贛北丘陵區果園不同套種模式對退化紅壤理化性質的影響

張華明，王昭艷，喻榮崗，楊 潔，左長清，鄭海金，湯崇軍

（1.江西省水土保持科學研究所，南昌330029；2.中國水利水電科學研究院，北京100048；3.江西農業大學，南昌330045）

江西是我國紅壤中心區域，也是我國南方紅壤區水土流失典型區域。在全省16.69萬km2的總土地面積中，海拔在200～500m之間的丘陵、崗阜和山間盆地交錯分布，面積約7.01萬km2［1］。長期以來，隨著人口的不斷增長和不合理的開墾利用，低山丘陵區成為全省水土流失重點區域。果樹種植在江西有著悠久的歷史，也是江西低山丘陵的主要利用方式。尤其是自2000年，江西省實施了“南桔北梨”果業發展戰略后，全省果業得到了空前的發展。大規模的果園開發，獲得了良好的經濟效益，加快了農民脫貧致富奔小康的步伐，推動農村經濟乃至全省的經濟發展。

但由于果園土地利用比較單一、經營粗放、全墾清耕現象普遍，加上在一些地方，不科學的大規模無序開發，使果業開發成為低山丘陵水土流失的重要原因。果園套種，特別是幼齡果園套種，是一種有效的果園水土保持措施，不僅可以有效地保持水土［2－3］，而且可以獲得一定的經濟效益。本文以5a的野外定位觀測試驗數據為基礎，分析果園不同套種模式對土壤物理性質、水分狀況、土壤養分等方面的影響進行研究，探討丘陵區果園水土保持措施與土壤理化性質改良關系，為果園套種模式選擇，丘陵區土地綜合利用提供依據。

1 研究區概況

試驗區位于江西省北部德安縣境內的江西水土保持科技園內。江西水土保持科技園地理位置東經115°23′－115°53′，北緯29°10′－29°35′，屬亞熱帶濕潤季風氣候區，多年平均降雨量1 350.9mm，無霜期249d，年蒸發量為1 400～1 800mm；地貌類型以淺丘崗地為主，地勢西北高、東南低，地形起伏，高差較小，海拔高度一般30～90m；土壤為第四紀紅土發育的紅壤，土層平均深60～100cm；地帶性植被屬亞熱帶常綠闊葉林，現狀植被主要是天然次生、半次生和人工林，主要樹種有杉木、濕地松、杜鵑、繼木、金櫻子等；主要草本植物有芭茅、狗尾草等。

2 研究方法

2.1 坡面徑流小區布置

柑橘試驗區地面坡度為12°，坡向西偏北，土壤為第四紀紅土發育的紅壤。共設置6個處理小區，其水平投影長度為20m，寬度為5m，面積各為100 m2，集水槽、集水池（收集徑流）位于徑流場下方擋水墻處。每個小區內均于2001年春天種植2年生柑橘12株，栽植密度均為2.5m×3.0m，套種模式具體布設見表1。

表1 不同套種模式標準徑流小區試驗設計

2.2 土壤物理指標測定

用環刀法（環刀分層：0－20，20－40cm）取樣，測定土壤容重、最大持水量、最小持水量、毛管持水量、孔隙度（總孔隙度、毛管孔隙度）［4－5］。

2.3 土壤化學指標測定

有機質－重鉻酸鉀法，全氮－半微量開氏法，全磷－高氯酸消化、鉬銻抗比色法，全鉀－氫氧化鈉熔融、火焰光度計法，速效氮－堿解蒸餾法，速效磷－Na2CO3堿熔鉬銻抗比色法，速效鉀－火焰分光光度計法，pH 值－酸度計法進行測定［4－5］。

3 結果分析

3.1 不同套種模式對土壤物理性質的影響

3.1.1 不同套種模式對土壤水分物理性質的影響土壤水分是土壤的一個重要組成成分，它積極參與土壤中物質的轉化過程，是植物生長所必需的，它影響著土壤結構的形成以及土壤結構的穩定性，是土壤肥力的重要指標之一。試驗區果園土壤水分主要來源于大氣降水，土壤含水量一般隨著降雨情況與土層深度的變化而變化。

表2 各小區土壤含水量 %

根據2003年對不同處理小區5月、7月和10月土壤含水量的分析（見表2）結果表明，0－20cm和20－40cm平均土壤含水量均以清耕區（Ⅵ小區）最低，不足19%，而其余處理小區幾乎都均在20%以上，說明果園套種均能提高土壤含水量，其中以百喜草全園覆蓋（Ⅰ小區）和狗牙根全園覆蓋（Ⅲ小區）的效果最好，平均土壤含水量均在22%以上。

在前期有豐富降雨的情況下，7月1日（6月21日至6月29日連續降雨，降雨量達244.4mm）0－20 cm的土壤含水量從高到低的排序：Ⅰ＞Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅴ＞Ⅳ＞Ⅵ，20－40cm的土壤含水量從高到低的排序：Ⅲ＞Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅳ＞Ⅵ＞Ⅴ；在長期高溫干旱的情況下，（7月7日至7月31日均無降雨）土壤水分處于連續消耗過程，7月31日0－20cm的土壤含水量從高到低的排序：Ⅵ＞Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅴ＞Ⅰ＞Ⅳ，20－40 cm的土壤含水量從高到低的排序：Ⅵ＞Ⅱ＞Ⅴ＞Ⅳ＞Ⅲ＞Ⅰ。這說明，在干旱季節果園套種的蒸散作用會減少土壤水分，而前期降雨比較豐沛時果園套種的蓄水效果更為顯著，遠大于其套種植物蒸散發作用的影響。這些從一定程度上表明果園套種能有效地利用雨水資源，提高土壤含水量，這和果園配置措施的年均土壤含水量高于清耕區的原因是一致的。

3.1.2 不同套種模式對土壤容重、毛管持水量的影響 土壤容重可以反映土壤的孔隙狀況、松緊程度和土壤肥力等狀況，是土壤理化性質的一項重要指標。土壤容重對土壤的透氣性、入滲性能、持水能力、溶質遷移特征以及土壤的抗侵蝕能力都有非常大的影響［6－7］。毛管持水量是毛管上升作用所能保持的最大水量。

表3 各小區土壤容重和毛管持水量

從對不同套種模式土壤容重和毛管持水量分析（見表3）來看，試驗期間清耕區的土壤容重均大于1.30g／cm3，毛管持水量在30%；采取了套種措施處理小區的土壤容重和毛管持水量均好于清耕區，其中以套種狗牙根模式的改良效果最為突出。橫坡套種農作物的改良土壤結構的效果好于順坡耕作?？梢?，果園采取套種措施，建立復合生態系統有助于改善其土壤的物理性狀。

3.2 不同套種模式對土壤化學性質的影響

3.2.1 不同套種模式對土壤有機質的影響 對不同套種模式土壤有機質觀測數據進行分析（見圖1），結果表明：套種牧草土壤有機質含量在14.41～17.92 g／kg之間，套種農作物區土壤有機質在16.28～17.15g／kg之間。與果園清耕相比，不同套種模式均能明顯提高土壤有機質，其改良土壤有機質的效果依次為Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅴ＞Ⅳ＞Ⅰ。果園套種牧草，可以增加土壤腐殖質含量，同時為土壤動物和微生物營造一個良好生活環境，土壤動物和微生物反過來又促進地表枯落物和腐殖質的分解，提高有機質含量。套種農作物橫坡耕作與順坡耕作的翻壓填埋、開溝種植綠肥等增加地表覆蓋和枯落物量，同時也增加土壤中好氧微生物的數量，加快腐殖質的分解和轉化，提高土壤有機質含量。

圖1 不同套種模式對土壤有機質影響

3.2.2 不同套種模式對土壤全N、全K、全P的影響氮、磷、鉀都是植物生長必不可少的大量營養元素，全N、全K、全P在一定程度代表了土壤的供N、供P和供K能力的大小，反映了土壤結構和土壤肥力狀況。研究于2006年對不同試驗處理小區進行土壤取樣，分析其土壤全N、全K、全P含量以及各種套種模式對土壤全量養分的影響，結果見圖2。

圖2 不同套種模式對土壤全氮、全磷、全鉀影響

表4 不同套種模式對土壤全量養分的影響

由圖2和表4可知，果園不同套種模式土壤全氮含量在0.91～1.07g／kg之間，全磷含量在0.28～0.41g／kg之間，全鉀含量在13.60～15.65g／kg之間，均比果園清耕對照小區相應值高，這說明不同套種模式均能顯著改良土壤果園全氮、全磷、全鉀狀況，其改良全氮的效果依次為Ⅰ＞Ⅲ＞Ⅳ＞Ⅴ＞Ⅱ，改良全磷的效果依次為Ⅳ＞Ⅴ＞Ⅲ＞Ⅰ＞Ⅱ，改良全鉀的效果依次為Ⅰ＞Ⅳ＞Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅴ。從改良果園土壤全氮效果來看，套種百喜草和狗牙根果園模式優于套種農作物模式。從改良果園土壤全磷效果來看，套種農作物模式都明顯好于套種不同牧草模式。果園套種的不同牧草，改良效果也不一樣，改良土壤全氮和土壤全磷效果百喜草＞狗牙根＞闊葉雀稗草；改良土壤全鉀的效益百喜草＞闊葉雀稗草＞狗牙根。橫坡套種農作物和順坡套種農作物來看，橫坡套種改良土壤全氮、全磷和全鉀的效果，明顯比順坡套種高，說明果園橫坡套種具有較好的保持土壤養分的作用。

3.2.3 不同套種模式對土壤速效養分的影響 土壤速效養分雖然在養分總量中只占很少部分，但它是反映土壤養分供應能力的重要指標。土壤速效氮、磷、鉀含量的高低，直接關系到土壤結構好與壞，供肥能力的強與弱，對植物生長意義重大。本研究于2006年，對果園不同套種模式的土壤速效養分觀測結果進行分析，結果見圖3和表5。

圖3 不同套種模式對土壤速效養分影響

表5 不同套種模式對土壤速效養分的影響

由圖3和表5可知，果園不同套種模式土壤堿解氮含量在91.00～110.25mg／kg之間，速效磷含量在3.92～8.84mg／kg之間，速效鉀含量在65.00～112.09mg／kg之間，不同處理土壤堿解氮含量Ⅳ＞Ⅴ＝Ⅲ＞Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅵ，土壤速效磷含量Ⅳ＞Ⅴ＞Ⅰ＞Ⅵ＞Ⅱ＞Ⅲ，土壤速效鉀含量Ⅰ＞Ⅳ＞Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅵ＞Ⅴ。與果園清耕相比，各種套種模式均能明顯提高果園土壤堿解氮，其中套種農作物模式優于套種牧草模式，這與夏季種植黃豆，具有一定的固氮能力有關。套種百喜草和套種農作物提高果園土壤速效磷含量，而套種狗牙根與闊葉雀稗草則略為降低了土壤速效磷含量。除了順坡套種農作物降低土壤速效鉀之外，其他套種模式均明顯提高了其土壤速效鉀含量。橫坡套種改良土壤速效養分的效果，明顯比順坡套種高，這也反映了果園橫坡耕作套種保持土壤養分的作用比順坡耕作套種強。

4 結論

（1）果園套種均能提高土壤含水量，其中以百喜草全園覆蓋和狗牙根全園覆蓋的效果最好，平均土壤含水量均在22%以上。果園套種可以改善土壤容重，提高土壤毛管持水量，其中以全園套種狗牙根模式改良效果最好。

（2）在長期干旱季節，果園套種植物的蒸散作用會減少土壤水分（百喜草全園覆蓋區比清耕區減少了2.54%），而前期降雨比較豐沛時果園套種的蓄水效果更為顯著（百喜草全園覆蓋區比清耕區提高了4.50%），遠大于其套種植物蒸散發作用的影響，說明果園套種在前期降雨豐沛時的蓄水效果更為顯著，從一定程度上表明果園套種能有效地利用雨水資源，在果園內采取套種措施對雨水資源比較豐富的南方地區具有重要意義。

（3）果園套種可以明顯改善土壤有機質和土壤全量養分含量。從改良土壤有機質來看，套種狗牙根改良效果最好，套種百喜草改良效果最差。從改良果園土壤全氮效果來看，套種百喜草和狗牙根果園模式優于套種農作物模式，套種闊葉雀稗草改良效果最差；從改良果園土壤全磷效果來看，套種農作物模式都明顯好于套種不同牧草模式。

（4）各種套種模式均能明顯提高土壤堿解氮含量，其中，套種農作物模式優于套種牧草模式。套種百喜草和套種農作物提高果園土壤速效磷含量，而套種狗牙根與闊葉雀稗草則略為降低了土壤速效磷含量。除了順坡套種農作物降低土壤速效鉀之外，其他套種模式均明顯提高了其土壤速效鉀含量。

（5）改良土壤全氮和土壤全磷效果百喜草＞狗牙根＞闊葉雀稗草；改良土壤全鉀的效益百喜草＞闊葉雀稗草＞狗牙根。橫坡套種農作物和順坡套種農作物來看，橫坡套種改良土壤全氮、全磷、全鉀和堿解氮、速效磷與速效鉀的效果，明顯比順坡套種高，說明果園橫坡套種具有較好的保持土壤養分的作用。

［1］ 左長清，張展羽.紅壤坡地水土流失及其防治對策［C］／／中國水土保持學會第三次全國會員代表大會學術論文集.北京：中國農業科學技術出版社，2006：116－119.

［2］ 段舜山，林秋奇，章家恩，等.廣東緩丘坡地牧草果樹間作模式的水土保持效應［J］.中國草地，2000（5）：35－40.

［3］ 段舜山，蔡昆爭，王曉明，等.鶴山赤紅壤坡地幼齡果園間作牧草的水土保持效應［J］.草業科學，2000，17（6）：12－17.

［4］ 中國科學院南京土壤研究所.土壤理化分析［M］.上海：上?？萍汲霭嫔?，1978.

［5］ 中華人民共和國林業行業標準.森林土壤分析方法［S］.北京：國家林業局發布，1999.

［6］ 潘云，呂殿青.土壤容重對土壤水分入滲特性影響研究［J］.灌溉排水學報，2009，28（2）：59－61，77

［7］ 鄭紀勇，邵明安，張興昌.黃土區坡面表層土壤容重和飽和導水率空間變異特征［J］.水土保持學報，2004，18（3）：53－56.