生草栽培對油茶林地土壤理化性質的影響

周乃富 ，袁 軍 ，高 超 ，黃麗媛

（中南林業科技大學a.經濟林培育與保護省部共建教育部重點實驗室；b.經濟林育種與栽培國家林業局重點實驗室，湖南 長沙 410004）

油茶Camellia oleifera是我國南方特有的木本食用油料樹種[1]，在促進丘陵地區經濟發展和生態環境保護等方面具有重要作用。目前我國共有油茶林3.67×106hm2，但大多數油茶林產量低、品質差，這嚴重制約了油茶產業的高效發展。造成這種現象的原因，除了油茶品種混雜外，主要是管理方面的不足。傳統的經濟林果林地管理模式是，以墾覆為主要手段，土壤肥力主要依賴于化肥，病蟲害防治完全依賴化學農藥[2-3]。長期清耕致使林地地力退化，生物多樣性喪失，果實產量下降，品質變劣[4-5]。因此，改變傳統的油茶林地土壤管理模式，走用地與養地相結合的油茶生產可持續發展之路，這已成為油茶產業發展的重要方向[6-7]。目前，生草栽培已經成為一種新的園地管理模式，大量研究結果表明[8-11]，生草能夠改善林木的生長環境，提高果實品質，利用園地生草來替代傳統的清耕管理方式，能極大地推動園地生草制的快速發展。因此，本研究組將果園生草栽培技術應用于油茶林地土壤管理，以改變油茶林地土壤的理化性質，促使油茶林地用養結合，探討油茶低成本、省力化的栽培模式，以期為我國油茶林地土壤管理提供科學依據和參考資料。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗于2010～2011年兩年內完成，試驗區設在湖南省長沙市望城區中南林業科技大學油茶教學試驗基地，該基地的總面積約有20 hm2，其 地 理 坐 標 為 112°03′～ 113°02′E、20°58′～25°34′N。屬亞熱帶季風氣候，四季分明。年均總降水量1 422.4 mm，無霜期約275 d，平均氣溫為16.8～17.2 ℃，土壤為第四紀紅壤，土層深厚，土質較粘，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’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 試驗設計

試驗設2個處理：生草栽培和清耕處理（對照），每個處理選立地條件相近而生長勢一致的油茶林0.06 hm2，設3次重復，栽培用草種為多年生黑麥草，于2009年9月播種，每0.06 hm2播進口黑麥草草種2.5 kg，每年刈割2次（5月和8月），其他生產管理措施相同。

1.3 測定內容和方法

于2010和2011年的1～10月每隔10天測定0～20 cm土層的土壤含水量，并測定地表和土層10 cm深處的地溫，取每月測定值的平均值；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時測定地表和土層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”形采集不同試驗點0～20和20～40 cm土層的土壤樣品，帶回室內分析。參照《土壤農化分析》中的測定方法[12]測定并分析土壤含水量及其有機質含量等理化性質指標。

1.4 統計分析和數據處理

所有分析均設3次重復，采用Excel 2007進行數據統計和分析。

2 結果與分析

2.1 生草栽培對油茶林地土壤含水量的影響

生草栽培對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，但各個月份測定的生草栽培油茶林地的土壤含水量皆高于對照，在氣溫高、降雨偏少而蒸發量大的7～10月間，生草對油茶林地土壤保墑效果的影響十分顯著（見表1），其對淺層土壤的保墑效果大于其對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出淺土層含水量高于較深土層的變化趨勢，且在7～8月久旱不雨時生草對淺層土壤的保墑效果非常明顯。

圖1 生草栽培對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 生草栽培對油茶林地土壤溫度的影響

生草栽培對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土層的月均溫比對照高1.4 ℃；地表的月均溫比對照高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平穩。而在夏秋季節（7～9月），生草阻隔了太陽對土壤的直接照射，減少了油茶林地土壤對太陽幅射能的吸收量，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月生草栽培對土壤溫度的影響是不穩定的，晴天生草林地土壤和地表的溫度一般要低于對照區，陰雨天則相反，晴天10 cm土層的日均溫比對照區低1.0～1.5 ℃，而陰雨天比對照區高0.4～0.7 ℃，日均溫的變化曲線如圖2與圖3所示。據統計，生草栽培的油茶林地20 cm深處的土層溫度穩定在10 ℃以上的日期比對照區一般要早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時測定的清耕林地地表溫度高達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照區約低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 ℃。這一測定結果表明，在油茶林地栽培生草能有效減少地表對太陽輻射的吸收與傳導，能起到降溫保濕的作用，還能減輕高溫對油茶的傷害。

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 生草栽培對油茶林地土壤物理性質的影響

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價土壤物理性質的重要指標，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育及其對養分的吸收。調查中發現，與對照區相比，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 生草栽培對油茶林地土壤養分含量的影響

生草栽培對油茶林地土壤中的有機質和全氮、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質含量及表層土的全磷含量，而對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）土壤中的有機質含量分別增加了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質含量。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照提高了4倍，說明栽培生草能有效促進磷的增加；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 生草栽培對油茶林地土壤有機質及全氮、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 結論與討論

紅壤土質粘，其通氣透水性和保水能力均差，同時受降水的影響，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，這對需水較多的油茶來說至關重要，特別是在7月份恰逢油茶果實油脂積累的高峰期。據有關研究資料，油茶根系在土溫為21.7～23.6 ℃時生長最好，而土溫為27～29 ℃時其生長緩慢或停止，吸收功能減退，當土溫大于37 ℃時其根系則會出現壞死現象[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，減少高溫出現的頻率，使油茶根系處于較好的土溫環境中，這樣會延長根系的生育期，提高根系的活動及吸收能力；同時，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2年的生草刈割后，黑麥草經土壤微生物分解后增加了土壤中的腐殖質含量，促進了土壤團粒結構的形成，從而有效地改善了油茶林地的土壤結構。此外，有關研究結果表明，我國大部分土壤表層的氮、磷和硫都來源于土壤中的有機質[14]，因而提高土壤有機質含量非常重要。林地生草不僅能有效提高土壤中的有機質含量，也可發揮氮、磷、鉀等礦質營養的有效性，還可降低病蟲害的發生率[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，促進用地和養地的有機結合，從而促進油茶產業的可持續發展。

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