长期施肥对油茶林产果量及土壤地力可持续性的影响

陈家法，陈隆升，涂 佳，高定军

（1. 湖南省林业科学院，湖南 长沙 410004；2.板溪国有林场，湖南 桃江 413402）

长期施肥对油茶林产果量及土壤地力可持续性的影响

陈家法1，陈隆升1，涂 佳1，高定军2

（1. 湖南省林业科学院，湖南 长沙 410004；2.板溪国有林场，湖南 桃江 413402）

油茶是我国特有的重要木本油料树种，需要大量土壤养分满足其果实的需要。为了明确中亚热带第四纪红壤地区长期施肥对油茶林地力和产果量的影响，本研究以湖南衡阳市常宁县油茶人工林为研究对象，设置了油茶专用肥，化肥和对照3个处理，采用完全随机区组设计排列，重复3次，分析了油茶林产果以来不同施肥处理对油茶林产果量及基础地力的影响。结果表明：(1)施肥能显著提高油茶林的产果量，且专用肥的使用对油茶产果量影响最为显著。到造林第10年，施用专用肥油茶果产量为9765.4 kg/hm2，较化肥和CK分别提高了393.79%和637.01%。(2)施用专用肥和施用化肥的油茶林土壤地力贡献率均下降显著（p＜0.01），而土壤肥料贡献力变化不显著。施用专用肥油茶林土壤地力贡献率在55%～65%之间，而施用化肥的油茶林土壤地力贡献率在30%～42%之间。(3)油茶人工林不同施肥处理产果以来肥料稳定性（p＜0.01）及可持续性差异显著（p＜0.01)，专用肥相对于化肥和CK更有利于油茶果产量稳定性和可持续性。(4)施用专用肥比施用化肥对土壤全氮、有效磷、速效钾和有机质的含量提高更为显著。综上所述，施肥能有效提高油茶产果量，且施用专用肥的效果明显优于化肥。

油茶林；不同施肥；基础地力贡献率；肥料贡献率

油茶Camellia olerfera为山茶科山茶属树种，是我国南方特有的重要木本油料树种，与油棕、橄榄、椰子并称为世界四大油源树种之一[1]。土壤管理是油茶林地管理的重要组成部分，要使油茶生长旺盛，茶油产量高，施肥成为一种必要手段在很多地区运用[2]。然而，长期在油茶林地运用肥料对土壤的改变尚不明确。因此，有必要在湖南省油茶主产区开展长期常规施肥以及专用肥对茶油产量及基础地力影响的研究。

油茶施肥在我国开展较早，同时也很广泛。19世纪60年代开始，我国就开始了油茶施肥试验，当时的研究集中在氮、磷和钾三个主要营养元素的用量和利用方法上[3]。认为施用氮磷钾肥对油茶的生长发育有重大意义。多年的研究表明，油茶对施肥效应敏感，施肥后能显著提高油茶果的产量[4]，有效提高油茶养分利用率[5]，促进叶面积同化速度[6]，优化各器官的质量配比[7]。刘应珍[8]研究表明，施肥能使油茶幼新稍的平均增长率比对照高34.3%，冠幅比对照增长35.2%。胡冬南等[9]根据氮磷钾设置了不同的养分比的施肥方案, 对油茶幼苗进行配方施肥试验。试验采用随机区组设计，结果表明，N2P1K1（2∶1∶1.3）和N1P1K2（1∶1∶2.6）处理能显著提高树高、冠幅、叶面积和叶绿素。申巍等[10]研究施肥对25年生成年油茶生长和结实特性的影响，他们采用复合肥和有机肥不同配比进行试验，结果表明，施肥能显著提高成年油茶冠幅乘积、春梢长度和油茶产量。

不论对幼年林还是成年林，油茶施肥的作用不可否认，但是影响油茶林生长的自然环境因子多，且错综复杂，导致田间施肥的试验精确性难以把控[11]。目前我省油茶林配方施肥仅限于试验阶段，通常在一个试验地，采用不同施肥配比得出的最佳施肥配方，往往仅能用于该试验地。该油茶林外的其他油茶林，因为母质不同，气候不同，降雨量不同等立地条件差异而不能使用该试验地的施肥配方结果。油茶产量的提高也可能得不到重现。油茶林配方施肥的操作需要专家亲临指导，专家少农户多，广大农户难以享受到一对一指导的资源，使得配方施肥技术难以广泛运用。因此，研究长期不同施肥处理下油茶产量和基础地力变化对指导湖南大部分地区油茶合理施肥和地力维持提供依据。

油茶林从幼年林到成熟林对土壤养分需求量大，其长期不同施肥是否改变土壤地力以及地力施肥衰退尚不清楚。本文以常林县新造油茶人工林为研究对象，连续十年观测，重点探讨如下问题：1)油茶人工林在油茶有机无机专用肥专用肥、化肥和对照不施肥的施肥管理下对茶油果产量以及油茶果年增量波动的响应；2)长期不同施肥对油茶林土壤地力贡献率和肥料贡献率的影响；3)长期不同施肥处理对茶油果产量稳定性及持续性的影响，以及长期施肥后土壤养分与茶油果产量之间的关系。油茶地力是否衰退。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验地位于湖南省衡阳市常宁县，26°22′40″N，112°35′22″E。亚热带季风气候，四季分明，年平均气温为18.6℃，雨量充沛，年均降水量1 923.3 mm。年日照1 399.9～2 058.9 h。试验地海拔221.3 m，土壤为第四纪红土红壤，土壤厚度100 cm坡度14°；土壤质地为轻粘土，pH值4.6。试验材料为湘林210号，于2006年栽植造林，栽植密度为 2.7 m × 2.7 m。

1.2 施肥试验设计

本试验始于2006年，设3个处理：(1)不施肥（CK）；(2)化肥，1～4年幼年林施肥为：N∶P∶K比例为3.5∶1∶2.5，尿素120.1 kg/hm2，钙镁磷 253.7 kg/hm2，硫酸钾 106.8 kg/hm2，ZnSO4·H2O 46.7 kg/hm2，Na2B4O7·10H2O 133.5 kg/hm2，造林第4年后成熟林施肥为：N∶P∶K比例为5∶1.5∶4.5，尿素307.1 kg/hm2，钙镁磷253.7 kg/hm2， 硫 酸 钾 600.7 kg/hm2，ZnSO4·H2O 293.7 kg/hm2，Na2B4O7·10H2O 133.5 kg/hm2；（3）油茶有机无机专用肥，1～4年幼年林施肥为：有机肥含22.4%有机质，其中氮磷钾忽略不计，补充N∶P∶K比例为3.5∶1∶2.5，尿素120.1 kg/hm2，钙镁磷253.7 kg/hm2，硫酸钾 106.8 kg/hm2，ZnSO4·H2O 46.7 kg/hm2；Na2B4O7·10H2O 133.5 kg/hm2；造林第4年后成熟林施肥为：有机肥含22.4 %有机质，N∶P∶K比例为5∶1.5∶4.5，尿素307.1 kg/hm2，钙镁磷 253.7 kg/hm2，硫酸钾 600.7 kg/hm2，ZnSO4·H2O 46.7 kg/hm2；Na2B4O7·10H2O 133.5 kg/hm2。施肥方法采用环状沟施，林地管理保持一致。

1.3 样品采集与试验观测

油茶林从造林第5年开始每年10月20号左右测产；土壤样本采于2016年9月。取样深度为0～25 cm。

1.4 土壤养分分析

土壤有机质采用LY/T 1237-1999法测定；速效磷采用Mehlich3提取法[12]、有效钾采用Mehlich3提取法[13]；全氮采用Kjeldahl法[14]运用间断分析仪Smartchem 200分析。

1.5 数据计算与处理

计算公式分别为：

油茶果产量稳定性以统计学上的变异系数（CV）表示，用来衡量油茶不同年份产果量变异程度[15]，CV 越大表明油茶果产量稳定性越低。计算公式分别为：

油茶果产量可持续性采用可持续产量指数（SYI）来分析，指数高低表明油茶产果稳定性和可持续性高低。计算公式为：

式中，xmas为所有年份中产量的最大值。

1.6 数据统计方法

统计方法采用Microsoft Excel 2007和SPSS 15.0数据处理软件进行单因素方差分析和相关分析。

2 结果与分析

2.1 油茶产果量变化趋势

油茶林进入产果期后，随着施肥年限的增加，相对于不施肥，各施肥均能显著提高油茶果基础地力产量（p = 0.08)，且施用专用肥对油茶果产果量提高更为显著（见图1）。油茶林产果后，油茶果以施用专用肥产量最大，到造林第10年，施用专用肥油茶果产量为9 765.4 kg/hm2，较化肥和CK提高了393.79%和637.01%。施用专用肥盛产期产果量11 221.2 kg/hm2，较化肥和CK提高了267.20%和374.44%。

图1 不同施肥处理对油茶产果量影响Fig. 1 Effect of different fertilization on Camellia olerfera yield

长期施肥与CK处理相比，油茶产果量年度间差异显著（p＜0.05，见图2）。其中，施用专用肥的油茶林油茶产果量年增长值均高于施用化肥和CK。造林第4年油茶林开始产果，造林第5年和第6年油茶林产果量一直增高，但造林第7年不同施肥处理油茶果产量均下降，其中施用化肥处理油茶果产量下降较施用专用肥和CK更为显著，施用化肥油茶果较往年下降了1 898.2 kg/hm2，CK油茶果较往年下降了459.1 kg/hm2，专用肥油茶果较往年仅增加了117.3 kg/hm2。造林8年，不同施肥油茶林油茶果产量年均增加显著，CK茶果较往年增加了1 470 kg/hm2，使用化肥油茶果较往年增加了3 212 kg/hm2，专用肥油茶果较往年增加最为显著增加了3 920.5 kg/hm2。而造林第9年到第10年，不同施肥油茶果年均增长均减少，其中以施用化肥下降最为显著，到第十年下降了2 190.1 kg/hm2，较CK下降多110.52%，较专用肥下降多1 680.56%。

图2 不同施肥处理对油茶产果量年均增长的影响Fig. 2 Effect of different fertilization on average annual yield of Camellia olerfera

2.2 土壤基础地力贡献率与肥料贡献率

施用专用肥和施用化肥的油茶林土壤地力贡献率均下降显著（p ＜ 0.01），而土壤肥料贡献力上升不显著（见图3）。施用专用肥提高油茶林土壤基础地力高于使用化肥的油茶林。施用专用肥油茶林土壤地力贡献率在55%～65%之间，而施用化肥的油茶林土壤地力贡献率在30%～42%之间。说明专用肥的配比更有利于土壤基础地力的提高。

施用专用肥肥料贡献率在造林10年中一直较为平稳，一直处于30%左右。施用化肥的油茶林在造林第4年到第5年肥料贡献率突然陡增，增加了102.1%，之后处于30%左右，说明化肥的配比波动在刚产果时较大，之后趋于平稳。油茶人工林施用10年专用肥的肥料贡献率与地力贡献率与施用化肥的肥料贡献率与地力贡献率呈极显著负相关（p＜0.05，见图4）。

图3 不同施肥油茶人工林土壤地力贡献率和肥料贡献率年度变化Fig.3 Annual constituent of different fertilization on contribution of soil capacity and contribtion ratio in Camellia olerfera plantation

图4 长期施肥地力贡献率与肥料贡献率的相关关系Fig. 4 Correlation between the contribution of ratio of fertilizer and the contribution of soil capacity

2.3 施肥对油茶产果产量稳定性及可持续性的影响

油茶人工林产果以来在不同施肥处理下肥料对产果稳定性（p＜0.002）及产果可持续性差异显著（p＜0.01），专用肥相对于化肥和CK更有利于油茶果产量稳定性和可持续性，同时，随着时间的推移CV值和SYI值逐渐趋于稳定（见图5）。在造林第7年施用专用肥与不施肥处理CV值重叠，之后专用肥CV值处于最低。而在造林的第6年，专用肥SYI值与化肥SYI值重叠，之后专用肥SYI值表现为最高。

图5 长期施肥对油茶产量稳定性和可持续性影响Fig.5 Effects of fertilization on the coef fi cient of variation and sustainability Camellia olerfera Abel yield

2.4 土壤养分含量与产量相关关系

图6 长期施肥土壤养分与油茶产量的关系Fig.6 The relationship between Camellia olerfera yield and soil nutrient after long-term fertilization

专用肥和化肥处理土壤全氮、有效磷、速效钾和有机质的含量显著提高（p＜0.01，图6）。且施用专用肥比施用化肥对土壤全氮、有效磷、速效钾和有机质的含量提高更为显著。施用专用肥全氮含量比施用化肥和CK分别提高23.2%和112.3%；专用肥处理有机质含量分别比化肥和CK处理提高13.2%和126.5%；专用肥处理有效钾含量分别比化肥和CK处理提高21.5%和132.4%；专用肥处理速效磷含量分别比施用化肥和CK提高12.3%和156.3%。分别拟合油茶果产量与土壤养分关系表明，油茶果产量与土壤有效磷、全氮、速效钾和有机质含量呈显著正相关。

3 讨 论

3.1 施肥对油茶果产量的影响

因为种植油茶的地方为山坡，肥力低，酸度大，粘性重，土壤贫瘠，且容易干旱[16]。本研究结果表明，从造林开始施肥，到油茶产果时不同施肥较不施肥均能显著提高油茶果产量，且专用肥配比化肥更有利于油茶果产量的提高。通过施肥改造够，土质变松、变肥、含蓄水分的能力提高，油茶根系能吸收更多的水分和养分，促进油茶幼林枝叶的繁茂和成年油茶林果实产量的提升。油茶生活在酸性土壤中，土壤速效磷缺乏，肥料中氮、磷、钾配比要均衡。本试验中化肥对油茶果的产量效果显著低于专用肥。原因可能是因为专用肥含有机质较多，有利于土壤结构的改善，其中合理的氮是组成细胞结构的重要组分注意，氮素充足，油茶组织生长旺盛[17]。磷是细胞中核酸、核苷酸的重要组成元素，它在细胞分裂和增殖中起关键作用，它能促进种子发芽和根系生长，使茶果提早成熟，果实饱满。钾能增加细胞的渗透压，提高油茶的抗旱性[18]。钾肥充足，植物体内木质素和纤维素含量就高，植株坚韧，抗病虫能力强。微量元素对油茶生长发育有一定的作用.锰能促进油茶对硝态氮的吸收[19]。硼对油茶营养器官和生殖器官（花芽、花粉）的发育影响显著，能加强油茶的氧化、还原过程，也能改善根部的氧气供应[20]。铜是油茶体内酶的组成成分，能参与许多新陈代谢过程。油茶人工林施用专用肥，能满足油茶养分的积累和果实生长需要的大量养分[21]。

3.2 施肥对地力贡献率和肥力贡献率的影响

基础地力贡献率作为是一个反映土壤基础地力的综合性指标的研究，不同施肥方式下油茶林基础地力贡献率有明显差异，且专用肥比化肥配施比单施化肥高，说明专用肥与化肥更能有效提升油茶林基础地力。施用专用肥肥料贡献率在造林10年中一直较为平稳，说明专用肥对土壤肥力的贡献一直比较均衡，波动不大。而施用化肥的油茶林在造林第4年到第5年肥料贡献率突然陡增，说明化肥的配比波动在刚产果时较大。

3.3 施肥对油茶果的稳定性和可持续性影响及与土壤养分的关系

施用专用肥能提高油茶林产果量的抗逆性，维持油茶林产果的稳定。长期施用化肥，会不利于土壤生态健康。研究还表明，长期不同施肥管理会导致土壤养分含量产生差异。长期施用肥料较不施肥能有效提高土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾，其中专用肥更有利于土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾的蓄积。长期不施肥土壤养分较长期施肥土壤养分少的的原因，一方面是因为油茶需要大量养分满足开花和果实的增长；另一方面，油茶树归还林地养分较少，不施肥不能补充土壤中的养分。化肥和专用肥均能改善土壤养分，而长期施用专业肥可有效提高油茶人工林土壤全氮、速效钾、有机质和有效磷，可能是因为专用肥中的配比改善了土壤结构，有利于土壤微生物繁殖[22]，缓解地力退，促进树根的生长，增加土壤养分的吸收[23-28]。

4 结 论

（1）油茶林进入产果期后，随着施肥年限的增加，相对于不施肥，各施肥均能显著提高油茶果基础地力产量，且施用专用肥对油茶果产果量提高更为显著。到造林第10年，施用专用肥油茶果产量为9765.4 kg/hm2，较化肥和CK提高了393.79%和637.01%。施用专用肥盛产期产果量11 221.2 kg/hm2，较化肥和CK提高了267.20%和374.44%。长期施肥与CK处理相比，油茶产果量年度间差异显著。造林第9年到第10年，不同施肥油茶果年均增长均减少，其中以施用化肥下降最为显著，到第十年下降了2 190.1 kg/hm2，较CK下降多110.52%，较专用肥下降多1 680.56%。

（2）施用专用肥和施用化肥的油茶林土壤地力贡献率均下降显著，而土壤肥料贡献力上升不显著。施用专用肥提高油茶林土壤基础地力高于使用化肥的油茶林。施用专用肥油茶林土壤地力贡献率在55%～65%之间，而施用化肥的油茶林土壤地力贡献率在30%～42%之间。说明专用肥的配比更有利于土壤基础地力的提高。

（3）油茶人工林不同施肥处理产果以来不同肥料稳定性及可持续性差异显著，专用肥对油茶果产量稳定性和可持续性优于施用化肥和CK。

（4）不同施肥均能显著提高油茶林土壤全氮、速效钾、有效磷和有机质的含量。且施用专用肥比施用化肥对土壤全氮、速效钾、有效磷和有机质的含量提高更为显著。

长期施用专用肥能缓解油茶林带走的土壤养分消耗，减缓地力下降，油茶专用肥更适合油茶果实的积累。

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Effect of long-term fertilization on yield andsoil fertility sustainability of Camellia olerfera

CHEN Jiafa1, CHEN Longsheng1, TU Jia1, GAO Dingjun2
(1.Hunan Academy of Forestry, Changsha 410004, Hunan, China; 2.State-owned forest farm of Baoxi, Taojiang 413402, Hunan, China)

Camellia olerfera is one of the world’s four major woody oil plants and is widely cultivated in subtropical acid soils for oil production. To understand the effect of long-term fertilization on soil fertility and Fruit production quantity of Camellia olerfera in quaternary red soil, subtropical areas, the research objects of the study are the new plantations in Changning County, Hunan, which was done in a randomized complete block-design of three replications and analyzed the in fl uence on the plantations with different fertilizer treatments on yield and the soil capacity. There were 3 treatments: Special Fertilizer, Chemical fertilizer and Control Test. The results show that: 1) fertilization can signi fi cantly increase Camellia olerfera yield, and Special Application Fertilizer can signi fi cantly increase Camellia olerfera yield more than Chemical fertilizer; Ten years after afforestation, Special Application Fertilizer increase the yield more signi fi cantly, which increased to 9765.4 kg/hm2than Chemical fertilizer 393.79% and 637.01 % than Control Test. 2) The contribution of soil capacity decreased signi fi cantly when applied special fertilizer and chemical fertilizer, and there are no change on contribution rate of fertilizer. The contribution of soil capacity of special application fertilizer between 55%-65%, and the contribution of soil capacity of chemical fertilizer between 30%-42%. 3)coef fi cient of variation and sustainable yield had signi fi cant difference, and stable and sustained growth of Camellia olerfera yield were bene fi ted under special fertilizer. 4) SOM, TN, AP and AK were signi fi cantly improved by special fertilizer. In summary, the fertilizer can effectively improve the Camellia olerfera yield.

Camellia olerfera forest; differentfertilization; contribution ratio of soil capacity; contribution ratio of fertilizer

S781.56

A

1673-923X(2017)07-0059-07

10.14067/j.cnki.1673-923x.2017.07.009

2017-04-23

中央财政林业科技推广项目“油茶测土配方施肥技术推广与示范”（[2016]XT005）

陈家法，高级工程师；E-mail：tujia@189.cn

陈家法，陈隆升，涂 佳，等.长期施肥对油茶林产果量及土壤地力的影响[J].中南林业科技大学学报，2017,37(7):59-65.

[本文编校：吴 毅]