红壤丘陵区种植茶树和柑橘对土壤肥力

摘要：为探讨经济林种植对土壤肥力和水土保持的影响，以浙江省常山县红壤丘陵区种植茶树和柑橘10年后的园地为对象，并以裸地为对照，定位研究了水土流失量，采样并分析了0～10 cm土壤容重、孔隙度、速效氮磷钾和不同团聚体组分碳氮含量。结果表明：种植茶树和柑橘10年后，土壤容重显著下降（P<0.05），土壤孔隙度、田间持水量、有机碳、有效磷、速效钾和碱解氮含量显著提高（P<0.05）;土壤大团聚体有机碳含量大小排序为柑橘园>茶园>裸地，土壤中团聚体、微团聚体、粉粒的有机碳、氮含量大小表现均为茶园>柑橘园>裸地，不同处理间的差异达显著水平（P<0.05）;茶园土壤黏粒有机碳、氮含量显著高于柑橘园、裸地（P<0.05）;与裸地相比，柑橘园和茶园年径流深显著降低了87.66%、92.25%（P<0.05），年土壤流失量显著减少了95.93%、98.78%（P<0.05）。试验区年径流深、年土壤流失量与土壤有机碳、总孔隙度、田间持水量之间具有极显著或显著负相关（P<0.01，P<0.05），与土壤容重具有显著正相关（P<0.05）。综上，茶树和柑橘种植有利于提高土壤肥力，降低水土流失，其中种植茶树的效果优于柑橘。

关键词：土壤孔隙度；团聚体组分碳氮；速效养分；水土流失；茶园；柑橘园

中图分类号：S 158.5文献标志码：A文章编号：0 253-2301（2024）09-0017-06

DOI：10.13651/j.cnki.fjnykj.2024.09.004

Effects of Planting Tea Trees and Citrus Trees on Soil Fertility and Soil and Water Loss in the Red Soil Hilly Region

LIN Zi-mo'，WANG Ji-jie²，TANG Zhang-xuan'，JIANG Yan-ping'，ZHUANG Xu-yin³，TU Juan-li4*

（1.Collegeof Environment and ResourceSciences，ZhejiangA&FUniversity，Hangzhou，Zhejiang 311300，China;2.Sichuan Forestry and Grassland Survey and Planning Institute，Chengdu，Sichuan 610081，China;3.Soiland WaterConservation Science Experimental Station ofChangshanCounty，Quzhou，Zhejiang 324200，China;4.Jiaxing Vocational&TechnicalCollege，Jiaxing，Zhejiang 314036，China）

Abstract：In order to explore the effect of economic forest MT3yJfbULO293h1WFQW7gA==planting on the soil fertility and soil and waterconservation，the garden plots planted with tea trees and citrus trees for 10 years in the red soil hilly area of ChangshanCounty in Zhejiang Province were taken as the object，and the bare land was taken as the control group.Then，theorientation research on the amount of soil and water loss was carried out，and the volume weight of soil，soilporosity，rapidly available nitrogen，phosphorus and potassium，and carbon and nitrogen contents in different aggregatecomponents in 0-10 cm soil layer were sampled and analyzed.The results showed that：after planting tea trees andcitrus trees for 10 years，the volume weight of soil decreased significantly（P<0.05），and the soil porosity，field water-holding capacity，and the contents of organic carbon，availablephosphorus，rapidly available potassium and alkaline hydrolysis nitrogen increased significantly（P<0.05）.The content of organic carbon in soil macro-aggregates was in the order of citrus orchard>tea garden>bare land.The contents of organic carbon and nitrogen in soil aggregates，micro-aggregates and soil silt particles were in the order of tea garden>citrus orchard>bare land，and the differences among different treatments were significant（P<0.05）.The contents of organic carbon and nitrogen in soil clay in tea garden were significantly higher than those in citrus orchard and bare land（P<0.05）.Compared with the bare land，the depth of annual runoff in the citrus orchard and tea garden was significantly reduced by 87.66%and 92.25%（P<0.05），and the amount ofannual soil losswas significantly reduced by 95.93%and 98.78%（P<0.05）.The depth of annual runoff and the amount of annual soil loss in the experimental area had extremely significant or significant negative correlations with soil organic carbon，total porosity and field water-holding capacity（P<0.01，P<0.05），while had high positive correlation with the volume weight ofsoil（P<0.05）.In summary，the planting of tea trees and citrus trees was conducive to improving the soil fertility and reducing the soil and water loss，and the effect of planting tea trees was better than that of citrus trees.

Keywords：Soilporosity;Carbon and nitrogen in aggregate components;Availablenutrients;Soil and water loss;Teagarden;Citrusorchard

土壤团聚体是植物根系和土壤有机质等胶结物质作用下形成的二次颗粒，影响着土壤孔隙以及土壤储存养分的能力1，是碳、氮素储存的重要场所2。坡面产流和侵蚀产沙会造成团聚体破碎，从而导致土壤有机碳、氮暴露，造成碳、氮矿化和损失³，同时水土流失也会造成土壤碳、氮、磷素大量流失4。植物措施是红壤丘陵区生态修复的重要措施之一，可有效减少水土流失和氮、磷流失量，促进土壤有机碳积累和恢复[5，果园模式土壤碳素恢复效果更加显著6，团聚体的稳定性显著提高7，植物种植能提升不同土壤团聚体组分有机碳、速效钾含量，有利于维持土壤结构8。

茶是世界三大饮品之一，2022年我国茶园面积333.93万hm²，茶叶产量297.02万t₉]。柑橘是重要的水果，2022年全国柑橘种植面积300.21万hm²，产量6003.91万t[10。浙江是我国著名的茶叶和柑橘之乡，现有茶园面积20.87万hm²，茶叶总产量18.12万t，柑橘面积7.999万hm²，柑橘产量177.06万t[1。茶树和柑橘种植对土壤环境有何影响？本研究选取浙江西部典型红壤丘陵区坡地茶园和柑橘园为对象，并以裸地作为对照，探讨2种经果林树种的种植能否有效减少水土流失，提高土壤肥力，增强土壤稳定性，有效促进生态恢复？研究结果可为南方丘陵区土壤管理和地力恢复提供基础。

1材料与方法

1.1研究区概况

位于浙江省衢州市常山县，试验点中心位置E118°28'14.58”、N28°54'33.98”。地形以丘陵为主，土壤发育于花岗岩的红壤土类¹²]。属亚热带季风性气候，年均气温17.7℃，区域年均降雨量为1858 mm，其中≥12 mm的侵蚀性降雨量占全年总降雨量的78.3%，3月至7月各月降雨量比例均超过10%。

1.2试验设计

2014年，建立长、宽分别为20、5m的径流小区3个，坡度20°，西南坡，在径流小区的上坡边与两长边用水泥预制板砌成挡水墙（高出地表15 cm）。其中2个小区分别种植胡柚、茶树，以裸地小区为对照。不同处理情况见表1。

于每年的4、6、8、10月份各除草1次，除后将杂草均匀置于小区中。3月中旬在柑橘园中采用环沟法施复合肥0.5 kg·株¹（N-P₂O₅-K₂O=15-15-15），11月施商品有机肥2.5kg·株¹（N-P₂O₅-K₂O=2-1-2）;在茶树小区采用撒施法施用与柑橘园等量的复合肥和商品有机肥；裸地小区不施肥。其他经营管理措施均一致。

1.3样品采集与分析

2023年7月分别在各试验小区内按坡位由上至下随机选取4个土壤采样点，采取0～10 cm土壤样品，同时用环刀取0～10 cm土样。将样品自然风干，一部分过2 mm筛，用于测定土壤pH和速效养分含量；一部分过0.15 mm筛，测定土壤有机碳（SOC）。取一部分原状土采用湿筛法和沉降抽滤法对团聚体不同粒径组分进行分离。

土壤物理及化学指标参照鲁如坤[1³方法进行。土壤容重和孔隙度采用环刀法；pH值按照土水比1：5使用pH计测定；速效磷采用钼锑抗比色法；速效钾采用火焰光度法；碱解氮采用碱解扩散法；元素分析仪测定土壤有机碳和不同粒径团聚体组分碳、氮含量。

采用人工监测与自动监测系统相结合，监测2014—2022年不同小区径流量和土壤流失量，并计算水保效益。

1.4数据处理

使用SPSS22软件，经正态检验后进行单因素方差分析（Duncan检验）。利用Excel、Origin2021等软件进行数据整理与绘图。

2结果与分析

2.1土壤物理性质的差异

由表2可知，与裸地相比，茶园和柑橘园土壤容重显著降低了22.07%、20.00%（P<0.05），土壤总孔隙度显著提高了26.68%、24.18%（P<0.05），毛管孔隙度显著提高了14.64%、16.86%（P<0.05），非毛管孔隙度显著提高了92.18%，64.01%（P<0.05），田间持水量也显著提高了54.61%、55.69%（P<0.05）。土壤物理指标在茶园和柑橘园间没有显著性差异（P>0.05）。

2.2土壤化学性质的差异

由表3可知，与裸地相比，茶园和柑橘园土壤有机碳含量显著增加了115.96%、110.93%（P<0.05），有效磷含量显著增加了486.96%、636.96%（P<0.05），速效钾含量显著增加了117.76%、153.29%（P<0.05），碱解氮含量显著增加了182.01%、158.36%（P<0.05）;土壤pH在不同土地利用类型间没有显著性差异（P>0.05）。土壤5个化学指标在茶园和柑橘园间的差异并不显著（P>0.05）。

2.3土壤团聚体粒径组分有机碳的差异

由表4可知，试验区土壤有机碳含量在不同粒径组分中大小排序表现为黏粒>粉粒>微团聚体>中团聚体>大团聚体。柑橘园土壤大团聚体有机碳含量显著高于茶园，又显著高于裸地（P<0.05）;中团聚体、微团聚体、粉粒有机碳含量大小排序为茶园>柑橘园>裸地，不同处理间差异达显著水平（P<0.05）;茶园土壤黏粒有机碳含量显著高于柑橘园、裸地（P<0.05）。

2.4土壤团聚体粒径组分氮的差异

由表5可知，土壤氮含量在不同粒径组分中大小排序均表现为黏粒>粉粒>微团聚体>中团聚体>大团聚体。茶园、柑橘园土壤大团聚体氮含量显著高于裸地（P<0.05）;中团聚体、微团聚体、粉粒氮含量大小表现为茶园>柑橘园>裸地，不同处理间的差异达显著水平（P<0.05）;茶园土壤黏粒氮含量显著高于柑橘园、裸地（P<0.05）。

2.5土壤团聚体粒径组分碳氮比的差异

由表6可知，不同土壤团聚体粒径组分碳氮比大小均表现为裸地>柑橘园>茶园，裸地大团聚体碳氮比显著高于茶园（P<0.05），柑橘园和裸地土壤中团聚体、黏粒碳氮比显著高于茶园（P<0.05），裸地土壤微团聚体碳氮比显著高于柑橘园和茶园（P<0.05），粉粒碳氮比在不同土地利用类型间差异达显著水平（P<0.05）。

2.6不同园地水土流失量的差异

由表7可知，年径流深大小表现为裸地>柑橘园>茶园，不同处理间的差异达显著水平（P<0.05），与裸地相比，茶园和柑橘园年径流深降低了92.25%，87.66%;年土壤流失量多少排序为裸地>柑橘园>茶园，不同处理间差异达显著水平（P<0.05），与裸地相比，茶园和柑橘园年土壤流失量减少了98.78%、95.93%。

2.7不同园地水土流失量与土壤肥力的相关性

不同园地水土流失量与20个土壤肥力因子间的相关系数见表8，可知年径流深、年土壤流失量与土壤有机碳间具有极显著负相关（P<0.01），与总孔隙度、田间持水量具有显著负相关性（P<0.05），与土壤容重间具有显著正相关（P<0.05）;年径流深与土壤碱解氮间具有显著负相关（P<0.05）。

3讨论与结论

土壤容重反映土壤透水性、通气性¹4]，土壤孔隙是水分和空气的通道和储存所，是土体构造的主要指标15。土壤有机碳影响土壤中养分的储存与供应、土壤结构的稳定性与坚实度、土壤持水力，是评价土壤肥力和土地持续利用的主要指标，速效氮、磷、钾是植物能够利用的有效养分。本研究发现，茶树和柑橘种植9 a后，园地土壤容重显著降低（P<0.05），土壤孔隙度、持水量显著增大（P<0.05），茶园和柑橘园土壤有机碳、碱解氮、有效磷和速效钾养分含量显著高于裸地（P<0.05）。主要原因是种植茶树和柑橘后，植物冠幅对降雨的截流，可以减弱雨滴溅落地面的动能，从而减弱了雨滴对土壤团聚体的破坏，改善了土壤结构，而且可以拦截降水，从而减少水土流失。径流不仅能携带土壤颗粒导致土壤流失，还能携带溶解态和少量悬浮颗粒态碳及各种营养元素，加速土壤碳、氮、磷、钾等流失15]。这与本研究发现试验区年径流深、年土壤流失量与土壤有机碳、总孔隙度、田间持水量之间具有显著负相关（P<0.05），而与土壤容重间也具有显著正相关性（P<0.05）一致。水土流失过程中，对土壤有机碳及养分含量产生负影响，土壤中的有机碳及养分易随径流和流失土壤离开，因此增加的径流量和土壤流失量会对土壤养分产生直接的负面影响。

团聚体是土壤结构的重要组成，对土壤质量和健康的评价起着重要作用16。本研究发现，茶树和柑橘种植显著提高了不同粒径土壤团聚体碳、氮含量（P<0.05），其中茶园土壤粉粒、微团聚体、中团聚体碳氮含量又显著高于柑橘园（P<0.05）。这进一步表明，种植茶园和柑橘促进了土壤碳、氮的积累和稳定性。土壤化学特征对团聚体碳、氮组分含量有直接的正向影响，这可能是因为茶树和柑橘的覆盖影响了土壤化学特征，从而进一步影响了土壤团聚体的碳、氮含量，这与韦鑫等17和李培霞等[18的结果一致。另外，土壤侵蚀的过程中土壤颗粒或团聚体被降水雨滴击溅而破碎，不同粒径土壤结合态有机碳、有机氮就容易随径流迁移流失19]，导致裸地土壤团聚体碳、氮含量显著低于茶园和柑橘园（P<0.05）。

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（责任编辑：柯文辉）