茶榧套种对香榧生长及林地土壤元素的影响

肖庆来 ,叶晓明 ,吴恒祝 ,张深梅 ,李杰峰 ,吴林土 ,曹雯∗

(1.松阳县自然资源和规划局 浙江,松阳 323400;2.松阳县农业农村局 浙江,松阳 323400)

茶 [Camelliasinensis(L.) O.Ktze.]、香榧(Torreyagrandis) 是松阳县两大农林主导产业。作为浙江生态绿茶第一县,松阳目前保有优质茶园8 000 hm2。自1987 年首次引种试种以来,松阳香榧历经30 a,种植面积也达到5 800 hm2,是浙江省香榧南扩的先行区和示范县。香榧、茶叶成为了松阳林农致富奔小康的农林支柱产业。为推进茶叶、香榧两大产业有机融合健康发展,松阳林农及科研工作者付出了不懈努力,逐步掌握了茶榧生长习性,科学开展茶榧套种技术并全面推广[1-2]。据不完全统计,松阳县茶榧生态复合经营面积已达1 300 hm2,涉及玉岩、象溪、西屏等全县19 个乡镇街道,受益农户达5 000 余户,每年平均每667 m2增收节支5 000 余元,目前仍有1 300～1 500 hm2山区茶园适合套种香榧。随着国家非粮化政策的推进,垦造耕地及农田都不再适合发展香榧、茶叶种植,因此,推进茶叶上山,开展香榧林下套种是促进茶产业维持适当的规模实现良性发展的新出路,并有利于香榧林施肥抚育,实现松阳茶榧两大主导产业融合发展、提质增效扩面。

林下套种是近年来较为经济的生态种植模式,具有保持水土、改善林下生态、充分利用林地空间、提高林农收入等多种益处,其中对土壤生态的影响极为关键。陈岗等[3]对套种旱稻后香榧林地土壤生态因子的变化进行了研究,发现套种旱稻后香榧树冠部分气温下降、空气相对湿度升高,香榧基部地表和土壤温度分别下降3.6 和2.4 ℃,土壤含水量升高6.8 百分点,认为可改善香榧林地土壤生态,从而增加经济效益。本研究以香榧为研究对象,将香榧林下套种茶树与同期香榧纯林的生长情况进行对比,并对4 个不同套种年限香榧林地土壤元素变化进行分析,探索茶榧套种对香榧生长及林地土壤元素的影响,为推进茶榧生态复合经营提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

试验地点选择松阳县赤寿乡黄山头村香榧基地,该基地曾两次列入浙江省林业厅 “一亩山万元钱” 典型案例,主要套种茶树。地理坐标为28°34′N,119°27′E,海拔474～769 m,中亚热带季风气候,温暖湿润,四季分明,年平均气温在14.2～17.7 ℃,极端最高气温40.1 ℃,极端最低气温-9.7 ℃,≥10 ℃年积温4 458～5 634 ℃,全年无霜期在206～236 d,多年平均降水量1 532 mm,年蒸发量1 294 mm,年相对湿度79%左右。成土母质为花岗岩,以疏松透气的砂壤土为主。

1.2 处理设计

选择造林时间分别为2007 年、2012 年、2017年、2020 年春季造林的茶榧套种和香榧纯林林地。林地造林前均为荒地,水平带状种植,其海拔、土壤、坡向、坡度大致相同,香榧抚育管理强度基本一致。采用随机区组设计,茶榧套种,水平带靠外侧种植1 行香榧,树盘1 m 外种植茶树。香榧纯林,林中空地有原生草本植物,香榧株间距均为5 m。以套种茶树的各年份香榧作为处理组T,未套种茶树的各年份香榧纯林设为空白对照CK,从不同年份香榧林中各任意选择5 株香榧树为试验对象,重复3 次。

1.3 试验方法

于2022 年2 月,按照试验设计分别对已种植2 a、5 a、10 a、15 a 的香榧树生长性状进行测量,测定每株香榧树高、地径、冠幅、新梢生长量、香榧产量共5 个生长性状,测量树高、冠幅、新梢生长量用750 cm 的钢卷尺,新梢生长量沿树冠4 个方位分别测量顶梢取平均值,地径用游标卡尺测定,同一性状数据在一天内完成测量。土壤检测取样按五点取样法沿香榧树冠滴水线取地下20～40 cm 混合土样1 kg,分别测定土壤pH、有机质、全氮、有效磷、速效钾含量。土壤数据检测均在松阳县农产品检验检测中心完成。

1.4 数据处理

采用Excel 2007 软件进行数据整理汇总,并用SPSS 18.0 软件进行统计分析,采用单因素 (oneway ANOVA) 和LSD 法进行方差分析和多重比较(α=0.05)。

2 结果与分析

2.1 种植年限对香榧林地土壤酸化的影响

由图1 可知,香榧土壤pH 值随着种植年限增加而不断降低,土壤酸化逐年加重,茶榧套种(T) 与香榧纯林 (CK) 间的差异并不显著,表明香榧林下套种茶树并不会加重香榧林地土壤酸化。茶榧套种与香榧纯林种植土壤酸性下降幅度存在差异,种植5 a 内土壤酸化均不明显,但茶榧套种5～10 a 土壤pH 下降幅度较大,香榧纯林土壤pH随着种植时间不断下降,在10～15 a 下降幅度更大,表明香榧林下套种茶树会使香榧林地中期土壤酸化速度加快但后期酸化速度减缓。

图1 香榧林地土壤pH 值随种植年限的变化趋势

2.2 套种茶树对香榧林地土壤营养元素的影响

由图2 可知,种植前期茶榧套种模式下香榧林地土壤全氮、有机质、速效钾、有效磷含量均显著高于香榧纯林,套种10 a 土壤全氮、有机质分别比香榧纯林高258.3%、177.5%,套种5 a 土壤速效钾、有效磷分别比香榧纯林高71.9%、184.0%,后期除香榧纯林速效钾含量显著高于茶榧套种土壤的90.9%,其余各元素含量均趋于一致,表明茶榧套种可提高种植前期香榧林地土壤元素的含量,但种植后期与香榧纯林基本一致。随着种植年限的增加,茶榧套种下各元素含量均呈现先升高后下降的趋势,而香榧纯林全氮和有机质呈现上下波动状态,速效钾、有效磷含量均呈显著上升趋势,表明茶榧套种会改变香榧林地土壤元素的变化趋势,元素变化幅度相对较小。

图2 香榧林地土壤营养元素随种植年限的变化趋势

2.3 套种茶树对香榧生长的影响

随着种植年份的增加,香榧树高、地径、冠幅、新梢生长量均呈上升趋势,但茶榧套种的香榧生长性状均高于香榧纯林,香榧树高、地径在10 a达到显著水平,新梢生长量自5 a 开始均显著高于香榧纯林,后期树高、冠幅和新梢生长量仍有扩大趋势,地径长势趋于一致,表明茶榧套种可促进香榧的生长 (图3)。

图3 香榧生长性状随种植年限的变化趋势

2.4 套种茶树对香榧产量的影响

由表1 可知,茶榧套种下香榧在5 a 即可初步投产,10 a 进入丰产期,15 a 进入盛产期,产量显著高于香榧纯林种植模式,投产时间早2～3 a,茶榧套种10 a、15 a 香榧产量分别高于香榧纯林的90.9%、41.1%,有效推进香榧早实丰产。

表1 套种茶树对香榧产量的影响

3 小结与讨论

3.1 茶榧套种对林地土壤酸化的影响

土壤是植物生长的基础,土壤理化性质对香榧生长结实具有极显著的影响,土壤元素含量及孔隙度、pH 值等都会影响香榧的生长[4]。茶叶与香榧都存在因过度施用化肥导致的土壤酸化问题,茶树和香榧虽然都是喜酸作物,适宜生长酸度为4.5～6.0[5-6],但土壤pH 值过低会抑制茶叶和香榧的生长,对于茶榧套种是否会加重香榧林地土壤酸化问题一直未有定论。本研究结果显示,香榧林下套种茶树会使香榧林地土壤酸化速度加快,但不会加重香榧林地土壤酸化程度,反而能缓解后期土壤酸化速度。茶树根围存在大量的固氮和溶磷微生物,有益微生物可改良土壤和促进植物生长[7]。前期茶树施肥量大,根系吸收慢、微生物群落不稳定导致土壤酸性下降快,茶树进入成熟期后对土壤有更强的调节能力。

由于茶树是叶用作物,对氮肥又特别嗜好,茶园中施用的多为铵态氮肥,茶树吸收铵态氮后,根系会释放大量H+,从而造成土壤pH 值的持续下降[8]。目前,松阳县茶园土壤酸化情况严重,pH<4.5 的土壤占96%以上,土壤速效钾含量不足,其主要原因是化肥施用过量,施肥技术单一[9]。本研究结果显示,茶榧套种林地土壤pH 值均在4.8以上,并且下降趋势略有缓和,远高于缪叶旻子等[9]于2015 年检测的松阳茶园土壤pH 平均值3.43,表明茶榧套种可互相缓解林地土壤酸化问题。茶树是聚铝性、多年生常绿作物,根系代谢作用强烈[10],茶榧套种可利用香榧施肥、锄草时的翻耕,部分解决茶园土壤翻耕条件差造成的茶树根系分泌物积累,从而减缓土壤酸化。

3.2 茶榧套种对林地土壤生态的影响

茶榧套种,能有效减少地表径流,降低水土流失。盛夏高温时降低地表温度,干旱和冬季提升土壤湿度和温度[11],促进香榧根系生长。林丽[12]研究表明,茶柿高效栽培改善了林地环境,茶柿复合模式与纯茶园相比,夏季地表和近地30 cm 的湿度分别提高13.6%、18.6%,夏季地表和近地30 cm的温度分别下降4 ℃、0.5 ℃。不同立地与经营措施都会导致香榧林地土壤肥力存在明显的差异[13]。本研究结果显示,茶榧套种林地土壤全氮、有机质、速效钾、有效磷含量前期均显著高于香榧纯林,表明香榧林下套种茶树能提升肥料吸收利用率,有效提高林地土壤肥力,促进香榧种植前期的生长发育,加快香榧进入结果期,实现早实丰产。这与陈岗等[3]研究的套种旱稻可改善香榧林地土壤肥力的结果基本一致,茶树每年施肥抚育及枝叶修剪为香榧林地提供了大量有机养分。

钾能提高茶叶中的茶氨酸含量,对茶叶中的茶多酚、水浸出物、儿茶素等也有影响,可调节茶树体内的碳氮平衡,提高施钾水平,可减少部分由于含氮量过高引起的品质恶化现象,茶叶在缺钾同时也会发生氮过剩症状[14-15]。缪叶旻子等[9]研究表明,松阳县茶园土壤速效钾含量明显不足,平均含量仅为73 mg·kg-1,难以达到I 级茶园 (>120 mg·kg-1) 和优质高效高产茶园土壤标准 (≥100 mg·kg-1)。本研究结果显示,香榧能促进土壤速效钾含量的积累,茶榧套种15 a 速效钾含量仍有155 mg·kg-1,高于缪叶旻子等[9]所测的松阳县茶园速效钾平均含量的112.3%,可显著缓解茶园速效钾含量下降趋势。

3.3 茶榧套种对香榧生长及产量的影响

自松阳县制定全省首个山地茶园套种香榧地方标准以来,茶园套种香榧技术已逐渐成熟[2]。何乐芝等[16]在诸暨等香榧老产区展开了技术研究,加快实现农林产业 “一亩山万元钱” 的效益目标。目前,香榧生长期长、结实晚、产量低是制约产业发展的重要因素,以往仅认为茶榧套种可 “以短养长”,基地前期收益以采收茶叶为主[1]。本研究结果显示,茶榧套种能促进香榧生长发育,可促进香榧结实、显著提高香榧产量,同时对香榧树高、地径、新梢生长量均具有显著影响,套种5 a 新梢生长量高于香榧纯林的39.7%,套种10 a 地径、树高分别高于香榧纯林的60.4%、44.8%。

4 小结

本研究对不同套种年限下香榧生长性状及林地土壤元素变化情况进行分析,结果表明,茶榧套种不会加重香榧林地土壤酸化,并能降低后期土壤酸化速度,对抑制茶园土壤酸化也有一定效果;香榧树能促进土壤速效钾含量的积累,缓解茶园速效钾含量下降问题;茶榧套种能有效提高种植前期香榧林地土壤肥力,促进香榧前中期的生长,有效推进香榧实现早实丰产。本研究结果为茶榧生态复合高效经营模式提供了坚实的理论依据,初步探索了茶榧套种对香榧长势及林地土壤元素的影响,为松阳香榧、茶叶两大农业主导产业可持续健康发展提供了有力保障。