左繼林，秦 健，孫 穎，周文才，龔 春，徐林初

( 1.江西省林業(yè)科學院，江西 南昌 330013；2.江西農(nóng)業(yè)大學 林學院，江西 南昌 330045)

油茶(CamelliaoleiferaAbel) 屬于山茶科(Theaceae)植物，為我國南方重要的木本油料樹種，也是世界四大木本油料植物之一[1]。目前，油茶產(chǎn)業(yè)作為江西、湖南等主產(chǎn)區(qū)的特色和優(yōu)勢，逐漸成為壯大縣域經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)。推動綠色發(fā)展、實現(xiàn)精準扶貧，發(fā)展油茶產(chǎn)業(yè)初步為山區(qū)、林區(qū)和貧困地區(qū)的群眾打造出扶貧攻堅利器[2]。然而，油茶種植區(qū)的水熱條件始終是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境與油茶產(chǎn)業(yè)的重要因素；主產(chǎn)區(qū)長江流域多年平均降雨量1 400 mm左右，總降雨量雖然較大，但雨量多集中在雨季(3—6月)，一般占全年的60%～70%，而7—10月降雨量少，一般只占全年總雨量的20%左右，夏秋干旱脅迫茶果的發(fā)育與油脂轉(zhuǎn)化成為影響油茶成林高產(chǎn)與穩(wěn)產(chǎn)的重要問題[3]。

關于土壤水分對油茶生長影響及油茶林地水分的研究文獻主要集中在光合作用、葉綠素熒光、果實的經(jīng)濟性狀、可溶性糖、可溶性蛋白以及組培苗、苗木生長過程內(nèi)源變化及夏秋季節(jié)土壤水分的動態(tài)變化等[1-9]；而較全面地對油茶林地各季節(jié)水分的時空動態(tài)及其與保墑措施之間的關系研究鮮見[10]。據(jù)此，本試驗選擇江西油茶主產(chǎn)區(qū)的成林油茶，設計稻草、茶殼、生態(tài)膜與滴灌4類保墑試驗，每月定期觀測林地不同土層水分含量并對其時空變化規(guī)律進行分析，研究結(jié)果可為盛果期油茶林水分調(diào)控技術和高效保墑措施的篩選提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗林地概況

試驗樣地位于江西省宜春市袁州區(qū)西村鎮(zhèn)(114°11′38.24″E,27°43′38.68″N)，該地屬典型亞熱帶濕潤季風氣候，年平均氣溫16.8～17.2 ℃，年降雨量為 422.4 mm，為丘陵緩坡地，土壤為第四紀紅壤，土層厚度60 cm，中等肥沃程度。樣地油茶為2010年春季種植的主推良種長林4號無性系，已進入盛果期。樣地油茶樹生長正常，樹冠與長勢基本一致，平均地徑2.5～3.0 cm，樹高2.2～2.6 m，冠輻2.5～3.0 m2，試驗地面積6.67 hm2。

1.2 試驗設計與調(diào)查方法

自2015年6月開始，在長林4號油茶林中選擇5行樹，每行15株。設計4個處理與1個對照，1行為1個處理。各處理分別為在每行油茶樹兜部依次覆蓋稻草(每株3.5 kg，厚度2.5～3.5 cm)、油茶果殼(即茶蒲，每株2.5 kg，厚1.5～2.5 cm)、生態(tài)膜(膜厚0.03～0.05 mm)、滴灌(滴灌6 h，處理區(qū)滴灌量0.042～0.045 m3)與對照。從7月上旬開始灌溉，連續(xù)晴天3 d后清晨澆水。

從2016年1月至12月的每月中旬晴日(遇雨后第4天)，在各處理油茶樹冠下林地土壤剖面0～20 cm、20～40 cm處采集土樣，帶回實驗室，采用經(jīng)典烘干法(放在105 ℃的烘箱中烘24 h后稱量干土質(zhì)量)獲得相應時段不同土層的土壤質(zhì)量含水率。

2 結(jié)果與分析

2.1 春季各種保墑措施對不同深度土壤含水量的影響

春季氣溫逐漸上升而雨水多，油茶春梢生長加快，數(shù)量增多，這與林地土壤蓄水狀況有關。圖1中0～20 cm土層除稻草措施外，其它處理下的土壤含水量均低于對照，稻草覆蓋的土壤含水量最高，但各處理與對照間的差異不顯著；而20～40 cm土層各處理下的土壤含水量除稻草的外均比對照高，且以茶殼與灌溉措施的顯著高于對照的，分別是對照的1.19與1.22倍。對照、稻草覆蓋的上層土壤含水率分別高于下層的12.24%與8.9%，表明春季雨水頻繁、降雨大，稻草與粘重的裸地易于滯留水分，造成上層含水量高，不利于油茶林地的土壤呼吸且易腐爛而滋生病菌，而生態(tài)膜由于隔離降水，茶殼間隙大而透水率較高，灌溉易于流向下層。因此，生態(tài)膜、茶殼及灌溉措施更有利春季油茶成林的深層水分需求。

2.2 夏季各種保墑措施對不同深度土壤含水量的影響

夏季雨水少而氣溫高。圖2中0～20 cm土層除生態(tài)膜覆蓋措施外，其它處理下的土壤含水量均高于對照，稻草與茶殼覆蓋的土壤含水量最高，分別比對照高30.0%與24.51%，效果顯著；而20～40 cm土層各處理下的土壤含水量雖均高于對照，但僅以茶殼、稻草與灌溉處理的顯著高于對照；分別是對照的1.22～1.25倍。左右圖比較知只有稻草覆蓋后的0～20 cm土壤含水量均高于下層，其余均低于20～40 cm層土壤的含水量。因此，夏季油茶林地稻草措施利于上層水分的增加與油茶細根生長，而茶殼有保持20～40 cm土層水分的顯著效應。

圖2 夏季油茶林各處理下的土壤含水量Fig.2 The soil moisture content of Camellia oleifera under different treatments in summer

2.3 秋季各種保墑措施對不同深度土壤含水量的影響

由圖3可知，0～20 cm土層采用各保墑處理下的土壤含水量均高于對照，稻草覆蓋的土壤含水量最高(比對照高15.11%)，但各處理與對照間的差異不顯著；而20～40 cm土層各處理下的土壤含水量分別是對照的1.22倍、1.24倍、1.14倍和1.19倍，且各處理均與對照的土壤含水量差異顯著；且只有稻草覆蓋后的0～20 cm土壤含水量均高于下層。

圖3 秋季油茶林各處理下的土壤含水量Fig.3 The soil moisture content of Camellia oleifera under different treatments in autumn

因此，秋季油茶林地以稻草覆蓋對0～20 cm層水分的保持與油茶細根生長效果最佳，而有利于20～40 cm土層水分的保持效果依次為茶殼、生態(tài)膜、灌溉及稻草覆蓋。

2.4 冬季各種保墑措施對不同深度土壤含水量的影響

由圖4可知，茶殼覆蓋、灌溉、生態(tài)膜及稻草覆蓋保墑措施下冬季0～20 cm土層的土壤含水量均高于對照，灌溉與稻草覆蓋措施下的土壤含水量較高，分別比對照高17.12%、12.55%，且與對照的差異顯著；而20～40 cm土層各處理下的土壤含水量也均比對照的高，稻草覆蓋與灌溉的土壤含水量分別是對照的1.10與1.06倍。圖4中唯有灌溉措施下的0～20 cm土壤含水量高于20～40 cm的。冬季的油茶林地采取灌溉、稻覆蓋措施能顯著增加0～20 cm層的水分。

圖4 冬季油茶林各處理下的土壤含水量Fig.4 The soil moisture content of Camellia oleifera under different treatments in winter

2.5 林地降雨量與不同土層深度含水量變化特征

我省油茶產(chǎn)區(qū)普遍降雨量時空分布不均，由圖3可知，試驗區(qū)2016年全年降雨量最多的是4月份，最少的8月為零；春季降雨量占全年總降雨量的43.6%，是夏季的2.0倍，是冬季的3.41倍。土壤含水量的高低變化與月均降雨量變化密切相關。

油茶林地不同土層含水量可體現(xiàn)出土壤的蓄水狀況及在土壤—植被—大氣連續(xù)體水循環(huán)的規(guī)律，每月土壤含水量的定期觀測可綜合反映林地降雨、入滲、蒸發(fā)、滲漏及油茶樹水分的消耗狀況。

圖5為2016年期間油茶林地土壤0～20 cm(上層)與20～40 cm(下層)含水量的季節(jié)性變化狀況。春季的土壤0～20 cm與20～40 cm含水量均最高，其次是冬季土壤含水量較高，夏季的最低；夏季林地上層與下層的土壤含水量分別只有春季的75.2%與83.4%；上層土壤變異系數(shù)均大于下層，全年變化幅度大，尤其是夏、秋季節(jié)的上層土壤的水分含量；0～20 cm層土壤含水量波動范圍從15.38%～21.58%；而土層20 cm 以下平均含水量較高，季節(jié)性波動小，變化范圍較小。

圖5 油茶林地月均降雨量與土壤不同土層含水量Fig.5 The monthly average rain and soil water content of different soil layers in Camellia oleifera forest

土壤含水量上、下層均表現(xiàn)5月最高，分別達到27.9%和22.0%；隨后逐漸減少，從7月份開始土壤含水量明顯下降，8月份達到谷底，只有15.38%和17.30%，均低至凋萎點，7月土壤20～40 cm處的含水量與9月份土壤0～20 cm處的含水量均低于凋萎點。

3 結(jié)論與討論

分析4種油茶林地保墑措施下土壤不同層次水分含量的全年分布狀況，表明茶殼覆蓋措施下的不同深度的土壤水分含量分布較均勻，整體效果最好；而稻草等調(diào)控措施的明顯利于提高0～20 cm層的土壤水分，只不過不同季節(jié)的效果顯著程度不同，尤其在夏季與冬季的效果最明顯；覆蓋茶殼增加春、夏與秋季林地20～40 cm的土壤水分效果顯著；灌溉措施對于春、秋季林地20～40 cm的土壤水分效果顯著，而生態(tài)膜覆蓋顯著有利秋、冬季林地20～40 cm土壤水分保墑；只有油茶林稻草覆蓋0～20 cm的土壤水分均高于林地土壤水分20～40 cm。

出現(xiàn)以上效果差異的原因可能與不同水分調(diào)控措施有關，稻草、茶殼及生態(tài)膜材料不同，稻草、茶殼吸水且保水，稻草類秸稈覆蓋的保水機理主要是降低土壤溫度[9，11]。土壤表面溫度顯著影響入滲和蒸發(fā)過程等土壤水分的運動行為，能一定程度改善土壤的持水性和水分有效性[10]。油茶林地水分損失主要通過樹體蒸騰和地面蒸發(fā)途徑，由于稻草覆蓋主要能調(diào)節(jié)表土層的溫度,因此其保墑效應也主要體現(xiàn)在土壤表層[12]，特別在降雨量小時，覆蓋的保水增水效應更加顯著[13]，但春季雨水多，不宜采用。油茶果殼厚重多孔(活性炭的原料)，吸水與透水性能好；而生態(tài)膜由于有不透水層，雨量小僅浸濕表面且易于蒸發(fā)，但在雨量大時能通過側(cè)方滲入土壤后防止高溫蒸發(fā)，因此生態(tài)膜一類地膜覆蓋可抑制土壤水分蒸發(fā)，增溫、保墑且能提高作物光合能力和利于光合產(chǎn)物的形成和積累[14-17]；滴灌是顯效最快的手段，它水流緩而時間長易滲入深層土壤，但高溫天氣下上層滲入水分易于蒸發(fā)損失。因此在僅春、秋季節(jié)對20 cm以下的土壤剖面保水效果顯著。

南方油茶主產(chǎn)區(qū)降雨量普遍為上半年多，占到全年的68.29%，僅春季就占全年近一半，降雨量季節(jié)分布不均，一定程度影響了林地土壤含水量的時空分布；夏季不同剖面的土壤含水量分別只有春季的75.2%與83.3%；林地0～20 cm層的土壤含水量波動明顯大于20～40 cm的，季節(jié)間尤其以夏、秋季波動幅度大；而20～40 cm層土壤含水量高于上層，季節(jié)波動小。

總之，4種保墑措施在改善油茶林地不同季節(jié)不同層次的土壤水分方面各具優(yōu)點，今后應根據(jù)生產(chǎn)實際(經(jīng)濟、實用與便利方面)把稻草、茶殼等有機覆蓋材料或生態(tài)膜與灌溉措施結(jié)合實現(xiàn)油茶林地水分的高效管理。

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