广宁红花油茶林土壤理化性质、植物养分初步研究*

郭业先 柳 军 杨绍伟 荣道军 梁金喜 蔡凤玲 张应中 王明怀

（1.广东省樟木头林场， 广东 东莞 523616 ；2. 广东省森林培育与保护利用重点实验室/ 广东省林业科学研究院，广东 广州 510520）

广宁红花油茶Camellia semiserrata 属山茶科Theaceae 山茶属常绿乔木，又名广宁红山茶、南山茶。广宁红山茶在我国长江以南各省(自治区)均有栽培，集中分布在华南丘陵区中部，以广东省广宁县种植面积最大。该树树体高大，树形、花、果美观，为我国华南区域优良的木本食用油料和园林绿化树种[1]。土壤物理性质是水土保持、水源涵养的重要评价指标，也是反映土壤肥力水平的重要指标[2]，不同树种生态学特性不同，不同程度地影响土壤物理性质[3-5]。土壤为植物生长提供养分来源，而植物叶片通过光合作用固定空气中的CO2，叶片凋落后，将碳(C)、氮(N)、磷(P)、钾（K）等养分归还土壤[6]，因此叶片与土壤C、N、P 含量之间具有一定的相关性。

有关油茶Camellia oleifera 林地和植物养分有众多研究报道。油茶林间作土壤的含水量、土壤总孔隙度、毛管孔隙度和通气孔隙度均显著高于油茶纯林，油茶纯林土壤容重最大[7]。广西中部、北部油茶成林林地土壤属于强酸或极酸性土壤，多数地点土壤的有机质含量及部分地点土壤的碱解氮含量处于缺乏状态，土壤的速效磷含量以及部分地点土壤速效钾含量处于极缺乏水平，叶片全氮和全钾含量与土壤中pH 值、有机质和碱解氮和速效钾的相关性不明显， 但叶片中全磷含量与土壤中速效磷含量极显著相关[8]。江西宜春油茶幼林土壤养分限制因子为N、P、Ca[9]。油茶叶片碳含量在不同林龄间差异不显著，叶片氮、磷含量与土壤有机碳含量有显著正相关关系；叶片碳含量与表层土壤氮含量之间有显著正相关关系。油茶生长的限制元素是氮[10]。关于广宁红花油茶林地、植物养分研究鲜有报道。广东省樟木头林场现保存有一片上世纪五十年代种植的广宁红花油茶林，面积约533 hm2，是已知我国保存面积最大的一片广宁红花油茶人工林。本文通过调查广宁红花油茶林的土壤物理因子、土壤肥力、植物养分，以及广宁红花油茶林分土壤理化性质、植物养分，并探讨他们间相互关系，为广宁红花油茶林合理经营与有效发挥水土保持作用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

樟木头林场位于东经113°53′-114°10′、北纬22°48′-22°58′，该区森林植被属亚热带常绿阔叶林区系南亚热带常绿季雨林，典型的南亚热带气候，温暖多雨，年平均气温22.1℃，无霜期341 天，年平均降雨量1 800 mm，4—9 月为雨季。试验地位于樟木头林场清泉管护站（东莞大朗镇）平缓坡地，坡度8-15°，海拔100-400 m，土壤系花岗岩发育的山地黄壤，肥力中等。

广宁红花油茶林于1956—1958 年种植，株行距4 m×4 m。林分平均地径、平均树高、平均冠幅分别为24.0 cm、7.9 m、5.0 m。

1.2 试验方法

2019 年10 月，在广宁红花油茶林随机设置25 m×25 m 样地4 块，采用机械布点法在每个样地内设9 个取样剖面，每个土壤剖面分A（0-20 cm）、B（20-40 cm）、C（40-60 cm）、D（60-80 cm）4 层，环刀取样共144 个样，依据国家标准[11]测定土壤容重(SBD)、自然含水量（VWC）、最大持水量（MMC）、毛管持水量（CMC）、最小持水量（LWC）、非毛管孔隙（NCP）、毛管孔隙（CP）、总孔隙度（TP）、通气性（SA），同时每个剖面每个层次取土壤样品，共144 个样，用玻璃电极法测定pH 值，用高温外热重铬酸钾氧化—容量法测定有机质，全N、全P、全K、碱解N、速效P、速效K 分别用开氏—蒸馏滴定法、氢氧化纳熔融—钼锑比色法、氢氧化纳熔融—火焰原子吸收分光光度法、碱解扩散法、盐酸—氟化铵提取—钼锑抗比色法、乙酸铵提取—火焰原子吸收分光光度法测定[12]。

在每个样地内梅花型选取5 株广宁红花油茶植株，每株分4 个方向在植株中部采取成熟叶片混合取样，共20 个样，测定有机C、全N、全P、全K，分别用重铬酸钾氧化—容量法、硫酸—双氧水消煮—蒸馏滴定法、硫酸—双氧水消煮—钒钼黄比色法、硫酸—双氧水消煮—火焰原子吸收分光光度法测定[12]。

表1 土壤pH 值等级划分[13]Tab. 1 Soil pH grade division

表2 土壤养分等级划分[13]Tab. 2 Soil nutrient grade division

土壤养分分级依第二次全国土壤普查分级[13]，见表1、表2。

2 结果与分析

2.1 土壤物理性质

各样地间、层次间土壤物理性质方差分析结果表明，各样地间除毛管孔隙差异显著外，其余指标差异极显著。土壤层次间容重、最大持水量、非毛管孔隙、土壤通气性差异显著，其余指标差异不显著。

各样地、土壤深度的物理性质见表3，东莞广宁红花油茶林分土壤平均容重、非毛管孔隙、毛管孔隙、总孔隙、通气性分别为1.441 g·cm-3、5.73%、34.03%、39.76%、13.38。非毛管孔隙、通气性在各样地、土壤层次间变异大，变异系数分别为31.0%、19.45%。土壤A-D 层，平均容重1.308 -1.512 g·cm-3，土壤越深，容重越大，A-D层平均非毛管孔隙4.65%-7.29%，平均通气性为16.42-11.23，土壤越深，非毛管孔隙和通气性越小。A-D 层平均毛管孔隙32.92%-34.62%，A 层较小，其余各层差异不大，A-D 层平均总孔隙39.00%-40.59%，A、B 层稍大，C、D 层稍小。

2.2 土壤养分

东莞广宁红花油茶林土壤层次、样地间的土壤养分指标方差分析结果表明，土壤层次间除全P差异不显著外，其余指标差异极显著，样地间除速效K 差异不显著外，其余指标差异极显著。

东莞广宁红花油茶林土壤pH、有机质、全N、全P、全K、碱解N、有效P、速效K 分别为4.42、26.74、1.56、0.22、5.46 g·kg-1、70.34、1.11、58.55 mg·kg-1（表4），各样地、剖面层次间，除pH 值变异较小，变异系数1.8%以外，其余养分指标变异较大，变异系数为19.03%-67.03%。

依第二次全国土壤普查分级[13]，东莞广宁红花油茶林土壤pH 值为4.42，属强酸性土壤，有机质、全N、碱解N、有效P、速效K 土壤养分等级分别为3 级、2 级、4 级、6 级和4 级。

2.3 植株叶片元素及化学计量比

东莞广宁红花油茶林植株各样地单株叶片有机C、全N、全P、全K 含量见表5，所有样地单株叶片有机C、全N、全P、全K 平均含量分别为491.7、15.61、0.51、5.06 g·kg-1，有机C 各单株间变异极小，变异系数仅为2.2%，全K 变异较大，为23.29%。

广宁红花油茶叶片C:N=31.5:1，C:P=964:1，N:P=30.6:1。

2.4 植株叶片元素与土壤养分相关关系

植株与土壤养分相关分析表明，广宁红花油茶植株与土壤间养分相关性不显著。

表3 广宁红花油茶林土壤物理性质Tab. 3 Soil physical properties in C. oleifera stand

表4 广宁红花油茶土壤养分Tab. 4 Soil nutrient in C. oleifera stand

表5 广宁红花油茶叶片元素Tab. 5 Leaf elements of C. oleifera

表6 油茶林土壤化学性质比较Tab.6 Comparison of soil chemical properties among oil-tea camellia stands

3 结论与讨论

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，土壤孔隙度、通气度是反映土壤通透性能的重要参数及指标。有研究表明油茶林地土壤容重随土层深度的增加而增加，土壤总孔隙度、通透性随土层深度的增加而降低[7、14]，本研究也表明容重随土层加深变大，非毛管孔隙、通气性随土层加深变小，研究结果基本一致，随着土深度增加，土壤容重变大，土壤越板结，通透性越差。

黄善灿[15]报道油茶纯林林分的土壤含水率较低，而在套种模式或精耕细作下的油茶林的土壤含水率及总孔隙度均较高；黄天忠等[7]研究表明油茶不同间种模式土壤含水量为18.52%-19.49%，土壤容重为1.24 g·cm-3、1.42 g·cm-3，总孔隙度为47.09%-55.01%，本研究土壤自然含水率为18.5%，容重1.441 g·cm-3，总孔隙度39.76%，基本与油茶间种土壤结构相近，林分经过近60 年自然生长，虽未进行抚育等管理措施，也基本形成了一个良好的林分生态环境。田大伦等[16]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，因此，油茶林地需要适度抚育管理以改善土壤物理性质，促进林分健康生长。

研究表明，油茶是喜酸树种，一般宜在pH 值5.0-6.5 的酸性土壤生长[1],土壤pH 值为4-5 仍然适合种植油茶[19]。东莞广宁红花油茶林土壤pH值4.42，属强酸性土壤，广西中、北部油茶主要产区成林林地土壤多数地点pH 值都在4.5 以下[8]，湖南成林、幼林pH 值为4.71、4.62[17]，这是南方地区红壤、黄壤基本都属酸性或强酸性土壤特点决定的。

本试验东莞广宁红花油茶林，以及广西中部和北部多个地区油茶林土壤化学性质[8]、湖南油茶林0-40 cm 土层化学性质[17]见表6。有机质、全N、碱解N、有效P、速效K 值依据第二次全国土壤普查分级分别为3 级、2 级、4 级、6 级和4 级。土壤有机质含量水平是土壤肥力高低的重要指标之一，由于广宁红花油茶林有60 多年林龄，已郁闭多年，枯落物丰富，因此土壤有机质含量较高。全N、全P、全K 与湖南、广西两地比较有高有低，有机质、N、P 元素与林龄、林分抚育、土壤本底等相关，变异较大，这几个地方有效P 都处于6 级，极度缺乏。本试验土壤碱解N、速效K 处于4 级，肥力不高，土壤中N、K 元素为油茶生长的限制因子，有研究表明，K 为潜在限制因子[9]，油茶每年生长所需的大量元素中N元素需要量最多[18]，提高土壤N 含量有助于树体对P、K 元素的吸收，P、K 元素对果实的形成和膨大至关重要[19]，因此，东莞广宁红花油茶林地碱解N、有效P、速效K 的缺乏是导致油茶林低产的一个重要原因，为有效促进油茶生长，提高结实能力，有必要进行均衡施用N、P、K 肥。

叶片有机C 含量为491.7 g·kg-1，与全球492种陆生植物叶片平均C 含量(464.0±32.1) g·kg-1相近[20]，与吴家森等[10]报道油茶人工林叶片C 含量为486.0-499.2 g·kg-1一致。叶片全N、全P、全K 平均含量分别为15.61、0.51、5.06 g·kg-1，叶片C:N=31.5:1，C:P=964:1，吴家森等[10]报道油茶叶片全N、全磷为9.8-13.2、1.5-1.8 g·kg-1，C:N 为39-51:1，C:P 为300-330:1，N:P 为6.55-7.66:1，可以看出广宁红花油茶叶片P 含量极低，致碳磷比极高。植物叶片N:P 可作为森林植物营养元素限制的判断性指标，当N:P＜14 时，植物生长主要受N 的限制；当N:P＞16 时，植物生长主要受P 的限制[21]。广宁红花油茶叶片N:P=30.6:1，远远大于16，表明油茶人工林生长主要受P 限制。

致谢 ：感谢广东省林业科学研究院邱鹏基、朱子维、唐成波在采样工作中给予的大力支持！