張華明，王昭艷，喻榮崗，楊 潔，左長清，鄭海金，湯崇軍

（1.江西省水土保持科學(xué)研究所，南昌330029；2.中國水利水電科學(xué)研究院，北京100048；3.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)，南昌330045）

江西是我國紅壤中心區(qū)域，也是我國南方紅壤區(qū)水土流失典型區(qū)域。在全省16.69萬km2的總土地面積中，海拔在200～500m之間的丘陵、崗阜和山間盆地交錯分布，面積約7.01萬km2［1］。長期以來，隨著人口的不斷增長和不合理的開墾利用，低山丘陵區(qū)成為全省水土流失重點(diǎn)區(qū)域。果樹種植在江西有著悠久的歷史，也是江西低山丘陵的主要利用方式。尤其是自2000年，江西省實(shí)施了“南桔北梨”果業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略后，全省果業(yè)得到了空前的發(fā)展。大規(guī)模的果園開發(fā)，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，加快了農(nóng)民脫貧致富奔小康的步伐，推動農(nóng)村經(jīng)濟(jì)乃至全省的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

但由于果園土地利用比較單一、經(jīng)營粗放、全墾清耕現(xiàn)象普遍，加上在一些地方，不科學(xué)的大規(guī)模無序開發(fā)，使果業(yè)開發(fā)成為低山丘陵水土流失的重要原因。果園套種，特別是幼齡果園套種，是一種有效的果園水土保持措施，不僅可以有效地保持水土［2－3］，而且可以獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益。本文以5a的野外定位觀測試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析果園不同套種模式對土壤物理性質(zhì)、水分狀況、土壤養(yǎng)分等方面的影響進(jìn)行研究，探討丘陵區(qū)果園水土保持措施與土壤理化性質(zhì)改良關(guān)系，為果園套種模式選擇，丘陵區(qū)土地綜合利用提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于江西省北部德安縣境內(nèi)的江西水土保持科技園內(nèi)。江西水土保持科技園地理位置東經(jīng)115°23′－115°53′，北緯29°10′－29°35′，屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均降雨量1 350.9mm，無霜期249d，年蒸發(fā)量為1 400～1 800mm；地貌類型以淺丘崗地為主，地勢西北高、東南低，地形起伏，高差較小，海拔高度一般30～90m；土壤為第四紀(jì)紅土發(fā)育的紅壤，土層平均深60～100cm；地帶性植被屬亞熱帶常綠闊葉林，現(xiàn)狀植被主要是天然次生、半次生和人工林，主要樹種有杉木、濕地松、杜鵑、繼木、金櫻子等；主要草本植物有芭茅、狗尾草等。

2 研究方法

2.1 坡面徑流小區(qū)布置

柑橘試驗(yàn)區(qū)地面坡度為12°，坡向西偏北，土壤為第四紀(jì)紅土發(fā)育的紅壤。共設(shè)置6個處理小區(qū)，其水平投影長度為20m，寬度為5m，面積各為100 m2，集水槽、集水池（收集徑流）位于徑流場下方擋水墻處。每個小區(qū)內(nèi)均于2001年春天種植2年生柑橘12株，栽植密度均為2.5m×3.0m，套種模式具體布設(shè)見表1。

表1 不同套種模式標(biāo)準(zhǔn)徑流小區(qū)試驗(yàn)設(shè)計

2.2 土壤物理指標(biāo)測定

用環(huán)刀法（環(huán)刀分層：0－20，20－40cm）取樣，測定土壤容重、最大持水量、最小持水量、毛管持水量、孔隙度（總孔隙度、毛管孔隙度）［4－5］。

2.3 土壤化學(xué)指標(biāo)測定

有機(jī)質(zhì)－重鉻酸鉀法，全氮－半微量開氏法，全磷－高氯酸消化、鉬銻抗比色法，全鉀－氫氧化鈉熔融、火焰光度計法，速效氮－堿解蒸餾法，速效磷－Na2CO3堿熔鉬銻抗比色法，速效鉀－火焰分光光度計法，pH 值－酸度計法進(jìn)行測定［4－5］。

3 結(jié)果分析

3.1 不同套種模式對土壤物理性質(zhì)的影響

3.1.1 不同套種模式對土壤水分物理性質(zhì)的影響土壤水分是土壤的一個重要組成成分，它積極參與土壤中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程，是植物生長所必需的，它影響著土壤結(jié)構(gòu)的形成以及土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，是土壤肥力的重要指標(biāo)之一。試驗(yàn)區(qū)果園土壤水分主要來源于大氣降水，土壤含水量一般隨著降雨情況與土層深度的變化而變化。

表2 各小區(qū)土壤含水量 %

根據(jù)2003年對不同處理小區(qū)5月、7月和10月土壤含水量的分析（見表2）結(jié)果表明，0－20cm和20－40cm平均土壤含水量均以清耕區(qū)（Ⅵ小區(qū)）最低，不足19%，而其余處理小區(qū)幾乎都均在20%以上，說明果園套種均能提高土壤含水量，其中以百喜草全園覆蓋（Ⅰ小區(qū)）和狗牙根全園覆蓋（Ⅲ小區(qū)）的效果最好，平均土壤含水量均在22%以上。

在前期有豐富降雨的情況下，7月1日（6月21日至6月29日連續(xù)降雨，降雨量達(dá)244.4mm）0－20 cm的土壤含水量從高到低的排序：Ⅰ＞Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅴ＞Ⅳ＞Ⅵ，20－40cm的土壤含水量從高到低的排序：Ⅲ＞Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅳ＞Ⅵ＞Ⅴ；在長期高溫干旱的情況下，（7月7日至7月31日均無降雨）土壤水分處于連續(xù)消耗過程，7月31日0－20cm的土壤含水量從高到低的排序：Ⅵ＞Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅴ＞Ⅰ＞Ⅳ，20－40 cm的土壤含水量從高到低的排序：Ⅵ＞Ⅱ＞Ⅴ＞Ⅳ＞Ⅲ＞Ⅰ。這說明，在干旱季節(jié)果園套種的蒸散作用會減少土壤水分，而前期降雨比較豐沛時果園套種的蓄水效果更為顯著，遠(yuǎn)大于其套種植物蒸散發(fā)作用的影響。這些從一定程度上表明果園套種能有效地利用雨水資源，提高土壤含水量，這和果園配置措施的年均土壤含水量高于清耕區(qū)的原因是一致的。

3.1.2 不同套種模式對土壤容重、毛管持水量的影響 土壤容重可以反映土壤的孔隙狀況、松緊程度和土壤肥力等狀況，是土壤理化性質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。土壤容重對土壤的透氣性、入滲性能、持水能力、溶質(zhì)遷移特征以及土壤的抗侵蝕能力都有非常大的影響［6－7］。毛管持水量是毛管上升作用所能保持的最大水量。

表3 各小區(qū)土壤容重和毛管持水量

從對不同套種模式土壤容重和毛管持水量分析（見表3）來看，試驗(yàn)期間清耕區(qū)的土壤容重均大于1.30g／cm3，毛管持水量在30%；采取了套種措施處理小區(qū)的土壤容重和毛管持水量均好于清耕區(qū)，其中以套種狗牙根模式的改良效果最為突出。橫坡套種農(nóng)作物的改良土壤結(jié)構(gòu)的效果好于順坡耕作?？梢姡麍@采取套種措施，建立復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)有助于改善其土壤的物理性狀。

3.2 不同套種模式對土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

3.2.1 不同套種模式對土壤有機(jī)質(zhì)的影響 對不同套種模式土壤有機(jī)質(zhì)觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析（見圖1），結(jié)果表明：套種牧草土壤有機(jī)質(zhì)含量在14.41～17.92 g／kg之間，套種農(nóng)作物區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)在16.28～17.15g／kg之間。與果園清耕相比，不同套種模式均能明顯提高土壤有機(jī)質(zhì)，其改良土壤有機(jī)質(zhì)的效果依次為Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅴ＞Ⅳ＞Ⅰ。果園套種牧草，可以增加土壤腐殖質(zhì)含量，同時為土壤動物和微生物營造一個良好生活環(huán)境，土壤動物和微生物反過來又促進(jìn)地表枯落物和腐殖質(zhì)的分解，提高有機(jī)質(zhì)含量。套種農(nóng)作物橫坡耕作與順坡耕作的翻壓填埋、開溝種植綠肥等增加地表覆蓋和枯落物量，同時也增加土壤中好氧微生物的數(shù)量，加快腐殖質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量。

圖1 不同套種模式對土壤有機(jī)質(zhì)影響

3.2.2 不同套種模式對土壤全N、全K、全P的影響氮、磷、鉀都是植物生長必不可少的大量營養(yǎng)元素，全N、全K、全P在一定程度代表了土壤的供N、供P和供K能力的大小，反映了土壤結(jié)構(gòu)和土壤肥力狀況。研究于2006年對不同試驗(yàn)處理小區(qū)進(jìn)行土壤取樣，分析其土壤全N、全K、全P含量以及各種套種模式對土壤全量養(yǎng)分的影響，結(jié)果見圖2。

圖2 不同套種模式對土壤全氮、全磷、全鉀影響

表4 不同套種模式對土壤全量養(yǎng)分的影響

由圖2和表4可知，果園不同套種模式土壤全氮含量在0.91～1.07g／kg之間，全磷含量在0.28～0.41g／kg之間，全鉀含量在13.60～15.65g／kg之間，均比果園清耕對照小區(qū)相應(yīng)值高，這說明不同套種模式均能顯著改良土壤果園全氮、全磷、全鉀狀況，其改良全氮的效果依次為Ⅰ＞Ⅲ＞Ⅳ＞Ⅴ＞Ⅱ，改良全磷的效果依次為Ⅳ＞Ⅴ＞Ⅲ＞Ⅰ＞Ⅱ，改良全鉀的效果依次為Ⅰ＞Ⅳ＞Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅴ。從改良果園土壤全氮效果來看，套種百喜草和狗牙根果園模式優(yōu)于套種農(nóng)作物模式。從改良果園土壤全磷效果來看，套種農(nóng)作物模式都明顯好于套種不同牧草模式。果園套種的不同牧草，改良效果也不一樣，改良土壤全氮和土壤全磷效果百喜草＞狗牙根＞闊葉雀稗草；改良土壤全鉀的效益百喜草＞闊葉雀稗草＞狗牙根。橫坡套種農(nóng)作物和順坡套種農(nóng)作物來看，橫坡套種改良土壤全氮、全磷和全鉀的效果，明顯比順坡套種高，說明果園橫坡套種具有較好的保持土壤養(yǎng)分的作用。

3.2.3 不同套種模式對土壤速效養(yǎng)分的影響 土壤速效養(yǎng)分雖然在養(yǎng)分總量中只占很少部分，但它是反映土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力的重要指標(biāo)。土壤速效氮、磷、鉀含量的高低，直接關(guān)系到土壤結(jié)構(gòu)好與壞，供肥能力的強(qiáng)與弱，對植物生長意義重大。本研究于2006年，對果園不同套種模式的土壤速效養(yǎng)分觀測結(jié)果進(jìn)行分析，結(jié)果見圖3和表5。

圖3 不同套種模式對土壤速效養(yǎng)分影響

表5 不同套種模式對土壤速效養(yǎng)分的影響

由圖3和表5可知，果園不同套種模式土壤堿解氮含量在91.00～110.25mg／kg之間，速效磷含量在3.92～8.84mg／kg之間，速效鉀含量在65.00～112.09mg／kg之間，不同處理土壤堿解氮含量Ⅳ＞Ⅴ＝Ⅲ＞Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅵ，土壤速效磷含量Ⅳ＞Ⅴ＞Ⅰ＞Ⅵ＞Ⅱ＞Ⅲ，土壤速效鉀含量Ⅰ＞Ⅳ＞Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅵ＞Ⅴ。與果園清耕相比，各種套種模式均能明顯提高果園土壤堿解氮，其中套種農(nóng)作物模式優(yōu)于套種牧草模式，這與夏季種植黃豆，具有一定的固氮能力有關(guān)。套種百喜草和套種農(nóng)作物提高果園土壤速效磷含量，而套種狗牙根與闊葉雀稗草則略為降低了土壤速效磷含量。除了順坡套種農(nóng)作物降低土壤速效鉀之外，其他套種模式均明顯提高了其土壤速效鉀含量。橫坡套種改良土壤速效養(yǎng)分的效果，明顯比順坡套種高，這也反映了果園橫坡耕作套種保持土壤養(yǎng)分的作用比順坡耕作套種強(qiáng)。

4 結(jié)論

（1）果園套種均能提高土壤含水量，其中以百喜草全園覆蓋和狗牙根全園覆蓋的效果最好，平均土壤含水量均在22%以上。果園套種可以改善土壤容重，提高土壤毛管持水量，其中以全園套種狗牙根模式改良效果最好。

（2）在長期干旱季節(jié)，果園套種植物的蒸散作用會減少土壤水分（百喜草全園覆蓋區(qū)比清耕區(qū)減少了2.54%），而前期降雨比較豐沛時果園套種的蓄水效果更為顯著（百喜草全園覆蓋區(qū)比清耕區(qū)提高了4.50%），遠(yuǎn)大于其套種植物蒸散發(fā)作用的影響，說明果園套種在前期降雨豐沛時的蓄水效果更為顯著，從一定程度上表明果園套種能有效地利用雨水資源，在果園內(nèi)采取套種措施對雨水資源比較豐富的南方地區(qū)具有重要意義。

（3）果園套種可以明顯改善土壤有機(jī)質(zhì)和土壤全量養(yǎng)分含量。從改良土壤有機(jī)質(zhì)來看，套種狗牙根改良效果最好，套種百喜草改良效果最差。從改良果園土壤全氮效果來看，套種百喜草和狗牙根果園模式優(yōu)于套種農(nóng)作物模式，套種闊葉雀稗草改良效果最差；從改良果園土壤全磷效果來看，套種農(nóng)作物模式都明顯好于套種不同牧草模式。

（4）各種套種模式均能明顯提高土壤堿解氮含量，其中，套種農(nóng)作物模式優(yōu)于套種牧草模式。套種百喜草和套種農(nóng)作物提高果園土壤速效磷含量，而套種狗牙根與闊葉雀稗草則略為降低了土壤速效磷含量。除了順坡套種農(nóng)作物降低土壤速效鉀之外，其他套種模式均明顯提高了其土壤速效鉀含量。

（5）改良土壤全氮和土壤全磷效果百喜草＞狗牙根＞闊葉雀稗草；改良土壤全鉀的效益百喜草＞闊葉雀稗草＞狗牙根。橫坡套種農(nóng)作物和順坡套種農(nóng)作物來看，橫坡套種改良土壤全氮、全磷、全鉀和堿解氮、速效磷與速效鉀的效果，明顯比順坡套種高，說明果園橫坡套種具有較好的保持土壤養(yǎng)分的作用。

［1］ 左長清，張展羽.紅壤坡地水土流失及其防治對策［C］／／中國水土保持學(xué)會第三次全國會員代表大會學(xué)術(shù)論文集.北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2006：116－119.

［2］ 段舜山，林秋奇，章家恩，等.廣東緩丘坡地牧草果樹間作模式的水土保持效應(yīng)［J］.中國草地，2000（5）：35－40.

［3］ 段舜山，蔡昆爭，王曉明，等.鶴山赤紅壤坡地幼齡果園間作牧草的水土保持效應(yīng)［J］.草業(yè)科學(xué)，2000，17（6）：12－17.

［4］ 中國科學(xué)院南京土壤研究所.土壤理化分析［M］.上海：上?？萍汲霭嫔?，1978.

［5］ 中華人民共和國林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).森林土壤分析方法［S］.北京：國家林業(yè)局發(fā)布，1999.

［6］ 潘云，呂殿青.土壤容重對土壤水分入滲特性影響研究［J］.灌溉排水學(xué)報，2009，28（2）：59－61，77

［7］ 鄭紀(jì)勇，邵明安，張興昌.黃土區(qū)坡面表層土壤容重和飽和導(dǎo)水率空間變異特征［J］.水土保持學(xué)報，2004，18（3）：53－56.