土壤管理对海南油茶低产林土壤性质及产量的影响
2020-03-05罗健王笃雄李成林吴清汉
罗健,王笃雄,李成林,吴清汉
澄迈乐香种苗管理有限公司,海南澄迈571900
油茶(Camellia Oleifera)主要指山茶科山茶属植物中油脂含量高、有经济价值的一类植物,与乌桕、核桃、油桐并称为中国四大木本油料植物[1],并与油棕、橄榄、椰子并称为世界四大木本油料植物[2],其主要产品茶油是一种高级食用油,其不饱和脂肪酸含量高达90%以上,远远高于其他食用油,被誉为“东方橄榄油”[3]。中国是油茶的原产地和主栽区,栽植和利用历史悠久。当前全球环境正在并将持续发生变化,全球水热格局的重新分布将对植物产生显著影响[4]。目前中国共有油茶林3.67×106hm2,但大多数油茶林产量低、品质差,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,管理方面的不足也是重要因素。传统油茶林地管理以垦覆为主要手段,土壤肥力主要依赖于化肥,病虫害防治完全依赖化学农药[5-6]。长期清耕导致油茶林地力退化,生物多样性丧失,茶果产量下降,品质变劣[7-8]。因此,改变传统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已成为油茶产业的重要方向[9-10]。海南油茶近年来得到快速发展,但普遍产量较低,通过适宜的低产林林地改造措施从而提高茶果产量成为必然趋势。文章通过林地清理、施有机肥、深耕垦复等技术措施,改良土壤耕性,提高土壤的透气性,增加土壤的有机质含量,活化土壤的氨态氮、速效磷和速效钾等有效营养成分,从而为油茶根系创造良好的生长环境,提高油茶茶果产量。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验地位于澄迈县福山镇花场村(19°55′N,109°58′E),属热带海洋性季风气候,长夏无冬,年平均气温22℃~27℃,≥10℃的积温为8200℃,最冷的一月份温度仍达17℃~24℃,年光照为1750h~2650h,光照率为50%~60%,光温充足,光合潜力高,是油茶育种的理想基地。
1.2 试验设计
试验设置1 组对照,另外设置了3 个处理,分别为“林地清理+垦复”处理、“林地清理+垦复+施有机肥”处理、“林地清理+垦复+生草”处理。每处理选生长势及立地条件相近的油茶林1m2,3 次重复,栽培用草种为多年生黑麦草,草种于2018 年处理,2019 年10 月采果,播种前草种用40℃温水浸泡2h,播种量33.33kg·hm-2。
1.3 试验方法
土壤温度的测定用土壤温度计进行测定;土壤容重采用环刀法;土壤孔隙度(%)=(1-容重/比重)×100%;土壤田间持水量的测定方法为室内环刀法;土壤pH 的测定采用pH 计测定;土壤有机质的测定采用重铬酸钾法;土壤氨态氮的测定采用分光光度法;土壤速效磷的测定采用比色法;土壤速效钾的测定用火焰光度计测定;茶果产量的测定:采用总体抽样调查控制下的地块调查方法进行油茶茶果产量测算[11]。
1.4 统计分析和数据处理
所有处理均为3 次重复,数据统计和分析采用Excel 2007 进行。
2 结果与分析
2.1 土壤管理措施对海南油茶低产林土壤物理性质的影响
2.1.1 对土壤温度的影响
土壤温度(地温)影响着植物的生长、发育和土壤的形成[12]。由图1 可得,3 个处理后的土壤温度均低于对照组,且“林地清理+垦复+生草”处理<“林地清理+垦复+施有机肥”处理<“林地清理+垦复”处理<对照。“林地清理+垦复+生草”处理使土壤温度降低得最为明显,由此可见,生草处理后的土壤温度会降低比较多。
图1 不同处理对土壤温度的影响Fig.1 Effects of different treatments on soil temperature
2.1.2 对土壤容重的影响
土壤容重的大小可以反映土壤的松紧度,一般容重越小,土壤越松。由图2 可得,“林地清理+垦复+生草”、“林地清理+垦复+施有机肥”、“林地清理+垦复”3 个处理后的土壤容重均小于对照组,即说明处理后的土壤比对照组更加疏松,因此更利于油茶的生长。
图2 不同处理对土壤容重的影响Fig.2 Effects of different treatments on soil bulk density
2.1.3 对土壤总孔隙度的影响
土壤孔隙度[13]指的是土壤中孔隙的容积占整个土壤容积的百分比,孔隙度高说明土壤的通透性好。由图3 可得,处理后的土壤孔隙度的大小排序为“林地清理+垦复+生草”处理>“林地清理+垦复+施有机肥”处理>“林地清理+垦复”处理>对照组。林地清理、垦复、施有机肥、生草栽培都有利于提高和保持土壤的通透性,促进根系的呼吸代谢和吸收能力,有利于培养强壮的根系,为丰产打下基础。
图3 不同处理对土壤孔隙度的影响Fig.3 Effects of different treatments on soil porosity
2.1.4 对土壤田间持水量的影响
田间持水量[14]是指在地下水较深和排水良好的土地上充分灌水或降水后,允许水分充分下渗,并防止其水分蒸发,经过一定时间,土壤剖面所能维持的较稳定的土壤水含量(土水势或土壤水吸力达到一定数值),是大多数植物可利用的土壤水上限。田间持水量是农业生产上十分有用的水分常数,它是确定灌水量的重要依据,也是施肥时是否需要灌溉的指标。一般而言,作物正常生长的土壤,含水量为田间持水量的80%左右。在对作物追肥时,若低于这一指标,施肥后应浇水,若在田间最大持水量时施肥,则可以不浇水。由图4 得知,3 个处理后的土壤田间持水量都有增加,而“林地清理+垦复+施有机肥”处理后的土壤田间持水量相对较多。
图4 不同处理对土壤田间持水量的影响Fig.4 Effects of different treatments on soil field water holding capacity
2.2 土壤管理措施对海南油茶低产林土壤化学性质的影响
试验针对土壤化学性质,测量了5 个指标,分别为土壤pH、有机质、氨态氮、速效磷、速效钾。由表1得知,各处理对土壤pH 的影响不大,没有明显的变化。“林地清理+垦复+施有机肥”处理和“林地清理+垦复+生草”处理的有机质变化很大,而“林地清理+垦复”处理的土壤有机质变化不明显,其中“林地清理+垦复+施有机肥”处理的土壤有机质变化最大,很可能跟施有机肥的原因有关。“林地清理+垦复”处理、“林地清理+垦复+施有机肥”处理和“林地清理+垦复+生草”处理后的土壤氨态氮含量都增大了很多,但是“林地清理+垦复+生草”处理后的土壤氨态氮变化最为明显。“林地清理+垦复+施有机肥”处理后土壤中的速效磷变化的最明显,而“林地清理+垦复”处理后土壤中的速效钾变化最明显。
表1 不同处理对土壤化学性质的影响Tab.1 Effects of different treatments on soil chemical properties
2.3 土壤管理措施对海南油茶低产林茶果产量的影响
由图5 明显可以看出,对照组的茶果产量要比其他3 个处理的茶果产量低,茶果产量大小关系大致可表现为:“林地清理+垦复+生草”处理>“林地清理+垦复+施有机肥”处理>“林地清理+垦复”处理>对照。对油茶低产林进行“林地清理及垦复”处理可以明显促进土壤养分释放的功效,配合有机肥施入的土壤改良措施对促进土壤养分释放和提高土壤酶活性最有效[15]。另外有研究表明,生草栽培可缓解降雨对土壤的直接侵蚀,减少水土流失和提高肥力[16],从而更能提高茶果的产量。
图5 不同处理对油茶低产林茶果产量的影响Fig.5 Effects of different treatments on the yield of Camellia oleifera low yield forest
3 结论与讨论
不同改良措施后的低产油茶林土壤养分的测定结果显示,3 种不同处理后的林地各层土壤中氨态氮、有机质、速效钾和速效磷的含量存在显著差异。进行改良后的油茶林土壤,其氨态氮、有机质、速效钾和速效磷的含量与对照组相比均有明显提高,其中,进行“林地清理+垦复+生草”处理后,林地土壤深土层的氨态氮含量显著提高,高达40.4g/kg,是对照组深土层中氨态氮含量的5.3 倍;进行“林地清理+垦复+施有机肥”处理后,林地土壤表土层的有机质含量增加明显,达到14.7g/kg,是对照组表土层中有机质含量的2.8 倍;进行“林地清理+垦复+施有机肥”处理后,林地土壤表土层中速效磷的含量提高相对明显,竟然达到了21.7g/kg,是对照组亚表土层中速效磷含量的11.6 倍。综上所述,不同土壤改良措施在增加土壤养分的同时又促进了土壤养分的高效利用。在同一没有施加外来肥料的油茶林分中,其表土壤、亚表层和深土层中氨态氮、有机质、速效磷的含量是越来越少的,而速效钾的含量普遍为亚表层相对较高,这很有可能和钾淋溶作用有关。配合施肥处理的情况下,亚表层和深土层中氨态氮、有机质、速效磷的含量相比表土层要显著增高,这可能是将肥料施加在亚表层和深土层的原因。