碎枝覆盖对荔枝园土壤理化特性及肥力的影响

张建繁 周庆祥 龚学海

摘要 [目的]通过碎枝覆盖研究，揭示林下土壤生态环境变化过程，为荔枝林碎枝覆盖技术推广提供相关数据。[方法]比较覆盖10 cm碎枝和未覆盖处理之间土壤表层温度、含水量、理化特性及肥力等土壤因子差异，分析碎枝覆盖1年后土壤理化特性及肥力的变化。[结果]荔枝枝条粉碎覆盖后土壤表层温度变化幅度较未覆盖变窄约2 ℃，使得土壤温度更加恒定。在极端气候条件下，这类效果更加显著，特别是土壤含水量。覆盖后土壤含水量基本维持在10%～20%，而未覆盖则在5%～40%。同时，覆盖1年后土壤理化特性也得到了明显改善，土壤容重降低了20%，总孔隙度增加约7%。肥力检测数据显示，覆盖区域的土壤中全钾、全镁及全硼含量显著提高。[结论]荔枝枝条粉碎覆盖1年后能有效改善林下土壤环境，并一定程度提高土壤肥力，减少营养元素的流失。

关键词 荔枝;碎枝;覆盖;土壤;理化特性

中图分类号 S158.3  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2020）05-0159-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.05.044

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Abstract [Objective]To reveal the change process of the field environment under the shredding branches cover， and provide relevant data for the promotion of the cultivation technique. [Method]The experiment had been applied a 10 cm thick cover treatment and uncover treatment. The change of field temperature， water content， physicochemical properties and fertility had been measured after treatments. [Result]After lychee shredding branches cover， the variation of the soil temperature had been narrowed by about 2 ℃， which made the soil temperature was relatively stable. In extreme weather conditions， the effect was more significant， especially for soil moisture. After covering， the soil water content maintained between 10% and 20%， while it was between 5% and 40% in uncovered soil. Moreover， it was found that the soil bulk density had been reduced by 20%， and the total porosity had been increased by about 7% after 1 year cover treatment. It was thought that the physical and chemical properties of soil had been significantly improved during the covering. In addition， the fertility test showed that the available potassium， total magnesium and total boron content was significantly increased in the covered area. [Conclusion]Combined the above results， after 1 year lychee branches shredding cover， the field environment was effectively improved. The loss of nutrients had been reduced， and the soil fertility had been gradually increased.

Key words Lychee;Shredding branches;Cover;Soil;Physicochemical properties

作为岭南特色水果，广东省荔枝栽培面积和产量稳居全国第一。但其栽培管理技术仍较传统，特别是土壤管理方面有待进一步提高。长期以来，我国果园多采用“有草必除”的清耕法。其虽有利于果园病虫害源的清除，但长期运用极易导致果园地表裸露、土壤理化特性恶化、肥土大量流失等问题[1]。對于南方本就贫瘠的土壤而言，清耕法很可能造成果园土壤肥力流失、土壤板结等问题。因此2009年广东省荔枝园土壤抽样调查结果发现土壤除有机质、碱解氮、速效钾等营养元素普遍偏低外，还存在土壤酸化和板结的现象[2]。为了避免当前荔枝园土壤的继续恶化，荔枝栽培管理技术方面急需引入一种新的土壤管理技术，以改善荔枝园土壤的理化特性，提高土壤肥力状况，使得荔枝园土壤生态环境进入一个良性循环。

近年来研究显示地面覆盖能促进土壤生态环境的改善。加之北方农地采用地面覆盖具有较好的保水保墒功能[3]。因此在北方现已大面积推广应用秸秆覆盖还田技术。采用秸秆等生物覆盖后，土壤有机质和矿质元素含量得到了不同程度的增加[4]。且连续长时间秸秆还田能显著改善土壤物理特性[5]。但不同类型材料覆盖产生的效果存在差异。覆盖黑膜、砂石的保水效果比较好，覆盖小麦秸秆、生草等处理提高土壤肥力效果较好[6]。在南方果园中，人更多关注的是覆盖后土壤结构和肥力流失的情况。早前研究指出秸秆覆盖能有效减轻雨水冲刷对土壤结构和营养元素的影响[7]。且在砂糖桔园覆盖研究中也得出相似结论[8]。

基于地面覆盖能明显改善土壤理化性质和肥力，笔者通过荔枝枝条粉碎后覆蓋，研究荔枝林下土壤生物覆盖后土壤温度、含水量、理化特性及营养元素含量的变化趋势。一方面解决荔枝园中每年大量修剪下来的枝条的处理问题;另一方面改善荔枝林下土壤保水保肥能力，减少化肥施用。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验园区位于深圳市南山区荔林公园，属于热带海洋性季风气候，年平均气温在23 ℃左右，极端最高气温38.7 ℃，极端最低气温0.2 ℃，年平均降雨量为1 933.3 mm。园区内地形以缓坡地为主，土壤多为砂壤土。

1.2 试验材料

试验所用覆盖材料为2017年冬季大量修剪下来的荔枝枝条，经过粉碎和简单堆沤后铺设到试验区域。该操作过程未对荔枝碎枝进行任何其他处理。覆盖所用荔枝碎枝大小为长5～10 cm，宽2～3 cm。

1.3 试验设计

所选定试验区域荔枝林株行距为6 m×8 m或8 m×8 m。单个处理覆盖区域内平均含有12棵树，覆盖面积约为600 m.2，覆盖厚度10 cm。按照试验设计，荔枝碎枝将按照地形均匀平铺在荔枝林下土壤上。覆盖区域内全年停止施肥以减少肥料施用对试验结果的干扰。覆盖后，每月分3次采用针式温度计测量土壤表层10 cm处温度。测量时间选择多云或晴天的10：00以前。每月监测数据取平均值以代表当月土壤温度。在极端干旱天气和雨季大雨过后，选取试验区域内未积水的5个点用Trime-Pico TDR便携式土壤水分测定仪测定土表10 cm处含水量变化，取其均值。

1.4 取样及检测

2019年1月，在每个处理区域内采用“Z”型采样法采集5个样品点，采集前先将覆盖层均匀地扒开，土表裸露后采集深度0～20 cm的土壤。采用环刀法测定土壤容重及孔隙变化[9]。另外将单个处理区域内样品点的土样均匀混合后，去除明显的碎枝、杂屑等杂物，风干后测定营养元素及化学特性[2]。

1.5 数据处理与分析

试验数据采用Excel软件进行统计处理，差异显著性分析采用SPSS 13.0数据分析软件。

2 结果与分析

2.1 碎枝覆盖后荔枝林下土壤温度的变化趋势

2018年3月至2019年3月的荔枝林土壤温度变化结果显示，土壤温度总体呈先升后降的趋势，且碎枝覆盖较未覆盖处理能明显降低土壤最高温，提高土壤最低温（图1）。周年来看，土壤最高温度出现在7—8月，最低温度则位于12月。但覆盖处理最高温度为26.9 ℃，较未覆盖处理低0.5 ℃，而覆盖处理最低温度为17.9 ℃，较未覆盖处理高2 ℃。这直接使得覆盖后林下土壤周年温度变化幅度降低为9 ℃。而同时期未覆盖处理土壤周年温度变化幅度则高达11.6 ℃。

2.2 极端气候条件下碎枝覆盖对土壤温度和含水量的影响

极端气候条件下，覆盖处理后土壤极端温度和土壤含水量变化幅度较未覆盖处理明显缩小（表1）。数据结果显示，在极端外界高温和低温的条件下土壤表面温度也受到了极大的影响。在极端低温气候条件下，未覆盖处理土壤温度15.0 ℃，而同时期覆盖处理土壤温度则17.2 ℃。相反，在极端高温气候条件下，未覆盖处理土壤温度27.0 ℃，而同时期覆盖处理土壤温度则26.5 ℃。土壤含水量方面，干旱季节未覆盖处理的土壤含水量约为5%。覆盖处理的土壤含水量则高达10%。雨季未覆盖处理的土壤含水量为40%以上的饱和状态，而覆盖处理的土壤含水量则维持在20%左右。

2.3 不同碎枝覆盖厚度对林下土壤理化特性的影响

覆盖处理后，荔枝林下土壤理化性质得到了明显改善（表2）。无论是覆盖处理，还是未覆盖处理1年后土壤pH基本未发生任何变化。但覆盖条件下，土壤总孔隙度则显著增加，且容重明显降低了20%。而未覆盖的土壤总孔隙度和容重则几乎未发生显著变化。阳离子交换率结果显示，覆盖处理使得土壤阳离子交换率呈显著下降趋势，而同时期未覆盖土壤则未发生显著变化。电导率方面，虽然覆盖与未覆盖处理的土壤电导率总体均呈升高趋势，但未覆盖处理土壤电导率升高幅度远高于覆盖处理。

2.4 不同碎枝覆盖厚度对林下土壤营养元素含量的影响

土壤检测结果显示，土壤各营养元素含量整体呈增加趋势。覆盖处理明显提高了土壤矿质营养（表3）。比较结果显示，虽然覆盖处理和未覆盖处理的土壤有机质、碱解氮和有效磷含量均呈增加趋势，但是未覆盖处理的增长幅度显著高于覆盖处理。其中未覆盖处理土壤有机质和有效磷含量增长了40%左右，而覆盖处理则增长了10%。但覆盖处理则显著提高了土壤矿质元素含量，特别是有效钾和硼元素含量增幅较大。而未覆盖处理的土壤中矿质元素含量则基本维持不变，甚至硼元素含量大幅减少近50%。

3 讨论

3.1 碎枝覆盖使得土壤温度波动幅度降低

根据周年荔枝林下土表温度来看，碎枝覆盖处理未改变林下土壤温度周年变化趋势，即12月出现最低温度，7月出现最高温度（图1）。但覆盖处理与未覆盖处理之间又存在一些差异。其主要体现在低温阶段，覆盖处理土壤温度明显高于未覆盖处理，1 ℃ 以上，呈一种保温效果[10]。而在高温阶段，覆盖处理则又略降低了土壤温度，表现出降温效应[11]。在结合土壤周年变化情况发现碎枝覆盖通过降低高温、提高地温的效果，来缩小土壤表层温度变幅，从而为植物根系生长提供一个更加稳定的环境。

3.2 碎枝覆盖能一定程度保护土壤免受外界恶劣气候的影响

碎枝覆盖后，土壤表面出现了一个保护层，可以较好地保护土壤免受外界环境的影响。其使用运用不仅能保水保墒，还能提高植物对水分利用率[3]。在外界高温的气候条件下，覆盖形成了一个隔热层使得土壤表层温度较未覆盖土壤低。而外界低温时，覆盖处理又能提高土壤表层温度，为植物均衡生长提供了一个良好的温湿度环境[11]。

覆盖除对土壤温度的影响外，对土壤含水量也存在较大的影响。地面覆盖能有效提高土壤含水量，但不同覆盖材料对土壤含水量提高的程度存在差异[6，12]。在干旱季节未覆盖土壤表层含水量偏低。同时期碎枝覆盖处理的土壤含水量提高了1倍以上（表1）。在雨季时，连续的降雨导致未覆盖处理土壤含水量接近40%的饱和状态。而碎枝覆盖处理的土壤含水量则维持在20%左右。这一现象在之前的研究中未见报道。这可能是由于生物覆盖材料会蓄含一部分水份。这表明碎枝覆盖通过缩小土壤温度和含水量的变化幅度，为荔枝园土壤提供一个保护层。

3.3 碎枝覆盖提高土壤理化特性，增强土壤肥力

覆盖处理直接调控了土壤的温湿度。然而长时间的覆盖，间接使得土壤的理化特性产生变化。碎枝覆盖1年后，表土土壤容重显著降低了20%，总孔隙度提高了7%。这表明生物覆盖能有效改善容重等土壤理化指标[13]，进而使得土壤环境更有利于植物根系的生长发育。但覆盖处理未对土壤pH产生影响。这表明1年的碎枝覆盖仅能改善土壤物理特性，对其化学特性的影响较小。在分析碎枝覆盖1年后表土层营养成分时发现荔枝碎枝覆盖仅提高了速效钾、全镁和全硼含量，而对速效氮和速效磷含量未见明显增幅效应（表3）。这与早前研究均认为覆盖处理能显著提高氮、磷、钾等元素含量存在差异[13-14]。这可能是由于早前研究覆盖多采用秸秆、稻草和杂草等极易自然分解的生物材料，能在相对短的时间内分解进入土壤，提高了土壤营养元素含量。而该试验所用的荔枝枝条相对较难分解，因此在1年时间内难以提高营养元素的目的。但矿质元素分析结果显示覆盖后雨水冲刷减轻，土壤中各营养元素流失减少导致的[8]。这可能是导致荔枝碎枝覆盖后土壤中矿质元素较未覆盖处理大幅增加的原因。

4 结论

该研究结果表明，荔枝碎枝覆盖能有效缩小土壤温度和含水量变化幅度，从而形成一个稳定的土壤环境，有利于植物根系生长发育;覆盖后雨水冲刷减轻，进一步减少了土壤中各营养元素的流失，特别是矿质元素。

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