我国热带地区胶－茶－鸡农林复合系统物质循环研究-地理论文

我国热带地区胶－茶－鸡农林复合系统物质循环研究_地理论文

文章摘要：

提要以海南省文昌市典型的胶—茶—鸡农林复合模式为研究对象，以单作胶园、胶茶间作园为对照，采用定量研究与定性分析相结合的方法，研究其物质循环规律。结果表明，胶—茶—鸡农林复合系统的氮、磷输入、输出量最大，系统外物质投入率比另两系统明显减少，系统内养分循环量增加，因此，该系统具有较合理的物质循环结构。关键词农林复合系统；生态农业模式；物质循环；胶—茶—鸡中图分类号S181文献标识码A文章编号1000－3037(2000)01－0061－05物质循环是生态系统的基本功能，是系统结构与功能的综合反映[1]。物质循环路径和效率决定系统生产力的高低，探明物质循环规律是管好、用好农业生态系统的基础。氮和磷是物质的基本组成元素，通过对其循环的研究，可以分析系统结构与功能的合理性，探明系统物质循环路径及转化效率，评价系统生态效应，探求系统最优结构和最佳功能状态，并为提高养分利用率提供科学依据。目前，国内外对土壤—植物系统中碳的循环研究较多[2-4]，但有关氮、磷循环的研究仍很少，我国热带地区农林复合系统中的氮、磷循环研究尚未见报道。因此，本文以海南省文昌市为基点，对当地有代表性的胶—茶—鸡间作混养模式进行研究，力图探明我国热带地区典型农林复合系统的物质循环特征及调控途径。1研究内容与方法1.1模式简介胶—茶—鸡农林复合模式源于海南省文昌市。该市处于热带季风区，年日照时数1869～2032h，太阳辐射能451～481kJ/cm2，年平均气温24.2℃，极端低温5.7℃，年降雨量1875～2108mm。胶—茶—鸡农林复合模式是在改变传统粗放的小规模庭院养鸡方式的基础上，利用当地橡胶林地较多的资源条件，在半郁闭的橡胶林内间种茶树，并实行集约经营，大规模饲养文昌鸡而成的生态农业模式。1.2试验简介选取单位面积的单作胶园、胶茶间作园和间作养鸡园为研究对象，调查测定3种胶园中橡胶、土壤、鸡及整个系统的物质投入产出，计算氮、磷的输入输出量，分析其物质循环特征。橡胶树品种：无性系PRIM600(Heveabrasiliensis)；鸡品种：粤黄882；茶品种：云南大叶茶(Camelliasinensis)。1.3测定项目与方法测定橡胶产量、干胶含量及距地面1.5m处平均茎粗，根据经验公式折算橡胶树叶量、叶重及年生长量[5]。在橡胶林内设置凋落物收集样方1m×1m，逐月收集样方内凋落物，并于80℃下烘干，测其干重。土壤氮、磷含量采用常规方法测定[6]。鸡取食量及排泄量分析：在单位面积胶林内隔离起50只鸡，分别计算其投入饲料量、所食草量及总排泄量。鸡粪氮、磷含量测定：测定方法同土壤分析。选取多点，调查其肥料、畜禽等投入产出情况，根据其氮、磷含量[6、7]，研究系统物质循环规律。如水土流失量、胶茶生长所需养分等参考有关文献[7-10]。2结果与分析橡胶、鸡、土壤是胶—茶—鸡农林复合系统中的3个主要组分，为进一步了解其物质的输入、输出及平衡状况，先对子系统的氮、磷循环进行研究。2.1橡胶子系统物质循环橡胶是多年生高大乔木，胶树每年从土壤中吸收的养分除供自身生长存留于植物体外，一部分随产胶、落花、落果及枯枝落叶离开树体，这些养分归还土壤，再次被橡胶树所吸收，从而构成橡胶子系统的生物循环。分析比较单作、间作及养鸡胶园橡胶子系统的氮、磷循环状况表明（表1）：胶园由单作向间作、农林牧复合经营方向发展，橡胶子系统对氮、磷的吸收呈递增趋势，这是因为对茶树的耕作施肥有利于橡胶生长，且间作胶园橡胶种植密度比单作胶园略小，创造了适宜的生长环境，因此，橡胶长势良好，吸收养分较多。而养鸡胶园则因养分供应充足，可最大限度地满足橡胶的生长需要，因此，养鸡胶园的物质吸收量最大。表1单作、间作及养鸡胶园橡胶子系统物质循环

Table1Nutrientcycleofrubbersub-systeminsingleculture,inter-croppingandchickengardens系统吸收

(kg/hm2)输出(kg/hm2)循环率

(kg/hm2)产胶落花落果枯枝落叶合计NPNPNPNPNPNP单作胶园214.550.663.125.237.518.843.42.9143.946.80.380.43间作胶园281.066.264.925.838.919.475.34.8179.549.90.410.37养鸡胶园304.571.466.926.741.120.689.15.7196.552.40.430.37从氮、磷的输出看，无论是随产胶的输出还是随落叶、落花、落果的输出，均是养鸡胶园>间作胶园>单作胶园。N素循环率的变化趋势是养鸡胶园>间作胶园>单作胶园，P素则是单作胶园>间作胶园=养鸡胶园，这说明在单作胶园中引入新的生物组分后，氮素的生物循环得到加强，磷素则大部分保留在橡胶体内供自身生长需要，而随落花落果、枯枝落叶输出的磷素比例相对缩小。2.2土壤子系统物质循环土壤子系统物质的盈亏状况直接关系到土壤肥力的高低及系统的养分平衡。土壤子系统氮、磷的输入、输出及平衡状况见表2。表2单作、间作及养鸡胶园土壤子系统物质循环

Table2Nutrientcycleofsoilsub-systeminsingleculture,inter-croppingandchickengardens系统输入(kg/hm2)输出(kg/hm2)平衡化肥有机肥枯枝落叶合计橡胶吸收茶树吸收杂草吸收水土流失合计NPNPNPNPNPNPNPNPNPNP单作

胶园90.024.019.518.543.42.9151.045.3214.550.6--6.52.677.13.329756.4-145-11.1间作

胶园135.066.022.120.975.34.8231.091.7281.066.2116.026.14.91.125.71.142795.3-197-3.6养鸡

胶园22.513.5735.0693.089.15.7846.0713.0304.571.4145.032.74.11.730.21.8485108.0362605.0胶园由单作向间作、农牧结合方向发展，土壤子系统的氮、磷输入总量及有机态氮、磷输入均呈增加趋势，养鸡胶园化学态氮、磷输入减少。这是因为养鸡胶园中鸡排泄物直接返还土壤，导致化学态养分投入减少，这使养鸡胶园更趋向有机生态系统。间作和养鸡胶园中因增加了茶树的养分吸收，土壤物质输出比单作胶园明显增加，尽管其水土流失量比单作胶园小，但总体上养鸡胶园的土壤养分输出最大，单作胶园的最小。单作及间作胶园在目前的养分投入水平下均存在亏缺现象，而养鸡胶园养分有较大盈余，应将部分鸡排泄物转移到系统外。2.3鸡子系统物质循环间作胶园中鸡子系统的加入使该农林复合系统具有了次级生产，系统养分投入产出发生改变。由表3可见，鸡子系统输入养分中，饲料带入的养分比例最大。鸡取食了林中杂草，因此，杂草所含的氮、磷素也成为鸡子系统物质循环的有效部分。鸡子系统氮、磷输入/输出比较高，分别为0.91和0.97。但鸡子系统磷素产投比仅为0.15，氮素的为0.46，这表明鸡产品本身所固定的磷量不大，大部分磷以鸡排泄物形式输出而归还土壤，而氮素的固定率则相对比磷素高。表3胶-茶-鸡农林复合系统鸡子系统物质循环

Table3Nutrientcycleofchickensub-systeminrubber-tea-chickenagro-forestrysystem系统输入(kg/hm2)输出(kg/hm2)输出/输入产投比鸡雏带入饲料杂草合计鸡排泄物鸡产品合计NPNPNPNPNPNPNPNPNP胶－茶－鸡21.23.616208404.11.71635848.0735693.0756130.01485824.00.910.970.460.15注：产投比＝鸡产品养分量/输入的养分总量×100%2.4系统物质循环单作、间作及养鸡胶园的养分输入、输出及归还量各不相同，因此，对3个系统的物质循环进行研究。由表4可见，胶园由单作向间作及农牧复合经营方向发展，系统养分输入、输出及归还量均呈递增趋势。在养鸡胶园中因有鸡粪归还土壤，系统外输入的有机态氮、磷均为0，且该系统输入养分以饲料态和化肥态为主。表4单作、间作及养鸡胶园物质循环

Table4Nutrientcycleofsingleculture,inter-croppingandchickengardens系统输入(kg/hm2)输出(kg/hm2)化肥有机肥鸡雏饲料合计产胶产茶鸡产品合计NPNPNPNPNPNPNPNPNP单作胶园90.024.019.518.5----10942.563.125.2----63.125.2间作胶园13566.022.120.9----15786.964.925.843.714.6--10840.4养鸡胶园22.513.50021.23.61620840166385766.926.754.518.2756130877174系统归还量(kg/hm2)归还量/输入输出/输入落叶鸡粪合计NPNPNPNPNP单作胶园43.42.9--43.42.90.400.070.580.58间作胶园75.34.8--75.34.80.470.060.670.45养鸡胶园89.15.77356938246980.500.820.530.20单作胶园中只有初级生产，产胶输出养分量最小。养鸡胶园的氮、磷随胶、茶、鸡产品而输出系统外，其养分输出量比另两个系统明显提高，因此，次级生产在该系统物质循环中起重要作用。养鸡胶园中有鸡粪和枯枝落叶保留在系统内参与物质循环，因而养分归还量比单作及间作胶园明显提高，其养分输出/输入比最低，这是因为系统中加入次级生产后，养分输入量大幅上升，而鸡粪又保留在系统内循环的结果。3小结（1）单作、间作及养鸡胶园中橡胶子系统的养分输入及输出量呈递增趋势。间作、养鸡胶园的P循环率低于单作胶园，这表明在胶园中引入新的生物组分后，橡胶树可将吸收磷大部分保留在树体内供自身生长，而随落花落果、枯枝落叶输出的磷素比例相对减小。养鸡胶园N素循环率最高，表明其橡胶子系统的生物氮循环得到加强。（2）对于土壤子系统，养鸡胶园的养分循环量最大，单作胶园的最小。在目前的养分投入水平下，单作及间作胶园均存在严重的养分亏缺现象，应增加有机肥及化肥投入。养鸡胶园土壤养分有所盈余，应将部分鸡排泄物转移到系统外。（3）鸡子系统的物质输入、输出量占整个农林复合系统的主要部分，因此，次级生产在该系统物质循环中起重要作用。鸡子系统氮、磷输入/输出比较高，分别为0.91和0.97。但鸡子系统磷素产投比仅为0.15，氮素的为0.46，这表明鸡产品本身所固定的磷量不大，大部分磷以鸡排泄物形式输出而归还土壤，而氮素的