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福建省清流县李家乡山地油茶园套种圆叶决明水土保持效果初探



全 文 :收稿日期:2015 - 04 - 20 修回日期:2015 - 07 - 15
作者简介:张政平(1983 -) ,男,福建省三明市人,助理工程师,主要从事水土流失治理工作。
福建省清流县李家乡山地油茶园套种
圆叶决明水土保持效果初探
张 政 平
(福建省清流县水土保持委员会办公室 福建 清流 365300)
摘 要 通过对套种圆叶决明的油茶园土壤作为期 3 年的理化性质及流失量动态变化研究,初步了解茶园套
种圆叶决明的水土保持效果,结果表明:①土壤养分随时间变化增幅明显;②土壤质地随时间变化进一步改善,
具体表现在其容重降低、孔隙度和持水量增加;③土壤中砂砾含量逐年降低,粉粒含量逐年上升,土壤机械组成
更趋合理;④土壤流失量呈逐年降低趋势。表明油茶园套种圆叶决明具有良好的水土保持效果。
关键词 圆叶决明;油茶园;物理结构;土壤养分;水土保持;水土流失
[中图分类号]S157. 4 + 3 [文献标识码]B [文章编号]1002 - 2651(2015)03 - 0038 - 03
Initial Study on the Soil Conservation Effect of Inter - cropping the Chamaecrista rotundifolia
in the Oil Tea Camellia Garden of Li Township,Qingliu County of Fujian Province
Zhang Zhengping
(Soil and Water Conservation Committee Office of Qingliu County,Fujian Province 365300)
Abstract Three - year dynamic changes study was conducted on physical and chemical properties and erosion vol-
ume of soil in the oil tea camellia garden intercropping with the Chamaecrista rotundifolia so that to know the soil con-
servation effect. The results showed that:1)soil nutrient increases obviously followed with the time changes;2)soil
texture is further improved over time,including the reduction of bulk density,increase of the porosity and moisture ca-
pacity;3)sand and gravel content gradually decrease while the silt content gradually increase by years,making the
soil mechanical composition more reasonable;and 4)soil loss appear the decrease trend by years. All these indicated
that Chamaecrista rotundifolia has good effect of soil conservation on the soil environment in the oil tea camellia gar-
den.
Key words Chamaecrista rotundifolia,oil tea camellia garden,physical structure;soil nutrients,soil and water con-
servation,soil erosion
油茶树是亚热带常绿阔叶中乔木,适应性广,耐
寒耐瘠,适于荒坡荒地栽培,也可用于改造低产林地。
油茶除了在幼林期前 3 年无经济效益外,从第 4 年挂
果开始,以后逐年成几何级的产量递增,这一递增速
度可以持续 30 ~ 50 年,因此,种植油茶是一代人栽
种,几代人受益。目前食用茶油的市场价格一般在
40 元 /kg,是菜籽油的 3 ~ 5 倍,出口贸易价格也不菲,
在日本,茶油价格是菜籽油的 7. 5 倍,在美国市场达
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第 27 卷第 3 期 亚热带水土保持 Vol. 27 №3
2015 年 9 月 Subtropical Soil and Water Conservation Sep. 2015
到 12 美元 /kg,价格高于橄榄油。清流县油茶林资源
丰富,已有 2 千多年的种植历史。清流油茶品种主要
有寒露籽即龙眼茶(又称珍珠茶)、霜降籽即桃李茶、
立冬籽即大梨茶等几种,其中龙眼茶被省油茶种苗攻
关项目组认定为优良农家品种。全县油茶主要分布
在 11 个乡镇,总面积 7 973. 33hm2,占全县经济林总
面积的 40. 4%,年产茶籽 6 609t,种植基地面积及茶
油产量居全省第二,被中国经济林协会命名为“中国
油茶之乡”。由于福建油茶园所处的山地条件,水土
流失已成为油茶园茶油产量与品质的制约因素。国
内外不少学者广泛开展了油茶园套种生态效应及效
益研究,认为合理套种有利于土壤团粒结构的形成,
改善土壤物理状况,提高土壤养分含量,防止水土流
失[3,4]。圆叶决明系多年生直立型热带草本植物,主
根短,侧根发达,可大量固定空气中的氮素。圆叶决
明因具有对土壤要求不严、喜温凉湿润气候及耐荫耐
湿等类同茶树的生长特性,已成为油茶园生草覆盖的
首选草种。因历史原因,清流李家乡油茶园水土流失
严重,是红壤水土流失的典型代表,主要原因是土地
贫瘠,树种单一,缺乏灌草植被覆盖,土壤表面裸露程
度高,本研究通过对套种圆叶决明的油茶园土壤物理
结构、土壤养分及水土流失量作为期 3 年的动态监
测,以期为茶园生草套种的理论研究与生产实践提供
理论依据。
1 研究样地
1. 1 研究区概况
试验样地位于福建省清流县李家乡鲜水村的油
茶园内,地理位置东经 116°45,北纬 25°48,种植面
积约 67hm2,该油茶园属清流县南部山区,其平均海
拔为 410m 以上,年均气温 16. 8℃,年均降雨量可达
1 706. 5mm,气候适宜油茶树种植。油茶园内水土流
失以水蚀为主,由于传统油茶园坡耕地不合理的开发
利用,加之未采取有效的水土保持措施,导致油茶园
坡耕地水土流失日趋严重,降低了茶油园土地生产力
和水资源的利用效率,土壤贫瘠化加剧,致使油茶园
茶油产量和质量逐年下降。针对该油茶园水土流失
状况,为减轻水土流失危害,提高茶园蓄水保土能力,
促进茶园生态恢复和地力培肥,增加油茶园效益,该
油茶园于 2012 年 3 月上旬在园内油茶树间播种圆叶
决明,试播种面积 5hm2,采用条播方式,行距 20cm,播
深 1 ~ 1. 5cm。
1. 2 样地设置
2012 年 6 月,在茶场内设置 6 块规格为 5m × 5m
的样地,并做标记。样地设置的原则为尽量包含油茶
园内多种不同的立地条件(如海拔、坡度、坡向、土壤
状况、茶树长势等) ,以便全面、客观地反映茶场的宏
观概况(表 1)。
表 1 油茶园样地概况
样地编号 海拔(m) 坡度(°) 坡向 盖度(%)
A 386 19 东南 43
B 396 18 东南 48
C 412 21 西南 50
D 418 19 西南 66
E 421 14 东 54
F 429 23 东 67
2 研究方法
2. 1 取样
为反映圆叶决明对油茶园土壤的水土保持效应,
对油茶园作为期 3 年的土壤理化性质及土壤流失量
动态变化研究。取样时间开始于 2012 年 6 月,之后
每隔 1 年进行 1 次取样,直至 2014 年 6 月。采用对
角线 3 点法进行土壤样品采集,即在每块样地对角线
上选取 3 个不同典型样点,挖取 40cm 深度的土壤剖
面,分别用环刀取得 0 ~ 10cm、10 ~ 20cm、20 ~ 40cm
的原状土样及混合袋装土样以供测定土壤理化性质。
2. 2 测定方法
土壤容重、含水量、孔隙度等采用环刀法测定;土
壤粒级分析采用吸管法;土壤养分测定方法根据土壤
理化分析步骤进行,其中,有机质测定采用重铬酸钾
外加热氧化法;水解氮测定采用碱解一扩散法;有效
磷测定采用盐酸和硫酸溶液浸提法;速效 K测定采用
乙酸铵浸提一火焰光度法;土壤流失量通过每年对每
块样地设置的沉沙池进行流失干土量测定。
2. 3 数据分析
利用 Excel软件对数据进行统计分析。
3 结果与分析
3. 1 套种圆叶决明对油茶园土壤物理性质的影响
3. 1. 1 套种圆叶决明对油茶园土壤机械组成的影响
土壤颗粒是构成土壤结构的主要组分,其粒径的大
小及组成比例决定着土壤的空隙特征、持水性、水分
运动及土壤气体和热状况,对土壤肥力有决定性影
响。由表 2 可知 (对比数据为该油茶园企业提供的
2011 年未套种圆叶决明时的数据) ,李家乡鲜水村山
地油茶园土壤中细砂占有极重比例,随着种植圆叶决
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第 3 期 张政平:福建省清流县李家乡山地油茶园套种圆叶决明水土保持效果初探
明时间的推移,细砂含量呈下降趋势,3 年时间内其
含量下降 8. 13%;中砂颗粒于圆叶决明种植初期表现
出较高的比重值,但随时间变化有所降低(6. 03%) ;
种植圆叶决明对土壤粉粒促进作用较为明显,其中,
粗粉 粒 (3. 55%)、中 粉 粒 (6. 98%)和 细 粉 粒
(3. 35%)含量均有一定程度的上升;粘粒含量 3 年时
间内变动幅度不明显。土壤的机械组成变化从物理
角度表明了种植圆叶决明对土壤的改良作用,促使土
壤机械组成更趋合理化。
表 2 圆叶决明对茶园土壤机械组成的影响
时间
颗粒含量(%)
中砂 细砂 粗粉粒 中粉粒 细粉粒 粘粒
1 ~ 0. 25mm 0. 25 ~ 0. 05mm 0. 05 ~ 0. 01mm 0. 01 ~ 0. 005mm 0. 005 ~ 0. 001mm <0. 001mm
对照数据 18. 13 42. 32 9. 65 8. 69 9. 56 13. 26
2012 - 06 16. 34 38. 22 10. 52 10. 53 10. 03 15. 23
2013 - 06 13. 35 42. 21 11. 21 12. 22 11. 61 8. 14
2014 - 06 12. 10 34. 19 13. 20 15. 67 12. 91 13. 19
3. 1. 2 套种圆叶决明对油茶园土壤孔隙度、含水量、
容重的影响 土壤容重是土壤紧实度的敏感性指标,
也是表征土壤质量的一个重要参数,它与土壤的孔隙
度和渗透率密切相关。由表 3 可知,种植圆叶决明茶
园初期土壤容重为 1. 32g /cm3,随种植圆叶决明时间
的增长呈下降趋势,3 年后的容重降为 1. 19g /cm3,表
明圆叶决明使得土壤紧实度降低,由于低的容重值通
常表明土壤有改善趋势,所以,可从另一角度表明圆
叶决明对土壤质地的改善作用。
土壤孔隙度的大小、数量及分配是土壤物理性质
的基础,也是评价土壤物理结构特征的重要指标。种
植圆叶决明对油茶园土壤的孔隙度具有显著影响(表
3) ,具体表现在土壤毛管孔隙度和非毛细管孔隙度在
3 年时间内分别增加 7. 19%和 5. 92%,其中非毛细管
孔隙增幅较大,表明其对圆叶决明的反应更为敏感。
土壤持水性能直接影响土壤抗水蚀能力,是反映
土壤生态功能的重要指标。如表 3 所示,经种植圆叶
决明后,土壤含水量有一定程度的提高(增加
2. 61%)。影响土壤含水量的因素很多,它与当地气
候、土壤结构、地面坡度、地面植被覆盖度以及地表凋
落物厚度有关,但土壤含水量的增加也可从一方面显
示出种植圆叶决明对于油茶园土壤的正面效应。
表 3 圆叶决明对土壤孔隙度、容重、含水量的影响
时间
年月
平均容重
(g /cm3)
含水量
(%)
总孔隙度
(%)
毛管孔隙
度(%)
非毛细管
孔隙(%)
对照数据 1. 32 22. 41 40. 23 30. 19 9. 05
2012 - 06 1. 26 22. 58 44. 28 33. 28 9. 98
2013 - 06 1. 21 23. 65 46. 63 35. 12 11. 78
2014 - 06 1. 19 25. 02 52. 12 37. 38 14. 97
3. 2 套种圆叶决明对油茶园土壤养分的影响
土壤有机质、水解氮、有效磷和速效钾分别反映
了土壤供肥、供氧、供磷和供钾水平,是土壤肥力质量
的主要指标[5,6]。套种圆叶决明的油茶园土壤养分随
时间变化表现出一定的变化特征(见表 4) :土壤养分
含量随土层深度增加均表现出递减趋势;随着时间变
化,土壤各层养分含量值均呈现一定幅度的增加,其
中,表层土壤有机质、水解氮、有效磷和速效钾含量分
别增加 30. 3%、26. 8%、42. 9%和 44%;10 ~ 20cm 土
层各养分含量值分别增加 45. 2%、22. 2%、32. 2%和
41. 5%;20 ~ 40cm 土层各养分含量值分别增加
12. 6%、19. 8%、27. 9%和 49. 9%。其中,表层土壤具
有最高幅度的增幅,随土壤深度加深,增幅放缓。
表 4 套种圆叶决明对土壤养分的影响
土层
(cm)
时间(年)
有机质(g /kg) 水解氮(mg /kg) 有效磷(mg /kg) 速效钾(mg /kg)
0 ~ 10 10 ~ 20 20 ~ 40 0 ~ 10 10 ~ 20 20 ~ 40 0 ~ 10 10 ~ 20 20 ~ 40 0 ~ 10 10 ~ 20 20 ~ 40
对照(2011) 13. 5 15. 5 17. 5 149 135 121 6. 3 5. 9 4. 3 50 41 32
2012 14. 3 16. 2 17. 1 151 141 126 5. 5 6. 2 4. 5 56 43 34
2013 18. 4 18. 6 17. 4 164 149 139 7. 2 7. 1 4. 9 64 52 39
2014 24 22. 5 18 189 165 145 9. 0 7. 8 5. 5 72 58 48
(下转第 63 页)
·04·
亚热带水土保持 第 27 卷
气易引起风蚀。为抑制风蚀对地表的破坏,须对扰动
地表采取砾石压盖的措施。砾石压盖区域为道路两
侧各 1m,道路长 100m,宽 4m,砾石压盖厚度 5cm,共
需砾石 30 m3,压盖面积 0. 06 hm2。
洒水:项目区风速较大,车辆碾压扰动极易引起
扬尘,影响施工,产生水土流失。为有效地抑制车辆
扰动地表引起的扬尘,水土保持方案提出施工期对临
时道路采取洒水的措施,能抑制施工车辆引起的扬
尘。在施工期的 4 ~ 10 月每天洒水 1 次,每 1km洒水
约 5m3,临时道路每天洒水约 0. 5m3,进场道路在施工
期共需洒水 180m3。
5 结论与建议
新疆内陆干旱区自然环境恶劣,生态脆弱。在城
市房地产项目水土保持方案编制过程中,应结合主体
设计的水土保持措施,做到重点治理与面上治理相结
合,永久工程和临时工程相结合,工程措施与植物措
施相结合,从源头上预防与施工过程中的治理相结
合,把施工过程中水土流失降到最低。
为做好后期项目实施过程中水土流失防治工作,
对主体工程及施工组织设计提出以下几方面的水土
保持要求与建议:①应优化施工时序的安排,及时布
设相应的防护措施,尽量减少扰动地表裸露的时间,
避免在大风季节造成大范围的地表扰动;②施工组织
设计应严密组织,安排好开挖与填筑的连接施工工
序,尽量减少临时堆渣在占地内的堆置时间,堆放历
时短的,需对临时堆渣表面拍实、苫盖;③工程用料、
临时堆渣在堆放和运输过程中均应采取苫盖等防护
措施,防止扬尘和散溢,造成水土流失;对于易产生流
失的砂砾石、土方等集中堆放,并进行苫盖、遮挡防
护;④由于内陆干旱区降水稀少,地表植被覆盖度较
低,应增加施工扰动区域的洒水频次;施工结束后,在
主体设计中未涉及到植物措施的区域,为使房地产项
目与城市景观和谐和防治效果长远,尽量采取绿化美
化的植物措施。
参考文献
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3 ~ 6
(上接第 40 页)
3. 3 套种圆叶决明对油荼园水土保持的影响
种植圆叶决明 3 年后的水土流失量与前期差异
显著,较种植前减少了 45. 2%。这是由于种植的圆叶
决明增加了油茶园的植被覆盖度,有效减少了雨水对
土壤的击溅作用,同时,圆叶决明促进了茶园地表凋
落物的形成与积累,改善了土壤的物理结构,有利于
增加对雨水的拦蓄与渗入,减少地表径流,从而达到
减轻水土流失的目的。
表 5 水土流失干土含量
时间 沉砂池中干土量(t)
对照数据 1. 3
2012 1. 1
2013 0. 8
2014 0. 7
4 结论与讨论
通过对油茶园套种圆叶决明后土壤物理性质的
动态变化研究,表明种植圆叶决明有利于油茶园土壤
物理结构的改善,具体表现在:①机械组成的改善:土
壤中中砂和细砂所占比例下降,粉砂含量呈上升趋
势,粘粒含量无明显变化,土壤机械组成更趋合理;②
土壤容重减小,表明土壤紧实度降低,结构有改善趋
势;③土壤孔隙度逐年增加;④土壤含水量小幅上升。
套种圆叶决明后 3 年时间内茶油园土壤有机质、
水解氮、有效磷和速效钾含量均有较大提升,表明圆
叶决明不存在与油茶园茶树争肥现象。圆叶决明为
固氮草本,其根瘤能大量固定空气中的氮素,为油茶
树生长提供必要养分。同时,圆叶决明代谢的凋落物
也成为土壤必要的养分来源。
通过套种圆叶决明,有效降低了油茶园水土流失
量,表明红壤山地油茶园套种圆叶决明对于该地区保
持水土、改良土壤具有良好的促进效果。
参考文献
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第 3 期 陈吉斌:新疆内陆干旱区城市房地产项目水土保持方案编制初探