不同墾植模式茶園土壤性狀及團聚體特征研究

林紹霞，張清海，張珍明，楊鴻波，文錫梅，林昌虎

（

1.貴州省理化測試分析研究中心，貴陽550002；2.貴州科學院，貴陽550001；3.貴州大學，貴陽550025）

土壤團聚體是最基本的土壤結構單元，作為土壤的重要組成部分之一，對土壤的理化性質及生物學性質有著重要的影響，其組成和穩(wěn)定性與肥力水平密切相關，在一定程度上反映土壤供給養(yǎng)分的能力［1］，是土壤中水、氣、根系穿插和養(yǎng)分的活化等狀況的表征指標［2］，因此，很多學者通過研究土壤團聚體特征表述土壤肥力狀況及土壤侵蝕程度［3－4］，進而評價土地利用方式的合理性［5－6］。在一定程度上，植物對土壤結構的改良亦具有重要作用［7－10］。

茶樹的種植在我國有著悠久的歷史，在長期的茶葉種植中，土壤的性狀會發(fā)生不同程度的變化。貴州適宜的地形與山區(qū)氣候資源，使其成為最適宜于茶樹生長的地區(qū)，茶產業(yè)的發(fā)展也在逐年加快，目前，貴州茶園面積已達25萬hm2，綠茶種植面積占全國的比例相當大。

在貴州巖溶地質環(huán)境大背景下，山地陡坡開墾茶園對土壤性狀的影響是關系貴州經濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護的重要議題。本文以貴州三大綠茶之一的云霧貢茶產地為研究對象，擬通過研究不同生態(tài)模式下茶園土壤團聚體的變化特征及土壤性狀變化關系，并以茶園周邊未開墾灌木林地土壤為對照，探索山區(qū)茶園墾植對土壤性狀的影響，以期為山區(qū)茶產業(yè)經濟與水土保持的持續(xù)發(fā)展提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)位于貴州省南部的貴定縣云霧鎮(zhèn)，東經107°01′—107°03′，北緯26°11′—26°13′，云霧山系貴州南部苗嶺山脈的主峰，為珠江水系和長江水系的分水嶺，海拔1 583.6m，是貴定云霧貢茶的主要產地。茶區(qū)主要分布在海拔1 200～1 400m的地區(qū)，區(qū)域山峰重疊，樹高林密。冬無嚴寒，夏無酷暑，雨量充沛，終年云霧繚繞，是典型的亞熱帶季風氣候，年均溫度15℃，有效積溫4 579.4℃，年均相對濕度80%，年降水量1 107.9mm，其中4—10月份月均降水量133.4mm，無霜期282.1d。土質為三疊紀砂性頁巖，土層深厚肥沃，有機質含量高，具有適宜茶樹生長的獨特環(huán)境，云霧山原生鳥王茶是貴州省唯一有碑文記載的“貢茶”。茶產業(yè)是云霧鎮(zhèn)經濟支柱產業(yè)和農民增收致富的骨干項目，全鎮(zhèn)現有茶園面積1 300多公頃，其中近70%的茶園墾植于坡度＞25°的坡地上。

1.2 供試土壤

供試土壤樣本于2009年4月采自云霧鎮(zhèn)貢茶主產區(qū)域，根據茶樹生長環(huán)境及培育方式的不同，土壤采集分為規(guī)模化種植茶場、非成行離散種植茶場、林間小塊茶場、耕地邊籬笆茶、新墾茶場幾種模式，并以灌木林地土壤為對照，每個樣地采集3個樣本，每個樣本由5～8個點土壤混合而成，供試土壤情況如表1所示。采樣時先將土壤表面的植被和覆蓋腐殖質鏟除，露出土壤層，采集0—20cm土壤層作為分析樣本，同時用環(huán)刀采集原狀土樣用于土壤容重、孔隙度、毛管持水量的分析。

表1 土壤樣本基本信息

1.3 測試方法

采集的樣本帶回實驗室風干后，用干篩法和濕篩法分別測定＞5，2～5，1～2，0.5～1，0.25～0.5mm的各級土壤非水穩(wěn)性團聚體和水穩(wěn)性團聚體的含量，土壤質地采用比重計法，土壤容重、總孔隙度、毛管持水量測定采用環(huán)刀法［11－12］。

1.4 數據分析

數據采用SPSS 13.0和Stepwise法進行分析。土壤團聚體破壞率根據以下公式計算：團聚體破壞率%＝（＞0.25mm非水穩(wěn)性團聚體－＞0.25mm水穩(wěn)性團聚體）／＞0.25mm非水穩(wěn)性團聚體×100%［13］。

表2 供試土壤物理性質

表3 不同墾植模式土壤團聚體組成及穩(wěn)定性 %

2 結果與分析

2.1 不同墾植模式茶園土壤性質

分析茶樹規(guī)?；N植模式與零散種植模式茶場土壤的黏粒含量、土壤容重、孔隙度及毛管持水量等土壤結構特征指標（表2—3）可見，與原始灌木林地相比，土壤性質均發(fā)生了變化，其中黏粒含量以墾植年限為1a的初墾茶場與灌木林地最為接近，差異僅為0.4%，可見，1a的初墾茶場在經灌木林地轉變?yōu)椴鑸龅倪^程中，土壤性狀的改變還不明顯。成規(guī)模種植的茶場中，以墾植年限最長的方家茶場土壤黏粒含量最高，達到16.25%，較灌木林地土壤的平均含量增加了近6%，以水利廳茶場中離散種植模式的土壤黏粒含量最低，較灌木林地平均減少了3.2%。從茶園墾植年限分析，在茶園墾植的20a期間，土壤黏粒含量隨茶園墾植年限的增加，其含量變化呈現先減少后增加的趨勢。

土壤容重變化表現為新墾茶園土壤容重最大，隨著茶園墾植年限的越長，土壤容重越小，供試土壤中，以墾植15a以上的方家茶園土壤平均容重0.93g／cm3為最小，茶園土壤正趨于進一步熟化的過程，彭萍等［14］的研究亦表明，隨茶樹種植年限的延長，土壤容重呈減小的趨勢。土壤總孔隙度與土壤容重密切相關，進而影響土壤毛管持水量，由表2可見，三者之間在不同墾植年限茶園土壤間總體表現出一致的趨勢，即隨著種植年限的增加，土壤結構得到改善。在茶樹種植模式接近的情況下，土壤總孔隙度為15a＞12a＞10a＞5a。隨著茶園墾植年限的延長，黃壤的潛在持水、保水性能得到充分發(fā)揮，茶園土壤毛管持水量為1a＞12a＞15a＞10a＞5a，隨茶園墾植年限延長表現出先減小后增加最后趨于穩(wěn)定的趨勢，表明由于土壤結構趨好，土壤孔隙增多，透氣性增強，土壤三相比隨著茶園墾植年限延長更趨于合理化。

2.2 土壤非水穩(wěn)性團聚體特征

土壤中團聚體組成是衡量土壤抗蝕性的重要指標，土壤中團聚體的含量反映了土壤對地表徑流蓄滲作用的強弱［14］。分析表3中數據可知，研究區(qū)域土壤主要以大粒徑的團聚體為主，干篩法測試供試24個樣本中，＞5mm團聚體平均含量占43.45%，標準差為8.52%（n＝24）樣本間差異性大，極差值達33.64%。粒徑＜5mm的各粒級團聚體的平均含量小于20%，其含量特征表現為0.25～0.5mm＞1～2 mm＞0.25mm＞2～5mm＞0.5～1mm，其中以粒徑為0.5～1mm的團粒含量差異性最小，極差值為10.59%，標準差為2.42%。研究區(qū)域非水穩(wěn)性土壤團聚體中以大團聚體含量最高，說明土壤團聚性較好［15］。

供試土壤中＞5mm的團粒在規(guī)?；N植茶場的3個平行樣間含量較接近（1、2、4、6號樣地），耕地周邊零散種植的茶園土壤的含量變異較大（7號樣地），表3說明，從總體上看，規(guī)?；N植的茶園土壤中，種植年限越長，土壤＞5mm的團聚體含量越高。比較水利廳茶場的兩個采樣點樣本（2、3號樣地）可見，在茶樹種植年限相當的條件下，成規(guī)模的橫坡種植模式土壤中粒徑＞5mm團聚體含量高于離散種植模式，橫坡成行種植模式有利于提高土壤的團聚性，在山區(qū)坡地茶園墾植中起到一定的水土保持作用。不同種植模式的茶園土壤團聚體組成特征（圖1）表現為：粒徑＞5mm的團聚體以橫坡成行種植模式（4號樣地）和新墾茶園（5號、8號樣地）含量較高，粒徑2～5mm的團聚體以橫坡成行種植模式（2號樣地）含量居高，粒徑1～2mm的團聚體以離散種植模式（2號、7號樣地）的土壤含量較高，粒徑0.5～1mm的團聚體在總體含量分布最少，以耕地周邊種植茶樹的土壤中含量高于其他幾種模式，粒徑0.25～0.5mm的團聚體在林間規(guī)?；N植茶場（6號樣地）土壤中含量較高，粒徑＜0.25mm的團聚體則以多年規(guī)?；N植茶場（2號、4號樣地）土壤含量較高。可見，坡地茶園墾殖過程中，隨著墾植年限的延長，土壤結構特征趨于集中于粒徑＞1mm的團聚體中，土壤團聚性能增強，一方面得益于茶園有機肥的使用增加了土壤有機碳含量［16］，另一方面與茶樹根系的固土持肥作用及微生物活動有關［17］。

2.3 土壤團聚體穩(wěn)定性的影響因素

濕篩法得到的水穩(wěn)性團聚體是保持土壤結構穩(wěn)定的重要特征參數，表3中數據顯示，研究區(qū)域24個供試土壤經水浸泡后，其團聚體分布特征發(fā)生明顯變化，＞5mm的團聚體含量減少，而其他各粒級含量均有不同程度的增加，粒徑＜2mm的團聚體占總量的70%以上，其中以粒徑為0.25～0.5mm的團聚體含量增加最多，增幅達10.51%。圖2表明，茶園土壤中水穩(wěn)性團聚體含量分布表現為0.25～0.5mm＞1～2 mm＞2～5mm＞小于0.25mm＞0.5～1mm＞5 mm以上。從團聚體破壞率分析，幾種茶場墾植模式中，陡坡墾植模式（4號樣地）、新墾茶園（5號樣地）的林間茶場土壤破壞率較高，平均破壞率均達到10%以上，茶樹離散種植模式（3號樣地）土壤團聚體破壞率高于橫坡規(guī)?；N植模式（1號、2號樣地）。在種植模式一致的條件下，1號樣地平均破壞率5.04%大于2號樣地3.81%，茶園坡度越大，土壤團聚體破壞率越大。隨茶樹種植年限延長，土壤團聚體破壞率亦表現為一定程度的降低，可見茶園墾植可以使土壤結構穩(wěn)定，具有一定的水土保持作用。

已有研究表明，侵蝕環(huán)境下退耕地＞0.25mm水穩(wěn)性團聚體含量隨土壤中C、N、P含量的增大而增大，土壤抗蝕能力亦增強［18］。章明奎等［19］認為土壤＞0.25mm非水穩(wěn)性團聚體含量與土壤中黏粒和游離氧化物數量有關，土壤水穩(wěn)定性團聚體含量則主要與有機物的數量有關而受黏粒和氧化物的影響較小。本文將土壤團聚體與土壤容重、黏粒、孔隙度及毛管持水量進行統(tǒng)計分析，探討變量間的關系，結果顯示土壤黏粒、容重、總孔隙度、毛管持水量與＞0.25mm非水穩(wěn)性團聚體的相關系數分別為0.046，0.577，－0.547，0.044，與大于0.25mm 水穩(wěn)性團聚體的相關系數分別為0.083，－0.122，－0.064，0.275，可見土壤容重對非水穩(wěn)性團聚體有一定影響，水穩(wěn)性團聚體還受土壤毛管持水量的影響。土壤＜0.25mm水穩(wěn)性團聚體（X1）及＜0.25mm非水穩(wěn)性團聚體（X2）對結構破壞率（Y）影響關系可用回歸方程表示為：Y＝1.151＋1.023 X1－1.021 X2，相關系數R＝0.950，其他因素的影響不顯著。

圖1 不同墾植模式土壤非水穩(wěn)性團聚體構成

圖2 不同墾植模式土壤水穩(wěn)性團聚體構成

3 結論

（1）茶樹種植模式對土壤物理性狀產生的影響主要表現為：在茶樹墾植20a內，土壤黏粒含量、毛管持水量、孔隙度等表現為先下降后上升的趨勢，土壤容重隨種植年限延長而減小，種植年限達15a后土壤物理性狀趨于穩(wěn)定。

（2）不同種植模式下，土壤非水穩(wěn)性團聚體以＞5mm團粒為主，其含量隨茶樹種植年限的延長而增大，茶樹種植年限延長，土壤中粒徑較大的團聚體含量增大。

（3）土壤經水浸泡后，粒徑＞5mm的團粒含量明顯降低，其余各粒級均有增加，新墾茶園及陡坡墾植模式土壤破壞率較大，橫坡成行種植模式土壤破壞率低于離散種植模式。

（4）土壤容重對＞0.25mm非水穩(wěn)性團聚體有影響，土壤毛管持水量對＞0.25mm水穩(wěn)性團聚體有影響，土壤結構破壞率的影響因素以＜0.25mm的土壤團聚體為主。

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