人工生态群落对茶园土壤物理化学特性的影响

人工生态群落对茶园土壤物理化学特性的影响

近年来，随着人类活动的加剧，污染和灾难气候的发生，必然会影响茶园的生态环境及其茶叶的质量和产量，从而导致茶园土壤的物理和化学性质和性质恶化。为此我们引入多种植物构建人工生态群落茶园。所谓人工生态群落茶园是按生物多样性及互利互惠原理,人为地引入经济效益较高的植物品种(果树、药材等)与茶树实行间作、带状作等栽培措施,从高、中、低空间,地表、地下多层次立体开发,通过人工生态群落来调控茶园土壤生态系统,从而使茶园的经济、生态和社会效益协调同步发展。1995～2001年笔者通过长期定位的试验方法,对贵州主产茶区人工生态群落对茶园土壤物理化学性质的影响进行了定位研究,现将结果报道如下。1材料和方法采用定区定位的方法,先后考察贵阳、遵义、安顺、铜仁和六盘水等地州市,对人工生态群落茶园土壤物理化学性质变化进行测定。1.1土壤的物理特性采用环刀法,分0～20cm,20～40cm两层,测定土壤容重,固、液、气三相容积比。1.2土壤含水量测定土温用弯管土温计插入10cm,25cm测定,从早上8:00h起,到20:00h为止,每2h测一次。土壤含水量用烘箱法,取10cm处,从早上10:00h起,到18:00h为止,每4h测一次。每年7月5日～10月25日,每月5、15、25日测定一次,全年共测12次。1.3土样的采集在茶树蓬下,分0～20cm,20～40cm土层,同一实验点采用五点法采取土样,混匀称取100g,5年来共取288个样。测定土壤有机质、全氮、碱解氮、有效钾、磷,分析方法均按中国土壤学会农业化学专业委员会编《土壤农业化学常规分析方法》。1.4酶、过氧化氢酶活性测定用鲜根样作α—萘胺氧化测定根系活力。脲酶活性用A.Ш.Лапстян(1965年)改进的蒸馏法,转化酶活性用比色测定法,过氧化氢酶活性用高锰酸钾滴定法。1.5试验场地的群落模型1.5.1茶树与茶树相结合人工生态群落茶园为梨树+茶树,实行带状作即5～9行梨树,再种植5～8行茶树,梨树之间株距3.5m,行距7～12m,而茶树种植双行密植,大行距×小行距×窝距为1.5m×0.3m×0.3m,地形为丘陵,土壤为砂页岩黄壤。1.5.2紫丁香蘑天麻为杜仲+茶树+食用菌(紫丁香蘑)+天麻,即在茶园四周种植杜仲,株距2.5m,茶树双行密植,大行距×小行距×窝距为1.5m×0.33m×0.27m,在茶蓬地表培植紫丁香蘑,地下种植天麻,按天麻种植常规要求进行。地形为高山台地,地势平缓,土壤为砂页岩黄壤。1.5.3孢菇+天麻生长规律为杉树+黄柏+茶树+食用菌(紫丁香蘑或双孢蘑菇)+天麻,即在茶树四周种植杉树、黄柏,株距2.5m,其栽培方法同1.5.2。地形为丘陵台地,地势平坦,土壤为砂页岩黄壤。1.5.4茶树与葡萄生长的关系为梨树(葡萄)+茶树,即一行梨树一行茶树,梨树(葡萄)之间行距6～7m,株距3.0m,而茶树采用双行密植,小行距×窝距为0.33m×0.27m,地形为丘陵缓坡,坡度10度,土壤为第四纪粘质黄壤。1.5.5茶树生长的生长特性为柑桔+茶树,即一行柑桔一行茶树,柑桔大行距6m,株距3m,茶树双行密植,小行距×窝距为0.33m×0.27m,地形为高山台地,地势平缓,土壤为红色粘土。1.5.6树体及生长结果树为梨树(桃树)+茶树,即一行梨树一行茶树,梨树大行距6m,株距3m,茶树双行密植,小行距×窝距为0.3m×0.3m,地形高山土地,地势平缓,土壤为砂页岩黄壤。1.5.7茶园立地条件为杜仲+茶树,即茶园四周种植杜仲,株距2.5m,每茶园面积为2668m2,茶树双行密植,大行距×小行距×窝距为1.5m×0.33m×0.27m地势为缓坡丘陵,土壤为砂页岩黄壤。2试验结果与讨论2.1人工生态群落对茶园土壤物理性质的影响2.1.1人工生态群落对茶园土层总孔隙度和保水性能的影响人工生态群落茶园是多物种、多层次的立体开发模式,由于各种植物的生长活动,促进了茶园土壤物理性状的改善,有利于茶园土壤保肥保水,体现了人工生态群落对茶园土壤物理性状的积极影响。根据测定,人工生态群落茶园上下土层的土壤容重都比纯茶园小,土壤总孔隙度比纯茶园高(表1),说明在人工生态群落的影响下茶园土壤比纯茶园土壤疏松。由于土壤疏松多孔,土壤保水性能明显增强。因此,人工生态群落茶园和纯茶园比较,上下土层含水量分别提高36.57%和13.5%,毛管持水量分别提高28.2%和7.2%,另外由于人工生态群落茶园高空植物和茶树树冠的双重覆盖调控下,避免了雨水对土壤的直接打击和冲刷,雨水沿着树枝、茎干缓慢渗透入土,减轻了对土壤的侵蚀,减少了水土流失。2.1.2人工生态群落茶园肥力状况的影响人工生态群落茶园是一种复合型的生态系统,在多物种、多层次的影响下,使土壤的肥力水平得以提高,系统的养分循环加快,促进土壤养分富集向上。对人工生态群落茶园和纯茶园养分测定结果(表2)表明,人工生态群落茶园0～40cm的有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾分别较纯茶园提高了28.57%、38.81%、22.23%、300%、14.88%。说明在人工生态群落茶园,每年有大量枯枝落叶回归土壤,不光有茶树的,还有其它植物的,回归数量较纯茶园大,参与茶园土壤生物小循环,提高了茶园土壤肥力水平。人工生态群落茶园0～20cm的肥力水平>纯茶园0～20cm的,而20～40cm则纯茶园>人工生态群落茶园。表明人工生态群落茶园养分有富集向上的趋势,对0～20cm土层肥力有良好的促进作用。2.2人工生态群落对茶园土壤生物活性的影响2.2.1茶园土壤生物呼吸强度人工生态群落茶园是人为构建的生产模式,从高、中、低空间,地表、地下多层次立体开发,可促进各层次生物的生理活动。经对表层土壤生物呼吸强度的测定,结果(表3)表明人工生态群落茶园从春至秋的呼吸强度一直比较高而平稳,而纯茶园土壤呼吸强度则表现为较低而起伏较大。人工生态群落茶园春夏秋年平均呼吸强度较纯茶园增加了33.47%,人工生态群落日变幅茶园为(CO2)3.77g/m2.d,纯茶园为(CO2)4.46g/m2·d。说明人工生态群落对茶园土壤水肥、气、生物活性有促进作用。2.2.2茶树不同生态群落的根系活力和土壤酶活性根系活力影响根系营养元素的吸收及茶树的生长发育。土壤酶活性则影响土壤的肥力水平。经研究(表4)人工生态群落茶园的根系活力和土壤酶活性都较纯茶园的强。由表4可知,人工生态群落茶园茶树根系活力、脲酶、转化酶、过氧化氢酶活性分别较纯茶园高32.05%、43.19%、27.68%、60.00%。表明人工生态群落茶园能提高茶树根系活力和对营养元素的吸收,促进茶树生长发育。脲酶、转化酶、过氧化氢酶活性提高,说明土壤营养物质的转化快,从而提高了茶园土壤肥力水平。2.3茶树生长和高产优质的环境水热是茶树生长环境中的两个重要生态因子,造就茶园土壤水热相对稳定的环境对茶树生长发育和高产优质有着十分重要作用。对人工生态群落茶园和纯茶园土壤水热状况进行研究,可以揭示两种不同群落对茶园土壤水热平衡调控功能的优越性。2.3.1茶园夏期土壤湿度的变化土壤水份的多少,直接影响土壤营养元素的交换、转移和供给。经对人工生态群落茶园和纯茶园夏秋两季高温季节土壤湿度变化情况结果见表5。由表5可以看到,人工生态群落茶园夏秋高温季节土壤含水量较纯茶园高19.99%。日变幅人工生态群落茶园为1.40%,纯茶园为2.43%。表明人工生态群落茶园土壤湿度较大,日变幅小,含水量稳定,土壤水份充足。2.3.2人工生态群落茶园地下土层温度变化茶树根系生长发育要求土壤提供一个温暖湿润的稳定环境。经对人工生态群落茶园和纯茶园夏秋两季高温时期测定,土温日间变化情况见图1。由图1可知,人工生态群落茶园地下10cm处温度较纯茶园低0.25℃,25cm处较纯茶园低0.23℃,10cm、25cm土层温度日变幅人工生态群落茶园与纯茶园分别为4.5℃、0.7℃、和5.9℃、1.5℃。从图中可以得到人工生态群落茶园16时达到最高温度,以后缓慢下降,下降幅度小,而纯茶园14时达最高温度,高温持续时间长,以后缓慢下降,下降幅度大。表明人工生态群落茶园对土温有良好调控功能,稳定了土壤的温度,这有利于茶树生长发育。3人工生态群落茶园土壤对茶树生长和生长的影响3.1研究表明,人工生态群落能改善茶园土壤物理性状,土壤疏松多孔,从而提高土壤的贮水能力和抗旱能力,土壤营养元素含量有向上富聚的趋势。3.2对土壤呼吸强度、土壤酶活性、根系活力研究表明,人工生态群落茶园土壤呼