林紹霞，張清海，張珍明，楊鴻波，文錫梅，林昌虎

（

1.貴州省理化測(cè)試分析研究中心，貴陽(yáng)550002；2.貴州科學(xué)院，貴陽(yáng)550001；3.貴州大學(xué)，貴陽(yáng)550025）

土壤團(tuán)聚體是最基本的土壤結(jié)構(gòu)單元，作為土壤的重要組成部分之一，對(duì)土壤的理化性質(zhì)及生物學(xué)性質(zhì)有著重要的影響，其組成和穩(wěn)定性與肥力水平密切相關(guān)，在一定程度上反映土壤供給養(yǎng)分的能力［1］，是土壤中水、氣、根系穿插和養(yǎng)分的活化等狀況的表征指標(biāo)［2］，因此，很多學(xué)者通過(guò)研究土壤團(tuán)聚體特征表述土壤肥力狀況及土壤侵蝕程度［3－4］，進(jìn)而評(píng)價(jià)土地利用方式的合理性［5－6］。在一定程度上，植物對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的改良亦具有重要作用［7－10］。

茶樹(shù)的種植在我國(guó)有著悠久的歷史，在長(zhǎng)期的茶葉種植中，土壤的性狀會(huì)發(fā)生不同程度的變化。貴州適宜的地形與山區(qū)氣候資源，使其成為最適宜于茶樹(shù)生長(zhǎng)的地區(qū)，茶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也在逐年加快，目前，貴州茶園面積已達(dá)25萬(wàn)hm2，綠茶種植面積占全國(guó)的比例相當(dāng)大。

在貴州巖溶地質(zhì)環(huán)境大背景下，山地陡坡開(kāi)墾茶園對(duì)土壤性狀的影響是關(guān)系貴州經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重要議題。本文以貴州三大綠茶之一的云霧貢茶產(chǎn)地為研究對(duì)象，擬通過(guò)研究不同生態(tài)模式下茶園土壤團(tuán)聚體的變化特征及土壤性狀變化關(guān)系，并以茶園周邊未開(kāi)墾灌木林地土壤為對(duì)照，探索山區(qū)茶園墾植對(duì)土壤性狀的影響，以期為山區(qū)茶產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)與水土保持的持續(xù)發(fā)展提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)位于貴州省南部的貴定縣云霧鎮(zhèn)，東經(jīng)107°01′—107°03′，北緯26°11′—26°13′，云霧山系貴州南部苗嶺山脈的主峰，為珠江水系和長(zhǎng)江水系的分水嶺，海拔1 583.6m，是貴定云霧貢茶的主要產(chǎn)地。茶區(qū)主要分布在海拔1 200～1 400m的地區(qū)，區(qū)域山峰重疊，樹(shù)高林密。冬無(wú)嚴(yán)寒，夏無(wú)酷暑，雨量充沛，終年云霧繚繞，是典型的亞熱帶季風(fēng)氣候，年均溫度15℃，有效積溫4 579.4℃，年均相對(duì)濕度80%，年降水量1 107.9mm，其中4—10月份月均降水量133.4mm，無(wú)霜期282.1d。土質(zhì)為三疊紀(jì)砂性頁(yè)巖，土層深厚肥沃，有機(jī)質(zhì)含量高，具有適宜茶樹(shù)生長(zhǎng)的獨(dú)特環(huán)境，云霧山原生鳥(niǎo)王茶是貴州省唯一有碑文記載的“貢茶”。茶產(chǎn)業(yè)是云霧鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)和農(nóng)民增收致富的骨干項(xiàng)目，全鎮(zhèn)現(xiàn)有茶園面積1 300多公頃，其中近70%的茶園墾植于坡度＞25°的坡地上。

1.2 供試土壤

供試土壤樣本于2009年4月采自云霧鎮(zhèn)貢茶主產(chǎn)區(qū)域，根據(jù)茶樹(shù)生長(zhǎng)環(huán)境及培育方式的不同，土壤采集分為規(guī)?；N植茶場(chǎng)、非成行離散種植茶場(chǎng)、林間小塊茶場(chǎng)、耕地邊籬笆茶、新墾茶場(chǎng)幾種模式，并以灌木林地土壤為對(duì)照，每個(gè)樣地采集3個(gè)樣本，每個(gè)樣本由5～8個(gè)點(diǎn)土壤混合而成，供試土壤情況如表1所示。采樣時(shí)先將土壤表面的植被和覆蓋腐殖質(zhì)鏟除，露出土壤層，采集0—20cm土壤層作為分析樣本，同時(shí)用環(huán)刀采集原狀土樣用于土壤容重、孔隙度、毛管持水量的分析。

表1 土壤樣本基本信息

1.3 測(cè)試方法

采集的樣本帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干后，用干篩法和濕篩法分別測(cè)定＞5，2～5，1～2，0.5～1，0.25～0.5mm的各級(jí)土壤非水穩(wěn)性團(tuán)聚體和水穩(wěn)性團(tuán)聚體的含量，土壤質(zhì)地采用比重計(jì)法，土壤容重、總孔隙度、毛管持水量測(cè)定采用環(huán)刀法［11－12］。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用SPSS 13.0和Stepwise法進(jìn)行分析。土壤團(tuán)聚體破壞率根據(jù)以下公式計(jì)算：團(tuán)聚體破壞率%＝（＞0.25mm非水穩(wěn)性團(tuán)聚體－＞0.25mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體）／＞0.25mm非水穩(wěn)性團(tuán)聚體×100%［13］。

表2 供試土壤物理性質(zhì)

表3 不同墾植模式土壤團(tuán)聚體組成及穩(wěn)定性 %

2 結(jié)果與分析

2.1 不同墾植模式茶園土壤性質(zhì)

分析茶樹(shù)規(guī)模化種植模式與零散種植模式茶場(chǎng)土壤的黏粒含量、土壤容重、孔隙度及毛管持水量等土壤結(jié)構(gòu)特征指標(biāo)（表2—3）可見(jiàn)，與原始灌木林地相比，土壤性質(zhì)均發(fā)生了變化，其中黏粒含量以墾植年限為1a的初墾茶場(chǎng)與灌木林地最為接近，差異僅為0.4%，可見(jiàn)，1a的初墾茶場(chǎng)在經(jīng)灌木林地轉(zhuǎn)變?yōu)椴鑸?chǎng)的過(guò)程中，土壤性狀的改變還不明顯。成規(guī)模種植的茶場(chǎng)中，以墾植年限最長(zhǎng)的方家茶場(chǎng)土壤黏粒含量最高，達(dá)到16.25%，較灌木林地土壤的平均含量增加了近6%，以水利廳茶場(chǎng)中離散種植模式的土壤黏粒含量最低，較灌木林地平均減少了3.2%。從茶園墾植年限分析，在茶園墾植的20a期間，土壤黏粒含量隨茶園墾植年限的增加，其含量變化呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢(shì)。

土壤容重變化表現(xiàn)為新墾茶園土壤容重最大，隨著茶園墾植年限的越長(zhǎng)，土壤容重越小，供試土壤中，以墾植15a以上的方家茶園土壤平均容重0.93g／cm3為最小，茶園土壤正趨于進(jìn)一步熟化的過(guò)程，彭萍等［14］的研究亦表明，隨茶樹(shù)種植年限的延長(zhǎng)，土壤容重呈減小的趨勢(shì)。土壤總孔隙度與土壤容重密切相關(guān)，進(jìn)而影響土壤毛管持水量，由表2可見(jiàn)，三者之間在不同墾植年限茶園土壤間總體表現(xiàn)出一致的趨勢(shì)，即隨著種植年限的增加，土壤結(jié)構(gòu)得到改善。在茶樹(shù)種植模式接近的情況下，土壤總孔隙度為15a＞12a＞10a＞5a。隨著茶園墾植年限的延長(zhǎng)，黃壤的潛在持水、保水性能得到充分發(fā)揮，茶園土壤毛管持水量為1a＞12a＞15a＞10a＞5a，隨茶園墾植年限延長(zhǎng)表現(xiàn)出先減小后增加最后趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)，表明由于土壤結(jié)構(gòu)趨好，土壤孔隙增多，透氣性增強(qiáng)，土壤三相比隨著茶園墾植年限延長(zhǎng)更趨于合理化。

2.2 土壤非水穩(wěn)性團(tuán)聚體特征

土壤中團(tuán)聚體組成是衡量土壤抗蝕性的重要指標(biāo)，土壤中團(tuán)聚體的含量反映了土壤對(duì)地表徑流蓄滲作用的強(qiáng)弱［14］。分析表3中數(shù)據(jù)可知，研究區(qū)域土壤主要以大粒徑的團(tuán)聚體為主，干篩法測(cè)試供試24個(gè)樣本中，＞5mm團(tuán)聚體平均含量占43.45%，標(biāo)準(zhǔn)差為8.52%（n＝24）樣本間差異性大，極差值達(dá)33.64%。粒徑＜5mm的各粒級(jí)團(tuán)聚體的平均含量小于20%，其含量特征表現(xiàn)為0.25～0.5mm＞1～2 mm＞0.25mm＞2～5mm＞0.5～1mm，其中以粒徑為0.5～1mm的團(tuán)粒含量差異性最小，極差值為10.59%，標(biāo)準(zhǔn)差為2.42%。研究區(qū)域非水穩(wěn)性土壤團(tuán)聚體中以大團(tuán)聚體含量最高，說(shuō)明土壤團(tuán)聚性較好［15］。

供試土壤中＞5mm的團(tuán)粒在規(guī)?；N植茶場(chǎng)的3個(gè)平行樣間含量較接近（1、2、4、6號(hào)樣地），耕地周邊零散種植的茶園土壤的含量變異較大（7號(hào)樣地），表3說(shuō)明，從總體上看，規(guī)?；N植的茶園土壤中，種植年限越長(zhǎng)，土壤＞5mm的團(tuán)聚體含量越高。比較水利廳茶場(chǎng)的兩個(gè)采樣點(diǎn)樣本（2、3號(hào)樣地）可見(jiàn)，在茶樹(shù)種植年限相當(dāng)?shù)臈l件下，成規(guī)模的橫坡種植模式土壤中粒徑＞5mm團(tuán)聚體含量高于離散種植模式，橫坡成行種植模式有利于提高土壤的團(tuán)聚性，在山區(qū)坡地茶園墾植中起到一定的水土保持作用。不同種植模式的茶園土壤團(tuán)聚體組成特征（圖1）表現(xiàn)為：粒徑＞5mm的團(tuán)聚體以橫坡成行種植模式（4號(hào)樣地）和新墾茶園（5號(hào)、8號(hào)樣地）含量較高，粒徑2～5mm的團(tuán)聚體以橫坡成行種植模式（2號(hào)樣地）含量居高，粒徑1～2mm的團(tuán)聚體以離散種植模式（2號(hào)、7號(hào)樣地）的土壤含量較高，粒徑0.5～1mm的團(tuán)聚體在總體含量分布最少，以耕地周邊種植茶樹(shù)的土壤中含量高于其他幾種模式，粒徑0.25～0.5mm的團(tuán)聚體在林間規(guī)模化種植茶場(chǎng)（6號(hào)樣地）土壤中含量較高，粒徑＜0.25mm的團(tuán)聚體則以多年規(guī)?；N植茶場(chǎng)（2號(hào)、4號(hào)樣地）土壤含量較高?？梢?jiàn)，坡地茶園墾殖過(guò)程中，隨著墾植年限的延長(zhǎng)，土壤結(jié)構(gòu)特征趨于集中于粒徑＞1mm的團(tuán)聚體中，土壤團(tuán)聚性能增強(qiáng)，一方面得益于茶園有機(jī)肥的使用增加了土壤有機(jī)碳含量［16］，另一方面與茶樹(shù)根系的固土持肥作用及微生物活動(dòng)有關(guān)［17］。

2.3 土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響因素

濕篩法得到的水穩(wěn)性團(tuán)聚體是保持土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的重要特征參數(shù)，表3中數(shù)據(jù)顯示，研究區(qū)域24個(gè)供試土壤經(jīng)水浸泡后，其團(tuán)聚體分布特征發(fā)生明顯變化，＞5mm的團(tuán)聚體含量減少，而其他各粒級(jí)含量均有不同程度的增加，粒徑＜2mm的團(tuán)聚體占總量的70%以上，其中以粒徑為0.25～0.5mm的團(tuán)聚體含量增加最多，增幅達(dá)10.51%。圖2表明，茶園土壤中水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量分布表現(xiàn)為0.25～0.5mm＞1～2 mm＞2～5mm＞小于0.25mm＞0.5～1mm＞5 mm以上。從團(tuán)聚體破壞率分析，幾種茶場(chǎng)墾植模式中，陡坡墾植模式（4號(hào)樣地）、新墾茶園（5號(hào)樣地）的林間茶場(chǎng)土壤破壞率較高，平均破壞率均達(dá)到10%以上，茶樹(shù)離散種植模式（3號(hào)樣地）土壤團(tuán)聚體破壞率高于橫坡規(guī)模化種植模式（1號(hào)、2號(hào)樣地）。在種植模式一致的條件下，1號(hào)樣地平均破壞率5.04%大于2號(hào)樣地3.81%，茶園坡度越大，土壤團(tuán)聚體破壞率越大。隨茶樹(shù)種植年限延長(zhǎng)，土壤團(tuán)聚體破壞率亦表現(xiàn)為一定程度的降低，可見(jiàn)茶園墾植可以使土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有一定的水土保持作用。

已有研究表明，侵蝕環(huán)境下退耕地＞0.25mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量隨土壤中C、N、P含量的增大而增大，土壤抗蝕能力亦增強(qiáng)［18］。章明奎等［19］認(rèn)為土壤＞0.25mm非水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量與土壤中黏粒和游離氧化物數(shù)量有關(guān)，土壤水穩(wěn)定性團(tuán)聚體含量則主要與有機(jī)物的數(shù)量有關(guān)而受黏粒和氧化物的影響較小。本文將土壤團(tuán)聚體與土壤容重、黏粒、孔隙度及毛管持水量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，探討變量間的關(guān)系，結(jié)果顯示土壤黏粒、容重、總孔隙度、毛管持水量與＞0.25mm非水穩(wěn)性團(tuán)聚體的相關(guān)系數(shù)分別為0.046，0.577，－0.547，0.044，與大于0.25mm 水穩(wěn)性團(tuán)聚體的相關(guān)系數(shù)分別為0.083，－0.122，－0.064，0.275，可見(jiàn)土壤容重對(duì)非水穩(wěn)性團(tuán)聚體有一定影響，水穩(wěn)性團(tuán)聚體還受土壤毛管持水量的影響。土壤＜0.25mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體（X1）及＜0.25mm非水穩(wěn)性團(tuán)聚體（X2）對(duì)結(jié)構(gòu)破壞率（Y）影響關(guān)系可用回歸方程表示為：Y＝1.151＋1.023 X1－1.021 X2，相關(guān)系數(shù)R＝0.950，其他因素的影響不顯著。

圖1 不同墾植模式土壤非水穩(wěn)性團(tuán)聚體構(gòu)成

圖2 不同墾植模式土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體構(gòu)成

3 結(jié)論

（1）茶樹(shù)種植模式對(duì)土壤物理性狀產(chǎn)生的影響主要表現(xiàn)為：在茶樹(shù)墾植20a內(nèi)，土壤黏粒含量、毛管持水量、孔隙度等表現(xiàn)為先下降后上升的趨勢(shì)，土壤容重隨種植年限延長(zhǎng)而減小，種植年限達(dá)15a后土壤物理性狀趨于穩(wěn)定。

（2）不同種植模式下，土壤非水穩(wěn)性團(tuán)聚體以＞5mm團(tuán)粒為主，其含量隨茶樹(shù)種植年限的延長(zhǎng)而增大，茶樹(shù)種植年限延長(zhǎng)，土壤中粒徑較大的團(tuán)聚體含量增大。

（3）土壤經(jīng)水浸泡后，粒徑＞5mm的團(tuán)粒含量明顯降低，其余各粒級(jí)均有增加，新墾茶園及陡坡墾植模式土壤破壞率較大，橫坡成行種植模式土壤破壞率低于離散種植模式。

（4）土壤容重對(duì)＞0.25mm非水穩(wěn)性團(tuán)聚體有影響，土壤毛管持水量對(duì)＞0.25mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體有影響，土壤結(jié)構(gòu)破壞率的影響因素以＜0.25mm的土壤團(tuán)聚體為主。

［1］ Marshall T J，Holmes J W，Rose C W.Soil Physics［M］.Cambridge，UK：Cambridge University Press，1996.

［2］ 楊玉盛，李振問(wèn)，俞新妥，等.杉木—油桐—仙人草復(fù)合經(jīng)營(yíng)的土壤結(jié)構(gòu)特征與水分性質(zhì)的研究［J］.南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1993，17（3）：75-79.

［3］ 安韶山，張揚(yáng)，鄭粉莉.黃土丘陵區(qū)土壤團(tuán)聚體分形特征及其對(duì)植被恢復(fù)的響應(yīng)［J］.中國(guó)水土保持科學(xué)，2008，6（2）：66-70.

［4］ 董亞輝，戴全厚，鄧伊晗，等.喀斯特山區(qū)退耕地水穩(wěn)性團(tuán)聚體演變特征及土壤養(yǎng)分效應(yīng)［J］.水土保持通報(bào)，2010，30（2）：138-141.

［5］ 楊汝萍，郭賢仕，呂軍峰，等.不同耕作和種植模式對(duì)土壤團(tuán)聚體分布及穩(wěn)定性影響［J］.水土保持學(xué)報(bào)，2010，24（1）：253-256.

［6］ 周瑋，周運(yùn)超，魯秦安.不同土地利用方式下石灰土土壤團(tuán)聚體與土壤酶活性的關(guān)系［J］.水土保持通報(bào)，2011，31（5）：59-64.

［7］ 秦瑞杰，鄭粉莉，盧嘉.草本植物生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性影響的試驗(yàn)研究［J］.水土保持研究，2011，18（3）：141-144.

［8］ 趙世偉，蘇靜，楊永輝，等.寧南黃土丘陵區(qū)植被恢復(fù)對(duì)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響［J］.水土保持研究，2005，12（3）：27-28，69.

［9］ 姬生勛，劉玉濤，董智，等.黃泛平原風(fēng)沙區(qū)不同造林年限林地土壤風(fēng)蝕與理化性質(zhì)的變化［J］.水土保持研究，2011，18（3）：158-161，167.

［10］ 羅明達(dá)，楊吉華，房用，等.沂源石灰?guī)r山地不同植被類型土壤顆粒分形特征研究［J］.水土保持研究，2010，17（3）：17-21.

［11］ 杜森，高祥照.土壤分析技術(shù)規(guī)范［M］.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2006.

［12］ 魯如坤.土壤農(nóng)化分析方法［M］.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社，2000.

［13］ 彭萍，楊水平，李品武，等.植茶對(duì)土壤環(huán)境效應(yīng)分析研究［J］.茶葉科學(xué)，2007，27（3）：265-270.

［14］ 王宇，韓興，趙蘭坡.黑土坡面土壤團(tuán)聚體組成特征研究［J］.水土保持通報(bào)，2010，30（5）：88-90.

［15］ 張琪，方海蘭，史志華，等.侵蝕條件下土壤性質(zhì)對(duì)團(tuán)聚體穩(wěn)定性影響的研究進(jìn)展［J］.林業(yè)科學(xué)，2007，43（10）：77-82.

［16］ 趙紅，袁培民，呂貽忠，等.施用有機(jī)肥對(duì)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響［J］.土壤，2011，43（2）：306-311.

［17］ 俞慎，何振立，陳國(guó)潮，等.不同樹(shù)齡茶樹(shù)根層土壤化學(xué)特性及其對(duì)微生物區(qū)系和數(shù)量的影響［J］.土壤學(xué)報(bào)，2003，40（3）：433-439.

［18］ 戴全厚，劉國(guó)彬，翟勝，等.侵蝕環(huán)境退耕撂荒地水穩(wěn)性團(tuán)聚體演變特征及土壤養(yǎng)分效應(yīng)［J］.水土保持學(xué)報(bào)，2007，21（2）：61-64.

［19］ 章明奎，何振立，陳國(guó)潮，等.利用方式對(duì)紅壤水穩(wěn)定性團(tuán)聚體形成的影響［J］.土壤學(xué)報(bào)，1997，34（4）：359-366.