梨園林下豆科綠肥絳三葉的景觀生態特征

廖 恒， 張 欽*， 姚單君，冉 斌， 張愛華，王文華，況勝劍，朱 青

(1.貴州省農業科學院 土壤肥料研究所/ 農業資源與環境研究所/農業部貴州耕地保育與農業環境科學觀測試驗站，貴州 貴陽 550006；2.興義市農業農村局，貴州 興義 562400)

0 引言

【研究意義】隨著“美麗鄉村、鄉村振興”發展目標的明確，在田園綜合體發展模式中，農業生產將承載增加經濟效益、保護生態環境、美化田園風光等眾多功能，其中，以景觀生態學、植物生態學為基礎，構建具有生產、生態、景觀功能一體的喬灌草立體復合植物生產生態系統，是實現農業生產眾多功能的重要途徑[1]。推進生態果園、觀光果園建設，將發展果園循環農業形成的現代農業形象和優美田園風光，與鄉村旅游休閑相結合，可作為鄉村振興的有力抓手之一，推動農業產業融合發展、美麗鄉村建設和農村環境綜合整治，加快農民增收致富，增加農民幸福感和獲得感[2]。自20世紀90年代起果園生草在提高土壤肥力、改善果實品質、促進土壤酶活性及微生物活動、改善小環境、降低生產成本等方面的研究不斷增多，推廣的果園生草技術面積也持續增加，果園生草的生態效益和經濟效益日趨明顯，這種轉變對于我國果樹產業的健康可持續發展具有重要意義[3-6]。【前人研究進展】許多綠肥作物都具有一定的觀賞價值，主要用于觀花、觀葉及觀果等，在果茶園種植時具有重要開發價值[7-8]，同時在保護果園生態方面有促進作用[9-11]。絳三葉(Trifoliumincarnatum)為豆科車軸草屬，一年草本，高30～100 cm，莖直立或上升，粗壯，被長柔毛，具縱棱，頂生花序，花期繼續伸長，花冠深紅色、朱紅色至橙色[12]，觀賞性較高。果園林下種植絳三葉可可提升景觀效果，豐富果園觀賞色彩?！狙芯壳腥朦c】選擇林下作物品種時，除符合果樹林下生產與利用的要求外，還應具有觀賞功能和生態功能。目前，關于絳三葉林下景觀生態特征的研究鮮見報道?！緮M解決的關鍵問題】選擇在貴州區域梨園內3-4月間開花的豆科綠肥絳三葉為研究對象，從花朵的時空分布、視覺特性等景觀響應角度，探明養分、固氮、固碳、制氧量等生態功能特征，為絳三葉在生態及觀光果園中的應用提供參考，促進生態果業、觀光農業、美麗鄉村的可持續發展。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2018-2019年在貴州省安順市普定縣黃桶街道辦梨園內(105°42′11″E， 26°16′20″N)進行，試驗地海拔1 249 m，位于貴州省中部偏西，屬于亞熱帶季風濕潤氣候，季風交替明顯，全年氣候溫和，年平均氣溫15.1℃，年平均日照時數1 164.9 h，無霜期301 d，年平均降水1 378.2 mm。供試土壤為黃壤，機械組成為粉壤，pH 6.15、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、有機質31.67 g/kg，根據全國第二次土壤普查養分分級標準，綜合土壤肥力水平屬中等。

1.2 試驗材料

試驗材料為絳三葉(Trifoliumincarnatum)，種子購于鄭州開元草業公司。

1.3 試驗設計

以絳三葉播種量為處理對象，試驗共設6個處理，播種量為1.0 kg/667m2、1.5 kg/667m2、2.0 kg/667m2、2.5 kg/667m2、3.0 kg/667m2、3.5 kg/667m2。小區面積為8 m2(2 m×4 m)，隨機區組排列，3次重復。9月播種，條播，生長過程不施用任何肥料。

1.4 指標測定方法

參照文獻[13-14]的方法，試驗前采集0～20 cm耕層土壤樣品，按常規方法進行土壤基本理化性質分析。盛花期時采集各密度各小區具有代表性的3株植株，取其地上及地下部分，測定花朵數、花朵面積、花朵高度、地上鮮重及地下鮮重。將植株帶回實驗室分別將地上及地下兩部分殺青后烘干稱量，粉碎后測定其氮、磷、鉀含量。參照綠肥種質資源描述規范和數據標準進行計量。始花穗期為25%的莖枝開花日期，盛花穗期為75%的莖枝開花日期，終花穗期為75%的莖枝停止開花日期，花穗期為從始花期到終花期所經歷的時間。

圓錐側面積(S)、花朵總面積和養分積累量根據下列公式計算：

S=π×r×l

花朵總面積=單位面積花朵數×單朵花面積

養分積累量=鮮草產量×含水量×養分含量

式中，單朵花面積以花序表面積計算，r為小花組成的圓錐形花序底面半徑，l為圓錐母線。

根據光合作用方程式，植物每生產1.00 g 植物干物質能固定大氣中CO21.63 g，釋放O21.20 g。

1.5 數據處理

采用Excel 2007和SPSS 18.0統計分析數據。采用單因素(one-way ANOVA)和Duncan法進行方差分析和多重比較(α=0.05)，利用Excel 2007作圖，圖表中數據為平均值±標準誤。

2 結果與分析

2.1 林下開花時空特征

由圖1可見，絳三葉花期在3月底至4月中下旬，共24～27 d，隨著花期的推進，總花序緩慢伸長，花冠深紅色、朱紅色至橙色。各處理的花期時長相差不大，與絳三葉的播種密度規律不明顯，但1 kg/667m2的花期時長最短。從空間上看，絳三葉是頂生花序，總花梗比葉長，長2.5～7.0 cm，粗壯，花序高度主要分布于33～55 cm，但作物播種密度影響植株高度，從而影響花序高度，播種密度與花序高度呈顯著正相關，擬合曲線y= 2.354x2-18.11x+70.83(R=0.878)。

注：不同小寫字母表示在P≤0.05水平差異顯著。下同。

2.2 林下花朵視覺特征

經觀察，絳三葉花冠深紅色，花序呈圓錐狀，花期繼續伸長，具花50～120朵，甚密集，每朵花序的錐底直徑主要分布在1.1～1.8 cm，平均1.4 cm，圓錐母線長度主要分布在2.8～6.7 cm，平均約4.5 cm，單朵花面積為4.71～18.93 cm2，平均10.21 cm2，由圖2可見，單朵花面積和播種量呈顯著負相關，擬合曲線y=-0.061x2-2.482x+ 16.14(R=0.856)。萼筒形，密被長硬毛，具脈紋10條，萼齒狹三角狀錐形，近等長，萼筒較短，萼喉具一多毛的加厚環，果期縊縮閉合；旗瓣狹橢圓形，銳尖頭，明顯比翼瓣和龍骨瓣長[12]。絳三葉每株花朵數平均4朵，320～544朵/m2，平均約410朵/m2，單位面積花朵數隨著播種量呈先上升后略有下降趨勢，呈顯著負相關，擬合曲線y=-43.048x2+146.78x+328.84(R=0.5163)，整體視覺上花朵數量較多，加上高低錯落分布，層次感豐富。

圖2 不同處理絳三葉的單位花朵數量和單花面積

2.3 林下景觀效益特征

林下景觀是綜合的視覺效果，單位總花朵面積受單位花朵數量和單朵花面積的影響。由圖3可知，單位花朵總面積為108.02～686.68 m2/667m2，平均289.74 m2/667m2，而單位總花朵面積隨播種量增大呈下降趨勢，表現出顯著負相關關系，擬合曲線y=-31.315x2+32.806x+397.29(R2=0.731 7)。播種量為1.5 kg/667m2播種量時單位總花面積最大，達461.57 m2/667m2；2.5 kg/667m2時，比1.5 kg/667m2的單位總花面積顯著降低52.7%。絳三葉是頂生花序，位于鮮草之上，視覺上無鮮草遮擋，視覺效果佳。

圖3 不同處理絳三葉的總花朵面積

2.4 林下絳三葉鮮草養分積累效益及土壤養分變化特征

林下生草還田可以原地提供有機肥源，而養分受鮮草產量與其養分含量的雙重影響，絳三葉養分含量為全氮1.54%、全磷0.46%、全鉀2.31%，鮮草產量為244～1 163 kg/667m2，平均541.86 kg/667m2，播種量與鮮草產量的擬合曲線y=-67.84x2+149.8x+597.5(R=0.705)。綜合二者養分積累量，總養分積累量4.06～18.45 kg/667m2，平均8.68 kg/667m2。由圖4可知，隨播種量增加總養分呈下降趨勢，表現出顯著負相關關系，擬合曲線y=-0.480x2-0.431x+12.43(R=0.707)，主要是因鮮草產量下降導致。絳三葉還田后土壤養分含量發生改變，土壤有機質33.07 g/kg、全氮1.92 g/kg、全磷0.699 g/kg、全鉀5.04 g/kg、堿解氮169.62 mg/kg、速效磷54.83 mg/kg、速效鉀56.3 mg/kg。相較試驗前的土壤養分含量，土壤有機質、堿解氮、速效磷含量有所升高，全氮、全磷、全鉀、速效鉀含量有所降低，但差異未達到顯著，因此需延長時間探索這種模式下的土壤養分變化規律。

圖4 不同處理綠肥作物的氮、磷、鉀養分總積累量

2.5 林下絳三葉生長的固氮、固碳、制氧特征

絳三葉是豆科綠肥作物，可固定3～12 kg/667m2的氮素，同時，作物在生長過程中可以固定大氣中CO2，釋放O2，根據光合作用方程，固碳量與制氧量由干物質的量決定，林下引入絳三葉可固碳量84～398 kg/667m2，平均183 kg/667m2、制氧量61～293 kg/667m2，平均135 kg/667m2。由圖5可知，播種量與鮮草量呈顯著負相關關系，固碳擬合曲線y=-12.39x2+0.262x+253.9(R=0.677)，制氧擬合曲線y=-9.123x2+0.193x+186.9(R=0.677)。

圖5 不同處理綠肥作物的固碳及制氧量

3 討論

梨樹品種繁多、花期不一，多數在3月，花期長約10 d，觀賞期相對較短，但其林下空間大，可利用觀賞性較高的綠肥作物打造林下景觀，同時兼顧生態功能共同發展。絳三葉生長適宜性強且具備較好的觀賞性，可作為觀賞綠肥于林下種植，提升景觀與生態效果。觀賞時空特征方面，梨花為白色，具有很高的觀賞性，但其花期較短，選擇花期在3月下旬至4月中上旬的絳三葉作為林下觀賞綠肥作物，花期24～27 d，可延長梨園的觀賞時間。在空間上，絳三葉是頂狀花序，無鮮草遮擋，花序高度主要為33～55 cm，播種密度與花序高度呈顯著正相關。另外，若梨花開在3月下旬時，可與絳三葉花期有交疊，與梨花呼應，形成樹上白花、地上紅花，豐富觀賞色彩，景觀更有空間感、立體感。觀賞視覺特征方面，絳三葉花冠深紅色、朱紅色至橙色，花序呈圓錐狀，花期繼續伸長，具花50～120 朵，每朵花序的錐底直徑平均1.4 cm，圓錐母線長度平均4.5 cm，單朵花序面積平均10.21 cm2，單株花朵數平均4朵，單位面積花序數平均410朵/m2，單位花序總面積為108.02～686.68 m2/667m2，平均約289.74 m2/667m2。絳三葉引入量與影響觀賞的單朵花序面積、單位面積花序數量、單位總花序面積呈顯著相關關系。林下生態效益上，豆科綠肥有其自身的優勢，生長過程中可固氮、固碳、制氧，鮮草還田可為土壤提供有機肥源，絳三葉養分含量為全氮1.54%、全磷0.46%、全鉀2.31%，總養分積累量平均約8.68 kg/667m2，相較紫云英、箭筈豌豆等的氮含量較低，但磷、鉀含量相對較高[15]。受果樹生長以及果園管理方式的影響，林下作物選擇宜植株低矮、耐踐踏[1]，絳三葉鮮草產量平均541.86 kg/667m2，株高50 cm以下，符合其要求。另外，根據計算，絳三葉可固定氮素3～12 kg/667m2、固碳量平均183 kg/667m2、制氧量平均135 kg/667m2。絳三葉引入量與總養分積累量、固碳量、制氧量呈顯著相關關系，而對土壤養分的影響未表現出顯著差異，需延長時間以探索該模式下的土壤養分變化規律。

4 結論

絳三葉引入梨園，提升林下甚至整個果園在花朵大小、數量、面積、空間等方面的景觀效果，播種量與單位面積花序數量呈顯著負相關，擬合曲線y=-43.048x2+ 146.78x+ 328.84(R2=0.5163)；與單位總花序面積呈顯著負相關，擬合曲線y=-31.315x2+32.806x+ 397.29(R2=0.731 7)。同時絳三葉引入梨園增加固氮、固碳、制氧、有機肥源還田等綠肥的生態功能，播種量與鮮草產量的擬合曲線y=-67.84x2+149.8x+597.5(R2=0.705)，與總養分的擬合曲線y=-0.480x2-0.431x+12.43(R2=0.707)。因此，在觀賞功能及綠肥功能運籌平衡的絳三葉利用模式中，絳三葉播種量0.52～1 kg/667m2的花序總面積大，播種量1.7～2 kg/667m2的花序數量多，播種量1.1～1.5 kg/667m2的鮮草產量高，綜合觀賞功能及綠肥功能，絳三葉播種量在1～1.2 kg/667m2為宜。絳三葉生長適宜性強，還可適當推廣于3-5月開花的桃園、李子園等性質相似的果園林下利用，以豐富觀光色調，延長觀光時間，形成樹上、樹下不同色彩的花朵呼應，不僅可實現果園綠色生產，同時使觀光品牌多樣化，助推鄉村振興的發展。