不同覆蓋處理對膠園土壤環(huán)境和橡膠樹生長的影響

原慧芳，巖香甩，魏麗萍，田耀華

（云南省熱帶作物科學研究所，云南景洪 666100）

地表覆蓋作為一種土壤調控技術，不僅能調節(jié)土壤溫度，改善土壤環(huán)境，提高水分利用效率，對季節(jié)性土壤水分虧缺可進行有效調節(jié)，發(fā)揮防旱保墑作用，而且有抑制雜草等作用［1-5］。近年來，為解決農業(yè)資源浪費和緩解化肥過量施用帶來的土壤退化及農業(yè)面源污染問題，利用有機材料和秸稈等農業(yè)廢棄物腐解釋放養(yǎng)分，減少化肥施用量，已成為國內外學者關注的熱點之一［6-7］。研究結果發(fā)現(xiàn)，這些措施可以提高土壤的持水性、改善土壤結構和增加土壤養(yǎng)分等。生產上常用的塑料地膜覆蓋也能明顯改善耕層土壤水、熱條件，協(xié)同提高作物產量［8-9］。

膠園內覆蓋有機物材料的研究也有相關報道，如陳青等學者研究了不同厚度的新型生物材料、薄膜、秸稈對幼齡膠園土壤養(yǎng)分及溫度的影響，最后篩選出生物材料可替代其它材料進行覆蓋［10-14］?；谠颇现材z區(qū)溫度偏高、地表蒸發(fā)強烈、廢棄物資源豐富和生物降解迅速的優(yōu)勢，可利用當?shù)乜少Y源化利用的廢棄物，在膠園土壤表面進行交錯分層覆蓋以最大限度地發(fā)揮防旱保墑作用，且持續(xù)供給植株充足養(yǎng)分。為此，本研究利用當?shù)匕闹迗怨す麣ぁ⑹秤镁囵B(yǎng)基質廢渣、椰子殼、香蕉葉、報紙、油粕、廢木屑等，設置了有機覆蓋Ⅰ、有機覆蓋Ⅱ、防草席覆蓋，以不覆蓋的常規(guī)管理為對照，通過定期觀測不同覆蓋處理對土壤環(huán)境和橡膠樹年生長量的影響，以期為云南熱區(qū)多途徑綠色農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)和技術指導。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

研究地點位于云南省景洪市云南省熱帶作物科學研究所環(huán)境友好型生態(tài)膠園示范基地，海拔590～760 m，屬于南亞熱帶西南季風氣候，一年中有明顯的干季（11 月至次年4 月）和雨季（5-10月）之分，年平均氣溫21.5℃，年蒸發(fā)量1 310.6 mm，≥10℃的年積溫8 100.4℃，年降雨量1 161.8 mm，平均相對濕度85%。試驗小區(qū)面積約1.60 hm2，橡膠樹株行距2 m×12 m，種植密度25株/667m2。保護帶間作2 m×2 m 的香蕉。土壤為磚紅壤［15］，具體土壤理化性質見表1。

表1 試驗地土壤基礎理化性狀

1.2 試驗設計

試驗材料為2015 年定植的2 個品種‘熱墾628’和‘熱墾879’。

試驗采取隨機區(qū)組設計，共設2 個區(qū)組，每個區(qū)組包括對照有4 個覆蓋處理。4 處理×2 樣地×20 株×3 次重復=480 株，每次重復長60 m×寬2 m=120 m2（20 株），每處理360 m2（60 株），需要每塊樣地1 440 m2（240 株），實際每塊樣地長750 m×寬2 m=1 500 m2。

試驗于2017 年3 月28 日布置完成，覆蓋材料統(tǒng)一鋪設在整個植膠帶面上。設置了3 種覆蓋處理：1）有機覆蓋Ⅰ，見表2；2）有機覆蓋Ⅱ，見表3；3）防草席覆蓋，將防草席直接覆蓋在整個植膠帶。不覆蓋（常規(guī)對照），每年4 月、6 月、8 月對植膠帶除草，7 月、12 月對保護帶進行砍草；每年5月將有機肥施入壓青溝內后并壓青，1～3 年幼樹施有機肥5 kg/株，共施1 次；每年5 月和10 月分別按0.5 kg/株和0.3 kg/株交替施復合肥（N∶P∶K=15∶10∶12）。

表2 有機覆蓋Ⅰ處理說明

表3 有機覆蓋Ⅱ處理說明

1.3 觀測內容及方法

（1）土壤含水量、土壤電導率和土壤溫度：采用型號為WET 的野外便攜式速測儀（英國Technologica 公司）對土壤含水量（SWC）、土壤電導率（SC）和土壤溫度（ST）共3 個參數(shù)進行測定，2017-2018 年持續(xù)2 年于每年的干季和雨季定期每月月底測定1 次，干、雨季各測定5 次，每次重復取值3 次。

（2）土壤養(yǎng)分：2017-2020 年于每年10 月份后采集各覆蓋處理土壤進行土壤養(yǎng)分測定［16］，采用多點采樣法，分別采集0—20 cm 和20—40 cm 土層土壤，同層混合裝袋帶回實驗室，樣品風干后測定土壤全量碳、氮、磷、鉀、鈣、鎂，堿解氮、速效磷、速效鉀、交換性鈣、有機質含量和pH。

（3）橡膠樹生長量：2017-2020 年于每年12 月份定期測定各覆蓋處理橡膠樹干1.3 m 處莖圍。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 19.0 軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。以單雙因素方差（ANOVA）分析季節(jié)、年份和不同處理的各項參數(shù)，以Duncan 法進行多重比較（P<0.05）。

2 結果與分析

2.1 不同覆蓋處理對膠園土壤含水量、土壤電導率和土壤溫度的影響

比較不同覆蓋處理土壤含水量（SWC）、土壤電導率（SC）、土壤溫度（ST）的變化情況（表4），在干季，除2017 年和2018 年第4 次監(jiān)測時（下同）處理間的SWC 無顯著差異外，其它次監(jiān)測各覆蓋處理間的SWC 基本都明顯高于對照。兩年各處理的SC 變化趨勢不一，如2017 年第1 次兩種有機覆蓋處理、第2 次有機覆蓋Ⅱ和第3 次防草席覆蓋處理的SC 高于對照，其它次數(shù)各覆蓋處理的SC 基本都低于對照，但其間顯著差異不明顯。2018 年第1 和第2 次因土壤太干，測不出SC 數(shù)據(jù)，而其它3 次各處理間的SC 變化無規(guī)律，但其間有顯著差異。各覆蓋處理的ST 會隨著外界水熱因子變化而調節(jié)的變化，2017 年各覆蓋處理的ST 基本都明顯低于對照，2018 年各覆蓋處理的ST為無規(guī)律上下變幅，其間顯著差異不明顯。在雨季，2017 年和2018 年的SWC 變化趨勢基本一致，均為2 種有機覆蓋的SWC 高于防草席覆蓋和對照。兩年各覆蓋處理的SC 變化趨勢不一，2017 年第1 和2 次有機覆蓋Ⅱ和第2 次防草席覆蓋處理的SC 高于對照；2018 年第4 和5 次各處理的SC 均低于對照，而其它3 次的SC 基本都高于對照。兩年的ST 變化趨勢不同，除2017 年第5 次各處理的ST 無顯著差異外，其余次數(shù)各覆蓋處理的ST 均明顯高于對照；而2018 年各覆蓋處理的ST 基本都低于對照。從兩季比較來看，各覆蓋處理的SWC和ST 均顯著高于干季；各處理的SC 變化趨勢不規(guī)律，除2017 年對照處理第3 次至第5 次干季的SC 低于雨季外，其它處理和2018 年所有處理的SC 干季基本都高于雨季。

2.2 不同覆蓋處理對膠園土壤養(yǎng)分的影響

2.2.1 對土壤全量養(yǎng)分含量的影響

比較2 個土層（0—20 cm 和20—40 cm）不同覆蓋處理間全量養(yǎng)分含量（T.C、T.N、T.P、T.K、T.Ca、T.Mg）的變化情況（表5），有機覆蓋Ⅰ處理的全量養(yǎng)分變化幅度最大，其次是有機覆蓋Ⅱ處理，其間存在有顯著差異。防草席覆蓋處理與對照相比呈不規(guī)律的上下變幅，如2020 年防草席覆蓋處理的T.C 和T.N 高于對照，2017-2019 年都低于對照；2020 年防草席覆蓋處理的T.P 和T.K 低于對照，而2017-2019 年基本都高于對照，且其間存在有顯著差異。隨著時間推移，不同年份間各處理的全量養(yǎng)分存在有顯著差異，除同一處理下不同年份的T.N 隨著時間遞增穩(wěn)定升高外，其它全量養(yǎng)分含量高低變化不規(guī)律。總體比較來看，4年各覆蓋處理的土壤養(yǎng)分高低順序大致表現(xiàn)為：有機覆蓋Ⅰ＞有機覆蓋Ⅱ＞防草席覆蓋＞常規(guī)對照。

表5 不同覆蓋處理對土壤全量養(yǎng)分含量的影響

2.2.2 對土壤速效養(yǎng)分含量、土壤有機質和pH 的影響

比較2 個土層不同覆蓋處理間速效養(yǎng)分（Hy.N、A.P、A.K、Ex.Ca、Ex.Mg、O.M）和pH 的變化情況（表6），同樣是兩種有機覆蓋處理的速效養(yǎng)分和pH 變化幅度最大，防草席覆蓋處理與對照相比呈不規(guī)律的上下變幅。除兩個有機覆蓋處理的A.P低于對照外，兩個有機覆蓋處理的其它速效養(yǎng)分含量（Hy.N、A.K、Ex.Ca、Ex.Mg）基本都高于對照。防草席覆蓋的Hy.N 均低于對照，而防草席覆蓋的A.P 和A.K 均高于對照，且其間存在有顯著差異。隨著年份的推移，各覆蓋處理的O.M 和pH 呈不規(guī)律上下變幅，兩個有機覆蓋處理的O.M 和pH 均最高，防草席覆蓋處理的O.M 基本都低于對照，而pH 基本都高于對照，其間顯著差異不明顯?？傮w比較來看，4 年各覆蓋處理的土壤速效養(yǎng)分高低順序大致表現(xiàn)為：有機覆蓋Ⅰ＞有機覆蓋Ⅱ＞防草席覆蓋＞常規(guī)對照。

表6 不同覆蓋處理對土壤速效養(yǎng)分含量、土壤有機質和pH的影響

2.3 不同覆蓋處理對橡膠樹生長狀況的影響

比較4 年不同覆蓋處理橡膠樹生長量（莖圍）的變化情況（表7），不同覆蓋處理橡膠樹莖圍生長量較對照均高出2%以上，除熱墾879 的莖圍在2017 年和2018 年間有顯著差異外，其它年份和熱墾628 的莖圍在各處理間無顯著差異；對橡膠樹品種熱墾628 來說，各處理下莖圍增長量高低順序基本均表現(xiàn)為：有機覆蓋Ⅰ＞有機覆蓋Ⅱ＞防草席覆蓋＞常規(guī)對照；對橡膠樹品種熱墾879 來說，大多數(shù)年份（2017 年除外）各處理下橡膠樹莖圍增長量高低順序表現(xiàn)為：防草席覆蓋＞有機覆蓋Ⅰ＞有機覆蓋Ⅱ＞常規(guī)對照。從不同年份比較2 個品種增長量的變化情況來看，2 個品種均為2018 年顯著最高，其次為2020 年，2017 年和2019 年的值相對低，其間無顯著差異。

表7 不同覆蓋處理對橡膠樹生長量（莖圍）的影響 cm

3 小結與討論

研究結果發(fā)現(xiàn)，干季3 種覆蓋處理的SWC 均高于對照，這表明覆蓋物使土壤水分蒸發(fā)量減少，進而提高了土壤含水量；干、雨季3 種覆蓋處理的SC 變化不規(guī)律，這暗示著不同覆蓋處理對SC 的調節(jié)作用需要一個長期的影響過程，短期內難以穩(wěn)定反映覆蓋物對土壤中鹽類離子的調節(jié)作用；干季3 種覆蓋處理的ST 變化趨勢不一，2017 年各覆蓋處理的ST 基本都低于對照，而2018年變化為高于對照，這表明不同覆蓋處理可以調節(jié)土壤溫度的變化，改變了地表熱量傳導和光輻射吸收轉化的過程。可見，不同覆蓋處理在地表形成了土壤與大氣熱交換的障礙層，不僅可以阻

止太陽的直接輻射，而且還減少土壤向大氣中散發(fā)熱量，致使覆蓋層下面土壤的溫度上升緩慢且沒有出現(xiàn)明顯峰值，進而維持較高的土壤最低溫度，有利于植株根系的生長發(fā)育。本研究結果與多個研究［17-18］結果相似，同為有機地表覆蓋物能明顯發(fā)揮防旱保墑和改善土壤結構的作用。

研究結果發(fā)現(xiàn)，沒有施任何化肥的有機覆蓋Ⅰ和有機覆蓋Ⅱ處理改善土壤養(yǎng)分的效果最明顯，2 個土層下的土壤養(yǎng)分含量均高于對照。比較4 年各覆蓋處理在2 個土層下土壤養(yǎng)分含量和pH 的變化情況，其高低順序基本表現(xiàn)為：有機覆蓋Ⅰ＞有機覆蓋Ⅱ＞防草席覆蓋＞常規(guī)對照。這表明各有機覆蓋材料在土壤中分解、礦化，形成腐殖質等，使土壤肥力不斷提高。單從各覆蓋處理的O.M 來看，防草席覆蓋處理的O.M 低于對照，改善土壤有機質作用不明顯，但明顯減少了水分蒸發(fā)和抑制了雜草生長?？傊?，不同覆蓋處理均不同程度地改善了膠園土壤環(huán)境，從而促進了橡膠樹的生長。因此，生產上可根據(jù)不同種植對象因地制宜推廣應用各種覆蓋措施，這也為今后山地膠園綠色種植和循環(huán)經(jīng)濟提供新的思路。