油茶大豆间作对盆栽土壤化学和生物性质的影响

滕维超，刘少轩，曹福亮，汪贵斌

(南京林业大学 森林资源与环境学院, 江苏 南京 210037)

油茶大豆间作对盆栽土壤化学和生物性质的影响

滕维超，刘少轩，曹福亮，汪贵斌

(南京林业大学 森林资源与环境学院, 江苏 南京 210037)

应用盆栽试验方法，采用取代试验设计，研究了不同油茶大豆间作比例的盆栽土壤养分、微生物数量及酶活性的差异。结果表明，合理间作比例能明显提高土壤养分的含量，相对于单作油茶差异达到显著水平。间作的土壤脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性明显高于单作油茶模式。间作的土壤中细菌、真菌和放线菌数量显著多于单作油茶模式。相关分析表明，土壤酶活性和微生物数量与土壤养分显著正相关。试验得出结论，盆栽油茶大豆2∶2比例为最佳间作比例。

油茶；大豆；土壤养分；酶活性；微生物

油茶又叫茶籽树，主要是指茶科茶属植物中油脂含量较高且具有栽培经济价值的一类植物的总称，是我国21世纪食用油发展的重要战略性原料[1]，亦是世界四大木本油料树种之一[2]。据统计，我国现有油茶林300万hm2，主要分布于南方14个省（区），年产茶油27万t，占我国木本食用油料树种栽培面积的80%以上[3-4]。传统的油茶种植模式下，幼年期地面覆盖率较低，土壤水分和营养流失严重，前期投入大，投资回收期较长。林下间种农作物可以改善幼年林生态小气候，调节土壤酶活性和土壤微生物数量，从而影响着土壤肥力，减少地表径流量[5]。本研究中以一年生油茶苗为材料，研究不同间作模式对盆栽土壤养分、微生物数量和酶活性的影响，旨在探索一条适合油茶幼龄生长经营的土壤管理模式，为油茶复合经营土壤管理提供科学的理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验地区概况

实验地点位于南京林业大学银杏园苗圃，南京属亚热带季风气候，雨量充沛，年降水1 200 mm，四季分明，年平均温度15.4℃，年极端气温最高39.7℃，最低-13.1℃，年平均降水量1 106 mm。

1.2 供试材料与处理

试验材料为中国林业科学园亚热带林业研究所培育的1年生油茶苗，株高18.3～23.0 cm，茎粗0.5～0.7 cm。2011年3月15日栽植于直径为30 cm，高度为30 cm的盆内。盆土采自南林大后山林下土壤，为黄棕壤土，pH 6.52，有机质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，全钾9.63 g/kg，速效钾39.05 mg/kg。盆栽苗放在苗圃露天环境下，采用取代实验设计进行，每盆总株数为4株，油茶大豆的比例分别为0∶4、1∶3、2∶2、3∶1、4∶0，管理措施均一致。试验每处理设3次重复，每10盆为1次重复。

1.3 油茶幼苗生长量的测定

定值成活后使用游标卡尺和卷尺于2011年3月测量各处理油茶植株地径和苗高实验初值，并于2011年11月结束试验后测量实验终值。测定期间计算幼苗成活率。

1.4 土壤pH、土壤养分、微生物数量和酶活性的测定

定值前测定土壤本底值，2011年11月实验结束后取土样进行分析，每个处理的重复充分混匀后取300 g，分为两份，一份鲜土样用于土壤微生物测定，另一份风干、去杂，过20目和100目筛后用于土壤养分和酶活性测定，重复3次。

全氮、全磷消煮后使用AA3流动分析仪测量，速效氮、速效磷按照《土壤学试验方法》进行测定[6]。pH采用PB-10PH计测定。土壤微生物的计数采用平板法，根区土壤细菌、放线菌、真菌培养分别采用牛肉膏蛋白胨培养基、高氏1号培养基和马丁氏琼脂培养基[7]。酸性磷酸酶采用磷酸苯二钠比色法，过氧化氢酶采用KMnO4滴定法，脲酶采用奈氏比色法[8]。

1.5 试验数据统计分析

试验数据借助DPS、Excel和SPSS软件，进行方差分析和相关分析。

2 结果与分析

2.1 不同间作比例对土壤养分含量的影响

从表1看出，不同间作比例下，盆栽土壤营养水平差异显著。其中，油茶大豆2∶2间种比例能极显著提高土壤营养水平，与单作油茶相比，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，速效钾含量提高了3.01 mg/kg，有机质提高20.99 g/kg。各间作比例之间的土壤全磷、全钾含量差异不显著。

表1 不同间作比例对土壤养分含量的影响Table 1 Effects of different intercropping ratio on soil nutrients

2.2 不同间作比例对土壤酶活性的影响

本实验中，随着间作中大豆比例的增加，脲酶含量出现一个先增高后降低的趋势，油茶大豆间作比例1∶3的脲酶含量达到最高值，显著高于其他处理，而单作油茶的脲酶含量显著低于其他各处理。随着间作中大豆比例的增加，酸性磷酸酶含量出现一个逐渐上升的趋势，单作大豆的酸性磷酸酶含量达到最高值，比单作油茶升高了38.3%，差异达到显著水平。过氧化氢酶含量变化趋势与脲酶相似，油茶大豆间作比例2∶2的过氧化氢酶含量达到最高值，比单作大豆升高了37.8%，差异达到显著水平。

表2 不同间作比例对土壤酶活性的影响†Table 2 Effects of different intercropping ratio on soil enzyme activities

2.3 不同间作比例对土壤微生物数量的影响

盆栽油茶大豆间作的土壤微生物组成以细菌为主，放线菌次之，真菌数量最少（表3）。各种间作比例中，细菌、真菌数量最高是油茶大豆2∶2间作比例，放线菌最高是油茶大豆间作1∶3比例。单作油茶的土壤微生物数量最少，细菌、真菌和放线菌数量显著低于其它模式。实验结果表明间作的土壤腐殖质含量更高，合理间作能够改善土壤中有机质含量，有利于微生物生长，为土壤微生物提供生长条件，从而提高了土壤微生物类群数量。

表3 不同间作比例对土壤微生物数量的影响Table 3 Effects of different intercropping ratio on soil microorganisms

2.4 不同间作比例对油茶苗木营养生长状况的影响

合理间作能显著促进幼苗苗高和地径的生长，间作油茶大豆2∶2模式对幼苗生长的促进作用最为明显，苗高和地径的增量百分量分别为82.3%和40.3%，显著高于单作油茶模式的53.8%和36.3%。

表4 不同间作比例对油茶苗木营养生长状况的影响Table 4 Effects of different intercropping ratio on survival rate and vegetative growth condition of C. oleifera

2.5 土壤酶活性、土壤微生物数量、土壤养分之间的相关性

对土壤酶活性、微生物数量与土壤养分因子之间相关分析表明：盆栽油茶大豆模式土壤酶与养分关系表现出一致性，脲酶和过氧化氢酶活性分别与全氮、速效氮和全氮、全磷含量呈极显著或显著正相关，土壤酶活性与钾元素含量的相关不明显，由此说明土壤酶在促进土壤有机物和氮素循环过程中显示专性、特性。

土壤中真菌、放线菌数量与土壤中有机质、全氮、速效氮、全磷含量也均达到极显著相关或显著相关，细菌数量与土壤中全磷、全钾含量相关性极显著。

土壤脲酶、过氧化氢酶活性与细菌、真菌、放线菌数量相关性显著。

3 讨 论

盆栽试验表明，与单作油茶相比，间作油茶大豆的土壤中有机质、全氮、速效氮、速效磷和速效钾含量均显著提高。造成这些差异的主要原因是大豆的固氮效应以及间作大豆提高土壤覆盖率从而减少了营养元素的流失。土壤有机质及氮素含量高，为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，加速土壤养分转化，提高土壤中速效氮、速效磷和速效钾的供应能力。

土壤酶在土壤生态系统的物质循环和能量转化中起着非常重要的作用，它催化土壤中的一切生物化学反应，土壤酶活性可以表征土壤生物活性的高低，可以作为土壤质量改变的预测指标和土壤肥力高低的评价指标[9-11]。土壤脲酶是催化尿素水解的唯一酶，脲酶活性的变化与土壤氮素状况及土壤理化性状有关[12]。酸性磷酸酶是植物体和土壤中普遍存在的一种非常重要的水解酶，其活性高低与植物体和土壤中的磷素丰缺状况有着密切的联系各种不同间作模式的土壤酶活性有显著差异。过氧化氢酶是由土壤中的细菌、真菌和植物的根分泌的、是直接参与土壤中物质和能量转化的一种重要的氧化还原酶，其活性在一定程度上可以表征土壤生物氧化过程的强弱，其作用在于破坏对生物体有毒的过氧化氢[13]。间作大豆根系的穿插能显著改变土壤的物理结构，降低土壤容重，增加土壤孔隙度、通气性和结构性，有显著的缓冲作用和持水力，因而提高了土壤酶活性[14]。也有研究表明，土壤有机质和氮元素含量决定了酶进入土壤中的数量[15]，本试验中间作大豆能明显提高土壤有机质和氮的含量，从而提高了酶活性。

土壤微生物是土壤有机质和养分转化循环的动力，也是植物营养元素的重要的源与库。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质量的重要生物学指标[16]。有关间作种植对土壤微生物多样性影响的研究有不同的结论，一些研究结果表明间作可以改变土壤微生物的数量和组成，这主要是因为间作能提高土壤养分和水分利用效率，改良土壤水气热、孔隙状况[17]，显著促进根区土壤微生物繁衍[18-19]，另外，间作能增加地上部的生物多样性，改善地上部生态功能，促进根际生物多样性[20]；也有研究认为[21]，间作在保持土壤微生物多样性方面不存在优势。本研究结果表明，合理油茶大豆间作的土壤细菌、真菌和放线菌数量均比单作油茶显著提高，微生物数量与脲酶、过氧化氢酶活性呈显著或极显著正相关，与柴强等[22]和吕可等[23]研究结果相似，土壤酶活性与pH呈反相关，大致呈现酸化抑制碱化激活的规律[24]。

间种大豆能显著提高盆栽油茶土壤肥力，改善盆栽小环境条件，从本试验结果来看，油茶大豆间作比例2∶2对盆栽土壤的营养物质含量、酶活性和微生物数量的促进作用比较显著，苗木的生长也情况也比较优秀。说明合理的油茶大豆间作比例能为油茶苗木提供了良好地生长条件，因此可以在油茶幼林推广农林复合经营模式做一定尝试，但是，间作对土壤微生物多样性的影响是复杂的，与间作作物组合关系紧密，因此间作对根际土壤微生物多样性的影响还需进一步深入研究。

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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

江苏省普通高校科研创新计划项目（CXLX12_0538）；“十二五”国家科技计划课题研究任务合约-银杏用材和药用林定向培育关键技术研究（2012BAD21B0401）

滕维超(1984-)，男，博士研究生，主要从事森林培育研究；E-mail：vincentt@yeah.net

曹福亮(1957-)，男，江苏姜堰人，教授，博士研究生导师，主要从事经济林培育与加工研究；E-mail: fuliangcaonjfu@163.com

[本文编校：吴 彬]