不同材料组合覆盖对油茶林地水热状况的影响

2018-05-25张山胡玉玲罗海秀卢海燕贺姣凤

安徽林业科技 2018年2期

张山，胡玉玲，3，罗海秀，卢海燕，贺姣凤

（1.湖南应用技术学院农林科技学院，湖南常德 415100；2.湖南应用技术学院木本粮油栽培与利用重点实验室，湖南常德 415100；3.湖南同飞农林科技开发有限公司，湖南常德 415100）

油茶（Camellia oleifera）是山茶科山茶属植物，其果榨取的油为茶油，不仅油脂含量较高（不饱和脂肪酸超过90%），还富含对人体健康有益的物质，如亚油酸、亚麻酸、山茶甙、茶多酚、维生素E、锌、硒等，售价较高[1-3]。普通油茶是我国目前栽培面积最大油茶物种，其产量占据主导位置。普通油茶是典型“抱子怀胎”植物，其从花芽分化到茶果采收历时约18个月，果实从受精开始到成熟采摘需要约12个月，可见普通油茶整个生产周期需要经过寒冷的冬季、多雨的春季和高温少雨的夏季，这些因素导致了油茶产量普遍不高[4-5]。为减少外部环境变化对油茶生长影响、提高油茶产量，进行保护地栽培是一种重要途径，覆盖是较常见的保护地栽培技术，可以改变局部环境，创造有利植物生长的环境，如提高土壤温度、减少土壤水分蒸发[6-7]。考虑油茶植株面积及效益问题，覆盖材料选择要符合：材料获得容易、成本低廉、使用方便和改变局部环境效果突出，同时还要考虑材料与环境交互作用，是否能够保护好生态环境，减少杂草生长，方便油茶抚育管理，有利于茶果采摘和土壤培肥等[8-11]。本研究探讨了白膜、谷壳、木屑和遮阳网不同覆盖组合对夏季油茶林地地表温度、根系层土壤温度和土壤含水率影响，以期为夏季油茶实现保水抗旱目的提供依据。

1 材料与方法

1.1 样地概况

试验地为湖南应用技术学院校办企业湖南同飞农林科技开发有限公司油茶标准化种植示范基地，地处常德市鼎城区许家桥乡牌楼村，111°52'～111°54'E，28°86'～28°89'N。该地处于亚热带气候区，年平均气温为16.5℃，年平均降水量为1 437 mm，年平均相对湿度为82%，年日照时数1 529 h；土壤成土母质为河流冲积物，质地以沙壤土为主，部分地区由于挖金矿和淘金导致地表石砾较多，形成了3种差异明显的立地类型，分别是砂砾型、未垦型和红壤型。2012年初开始造林，前茬为老油茶树，整地方式以全垦深翻形成梯状为主，部分仅去除地表物直接挖大穴种植，造林密度为2 m×3 m。

1.2 供试材料及试验设计

选取生长较为一致的5年林龄的普通油茶——“湘林”系列优良无性系为试验材料，并按设定因素（见表1），运用DPS15.1[10]软件设计裂区试验，每个处理10株，处理重复3次，具体覆盖方法以植株为中心超过2倍冠幅为准，有机覆盖物厚度约5 cm，覆盖时间为3月初，即油茶春梢萌发前。

1.3 测定指标及方法

测定时间：2016年7月。

地表温度测定方法：将地温计放置于覆盖物之上，等地温计读数稳定后，记录该读数，即为该处地表温度；25 cm处土壤温度测定方法：用地温计插入土壤25 cm处，等地温计读数稳定后，记录该读数，即为该处的土壤温度；0～25 cm土壤含水率测定方法：用25 cm取土器取土，将取得土壤放入已称重的铝盒，然后将铝盒带回办公室通过烘干法测定土壤含水率。以上所有指标（样品）在不同方位测定3次，结果取平均值。

表1 裂区试验表头设计

1.4 数据处理及分析

用Microsoft office 2010和DPS12.1[12]进行数据处理和方差分析，并用LSD法进行多重比较，（p≤0.05表示差异显著，p≤0.01表示差异极显著；多重比较结果同列间小写字母不同表示差异显著，大小字母不同表示差异极显著）。

2 结果与分析

2.1 连续干旱5 d土壤水热条件变化

2.1.1 不同立地进行不同覆盖地表温度日变化

从图1可以看出，上午8∶30，红壤区覆盖白膜地表温度最高，其次是白膜上面覆盖遮阳网，谷壳上面覆盖白膜地表温度最低；未垦区覆盖白膜地表温度最高，白膜上面覆盖木屑地表温度最低；砂砾区覆盖白膜地表温度最高，其次是木屑上面覆盖白膜，白膜上面覆盖木屑或者谷壳上面覆盖白膜地表温度最低。下午1∶30，红壤区木屑上面覆盖白膜地表温度最高，其次是白膜上面覆盖遮阳网，白膜上面覆盖木屑地表温度最低；未垦区白膜上面覆盖谷壳或者直接覆盖白膜地表温度最高，谷壳上面覆盖白膜地表温度最低；砂砾区未进行覆盖地表温度最高，其次是白膜上面覆盖遮阳网，白膜上面覆盖谷壳地表温度最低。下午4∶30，红壤区白膜上面盖遮阳网地表温度最高，不进行覆盖地表温度最低；未垦区覆盖白膜地表温度最高，未覆盖处理最低；砂砾区未覆盖处理地表温度最高，覆盖白膜处理次之，白膜上面覆盖木屑地表温度最低。

2.1.2 不同立地进行不同覆盖25 cm处土壤温度日变化

图1 不同立地进行不同覆盖对地表温度的影响

从图2可以看出，上午8∶30，红壤区覆盖白膜25 cm处土壤温度最高，其次是白膜上面覆盖遮阳网，白膜上面覆盖木屑温度最低；未垦区覆盖白膜25 cm处土壤温度最高，谷壳上面覆盖白膜温度最低；砂砾区覆盖白膜25 cm处土壤温度最高，未进行覆盖25 cm处土壤温度最低。下午1:30，红壤区覆盖白膜或者白膜上面覆盖谷壳和遮阳网25 cm处土壤温度最高，白膜上面覆盖木屑25 cm处土壤温度最低；未垦区覆盖白膜或者不覆盖25 cm处土壤温度较高，谷壳和白膜组合覆盖25 cm处土壤温度较低；砂砾区未进行覆盖25 cm处土壤温度最高，白膜上面覆盖木屑25 cm处土壤温度最低。下午4∶30，红壤区覆盖白膜或者白膜上面盖遮阳网25 cm处土壤温度最高，不进行覆盖25 cm处土壤温度最低；未垦区覆盖白膜25 cm处土壤温度最高，白膜上面覆盖遮阳网25 cm处土壤温度最低；砂砾区未覆盖或者覆盖白膜25 cm处土壤温度最高，白膜上面覆盖木屑25 cm处土壤温度最低。

图2 不同立地进行不同覆盖对25 cm处土壤温度的影响

2.1.3 不同立地进行不同覆盖土壤含水率日变化

从图3可以看出，砂砾区土壤含水率总体较低。上午8∶30，红壤区木屑上面覆盖白膜土壤含水率最高，其次是白膜上面覆盖谷壳，谷壳上面覆盖白膜土壤含水率最低；未垦区谷壳上面覆盖白膜土壤含水率最高，未进行覆盖土壤含水率最低；砂砾区木屑上面覆盖白膜土壤含水率最高，其次是谷壳上面覆盖白膜，对照处理土壤含水率最低。下午1∶30，红壤区覆盖白膜土壤含水率最高，白膜上面覆盖木屑土壤含水率最低；未垦区谷壳上面覆盖白膜或者白膜上面覆盖木屑土壤含水率较高，未进行覆盖土壤含水率最低；砂砾区谷壳上面覆盖白膜土壤含水率相对较高，其次是木屑上面覆盖白膜，第三是覆盖白膜土壤含水率，对照处理最低。下午4∶30，红壤区白膜和谷壳组合土壤含水率较高，对照土壤含水率最低；未垦区白膜生物覆盖谷壳土壤含水率较高，其次是木屑上面覆盖谷壳处理，对照处理土壤含水率最低；砂砾区木屑上面覆盖白膜土壤含水率最高，白膜上面覆盖谷壳次之，对照处理土壤含水率最低。

图3 不同立地进行不同覆盖对0～25 cm处土壤含水率的影响

2.2 连续干旱8 d土壤水热条件日变化

2.2.1 不同立地进行不同覆盖地表温度日变化

从图4可以看出，上午8:30，红壤区覆盖白膜地表温度较高（45.1℃），其次是木屑上面覆盖白膜（43.6℃），未进行覆盖地表温度较低（38.8℃）；未垦区木屑上面覆盖白膜地表温度较高（35.6℃），白膜上面覆盖木屑地表温度较低（31.75℃）；砂砾区覆盖白膜或者白膜和谷壳组合地表温度较高，白膜上面覆盖木屑地表温度较低（33.2℃）。下午1:30，红壤区谷壳上面覆盖白膜地表温度较高（47.8℃），其次覆盖白膜（45.5℃），白膜上面覆盖木屑地表温度最低（40.4℃）；未垦区覆盖白膜地表温度较高（50.05），白膜上面覆盖谷壳地表温度较低（34.65℃）；砂砾区覆盖白膜或者白膜上面覆盖遮阳网地表温度较高（43℃），白膜上面覆盖木屑地表温度较低（39.6℃）。下午4:30，红壤区谷壳上面覆盖白膜地表温度较高（33.6℃），白膜上面覆盖木屑地表温度较低（27.2℃）；未垦区木屑上面覆盖白膜地表温度较高（32.75℃），不进行覆盖地表温度较低（27.6℃）；砂砾区未覆盖白膜或者谷壳上面覆盖白膜地表温度较高（37℃），白膜上面覆盖木屑或者遮阳网地表温度较低。

图4 不同立地进行不同覆盖对地表温度的影响

2.2.2 不同立地进行不同覆盖25 cm处土壤温度日变化

从图5可以看出，上午8∶30，红壤区覆盖白膜25 cm处土壤温度较高（36.45℃），未进行覆盖温度较低（33.05℃）；未垦区木屑上面覆盖白膜25 cm处土壤温度较高（33.95℃），白膜上面覆盖遮阳网温度较低（30.4℃）；砂砾区未进行覆盖25 cm处土壤温度较高（34.05℃），白膜上面覆盖木屑25 cm处土壤温度较低（31.4℃）。下午1:30，红壤区未覆盖或者覆盖白膜25 cm处土壤温度较高，谷壳上面覆盖白膜25 cm处土壤温度最低（33.2℃）；未垦区覆盖白膜25 cm处土壤温度较高（40.1℃），白膜上面覆盖谷壳25 cm处土壤温度较低（30.45℃）；砂砾区白膜上面覆盖遮阳网25 cm处土壤温度较高（40.25℃），白膜上面覆盖木屑25 cm处土壤温度较低（33.3℃）。下午4:30，红壤区白膜上面覆盖木屑或者遮阳网25 cm处土壤温度较高，谷壳上面覆盖白膜25 cm处土壤温度较低（27.8℃）；未垦区覆盖白膜25 cm处土壤温度较高（40.7℃），白膜上面覆盖遮阳网25 cm处土壤温度较低（30.5℃）；砂砾区覆盖白膜25 cm处土壤温度较高（37.5℃），白膜上面覆盖木屑25 cm处土壤温度最低（32.85℃）。

图5 不同立地进行不同覆盖对25 cm处土壤温度的影响

2.2.3 不同立地进行不同覆盖土壤水分日变化

从图6可以看出，砂砾区土壤含水率总体较低。上午8∶30，红壤区木屑上面覆盖白膜土壤含水率较高（23.63%），其次是白膜上面覆盖谷壳（21.18%），白膜上面木屑土壤含水率较低（16.82%）；未垦区白膜上面覆盖谷壳土壤含水率较高（18.28%），未进行覆盖土壤含水率较低（9.77%）；砂砾区木屑上面覆盖白膜土壤含水率较高（16.63%），其次是谷壳上面覆盖白膜（15.26%），未进行覆盖土壤含水率较低（4.34%）。下午13∶30，红壤区谷壳上面覆盖白膜土壤含水率较高（22.93%），覆盖白膜土壤含水率最低（17.72%）；未垦区白膜上面覆盖谷壳土壤含水率较高（8.62%），未进行覆盖土壤含水率较低（3.37%）；砂砾区木屑上面覆盖白膜土壤含水率相对较高（15.22%），未进行覆盖土壤含水率较低（6.29%）。下午16:30，红壤区木屑上面覆盖白膜土壤含水率较高（21.21%），白膜上面覆盖遮阳网土壤含水率最低（12.05%）；未垦区木屑上面覆盖白膜土壤含水率较高（19.95%），其次是白膜上面覆盖遮阳网（19.12%），对照处理土壤含水率最低（10.35%）；砂砾区木屑上面覆盖白膜土壤含水率较高（14.16%），其次是白膜上面覆盖遮阳网（6.02%），对照处理土壤含水率较低（5.5%）。

图6 不同立地进行不同覆盖对0～25cm处土壤含水率的影响

2.3 连续干旱11 d土壤水热条件日变化

2.3.1 不同立地进行不同覆盖地表温度日变化

从图7可以看出，上午8∶30，红壤区覆盖白膜地表温度较高（45℃），白膜上面覆盖谷壳地表温度较低（37.3℃）；未垦区未进行覆盖地表温度较高（39.8℃），白膜上面覆盖谷壳地表温度较低（34.7℃）；砂砾区覆盖白膜地表温度较高（41.3℃），白膜上面覆盖木屑地表温度较低（35.9℃）。下午1∶30，红壤区谷壳上面覆盖白膜地表温度较高（43.1℃），白膜上面覆盖谷壳地表温度较低（40.3℃）；未垦区覆盖白膜地表温度较高（47.3℃），谷壳上面覆盖白膜地表温度较低（38.9℃）；砂砾区未进行覆盖或者覆盖白膜地表温度较高（47.9℃），白膜上面覆盖木屑地表温度较低（33.1℃）。下午4:30，红壤区白膜上面覆盖遮阳网地表温度较高（48.2℃），覆盖白膜地表温度较低（41.1℃）；未垦区木屑上面覆盖白膜地表温度较高（46.8℃），白膜上面覆盖木屑地表温度较低（36.8℃）；砂砾区白膜上面覆盖遮阳网地表温度较高（42.3℃），谷壳上面覆盖白膜、直接覆盖白膜地表温度较低。

图7 不同立地进行不同覆盖对地表温度的影响

2.3.2 不同立地进行不同覆盖处理25 cm处温度日变化

从图8可以看出，上午8∶30，红壤区覆盖白膜25 cm处土壤温度较高（35.2℃），白膜上面覆盖木屑温度较低（30.85℃）；未垦区未覆盖25 cm处土壤温度较高（34.3℃），谷壳上面覆盖白膜温度较低（30℃）；砂砾区覆盖白膜25 cm处土壤温度较高（35.1℃），木屑上覆盖白膜25 cm处土壤温度较低（32.7℃）。下午1∶30，红壤区覆盖白膜25 cm处土壤温度较高（36.25℃），白膜上面覆盖遮阳网25 cm处土壤温度最低（32.95℃）；未垦区覆盖白膜25 cm处土壤温度较高（40.5℃），谷壳上面覆盖白膜25 cm处土壤温度较低（31.15℃）；砂砾区白膜上面覆盖遮阳网25 cm处土壤温度较高（38.85℃），白膜上面覆盖木屑25 cm处土壤温度较低（33.95℃）。下午4∶30，红壤区覆盖白膜 25 cm处土壤温度较高（37.2℃），白膜上面覆盖木屑25 cm处土壤温度较低（32.7℃）；未垦区覆盖白膜25 cm处土壤温度较高（39.45℃），白膜上面覆盖谷壳25 cm处土壤温度较低（32.95℃）；砂砾区白膜上面覆盖遮阳网25 cm处土壤温度较高（39.6℃），白膜上面覆盖木屑25 cm处土壤温度最低（33.9℃）。

2.3.3 不同立地进行不同覆盖土壤水分日变化

图8 不同立地进行不同覆盖对25 cm处土壤温度的影响

从图9可以看出，砂砾区土壤含水率总体较低。上午8∶30，红壤区白膜上面覆盖木屑土壤含水率较高（20.35%），其次是白膜上面覆盖谷壳（20.1%），白膜上面覆盖遮阳网土壤含水率较低（12.29%）；未垦区白膜上面覆盖木屑土壤含水率较高（19.14%），其次是谷壳上面覆盖白膜土壤含水率较低（18.88%）；砂砾区木屑上面覆盖白膜土壤含水率较高（15.73%），其次是谷壳上面覆盖白膜（13.44%），未进行覆盖土壤含水率较低（6.22%）。下午1:30，红壤区木屑上面覆盖白膜土壤含水率较高（19.95%），未进行覆盖土壤含水率最低（14.11%）；未垦区白膜上面覆盖木屑土壤含水率较高（25.81%），未进行覆盖土壤含水率较低（12.15%）；砂砾区木屑上面覆盖白膜土壤含水率相对较高（18.26%），覆盖白膜土壤含水率较低（4.08%）。下午4∶30，红壤区木屑上面覆盖白膜土壤含水率较高（17.79%），未进行覆盖土壤含水率最低（10.67%）；未垦区白膜上面覆盖遮阳网土壤含水率较高（18.95%），对照处理土壤含水率最低（3.52%）；砂砾区木屑上面覆盖白膜土壤含水率较高（16.32%），覆盖白膜土壤含水率较低（4.02%）。

图9 不同立地进行不同覆盖对0～25 cm处土壤含水率的影响

2.4 试验因素间关系分析

2.4.1 多因子相关分析

从表2可以看出，上午8∶30，0～25 cm土壤含水率与干旱持续时间正相关，相关系数约为0.66；与覆盖方法正相关；与立地类型、地表温度和25 cm处土壤温度负相关；其中立地类型关系程度较大（-0.49），25 cm处土壤温度（-0.31）次之。下午 1∶30，土壤含水率与干旱持续时间、覆盖方法及地表温度呈正相关，相关程度并依次减弱，与立地类型和25 cm处土壤温度呈负相关，相关程度亦依次减弱。下午4∶30，土壤含水率与干旱持续时间和覆盖方法呈正相关，相关程度并依次减弱；与立地类型、地表温度、25 cm处土壤温度呈负相关，该时地表温度影响程度较上午8∶30增加。

表2 不同因子间关系分析

2.4.2 方差分析与多重比较

为了进一步从统计学上确认各因素间的关系，获得较好的覆盖措施，选择最高温度时段（下午1∶30）的数据进行方差分析，在不同干旱时间段，视为不同的区组，并进行多重比较，结果见表3。

表3 方差分析

从表3可以看出，覆盖对地表温度影响差异极显著，立地类型与覆盖互作对地表温度影响差异显著，不同立地类型对25 cm处土壤温度影响差异显著，不同覆盖及其与不同立地互作对25 cm处土壤温度影响差异极显著，不同覆盖对0～25 cm土壤含水率的影响极显著，立地类型与覆盖互作对0～25 cm土壤含水率的影响差异显著。结合多重比较结果（表4）及土壤温度和土壤含水率，A1B6、A2B5和A3B6为较好的覆盖处理。

3 结论与讨论

本次研究认为，上午8∶30，0～25 cm土壤含水率与干旱持续时间和覆盖发呈正相关，与立地类型、地表温度和25 cm处土壤温度负相关；下午1∶30，土壤含水率与干旱持续时间、覆盖方法及地表温度呈正相关，与立地类型和25 cm处土壤温度呈负相关；下午4∶30，土壤含水率与干旱持续时间和覆盖方法呈正相关，与立地类型、地表温度和25 cm处土壤温度呈负相关。覆盖对地表温度影响差异极显著，立地类型与覆盖互作对地表温度影响差异显著，不同立地类型对25 cm处土壤温度影响差异显著，不同覆盖及其与不同立地互作对25 cm处土壤温度影响差异极显著，不同覆盖对0～25 cm土壤含水率的影响极显著，立地类型与覆盖互作对0～25 cm土壤含水率的影响差异显著。

从本次研究来看，通过覆盖处理在一定程度提高了地表温度，但是最高温度仅为46.58℃，鉴于地表与油茶叶片间有30～40 cm，因此对油茶灼伤程度较小，可见地表温度在44℃以下处理都为较好处理。土壤温度不仅影响植物根系代谢和生长，也对叶片的光合、呼吸及蒸腾作用有一定影响，有研究认为夏季土壤温度较低有利于油茶生长[13-16]，因此覆盖比对照温度低的处理都为较好的方法。