廣寧紅花油茶林土壤理化性質(zhì)、植物養(yǎng)分初步研究*

郭業(yè)先 柳 軍 楊紹偉 榮道軍 梁金喜 蔡鳳玲 張應(yīng)中 王明懷

（1.廣東省樟木頭林場(chǎng)， 廣東 東莞 523616 ；2. 廣東省森林培育與保護(hù)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/ 廣東省林業(yè)科學(xué)研究院，廣東 廣州 510520）

廣寧紅花油茶Camellia semiserrata 屬山茶科Theaceae 山茶屬常綠喬木，又名廣寧紅山茶、南山茶。廣寧紅山茶在我國(guó)長(zhǎng)江以南各省(自治區(qū))均有栽培，集中分布在華南丘陵區(qū)中部，以廣東省廣寧縣種植面積最大。該樹(shù)樹(shù)體高大，樹(shù)形、花、果美觀，為我國(guó)華南區(qū)域優(yōu)良的木本食用油料和園林綠化樹(shù)種[1]。土壤物理性質(zhì)是水土保持、水源涵養(yǎng)的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，也是反映土壤肥力水平的重要指標(biāo)[2]，不同樹(shù)種生態(tài)學(xué)特性不同，不同程度地影響土壤物理性質(zhì)[3-5]。土壤為植物生長(zhǎng)提供養(yǎng)分來(lái)源，而植物葉片通過(guò)光合作用固定空氣中的CO2，葉片凋落后，將碳(C)、氮(N)、磷(P)、鉀（K）等養(yǎng)分歸還土壤[6]，因此葉片與土壤C、N、P 含量之間具有一定的相關(guān)性。

有關(guān)油茶Camellia oleifera 林地和植物養(yǎng)分有眾多研究報(bào)道。油茶林間作土壤的含水量、土壤總孔隙度、毛管孔隙度和通氣孔隙度均顯著高于油茶純林，油茶純林土壤容重最大[7]。廣西中部、北部油茶成林林地土壤屬于強(qiáng)酸或極酸性土壤，多數(shù)地點(diǎn)土壤的有機(jī)質(zhì)含量及部分地點(diǎn)土壤的堿解氮含量處于缺乏狀態(tài)，土壤的速效磷含量以及部分地點(diǎn)土壤速效鉀含量處于極缺乏水平，葉片全氮和全鉀含量與土壤中pH 值、有機(jī)質(zhì)和堿解氮和速效鉀的相關(guān)性不明顯， 但葉片中全磷含量與土壤中速效磷含量極顯著相關(guān)[8]。江西宜春油茶幼林土壤養(yǎng)分限制因子為N、P、Ca[9]。油茶葉片碳含量在不同林齡間差異不顯著，葉片氮、磷含量與土壤有機(jī)碳含量有顯著正相關(guān)關(guān)系；葉片碳含量與表層土壤氮含量之間有顯著正相關(guān)關(guān)系。油茶生長(zhǎng)的限制元素是氮[10]。關(guān)于廣寧紅花油茶林地、植物養(yǎng)分研究鮮有報(bào)道。廣東省樟木頭林場(chǎng)現(xiàn)保存有一片上世紀(jì)五十年代種植的廣寧紅花油茶林，面積約533 hm2，是已知我國(guó)保存面積最大的一片廣寧紅花油茶人工林。本文通過(guò)調(diào)查廣寧紅花油茶林的土壤物理因子、土壤肥力、植物養(yǎng)分，以及廣寧紅花油茶林分土壤理化性質(zhì)、植物養(yǎng)分，并探討他們間相互關(guān)系，為廣寧紅花油茶林合理經(jīng)營(yíng)與有效發(fā)揮水土保持作用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

樟木頭林場(chǎng)位于東經(jīng)113°53′-114°10′、北緯22°48′-22°58′，該區(qū)森林植被屬亞熱帶常綠闊葉林區(qū)系南亞熱帶常綠季雨林，典型的南亞熱帶氣候，溫暖多雨，年平均氣溫22.1℃，無(wú)霜期341 天，年平均降雨量1 800 mm，4—9 月為雨季。試驗(yàn)地位于樟木頭林場(chǎng)清泉管護(hù)站（東莞大朗鎮(zhèn)）平緩坡地，坡度8-15°，海拔100-400 m，土壤系花崗巖發(fā)育的山地黃壤，肥力中等。

廣寧紅花油茶林于1956—1958 年種植，株行距4 m×4 m。林分平均地徑、平均樹(shù)高、平均冠幅分別為24.0 cm、7.9 m、5.0 m。

1.2 試驗(yàn)方法

2019 年10 月，在廣寧紅花油茶林隨機(jī)設(shè)置25 m×25 m 樣地4 塊，采用機(jī)械布點(diǎn)法在每個(gè)樣地內(nèi)設(shè)9 個(gè)取樣剖面，每個(gè)土壤剖面分A（0-20 cm）、B（20-40 cm）、C（40-60 cm）、D（60-80 cm）4 層，環(huán)刀取樣共144 個(gè)樣，依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[11]測(cè)定土壤容重(SBD)、自然含水量（VWC）、最大持水量（MMC）、毛管持水量（CMC）、最小持水量（LWC）、非毛管孔隙（NCP）、毛管孔隙（CP）、總孔隙度（TP）、通氣性（SA），同時(shí)每個(gè)剖面每個(gè)層次取土壤樣品，共144 個(gè)樣，用玻璃電極法測(cè)定pH 值，用高溫外熱重鉻酸鉀氧化—容量法測(cè)定有機(jī)質(zhì)，全N、全P、全K、堿解N、速效P、速效K 分別用開(kāi)氏—蒸餾滴定法、氫氧化納熔融—鉬銻比色法、氫氧化納熔融—火焰原子吸收分光光度法、堿解擴(kuò)散法、鹽酸—氟化銨提取—鉬銻抗比色法、乙酸銨提取—火焰原子吸收分光光度法測(cè)定[12]。

在每個(gè)樣地內(nèi)梅花型選取5 株廣寧紅花油茶植株，每株分4 個(gè)方向在植株中部采取成熟葉片混合取樣，共20 個(gè)樣，測(cè)定有機(jī)C、全N、全P、全K，分別用重鉻酸鉀氧化—容量法、硫酸—雙氧水消煮—蒸餾滴定法、硫酸—雙氧水消煮—釩鉬黃比色法、硫酸—雙氧水消煮—火焰原子吸收分光光度法測(cè)定[12]。

表1 土壤pH 值等級(jí)劃分[13]Tab. 1 Soil pH grade division

表2 土壤養(yǎng)分等級(jí)劃分[13]Tab. 2 Soil nutrient grade division

土壤養(yǎng)分分級(jí)依第二次全國(guó)土壤普查分級(jí)[13]，見(jiàn)表1、表2。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤物理性質(zhì)

各樣地間、層次間土壤物理性質(zhì)方差分析結(jié)果表明，各樣地間除毛管孔隙差異顯著外，其余指標(biāo)差異極顯著。土壤層次間容重、最大持水量、非毛管孔隙、土壤通氣性差異顯著，其余指標(biāo)差異不顯著。

各樣地、土壤深度的物理性質(zhì)見(jiàn)表3，東莞廣寧紅花油茶林分土壤平均容重、非毛管孔隙、毛管孔隙、總孔隙、通氣性分別為1.441 g·cm-3、5.73%、34.03%、39.76%、13.38。非毛管孔隙、通氣性在各樣地、土壤層次間變異大，變異系數(shù)分別為31.0%、19.45%。土壤A-D 層，平均容重1.308 -1.512 g·cm-3，土壤越深，容重越大，A-D層平均非毛管孔隙4.65%-7.29%，平均通氣性為16.42-11.23，土壤越深，非毛管孔隙和通氣性越小。A-D 層平均毛管孔隙32.92%-34.62%，A 層較小，其余各層差異不大，A-D 層平均總孔隙39.00%-40.59%，A、B 層稍大，C、D 層稍小。

2.2 土壤養(yǎng)分

東莞廣寧紅花油茶林土壤層次、樣地間的土壤養(yǎng)分指標(biāo)方差分析結(jié)果表明，土壤層次間除全P差異不顯著外，其余指標(biāo)差異極顯著，樣地間除速效K 差異不顯著外，其余指標(biāo)差異極顯著。

東莞廣寧紅花油茶林土壤pH、有機(jī)質(zhì)、全N、全P、全K、堿解N、有效P、速效K 分別為4.42、26.74、1.56、0.22、5.46 g·kg-1、70.34、1.11、58.55 mg·kg-1（表4），各樣地、剖面層次間，除pH 值變異較小，變異系數(shù)1.8%以外，其余養(yǎng)分指標(biāo)變異較大，變異系數(shù)為19.03%-67.03%。

依第二次全國(guó)土壤普查分級(jí)[13]，東莞廣寧紅花油茶林土壤pH 值為4.42，屬?gòu)?qiáng)酸性土壤，有機(jī)質(zhì)、全N、堿解N、有效P、速效K 土壤養(yǎng)分等級(jí)分別為3 級(jí)、2 級(jí)、4 級(jí)、6 級(jí)和4 級(jí)。

2.3 植株葉片元素及化學(xué)計(jì)量比

東莞廣寧紅花油茶林植株各樣地單株葉片有機(jī)C、全N、全P、全K 含量見(jiàn)表5，所有樣地單株葉片有機(jī)C、全N、全P、全K 平均含量分別為491.7、15.61、0.51、5.06 g·kg-1，有機(jī)C 各單株間變異極小，變異系數(shù)僅為2.2%，全K 變異較大，為23.29%。

廣寧紅花油茶葉片C:N=31.5:1，C:P=964:1，N:P=30.6:1。

2.4 植株葉片元素與土壤養(yǎng)分相關(guān)關(guān)系

植株與土壤養(yǎng)分相關(guān)分析表明，廣寧紅花油茶植株與土壤間養(yǎng)分相關(guān)性不顯著。

表3 廣寧紅花油茶林土壤物理性質(zhì)Tab. 3 Soil physical properties in C. oleifera stand

表4 廣寧紅花油茶土壤養(yǎng)分Tab. 4 Soil nutrient in C. oleifera stand

表5 廣寧紅花油茶葉片元素Tab. 5 Leaf elements of C. oleifera

表6 油茶林土壤化學(xué)性質(zhì)比較Tab.6 Comparison of soil chemical properties among oil-tea camellia stands

3 結(jié)論與討論

土壤容重是衡量土質(zhì)疏松程度、土壤肥瘦和耕作質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，土壤孔隙度、通氣度是反映土壤通透性能的重要參數(shù)及指標(biāo)。有研究表明油茶林地土壤容重隨土層深度的增加而增加，土壤總孔隙度、通透性隨土層深度的增加而降低[7、14]，本研究也表明容重隨土層加深變大，非毛管孔隙、通氣性隨土層加深變小，研究結(jié)果基本一致，隨著土深度增加，土壤容重變大，土壤越板結(jié)，通透性越差。

黃善燦[15]報(bào)道油茶純林林分的土壤含水率較低，而在套種模式或精耕細(xì)作下的油茶林的土壤含水率及總孔隙度均較高；黃天忠等[7]研究表明油茶不同間種模式土壤含水量為18.52%-19.49%，土壤容重為1.24 g·cm-3、1.42 g·cm-3，總孔隙度為47.09%-55.01%，本研究土壤自然含水率為18.5%，容重1.441 g·cm-3，總孔隙度39.76%，基本與油茶間種土壤結(jié)構(gòu)相近，林分經(jīng)過(guò)近60 年自然生長(zhǎng)，雖未進(jìn)行撫育等管理措施，也基本形成了一個(gè)良好的林分生態(tài)環(huán)境。田大倫等[16]研究表明，當(dāng)土壤中的土壤總孔隙度達(dá)50%左右，土壤基本可以保持耕作層體系的通氣透水性和持水性的協(xié)調(diào)，因此，油茶林地需要適度撫育管理以改善土壤物理性質(zhì)，促進(jìn)林分健康生長(zhǎng)。

研究表明，油茶是喜酸樹(shù)種，一般宜在pH 值5.0-6.5 的酸性土壤生長(zhǎng)[1],土壤pH 值為4-5 仍然適合種植油茶[19]。東莞廣寧紅花油茶林土壤pH值4.42，屬?gòu)?qiáng)酸性土壤，廣西中、北部油茶主要產(chǎn)區(qū)成林林地土壤多數(shù)地點(diǎn)pH 值都在4.5 以下[8]，湖南成林、幼林pH 值為4.71、4.62[17]，這是南方地區(qū)紅壤、黃壤基本都屬酸性或強(qiáng)酸性土壤特點(diǎn)決定的。

本試驗(yàn)東莞廣寧紅花油茶林，以及廣西中部和北部多個(gè)地區(qū)油茶林土壤化學(xué)性質(zhì)[8]、湖南油茶林0-40 cm 土層化學(xué)性質(zhì)[17]見(jiàn)表6。有機(jī)質(zhì)、全N、堿解N、有效P、速效K 值依據(jù)第二次全國(guó)土壤普查分級(jí)分別為3 級(jí)、2 級(jí)、4 級(jí)、6 級(jí)和4 級(jí)。土壤有機(jī)質(zhì)含量水平是土壤肥力高低的重要指標(biāo)之一，由于廣寧紅花油茶林有60 多年林齡，已郁閉多年，枯落物豐富，因此土壤有機(jī)質(zhì)含量較高。全N、全P、全K 與湖南、廣西兩地比較有高有低，有機(jī)質(zhì)、N、P 元素與林齡、林分撫育、土壤本底等相關(guān)，變異較大，這幾個(gè)地方有效P 都處于6 級(jí)，極度缺乏。本試驗(yàn)土壤堿解N、速效K 處于4 級(jí)，肥力不高，土壤中N、K 元素為油茶生長(zhǎng)的限制因子，有研究表明，K 為潛在限制因子[9]，油茶每年生長(zhǎng)所需的大量元素中N元素需要量最多[18]，提高土壤N 含量有助于樹(shù)體對(duì)P、K 元素的吸收，P、K 元素對(duì)果實(shí)的形成和膨大至關(guān)重要[19]，因此，東莞廣寧紅花油茶林地堿解N、有效P、速效K 的缺乏是導(dǎo)致油茶林低產(chǎn)的一個(gè)重要原因，為有效促進(jìn)油茶生長(zhǎng)，提高結(jié)實(shí)能力，有必要進(jìn)行均衡施用N、P、K 肥。

葉片有機(jī)C 含量為491.7 g·kg-1，與全球492種陸生植物葉片平均C 含量(464.0±32.1) g·kg-1相近[20]，與吳家森等[10]報(bào)道油茶人工林葉片C 含量為486.0-499.2 g·kg-1一致。葉片全N、全P、全K 平均含量分別為15.61、0.51、5.06 g·kg-1，葉片C:N=31.5:1，C:P=964:1，吳家森等[10]報(bào)道油茶葉片全N、全磷為9.8-13.2、1.5-1.8 g·kg-1，C:N 為39-51:1，C:P 為300-330:1，N:P 為6.55-7.66:1，可以看出廣寧紅花油茶葉片P 含量極低，致碳磷比極高。植物葉片N:P 可作為森林植物營(yíng)養(yǎng)元素限制的判斷性指標(biāo)，當(dāng)N:P＜14 時(shí)，植物生長(zhǎng)主要受N 的限制；當(dāng)N:P＞16 時(shí)，植物生長(zhǎng)主要受P 的限制[21]。廣寧紅花油茶葉片N:P=30.6:1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于16，表明油茶人工林生長(zhǎng)主要受P 限制。

致謝 ：感謝廣東省林業(yè)科學(xué)研究院邱鵬基、朱子維、唐成波在采樣工作中給予的大力支持！