生草栽培对油茶林地土壤理化性质的影响

周乃富 ，袁 军 ，高 超 ，黄丽媛

（中南林业科技大学a.经济林培育与保护省部共建教育部重点实验室；b.经济林育种与栽培国家林业局重点实验室，湖南 长沙 410004）

油茶Camellia oleifera是我国南方特有的木本食用油料树种[1]，在促进丘陵地区经济发展和生态环境保护等方面具有重要作用。目前我国共有油茶林3.67×106hm2，但大多数油茶林产量低、品质差，这严重制约了油茶产业的高效发展。造成这种现象的原因，除了油茶品种混杂外，主要是管理方面的不足。传统的经济林果林地管理模式是，以垦覆为主要手段，土壤肥力主要依赖于化肥，病虫害防治完全依赖化学农药[2-3]。长期清耕致使林地地力退化，生物多样性丧失，果实产量下降，品质变劣[4-5]。因此，改变传统的油茶林地土壤管理模式，走用地与养地相结合的油茶生产可持续发展之路，这已成为油茶产业发展的重要方向[6-7]。目前，生草栽培已经成为一种新的园地管理模式，大量研究结果表明[8-11]，生草能够改善林木的生长环境，提高果实品质，利用园地生草来替代传统的清耕管理方式，能极大地推动园地生草制的快速发展。因此，本研究组将果园生草栽培技术应用于油茶林地土壤管理，以改变油茶林地土壤的理化性质，促使油茶林地用养结合，探讨油茶低成本、省力化的栽培模式，以期为我国油茶林地土壤管理提供科学依据和参考资料。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2010～2011年两年内完成，试验区设在湖南省长沙市望城区中南林业科技大学油茶教学试验基地，该基地的总面积约有20 hm2，其 地 理 坐 标 为 112°03′～ 113°02′E、20°58′～25°34′N。属亚热带季风气候，四季分明。年均总降水量1 422.4 mm，无霜期约275 d，平均气温为16.8～17.2 ℃，土壤为第四纪红壤，土层深厚，土质较粘，肥力中等，其pH值为5.52。主栽油茶品种为2年生‘华硕’、‘华金’、‘华鑫’、‘湘林4号’和‘湘林210’等种，栽植密度为1.5 m×2.5 m，管理水平中等。

1.2 试验设计

试验设2个处理：生草栽培和清耕处理（对照），每个处理选立地条件相近而生长势一致的油茶林0.06 hm2，设3次重复，栽培用草种为多年生黑麦草，于2009年9月播种，每0.06 hm2播进口黑麦草草种2.5 kg，每年刈割2次（5月和8月），其他生产管理措施相同。

1.3 测定内容和方法

于2010和2011年的1～10月每隔10天测定0～20 cm土层的土壤含水量，并测定地表和土层10 cm深处的地温，取每月测定值的平均值；3～8月（以3～5月为春季，以6～8月为秋季）分别于每天的8:00、10:00、12:00、14:00、15:00和17:00时测定地表和土层10、30 cm深处的地温；并分别于7月10日和8月20日依次测定0～20、20～40和40～60 cm土层的土壤含水量；2011年10月20在油茶林地按“S”形采集不同试验点0～20和20～40 cm土层的土壤样品，带回室内分析。参照《土壤农化分析》中的测定方法[12]测定并分析土壤含水量及其有机质含量等理化性质指标。

1.4 统计分析和数据处理

所有分析均设3次重复，采用Excel 2007进行数据统计和分析。

2 结果与分析

2.1 生草栽培对油茶林地土壤含水量的影响

生草栽培对油茶林地土壤水分含量月变化曲线的影响情况如图1所示。由图1可知，从1月到10月，不管是生草林地还是清耕林地，深为10～20 cm的土层其土壤水分含量均呈先升高后降低再缓慢升高的变化趋势，但各个月份测定的生草栽培油茶林地的土壤含水量皆高于对照，在气温高、降雨偏少而蒸发量大的7～10月间，生草对油茶林地土壤保墒效果的影响十分显著（见表1），其对浅层土壤的保墒效果大于其对较深土层的保墒效果。清耕油茶林地土壤含水量随土层加深而增加，而生草栽培油茶林地的土壤含水量则呈现出浅土层含水量高于较深土层的变化趋势，且在7～8月久旱不雨时生草对浅层土壤的保墒效果非常明显。

图1 生草栽培对油茶林地土壤水分含量月变化曲线的影响Fig. 1 Effect of sod culture on soil moisture content in C. oleifera forest

表 1 不同日期测定的不同油茶林地不同土层的含水量†Table 1 Moisture content in different soil layers of C.oleifera forest on different measured date

2.2 生草栽培对油茶林地土壤温度的影响

生草栽培对油茶林地土壤温度的影响情况如表2。由表2可知，生草栽培对油茶林地土温的影响是“双向”的。在寒冷的冬季，生草的覆盖犹如给油茶林披上了一层“防寒衣”，可以提高油茶林地的土温，1月份生草栽培林地20 cm土层的月均温比对照高1.4 ℃；地表的月均温比对照高1.8 ℃。天气越寒冷这种增温效果越明显，生草栽培的油茶林地各土层的日温差较小且变幅相对平稳。而在夏秋季节（7～9月），生草阻隔了太阳对土壤的直接照射，减少了油茶林地土壤对太阳幅射能的吸收量，故使油茶林地土壤温度有不同程度的降低。

表2 生草栽培对油茶林地土壤温度的影响Table 2 Effect of sod culture on soil temperature in C. oleifera forest

3、4、5月生草栽培对土壤温度的影响是不稳定的，晴天生草林地土壤和地表的温度一般要低于对照区，阴雨天则相反，晴天10 cm土层的日均温比对照区低1.0～1.5 ℃，而阴雨天比对照区高0.4～0.7 ℃，日均温的变化曲线如图2与图3所示。据统计，生草栽培的油茶林地20 cm深处的土层温度稳定在10 ℃以上的日期比对照区一般要早3～5 d。夏季生草栽培和清耕油茶林地的地表和10、30 cm处土层温度的变化曲线分别如图4和图5所示。图4和图5表明，夏季中午12:00时测定的清耕林地地表温度高达48.0 ℃，而生草林地的地表温度为35.5 ℃；生草栽培林地地表的平均温度比对照区约低11.0 ℃；在10 、30 cm深处土层生草林地的温度比清耕林地分别低8.5、5.2 ℃。这一测定结果表明，在油茶林地栽培生草能有效减少地表对太阳辐射的吸收与传导，能起到降温保湿的作用，还能减轻高温对油茶的伤害。

图2 春季生草栽培林地地表和10、30 cm处土层温度的变化曲线Fig. 2 Change of temperature of land surface, 10 and 30 cm soil layers of forest through sod culture in Spring

图3 春季清耕林地地表和10、30 cm处土层温度的变化曲线Fig. 3 Change of temperature of land surface, 10 and 30 cm soil layers of CK forest in Spring

图4 夏季生草栽培林地表和10、30 cm处土层温度的变化曲线Fig. 4 Change of temperature of land surface, 10 and 30 cm soil layers of forest through sod culture in Summer

2.3 生草栽培对油茶林地土壤物理性质的影响

图5 夏季清耕林地地表和10、30 cm处土层温度的变化曲线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、总孔隙度、田间持水量等是分析评价土壤物理性质的重要指标，决定了土壤“固、液、气”三相的分布情况，从而影响了油茶的根系发育及其对养分的吸收。调查中发现，与对照区相比，生草栽培林地0～20 cm表层土壤容重的下降幅度为15%，而其比重和总孔隙度则分别增加了26.32%和43.9%；而20～40 cm深层土壤容重却降低了2.94%，其比重和总孔隙度分别增加10.8%、21.55%；生草栽培油茶林地不同土层的田间持水量相比对照都有明显的提高，其中0～20 cm表层增加17.19%，20～40 cm深层增加了28%。

2.4 生草栽培对油茶林地土壤养分含量的影响

生草栽培对油茶林地土壤中的有机质和全氮、全磷、全钾含量的影响情况如图6所示。由图6可知，生草栽培可增加土壤中的有机质含量及表层土的全磷含量，而对全氮和全钾含量的影响不是很明显。栽培生草后油茶林地表层（0～20 cm）和深层（20～40 cm）土壤中的有机质含量分别增加了14.02%和5.57%，这表明栽培的生草在刈割后不断腐烂分解，增加了土壤中的有机质含量。生草林地不同土层中的全磷含量均有所提高，其中0～20 cm表层土壤的全磷含量比对照提高了4倍，说明栽培生草能有效促进磷的增加；其全氮和全钾含量亦均有所提高，但是增加幅度不大。

表3 生草栽培对油茶林地土壤物理性状的影响Table 3 Effect of sod culture on physical properties of soil in C. oleifera forest

图6 生草栽培对油茶林地土壤有机质及全氮、全磷和全钾含量的影响Fig. 6 Effect of sod culture on organic matter, total P, total N and total K contents in C. oleifera forest soil

生草栽培对油茶林地土壤中的速效氮、速效磷和速效钾含量的影响情况如图7所示。由图7可知，栽培生草后油茶林地0～20 cm表层土壤中的速效氮含量有所提高，而20～40 cm深层土壤中的速效氮含量有所降低，但差异不大。生草栽培林地土壤各层中的速效磷含量均明显地提高了，其中0～20 cm表层提高15.0%，20～40 cm深层提高50.4%；0～20和20～40 cm土层的速效钾含量分别提高20.0%和16.7%。

图7 生草栽培对油茶林地土壤速效氮、速效磷和速效钾含量的影响Fig. 7 Effect of sod culture on available N, available P and available K contents in C. oleifera forest soil

3 结论与讨论

红壤土质粘，其通气透水性和保水能力均差，同时受降水的影响，土壤水分变化大，常易缺水干旱，生草栽培具有蓄水保墒的作用，这对需水较多的油茶来说至关重要，特别是在7月份恰逢油茶果实油脂积累的高峰期。据有关研究资料，油茶根系在土温为21.7～23.6 ℃时生长最好，而土温为27～29 ℃时其生长缓慢或停止，吸收功能减退，当土温大于37 ℃时其根系则会出现坏死现象[13]，生草栽培能有效地改善油茶林地的土壤温度，提高冬季的土温，降低夏季的高温，减少高温出现的频率，使油茶根系处于较好的土温环境中，这样会延长根系的生育期，提高根系的活动及吸收能力；同时，生草栽培可降低土壤容重，提高土壤总孔隙度和田间持水量，使土壤的物理性状得到有效改善，连续2年的生草刈割后，黑麦草经土壤微生物分解后增加了土壤中的腐殖质含量，促进了土壤团粒结构的形成，从而有效地改善了油茶林地的土壤结构。此外，有关研究结果表明，我国大部分土壤表层的氮、磷和硫都来源于土壤中的有机质[14]，因而提高土壤有机质含量非常重要。林地生草不仅能有效提高土壤中的有机质含量，也可发挥氮、磷、钾等矿质营养的有效性，还可降低病虫害的发生率[15]。因此，积极推广油茶林地生草栽培，有利于改善油茶林地的理化性质，促进用地和养地的有机结合，从而促进油茶产业的可持续发展。

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