.)種子由國(guó)家綠肥產(chǎn)業(yè)體系貴陽綜合試驗(yàn)站提供。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)梨園為8 a樹齡的秋錦梨，梨樹栽植規(guī)格為2.5 m×2 m，果園紫云英常規(guī)播種量為2 kg/667m2?？紤]到旱地環(huán)境與花朵觀賞性，試驗(yàn)共設(shè)3個(gè)播種量處理，T1：2 kg/667m2；T2：3 kg/667m2；T3：4 kg/667m2。小區(qū)面積為8 m2( 2 m×4 m)，3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。于2017年10月20日條播。梨園按照果農(nóng)習(xí)慣進(jìn)行常規(guī)管理。

1.2.2 樣品采集與分析

1) 土壤養(yǎng)分測(cè)定。試驗(yàn)前采集試驗(yàn)地耕層0～20 cm土壤樣品，按常規(guī)方法進(jìn)行土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)分析[6]。

2) 紫云英觀賞性及養(yǎng)分積累分析。2018年3月22日采集各小區(qū)具有代表性的3株植株，測(cè)定株高、根長(zhǎng)、每個(gè)花序的小花數(shù)、花序直徑；分別測(cè)定植株地上及地下部分含水量、氮、磷、鉀及碳含量。同時(shí)，各小區(qū)選取具有代表性的1 m2紫云英，測(cè)定花朵總數(shù)、植株密度、地上及地下部分鮮重，測(cè)定花瓣數(shù)、花面積、花直徑及花朵數(shù)。植株各部位養(yǎng)分含量測(cè)定按常規(guī)方法測(cè)定[7]。參照綠肥種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)量，始花期為25%的莖枝開花的日期，盛花期為75%的莖枝開花的日期，終花期為75%的莖枝停止開花的日期。

3) 作物地上部固碳量分析。參考前人研究，計(jì)算作物地上部固碳量。

式中，W表示地上部固碳量(g/m2)；a為采收時(shí)地上部分干質(zhì)量(g)；b為采收時(shí)地下部分干質(zhì)量(g)；r為干物質(zhì)凈積累量(g/株)，由采收時(shí)干物質(zhì)量減去定植時(shí)干物質(zhì)量得到；ρ為栽培密度(株/m2)[8]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，利用SPSS 20.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，GraphPad Prism 8.0作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 梨園林下紫云英的植株生長(zhǎng)及其生物量

2.1.1 株高與根長(zhǎng) 從圖1看出，紫云英在生長(zhǎng)前期(2018年3月2日前)，T2處理植株生長(zhǎng)較快，其株高大于T1和T3處理；盛花期(2018年3月下旬)，T1生長(zhǎng)較快，植株高于T2和T3處理，但處理間差異不顯著；在生長(zhǎng)過程中，T3處理株高均矮于T1和T2處理。生長(zhǎng)后期，3個(gè)處理紫云英根長(zhǎng)在6.67～8.87 cm，處理間差異不顯著。

2.1.2 生物量 從表1看出，紫云英地上部鮮重及干重均以T1處理最高，分別為318.12 g/m2和86.48 g/m2，且均表現(xiàn)為T1>T3>T2；T1與T2地上部鮮重差異顯著，與T3差異不顯著；T1地上部干重與T2、T3均差異顯著。地下部鮮重及干重均以T3最高，分別為41.32 g/m2和31.76 g/m2，且T3顯著高于T1、T2。T3處理的地上及地下生物量總和為344.24 g/m2，大于T1(335.44 g/m2)和T2(265.72 g/m2)，但紫英云的綠肥應(yīng)用價(jià)值一般體現(xiàn)在其地上生物量上?？傮w看，T1的紫云英生物量相對(duì)最高。

表1 不同處理紫云英的生物量

2.2 梨園林下紫云英的景觀效應(yīng)

花序是花序軸及其著生在上面的花的通稱，分為有限花序和無限花序，紫云英為無限花序中的總狀花序，腋生但其柄長(zhǎng)，視覺上可以達(dá)到頂生的觀感，花色粉紅，鮮艷漂亮，蝶形花。調(diào)查結(jié)果表明，2018年紫云英初花期為3月13日左右，盛花期在3月20日左右，終花期為4月11日左右，花期較長(zhǎng)，初花至終花歷期約30 d。從表2看出，小花數(shù)以T1最多，有11.00朵，顯著高于T2、T3。花序直徑、單朵花面積和單位面積花面積均以T1最高，分別為2.47 cm、4.78 cm2和3 783.16 cm2/m2，花序直徑與單朵花面積在處理間存在顯著差異。單位面積花面積表現(xiàn)為T1>T3>T2，T1顯著高于T2，但與T3差異不顯著?？傮w看，T1的紫云英小花數(shù)多、花序直徑大、單朵花及單位面積花面積大，表現(xiàn)出花朵大、花序?qū)哟呜S富，景觀效應(yīng)最佳。

表2 不同處理紫云英的花朵性狀

2.3 梨園林下紫云英的養(yǎng)分積累

2.3.1 養(yǎng)分積累量 由圖3看出，不同處理間紫云英植株地上部分及地下部分干物質(zhì)氮、磷、鉀和碳養(yǎng)分積累量存在差異。地上部分氮、磷積累量均以T1最高，分別為20.56 kg/hm2和2.54 kg/hm2；氮積累量T1>T2>T3，磷積累量T1>T3>T2；地上部分的鉀、碳積累量均以T3最高，分別為14.70 kg/hm2和313.35 kg/hm2，鉀和碳積累量均為T3>T1>T2。地下部分的氮、磷、鉀、碳均以T3最高，分別為4.70 kg/hm2、0.78 kg/hm2、7.22 kg/hm2和1 257.23 kg/hm2；氮積累量為T3>T2>T1,磷和碳積累量為T3>T1>T2，鉀積累量為T3>T2>T1，均表現(xiàn)出T1與T3顯著差異。說明，T3有利于紫云英養(yǎng)分的積累，其氮、磷、鉀、碳積累量最高。

2.3.2 固氮與固碳量 豆科作物生長(zhǎng)期間能夠進(jìn)行生物固氮，種植翻壓能夠培育土壤碳庫和氮庫，以綠色方式為農(nóng)田系統(tǒng)輸入大量氮素[4，9]。有研究表明，每1 hm2豆科綠肥可從空氣中固定氮素75～150 kg，相當(dāng)于尿素225 kg/hm2 [10]。照此計(jì)算，梨園行間種植紫云英，可從空氣中固定氮素7.5～15.0 g/m2，相當(dāng)于尿素22.5 g/m2。固碳是通過捕獲碳并安全封存的方式來取代直接向大氣中排放CO2的過程，也稱為碳封存[11]。從圖4看出，不同處理間的固碳量存在差異，表現(xiàn)為T2(11 668.01 g/m2)>T1(11 038.67 g/m2)>T3(11 028.28 g/m2)，T2顯著高于T3，與T1差異不顯著。

3 結(jié)論與討論

紫云英是一種天然的有機(jī)肥料，且具有美學(xué)意義上的景觀觀賞價(jià)值。發(fā)展紫云英是推進(jìn)有機(jī)肥替代化肥、提高土壤有機(jī)質(zhì)含量的重要措施[12。鐘瑩等[13]認(rèn)為，紫云英具有突出的鄉(xiāng)村景觀特點(diǎn)和鄉(xiāng)野景觀效果,其在園林景觀花卉觀賞中被廣泛使用。在我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中，生態(tài)農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)生態(tài)旅游是未來的重要發(fā)展趨勢(shì)[14]，且在國(guó)家政策引導(dǎo)下，全國(guó)很多地區(qū)已將農(nóng)業(yè)生態(tài)旅游作為新農(nóng)村建設(shè)的首要任務(wù)，農(nóng)業(yè)生態(tài)旅游進(jìn)入了持續(xù)、快速發(fā)展時(shí)期[15]。但目前的觀賞植物種類已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足景觀設(shè)計(jì)的需要[16]。因此，在梨園林下種植具有觀賞價(jià)值的綠肥作物紫云英，不失為一種雙贏的農(nóng)業(yè)資源利用方式。

試驗(yàn)結(jié)果表明，紫云英在梨園行間種植，盛花期株高在25 cm左右，根長(zhǎng)在7 cm左右，其植株低矮不影響梨園內(nèi)行間通風(fēng)、光照。紫云英花期分布在3—4月，涵蓋梨樹開花時(shí)間，盛花期時(shí)可形成地上白色梨花、林下紫紅色花相呼應(yīng)，整體景觀效果較佳。紫云英具有豆科綠肥植物屬性，可從空氣中固定氮素7.5～15.0 g/m2，相當(dāng)于尿素22.5 g/m2，同時(shí)，生長(zhǎng)期間可固定吸收空氣中碳11 028.28～11 668.01 g/m2，后期紫云英鮮草還可作為優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥源還田，具有較好的生態(tài)效益。因此，紫云英在梨園種植具有較好的觀賞效益、養(yǎng)分效益及生態(tài)效益。

開花性狀是植物景觀最重要的組成部分[17]，花朵碩大美麗的樹種是園區(qū)景觀設(shè)計(jì)的首選植物[18]。試驗(yàn)設(shè)置的(T1，2 kg/667m2；T2，3 kg/667m2；T3，4 kg/667m2)3個(gè)不同播種量處理?xiàng)l件下，紫云英觀賞效應(yīng)差異顯著。T1處理紫云英花色鮮艷，色澤明亮，小花數(shù)為11.00朵，花序直徑為2.47 cm，單位面積花面積為3 783.16 cm2/m2，表現(xiàn)出花序?qū)哟呜S富、花朵面積大。因此，紫云英果園種植偏重于景觀效益時(shí)，可選用T1為適宜播種密度，該密度條件下紫云英小花數(shù)、花序直徑、花朵面積顯著高于其他處理，景觀效應(yīng)最佳。

在養(yǎng)分效益上，種植綠肥能夠有效活化土壤養(yǎng)分、改善土壤理化性質(zhì)、減少土壤養(yǎng)分流失及改善生態(tài)環(huán)境[19-20，紫云英植物體在土壤中的礦化和腐殖化，可提高土壤有機(jī)質(zhì)含量[21]，而植物的養(yǎng)分積累量是其生物量與養(yǎng)分含量的綜合體現(xiàn)，直接影響還田可提供養(yǎng)分的多少。研究表明，紫云英地上部分氮積累量T1>T2>T3，磷積累量T1>T3>T2，鉀積累量T3>T2>T1，碳積累量T3>T1>T2。地下部分氮、磷、鉀碳養(yǎng)分積累量均以T3處理最高。綜合看，T3處理植株養(yǎng)分含量高，且景觀效應(yīng)較優(yōu)。因此，紫云英果園種植在偏重植株養(yǎng)分效益同時(shí)兼顧景觀觀賞時(shí)，可選用T3處理為適宜播種密度。