油茶林地不同作物间作对其土壤物理性状的影响

黄天忠， 曹国璠*， 赵明书， 李金玲， 唐 乐， 周 芳， 张 猛， 宋乾义

(1.贵州大学 农学院， 贵州 贵阳 550025； 2.贵州省药用植物繁育与种植重点(工程)实验室，贵州 贵阳 550025； 3.贵州务川绿源中药材种植开发有限公司， 贵州 务川 564300)

油茶(Camelliaoleifera)属山茶科山茶属，为常绿小乔木或灌木，是我国南方地区主要的栽培树种，与油棕、油橄榄和椰子并称为世界四大油料植物[1]。同时，油茶与作物间作模式属于农林复合种植模式，该模式是土地集约利用和涵养水源的有效途径。

王广钦等[2]研究表明，整个生长季节中，桐林网内表层土壤含水量、贮水量和有效水含量分别比林网外高5.9%、8.7%和13.3%。孟平等[3]在黑龙港流域平原农区研究表明，树龄10 a、疏透度适中的农田林网可使农田蒸散量降低12.3%，0～200 cm农田土壤贮水量可提高11.2%。朱廷曜等[4]研究表明，在半干旱地区，农田防护林能够减少水分蒸发10%～20%。滕维超[5]研究表明，油茶间作模式土壤含水率普遍低于大豆单作模式，均高于油茶单作模式，差异达5%显著水平；种植大豆时进行的除草、翻耕等会中断毛管水的连续性，进而减小土壤水分的蒸发损失，因而油茶单作模式缺少植株对地面的覆盖作用，从而导致土壤蒸发的水分相对较多。丁卉等[6]研究表明，在20～60 cm土层混合种植对土壤物理性质基本无影响。但随着取样土层深度的不断增加，各种植模式土壤毛管孔隙度、总孔隙度、土壤通气度等均呈逐渐降低趋势。田大伦等[7-8]研究表明，当土壤中的土壤总孔隙度达50%左右，土壤基本可以保持耕作层体系的通气透水性和持水性的协调。刘小林等[9]研究表明，土壤总孔隙度和毛管孔隙度随土层深度的增加均呈减小趋势。陈永忠等[10]研究表明，油茶林地间种花生和红薯后，0～40 cm土层土壤水分含量在一定程度上低于对照。目前，关于油茶林抚育管理、新造油茶幼林和病虫害防治研究报道较多[11]，但关于油茶林下合理耕作及林地土壤物理性质方面的研究报道相对较少。为促进林地合理栽培与耕作，对油茶林下不同间作模式各土层土壤物理性状的差异进行比较分析，以期为林下规模种植和可持续耕作提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于贵州省务川县红丝乡油茶种植基地(108°05′E，28°41′N)，海拔1 115.6 m，属中亚热带湿润季风气候，年均温16.5℃，年日照时数2 014.8 h，年均降雨量1 271.7 mm，年均无霜期280 d左右。供试油茶林于2013年按行株距3 m×2 m定植，油茶林长势基本一致，当前植株高度为1.8～2.0 m。

1.2 材料

广西岑溪软枝油茶2号，广西林业科学研究院；西南天门冬绿源1号，贵州省务川县绿源中药材种植开发有限公司；马铃薯品种为云薯201，云南省农业科学院经济作物研究所；白菜品种为黔白4号，贵州省农业科学院园艺所。贵福有机肥，贵州省贵福生态肥业有限公司。

1.3 方法

1.3.1 试验设计 间作作物分别选用天门冬、马铃薯和白菜，随机区组设计，设4个处理：油茶间作天门冬(YC+T)，油茶间作马铃薯(YC+M)，油茶间作白菜(YC+B)，油茶纯林(CK)，3次重复。试验各处理小区面积30 m2，田间管理措施均一致。天门冬于2017年11月移栽小苗，马铃薯于2018年3月10日播种块茎，白菜于2018年3月12日移栽幼苗，各作物与油茶的间作行株距均为45 cm×30 cm，整地移栽前统一按1 000 kg/hm2进行人工均匀撒施贵福有机肥。2018年5月21日在试验小区内用铝盒、环刀和土钻[12]采集0～10 cm、10～20 cm及20～40 cm土层的土壤样品，每个土层用体积为100 cm3的环刀取3个环刀土样，密封带回实验室进行测定分析。

1.3.2 测定项目与方法 土壤容重(Bd)采用环刀法测定；毛管孔隙度采用环刀浸泡法；土壤总孔隙度Tp采用经验公式[13]计算。

土壤含水量=(土样鲜重-土样干重)/土样干重×100%

Tp=93.947-32.995Bd

通气孔隙度=总孔隙度-毛管孔隙度。

1.4 数据分析

图表制作使用Microsoft Excel 2007进行数据整理和绘图，统计分析和差异显著性检验用DPS 7.05版数据处理系统分析处理。

2 结果与分析

2.1 不同间作模式对油茶林地土壤含水量的影响

由表1可知，0～10 cm和10～20 cm土层，各间作模式间差异不显著，但均显著高于油茶纯林(CK)，均以油茶间作白菜的土壤含水量最高，分别为18.52%和19.49%。20～40 cm土层，油茶间作马铃薯和白菜的土壤含水量显著高于油茶间作天门冬与CK，油茶间作天门冬与CK间差异不显著。随土层深度的增加各处理土壤含水量呈升高趋势。由于CK缺少间作作物的遮阴覆盖作用，造成土壤蒸发的水分量较多，导致CK土壤含水量减少，同时CK土壤直接受阳光直射方面的影响较大，失水量也较多，因此同间作模式相比，土壤含水量差异明显。

表1不同间作模式各土层的含水量

Table 1 Water content of each soil layer in different intercropping patterns %

处理Treatment0～10 cm10～20 cm 20～40 cmYC+T 18.32 a 19.37 a 19.84 bYC+M 18.46 a 19.44 a 20.13 aYC+B 18.52 a 19.49 a 20.16 aCK 18.13 b 19.08 b 19.75 b

注：同列不同小写字母表示在5%水平上差异显著，下同。

Note：Different lowercase letters in the same column indicate significance of difference at 0.05 level.The same below.

2.2 不同间作模式对油茶林地土壤容重的影响

从图1看出，各处理0～10 cm土层土壤的容重均显著低于20～40 cm土层；各处理土壤容重均随土层深度的增加而增大；0～10 cm、10～20 cm和20～40 cm土层油茶纯林(CK)的土壤容重值最大，分别为1.24 g/cm3、1.31 g/cm3和1.42 g/cm3。可能是因为油茶纯林(CK)没有进行翻土等耕作措施，造成了土壤板结程度加重。

注：不同小写字母表示不同土层在5%水平上差异显著，下同。

Note：Different lowercase letters in the figureindicate significance ofdifference between different soil layers at 0.05 level.The same below.

图1不同间作模式各土层的土壤容重

Fig.1 Soil bulk density of each soil layer in different intercropping patterns

2.3 不同间作模式对油茶林地土壤孔隙度的影响

2.3.1 毛管孔隙度 由表2看出，0～10 cm土层，间作模式的土壤毛管孔隙度均显著高于CK；10～20 cm土层，除油茶间作白菜外，其余间作模式的土壤毛管孔隙度均显著高于CK；20～40 cm土层，油茶间作马铃薯与CK间差异不显著，油茶间作天门冬和白菜均显著高于CK。由于林地种植作物后，作物根系逐渐在耕作层扩散，表层土壤比较疏松，而CK未耕作造成表层土壤较紧实。各处理的土壤毛管孔隙度随土层深度的增加而降低，是由于土层的加深，土壤容重变大，土壤越来越板结，形成了较多的团粒结构所致。

表2不同间作模式各土层的土壤毛管孔隙度

Table 2 Soil capillary porosity of each soil layer in different intercropping patterns

%

2.3.2 通气孔隙度 从图2看出，各处理0～10 cm和10～20 cm土层之间的通气孔隙度差异不显著。除油茶间作马铃薯外，其余处理的0～10 cm和10～20 cm土层的通气孔隙度显著高于20～40 cm土层；油茶间作天门冬、油茶间作白菜和CK的土壤通气孔隙度最大值均在10～20 cm土层，分别为12.38%、12.67%和12.09%，油茶间作马铃薯的通气孔隙度最大值在0～10 cm土层，为11.92%。总体看，除油茶间作马铃薯外，10～20 cm土层的通气孔隙度最大，均显著高于20～40 cm土层。由于20～40 cm土层基本没有进行耕作措施，导致土壤板结，容重值较大，造成土壤透气性相对较弱。

图2 不同间作模式各土层的土壤通气孔隙度

Fig.2 Soil aeration porosity of each soil layer in different intercropping patterns

2.3.3 总孔隙度 从表3看出，不同土层各处理土壤总孔隙度差异不显著，但均显著高于CK。各处理土壤总孔隙度最大值均在0～10 cm土层，其中油茶间作天门冬的值最大，为55.01%。表明，油茶林下间作能够提高土壤总孔隙度，各处理土壤总孔隙度随土层深度的增加而降低，是由于深层土壤容重较大，土壤比较板结，通透性降低，故总孔隙度呈降低趋势。

表3不同间作模式各土层的土壤总孔隙度

Table 3 Total soil porosity of each soil layer in different intercropping patterns %

处理Treatment0～10 cm10～20 cm 20～40 cmYC+T 55.01 a 51.72 a 47.75 aYC+M 54.68 a 51.61 a 47.65 aYC+B 54.78 a 51.26 a 47.65 aCK 53.03 b 50.72 b 47.09 b

3 结论与讨论

土壤是植株生长发育的基础物质之一，土壤理化性质的变化受空气及土壤温湿度、栽培施肥种类与数量及微生物群落等因素的影响。研究结果表明，各处理土壤含水量随土层深度的增加而升高。下层土壤含水率较高的原因是受到的光照辐射较少，从而水分蒸发量较小；同时地下水和毛细管水对下层土壤水分有填补作用，故深层土壤含水量较高。不同作物间作各土层的土壤含水量均不同程度高于同一土层的油茶纯林CK，且差异达显著水平，是由于油茶纯林缺少间作作物的遮阴覆盖作用，造成土壤蒸发的水分较多，导致油茶纯林的土壤含水量下降；同时油茶纯林的土壤直接受阳光直射方面的影响较大，失水量也较多，因此土壤含水量较间作模式差异明显。与滕维超[5]关于油茶-农作物间作的研究结果基本一致。另外，油茶与作物间作模式的土壤含水量显著高于CK，在一定程度上说明间作模式更能保持土壤水分，因此林地间作具有保墒方面的作用。

土壤容重是衡量土质疏松程度、土壤肥瘦和耕作质量的重要指标之一，是土壤的一个重要物理参数。在一定范围内，土壤容重越大，土质越板结；容重越小，土质越疏松，其数值的大小与土壤母质、质地类别、耕作性能、有机质含量、土粒和紧实程度等有关。各处理土壤容重随土层深度的增加而增大。0～10 cm土层土壤容重均显著低于20～40 cm，且3个土层中均以油茶纯林(CK)的土壤容重值最大，可能是由于油茶纯林内没有进行任何耕作措施，造成土壤土层间逐渐紧实和板结所致。

土壤孔隙度是反映土壤通透性能的重要参数及指标之一，土壤空隙的组成表征到土壤透水性和通气性及植株根系穿插的难易程度，对土壤中水、肥、气热和微生物活性有着重要的调节功能[9]。研究结果表明，土壤毛管孔隙度随土层深度的增加而减小。可能是由于随土层的加深，土壤容重变大，土壤越来越板结，形成了较多的土壤团粒结构，造成较深层土壤毛管孔隙度减小。0～10 cm土层各处理土壤毛管孔隙度均显著高于CK，可能是由于林地种植作物后，作物根系逐渐在土壤耕作层扩散，上层土壤比较疏松。说明间作模式能提高土壤毛管孔隙度，促进土壤的透水透气性。同时，除油茶间作马铃薯外，10～20 cm土层的通气孔隙度最大，均显著高于20～40 cm土层。由于20～40 cm土层基本没有进行耕作措施，导致土壤板结，容重值较大，造成土壤透气性相对较弱。不同土层各处理土壤总孔隙度差异不显著，但均显著高于CK。各处理间土壤总孔隙度最大值均在0～10 cm土层，其中油茶间作天门冬的值最大，为55.01%。说明，油茶林下间作能够提高土壤总孔隙度，各处理土壤总孔隙度随土层深度的增加而降低，是由于深层土壤容重较大，土壤比较板结，土壤通透性降低，故总孔隙度呈降低趋势。

综上，与油茶纯林(CK)相比，油茶间作模式能增强土壤通透性，能有效防止土壤板结，对土壤物理性状有改善作用。从各间作处理的土壤物理性状指标看，间作模式的优先序为油茶-马铃薯>油茶-天门冬>油茶-白菜。因此，为促进油茶林地可持续耕作，建议在试验地及类似生态区的油茶种植间种马铃薯和天门冬。