不同覆蓋材料對(duì)幼齡膠園土壤溫度的影響

陳青 周珺 姚行成 陳先紅 林位夫 王軍

摘 要 研究比較5種不同覆蓋物（薄膜覆蓋，秸稈覆蓋，1 cm、2 cm、3 cm生物材料覆蓋）與裸地（CK）在每個(gè)季節(jié)3個(gè)不同土層深度（5、20、40 cm）的土壤溫度。結(jié)果表明：5 cm土（四個(gè)季節(jié)）以及20 cm土層（春季和夏季）的土壤溫度，薄膜覆蓋與裸地?zé)o明顯差異，均明顯高于秸稈覆蓋，1 cm、2 cm和3 cm生物材料覆蓋；40 cm（春季）、20 cm（秋季、冬季）和40 cm（秋季、冬季），5個(gè)處理的土壤溫度與裸地?zé)o明顯差異；40 cm（夏季），薄膜覆蓋，1 cm、2 cm和3 cm生物材料覆蓋，土壤溫度與裸地?zé)o明顯差異，均顯著高于秸稈覆蓋。

關(guān)鍵詞 幼苗膠園 ；地表覆蓋 ；土壤溫度

中圖分類號(hào) S794.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2016.06.001

Effects of Different Mulching Methods on Ground Temperature

in Soil Rubber Plantation

CHEN Qing ZHOU Jun YAO Xingcheng CHEN Xianhong LIN Weifu WANG Jun

（Rubber Research Institute， CATAS， Danzhou， Hainan 571737）

Abstract This paper analysis the differences among five mulching methods（（plastic film mulch， straw mulch， 1 cm biological material mulch， 2 cm biological material mulch， 3 cm biological material mulch） and bare land with three different depth （5 cm， 20 cm， 40 cm） in every season. The results showed that plastic film mulch and bare lands soil temperature are not significantly different with 5 cm in every season and 20 cm in spring and summer. Moreover， they are higher than straw mulch， 1 cm， 2 cm and 3 cm biological material mulch.There is no significantly differences between five mulching methods and bare land with 40 cm in spring and 20 cm， 40 cm in winter and autumn. There is no significantly differences between Plastic film mulch， 1 cm， 2 cm and 3 cm biological material mulch and bare land with 40 cm in summer. They are higher than straw mulch.

Keywords young rubber plantation ； surface mulching ； soil temperature

地表覆蓋是一項(xiàng)土壤管理調(diào)控技術(shù)，越來越受到重視，有學(xué)者對(duì)該技術(shù)進(jìn)行過大量研究。研究發(fā)現(xiàn)，地表覆蓋可以提高生物量、調(diào)節(jié)土壤溫度、增加土壤含水量、抑制雜草、增加土壤養(yǎng)分，從而改善根系環(huán)境，促進(jìn)植物生長(zhǎng)等[1-5]。橡膠樹非生產(chǎn)期地面覆蓋可起到隔熱、保墑、防草和改土的作用，是一項(xiàng)重要的橡膠幼樹撫管措施。根據(jù)覆蓋物的性質(zhì)不同，可分為活覆蓋和死覆蓋，活覆蓋是通過種植覆蓋物所形成的覆蓋；死覆蓋是用植物枝葉、作物秸稈等材料鋪設(shè)于膠園地上形成的地面覆蓋。

早期的膠園覆蓋是通過在橡膠樹行間種植豆科作物作為覆蓋物，但覆蓋作物生長(zhǎng)前期與幼齡樹對(duì)土壤水分、養(yǎng)分有競(jìng)爭(zhēng)作用，有時(shí)，生長(zhǎng)旺盛的覆蓋作物對(duì)橡膠幼苗的生長(zhǎng)有抑制作用。因此，許多研究者進(jìn)行大量的覆蓋物實(shí)驗(yàn)，廣泛應(yīng)用覆蓋材料為薄膜及秸稈[6-7]。秸稈覆蓋可以增加土壤養(yǎng)分、含水量，還可以調(diào)溫調(diào)濕[8]，但由于農(nóng)田秸桿的綜合利用、收集秸稈費(fèi)用上漲等原因，目前，這些生物覆蓋材料越來越少，加上人工費(fèi)用的大幅上升，同時(shí)因秸稈易腐爛、覆蓋時(shí)效短，且鋪設(shè)用工多等原因，秸稈地面覆蓋的成本越來越高。我國(guó)各地土壤差異、地理氣候差異大，薄膜覆蓋在高寒地區(qū)能夠起到保溫的作用，有利于植物的生長(zhǎng)；在干旱高溫地區(qū)，薄膜內(nèi)部溫度過高，反而會(huì)抑制植物的生長(zhǎng)[9]，在低溫季節(jié)保溫作用也不理想。

橡膠樹非生產(chǎn)期的撫管措施亟需轉(zhuǎn)型升級(jí)，亟需省工高效的覆蓋替代技術(shù)。研究橡膠樹非生產(chǎn)期的免耕技術(shù)，如篩選適宜橡膠樹生物材料的覆蓋替代材料（不易腐爛、不灼傷苗木、保溫保水保肥等），節(jié)省人力物力、不破壞膠園生態(tài)環(huán)境的橡膠樹非生產(chǎn)期覆蓋替代技術(shù)迫在眉睫。本研究通過對(duì)生物材料的覆蓋、地膜覆蓋、秸稈覆蓋與裸地土壤溫度的比較，探討覆蓋物對(duì)土壤溫度的影響，以期為發(fā)展新型的橡膠樹非生產(chǎn)期覆蓋材料提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗(yàn)地

本研究試驗(yàn)地位于海南省儋州市中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)場(chǎng)二隊(duì)，該地區(qū)為典型的熱帶海洋季風(fēng)氣候，根據(jù)氣象網(wǎng)統(tǒng)計(jì)資料，海南省儋州市2014年9月至2015年8月四個(gè)季節(jié)的最低和最高平均氣溫，見表1。

1.1.2 試驗(yàn)材料

不同厚度的橡塑發(fā)泡板（生物材料）。土壤溫度計(jì)18套：每個(gè)小區(qū)3套，每套含5、20、40 cm深土壤溫度計(jì)各1支。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采取地表覆蓋方式，設(shè)計(jì)6種處理：3 cm生物材料覆蓋、2 cm生物材料覆蓋、1 cm生物材料覆蓋、秸稈覆蓋、薄膜覆蓋和裸地（CK）。共18個(gè)區(qū)，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)排列。

替代覆蓋物由2塊凹字形橡塑板組成，面積約2 m2。定植后，對(duì)根盤地表略作整理，使之成為淺鍋底狀，將2塊凹字形板套在橡膠樹根頸處（離樹干約15 cm）鋪于根盤上，用土塊等將其四周壓住。常規(guī)覆蓋用作物秸稈鋪設(shè)，離橡膠樹約25 cm處放置40、20、5 cm土壤溫度計(jì)，第1個(gè)月每3天觀測(cè)1次，之后每周1次，每次在約下午3時(shí)觀測(cè)。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析采用Excel 2003和Dps 6.5軟件。統(tǒng)計(jì)分析采用LSD法，統(tǒng)計(jì)水平為P<0.05，分別對(duì)每個(gè)季節(jié)不同土層深度5、20、40 cm的土壤溫度差異進(jìn)行方差分析，同時(shí)比較不同土層深度的土壤溫度；并分析不同土層深度5、20、40 cm土壤溫度的年變化。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同覆蓋材料土壤溫度季節(jié)性變化

由表2～4可以看出，5 cm土層，秋季（2014-09～2014-11），薄膜覆蓋的土壤溫度與裸地?zé)o明顯差異，二者明顯高于3 cm、2 cm、1 cm生物材料覆蓋和秸稈覆蓋；3 cm、2 cm、1 cm生物材料覆蓋，秸稈覆蓋之間，土壤溫度無明顯差異。3 cm、2 cm、1 cm生物材料覆蓋，薄膜覆蓋，秸稈覆蓋和裸地6種處理的土壤溫度均值分別為30.74、30.08、31.04、35.42、30.57和35.43℃；20和40 cm土層，5種覆蓋物處理與裸地之間，土壤溫度均無明顯差異，其中，20 cm土層，土壤溫度均值分別為27.73、27.95、28.08、29.30、28.20和29.50℃；40 cm土層，土壤溫度分別為：27.16、27.04、27.34、27.69、27.39和27.87℃。

冬季是四季中氣溫最低的季節(jié)，同樣會(huì)影響到土壤溫度，5 cm土層，冬季（2014-12～2015-02），薄膜覆蓋與裸地之間，土壤溫度無明顯差異，且二者明顯高于3 cm、2 cm、1 cm生物材料覆蓋和秸稈覆蓋；而3 cm、2 cm、1 cm生物材料覆蓋和秸稈覆蓋之間，土壤溫度無明顯差異。其中，3 cm、2 cm、1 cm生物材料覆蓋，薄膜覆蓋，秸稈覆蓋和裸地6個(gè)處理的土壤溫度均值分別為23.76、24.14、25.32、29.76、24.48和30.55℃；20 和40 cm土層，5種覆蓋物處理與裸地之間，土壤溫度均無明顯差異，其中，20 cm土層，土壤溫度均值分別為20.87、21.38、21.63、22.33、21.09和22.65℃；40 cm土層，土壤溫度分別為20.61、20.75、20.94、20.80、20.67和21.15℃。

5 cm土層，春季（2015-03～2015-05），薄膜覆蓋與裸地之間，土壤溫度無明顯差異，二者均明顯高于3 cm、2 cm、1 cm生物材料覆蓋和秸稈覆蓋；2 cm、1 cm生物材料覆蓋，秸稈覆蓋之間，土壤溫度無明顯差異，均明顯高于3 cm生物覆蓋。3 cm、2 cm、1 cm生物材料覆蓋和秸稈覆蓋之間，土壤溫度無明顯差異。其中，3 cm、2 cm和1 cm生物材料覆蓋、薄膜覆蓋、秸稈覆蓋、裸地土壤溫度均值分別為32.19、33.29、34.85、41.48、33.60和41.04℃；20 cm土層，薄膜覆蓋的土壤溫度與裸地?zé)o明顯差異，且明顯高于3 cm、2 cm、1 cm生物材料覆蓋和秸稈覆蓋；1 cm生物材料覆蓋的土壤溫度明顯高于3 cm、2 cm生物材料覆蓋和秸稈覆蓋；土壤溫度均值分別為30.43、30.74、31.37、32.76、30.42和33.28℃；40 cm處，5種覆蓋物處理與裸地之間，土壤溫度均無明顯差異，土壤溫度均值分別為27.73、28.00、28.24、29.06、27.91和28.73℃。

夏季（2015-6～2015-8），5 cm土層，薄膜覆蓋與裸地之間，土壤溫度無明顯差異，而二者均明顯高于3 cm、2 cm、1 cm生物材料覆蓋和秸稈覆蓋；3 cm、2 cm、1 cm生物材料覆蓋和秸稈覆蓋之間，土壤溫度無明顯差異。其中，3 cm、2 cm、1 cm生物材料覆蓋，薄膜覆蓋，秸稈覆蓋，裸地的土壤溫度均值分別為33.98、34.54、36.53、41.69、33.46和42.11℃；20 cm土層，薄膜覆蓋與裸地之間，土壤溫度無明顯差異，且二者均明顯高于3 cm、2 cm、1 cm生物材料覆蓋和秸稈覆蓋；1 cm生物材料覆蓋的土壤溫度明顯高于3 cm、2 cm生物材料覆蓋和秸稈覆蓋。6種處理土壤溫度均值分別為30.43、30.74、31.37、32.76、30.42和33.28℃；40 cm土層，3 cm、2 cm、1 cm生物材料覆蓋，薄膜覆蓋，裸地之間，土壤溫度無明顯差異，但均明顯高于秸稈覆蓋。其中，6種處理的土壤溫度均值分別為29.75、29.66、30.24、30.22、28.69和30.09℃。

2.2 不同土層深度土壤溫度比較

由表5可見，各土層深度處理5、20、40 cm土壤溫度變化趨勢(shì)相似，總體上，四個(gè)季節(jié)都呈現(xiàn)隨著土層深度增加，土壤溫度隨之減小的趨勢(shì)。5 cm土層，土壤溫度顯著高于20和40 cm，2015-03～2015-05（春季），裸地20 cm土層深度的土壤溫度顯著高于40 cm，此外，四個(gè)季節(jié)中，各個(gè)處理的土壤溫度，20 cm土層都比40 cm略高，但無顯著差異。

2.3 平均土壤溫度年變化特征

由圖1～3可見，5、20、40 cm土層，每個(gè)處理的平均土壤溫度年變化規(guī)律基本一致，土壤溫度最低在1月和12月，最高在5月和6月。

3 討論與結(jié)論

土壤溫度的季節(jié)性變化受到地表覆蓋、太陽輻射、降水、土壤類型等多方面的影響[10-11]。增加土壤覆蓋物能有效降低土壤溫度，從而促進(jìn)橡膠樹生長(zhǎng)。由表5可知，土壤一般最高溫出現(xiàn)在地表，土壤深度越深，受到外界的影響越小，土壤溫度相對(duì)比較穩(wěn)定。夏季太陽輻射是一年中最強(qiáng)季節(jié)，土壤溫度變化最為明顯，冬季各個(gè)深度的土壤溫度變化相對(duì)不明顯。統(tǒng)計(jì)水平P<0.05，5 cm土層在每個(gè)季節(jié)的土壤溫度變化最明顯，其中裸地和薄膜覆蓋都明顯高于生物材料和秸稈覆蓋，生物材料和秸稈覆蓋之間無明顯差異；20 cm土層，秋、冬季節(jié)各個(gè)覆蓋物之間無明顯差異，春季裸地和薄膜覆蓋均顯著高于生物材料和秸稈覆蓋，夏季裸地顯著高于生物材料和秸稈覆蓋，與薄膜覆蓋無明顯差異，40 cm土層，每個(gè)處理之間土壤溫度無明顯變化。

橡膠樹光合作用的溫度指標(biāo)<10℃時(shí)，苗木的新陳代謝產(chǎn)生有害影響，20℃以下，橡膠樹光合作用停止；25～30℃為光合作用最適宜溫度；>40℃時(shí)，橡膠樹呼吸作用超過光合作用，生長(zhǎng)受到抑制。許成文等[12]研究表明，幼苗橡膠樹主根一般深扎到150 cm以下，側(cè)根主要分布在0～40 cm的上層土樣中，尤其是30 cm以上的土層較為密集，占總根數(shù)的66%～99%，房秋蘭等[13]對(duì)橡膠人工林0～20 cm土層根系生物量研究結(jié)果表明，0～10 cm土層，橡膠樹根系生物量比10～20 cm土層生物量要大。在5 cm土層，秋季裸地、薄膜覆蓋土壤溫度分別為35.43和35.42℃；春季裸地和薄膜覆蓋的土壤溫度分別為41.04和41.48℃；秋季裸地和薄膜覆蓋的土壤溫度分別為41.41和41.07℃，這不僅影響橡膠樹的光合作用，而且影響橡膠樹根系，不利于橡膠樹的生長(zhǎng)，特別是春季和夏季，土壤溫度超過橡膠樹生長(zhǎng)的上限溫度，已經(jīng)抑制橡膠樹的正常生長(zhǎng)。

秸稈覆蓋是一種傳統(tǒng)的覆蓋方法，在高溫季節(jié)，能有效降低土壤溫度，但秸稈材料需要人工定期進(jìn)行覆蓋，比較費(fèi)時(shí)和費(fèi)工。生物材料1、2、3 cm覆蓋都能有效降低土壤溫度，而且開始實(shí)驗(yàn)時(shí)只需要把材料覆蓋上即可，材料成本低。實(shí)驗(yàn)表明，生物材料覆蓋1 cm春季和夏季5 cm土層溫度較高，分別為34.84和36.23℃，生物材料2 和3 cm為覆蓋最佳。綜上所述，生物材料覆蓋降溫保墑效果比薄膜覆蓋好；而秸稈覆蓋費(fèi)時(shí)費(fèi)工，成本高，因此，生物材料覆蓋是非生產(chǎn)期橡膠樹的最佳選擇。

參考文獻(xiàn)

[1] 張明明，閆文德，梁小翠，等. 不同處理對(duì)樟樹林土壤微生物數(shù)量的影響[J]. 中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，32（3）：114-118.

[2] 張 義，謝永生. 不同覆蓋措施下蘋果園土壤水文差異[J]. 草業(yè)學(xué)報(bào)，2011，20（2）：85-92.

[3] 劉久俊，方升佐，謝寶東，等. 生物覆蓋對(duì)楊樹人工林根際土壤微生物、酶活性及林木生長(zhǎng)的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2008，19（6）：1 204-1 210.

[4] 李昌新，趙 峰，芮雯奕，等. 長(zhǎng)期秸稈還田和有機(jī)肥施用對(duì)雙季稻田冬春季雜草群落的影響[J]. 草業(yè)學(xué)報(bào)，2009， 18（3）：142-147.

[5] 耿養(yǎng)會(huì). 慈竹林地土壤抗蝕抗沖性初步研究[J]. 經(jīng)濟(jì)林研究，1997，15（1）：28-29.

[6] 趙聚寶，李克煌. 干旱與農(nóng)業(yè)[M]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，1995：254-332.

[7] 薛少平，朱 琳，姚萬生，等.麥草覆蓋與地膜覆蓋對(duì)旱地可持續(xù)利用的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2002，18（6）：71-73.

[8] 黃利斌，李榮錦，王 成. 國(guó)外城市有機(jī)地表覆蓋物應(yīng)用研究概況[J]. 林業(yè)科技開發(fā)，2008，22（6）：1-8.

[9] 張 義， 謝永生，郝明德，等. 不同地表覆蓋方式對(duì)蘋果園土壤性狀及果樹生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2010，21（2）：279-286.

[10] 周凌云，周劉宗，徐夢(mèng)雄. 農(nóng)田秸稈覆蓋節(jié)水效應(yīng)研究[J]. 生態(tài)農(nóng)業(yè)研究，1996，4（3）：49-52.

[11] 王有寧，王榮堂，董秀榮. 地膜覆蓋作物農(nóng)田光溫效應(yīng)研究[J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2004，12（3）：134-136.

[12] 華南亞熱帶作物科學(xué)研究所橡膠栽培生態(tài)組. 橡膠樹根系的研究1959～1963工作總結(jié)[Z]. 華南亞熱帶作物科學(xué)研究所檔案室，1965.

[13] 房秋蘭. 西雙版納熱帶季節(jié)雨林和橡膠林土壤呼吸、細(xì)根生物量及其周轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)研究[D]. 中國(guó)科學(xué)院西雙版納熱帶植物園，2005.