田丹，楊東紅，石春發(fā)，胡岑龍

（黔東南州林業(yè)科學(xué)研究所，貴州凱里 556000）

油茶是黔東南州種植較為廣泛的木本油料作物，但目前存在品種混雜、管理粗放、土壤理化性質(zhì)變差等諸多問(wèn)題，極大影響了油茶的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。土壤是植物生長(zhǎng)的載體，植物通過(guò)根系吸收生長(zhǎng)發(fā)育必須的營(yíng)養(yǎng)元素，當(dāng)植物的種類(lèi)和數(shù)量不同，會(huì)對(duì)土壤的理化性質(zhì)產(chǎn)生不同的影響，從而影響土壤肥力水平[1]。所以，在油茶林內(nèi)開(kāi)展生態(tài)栽培，是實(shí)現(xiàn)油茶健康持續(xù)發(fā)展的有效方法之一[2-3]。相比于單一種植，其能高效充分利用時(shí)間和空間，進(jìn)而提高復(fù)種指數(shù)，將不同的作物在時(shí)間和空間上進(jìn)行結(jié)合，組合成多樣的種植模式。

土壤容重、孔隙結(jié)構(gòu)、水分有效性是反映土壤物理性質(zhì)的重要指標(biāo)，受到地表植被種類(lèi)及經(jīng)營(yíng)方式等因素的影響，既決定了土壤的水、肥、氣、熱等狀況，又決定了土壤肥力水平。趙偉文[4]等分析了9 種不同林分類(lèi)型的土壤物理性質(zhì)，表明不同林分的物理性質(zhì)是有差異的。楊會(huì)俠[3]等研究了天然次生針葉林的土壤物理性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)3 種不同的經(jīng)營(yíng)方式之間有明顯的差異。土壤的化學(xué)性質(zhì)包括有機(jī)質(zhì)、礦物營(yíng)養(yǎng)元素等，是植物生長(zhǎng)所必需的，也是體現(xiàn)土壤肥力大小的重要標(biāo)志[5-6]。

覃祚玉[7]等對(duì)廣西杉木主產(chǎn)區(qū)土壤肥力進(jìn)行評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)不同代杉木林土壤肥力存在差異，可能與煉山、采伐等措施有關(guān)。周瑋等[8]對(duì)貴州喀斯特典型區(qū)花江峽谷5 種土地利用方式土壤肥力進(jìn)行評(píng)價(jià)，指出土壤養(yǎng)分存在顯著差異。由此可知，植被及利用方式等條件的差異，可影響土壤的物理化學(xué)狀況。因此，以20 世紀(jì)50 年生老油茶林套種不同植物的土壤為研究對(duì)象，定量比較其物理和化學(xué)性質(zhì)，為老油茶林土壤肥力的改善和合理利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于貴州黔東南州岑鞏縣大有鎮(zhèn)新屋，屬砂頁(yè)巖侵蝕地貌，地處云貴高原向湘西過(guò)渡的斜坡地帶，屬武陵山、苗嶺山余脈交錯(cuò)的低山丘陵，地勢(shì)自西北向東南逐漸降低傾斜。境內(nèi)最高海拔1359.9m，最低海拔330m，大部分地區(qū)海拔在400～700m，境內(nèi)屬亞熱帶溫暖溫潤(rùn)氣候，具有春暖、夏熱、秋涼、冬冷的特征，四季分明、雨量充沛、雨熱同季。年平均降雨量1142.7mm，年平均氣溫16.4℃，1 月平均氣溫5℃，7 月平均氣溫26.5℃，極端最低氣溫-10.8℃，極端最高氣溫39.5℃，無(wú)霜期275d。研究區(qū)內(nèi)成土母質(zhì)主要是砂頁(yè)巖風(fēng)化物，此外，還有板巖、玄武巖的風(fēng)化物，土壤類(lèi)型是黃紅壤。研究區(qū)具體信息（見(jiàn)表1 和圖1）。

表1 采樣點(diǎn)基本信息

圖1 采樣點(diǎn)分布圖

1.2 研究方法

1.2.1 采樣設(shè)計(jì)。在調(diào)查區(qū)域內(nèi)，采用油茶套種玉米、油茶套種太子參、油茶純林3 種經(jīng)營(yíng)方式。油茶套種太子參，油茶套種玉米。油茶純林地塊均為向陽(yáng)面，處于中坡位，油茶套種太子參每塊地規(guī)格為1.2m×10m，行株距為0.15m×0.6m，距離油茶0.5m；油茶套種玉米，為春季玉米，5 月初播種，玉米行株距為0.5m×0.4m，已有人犁地播種玉米；油茶純林行株距為5m×5m，目前無(wú)人管理，地表只有矮小的草類(lèi)。隨機(jī)選擇油茶樹(shù)齡相同（均為50a 左右）、相近立地（坡位）的地塊進(jìn)行取樣，各3 塊。

1.2.2 土壤樣品采集。遵循“隨機(jī)、等量、多點(diǎn)混合”的原則，采用“S”形路線進(jìn)行采樣。采樣深0～30cm，采樣點(diǎn)共10 個(gè)，每個(gè)采樣點(diǎn)土壤采集重量相等，均為0.2kg。采集后混合并利用“四分法”取1kg，采用φ70mm×52mm（200.018cm2）的環(huán)刀取土樣，并用鋁盒進(jìn)行密封。

1.2.3 土壤理化性質(zhì)測(cè)定。（1）物理性質(zhì)：土壤自然含水量采用烘干法測(cè)定，土壤容重和總孔隙度采用環(huán)刀法測(cè)定。（2）化學(xué)性質(zhì)：pH 值采用電位法測(cè)定；有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化外加熱法測(cè)定；全氮采用全自動(dòng)定氮儀凱式定氮法測(cè)定；全磷采用高氯酸-濃硫酸消煮制備待測(cè)液后，用鉬銻抗比色法測(cè)定；全鉀采用高氯酸-濃硫酸消煮制備待測(cè)液后，用火焰光度法測(cè)定[9]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同經(jīng)營(yíng)方式油茶林地土壤物理性質(zhì)的變化

2.1.1 土壤容重。土壤容重是反映土壤松緊度，持水能力的重要指標(biāo)之一，會(huì)影響植物根系向周?chē)h(huán)境伸展。容重越大，土壤越緊實(shí)，通氣透水能力越差；反之，土壤結(jié)構(gòu)與性能良好[10]。由表2 和圖2 可知，在0～30cm 土層厚度中，土壤容重變化范圍為1.173～1.332g/cm3，排序?yàn)橛筒杓兞郑居筒杼追N玉米林＞油茶套種太子參。油茶套種太子參土壤容重最小，為1.173g/cm3，說(shuō)明該類(lèi)型的土壤最疏松；其次是油茶套種玉米林，土壤容重為1.315g/cm3；油茶純林土壤容重最大，為1.332g/cm3。

圖2 不同經(jīng)營(yíng)方式老油茶林土壤容重

2.1.2 土壤自然含水量。土壤水分既是植物吸收水分的主要來(lái)源，也是各種物質(zhì)特別是營(yíng)養(yǎng)元素的重要溶劑，是土壤溶液的主要構(gòu)成成分，是大多數(shù)土壤物理、化學(xué)、生物反應(yīng)發(fā)生的場(chǎng)所，能直接影響植物的生長(zhǎng)[11-12]。由表2 和圖3 可知，在0～30cm 土層厚度中，自然含水量變化范圍為185.643～223.807g/kg，排序?yàn)橛筒杼追N太子參＞油茶套種玉米林＞油茶純林。油茶套種太子參自然含水量最高，為223.807g/kg；其次是油茶套種玉米林，自然含水量為211.697g/kg；油茶純林自然含水量最小，為185.643g/kg。

圖3 不同經(jīng)營(yíng)方式老油茶林土壤自然含水量

2.1.3 土壤總孔隙度?？偪紫抖确从沉送寥赖目紫稜顩r，總孔隙度大，說(shuō)明土壤較疏松、結(jié)構(gòu)良好，能容納較多的水和空氣[13]，有利于養(yǎng)分轉(zhuǎn)化為有效形態(tài)，便于植物根系吸收，促進(jìn)植物生長(zhǎng)。由表2 和圖4 可知，在0～30cm土層厚度中，總孔隙度變化范圍為0.497%～0.557%，排序?yàn)橛筒杼追N太子參＞油茶套種玉米林＞油茶純林。油茶套種太子參土壤總孔隙度最大，為0.557%；其次是油茶套種玉米林，為0.504%；油茶純林最小，為0.497%。

圖4 不同經(jīng)營(yíng)方式老油茶林土壤總孔隙度

表2 黔東南山地不同經(jīng)營(yíng)方式老油茶林土壤物理性質(zhì)

2.2 不同經(jīng)營(yíng)方式老油茶林土壤化學(xué)性質(zhì)的變化

2.2.1 土壤pH 值。pH 值是土壤的化學(xué)特性之一，作用于土壤微生物的活動(dòng)和土壤酶活性，直接影響營(yíng)養(yǎng)元素的存在狀態(tài)、轉(zhuǎn)換和有效性，從而促進(jìn)或抑制植物的生長(zhǎng)發(fā)育[14-15]。由表3 和圖5 可知，不同經(jīng)營(yíng)方式的老油茶林pH 值的變化范圍在4.65～5.46，排序?yàn)橛筒杼追N太子參＞油茶套種玉米林＞油茶純林。3 種經(jīng)營(yíng)方式老油茶林土壤pH 值均為酸性。油茶套種太子參土壤pH 值最大，為5.46；其次是油茶套種玉米林，為5.05；油茶純林最小，為4.65。

圖5 不同經(jīng)營(yíng)方式老油茶林土壤pH 值

2.2.2 土壤有機(jī)質(zhì)含量。土壤有機(jī)質(zhì)是土壤固相部分的重要組成成分，是植物營(yíng)養(yǎng)的主要來(lái)源之一，通常在其他條件相同或相近的情況下，在一定含量范圍內(nèi)與土壤肥力水平呈正相關(guān)，反映了土壤肥沃程度[16]。由表3 和圖6 可知，不同經(jīng)營(yíng)方式的老油茶林土壤有機(jī)質(zhì)的變化范圍在39.879～170.551g/kg，排序?yàn)橛筒杼追N太子參＞油茶套種玉米＞油茶純林。油茶套種太子參土壤有機(jī)質(zhì)最大，為170.551g/kg；其次是油茶套種玉米，為40.106g/kg；油茶純林最小，為39.879g/kg。

圖6 不同經(jīng)營(yíng)方式老油茶林土壤有機(jī)質(zhì)含量

2.2.3 土壤全氮、全磷和全鉀。氮磷鉀是植物生長(zhǎng)和發(fā)育的必需養(yǎng)分[17]，主要來(lái)源于土壤，3 種養(yǎng)分全量含量體現(xiàn)了土壤氮磷鉀的供應(yīng)能力，反映了土壤的總體水平[18-19]。由表3 和圖7 可知，全氮的含量在0.027～0.669g/kg，排序?yàn)橛筒杼追N太子參＞油茶套種玉米＞油茶純林。油茶套種太子參土壤全氮最大，為0.669g/kg；其次是油茶套種玉米；油茶純林最小，為0.027g/kg。由表3 和圖8 可知，全磷的含量在0.063～0.127g/kg，排序?yàn)橛筒杼追N太子參＞油茶套種玉米＞油茶純林。油茶套種太子參土壤全磷最大，為0.127g/kg；其次是油茶套種玉米，為0.089g/kg；油茶純林最小，為0.063g/kg。由表3 和圖9 可知，全鉀的含量在7.594～8.164g/kg，排序?yàn)橛筒杼追N太子參＞油茶套種玉米＞油茶純林。油茶套種太子參土壤全鉀最大，為8.164g/kg；其次是油茶套種玉米，為7.679g/kg；油茶純林最小，為7.594g/kg。

表3 黔東南山地不同經(jīng)營(yíng)方式老油茶林下土壤化學(xué)性質(zhì)

圖7 不同經(jīng)營(yíng)方式老油茶林土壤全氮含量

圖8 不同經(jīng)營(yíng)方式老油茶林土壤全磷含量

圖9 不同經(jīng)營(yíng)方式老油茶林土壤全鉀含量

3 討論與結(jié)論

3.1 土壤物理性質(zhì)測(cè)定結(jié)果

油茶套種太子參土壤容重最小、總孔隙度最大、自然含水量最大，原因是作為多年生草本植物的太子參作用于油茶林下土壤的時(shí)間一般為2～3a。其塊根較為發(fā)達(dá)，根系交錯(cuò)，使得土壤疏松多孔，物理通透性能較好，田間管理較為精細(xì)，這與姜智慧、馮金玲[20-21]的研究相符。

（2）油茶套種玉米土壤容重、總孔隙度、自然含水量均居第二，原因是同為草本植物的玉米是一年一種，且生物量較大，消耗土壤養(yǎng)分多，且田間管理相對(duì)太子參較為粗放，秸稈還田力度小，因而土壤物理性質(zhì)較套種太子參差[21]。

（3）油茶純林土壤容重最大、總孔隙度最小、自然含水量最小，原因是油茶純林老齡化：一方面根系退化導(dǎo)致作用于土壤的能力減弱，土壤密度提高，使得土壤容重增大，總孔隙度減??；另一方面枯落物逐漸減少，郁閉度降低，土壤水分蒸發(fā)程度較前2 種經(jīng)營(yíng)方式更大[22]。

3.2 土壤化學(xué)性質(zhì)測(cè)定結(jié)果

（1）3 種經(jīng)營(yíng)方式土壤pH 值均小于5，原因包括，一是3 種類(lèi)型土壤均為黃紅壤，土壤pH 值范圍在4.2～5.7，呈酸性；二是2 種套種經(jīng)營(yíng)方式植物凋落物或肉質(zhì)根腐化分解產(chǎn)生較多的腐殖質(zhì)，能提高土壤的緩沖性，其pH 值相對(duì)油茶純林較高。而油茶純林由于油茶是喜酸植物，隨著油茶的生長(zhǎng)，油茶根系會(huì)擴(kuò)散并作用于土壤，使得土壤中游離離子不斷增加，導(dǎo)致油茶林下土壤pH 值不斷降低，林齡越大，pH 值下降得越多[24]。

（2）土壤有機(jī)質(zhì)以油茶套種太子參最大，油茶套種玉米第二，油茶純林最小。原因包括：一是油茶套種太子參、玉米，根系殘留物比油茶純林多，能較快地補(bǔ)充土壤有機(jī)質(zhì)；二是太子參和玉米根系廣泛分布于0～40cm的土壤中，與油茶根系相互作用，改善了微生物生存環(huán)境，促進(jìn)了土壤有機(jī)質(zhì)的生成[25]。

（3）油茶套種太子參的有機(jī)質(zhì)含量大于套種玉米。原因包括：一是與玉米相比，太子參在生長(zhǎng)過(guò)程中，根際土壤的過(guò)氧化氫酶活性不斷增強(qiáng)，土壤腐殖化和有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化速度更快[26]；二是玉米在土壤中的殘留物碳氮比為65～85∶1，高于太子參，不適宜微生物活動(dòng)，導(dǎo)致分解速度要慢于太子參[27]。

（4）土壤全氮、全磷、全鉀以油茶套種太子參最大，油茶套種玉米第二，油茶純林最小，原因包括：有機(jī)質(zhì)是土壤氮的重要來(lái)源，氮、磷、鉀含量的大小與補(bǔ)充有機(jī)質(zhì)的能力呈正相關(guān)[28-29]。

（5）在利用油茶林時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行種植、管理、撫育，合理套種作物，使用有機(jī)和無(wú)機(jī)肥料，以改善土壤養(yǎng)分，增加油茶和其他作物的產(chǎn)出，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。