油茶林套種天門冬對(duì)林地土壤的影響

康紅霞，潘高安，劉 銀，肖耕耘，李付伸，王勁松，吳國(guó)文

（1.廣西壯族自治區(qū)國(guó)有維都林場(chǎng)，廣西 來(lái)賓 546100；2.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院，南寧 530002）

油茶樹（Camellia oleifera）是中國(guó)重要油料樹種之一［1］，是國(guó)家提倡的經(jīng)濟(jì)林，對(duì)保障國(guó)內(nèi)食用油供應(yīng)具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義，在廣西、湖南和云南等省份普遍種植。隨著種植面積的擴(kuò)大，種植前期投入的管護(hù)成本高、產(chǎn)出少，經(jīng)濟(jì)效益低［2-4］，從而降低油茶種植積極性；因此，開展油茶林地套種復(fù)合經(jīng)營(yíng)，是增加林農(nóng)前期經(jīng)濟(jì)收益的有效手段，也是當(dāng)前油茶種植大戶普遍采用的種植方式［5-10］。

天門冬（Radix Asparagi）是養(yǎng)陰潤(rùn)肺良藥，近年來(lái)，天門冬已應(yīng)用于油茶林套種經(jīng)營(yíng)，油茶林地套種天門冬可以提高林地的利用率以及復(fù)種指數(shù)，增加林地效益。有研究表明，油茶林套種花生等作物可以改變林地的土壤肥力，同時(shí)對(duì)土壤酶活性產(chǎn)生明顯影響［11］。為此，試驗(yàn)通過(guò)對(duì)油茶林套種天門冬試驗(yàn)地進(jìn)行土壤養(yǎng)分、呼吸強(qiáng)度和酶活性等指標(biāo)的測(cè)定，分析和探討2020—2022 年套種對(duì)這些指標(biāo)的影響，以期為高效營(yíng)林經(jīng)營(yíng)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和樣品采集

試驗(yàn)在廣西壯族自治區(qū)國(guó)有維都林場(chǎng)油茶產(chǎn)業(yè)示范區(qū)進(jìn)行，油茶林于2009 年定植，株行距3.00 m×2.50 m；套種天門冬購(gòu)自廣西資源縣明秀農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司，2019 年3 月種植，株行距60 cm×40 cm。每?jī)尚杏筒杼追N2 行天門冬，隔行沒(méi)套種油茶林作為對(duì)照，試驗(yàn)區(qū)和對(duì)照區(qū)均不施肥，只進(jìn)行除草管護(hù)。

隨機(jī)定點(diǎn)取樣法取樣，取樣區(qū)域?yàn)樘追N區(qū)和鄰近油茶純林行距間的空地，于2020年4月、2021年4月和2022 年4 月各進(jìn)行一次土壤取樣，去除土表雜物，用環(huán)刀采集表層土壤（0~20 cm）樣品，每個(gè)樣品由5個(gè)取樣點(diǎn)土壤均勻混合而成，重復(fù)3 次，清理樣品土壤雜質(zhì)，帶回實(shí)驗(yàn)室待測(cè)。

1.2 指標(biāo)測(cè)定

2 結(jié)果與分析

2.1 油茶林套種天門冬對(duì)林地土壤含水量及容重的影響

如表1 所示，油茶林套種天門冬明顯影響油茶林土壤含水量和容重，與對(duì)照相比，0~20 cm 表層土壤含水量明顯降低，2020、2021、2022 年對(duì)照土壤含水量分別為16.51%、16.49%和16.67%，套種天門冬林地土壤含水量分別下降4.24、3.19、2.42 個(gè)百分點(diǎn)；2020、2021、2022 年對(duì)照土壤容重均為1.34 g/cm3，油茶林套種天門冬林地土壤容重分別上升3.73%、2.99%和2.24%?？梢?jiàn)，油茶林套種天門冬不利于土壤保墑和熟化。

表1 油茶林套種天門冬對(duì)土壤含水量和容重的影響

2.2 油茶林套種天門冬對(duì)林地土壤養(yǎng)分含量的影響

如表2 所示，油茶林套種天門冬對(duì)油茶林地表層土壤全氮、全磷、全鉀和堿解氮含量沒(méi)有明顯影響；但套種明顯降低了表層土壤有機(jī)質(zhì)、速效鉀和微生物量碳含量；與對(duì)照相比，2020、2021 年和2022 年油茶林套種天門冬林地表層土壤有機(jī)質(zhì)含量分別下降16.81%、21.61%和24.81%，速效鉀含量分別下降28.46%、33.42%和35.88%，微生物量碳含量分別下降25.23%、29.59%和32.15%。與對(duì)表層土壤有機(jī)質(zhì)、速效鉀等的影響不同，油茶林套種天門冬明顯增強(qiáng)了速效磷的含量，2020、2021 年和2022 年油茶林套種天門冬林地表層土壤速效磷含量分別比對(duì)照提高了28.76%、33.53%和37.20%。

表2 油茶林套種天門冬對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響

2.3 油茶林套種天門冬對(duì)林地土壤呼吸強(qiáng)度的影響

如圖1 所示，2020、2021 年和2022 年對(duì)照土壤的呼吸強(qiáng)度分別為0.157、0.158、0.154 mg/（g·h），油茶林套種天門冬明顯降低了油茶林地表層土壤的呼吸強(qiáng)度，與對(duì)照相比，2020、2021 年和2022 年試驗(yàn)地土壤呼吸強(qiáng)度分別下降了28.29%、30.32% 和33.81%，油茶林套種天門冬導(dǎo)致土壤呼吸強(qiáng)度下降可能與土壤含水量及有機(jī)質(zhì)含量下降有關(guān)。

圖1 油茶林套種天門冬對(duì)土壤呼吸強(qiáng)度的影響

2.4 油茶林套種天門冬對(duì)林地土壤酶活性的影響

如表3 所示，油茶林套種天門冬對(duì)油茶林地表層土壤蔗糖酶及脲酶活性沒(méi)有明顯影響，但土壤過(guò)氧化氫酶與酸性磷酸酶活性明顯提高。與對(duì)照相比，2020、2021 年和2022 年試驗(yàn)地土壤酸性磷酸酶分別提高了29.07%、31.40%、34.12%，過(guò)氧化氫酶活性分別提高了45.21%、47.19%、49.50%。

表3 油茶林套種天門冬對(duì)土壤酶活性的影響（單位：mg/g）

2.5 油茶林套種天門冬林地土壤理化指標(biāo)的相關(guān)性分析

如表4 所示，土壤含水量與呼吸強(qiáng)度、微生物量碳均明顯正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.81、0.61；土壤呼吸強(qiáng)度與微生物量碳明顯正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.68，而與酸性磷酸酶明顯負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.52；土壤有機(jī)質(zhì)含量與全磷、堿解氮、微生物量碳、酸性磷酸酶明顯正相關(guān)，但與蔗糖酶及脲酶明顯負(fù)相關(guān)；全氮與全磷、全鉀、堿解氮、蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶及過(guò)氧化氫酶均明顯正相關(guān)；全磷與全鉀、速效磷、蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶明顯正相關(guān)；全鉀與速效鉀、蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶、過(guò)氧化氫酶明顯正相關(guān)；堿解氮與速效磷、酸性磷酸酶、過(guò)氧化氫酶明顯正相關(guān)，但與蔗糖酶明顯負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.89；速效磷與速效鉀、酸性磷酸酶、過(guò)氧化氫酶明顯正相關(guān)，與蔗糖酶、脲酶明顯負(fù)相關(guān)；速效鉀與微生物量碳、酸性磷酸酶、過(guò)氧化氫酶明顯正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.69、0.81、0.69；微生物量碳與蔗糖酶、過(guò)氧化氫酶明顯負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.64、-0.72；此外，蔗糖酶與脲酶、過(guò)氧化氫酶明顯正相關(guān)；其余指標(biāo)之間無(wú)明顯相關(guān)關(guān)系。

表4 油茶林套種天門冬林地土壤各理化指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)

通過(guò)對(duì)土壤相關(guān)指標(biāo)之間的相關(guān)性進(jìn)行分析，可以更好地了解土壤的環(huán)境特征和生態(tài)功能。

3 小結(jié)與討論

農(nóng)林套種的土壤含水量受多重因素影響，如降雨、株行距、種類和物候期吸水性［11］。通常情況下，套種可以增加土壤含水量和水分利用率［16］。然而，在本次試驗(yàn)中，油茶林套種天門冬導(dǎo)致土壤含水量下降，這與陳永忠等［17］的研究結(jié)果一致，可能是因?yàn)樘追N作物都屬于根塊類植物，其根系對(duì)水分固持能力較低，同時(shí)作物對(duì)水分的吸收和蒸騰作用增加。

土壤呼吸包括微生物、根系和土壤動(dòng)物呼吸，以及含碳物質(zhì)的化學(xué)氧化［18］，且受耕種方式、水分和溫度等因素影響［19］。此次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，套種天門冬明顯降低了油茶林土壤的呼吸強(qiáng)度，土壤呼吸強(qiáng)度與含水量密切相關(guān)（相關(guān)系數(shù)為0.81），降低主要是由于土壤含水量下降。

土壤酶活性可以反映土壤中生物化學(xué)反應(yīng)的強(qiáng)度和方向，受土壤條件和微生物等因素影響［20-22］。此次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，油茶林套種天門冬明顯增加了土壤中酸性磷酸酶和過(guò)氧化氫酶的活性。酸性磷酸酶活性與土壤有機(jī)質(zhì)、全N、全P、全K、堿解N、速效P、速效K 含量呈正相關(guān)。過(guò)氧化氫酶活性與全N、全P、全K、堿解N、速效P、速效K 含量也呈正相關(guān)，但與微生物量碳呈負(fù)相關(guān)。因此，油茶林套種天門冬對(duì)土壤酶活性的主要影響是通過(guò)改變速效鉀含量實(shí)現(xiàn)的，這與曹永慶等［23］研究油茶林地山稻間作的結(jié)果一致。

油茶林套種天門冬導(dǎo)致油茶林地土壤微生物量碳明顯降低。表4 顯示，土壤微生物量碳與含水量、呼吸強(qiáng)度、有機(jī)質(zhì)含量的相關(guān)系數(shù)分別為0.61、0.68、0.71。土壤有機(jī)質(zhì)含量下降可能是導(dǎo)致微生物量碳減少的主要原因。因此，套種天門冬對(duì)油茶林地的土壤肥力產(chǎn)生了一定的影響。

綜上所述，套種天門冬對(duì)油茶林地的土壤產(chǎn)生了多方面影響，它明顯降低了含水量、呼吸強(qiáng)度、有機(jī)質(zhì)含量、速效鉀含量、微生物量碳含量，并增加了土壤容重和速效磷含量。為改善土壤肥力，套種天門冬時(shí)需要有針對(duì)性地增施鉀肥。此外，對(duì)于油茶樹生長(zhǎng)和果實(shí)經(jīng)濟(jì)性狀的影響還需要進(jìn)一步研究。