岷江上游干旱河谷岷江柏木幼林地綠肥種植研究

吳宗興，徐 惠，梁 頗，白 平，熊 量

(四川省林業(yè)科學研究院，四川 成都 610081)

岷江上游干旱河谷生態(tài)環(huán)境惡劣，水熱嚴重失調(diào)，年降水量小，蒸發(fā)量大，土壤肥力較差，土層瘠薄，幼樹生長緩慢。為了合理利用天然降水，在雨季種植綠肥充分利用有限的水分，將多余的水分通過綠肥貯存起來，在雨季結(jié)束前刈除壓青，供給幼樹有機肥料，從而促進幼樹生長，提早郁閉，盡快發(fā)揮森林保持水土、涵養(yǎng)水源等綜合效益是生產(chǎn)中迫切需要解決的問題，對當前實施的天然林保護和退耕還林工程有著十分重要的指導意義。

1 試驗區(qū)概況及研究方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗區(qū)設(shè)置在汶川縣龍溪鄉(xiāng)三座磨村(北緯31°31'，東經(jīng) 103°36')，陰坡，海拔1480 m，坡度 20°～25°，年均降水量516 mm，年均蒸發(fā)量1858 mm，蒸發(fā)量為降水量的3倍多，雨季5月～10月降水量占全年82.4%，旱季11月～翌年4月降水量占全年17.6%，平均相對濕度69%，年均風速2.9 m/s，年均溫度12.7℃，極端最高氣溫34℃，最高氣溫≥30℃平均32.7 d，極端最低氣溫－8.6℃，最低氣溫≤0℃平均37.8 d，平均氣溫日較差9.9℃，平均日照時數(shù)1705.5 h，面積2.67 hm2;優(yōu)勢植被為白刺花(Sophora davidii)、羊蹄甲(Bauhinia brachycarpa)等，蓋度30%;土壤為石礫質(zhì)灰褐土，立地類型為陰坡潮潤亞貧瘠——矮灌型;造林樹種為岷江柏木(Cupressus chengiana S.y.Hu)，2005 年營造，初植密度為3300株·hm－2，幼林平均樹高64.7 cm，平均地徑13.45 mm。

1.2 研究方法

2008年～2011年連續(xù)4 a在岷江柏木幼林中每年5月初的雨季按150 kg·hm－2播種量種植以紅豆草(Onobrychis viciaefolia)處理、草木樨(Melilotus offficonahs)處理、沙打旺(Astragalus adsurgens)處理和對照處理的綠肥品種試驗，7月底8月初伏旱來臨之前將綠肥翻入土中壓青。每年年底對幼樹高、徑進行調(diào)查，分析其生長量。2011年11月采集土樣分析其機械組成、養(yǎng)分含量、土壤容重變化。試驗處理采用數(shù)理統(tǒng)計上的對比試驗方法進行設(shè)計，每個處理采用小樣本，即每個小區(qū)處理33株以上，按水平帶從上至下設(shè)3次重復。數(shù)據(jù)收集采用定時定位觀測，數(shù)據(jù)分析采用方差分析和q檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植綠肥對土壤含水量的影響。

種植紅豆草、草木樨、沙打旺和對照處理的岷江柏木幼林地土壤0～40 cm旱季4 a連續(xù)觀察其平均含水量分別為 9.92 g·kg－1、11.18 g·kg－1、8.49 g·kg－1、5.86 g·kg－1，見表 1。

表1 種植綠肥壓青岷江柏木幼林地土壤平均含水量Tab.1 Soil moisture in young arborvitae forest after planting of green manure

從表1可以看出種植紅豆草的幼林地土壤0～40 cm平均含水量比對照增加4.06 g·kg－1，種植草木樨的土壤0～40 cm平均含水量比對照增加5.32 g·kg－1，種植沙打旺的土壤0～40 cm平均含水量比對照增加3.63 g·kg－1。試驗表明，種植綠肥壓青后土壤在2011年11月16日測定其含水量比對照顯著增加，0～40 cm土壤含水量平均增加3.63 g·kg－1～5.32 g·kg－1。

2.2 種植綠肥對土壤容重的影響。

種植紅豆草、草木樨、沙打旺和對照處理的岷江柏木幼林地4 a后0～20 cm土壤平均容重分別為1.11 g·cm－3、1.13 g·cm－3、1.01 g·cm－3、1.21 g·cm－3，如表2 所示。

從表2可以看出種植紅豆草的幼林地4 a后土壤容重比對照減少0.10 g·cm－3，種植草木樨的幼林地土壤容重比對照減少0.08 g·cm－3，種植沙打旺的幼林地土壤容重比對照減少0.20 g·cm－3。試驗表明，種植綠肥4 a后的土壤容重比對照顯著降低，0～20 cm土壤容重比對照減少0.08 g·cm－3～0.20 g·cm－3。

表2 種植綠肥壓青的岷江柏木幼林地平均土壤容重Table 2 Weight volume of soil in young arborvitae forest after planting of green manure

2.3 種植綠肥對土壤肥力的影響。

種植紅豆草、草木樨、沙打旺和對照處理的岷江柏木幼林地4 a后土壤有機質(zhì)含量分別為1.99 g·kg－1、1.96 g·kg－1、1.88 g·kg－1、1.43 g·kg－1，土壤碳酸鈣含量，土壤氮、磷、鉀有效養(yǎng)分，全量養(yǎng)分等如表3。

表3 種植綠肥壓青的岷江柏木幼林地4 a后土壤平均肥力Table 3 Organic matter of soil in young arborvitae forest after planting of green manure for four years

從表3可以看出種植綠肥壓青后土壤pH值有點變化，然而對土壤養(yǎng)分提高有顯著的效果;土壤有機質(zhì)比對照增加 0.45 mg·kg－1～0.56 mg·kg－1，土壤碳酸鈣含量比對照減少0.68 mg·kg－1～1.35 mg·kg－1，土壤有效氮增5.1 mg·kg－1～19.0 mg·kg－1，土壤有效磷增加 1.01 ～ 1.41mg·kg－1，土壤有效鉀減少 2.4 ～7.6mg·kg－1，土壤 CEC 含量比對照增加0.63 mg·kg－1～0.68 mg·100g－1。試驗表明，種植綠肥壓青對幼林地土壤養(yǎng)分含量有顯著的增加作用。

2.4 種植綠肥對土壤機械組成的影響。

種植紅豆草、草木樨、沙打旺和對照處理的土壤機械組成連續(xù)4 a觀察砂粒、粗粉、中細粉、質(zhì)地，如表4。

表4 種植綠肥壓青的岷江柏木幼林地平均土壤機械組成Table 4 Physical components in young arborvitae forest after planting of green manure

從表4可以看出，種植綠肥壓青對幼林地土壤機械組成的中細粉影響不大，對種植紅豆草的粗粉、砂粒影響也不大，種植草木樨、沙打旺的粗粉僅減少2 g·kg－1，砂粒僅增加 2 g·kg－1。試驗表明，種植綠肥壓青對土壤機械組成影響不大。

2.5 種植綠肥對岷江柏木高、徑生長的影響

種植紅豆草、草木樨、沙打旺綠肥處理和對照處理的岷江柏木幼林4 a高生長總量平均為104.8 cm、102.6 cm、101.1 cm、60.5 cm，平均地徑生長總量為16.12 mm、15.80 mm、14.65 mm、9.60 mm，如表5。種植綠肥壓青的岷江柏木幼林樹高、地徑生長量方差分析如表6，樹高、地徑生長量差異性比較如表7。

表5 種植綠肥壓青的岷江柏木幼林4 a樹高、地徑生長量Table 5 Four-year growth statistics of diameter and height of young arborvitae forest after planting green manure

表6 種植綠肥壓青的岷江柏木幼林高、徑生長量方差分析Table 6 A square difference ahalysis of the growth of diameter and height of young arborvitae forest after planting of green manure

從表6可以看出各處理差異極顯著，說明岷江柏木幼林地種植綠肥壓青對幼林高、徑生長有極顯著的影響。

從表7可以看出，紅豆草處理比對照處理的岷江柏木幼林高生長量增加44.3 cm、地徑生長量增加6.52 mm，草木樨處理比對照處理的幼林高生長增加42.1 cm、地徑生長量增加6.20 mm，沙打旺處理比對照處理的幼林高生長增加40.6cm、地徑生長量增加5.05 mm，紅豆草處理比沙打旺處理的岷江柏木高生長量增加3.7 cm、地徑生長量增加1.47 mm，草木樨處理比沙打旺處理的岷江柏木幼林高生長增加1.5 cm、地徑生長量增加1.15 mm，紅豆草處理比草木樨處理的岷江柏木幼林高生長量增加2.2 cm、地徑生長量僅增加0.32 mm。紅豆草、草木樨、沙打旺綠肥處理與對照處理之間差異極顯著，綠肥品種之間差異不顯著。試驗表明，種植綠肥壓青對岷江柏木幼林高、徑生長量有極顯著的促進作用，使高生長量提高40.6 cm～44.3 cm，地徑生長量提高5.05 mm～6.52 mm。

表7 種植綠肥壓青的岷江柏木幼林高、徑生長量差異性比較Table 7 A comparable data of diameter and height of yound arborvitae forest after planting of green manure with CK

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

岷江柏木幼林地種植綠肥壓青，土壤0～40 cm旱季平均含水量比對照增加3.63 g·kg－1～5.32 g·kg－1，0～20 cm 土壤容重比對照減少0.08 g·kg－1～ 0.20 g·cm－3，土壤有機質(zhì)含量平均增加0.45 g·kg－1～0.56 g·kg－1，土壤 CaCO3含量平均下降0.68 g·kg－1～1.35 g·kg－1，土壤有效氮含量平均增加5.1 g·kg－1～19.0 mg·kg－1，土壤有效磷含量平均增加1.01 g·kg－1～1.41 mg·kg－1，土壤有效鉀減少 2.4 g·kg－1～ 7.6 mg·kg－1，土壤CEC含量比對照平均增加0.63 g·kg－1～0.68 mg·100g－1。

岷江柏木幼林地種植紅豆草、草木樨、沙打旺綠肥壓青對幼樹高、徑生長有極顯著的促進作用，使高生長量比對照處理平均提高38.8 cm～42.5 cm，為對照的1.6倍～1.7倍，地徑生長量比對照平均提高4.66 mm～5.99 mm，為對照的1.5倍～1.6倍。

岷江柏木幼林地上種植綠肥壓青，投資少，見效快，方法簡便，效果顯著，生產(chǎn)上推廣容易。

3.2 討論

種植沙打旺的幼林樹高、地徑生長量雖比對照要好，但不及種植紅豆草和草木樨，其主要原因就是沙打旺對土壤水分消耗太大。沙打旺綠肥品種是深根性綠肥，它與幼樹競爭水分，不利幼樹生長。為促進岷江柏木幼林的生長，應進一步篩選淺根性以及生長快、長勢好，有機質(zhì)含量高，抗病蟲、耐干旱瘠薄的綠肥品種。

目前在幼林地上種植綠肥，主要考慮供給幼樹生長所需的有效養(yǎng)分，因此在植株幼嫩時期翻耕壓青，并且埋得不深，好氣菌分解旺盛，綠肥植株易腐爛和礦化供幼樹吸收，因而促進幼樹生長效果極顯著。為了長遠考慮且有利于土壤腐殖質(zhì)的積累，奠定土壤肥力基礎(chǔ)，以后可考慮在綠肥開花后植株較老化時壓青，從而有利改善土壤結(jié)構(gòu)、貯備肥力，為幼樹生長創(chuàng)造持久的肥力基礎(chǔ)。

干旱河谷的土壤富含鉀，缺磷，而豆科綠肥又喜愛磷肥。為了促進綠肥生長，播種豆科(目前用的3個種均屬豆科)綠肥時可考慮追施磷肥，一方面補充了土壤磷素不足，另一方面又增加了土壤氮素(通過綠肥)，從而實現(xiàn)以肥增肥的目的。

在岷江柏木幼林地上種植綠肥對土壤機械組成影響不大。主要原因是土壤機械組成是在化學和物理風化過程中逐漸變化的，4 a的種植試驗影響土壤變化是短暫的。

瘠薄的干旱河谷土壤，肥是提高水分利用率的主要因子之一，在幼林地上種植綠肥，可以充分吸收有限的降水量，增加土壤覆蓋，減少土壤水分蒸發(fā)，通過翻耕壓青，有利于改良土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤孔隙度，減少土壤容重，促進土壤對降水的滲吸性，增加土壤有機質(zhì)，改善土壤水、肥、氣、熱狀況起著良性循環(huán)作用。它是干旱河谷土壤施化肥不能替代的生物技術(shù)措施，是符合土壤生物成土過程的。

岷江上游干旱河谷造林難度大的主要原因是水熱失調(diào)，然而樹木生長緩慢除干旱、水熱失調(diào)之外，還受土壤瘠薄的影響。因此，在干旱河谷區(qū)經(jīng)營幼林，要揚熱之長，避旱之短，即利用生物措施把水熱轉(zhuǎn)化為綠肥，將綠肥壓青轉(zhuǎn)化為有機肥，在有機肥的作用下來提高干旱區(qū)有限水分的利用率，從而促進幼樹的高、徑生長。

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