茶榧套種對(duì)香榧生長(zhǎng)及林地土壤元素的影響

肖慶來(lái) ,葉曉明 ,吳恒祝 ,張深梅 ,李杰峰 ,吳林土 ,曹雯?

(1.松陽(yáng)縣自然資源和規(guī)劃局 浙江,松陽(yáng) 323400;2.松陽(yáng)縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局 浙江,松陽(yáng) 323400)

茶 [Camelliasinensis(L.) O.Ktze.]、香榧(Torreyagrandis) 是松陽(yáng)縣兩大農(nóng)林主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。作為浙江生態(tài)綠茶第一縣,松陽(yáng)目前保有優(yōu)質(zhì)茶園8 000 hm2。自1987 年首次引種試種以來(lái),松陽(yáng)香榧?xì)v經(jīng)30 a,種植面積也達(dá)到5 800 hm2,是浙江省香榧南擴(kuò)的先行區(qū)和示范縣。香榧、茶葉成為了松陽(yáng)林農(nóng)致富奔小康的農(nóng)林支柱產(chǎn)業(yè)。為推進(jìn)茶葉、香榧兩大產(chǎn)業(yè)有機(jī)融合健康發(fā)展,松陽(yáng)林農(nóng)及科研工作者付出了不懈努力,逐步掌握了茶榧生長(zhǎng)習(xí)性,科學(xué)開(kāi)展茶榧套種技術(shù)并全面推廣[1-2]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),松陽(yáng)縣茶榧生態(tài)復(fù)合經(jīng)營(yíng)面積已達(dá)1 300 hm2,涉及玉巖、象溪、西屏等全縣19 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道,受益農(nóng)戶達(dá)5 000 余戶,每年平均每667 m2增收節(jié)支5 000 余元,目前仍有1 300～1 500 hm2山區(qū)茶園適合套種香榧。隨著國(guó)家非糧化政策的推進(jìn),墾造耕地及農(nóng)田都不再適合發(fā)展香榧、茶葉種植,因此,推進(jìn)茶葉上山,開(kāi)展香榧林下套種是促進(jìn)茶產(chǎn)業(yè)維持適當(dāng)?shù)囊?guī)模實(shí)現(xiàn)良性發(fā)展的新出路,并有利于香榧林施肥撫育,實(shí)現(xiàn)松陽(yáng)茶榧兩大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展、提質(zhì)增效擴(kuò)面。

林下套種是近年來(lái)較為經(jīng)濟(jì)的生態(tài)種植模式,具有保持水土、改善林下生態(tài)、充分利用林地空間、提高林農(nóng)收入等多種益處,其中對(duì)土壤生態(tài)的影響極為關(guān)鍵。陳崗等[3]對(duì)套種旱稻后香榧林地土壤生態(tài)因子的變化進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)套種旱稻后香榧樹(shù)冠部分氣溫下降、空氣相對(duì)濕度升高,香榧基部地表和土壤溫度分別下降3.6 和2.4 ℃,土壤含水量升高6.8 百分點(diǎn),認(rèn)為可改善香榧林地土壤生態(tài),從而增加經(jīng)濟(jì)效益。本研究以香榧為研究對(duì)象,將香榧林下套種茶樹(shù)與同期香榧純林的生長(zhǎng)情況進(jìn)行對(duì)比,并對(duì)4 個(gè)不同套種年限香榧林地土壤元素變化進(jìn)行分析,探索茶榧套種對(duì)香榧生長(zhǎng)及林地土壤元素的影響,為推進(jìn)茶榧生態(tài)復(fù)合經(jīng)營(yíng)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

試驗(yàn)地點(diǎn)選擇松陽(yáng)縣赤壽鄉(xiāng)黃山頭村香榧基地,該基地曾兩次列入浙江省林業(yè)廳 “一畝山萬(wàn)元錢” 典型案例,主要套種茶樹(shù)。地理坐標(biāo)為28°34′N,119°27′E,海拔474～769 m,中亞熱帶季風(fēng)氣候,溫暖濕潤(rùn),四季分明,年平均氣溫在14.2～17.7 ℃,極端最高氣溫40.1 ℃,極端最低氣溫-9.7 ℃,≥10 ℃年積溫4 458～5 634 ℃,全年無(wú)霜期在206～236 d,多年平均降水量1 532 mm,年蒸發(fā)量1 294 mm,年相對(duì)濕度79%左右。成土母質(zhì)為花崗巖,以疏松透氣的砂壤土為主。

1.2 處理設(shè)計(jì)

選擇造林時(shí)間分別為2007 年、2012 年、2017年、2020 年春季造林的茶榧套種和香榧純林林地。林地造林前均為荒地,水平帶狀種植,其海拔、土壤、坡向、坡度大致相同,香榧撫育管理強(qiáng)度基本一致。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),茶榧套種,水平帶靠外側(cè)種植1 行香榧,樹(shù)盤1 m 外種植茶樹(shù)。香榧純林,林中空地有原生草本植物,香榧株間距均為5 m。以套種茶樹(shù)的各年份香榧作為處理組T,未套種茶樹(shù)的各年份香榧純林設(shè)為空白對(duì)照CK,從不同年份香榧林中各任意選擇5 株香榧樹(shù)為試驗(yàn)對(duì)象,重復(fù)3 次。

1.3 試驗(yàn)方法

于2022 年2 月,按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)分別對(duì)已種植2 a、5 a、10 a、15 a 的香榧樹(shù)生長(zhǎng)性狀進(jìn)行測(cè)量,測(cè)定每株香榧樹(shù)高、地徑、冠幅、新梢生長(zhǎng)量、香榧產(chǎn)量共5 個(gè)生長(zhǎng)性狀,測(cè)量樹(shù)高、冠幅、新梢生長(zhǎng)量用750 cm 的鋼卷尺,新梢生長(zhǎng)量沿樹(shù)冠4 個(gè)方位分別測(cè)量頂梢取平均值,地徑用游標(biāo)卡尺測(cè)定,同一性狀數(shù)據(jù)在一天內(nèi)完成測(cè)量。土壤檢測(cè)取樣按五點(diǎn)取樣法沿香榧樹(shù)冠滴水線取地下20～40 cm 混合土樣1 kg,分別測(cè)定土壤pH、有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀含量。土壤數(shù)據(jù)檢測(cè)均在松陽(yáng)縣農(nóng)產(chǎn)品檢驗(yàn)檢測(cè)中心完成。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理匯總,并用SPSS 18.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,采用單因素 (oneway ANOVA) 和LSD 法進(jìn)行方差分析和多重比較(α=0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植年限對(duì)香榧林地土壤酸化的影響

由圖1 可知,香榧土壤pH 值隨著種植年限增加而不斷降低,土壤酸化逐年加重,茶榧套種(T) 與香榧純林 (CK) 間的差異并不顯著,表明香榧林下套種茶樹(shù)并不會(huì)加重香榧林地土壤酸化。茶榧套種與香榧純林種植土壤酸性下降幅度存在差異,種植5 a 內(nèi)土壤酸化均不明顯,但茶榧套種5～10 a 土壤pH 下降幅度較大,香榧純林土壤pH隨著種植時(shí)間不斷下降,在10～15 a 下降幅度更大,表明香榧林下套種茶樹(shù)會(huì)使香榧林地中期土壤酸化速度加快但后期酸化速度減緩。

圖1 香榧林地土壤pH 值隨種植年限的變化趨勢(shì)

2.2 套種茶樹(shù)對(duì)香榧林地土壤營(yíng)養(yǎng)元素的影響

由圖2 可知,種植前期茶榧套種模式下香榧林地土壤全氮、有機(jī)質(zhì)、速效鉀、有效磷含量均顯著高于香榧純林,套種10 a 土壤全氮、有機(jī)質(zhì)分別比香榧純林高258.3%、177.5%,套種5 a 土壤速效鉀、有效磷分別比香榧純林高71.9%、184.0%,后期除香榧純林速效鉀含量顯著高于茶榧套種土壤的90.9%,其余各元素含量均趨于一致,表明茶榧套種可提高種植前期香榧林地土壤元素的含量,但種植后期與香榧純林基本一致。隨著種植年限的增加,茶榧套種下各元素含量均呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì),而香榧純林全氮和有機(jī)質(zhì)呈現(xiàn)上下波動(dòng)狀態(tài),速效鉀、有效磷含量均呈顯著上升趨勢(shì),表明茶榧套種會(huì)改變香榧林地土壤元素的變化趨勢(shì),元素變化幅度相對(duì)較小。

圖2 香榧林地土壤營(yíng)養(yǎng)元素隨種植年限的變化趨勢(shì)

2.3 套種茶樹(shù)對(duì)香榧生長(zhǎng)的影響

隨著種植年份的增加,香榧樹(shù)高、地徑、冠幅、新梢生長(zhǎng)量均呈上升趨勢(shì),但茶榧套種的香榧生長(zhǎng)性狀均高于香榧純林,香榧樹(shù)高、地徑在10 a達(dá)到顯著水平,新梢生長(zhǎng)量自5 a 開(kāi)始均顯著高于香榧純林,后期樹(shù)高、冠幅和新梢生長(zhǎng)量仍有擴(kuò)大趨勢(shì),地徑長(zhǎng)勢(shì)趨于一致,表明茶榧套種可促進(jìn)香榧的生長(zhǎng) (圖3)。

圖3 香榧生長(zhǎng)性狀隨種植年限的變化趨勢(shì)

2.4 套種茶樹(shù)對(duì)香榧產(chǎn)量的影響

由表1 可知,茶榧套種下香榧在5 a 即可初步投產(chǎn),10 a 進(jìn)入豐產(chǎn)期,15 a 進(jìn)入盛產(chǎn)期,產(chǎn)量顯著高于香榧純林種植模式,投產(chǎn)時(shí)間早2～3 a,茶榧套種10 a、15 a 香榧產(chǎn)量分別高于香榧純林的90.9%、41.1%,有效推進(jìn)香榧早實(shí)豐產(chǎn)。

表1 套種茶樹(shù)對(duì)香榧產(chǎn)量的影響

3 小結(jié)與討論

3.1 茶榧套種對(duì)林地土壤酸化的影響

土壤是植物生長(zhǎng)的基礎(chǔ),土壤理化性質(zhì)對(duì)香榧生長(zhǎng)結(jié)實(shí)具有極顯著的影響,土壤元素含量及孔隙度、pH 值等都會(huì)影響香榧的生長(zhǎng)[4]。茶葉與香榧都存在因過(guò)度施用化肥導(dǎo)致的土壤酸化問(wèn)題,茶樹(shù)和香榧雖然都是喜酸作物,適宜生長(zhǎng)酸度為4.5～6.0[5-6],但土壤pH 值過(guò)低會(huì)抑制茶葉和香榧的生長(zhǎng),對(duì)于茶榧套種是否會(huì)加重香榧林地土壤酸化問(wèn)題一直未有定論。本研究結(jié)果顯示,香榧林下套種茶樹(shù)會(huì)使香榧林地土壤酸化速度加快,但不會(huì)加重香榧林地土壤酸化程度,反而能緩解后期土壤酸化速度。茶樹(shù)根圍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進(jìn)植物生長(zhǎng)[7]。前期茶樹(shù)施肥量大,根系吸收慢、微生物群落不穩(wěn)定導(dǎo)致土壤酸性下降快,茶樹(shù)進(jìn)入成熟期后對(duì)土壤有更強(qiáng)的調(diào)節(jié)能力。

由于茶樹(shù)是葉用作物,對(duì)氮肥又特別嗜好,茶園中施用的多為銨態(tài)氮肥,茶樹(shù)吸收銨態(tài)氮后,根系會(huì)釋放大量H+,從而造成土壤pH 值的持續(xù)下降[8]。目前,松陽(yáng)縣茶園土壤酸化情況嚴(yán)重,pH<4.5 的土壤占96%以上,土壤速效鉀含量不足,其主要原因是化肥施用過(guò)量,施肥技術(shù)單一[9]。本研究結(jié)果顯示,茶榧套種林地土壤pH 值均在4.8以上,并且下降趨勢(shì)略有緩和,遠(yuǎn)高于繆葉旻子等[9]于2015 年檢測(cè)的松陽(yáng)茶園土壤pH 平均值3.43,表明茶榧套種可互相緩解林地土壤酸化問(wèn)題。茶樹(shù)是聚鋁性、多年生常綠作物,根系代謝作用強(qiáng)烈[10],茶榧套種可利用香榧施肥、鋤草時(shí)的翻耕,部分解決茶園土壤翻耕條件差造成的茶樹(shù)根系分泌物積累,從而減緩?fù)寥浪峄?/p>

3.2 茶榧套種對(duì)林地土壤生態(tài)的影響

茶榧套種,能有效減少地表徑流,降低水土流失。盛夏高溫時(shí)降低地表溫度,干旱和冬季提升土壤濕度和溫度[11],促進(jìn)香榧根系生長(zhǎng)。林麗[12]研究表明,茶柿高效栽培改善了林地環(huán)境,茶柿復(fù)合模式與純茶園相比,夏季地表和近地30 cm 的濕度分別提高13.6%、18.6%,夏季地表和近地30 cm的溫度分別下降4 ℃、0.5 ℃。不同立地與經(jīng)營(yíng)措施都會(huì)導(dǎo)致香榧林地土壤肥力存在明顯的差異[13]。本研究結(jié)果顯示,茶榧套種林地土壤全氮、有機(jī)質(zhì)、速效鉀、有效磷含量前期均顯著高于香榧純林,表明香榧林下套種茶樹(shù)能提升肥料吸收利用率,有效提高林地土壤肥力,促進(jìn)香榧種植前期的生長(zhǎng)發(fā)育,加快香榧進(jìn)入結(jié)果期,實(shí)現(xiàn)早實(shí)豐產(chǎn)。這與陳崗等[3]研究的套種旱稻可改善香榧林地土壤肥力的結(jié)果基本一致,茶樹(shù)每年施肥撫育及枝葉修剪為香榧林地提供了大量有機(jī)養(yǎng)分。

鉀能提高茶葉中的茶氨酸含量,對(duì)茶葉中的茶多酚、水浸出物、兒茶素等也有影響,可調(diào)節(jié)茶樹(shù)體內(nèi)的碳氮平衡,提高施鉀水平,可減少部分由于含氮量過(guò)高引起的品質(zhì)惡化現(xiàn)象,茶葉在缺鉀同時(shí)也會(huì)發(fā)生氮過(guò)剩癥狀[14-15]。繆葉旻子等[9]研究表明,松陽(yáng)縣茶園土壤速效鉀含量明顯不足,平均含量?jī)H為73 mg·kg-1,難以達(dá)到I 級(jí)茶園 (>120 mg·kg-1) 和優(yōu)質(zhì)高效高產(chǎn)茶園土壤標(biāo)準(zhǔn) (≥100 mg·kg-1)。本研究結(jié)果顯示,香榧能促進(jìn)土壤速效鉀含量的積累,茶榧套種15 a 速效鉀含量仍有155 mg·kg-1,高于繆葉旻子等[9]所測(cè)的松陽(yáng)縣茶園速效鉀平均含量的112.3%,可顯著緩解茶園速效鉀含量下降趨勢(shì)。

3.3 茶榧套種對(duì)香榧生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響

自松陽(yáng)縣制定全省首個(gè)山地茶園套種香榧地方標(biāo)準(zhǔn)以來(lái),茶園套種香榧技術(shù)已逐漸成熟[2]。何樂(lè)芝等[16]在諸暨等香榧老產(chǎn)區(qū)展開(kāi)了技術(shù)研究,加快實(shí)現(xiàn)農(nóng)林產(chǎn)業(yè) “一畝山萬(wàn)元錢” 的效益目標(biāo)。目前,香榧生長(zhǎng)期長(zhǎng)、結(jié)實(shí)晚、產(chǎn)量低是制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素,以往僅認(rèn)為茶榧套種可 “以短養(yǎng)長(zhǎng)”,基地前期收益以采收茶葉為主[1]。本研究結(jié)果顯示,茶榧套種能促進(jìn)香榧生長(zhǎng)發(fā)育,可促進(jìn)香榧結(jié)實(shí)、顯著提高香榧產(chǎn)量,同時(shí)對(duì)香榧樹(shù)高、地徑、新梢生長(zhǎng)量均具有顯著影響,套種5 a 新梢生長(zhǎng)量高于香榧純林的39.7%,套種10 a 地徑、樹(shù)高分別高于香榧純林的60.4%、44.8%。

4 小結(jié)

本研究對(duì)不同套種年限下香榧生長(zhǎng)性狀及林地土壤元素變化情況進(jìn)行分析,結(jié)果表明,茶榧套種不會(huì)加重香榧林地土壤酸化,并能降低后期土壤酸化速度,對(duì)抑制茶園土壤酸化也有一定效果;香榧樹(shù)能促進(jìn)土壤速效鉀含量的積累,緩解茶園速效鉀含量下降問(wèn)題;茶榧套種能有效提高種植前期香榧林地土壤肥力,促進(jìn)香榧前中期的生長(zhǎng),有效推進(jìn)香榧實(shí)現(xiàn)早實(shí)豐產(chǎn)。本研究結(jié)果為茶榧生態(tài)復(fù)合高效經(jīng)營(yíng)模式提供了堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù),初步探索了茶榧套種對(duì)香榧長(zhǎng)勢(shì)及林地土壤元素的影響,為松陽(yáng)香榧、茶葉兩大農(nóng)業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展提供了有力保障。