不同板栗-農(nóng)間作模式對土壤理化性質(zhì)的影響

韋宏民，何 斌 ，梁 運 ，韋智衛(wèi)，韋雅玲，黃承標(biāo) ，劉紅英

（1.廣西東蘭縣退耕還林辦公室，廣西 東蘭 547400；2.廣西大學(xué)，廣西 南寧 530004；3.廣西玉林市林業(yè)勘測設(shè)計院，廣西 玉林 537000）

土壤是林木生長的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，它不但為林木的生長提供所必需的礦質(zhì)營養(yǎng)元素、水分、空氣和微生物，而且是生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)和能量交換的重要場所。土壤理化性質(zhì)作為土壤肥力的重要因素，對林木的生長發(fā)育起著極其重要的作用。

板栗Castanea mollissimaBL. 屬殼斗科栗屬植物，是我國重要特產(chǎn)優(yōu)良干果樹種之一，也是我國栽培馴化最早的經(jīng)濟林樹種之一，同時也是山區(qū)人民脫貧致富的重要資源[1-4]。廣西東蘭縣種植板栗歷史悠久，目前全縣板栗種植面積達(dá)到2.13萬hm2，產(chǎn)品暢銷全國13個省（市、地區(qū)），是中國重要的板栗生產(chǎn)基地之一，并于2001年被國家林業(yè)部授予“中國板栗之鄉(xiāng)”的稱號。農(nóng)林復(fù)合經(jīng)營系統(tǒng)是一種有目的地把多年生木本植物與農(nóng)業(yè)和牧業(yè)用于同一土地經(jīng)營單位，并采取同一時期或短期相同的經(jīng)營方式，由于在充分利用生態(tài)空間、挖掘生物資源潛力等方面表現(xiàn)出強大的生命力，在世界各國，尤其是發(fā)展中國家得到了廣泛的應(yīng)用[5-6]。近年來，為充分利用土地資源，提高經(jīng)濟林經(jīng)營的經(jīng)濟效益，在適宜的立地條件下進(jìn)行板栗幼林農(nóng)林復(fù)合經(jīng)營（如板栗-農(nóng)作物混作）已成為增加林農(nóng)收入，實現(xiàn)其經(jīng)營長短結(jié)合、以短養(yǎng)長目標(biāo)的重要技術(shù)措施[7-9]。文中以廣西東蘭縣4種板栗-農(nóng)間作模式（板栗-玉米、板栗-花生、板栗-黃豆和板栗純林）為研究對象，對不同板栗-農(nóng)間作模式土壤主要理化性質(zhì)進(jìn)行分析比較，旨在為深入了解板栗林土壤質(zhì)量，進(jìn)行林地土壤管理尤其是林地營養(yǎng)管理，促進(jìn)板栗高產(chǎn)高效栽培和提高板栗經(jīng)營經(jīng)濟效益提供科學(xué)依據(jù)。

1 試驗地概況

東蘭縣位于廣西壯族自治區(qū)西北部，地處107°05′～ 107°43′E、24°13′～ 24°51′N。屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年平均降雨量1 354.10 mm，年平均氣溫20.1 ℃，相對濕度79%。土壤屬亞熱帶闊葉林紅壤地帶，成土母巖有淺灰色砂巖、粉砂巖夾巖、鈣質(zhì)頁巖、石灰?guī)r等。試驗地位于該縣長樂鎮(zhèn)長樂村，板栗林品種為東蘭縣本地油栗，于2008年3月對采用實生苗種植3 a后的板栗林進(jìn)行嫁接，保留密度為500株/hm2，于2011年和2012年分別與玉米、花生等農(nóng)作物連續(xù)混作2茬，混作時均于樹樁周圍1 m左右留空。試驗地位于山坡下部，坡度10°～12°，土壤類型為砂頁巖發(fā)育形成的赤紅壤，土壤厚度在60 cm 以上。

2 試驗方法

2.1 標(biāo)準(zhǔn)地設(shè)置及土壤樣品采集

于2012年9月在試驗區(qū)內(nèi)按照板栗-玉米、板栗-花生和板栗純林（對照）3種模式分別設(shè)置3塊立地條件基本一致的20 m×20 m 標(biāo)準(zhǔn)地，在每塊樣地各設(shè)置3個代表性土壤剖面（均離樹樁1.5 m以上），分別按 0～20、20～40 cm分層采集土層混合樣品，用四分法剔除多余土壤，最終約采集0.5 kg的混合樣品帶回實驗室，棄除礫石、草根等雜物，風(fēng)干、過篩后備用。同時用環(huán)刀（體積100 cm3）采集原狀土壤，供測定土壤理化性質(zhì)使用。

2.2 土壤樣品分析

土壤pH值用電位法測定；土壤有機質(zhì)含量采用K2Cr2O7容量法測定；全N含量用H2SO4+催化劑消煮+凱氏定氮法測定；水解N含量用堿解擴散法測定；速效P含量用（H2SO4+HCl）雙酸浸提后，用鉬銻抗比色法測定；速效K含量采用NH4Ac浸提后，采用火焰光度法測定；有效硼含量用熱水浸提-姜黃素比色法測定。以上測定方法參照《中華人民共和國土壤測定標(biāo)準(zhǔn)》[10]。

2.3 數(shù)據(jù)處理

使用 Excel 及 SPSS 統(tǒng)計軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤密度與孔隙狀況

不同板栗-農(nóng)間作模式土壤密度和孔隙狀況見表1。由表1可以看出，板栗林不同混作模式土壤密度在1.08～1.40 g/cm3之間，并均表現(xiàn)出隨土層深度增加而增大的趨勢，即表層（0～20 cm）土壤密度均小于下層（20～40 cm）土壤，不同混作模式根據(jù)土壤密度由大到小的順序排列依次為板栗純林、板栗-玉米、板栗-花生或板栗-黃豆，其中后三者之間土壤密度的差異不明顯。土壤孔隙狀況是土體構(gòu)造的重要指標(biāo)之一，影響著土壤的通氣、透水和根系的生長發(fā)育。土壤總孔隙度越高，說明土壤越疏松，土壤結(jié)構(gòu)及通透性較好。從表1中可以看出，板栗林下4種經(jīng)營模式不同土層總孔隙度在46.37%～54.04%之間，其中非毛管孔隙度在7.08%～13.60%之間，并均表現(xiàn)出隨土層深度增加而減少的趨勢；不同混作模式按照土壤總孔隙度和非毛管孔隙度由大到小的順序排列依次為板栗-花生、板栗-黃豆、板栗-玉米、板栗純林。

3.2 土壤水分狀況

土壤水分是土壤肥力的基本因素，它參與土壤中物質(zhì)的代謝與轉(zhuǎn)化，并在母巖風(fēng)化和土壤形成中起重要作用。其中土壤持水量是評價森林土壤水源涵養(yǎng)功能的重要指標(biāo)，它包括土壤最大（飽和）持水量、毛管持水量和最?。ㄌ镩g）持水量。不同板栗-農(nóng)間作模式土壤水分狀況見表2。從表2中可以看出，板栗林下2種混作模式土壤最大持水量、非毛管持水量和田間持水量均表現(xiàn)出隨土層深度增加而減少的趨勢，其中混作模式表層土壤上述3種持水指標(biāo)均高于純林模式，表明板栗混作花生、黃豆和玉米均能在一定程度上提高林地涵養(yǎng)水源的能力。

表1 不同板栗-農(nóng)間作模式土壤密度和孔隙狀況Table 1 Soil density and pore space condition in different chestnut-crop intercropping patterns

表2 不同板栗-農(nóng)間作模式土壤水分狀況Table 2 Soil moisture conditions in different chestnut-crop intercropping patterns

3.3 土壤pH值

土壤pH值對土壤肥力性質(zhì)尤其是土壤養(yǎng)分有較大的影響。不同板栗-農(nóng)間作模式土壤pH值見表3。從表3中可以看出，不同混作模式土壤pH 值在4.65～5.25 之間，并均隨土層深度的增加而呈遞增趨勢，且均在酸性至強酸性范圍內(nèi)（pH4.5～5.5），與相近區(qū)域的廣西隆安縣板栗林土壤基本一致[11]，總體上較適宜板栗林的生長。而同一層次不同混作模式土壤pH值的差異均不明顯。

表3 不同板栗-農(nóng)間作模式土壤化學(xué)性質(zhì)Table 3 Soil chemical properties in different chestnut-crop intercropping patterns

3.4 土壤有機質(zhì)含量

不同板栗-農(nóng)間作模式土壤有機質(zhì)含量見表3。從表3中可以看出，不同間作模式土壤有機質(zhì)含量為11.27～24.27 g/kg。根據(jù)我國第2次土壤普查土壤養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)[12]，均達(dá)到中等以上水平。而受表層土壤有機物質(zhì)聚集的影響，各模式林地表層土壤有機質(zhì)含量均明顯高于下層土壤。在表層土壤，不同模式按照有機質(zhì)含量由高到低的順序排列依次為板栗-花生、板栗-黃豆、板栗純林、板栗-玉米，但在下層土壤為板栗-花生、板栗-黃豆、板栗-玉米、板栗純林，其原因可能是雖然板栗玉米混作可以通過玉米秸稈回歸土壤的方式提高林地土壤有機質(zhì)含量，但由于其分解時間較長，短期內(nèi)分解產(chǎn)生的有機物質(zhì)還不足以補充因混作過程中耕作土壤而導(dǎo)致表層土壤向下層土壤轉(zhuǎn)移的有機質(zhì)量。

3.5 土壤氮素含量

不同板栗-農(nóng)間作模式土壤氮素含量見表3。從表3中可以看出，雖然東蘭縣板栗林3種混作模式表層土壤全氮含量在0.83～1.06 g/kg之間，土壤水解氮含量為105.7～127.6 mg/kg，不同模式按照氮素含量由高到低的順序排列依次為板栗-花生、板栗-黃豆、板栗-玉米、板栗純林，表明混作模式氮素含量均較純林模式高。根據(jù)我國第2次土壤普查暫行技術(shù)規(guī)程，不論是表層土壤還是下層土壤，不同間作模式全氮和水解氮含量均為中等及以下水平。因此，在該板栗林經(jīng)營過程中，適當(dāng)施加氮肥是滿足板栗林木正常生長發(fā)育并獲得高產(chǎn)的重要措施之一。

3.6 土壤磷、鉀素含量

不同板栗-農(nóng)間作模式土壤磷、鉀素含量見表3。從表3中可以看出，板栗林土壤磷素含量低，尤其是速效磷，其含量均低于臨界值（3 mg/kg）。其原因一方面由于受到母質(zhì)（母巖）類型的影響，土壤全磷含量低，通過風(fēng)化作用釋放出的磷素少；另一方面，在較強酸性的板栗林地土壤中，有較多的鐵、鋁離子與磷結(jié)合，易形成難溶的磷酸鐵、磷酸鋁而使磷失去有效性。在表層土壤和下層土壤，東蘭縣板栗林4種混作模式表層土壤速效鉀含量均表現(xiàn)出與全氮、水解氮和速效磷含量相同的變化趨勢，不同模式按照有機質(zhì)含量由高到低的順序排列依次為板栗-花生、板栗-黃豆、板栗-玉米、板栗純林，但不同模式表層和下層土壤速效鉀含量也均較低，根據(jù)我國第2次土壤普查暫行技術(shù)規(guī)程多屬于低含量水平。有效性磷、鉀元素的缺乏可能影響當(dāng)?shù)匕謇趿帜菊ＩL，因此適當(dāng)施加磷、鉀肥并提高其有效性是滿足板栗林木正常生長發(fā)育并獲得高產(chǎn)的重要措施之一。

4 結(jié)論與討論

不同板栗-農(nóng)間作模式土壤（0～40 cm）密度在1.08～1.40 g/cm3之間，土壤總孔隙度為50.42%～54.04%，其中毛管孔隙度為39.29%～41.32%，非毛管孔隙度為7.08%～13.60%。與純林模式相比，板栗-花生、板栗-黃豆、板栗-玉米等間作模式土壤密度均呈現(xiàn)下降趨勢，土壤非毛管孔隙和總孔隙度則均有所增加，土壤持水性能也有不同程度的提高，土壤主要養(yǎng)分含量多數(shù)也呈現(xiàn)增加趨勢，表明板栗間種經(jīng)濟作物有利于改善土壤結(jié)構(gòu)，并在一定程度上提高了土壤養(yǎng)分水平，使土壤更適合于板栗林的生長。

由于受當(dāng)?shù)乩鯃@主要建立在紅壤丘陵山地上的影響，東蘭縣板栗林土壤有機質(zhì)、全氮、水解氮、有效磷、有效鉀含量均不高，根據(jù)我國第2次土壤普查暫行技術(shù)規(guī)程，均屬于中、低下水平，表明其N、P、K均較缺乏，土壤性質(zhì)總體上表現(xiàn)為酸、粘、瘦和容易板結(jié)。因此，應(yīng)注重和加強對板栗林地的營養(yǎng)管理。根據(jù)東蘭縣板栗的立地條件，結(jié)合板栗生長發(fā)育需要，合理施用N、P、K復(fù)合肥料，尤其注重有機復(fù)混肥的施用，同時在適宜林地中通過選擇間種作物進(jìn)行混作，在林地中注意保留凋落物和混作過程中的作物收獲剩余物，或在林地中種植綠肥，增加林地植被覆蓋率，對改善土壤結(jié)構(gòu)狀況，減少水土流失，有效提高土壤有機質(zhì)和有效養(yǎng)分含量，進(jìn)而提高板栗產(chǎn)量和質(zhì)量都有重要作用。

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