黔东南老油茶林不同经营方式对土壤理化性质的影响

田丹，杨东红，石春发，胡岑龙

（黔东南州林业科学研究所，贵州凯里 556000）

油茶是黔东南州种植较为广泛的木本油料作物，但目前存在品种混杂、管理粗放、土壤理化性质变差等诸多问题，极大影响了油茶的优质高产。土壤是植物生长的载体，植物通过根系吸收生长发育必须的营养元素，当植物的种类和数量不同，会对土壤的理化性质产生不同的影响，从而影响土壤肥力水平[1]。所以，在油茶林内开展生态栽培，是实现油茶健康持续发展的有效方法之一[2-3]。相比于单一种植，其能高效充分利用时间和空间，进而提高复种指数，将不同的作物在时间和空间上进行结合，组合成多样的种植模式。

土壤容重、孔隙结构、水分有效性是反映土壤物理性质的重要指标，受到地表植被种类及经营方式等因素的影响，既决定了土壤的水、肥、气、热等状况，又决定了土壤肥力水平。赵伟文[4]等分析了9 种不同林分类型的土壤物理性质，表明不同林分的物理性质是有差异的。杨会侠[3]等研究了天然次生针叶林的土壤物理性质，发现3 种不同的经营方式之间有明显的差异。土壤的化学性质包括有机质、矿物营养元素等，是植物生长所必需的，也是体现土壤肥力大小的重要标志[5-6]。

覃祚玉[7]等对广西杉木主产区土壤肥力进行评价，发现不同代杉木林土壤肥力存在差异，可能与炼山、采伐等措施有关。周玮等[8]对贵州喀斯特典型区花江峡谷5 种土地利用方式土壤肥力进行评价，指出土壤养分存在显著差异。由此可知，植被及利用方式等条件的差异，可影响土壤的物理化学状况。因此，以20 世纪50 年生老油茶林套种不同植物的土壤为研究对象，定量比较其物理和化学性质，为老油茶林土壤肥力的改善和合理利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于贵州黔东南州岑巩县大有镇新屋，属砂页岩侵蚀地貌，地处云贵高原向湘西过渡的斜坡地带，属武陵山、苗岭山余脉交错的低山丘陵，地势自西北向东南逐渐降低倾斜。境内最高海拔1359.9m，最低海拔330m，大部分地区海拔在400～700m，境内属亚热带温暖温润气候，具有春暖、夏热、秋凉、冬冷的特征，四季分明、雨量充沛、雨热同季。年平均降雨量1142.7mm，年平均气温16.4℃，1 月平均气温5℃，7 月平均气温26.5℃，极端最低气温-10.8℃，极端最高气温39.5℃，无霜期275d。研究区内成土母质主要是砂页岩风化物，此外，还有板岩、玄武岩的风化物，土壤类型是黄红壤。研究区具体信息（见表1 和图1）。

表1 采样点基本信息

图1 采样点分布图

1.2 研究方法

1.2.1 采样设计。在调查区域内，采用油茶套种玉米、油茶套种太子参、油茶纯林3 种经营方式。油茶套种太子参，油茶套种玉米。油茶纯林地块均为向阳面，处于中坡位，油茶套种太子参每块地规格为1.2m×10m，行株距为0.15m×0.6m，距离油茶0.5m；油茶套种玉米，为春季玉米，5 月初播种，玉米行株距为0.5m×0.4m，已有人犁地播种玉米；油茶纯林行株距为5m×5m，目前无人管理，地表只有矮小的草类。随机选择油茶树龄相同（均为50a 左右）、相近立地（坡位）的地块进行取样，各3 块。

1.2.2 土壤样品采集。遵循“随机、等量、多点混合”的原则，采用“S”形路线进行采样。采样深0～30cm，采样点共10 个，每个采样点土壤采集重量相等，均为0.2kg。采集后混合并利用“四分法”取1kg，采用φ70mm×52mm（200.018cm2）的环刀取土样，并用铝盒进行密封。

1.2.3 土壤理化性质测定。（1）物理性质：土壤自然含水量采用烘干法测定，土壤容重和总孔隙度采用环刀法测定。（2）化学性质：pH 值采用电位法测定；有机质采用重铬酸钾氧化外加热法测定；全氮采用全自动定氮仪凯式定氮法测定；全磷采用高氯酸-浓硫酸消煮制备待测液后，用钼锑抗比色法测定；全钾采用高氯酸-浓硫酸消煮制备待测液后，用火焰光度法测定[9]。

2 结果与分析

2.1 不同经营方式油茶林地土壤物理性质的变化

2.1.1 土壤容重。土壤容重是反映土壤松紧度，持水能力的重要指标之一，会影响植物根系向周围环境伸展。容重越大，土壤越紧实，通气透水能力越差；反之，土壤结构与性能良好[10]。由表2 和图2 可知，在0～30cm 土层厚度中，土壤容重变化范围为1.173～1.332g/cm3，排序为油茶纯林＞油茶套种玉米林＞油茶套种太子参。油茶套种太子参土壤容重最小，为1.173g/cm3，说明该类型的土壤最疏松；其次是油茶套种玉米林，土壤容重为1.315g/cm3；油茶纯林土壤容重最大，为1.332g/cm3。

图2 不同经营方式老油茶林土壤容重

2.1.2 土壤自然含水量。土壤水分既是植物吸收水分的主要来源，也是各种物质特别是营养元素的重要溶剂，是土壤溶液的主要构成成分，是大多数土壤物理、化学、生物反应发生的场所，能直接影响植物的生长[11-12]。由表2 和图3 可知，在0～30cm 土层厚度中，自然含水量变化范围为185.643～223.807g/kg，排序为油茶套种太子参＞油茶套种玉米林＞油茶纯林。油茶套种太子参自然含水量最高，为223.807g/kg；其次是油茶套种玉米林，自然含水量为211.697g/kg；油茶纯林自然含水量最小，为185.643g/kg。

图3 不同经营方式老油茶林土壤自然含水量

2.1.3 土壤总孔隙度。总孔隙度反映了土壤的孔隙状况，总孔隙度大，说明土壤较疏松、结构良好，能容纳较多的水和空气[13]，有利于养分转化为有效形态，便于植物根系吸收，促进植物生长。由表2 和图4 可知，在0～30cm土层厚度中，总孔隙度变化范围为0.497%～0.557%，排序为油茶套种太子参＞油茶套种玉米林＞油茶纯林。油茶套种太子参土壤总孔隙度最大，为0.557%；其次是油茶套种玉米林，为0.504%；油茶纯林最小，为0.497%。

图4 不同经营方式老油茶林土壤总孔隙度

表2 黔东南山地不同经营方式老油茶林土壤物理性质

2.2 不同经营方式老油茶林土壤化学性质的变化

2.2.1 土壤pH 值。pH 值是土壤的化学特性之一，作用于土壤微生物的活动和土壤酶活性，直接影响营养元素的存在状态、转换和有效性，从而促进或抑制植物的生长发育[14-15]。由表3 和图5 可知，不同经营方式的老油茶林pH 值的变化范围在4.65～5.46，排序为油茶套种太子参＞油茶套种玉米林＞油茶纯林。3 种经营方式老油茶林土壤pH 值均为酸性。油茶套种太子参土壤pH 值最大，为5.46；其次是油茶套种玉米林，为5.05；油茶纯林最小，为4.65。

图5 不同经营方式老油茶林土壤pH 值

2.2.2 土壤有机质含量。土壤有机质是土壤固相部分的重要组成成分，是植物营养的主要来源之一，通常在其他条件相同或相近的情况下，在一定含量范围内与土壤肥力水平呈正相关，反映了土壤肥沃程度[16]。由表3 和图6 可知，不同经营方式的老油茶林土壤有机质的变化范围在39.879～170.551g/kg，排序为油茶套种太子参＞油茶套种玉米＞油茶纯林。油茶套种太子参土壤有机质最大，为170.551g/kg；其次是油茶套种玉米，为40.106g/kg；油茶纯林最小，为39.879g/kg。

图6 不同经营方式老油茶林土壤有机质含量

2.2.3 土壤全氮、全磷和全钾。氮磷钾是植物生长和发育的必需养分[17]，主要来源于土壤，3 种养分全量含量体现了土壤氮磷钾的供应能力，反映了土壤的总体水平[18-19]。由表3 和图7 可知，全氮的含量在0.027～0.669g/kg，排序为油茶套种太子参＞油茶套种玉米＞油茶纯林。油茶套种太子参土壤全氮最大，为0.669g/kg；其次是油茶套种玉米；油茶纯林最小，为0.027g/kg。由表3 和图8 可知，全磷的含量在0.063～0.127g/kg，排序为油茶套种太子参＞油茶套种玉米＞油茶纯林。油茶套种太子参土壤全磷最大，为0.127g/kg；其次是油茶套种玉米，为0.089g/kg；油茶纯林最小，为0.063g/kg。由表3 和图9 可知，全钾的含量在7.594～8.164g/kg，排序为油茶套种太子参＞油茶套种玉米＞油茶纯林。油茶套种太子参土壤全钾最大，为8.164g/kg；其次是油茶套种玉米，为7.679g/kg；油茶纯林最小，为7.594g/kg。

表3 黔东南山地不同经营方式老油茶林下土壤化学性质

图7 不同经营方式老油茶林土壤全氮含量

图8 不同经营方式老油茶林土壤全磷含量

图9 不同经营方式老油茶林土壤全钾含量

3 讨论与结论

3.1 土壤物理性质测定结果

油茶套种太子参土壤容重最小、总孔隙度最大、自然含水量最大，原因是作为多年生草本植物的太子参作用于油茶林下土壤的时间一般为2～3a。其块根较为发达，根系交错，使得土壤疏松多孔，物理通透性能较好，田间管理较为精细，这与姜智慧、冯金玲[20-21]的研究相符。

（2）油茶套种玉米土壤容重、总孔隙度、自然含水量均居第二，原因是同为草本植物的玉米是一年一种，且生物量较大，消耗土壤养分多，且田间管理相对太子参较为粗放，秸秆还田力度小，因而土壤物理性质较套种太子参差[21]。

（3）油茶纯林土壤容重最大、总孔隙度最小、自然含水量最小，原因是油茶纯林老龄化：一方面根系退化导致作用于土壤的能力减弱，土壤密度提高，使得土壤容重增大，总孔隙度减小；另一方面枯落物逐渐减少，郁闭度降低，土壤水分蒸发程度较前2 种经营方式更大[22]。

3.2 土壤化学性质测定结果

（1）3 种经营方式土壤pH 值均小于5，原因包括，一是3 种类型土壤均为黄红壤，土壤pH 值范围在4.2～5.7，呈酸性；二是2 种套种经营方式植物凋落物或肉质根腐化分解产生较多的腐殖质，能提高土壤的缓冲性，其pH 值相对油茶纯林较高。而油茶纯林由于油茶是喜酸植物，随着油茶的生长，油茶根系会扩散并作用于土壤，使得土壤中游离离子不断增加，导致油茶林下土壤pH 值不断降低，林龄越大，pH 值下降得越多[24]。

（2）土壤有机质以油茶套种太子参最大，油茶套种玉米第二，油茶纯林最小。原因包括：一是油茶套种太子参、玉米，根系残留物比油茶纯林多，能较快地补充土壤有机质；二是太子参和玉米根系广泛分布于0～40cm的土壤中，与油茶根系相互作用，改善了微生物生存环境，促进了土壤有机质的生成[25]。

（3）油茶套种太子参的有机质含量大于套种玉米。原因包括：一是与玉米相比，太子参在生长过程中，根际土壤的过氧化氢酶活性不断增强，土壤腐殖化和有机质转化速度更快[26]；二是玉米在土壤中的残留物碳氮比为65～85∶1，高于太子参，不适宜微生物活动，导致分解速度要慢于太子参[27]。

（4）土壤全氮、全磷、全钾以油茶套种太子参最大，油茶套种玉米第二，油茶纯林最小，原因包括：有机质是土壤氮的重要来源，氮、磷、钾含量的大小与补充有机质的能力呈正相关[28-29]。

（5）在利用油茶林时，应根据实际情况进行种植、管理、抚育，合理套种作物，使用有机和无机肥料，以改善土壤养分，增加油茶和其他作物的产出，从而提高经济效益。