生草栽培對(duì)油茶林地土壤理化性質(zhì)的影響

周乃富 ，袁 軍 ，高 超 ，黃麗媛

（中南林業(yè)科技大學(xué)a.經(jīng)濟(jì)林培育與保護(hù)省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；b.經(jīng)濟(jì)林育種與栽培國(guó)家林業(yè)局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

油茶Camellia oleifera是我國(guó)南方特有的木本食用油料樹(shù)種[1]，在促進(jìn)丘陵地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)等方面具有重要作用。目前我國(guó)共有油茶林3.67×106hm2，但大多數(shù)油茶林產(chǎn)量低、品質(zhì)差，這嚴(yán)重制約了油茶產(chǎn)業(yè)的高效發(fā)展。造成這種現(xiàn)象的原因，除了油茶品種混雜外，主要是管理方面的不足。傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)林果林地管理模式是，以墾覆為主要手段，土壤肥力主要依賴(lài)于化肥，病蟲(chóng)害防治完全依賴(lài)化學(xué)農(nóng)藥[2-3]。長(zhǎng)期清耕致使林地地力退化，生物多樣性喪失，果實(shí)產(chǎn)量下降，品質(zhì)變劣[4-5]。因此，改變傳統(tǒng)的油茶林地土壤管理模式，走用地與養(yǎng)地相結(jié)合的油茶生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展之路，這已成為油茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向[6-7]。目前，生草栽培已經(jīng)成為一種新的園地管理模式，大量研究結(jié)果表明[8-11]，生草能夠改善林木的生長(zhǎng)環(huán)境，提高果實(shí)品質(zhì)，利用園地生草來(lái)替代傳統(tǒng)的清耕管理方式，能極大地推動(dòng)園地生草制的快速發(fā)展。因此，本研究組將果園生草栽培技術(shù)應(yīng)用于油茶林地土壤管理，以改變油茶林地土壤的理化性質(zhì)，促使油茶林地用養(yǎng)結(jié)合，探討油茶低成本、省力化的栽培模式，以期為我國(guó)油茶林地土壤管理提供科學(xué)依據(jù)和參考資料。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2010～2011年兩年內(nèi)完成，試驗(yàn)區(qū)設(shè)在湖南省長(zhǎng)沙市望城區(qū)中南林業(yè)科技大學(xué)油茶教學(xué)試驗(yàn)基地，該基地的總面積約有20 hm2，其 地 理 坐 標(biāo) 為 112°03′～ 113°02′E、20°58′～25°34′N(xiāo)。屬亞熱帶季風(fēng)氣候，四季分明。年均總降水量1 422.4 mm，無(wú)霜期約275 d，平均氣溫為16.8～17.2 ℃，土壤為第四紀(jì)紅壤，土層深厚，土質(zhì)較粘，肥力中等，其pH值為5.52。主栽油茶品種為2年生‘華碩’、‘華金’、‘華鑫’、‘湘林4號(hào)’和‘湘林210’等種，栽植密度為1.5 m×2.5 m，管理水平中等。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)2個(gè)處理：生草栽培和清耕處理（對(duì)照），每個(gè)處理選立地條件相近而生長(zhǎng)勢(shì)一致的油茶林0.06 hm2，設(shè)3次重復(fù)，栽培用草種為多年生黑麥草，于2009年9月播種，每0.06 hm2播進(jìn)口黑麥草草種2.5 kg，每年刈割2次（5月和8月），其他生產(chǎn)管理措施相同。

1.3 測(cè)定內(nèi)容和方法

于2010和2011年的1～10月每隔10天測(cè)定0～20 cm土層的土壤含水量，并測(cè)定地表和土層10 cm深處的地溫，取每月測(cè)定值的平均值；3～8月（以3～5月為春季，以6～8月為秋季）分別于每天的8:00、10:00、12:00、14:00、15:00和17:00時(shí)測(cè)定地表和土層10、30 cm深處的地溫；并分別于7月10日和8月20日依次測(cè)定0～20、20～40和40～60 cm土層的土壤含水量；2011年10月20在油茶林地按“S”形采集不同試驗(yàn)點(diǎn)0～20和20～40 cm土層的土壤樣品，帶回室內(nèi)分析。參照《土壤農(nóng)化分析》中的測(cè)定方法[12]測(cè)定并分析土壤含水量及其有機(jī)質(zhì)含量等理化性質(zhì)指標(biāo)。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析和數(shù)據(jù)處理

所有分析均設(shè)3次重復(fù)，采用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 生草栽培對(duì)油茶林地土壤含水量的影響

生草栽培對(duì)油茶林地土壤水分含量月變化曲線的影響情況如圖1所示。由圖1可知，從1月到10月，不管是生草林地還是清耕林地，深為10～20 cm的土層其土壤水分含量均呈先升高后降低再緩慢升高的變化趨勢(shì)，但各個(gè)月份測(cè)定的生草栽培油茶林地的土壤含水量皆高于對(duì)照，在氣溫高、降雨偏少而蒸發(fā)量大的7～10月間，生草對(duì)油茶林地土壤保墑效果的影響十分顯著（見(jiàn)表1），其對(duì)淺層土壤的保墑效果大于其對(duì)較深土層的保墑效果。清耕油茶林地土壤含水量隨土層加深而增加，而生草栽培油茶林地的土壤含水量則呈現(xiàn)出淺土層含水量高于較深土層的變化趨勢(shì)，且在7～8月久旱不雨時(shí)生草對(duì)淺層土壤的保墑效果非常明顯。

圖1 生草栽培對(duì)油茶林地土壤水分含量月變化曲線的影響Fig. 1 Effect of sod culture on soil moisture content in C. oleifera forest

表 1 不同日期測(cè)定的不同油茶林地不同土層的含水量?Table 1 Moisture content in different soil layers of C.oleifera forest on different measured date

2.2 生草栽培對(duì)油茶林地土壤溫度的影響

生草栽培對(duì)油茶林地土壤溫度的影響情況如表2。由表2可知，生草栽培對(duì)油茶林地土溫的影響是“雙向”的。在寒冷的冬季，生草的覆蓋猶如給油茶林披上了一層“防寒衣”，可以提高油茶林地的土溫，1月份生草栽培林地20 cm土層的月均溫比對(duì)照高1.4 ℃；地表的月均溫比對(duì)照高1.8 ℃。天氣越寒冷這種增溫效果越明顯，生草栽培的油茶林地各土層的日溫差較小且變幅相對(duì)平穩(wěn)。而在夏秋季節(jié)（7～9月），生草阻隔了太陽(yáng)對(duì)土壤的直接照射，減少了油茶林地土壤對(duì)太陽(yáng)幅射能的吸收量，故使油茶林地土壤溫度有不同程度的降低。

表2 生草栽培對(duì)油茶林地土壤溫度的影響Table 2 Effect of sod culture on soil temperature in C. oleifera forest

3、4、5月生草栽培對(duì)土壤溫度的影響是不穩(wěn)定的，晴天生草林地土壤和地表的溫度一般要低于對(duì)照區(qū)，陰雨天則相反，晴天10 cm土層的日均溫比對(duì)照區(qū)低1.0～1.5 ℃，而陰雨天比對(duì)照區(qū)高0.4～0.7 ℃，日均溫的變化曲線如圖2與圖3所示。據(jù)統(tǒng)計(jì)，生草栽培的油茶林地20 cm深處的土層溫度穩(wěn)定在10 ℃以上的日期比對(duì)照區(qū)一般要早3～5 d。夏季生草栽培和清耕油茶林地的地表和10、30 cm處土層溫度的變化曲線分別如圖4和圖5所示。圖4和圖5表明，夏季中午12:00時(shí)測(cè)定的清耕林地地表溫度高達(dá)48.0 ℃，而生草林地的地表溫度為35.5 ℃；生草栽培林地地表的平均溫度比對(duì)照區(qū)約低11.0 ℃；在10 、30 cm深處土層生草林地的溫度比清耕林地分別低8.5、5.2 ℃。這一測(cè)定結(jié)果表明，在油茶林地栽培生草能有效減少地表對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收與傳導(dǎo)，能起到降溫保濕的作用，還能減輕高溫對(duì)油茶的傷害。

圖2 春季生草栽培林地地表和10、30 cm處土層溫度的變化曲線Fig. 2 Change of temperature of land surface, 10 and 30 cm soil layers of forest through sod culture in Spring

圖3 春季清耕林地地表和10、30 cm處土層溫度的變化曲線Fig. 3 Change of temperature of land surface, 10 and 30 cm soil layers of CK forest in Spring

圖4 夏季生草栽培林地表和10、30 cm處土層溫度的變化曲線Fig. 4 Change of temperature of land surface, 10 and 30 cm soil layers of forest through sod culture in Summer

2.3 生草栽培對(duì)油茶林地土壤物理性質(zhì)的影響

圖5 夏季清耕林地地表和10、30 cm處土層溫度的變化曲線Fig. 5 Change of temperature of land surface, 10 and 30 cm soil layers of CK forest in Summer

土壤容重、比重、總孔隙度、田間持水量等是分析評(píng)價(jià)土壤物理性質(zhì)的重要指標(biāo)，決定了土壤“固、液、氣”三相的分布情況，從而影響了油茶的根系發(fā)育及其對(duì)養(yǎng)分的吸收。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照區(qū)相比，生草栽培林地0～20 cm表層土壤容重的下降幅度為15%，而其比重和總孔隙度則分別增加了26.32%和43.9%；而20～40 cm深層土壤容重卻降低了2.94%，其比重和總孔隙度分別增加10.8%、21.55%；生草栽培油茶林地不同土層的田間持水量相比對(duì)照都有明顯的提高，其中0～20 cm表層增加17.19%，20～40 cm深層增加了28%。

2.4 生草栽培對(duì)油茶林地土壤養(yǎng)分含量的影響

生草栽培對(duì)油茶林地土壤中的有機(jī)質(zhì)和全氮、全磷、全鉀含量的影響情況如圖6所示。由圖6可知，生草栽培可增加土壤中的有機(jī)質(zhì)含量及表層土的全磷含量，而對(duì)全氮和全鉀含量的影響不是很明顯。栽培生草后油茶林地表層（0～20 cm）和深層（20～40 cm）土壤中的有機(jī)質(zhì)含量分別增加了14.02%和5.57%，這表明栽培的生草在刈割后不斷腐爛分解，增加了土壤中的有機(jī)質(zhì)含量。生草林地不同土層中的全磷含量均有所提高，其中0～20 cm表層土壤的全磷含量比對(duì)照提高了4倍，說(shuō)明栽培生草能有效促進(jìn)磷的增加；其全氮和全鉀含量亦均有所提高，但是增加幅度不大。

表3 生草栽培對(duì)油茶林地土壤物理性狀的影響Table 3 Effect of sod culture on physical properties of soil in C. oleifera forest

圖6 生草栽培對(duì)油茶林地土壤有機(jī)質(zhì)及全氮、全磷和全鉀含量的影響Fig. 6 Effect of sod culture on organic matter, total P, total N and total K contents in C. oleifera forest soil

生草栽培對(duì)油茶林地土壤中的速效氮、速效磷和速效鉀含量的影響情況如圖7所示。由圖7可知，栽培生草后油茶林地0～20 cm表層土壤中的速效氮含量有所提高，而20～40 cm深層土壤中的速效氮含量有所降低，但差異不大。生草栽培林地土壤各層中的速效磷含量均明顯地提高了，其中0～20 cm表層提高15.0%，20～40 cm深層提高50.4%；0～20和20～40 cm土層的速效鉀含量分別提高20.0%和16.7%。

圖7 生草栽培對(duì)油茶林地土壤速效氮、速效磷和速效鉀含量的影響Fig. 7 Effect of sod culture on available N, available P and available K contents in C. oleifera forest soil

3 結(jié)論與討論

紅壤土質(zhì)粘，其通氣透水性和保水能力均差，同時(shí)受降水的影響，土壤水分變化大，常易缺水干旱，生草栽培具有蓄水保墑的作用，這對(duì)需水較多的油茶來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，特別是在7月份恰逢油茶果實(shí)油脂積累的高峰期。據(jù)有關(guān)研究資料，油茶根系在土溫為21.7～23.6 ℃時(shí)生長(zhǎng)最好，而土溫為27～29 ℃時(shí)其生長(zhǎng)緩慢或停止，吸收功能減退，當(dāng)土溫大于37 ℃時(shí)其根系則會(huì)出現(xiàn)壞死現(xiàn)象[13]，生草栽培能有效地改善油茶林地的土壤溫度，提高冬季的土溫，降低夏季的高溫，減少高溫出現(xiàn)的頻率，使油茶根系處于較好的土溫環(huán)境中，這樣會(huì)延長(zhǎng)根系的生育期，提高根系的活動(dòng)及吸收能力；同時(shí)，生草栽培可降低土壤容重，提高土壤總孔隙度和田間持水量，使土壤的物理性狀得到有效改善，連續(xù)2年的生草刈割后，黑麥草經(jīng)土壤微生物分解后增加了土壤中的腐殖質(zhì)含量，促進(jìn)了土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，從而有效地改善了油茶林地的土壤結(jié)構(gòu)。此外，有關(guān)研究結(jié)果表明，我國(guó)大部分土壤表層的氮、磷和硫都來(lái)源于土壤中的有機(jī)質(zhì)[14]，因而提高土壤有機(jī)質(zhì)含量非常重要。林地生草不僅能有效提高土壤中的有機(jī)質(zhì)含量，也可發(fā)揮氮、磷、鉀等礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的有效性，還可降低病蟲(chóng)害的發(fā)生率[15]。因此，積極推廣油茶林地生草栽培，有利于改善油茶林地的理化性質(zhì)，促進(jìn)用地和養(yǎng)地的有機(jī)結(jié)合，從而促進(jìn)油茶產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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