稻草覆盖对油茶幼林土壤理化性质及油茶生长的影响

王玉娟，陈永忠，王 瑞，王湘南，彭邵锋，杨小胡，杨 杨

(1.湖南省林业科学院，湖南 长沙410004；2.江西省林业科学院，江西 南昌330032)

油茶Camellia oleifera又叫茶子树，是中国特有的食用油料树种。油茶有2 300余年的栽培历史。据统计，全国现有油茶林面积为300多万hm2，分布于南方16个省(自治区)1 100多个县，年产茶油20万t，占中国木本食用油料树种栽培面积的80%以上。油茶经济价值高，用途广，适应性强，综合开发利用价值潜力大，是南方丘陵岗地重要的经济林树种，被称为“铁杆庄稼”“绿色油库”[1－6]。作物秸秆进入土壤并参与土壤生态系统的物质循环，是保持土壤肥力的重要因素。在中国农业史上，施用有机物培肥地力至少可以追溯到2 400 a前。中国的秸秆资源相当丰富，可作为改土培肥材料施入土壤的秸秆主要有玉米秸、稻草、麦秸等。自1933年Duley和Russel开始发展残茬覆盖耕作法以来，现在包括秸秆覆盖在内的残茬覆盖法几乎在美国、加拿大和前苏联的所有气候条件下都得到了推广[7]。中国从20世纪70年代开始进行秸秆覆盖和免耕研究[8]，并在较多地区开始实行残茬覆盖减耕免耕、旱地秸秆覆盖、秸秆覆盖减耕、草肥覆盖耕作法、旱地免耕整秸秆半覆盖技术等；在南方地区主要有覆盖少耕、覆盖免耕、多熟作物覆盖少耕技术等。近年来，通过耕作改制和少免耕及秸秆覆盖技术的推广实施，人们对秸秆覆盖技术有了更深入的认识:秸秆覆盖在改善生态环境，培肥地力，提高资源利用效率和增产增收方面发挥着重要的作用[9－12]。秸秆覆盖免耕农作是一项重要的农业生态管理体系。长期秸秆覆盖免耕下土壤性质的变化及作物产量可以反映这一系统的可持续性[8，12]。由于油茶主要栽植于南方低丘岗地，产区多是亚热带季风气候，其土壤黏重板结，土壤养分含量低，结构不协调，通气透水性差；春夏多雨，抚育经营会带来水土流失，使土层变薄，土地生产力下降。这些都影响了油茶幼林的生长。稻草覆盖一方面改善了土壤结构，使土壤疏松多孔，增强了土壤导水性，使降水下渗速度加快，能把水分储存于土壤深层，从而有效减少土壤蒸发，保水保墒，另一方面阻挡了太阳光直接照射地面，具有降温的作用，温度的降低不仅能减少土壤水分的无效蒸发，达到保墒的目的，而且能为油茶生长创造更适宜的土壤环境。因此，对油茶幼林实施稻草覆盖具有重要的理论和实际意义。

1 试验材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于湖南省长沙市南郊雨花区湖南省林业科学院试验林场(28°06′40″N ，113°01′30″E)，属低丘岗地地貌，最高海拔为50～108 m。试验地为山坡地，东北坡向，坡度25°。当地年平均气温为17.5℃，1月平均气温4.6℃，7月平均气温28.6℃，极端最高气温42.7℃，极端最低气温－10.4℃，年平均降水量1 378 mm，年平均相对湿度81%，年日照时数1 815 h，全年无霜期275 d。属亚热带季风湿润气候，气候温和，四季分明[13]。土壤系第四纪红色黏土发育的酸性红壤，土层较深厚，大多在1 m左右，但多石砾，pH 4.5～5.5。试验地面积约为14 hm2，2005年春采用撩壕方式造林。

1.2 试验材料

2年生油茶幼林，林分株行距2 m×3 m，密度为1 665株°hm－2，造林后采用正常的周年抚育施肥管理措施，试验施入肥料水平:复合肥165 kg°hm－2。覆盖材料:稻草为当年风干后的未粉碎早稻秸秆。

1.3 试验设计

试验设5个处理:处理A稻草覆盖用量为3.0 t°hm－2；处理B稻草覆盖用量为4.5 t°hm－2；处理C稻草覆盖用量为6.0 t°hm－2；处理D稻草覆盖用量为7.5 t°hm－2； 处理E无覆盖稻草。稻草覆盖时间为2007年11月，覆盖后一直留在地表，让其自然腐烂。试验采用随机区组排列，重复3次，各个小区面积均为80 m2。所选油茶在树高、冠幅等方面基本一致。

1.4 试验方法

土壤样品的采集:2008年3月开始采用多点取样法对试验地按0～10，10～20，20～40 cm土层进行分层取样。土壤样品的测定均按土壤常规理化方法测定[14]。其中土壤容重采用环刀法测定；土壤水分采用烘干称重法测定；有机质采用重铬酸钾-硫酸(K2Cr2O7-H2SO4)消煮，硫酸铁容量法测定；全氮采用凯氏消化、蒸馏滴定法测定；全磷采用氢氧化钠熔融，钼蓝比色法测定；水解氮采用扩散吸收滴定法测定；速效磷采用氟化铵-盐酸浸提，钼蓝比色法测定；速效钾采用中性醋酸铵浸提，火焰光度法测定。土壤微生物测定采用稀释平板测数法。

生长量的测定包括树高、冠幅、发梢数、稍长及叶片数。实验开始后，隔1个月对幼林的树高和冠幅进行测量并记录结果；隔10 d对幼林新稍发梢数、稍长及叶片数进行观察并记录。

1.5 数据处理

将所有测定数据利用Excel 03版和SPSS 12.0统计软件进行数据分析及图形处理。

2 结果与分析

2.1 稻草覆盖对油茶林地土壤水分的影响

0～20 cm土层油茶林地土壤水分含量的测定结果见图1。从2008年3月到2008年11月，所有处理的土壤含水量变化的总趋势是一致的，呈先升高后降低的趋势，且分界线均在6月份。覆盖地的土壤含水量均高于对照。在气温高、降水偏少而蒸发量大的7－9月间，覆盖对油茶土壤的保墒效果更加明显。处理D土壤含水量为17.59%，是对照的126.4%；处理C土壤含水量为15.94%，是对照的114.5%；处理B土壤含水量为15.36%，是对照的110.4%；处理A土壤含水量为14.88%，是对照的106.9%；可见土壤含水量的多少与覆草量有关，即随着覆草量的增加土壤含水量也逐渐而增加。

表1为2008年3－11月各处理不同土层土壤水分的平均值。覆草对0～40 cm的土壤水分都有影响，但随着土壤深度的增加，影响效果越来越小。0～10cm和10～20 cm土层，各覆草处理的土壤水分含量均显著高于对照，土壤水分含量分别平均高出对照10个百分点和9个百分点； 20～40 cm土层，只有处理D和处理C的土壤水分含量均显著高于对照，平均高出对照3个百分点以上。

图1 0～20 cm土层土壤水分变化Figure 1 Changes in soil water in 0－20 cm of soil depth

2.2 稻草覆盖对油茶林地土壤容重、总孔隙度的影响

2008年11月在覆草1 a对土壤耕层测定表明:稻草覆盖后土壤总孔隙度有所增加，但不显著；各覆草处理的土壤容重则显著降低(表2)。与对照相比，0～10 cm土层，处理A，处理B，处理C和处理D的土壤容重分别下降了0.03，0.05，0.08和0.09 g°cm－3，平均降幅为4.7%；10～20 cm土层，处理A，处理B，处理C和处理D的土壤容重分别下降了0.01，0.01，0.03和0.04 g°cm－3，平均降幅为1.81%。可见，覆草对0～10 cm土层土壤容重的影响要大于10～20 cm土层。

土壤孔隙度与土壤容重呈负相关，即容重愈小，孔隙度愈大。试验得知，与对照处理相比较，0～10 cm土层，处理A，处理B，处理C和处理D的土壤总孔隙度分别提高了0.81%，1.67%，2.86%和3.09%； 10～20 cm土层，处理A，处理B，处理C和处理D的土壤总孔隙度分别提高了 0.47%，0.57%，1.10%和1.62%。

表1 不同处理的土壤含水量随土壤深度的变化Table 1 Changes in soil water of different treatments with soil depth

表2 不同处理的土壤容重和孔隙度随土壤深度的变化Table 2 Changes in soil bulk density and porosity of different treatments with soil depth

2.3 稻草覆盖对油茶林地土壤肥力的影响

2.3.1 稻草覆盖对林地土壤有机质的影响 有机质是土壤养分的重要来源。本研究的结果表明:覆草6.0 t°hm－2和7.5 t°hm－2均能显著地提高土壤有机质的质量分数(表3)，提高幅度分别为45.45%和62.99%，而且随着覆草量的增加，土壤有机质质量分数随之增加。处理A和处理B土壤有机质也分别增加了20.97%和35.36%，但差异不显著。

2.3.2 稻草覆盖对林地土壤全氮、全磷的影响 试验结果表明(表3):油茶林地不同覆草量均能显著提高林地土壤的全氮和全磷质量分数(P＜0.05)，而且随着覆草量的增加，土壤全氮、全磷质量分数也随之增加；与对照相比，处理 A，处理 B，处理 C，处理D的全氮、全磷质量分数分别提高20.09%，32.38%，53.62%，67.24%和7.43%，22.30%，29.01%，39.55%。

2.3.3 稻草覆盖对林地土壤速效养分的影响 土壤速效养分是植物可以从土壤中直接吸收利用的矿质营养。表3的结果表明:不同覆草量均能显著提高林地土壤的速效氮和速效磷质量分数，而且随着覆草量的增加，土壤速效氮和速效磷质量分数也随之增加；与对照相比，处理A，处理B，处理C，处理D的速效氮和速效磷质量分数分别提高8.25%，21.27%，33.50%，47.01%和57.95%，120.51%，169.23%，222.56%。处理C和处理D的速效钾质量分数显著高于对照(P＜0.05)，分别比对照提高44.62%和58.45%。

表3 覆草对0～20 cm土层的土壤理化性质的影响Table 3 Effects of mulching on physical and chemical properties in 0～20 cm of soil depth

2.4 稻草覆盖对油茶林地土壤微生物数量的影响

2008年3－11月，每月取土样测定土壤微生物的数量，试验结果显示(表4):覆草后土壤微生物的数量显著高于对照处理(P＜0.05)，而且土壤微生物的数量随着覆草量的增加大体上呈上升趋势。

对照处理0～20 cm土层的细菌数量(干土)仅为0.68×105个°g－1。与对照相比，处理A，处理B，处理C和处理D处理细菌数量分别增加了196.76%，222.18%，214.64%和402.82%，差异均达到显著水平(P＜0.05)，真菌数量分别增加了29.58%，82.33%，114.33%和119.53%，差异均达到显著水平(P＜0.05)，放线菌数量分别增加了57.56%，86.70%，109.20%和144.52%(P＜0.05)。

2.5 稻草覆盖对油茶幼林生长量的影响

覆草能改善土壤的水肥气热状况，改良土壤结构及理化性质，增加土壤养分含量，改善根系的吸收状况，从而为树体生长创造了良好的条件，有利于提高树体的生长量。

2.5.1 油茶幼林新稍的变化 从表5可以看出:各覆草处理的春梢、夏梢生长量均显著高于对照处理(P＜0.05)。其中:处理A，处理B，处理C，处理D的春梢长分别比对照增加了37.15%，39.96%，61.06%和33.83%；夏梢长分别比对照增加了10.73%，18.08%，26.94%和45.33%，可见随着覆草量的增加，夏梢生长量也随之增加；除处理A外，处理B，处理C，处理D各处理的秋梢长均显著大于对照(P＜0.05)，分别比对照增加了9.84%，21.36%，33.86%和38.31%。可以看出:随着覆草量的增加夏梢和秋梢的生长量也随之增加，说明覆草量的多少对幼林新稍的影响程度有所不同，但春梢的生长量表现为:处理C＞处理B＞处理A＞处理D＞处理E。处理D的新稍生长量反而低于其他3个覆草处理，原因可能与稻草的腐熟程度有关:春季由于处理D覆盖的稻草过厚，腐熟进度要慢于较薄的稻草；但随着温度的逐渐升高及土壤微生物活动的加强，稻草得以完全分解，故覆盖量大的处理D夏梢及秋梢生长量好于其他覆草处理。

2.5.2 稻草覆盖对油茶幼林树高的影响 为期1 a的观察结果显示:不论是覆草还是不覆盖，油茶幼林树高净生长率的整体变化趋势都基本一致(图2)。油茶幼林树高的年生长发育中有4个生长高峰期，分别出现在12月、4月、6月和9月，其中6月各处理的树高净生长率都达到最大，分别为10.40%，8.70 %，21.00%，14.80%和12.80%。

表4 覆草对0～20 cm土层土壤微生物数量的影响Table 4 Effect of mulching on the soil actinomycetes numbers

表5 覆草处理对油茶新梢生长的影响Table 5 Effect of mulching on the growth of new shoots of Camellia oleifera

从表6中可以看出:与对照相比，覆草能提高油茶幼林树高的增长幅度，但均不显著，原因可能与油茶幼苗的年度高生长规律有关，即3年生油茶可能受天气等原因(2008年雪灾)的影响使当年的树高生长量低于正常水平，从而使覆草对树高的影响效果也不够明显，这需要继续进行覆草试验并进行深入的研究。处理A，处理B，处理C，处理D不同覆草量的树高年增加幅度分别为40.00%，42.23%，46.11%，44.25%；对照为38.50%。

图2 覆草对油茶树高净生长率的影响Fagure 2 Effect of mulching on net growth rate of Camellia oleifera trees

表6 覆盖稻草对树高的影响Table 6 Effect of mulching on tree heights

3 讨论

红壤土质黏，通气透水性差，保水能力差，又受降水影响，0～20 cm表层土壤水分变化大，20～40 cm底土的水分变化较小，常易缺水干早。试验表明:①覆草能起到截留雨水、蓄水和减缓土壤水分蒸发速度的作用，同时还可以避免水土冲刷流失和地面径流流沟的形成。在试验期间，覆草处理的0～40 cm土壤含水量均高于对照，但随着土壤深度的增加，影响效果越来越小；覆草林地0～20 cm土层的土壤含水量各月皆高于未覆草地，在气温高、降水偏少而蒸发量大的7－9月间，覆草对油茶土壤的保墒效果更加显著。②稻草覆盖后，油茶园土壤中肥力有所提高。0～40cm土层有机质质量分数及全氮、全磷、全钾质量分数皆有不同程度的提高，且都随覆草量的增加而升高。同时，各覆草处理中碱解氮、速效磷、速效钾质量分数也明显增加。有机物质分解释放出的氮、磷、钾等矿质营养一方面供给果树生长需求，另一方面用于培肥土壤，提高土壤有效养分含量。③覆草在提高土壤养分的同时，土壤的物理性状也得到了改善，这主要与土壤有机质的胶体特性及在土壤水稳性团粒结构形成中的作用有关。稻草覆盖物经土壤微生物分解后增加了土壤中腐殖质，促进了土壤团粒结构的形成，因而可以降低土壤容重，提高土壤孔隙度，有效地改善油茶园土壤结构；同时覆盖可减轻雨水对土表的冲溅而造成结构的破坏，消除阳光暴晒而引起的表土硬结龟裂，也较长时间地保持了土壤良好的结构。④覆草改善了林地土壤温度、水分、热量及土壤结构，为微生物的生长与繁殖提供了环境条件，再加上稻草经日晒雨淋，不断腐烂、分解、矿化，提高了土壤有机质质量分数，这些都有利于土壤微生物的繁殖与活动。⑤通过1 a的跟踪观察，覆草对幼林的春梢长、夏梢长、秋梢长和树高都有提高作用，作用大小随覆盖量的增加而增加。

4 结论

稻草覆盖量的多少会影响覆盖的效果，过少不能很好地发挥稻草覆盖的作用，达不到预期的种种效益。本试验证明稻草覆盖量7.5 kg°hm－2对油茶林地土壤理化特性及幼林生长量的效果最佳，但继续增加稻草覆盖量对林地的影响是正是负，还需要进一步研究。

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