油茶大豆間作對(duì)盆栽土壤化學(xué)和生物性質(zhì)的影響

滕維超，劉少軒，曹福亮，汪貴斌

(南京林業(yè)大學(xué) 森林資源與環(huán)境學(xué)院, 江蘇 南京 210037)

油茶大豆間作對(duì)盆栽土壤化學(xué)和生物性質(zhì)的影響

滕維超，劉少軒，曹福亮，汪貴斌

(南京林業(yè)大學(xué) 森林資源與環(huán)境學(xué)院, 江蘇 南京 210037)

應(yīng)用盆栽試驗(yàn)方法，采用取代試驗(yàn)設(shè)計(jì)，研究了不同油茶大豆間作比例的盆栽土壤養(yǎng)分、微生物數(shù)量及酶活性的差異。結(jié)果表明，合理間作比例能明顯提高土壤養(yǎng)分的含量，相對(duì)于單作油茶差異達(dá)到顯著水平。間作的土壤脲酶、酸性磷酸酶和過(guò)氧化氫酶活性明顯高于單作油茶模式。間作的土壤中細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量顯著多于單作油茶模式。相關(guān)分析表明，土壤酶活性和微生物數(shù)量與土壤養(yǎng)分顯著正相關(guān)。試驗(yàn)得出結(jié)論，盆栽油茶大豆2∶2比例為最佳間作比例。

油茶；大豆；土壤養(yǎng)分；酶活性；微生物

油茶又叫茶籽樹(shù)，主要是指茶科茶屬植物中油脂含量較高且具有栽培經(jīng)濟(jì)價(jià)值的一類植物的總稱，是我國(guó)21世紀(jì)食用油發(fā)展的重要戰(zhàn)略性原料[1]，亦是世界四大木本油料樹(shù)種之一[2]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)有油茶林300萬(wàn)hm2，主要分布于南方14個(gè)?。▍^(qū)），年產(chǎn)茶油27萬(wàn)t，占我國(guó)木本食用油料樹(shù)種栽培面積的80%以上[3-4]。傳統(tǒng)的油茶種植模式下，幼年期地面覆蓋率較低，土壤水分和營(yíng)養(yǎng)流失嚴(yán)重，前期投入大，投資回收期較長(zhǎng)。林下間種農(nóng)作物可以改善幼年林生態(tài)小氣候，調(diào)節(jié)土壤酶活性和土壤微生物數(shù)量，從而影響著土壤肥力，減少地表徑流量[5]。本研究中以一年生油茶苗為材料，研究不同間作模式對(duì)盆栽土壤養(yǎng)分、微生物數(shù)量和酶活性的影響，旨在探索一條適合油茶幼齡生長(zhǎng)經(jīng)營(yíng)的土壤管理模式，為油茶復(fù)合經(jīng)營(yíng)土壤管理提供科學(xué)的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)地區(qū)概況

實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)位于南京林業(yè)大學(xué)銀杏園苗圃，南京屬亞熱帶季風(fēng)氣候，雨量充沛，年降水1 200 mm，四季分明，年平均溫度15.4℃，年極端氣溫最高39.7℃，最低-13.1℃，年平均降水量1 106 mm。

1.2 供試材料與處理

試驗(yàn)材料為中國(guó)林業(yè)科學(xué)園亞熱帶林業(yè)研究所培育的1年生油茶苗，株高18.3～23.0 cm，莖粗0.5～0.7 cm。2011年3月15日栽植于直徑為30 cm，高度為30 cm的盆內(nèi)。盆土采自南林大后山林下土壤，為黃棕壤土，pH 6.52，有機(jī)質(zhì)21.45 g/kg，全氮1.15 g/kg，速效氮99.43 mg/kg，全磷1.53 g/kg，速效磷6.27 mg/kg，全鉀9.63 g/kg，速效鉀39.05 mg/kg。盆栽苗放在苗圃露天環(huán)境下，采用取代實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行，每盆總株數(shù)為4株，油茶大豆的比例分別為0∶4、1∶3、2∶2、3∶1、4∶0，管理措施均一致。試驗(yàn)每處理設(shè)3次重復(fù)，每10盆為1次重復(fù)。

1.3 油茶幼苗生長(zhǎng)量的測(cè)定

定值成活后使用游標(biāo)卡尺和卷尺于2011年3月測(cè)量各處理油茶植株地徑和苗高實(shí)驗(yàn)初值，并于2011年11月結(jié)束試驗(yàn)后測(cè)量實(shí)驗(yàn)終值。測(cè)定期間計(jì)算幼苗成活率。

1.4 土壤pH、土壤養(yǎng)分、微生物數(shù)量和酶活性的測(cè)定

定值前測(cè)定土壤本底值，2011年11月實(shí)驗(yàn)結(jié)束后取土樣進(jìn)行分析，每個(gè)處理的重復(fù)充分混勻后取300 g，分為兩份，一份鮮土樣用于土壤微生物測(cè)定，另一份風(fēng)干、去雜，過(guò)20目和100目篩后用于土壤養(yǎng)分和酶活性測(cè)定，重復(fù)3次。

全氮、全磷消煮后使用AA3流動(dòng)分析儀測(cè)量，速效氮、速效磷按照《土壤學(xué)試驗(yàn)方法》進(jìn)行測(cè)定[6]。pH采用PB-10PH計(jì)測(cè)定。土壤微生物的計(jì)數(shù)采用平板法，根區(qū)土壤細(xì)菌、放線菌、真菌培養(yǎng)分別采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、高氏1號(hào)培養(yǎng)基和馬丁氏瓊脂培養(yǎng)基[7]。酸性磷酸酶采用磷酸苯二鈉比色法，過(guò)氧化氫酶采用KMnO4滴定法，脲酶采用奈氏比色法[8]。

1.5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)借助DPS、Excel和SPSS軟件，進(jìn)行方差分析和相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同間作比例對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響

從表1看出，不同間作比例下，盆栽土壤營(yíng)養(yǎng)水平差異顯著。其中，油茶大豆2∶2間種比例能極顯著提高土壤營(yíng)養(yǎng)水平，與單作油茶相比，全氮含量提高0.42 g/kg，速效氮提高56.67 mg/kg，速效磷提高0.17 mg/kg，速效鉀含量提高了3.01 mg/kg，有機(jī)質(zhì)提高20.99 g/kg。各間作比例之間的土壤全磷、全鉀含量差異不顯著。

表1 不同間作比例對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響Table 1 Effects of different intercropping ratio on soil nutrients

2.2 不同間作比例對(duì)土壤酶活性的影響

本實(shí)驗(yàn)中，隨著間作中大豆比例的增加，脲酶含量出現(xiàn)一個(gè)先增高后降低的趨勢(shì)，油茶大豆間作比例1∶3的脲酶含量達(dá)到最高值，顯著高于其他處理，而單作油茶的脲酶含量顯著低于其他各處理。隨著間作中大豆比例的增加，酸性磷酸酶含量出現(xiàn)一個(gè)逐漸上升的趨勢(shì)，單作大豆的酸性磷酸酶含量達(dá)到最高值，比單作油茶升高了38.3%，差異達(dá)到顯著水平。過(guò)氧化氫酶含量變化趨勢(shì)與脲酶相似，油茶大豆間作比例2∶2的過(guò)氧化氫酶含量達(dá)到最高值，比單作大豆升高了37.8%，差異達(dá)到顯著水平。

表2 不同間作比例對(duì)土壤酶活性的影響?Table 2 Effects of different intercropping ratio on soil enzyme activities

2.3 不同間作比例對(duì)土壤微生物數(shù)量的影響

盆栽油茶大豆間作的土壤微生物組成以細(xì)菌為主，放線菌次之，真菌數(shù)量最少（表3）。各種間作比例中，細(xì)菌、真菌數(shù)量最高是油茶大豆2∶2間作比例，放線菌最高是油茶大豆間作1∶3比例。單作油茶的土壤微生物數(shù)量最少，細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量顯著低于其它模式。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明間作的土壤腐殖質(zhì)含量更高，合理間作能夠改善土壤中有機(jī)質(zhì)含量，有利于微生物生長(zhǎng)，為土壤微生物提供生長(zhǎng)條件，從而提高了土壤微生物類群數(shù)量。

表3 不同間作比例對(duì)土壤微生物數(shù)量的影響Table 3 Effects of different intercropping ratio on soil microorganisms

2.4 不同間作比例對(duì)油茶苗木營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)狀況的影響

合理間作能顯著促進(jìn)幼苗苗高和地徑的生長(zhǎng)，間作油茶大豆2∶2模式對(duì)幼苗生長(zhǎng)的促進(jìn)作用最為明顯，苗高和地徑的增量百分量分別為82.3%和40.3%，顯著高于單作油茶模式的53.8%和36.3%。

表4 不同間作比例對(duì)油茶苗木營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)狀況的影響Table 4 Effects of different intercropping ratio on survival rate and vegetative growth condition of C. oleifera

2.5 土壤酶活性、土壤微生物數(shù)量、土壤養(yǎng)分之間的相關(guān)性

對(duì)土壤酶活性、微生物數(shù)量與土壤養(yǎng)分因子之間相關(guān)分析表明：盆栽油茶大豆模式土壤酶與養(yǎng)分關(guān)系表現(xiàn)出一致性，脲酶和過(guò)氧化氫酶活性分別與全氮、速效氮和全氮、全磷含量呈極顯著或顯著正相關(guān)，土壤酶活性與鉀元素含量的相關(guān)不明顯，由此說(shuō)明土壤酶在促進(jìn)土壤有機(jī)物和氮素循環(huán)過(guò)程中顯示專性、特性。

土壤中真菌、放線菌數(shù)量與土壤中有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮、全磷含量也均達(dá)到極顯著相關(guān)或顯著相關(guān)，細(xì)菌數(shù)量與土壤中全磷、全鉀含量相關(guān)性極顯著。

土壤脲酶、過(guò)氧化氫酶活性與細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量相關(guān)性顯著。

3 討 論

盆栽試驗(yàn)表明，與單作油茶相比，間作油茶大豆的土壤中有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮、速效磷和速效鉀含量均顯著提高。造成這些差異的主要原因是大豆的固氮效應(yīng)以及間作大豆提高土壤覆蓋率從而減少了營(yíng)養(yǎng)元素的流失。土壤有機(jī)質(zhì)及氮素含量高，為土壤微生物提供了充足的碳源和氮源，有效提高土壤酶活性，加速土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化，提高土壤中速效氮、速效磷和速效鉀的供應(yīng)能力。

土壤酶在土壤生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化中起著非常重要的作用，它催化土壤中的一切生物化學(xué)反應(yīng)，土壤酶活性可以表征土壤生物活性的高低，可以作為土壤質(zhì)量改變的預(yù)測(cè)指標(biāo)和土壤肥力高低的評(píng)價(jià)指標(biāo)[9-11]。土壤脲酶是催化尿素水解的唯一酶，脲酶活性的變化與土壤氮素狀況及土壤理化性狀有關(guān)[12]。酸性磷酸酶是植物體和土壤中普遍存在的一種非常重要的水解酶，其活性高低與植物體和土壤中的磷素豐缺狀況有著密切的聯(lián)系各種不同間作模式的土壤酶活性有顯著差異。過(guò)氧化氫酶是由土壤中的細(xì)菌、真菌和植物的根分泌的、是直接參與土壤中物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化的一種重要的氧化還原酶，其活性在一定程度上可以表征土壤生物氧化過(guò)程的強(qiáng)弱，其作用在于破壞對(duì)生物體有毒的過(guò)氧化氫[13]。間作大豆根系的穿插能顯著改變土壤的物理結(jié)構(gòu)，降低土壤容重，增加土壤孔隙度、通氣性和結(jié)構(gòu)性，有顯著的緩沖作用和持水力，因而提高了土壤酶活性[14]。也有研究表明，土壤有機(jī)質(zhì)和氮元素含量決定了酶進(jìn)入土壤中的數(shù)量[15]，本試驗(yàn)中間作大豆能明顯提高土壤有機(jī)質(zhì)和氮的含量，從而提高了酶活性。

土壤微生物是土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分轉(zhuǎn)化循環(huán)的動(dòng)力，也是植物營(yíng)養(yǎng)元素的重要的源與庫(kù)。土壤微生物生物量和酶活性都是衡量土壤肥力水平和土壤質(zhì)量的重要生物學(xué)指標(biāo)[16]。有關(guān)間作種植對(duì)土壤微生物多樣性影響的研究有不同的結(jié)論，一些研究結(jié)果表明間作可以改變土壤微生物的數(shù)量和組成，這主要是因?yàn)殚g作能提高土壤養(yǎng)分和水分利用效率，改良土壤水氣熱、孔隙狀況[17]，顯著促進(jìn)根區(qū)土壤微生物繁衍[18-19]，另外，間作能增加地上部的生物多樣性，改善地上部生態(tài)功能，促進(jìn)根際生物多樣性[20]；也有研究認(rèn)為[21]，間作在保持土壤微生物多樣性方面不存在優(yōu)勢(shì)。本研究結(jié)果表明，合理油茶大豆間作的土壤細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量均比單作油茶顯著提高，微生物數(shù)量與脲酶、過(guò)氧化氫酶活性呈顯著或極顯著正相關(guān)，與柴強(qiáng)等[22]和呂可等[23]研究結(jié)果相似，土壤酶活性與pH呈反相關(guān)，大致呈現(xiàn)酸化抑制堿化激活的規(guī)律[24]。

間種大豆能顯著提高盆栽油茶土壤肥力，改善盆栽小環(huán)境條件，從本試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，油茶大豆間作比例2∶2對(duì)盆栽土壤的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量、酶活性和微生物數(shù)量的促進(jìn)作用比較顯著，苗木的生長(zhǎng)也情況也比較優(yōu)秀。說(shuō)明合理的油茶大豆間作比例能為油茶苗木提供了良好地生長(zhǎng)條件，因此可以在油茶幼林推廣農(nóng)林復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式做一定嘗試，但是，間作對(duì)土壤微生物多樣性的影響是復(fù)雜的，與間作作物組合關(guān)系緊密，因此間作對(duì)根際土壤微生物多樣性的影響還需進(jìn)一步深入研究。

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Study on chemical and biological properties of potting soil under Camellia oleifera - soybean intercropping

TENG Wei-chao, LIU Shao-xuan, CAO Fu-liang, WANG Gui-bin
(College of Forest Resources and Environment, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, Jiangsu, China)

A pot series trail was conducted to study the variations of soil nutrient, enzyme activities and microorganism category under the intercropping of Camellia oleifera and soybean. The results show that the reasonable intercropping ratio can signif i cantly increase the nutrient content in the intercropping soil, the difference of nutrient content between the intercropping and only planting C. oleifera reached signif i cance level. The intercropping mode’s activities of urease, acid phosphatase and catalase were obvious higher than the monoculture Camellia mode. The quantities of soil bacteria, fungi and actinomycete were signif i cantly raised compared with the monoculture mode. The correlation analysis shows that there was a signif i cant positive-correlation between enzyme activities, microorganism quantity and soil nutrients. The trials conclusion show that the C. oleifera∶Soybean(2∶2) was the best intercropping ratio.

Camellia oleifera; soybean; soil nutrient; enzyme activity; microorganism

S753.53+6

A

1673-923X(2013)02-0024-04

2012-11-01

江蘇省普通高校科研創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目（CXLX12_0538）；“十二五”國(guó)家科技計(jì)劃課題研究任務(wù)合約-銀杏用材和藥用林定向培育關(guān)鍵技術(shù)研究（2012BAD21B0401）

滕維超(1984-)，男，博士研究生，主要從事森林培育研究；E-mail：vincentt@yeah.net

曹福亮(1957-)，男，江蘇姜堰人，教授，博士研究生導(dǎo)師，主要從事經(jīng)濟(jì)林培育與加工研究；E-mail: fuliangcaonjfu@163.com

[本文編校：吳 彬]