CN109566249A

CN109566249A - 一种果园面源污染控制的高效立体种植配置模式

Info

Publication number: CN109566249A
Application number: CN201910052923.4A
Authority: CN
Inventors: 刘勤; 严坤; 王玉宽; 徐佩
Original assignee: Institute of Mountain Hazards and Environment IMHE of CAS
Current assignee: Institute of Mountain Hazards and Environment IMHE of CAS
Priority date: 2019-01-21
Filing date: 2019-01-21
Publication date: 2019-04-05

Abstract

本发明公开了一种果园面源污染控制的高效立体种植配置模式，涉及生态种植领域，包括柑橘种植‑鱼腥草种植‑大豆种植‑田间管理步骤，将柑橘树苗、鱼腥草、大豆先后进行种植，充分利用空间资源，根据各物种的生长习性，将鱼腥草种植于柑橘树下，大豆种植于柑橘树苗行间，同时进行管理，其中柑橘品种为矮晚柚，大豆品种为渝豆一号，本发明采用柑橘下套种大豆和鱼腥草，形成柑橘、大豆、鱼腥草带状种植布局，不仅能合理利用坡地资源，有效降低坡耕果园泥沙和养分输出，还能提高土地经济价值。

Description

一种果园面源污染控制的高效立体种植配置模式

技术领域

本发明涉及生态种植技术领域，尤其涉及一种果园面源污染控制的高效立体种植配置模式。

背景技术

面源污染又称非点源污染，主要由土壤泥沙颗粒、氮磷等营养物质、农药、各种大气颗粒物等组成，其可通过地表径流、土壤侵蚀、农田排水等方式进入受纳水体，会引起水体富营养化或其他形式的污染。

三峡库区是我国重要的淡水资源库，对维持长江流域生态安全起到至关重要的作用，三峡库区地形主要以坡耕地为主，山地丘陵约占总面积的90％以上，耕地资源中60％以上为旱坡地，且该区域处于亚热带湿润季风区，适合发展柑橘产业，至2009年，柑橘种植面积达已达到20万hm²，柑橘果园坡耕地作为三峡库区水土流失与面源污染的主要策源地，不合理的种植将导致土壤地力降低，土壤保水性能下降，坡耕地水土流失与面源污染等危害。

目前，坡耕地的种植模式一般为传统农作物种植模式或纯果树种植模式，不仅生产效益不高，其产生的泥沙和氮、磷面源污染物还会加剧水环境污染的风险。在各种农作物种植的模式中，立体生态种植模式能充分利用有限的土地资源，不仅在时间、空间上发挥土地资源效能，还能通过合理搭配、组合各种作物实现降低水土流失与面源污染物输出负荷。因此，根据作物的生长特性及水肥需求特征，在坡耕地上合理种植作物，形成高矮搭配，不同季节地表充分覆盖，为提高坡耕地土地产值，降低水土流失与面源污染输出具有重要的推广价值。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种果园面源污染控制的高效立体种植配置模式，采用柑橘下套种大豆和鱼腥草，形成柑橘、大豆、鱼腥草带状种植布局，不仅能合理利用坡地资源，有效降低坡耕果园泥沙和养分输出，还能提高土地经济价值。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

一种果园面源污染控制的高效立体种植配置模式，所述种植配置模式为高杆作物柑橘与豆科作物及药用经济作物搭配种植的立体种植模式。

进一步，所述柑橘为矮晚柚，所述豆科作物为大豆，所述药用经济作物为鱼腥草。

进一步，具体包括以下步骤：

柑橘种植：于春季移栽柑橘树苗，相邻两株柑橘树苗间距为2.5～3m，行间距为4m，每年2月、6月、8月份生长季各施肥一次；

鱼腥草种植：于春季对果园进行除草、深耕、施肥，在柑橘带两侧树盘1m范围外开沟排放鱼腥草根茎，排放株距为8～10cm，随后覆土6～10cm，保持土壤湿润，形成鱼腥草种植带；

大豆种植：春季清除果园鱼腥草带间杂草后，播种大豆种子，行距设为38～42cm，窝距设为18～22cm，每窝留苗2～3株，形成大豆种植带；

田间管理：对果园进行定期除草、施肥，并对大豆、鱼腥草和柑橘进行病虫害防治，柑橘树枝进行修剪枝叶和去顶，鱼腥草地上嫩叶长出后只采收嫩茎叶，大豆于每年成熟期收获，豆杆留茬压倒。

鱼腥草为喜阴药用作物，利用柑橘树荫下种植鱼腥草，满足鱼腥草生长条件，同时鱼腥草具有丰富的地下根茎，对土壤具有较好的固定作用，在一定程度上减少了坡耕地的水土流失量，而大豆为豆科作物，能够利用柑橘和鱼腥草多余的养分及根瘤菌固氮作用生长，不需要额外施肥，同时能吸收多余的面源污染物，从而减少了坡耕地的面源污染物的输出，而采收鱼腥草的嫩叶部分，减少了对土壤的扰动，不会破坏鱼腥草根茎和土壤之间的结合，进而保证了控制水土流失的效果，同时大豆茬压倒在地里，在地里腐烂后使得大豆茬里的营养物质返回到土壤内，为下次种植储备一定的养分。

同时，采用本发明的种植模式，能够在同一年收获柑橘、鱼腥草和大豆，增加了土地的亩产量，从而提高了亩产值，提高了土地经济价值。

进一步，所述鱼腥草种植月份为4月，所述大豆种植月份为5月。

进一步，所述柑橘种植步骤中，每年2月、6月、8月份采用环状穴法于每株柑橘施用120～150g复合肥，所述复合肥以氮肥为主，每年冬季于每株柑橘施用40～50kg农家肥。

进一步，所述复合肥中N:P:K＝15:15:15。

进一步，所述鱼腥草种植步骤中，对果园清除杂草后，按每亩1000kg施用农家肥，并深耕，耕翻为20～30cm。

进一步，所述鱼腥草种植步骤中，开沟沟深5～8cm，行距15～20cm。

进一步，所述大豆的收获月份为10月。

本发明的有益效果：与现有的种植模式相比，本发明的果园面源污染控制的高效立体种植配置模式不仅能扩大土地种植空间，降低柑橘果园水土流失与面源污染，还能提高坡耕地经济产出。鱼腥草为喜阴药用经济作物，大豆为豆科经济农作物，利用柑橘果园带间种植鱼腥草和豆科植物，充分发挥作物对光的不同需求，可以实现柑橘、大豆、鱼腥草丰收，提高种植作物经济效益。

附图说明

图1本发明一种果园面源污染控制的高效立体种植配置模式的示意图一；

图2本发明一种果园面源污染控制的高效立体种植配置模式的示意图二；

其中，1-大豆、2-鱼腥草、3-矮晚柚。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明进行详细说明：

如图1、图2所示，本发明的一种果园面源污染控制的高效立体种植配置模式，以高杆作物柑橘与豆科作物大豆及药用经济作物鱼腥草进行立体种植，增加了土地产值，减少了面源污染输出。

实施例

试验地点选择在重庆市万州区梨花村中科院成都山地所万州站径流试验小区，同时设置试验组和对照组，试验组采用本发明的高杆作物柑橘与豆科作物及药用经济作物搭配种植的立体种植模式，试验组柑橘选用矮晚柚品种，大豆选用渝豆一号品种，药用经济作物为鱼腥草；对照组采用传统、现有的种植配置模式，包括常规粮食作物种植模式对照组、纯矮晚柚常规柑橘种植模式对照组。试验组和对照组的种植时间相一致，于2015年开始配置，并于2017年12月31日结束运行。在整个试验观测期，采集每次天然降雨后土壤含水量，采集每场侵蚀性降水产生的地表径流，并记录降雨量、降雨时间、径流量、泥沙量等数据。

试验组种植方法具体如下：柑橘种植：在春季，将矮晚柚柑橘树苗进行移栽，相邻两株柑橘树苗间距为2.5～3m，优选为3m，行间距为4m，每年2月、6月、8月份生长季各施肥一次，以氮肥为主，采用环状穴施法，每株柑橘施用120～150g复合肥，优选为135g，且复合肥中N:P:K＝15:15:15，每年冬季每株柑橘施用40～50kg农家肥，优选为45kg。

鱼腥草种植：在春季，4月，清除果园杂草后深耕，每亩施农家肥(干粪)1000Kg，耕翻为25～30cm，使农家肥与土壤充分混合后，在柑橘带两侧树盘1m外范围开沟，沟深5～8cm，行距15～20cm，优选为沟深6cm，行距18cm，将已经剪好的鱼腥草根茎，按8～10cm株距排放于沟中，覆土6～10cm，优选为8cm，栽种前期保持土壤湿润，整个生育期不再施肥，形成鱼腥草种植带。

大豆种植：在春季，5月初，清除果园鱼腥草带间杂草后播种渝豆一号，行距38～42cm，优选为40cm，窝距18～22cm，优选为20cm，每窝留苗2～3株，不施肥，大豆整个生育期不再施肥，形成大豆种植带。

田间管理：对果园进行定期除草、施肥，并对大豆、鱼腥草和柑橘进行病虫害防治，柑橘树枝适时进行修剪枝叶和去顶，鱼腥草地上嫩叶长出后根据市场需要进行采收嫩茎叶，全年不采收地下根茎部分，减少对土壤扰动，大豆于每年成熟期10月初收获，大豆豆杆留茬压倒。

同时，传统粮食作物种植模式对照组和纯矮晚柚种植模式对照组按照常规的方式进行种植，种植时间和试验组相同。

数据记录及分析

2016～2017年天然降雨条件下共产生30场地表径流，其中，2016年试验期间11次，2017年试验期间19场。各场产生次降雨的日期及降雨量见表1。

表1试验期产流的降雨时间和降雨量

(1)土壤水分保持效应

在每次产流降雨雨后第2、4、8天连续分别监测试验组和对照组小区不同坡位、不同土层厚度土壤含水量，检测所得结果如表2。

表2不同种植模式土壤水分保持能力对比

由表2可知，与常规柑橘种植模式和常规粮食作物种植模式对照相比，立体种植模式能显著提高土壤水分含量，提高坡耕地“土壤水库”性能，减轻持续干旱对作物需水的影响。

(2)缓解地表径流的效应

观测记录每次侵蚀性产流降雨产生的地表径流量，即每次产流过程结束后，测定集流池和分流池中的地表径流的深度，计算次降雨的地表径流量，并计算地表径流模数(M)，地表径流模数为次地表径流量除以径流小区面积之和，即：

式中，Qi：第i次侵蚀性降水地表径流量(m³)，i＝l，2，3……n

S：径流小区面积(hm²)

计算所得结果如表3。

表3不同种植模式地表径流对比

由表3可以看出，立体种植模式能降低坡耕地地表径流，与常规柑橘种植和常规粮食作物种植对照相比，地表径流模数分别降低了27.15～37.78％和41.61～57.74％。立体种植模式中鱼腥草与大豆形成的带状种植布局，不仅具有较高的地表覆盖，其贴地层根系部分能够有效降低地表径流能量，减小径流流速，增加就地入渗，从而降低地表径流量。

(3)控制土壤侵蚀的效应分析

每次产流结束后，将全部径流装于50L大塑料桶中，自然沉降，待澄清后，弃去清液，自然风干，得到泥沙样品，用于测定泥沙含量，以分析土壤侵蚀量的大小，并计算土壤侵蚀模数(A)，土壤侵蚀模数为次土壤流失量除以径流小区面积之和，即：

式中，Wi：第i次侵蚀性降水土壤流失量(kg)，i＝l，2，3……n

S：径流小区面积(hm²)

计算所得结果如表4。

表4不同种植模式控制坡耕地土壤流失能力对比

由表4可以看出，立体种植模式可以显著减少土壤流失，与常规柑橘种植和常规粮食作物种植对照相比，侵蚀模数分别降低了38.88～45.82％和62.71～80.13％。借助于雨季坡耕地作物高矮搭配，密植根系固土保土，土壤抗蚀性增强，同时多层空间结构降低雨滴动能，雨滴溅蚀能量降低，径流冲刷与击溅协同效能减小，降低了土壤剥蚀和搬运能力。

(4)对氮磷面源污染物削减的效应分析

观测记录每次侵蚀性产流降雨产生的地表径流量，在降雨坡面产流停止后采集径流池混合水样250ml进行养分分析，对采集到的泥沙样品进行氮素养分测定。

地表径流采集到的混合水样，其总氮采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法(HJ636-2012)，总磷采用钼酸铵分光光度法(GB 11893-89)进行养分分析检测；侵蚀泥沙样品使用风干土进行全氮、全磷测定，全氮采用凯氏蒸馏法、全磷采用氢氧化钠熔融钼锑抗比色法进行测定。

其中，地表径流面源氮、磷流失负荷为：

式中，Qi第i次次降雨径流小区径流量(m³)

Ci：第i次次降雨地表径流总氮或总磷浓度(kg/m³)

S：径流小区面积(hm²)

泥沙富集的氮、磷流失负荷为：

式中，Wi：第i次次降雨径流小区泥沙量(kg)

Sedi：第i次次降雨泥沙总氮及总磷浓度(g/kg)

S：径流小区面积(hm²)

故：年氮、磷流失负荷为：

X＝L+T

式中，T：年总氮或不同形态氮流失负荷(kg/hm²)

通过检测分析计算结果如表5。

表5不同种植模式坡耕地氮、磷流失总量对比

由表5可以看出，在2016年，生态模式下，氮流失负荷比对照常规柑橘种植模式和常规粮食作物种植模式低93.66kg/hm²和284.58kg/hm²，降幅为49.70％和75.02％。2017年，氮流失负荷比对照常规柑橘种植模式和常规粮食作物种植模式低116.17kg/hm²和225.29kg/hm²，降幅为28.92％和44.10％。结果表明试验组的立体种植模式可以显著提高坡耕地面源氮污染物削减能力。

表5表明，立体种植模式下，磷流失负荷显著低于对照常规柑橘种植模式和常规粮食作物种植模式。在2016年，生态模式下，磷流失负荷比对照常规柑橘种植模式和常规粮食作物种植模式低20.58kg/hm²和75.33kg/hm²，降幅为46.53％和76.11％。2017年，磷流失负荷比对照常规柑橘种植模式和常规粮食作物种植模式低25.03kg/hm²和59.70kg/hm²，降幅为27.61％和47.63％。结果表明试验组的立体种植模式可以显著提高坡耕地面源磷污染物削减能力。

(5)立体种植模式下的经济效益评估

根据单位产量及中药材市场价格评估不同种植模其经济效益，评估结果如表6。

表6不同种植模式经济产出对比

由表6可以看出，2016年常规粮食作物种植模式产值为1.36万/hm²,常规柑橘种植模式为0.96万/hm²，2017年常规粮食作物种植模式为1.40万/hm²，常规柑橘种植模式为1.15万/hm²。立体种植模式，两年平均总经济产值为3.31万/hm²，是常规粮食作物种植模式对照组的2.4倍，是常规柑橘种植模式对照组的3.1倍。由此可以看出，立体种植模式的经济效益要远高于常规粮食作物种植模式和常规柑橘种植模式种植模式。

在上述表1～表6中，“-”表示比对照组少，效应为正，“+”表示比对照组多，效应为零。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims

1.一种果园面源污染控制的高效立体种植配置模式，其特征在于，所述种植配置模式为高杆作物柑橘与豆科作物及药用经济作物搭配种植的立体种植模式。

2.根据权利要求1所述的一种果园面源污染控制的高效立体种植配置模式，其特征在于，所述柑橘为矮晚柚，所述豆科作物为大豆，所述药用经济作物为鱼腥草。

3.根据权利要求2所述的一种果园面源污染控制的高效立体种植配置模式，其特征在于，具体包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种果园面源污染控制的高效立体种植配置模式，其特征在于，所述鱼腥草种植月份为4月，所述大豆种植月份为5月。

5.根据权利要求3所述的一种果园面源污染控制的高效立体种植配置模式，其特征在于，所述柑橘种植步骤中，每年2月、6月、8月份采用环状穴法于每株柑橘施用120～150g复合肥，所述复合肥以氮肥为主，每年冬季于每株柑橘施用40～50kg农家肥。

6.根据权利要求5所述的一种果园面源污染控制的高效立体种植配置模式，其特征在于，所述复合肥中N:P:K＝15:15:15。

7.根据权利要求3所述的一种果园面源污染控制的高效立体种植配置模式，其特征在于，所述鱼腥草种植步骤中，对果园清除杂草后，按每亩1000kg施用农家肥，并深耕，耕翻为20～30cm。

8.根据权利要求3所述的一种果园面源污染控制的高效立体种植配置模式，其特征在于，所述鱼腥草种植步骤中，开沟沟深5～8cm，行距15～20cm。

9.根据权利要求4所述的一种果园面源污染控制的高效立体种植配置模式，其特征在于，所述大豆的收获月份为10月。