低产油茶林土壤改良的主要方式

2021-12-08张艳吴杨王璠

九江学院学报(自然科学版) 2021年2期

张艳吴杨王璠

(九江学院江西油茶研究中心江西九江 332005)

油茶是中国特有的木本食用油料作物之一[1]。油茶籽中主要含有淀粉、蛋白质、多糖、粗纤维和多肽等。茶油中含有多种不饱合脂肪酸、人体所必需的氨基酸以及天然抗氧化剂，因此成为国际粮农组织首推的卫生保健植物食用油[2-3]。油茶树四季常青，根系发达，耐旱抗低温，同时又能绿化荒山、保持水土，促进生态脆弱区的植被恢复，是经济效益、生态效益和社会效益俱佳的优良树种[4]。中国油茶林主要是20世纪60-70年代种植的老林，缺乏垦复措施，导致油茶山杂灌丛生，林地荒芜、地力衰竭、病虫害发生严重，普遍存在“人种天养”现象。粗放的经营管理手段致使土壤肥力低下，油茶林生长机能大幅度衰退，茶油产量低下[5]。目前，中国低产油茶林地面积为268万公顷，占中国农作物种植总面积的73%[6]。近年来，国内普遍推广“上改树、下改土”的低产林改造措施，土壤改良成为低产林改造中的一项必要措施[7]。

1复垦

油茶林复垦清除林地杂草、灌木、老残林木及病株，可以改善林地环境和疏松土壤，以缓解土壤不透气、不保水、不保肥的问题[8]。土壤垦复一般在冬季和夏季进行，垦复的次数一般为3年一深挖，1年一浅锄。垦复方式主要有全垦、带垦、穴垦、阶梯式垦和撂壕垦5种，需要根据地形、土壤类型、油茶树龄等具体情况确定具体的垦复方式。

1.1全垦

全垦适用于坡度在15°以下，地势较平坦的油茶林。林地全面翻土，树冠外深挖20～30cm，树冠内浅垦10～15cm[9]，把挖出的泥土盖在杂草、灌木上，做成土埂，既能防止水土流失，还能加速杂草灌木腐烂，培肥地力[10]。

1.2带垦

对于坡度在15～25°的林地。从山脚到山顶，横向水平挖1带，留1草带。第二年垦前一年的草带，而以前一年的垦带留作草带，如此反复更替[9]。带垦的深度一般在30～40cm，每3年在深秋时对造林地进行一次深挖，深度20cm左右，以疏松土壤[11]。另外，在垦带下方筑一宽约40～50cm、高约20～30cm的土埂以便雨季保水保土。

1.3穴垦

穴垦适于30°左右的陡坡，或土质带沙性的低产林。穴垦就是围绕油茶树蔸进行深挖垦复。穴垦面积一般与树冠面积相等，一边挖土，一边将土相树蔸内堆积培根，并将杂草灌木埋入油茶树盘内，加速分解[9-11]。

1.4阶梯式垦

阶梯式垦复在全垦的基础上，按照油茶的行距，筑成里低外高，环山水平梯田。梯田的宽度随坡度而定，坡度在15°左右可修成3～4m宽的梯田；超过15°可修筑成1～2m的梯田。梯田两边还需修筑蓄水沉沙池和排水沟[10]。

1.5撂壕垦

在油茶林两行中间挖一条70cm左右宽，60～70cm深的沟，挖好后将铲除的杂草、灌木埋入沟内，条件允许还可以塘泥、秸秆等拌上肥料(过磷酸钙、碳酸氢铵等)铺于沟底，再把挖出的土回填，压实[10]。

2合理施肥

油茶素有“抱子怀胎”的特点，全年花、果不离枝头，消耗大量的水分和养分[11]。施肥要因地而为，不同季节、不同年份施用不同的肥料。春、夏季以速效肥为主，秋冬季则施有机肥；小年施氮肥或复合肥，大年施磷肥，油茶不耐氮肥[9]。刘学锋等[12]研究结果表明，油茶林平衡施肥可有效改善土壤肥力，其中土壤中的氮、磷、钾和有机质含量比常规施肥处理平均提高约46～66%、47～56%、49～55%和45～ 59%。吴春武[13]的在南方低山丘陵红壤区进行的研究表明，天然有机肥可有效改善土壤通气性，促进土壤团粒体的形成，具有提高土壤保水、培肥地力的良好作用。

3农林间作

农林间作是指在同一块土地上，在不同的时间顺序和空间位置上将多年生乔木和农作物、家畜结合在一起而形成的所有土地利用系统的集合[14]。通过间作可改良土壤，增加短期收入，以耕代抚，及时防治病虫害[9]。

3.1豆科作物

间作豆科作物对土壤肥力有一定的改善作用[15-16]。滕维超[14]的研究结果表明，间作模式(油茶-油菜、油茶-大豆、油茶-辣椒和油茶-红薯)的土壤含水率普遍高于油茶单作模。油茶-豆科作物的生态栽培试验结果表明，油茶-豆科间作普遍提高了土壤含水量、总孔隙度、通气度、最大持水量和排水能力，并降低了土壤容重。其中，油茶-圆叶决明模式对土壤物理性质的改良效果最佳[15]。油茶-花生间作试验表明，与油茶单作相比，间作显著提高0 ～ 10 cm土层土壤蔗糖酶、蛋白酶、脲酶和过氧化氢酶的活性，对改善土壤质量，提高土壤酶活性有着重要意义[16]。

3.2绿肥作物

间作绿肥作物能改善土壤结构，促进土壤熟化，提高土壤肥力[17-18]。中国绿肥种质资源丰富，主要有豆科(如毛苕子、黄花苜蓿、紫云英、草木樨等)、禾本科(如黑麦草、鼠茅草、燕麦草、早熟禾等)、十字花科(如油菜、茹菜、篮花子、二月兰等)和菊科(如金光菊、苦麦菜、沙苦麦菜、飞机草等)[19]。绿肥作物在生长期间通过减少地表裸露面积，可减少水分损耗和水土流失。谢庭生等[20]间种夏季冬季绿肥(牧草)处理的全氮、全磷、速效氮、速效磷以及有机质含量均显著高与油茶单作处理。丁怡飞等[21]的研究表明，油茶林多年间作绿肥黑麦草、鼠茅草能够提高土壤含水量，降低土壤容重，还能一定程度地提高土壤中各养分的含量。

4微生物接种剂

土壤中含有数量庞大，种类丰富、功能多样的微生物[22]。土壤细菌在养分循环，改良土壤结构，促进植物生长，控制或抑制植物病原体的活性中起着至关重要的作用[23-24]。在作物可持续生产的时代，根际中的植物与微生物相互作用在养分的转化、动员、增溶等过程中起着关键作用，随后植物吸收必需养分以实现其全部遗传潜在。目前，在农业生产过程中，使用生物作为肥料以提高作物产量越来越普遍[25]。现在，全世界范围内正在使用各种各样的共生(rhizobium sp.)和非共生(azotobacter、azospirillumillus和klebsiella sp.等)细菌，以提高植物的生产力[26]。在油茶种植中，主要为自由生活的根际且与养分转化密切相关的细菌类群。

4.1固氮菌

固氮微生物将大气中的N2转化为植物能利用的NH3，进而为其提供合成蛋白质所必需的氮素营养，有的还能通过合成植物激素，促进植物生长和发育[27]。固氮微生物除了根瘤菌以外的固氮菌、有自生固氮菌和联合固氮菌[28]。蔡苗等[29]在油茶根际分离出3株具联合固氮菌菌株，油茶接种试验表明，3种固氮菌能明显提高苗高、地茎、生物量、叶绿素含量，叶片全氮含量和硝酸还原酶活性，促进油茶生长。

4.2溶磷菌

溶磷细菌在代谢过程中产生各种有机酸(如柠檬酸、草酸、乙酸、酒石酸等)和无机酸(如硝酸、硫酸、碳酸等)，使难溶性磷分解为可溶性磷，供作物生长所用[30]。王舒[31]在10 年生油茶根际土壤中分离到20株具有高效溶磷能力的溶磷细菌，其中5株为pseudomonas、auricularis、bacillus aryabhattai、pectobacterium cypripedii和enterobacter ludwigii。接种bacillus aryabhattai和pseudomonas auricularis均可提高油茶幼苗的生物量和叶片的光性能；油茶根际土壤速效氮、磷和钾含量以及土壤蔗糖酶和脲酶活性均有不同程度的提高。

4.3解钾菌

钾细菌又称为硅酸盐细菌，是指能分解含钾硅酸盐类矿物的细菌类群。主要有土壤芽胞杆菌、胶质芽抱杆菌和环状芽抱杆菌三种[32]。苟志辉[30]分离到73株解钾细菌。另外，将固氮细菌、溶磷细菌和解钾细菌以1∶1∶1进行组合发酵，初步制成的功能菌复合菌肥提高土壤有机质、速效氮、速效磷和速效钾含量分别平均提高了10.5%、8.7%、13.3%和11.6%。