不同板栗-农间作模式对土壤理化性质的影响

韦宏民，何 斌 ，梁 运 ，韦智卫，韦雅玲，黄承标 ，刘红英

（1.广西东兰县退耕还林办公室，广西 东兰 547400；2.广西大学，广西 南宁 530004；3.广西玉林市林业勘测设计院，广西 玉林 537000）

土壤是林木生长的重要物质基础，它不但为林木的生长提供所必需的矿质营养元素、水分、空气和微生物，而且是生态系统中物质和能量交换的重要场所。土壤理化性质作为土壤肥力的重要因素，对林木的生长发育起着极其重要的作用。

板栗Castanea mollissimaBL. 属壳斗科栗属植物，是我国重要特产优良干果树种之一，也是我国栽培驯化最早的经济林树种之一，同时也是山区人民脱贫致富的重要资源[1-4]。广西东兰县种植板栗历史悠久，目前全县板栗种植面积达到2.13万hm2，产品畅销全国13个省（市、地区），是中国重要的板栗生产基地之一，并于2001年被国家林业部授予“中国板栗之乡”的称号。农林复合经营系统是一种有目的地把多年生木本植物与农业和牧业用于同一土地经营单位，并采取同一时期或短期相同的经营方式，由于在充分利用生态空间、挖掘生物资源潜力等方面表现出强大的生命力，在世界各国，尤其是发展中国家得到了广泛的应用[5-6]。近年来，为充分利用土地资源，提高经济林经营的经济效益，在适宜的立地条件下进行板栗幼林农林复合经营（如板栗-农作物混作）已成为增加林农收入，实现其经营长短结合、以短养长目标的重要技术措施[7-9]。文中以广西东兰县4种板栗-农间作模式（板栗-玉米、板栗-花生、板栗-黄豆和板栗纯林）为研究对象，对不同板栗-农间作模式土壤主要理化性质进行分析比较，旨在为深入了解板栗林土壤质量，进行林地土壤管理尤其是林地营养管理，促进板栗高产高效栽培和提高板栗经营经济效益提供科学依据。

1 试验地概况

东兰县位于广西壮族自治区西北部，地处107°05′～ 107°43′E、24°13′～ 24°51′N。属亚热带季风气候区，年平均降雨量1 354.10 mm，年平均气温20.1 ℃，相对湿度79%。土壤属亚热带阔叶林红壤地带，成土母岩有浅灰色砂岩、粉砂岩夹岩、钙质页岩、石灰岩等。试验地位于该县长乐镇长乐村，板栗林品种为东兰县本地油栗，于2008年3月对采用实生苗种植3 a后的板栗林进行嫁接，保留密度为500株/hm2，于2011年和2012年分别与玉米、花生等农作物连续混作2茬，混作时均于树桩周围1 m左右留空。试验地位于山坡下部，坡度10°～12°，土壤类型为砂页岩发育形成的赤红壤，土壤厚度在60 cm 以上。

2 试验方法

2.1 标准地设置及土壤样品采集

于2012年9月在试验区内按照板栗-玉米、板栗-花生和板栗纯林（对照）3种模式分别设置3块立地条件基本一致的20 m×20 m 标准地，在每块样地各设置3个代表性土壤剖面（均离树桩1.5 m以上），分别按 0～20、20～40 cm分层采集土层混合样品，用四分法剔除多余土壤，最终约采集0.5 kg的混合样品带回实验室，弃除砾石、草根等杂物，风干、过筛后备用。同时用环刀（体积100 cm3）采集原状土壤，供测定土壤理化性质使用。

2.2 土壤样品分析

土壤pH值用电位法测定；土壤有机质含量采用K2Cr2O7容量法测定；全N含量用H2SO4+催化剂消煮+凯氏定氮法测定；水解N含量用碱解扩散法测定；速效P含量用（H2SO4+HCl）双酸浸提后，用钼锑抗比色法测定；速效K含量采用NH4Ac浸提后，采用火焰光度法测定；有效硼含量用热水浸提-姜黄素比色法测定。以上测定方法参照《中华人民共和国土壤测定标准》[10]。

2.3 数据处理

使用 Excel 及 SPSS 统计软件进行数据统计和分析。

3 结果与分析

3.1 土壤密度与孔隙状况

不同板栗-农间作模式土壤密度和孔隙状况见表1。由表1可以看出，板栗林不同混作模式土壤密度在1.08～1.40 g/cm3之间，并均表现出随土层深度增加而增大的趋势，即表层（0～20 cm）土壤密度均小于下层（20～40 cm）土壤，不同混作模式根据土壤密度由大到小的顺序排列依次为板栗纯林、板栗-玉米、板栗-花生或板栗-黄豆，其中后三者之间土壤密度的差异不明显。土壤孔隙状况是土体构造的重要指标之一，影响着土壤的通气、透水和根系的生长发育。土壤总孔隙度越高，说明土壤越疏松，土壤结构及通透性较好。从表1中可以看出，板栗林下4种经营模式不同土层总孔隙度在46.37%～54.04%之间，其中非毛管孔隙度在7.08%～13.60%之间，并均表现出随土层深度增加而减少的趋势；不同混作模式按照土壤总孔隙度和非毛管孔隙度由大到小的顺序排列依次为板栗-花生、板栗-黄豆、板栗-玉米、板栗纯林。

3.2 土壤水分状况

土壤水分是土壤肥力的基本因素，它参与土壤中物质的代谢与转化，并在母岩风化和土壤形成中起重要作用。其中土壤持水量是评价森林土壤水源涵养功能的重要指标，它包括土壤最大（饱和）持水量、毛管持水量和最小（田间）持水量。不同板栗-农间作模式土壤水分状况见表2。从表2中可以看出，板栗林下2种混作模式土壤最大持水量、非毛管持水量和田间持水量均表现出随土层深度增加而减少的趋势，其中混作模式表层土壤上述3种持水指标均高于纯林模式，表明板栗混作花生、黄豆和玉米均能在一定程度上提高林地涵养水源的能力。

表1 不同板栗-农间作模式土壤密度和孔隙状况Table 1 Soil density and pore space condition in different chestnut-crop intercropping patterns

表2 不同板栗-农间作模式土壤水分状况Table 2 Soil moisture conditions in different chestnut-crop intercropping patterns

3.3 土壤pH值

土壤pH值对土壤肥力性质尤其是土壤养分有较大的影响。不同板栗-农间作模式土壤pH值见表3。从表3中可以看出，不同混作模式土壤pH 值在4.65～5.25 之间，并均随土层深度的增加而呈递增趋势，且均在酸性至强酸性范围内（pH4.5～5.5），与相近区域的广西隆安县板栗林土壤基本一致[11]，总体上较适宜板栗林的生长。而同一层次不同混作模式土壤pH值的差异均不明显。

表3 不同板栗-农间作模式土壤化学性质Table 3 Soil chemical properties in different chestnut-crop intercropping patterns

3.4 土壤有机质含量

不同板栗-农间作模式土壤有机质含量见表3。从表3中可以看出，不同间作模式土壤有机质含量为11.27～24.27 g/kg。根据我国第2次土壤普查土壤养分分级标准[12]，均达到中等以上水平。而受表层土壤有机物质聚集的影响，各模式林地表层土壤有机质含量均明显高于下层土壤。在表层土壤，不同模式按照有机质含量由高到低的顺序排列依次为板栗-花生、板栗-黄豆、板栗纯林、板栗-玉米，但在下层土壤为板栗-花生、板栗-黄豆、板栗-玉米、板栗纯林，其原因可能是虽然板栗玉米混作可以通过玉米秸秆回归土壤的方式提高林地土壤有机质含量，但由于其分解时间较长，短期内分解产生的有机物质还不足以补充因混作过程中耕作土壤而导致表层土壤向下层土壤转移的有机质量。

3.5 土壤氮素含量

不同板栗-农间作模式土壤氮素含量见表3。从表3中可以看出，虽然东兰县板栗林3种混作模式表层土壤全氮含量在0.83～1.06 g/kg之间，土壤水解氮含量为105.7～127.6 mg/kg，不同模式按照氮素含量由高到低的顺序排列依次为板栗-花生、板栗-黄豆、板栗-玉米、板栗纯林，表明混作模式氮素含量均较纯林模式高。根据我国第2次土壤普查暂行技术规程，不论是表层土壤还是下层土壤，不同间作模式全氮和水解氮含量均为中等及以下水平。因此，在该板栗林经营过程中，适当施加氮肥是满足板栗林木正常生长发育并获得高产的重要措施之一。

3.6 土壤磷、钾素含量

不同板栗-农间作模式土壤磷、钾素含量见表3。从表3中可以看出，板栗林土壤磷素含量低，尤其是速效磷，其含量均低于临界值（3 mg/kg）。其原因一方面由于受到母质（母岩）类型的影响，土壤全磷含量低，通过风化作用释放出的磷素少；另一方面，在较强酸性的板栗林地土壤中，有较多的铁、铝离子与磷结合，易形成难溶的磷酸铁、磷酸铝而使磷失去有效性。在表层土壤和下层土壤，东兰县板栗林4种混作模式表层土壤速效钾含量均表现出与全氮、水解氮和速效磷含量相同的变化趋势，不同模式按照有机质含量由高到低的顺序排列依次为板栗-花生、板栗-黄豆、板栗-玉米、板栗纯林，但不同模式表层和下层土壤速效钾含量也均较低，根据我国第2次土壤普查暂行技术规程多属于低含量水平。有效性磷、钾元素的缺乏可能影响当地板栗林木正常生长，因此适当施加磷、钾肥并提高其有效性是满足板栗林木正常生长发育并获得高产的重要措施之一。

4 结论与讨论

不同板栗-农间作模式土壤（0～40 cm）密度在1.08～1.40 g/cm3之间，土壤总孔隙度为50.42%～54.04%，其中毛管孔隙度为39.29%～41.32%，非毛管孔隙度为7.08%～13.60%。与纯林模式相比，板栗-花生、板栗-黄豆、板栗-玉米等间作模式土壤密度均呈现下降趋势，土壤非毛管孔隙和总孔隙度则均有所增加，土壤持水性能也有不同程度的提高，土壤主要养分含量多数也呈现增加趋势，表明板栗间种经济作物有利于改善土壤结构，并在一定程度上提高了土壤养分水平，使土壤更适合于板栗林的生长。

由于受当地栗园主要建立在红壤丘陵山地上的影响，东兰县板栗林土壤有机质、全氮、水解氮、有效磷、有效钾含量均不高，根据我国第2次土壤普查暂行技术规程，均属于中、低下水平，表明其N、P、K均较缺乏，土壤性质总体上表现为酸、粘、瘦和容易板结。因此，应注重和加强对板栗林地的营养管理。根据东兰县板栗的立地条件，结合板栗生长发育需要，合理施用N、P、K复合肥料，尤其注重有机复混肥的施用，同时在适宜林地中通过选择间种作物进行混作，在林地中注意保留凋落物和混作过程中的作物收获剩余物，或在林地中种植绿肥，增加林地植被覆盖率，对改善土壤结构状况，减少水土流失，有效提高土壤有机质和有效养分含量，进而提高板栗产量和质量都有重要作用。

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