印度紫檀凋落物与人工施肥对林下金花茶生长及土壤理化性质的影响

韦晓娟，廖健明，李宝财，李开祥，李纪元，邓荫伟，傅镜远

（1.广西壮族自治区林业科学研究院 广西特色经济林培育与利用重点实验室，广西南宁 530002；2.中国林业科学研究院亚热带林业研究所，浙江杭州 311400；3.广西师范大学 生命科学学院，广西桂林 541004；4.合浦佳永金花茶开发有限公司，广西合浦 536100）

金花茶组（SectionChrysanthaChang）植物属珍稀特有经济树种，在夏季，需遮荫生长，在秋冬季，需较多光照促进花蕾生长[1-2]。在生产实践中，选择春夏季枝繁叶茂而秋冬季落叶的印度紫檀（Ptero⁃carpus indicus）等珍贵阔叶树种林下种植金花茶[3-7]，这种“双珍”模式已得到林农的青睐[8-9]。

施肥是现代农业增产措施之一，增产效果明显，但长期过量施肥会导致化肥流失率高，对水体、土壤造成污染[10]，复合微生物肥能提高土壤肥力、增强植物对养分的吸收、改善植物生长环境[11]，但微生物肥料改良土壤较慢，短期内难以满足植物的需求[12-13]。在森林生态系统中，森林凋落物与土壤理化性质变化密切相关，其分解释放的养分会影响土壤肥力，对地力维持起着关键作用[14]。依靠凋落物分解释放的养分促进植物生长符合当前倡导绿色环保、药肥减施、增效种植的发展理念。本研究为探究印度紫檀凋落物对林下金花茶生长及土壤理化性质的影响，以复合肥、复合微生物肥为施肥对比材料，开展印度紫檀凋落物与施肥的对比试验，可为今后筛选金花茶科学经营模式提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于广西合浦县合浦佳永金花茶开发有限公司龙门江基地（109°21'E，21°67'N），年均气温22.4 ℃，年均降水量1 663 mm，年均日照时长1 927.1 h，土壤母质多数为砂质岩坡积物、河流冲积物和海滨沉淀物，土壤结构松透、土质肥沃[9]。

试验地面积为50 m × 25 m。2008年，采用2年生印度紫檀实生苗造林，株行距4 m × 5 m，保留495 株/hm2。2015年，采用2年生陆川大果油茶砧木培育的金花茶（Camellia nitidissima）嫁接苗种植于印度紫檀林下，株行距约2 m × 2.5 m、保留1 500 株/hm2。试验前，印度紫檀平均株高、胸径和枝下高分别为8.2 m、22.5 cm和2.9 m，金花茶平均树高、地径和冠幅分别为2.59 m、49.76 mm和2.10 m。

1.2 试验设计

设置1 个对照（CK），4 个不同处理，采用完全随机区组设计，每处理10 株金花茶，3 次重复，设计保护行进行隔离。2019—2020年开展试验，施肥时间为每年的3月5日（第1 次）、5月6日（第2 次）、7月8日（第3次）。除T1处理林下保留自然脱落凋落物，其他处理均无凋落物。CK 和T1处理为不施肥；T2 处理为每株施0.25 kg 复合肥（N∶P2O5∶K2O = 15∶15∶15）；T3 处理为每株施0.50 kg 复合微生物肥（N∶P2O5∶K2O = 13∶8∶9，总腐植酸≥4%，活化腐植酸≥2%，水溶性磷≥50%，B ≥1 200 ppm，Zn ≥1 000 ppm）；T4 处理为每株施0.25 kg 复合肥+0.50 kg 复合微生物肥。

复合肥和微生物肥施用量均为长期生产实践得到的参考用量及根据肥料生产商肥料使用说明提供的参考用量[15]。印度紫檀为高大落叶阔叶乔木，金花茶为落叶少的常绿小乔木，因此本研究凋落物全部考虑为印度紫檀凋落物。

1.3 样品采集与分析

1.3.1 样品采集

当年施肥后，于次年1月上旬每处理随机选取10 株植株测定树高、地径和冠幅，统计花朵数量，采用测高杆测量苗高（精确至0.01 cm），采用游标卡尺测量地径（精确至0.01 mm），采用皮尺测量冠幅（精确至0.01 cm）。于施肥当年8月采集土壤，按0 ～20 和20 ～40 cm 土层分别进行采集，分别在每种处理林中选取3个采样点，清除表层杂质后，用环刀分别采集深度为0 ～20 和20 ～40 cm 的土壤，用于土壤物理性质分析。于平行断面下铲取土样，剔除石砾和植物残根等杂物后，将采集的土壤分别混合均匀，采用四分法，将一部分装入置于自封袋中，用于土壤化学性质分析。

1.3.2 土壤理化性质的测定

用烘干法测土壤含水量，用环刀法测土壤容重和土壤孔隙度；用电位法测土壤pH 值，用重铬酸钾-硫酸消化法测土壤有机质含量[16]，用凯氏定氮法测土壤全氮（N）含量，用碱解扩散法测土壤速效N含量，用碳酸氢钠法测土壤速效磷（P）含量，用酸溶-火焰光度计法测土壤速效钾（K）含量[17]。

1.4 数据处理

采用Excel 2007 和SPSS 17.0 软件对试验数据进行分析。采用模糊数学中的隶属函数法[18]，对树高、地径、冠幅和花朵数量等隶属值进行累加，求其平均值，平均值越大，处理效果越好，反之则越差。隶属函数值的计算公式为：

式中，xi为指标测定值，xmax、xmin为某一指标的最大值和最小值。

若某一指标与苗木生长呈负相关，则利用反隶属函数进行计算，计算公式为：

2 结果与分析

2.1 不同处理对金花茶生长的影响

2019—2020年，各处理间的树高、地径和冠幅年生长量差异不显著，均与CK 差异显著（P<0.05）（表1）。2019年，T4处理的树高、地径和冠幅生长量最大，分别为0.32 m、5.92 mm 和0.37 m，CK 最小，分别为0.14 m、3.45 mm和0.17 m，最高值比最低值分别高出128.57%、71.59%和117.65%；T1 处理的树高、地径、冠幅分别为0.26 m、5.36 mm、0.27 m，比CK 分别高出85.71%、55.36%和58.82%。2020年，T4处理的树高、地径和冠幅最大，分别为0.31 m、6.03 mm和0.34 m，CK最小，分别为0.16 m、3.24 mm和0.19 m，最大值比最低值分别高出93.75%、86.11%和78.95%；T1处理的树高、地径、冠幅分别为0.27 m、5.40 mm和0.26 m，比CK高出68.75%、66.67%和36.84%。

表1 不同处理下金花茶生长指标年生长量方差分析Tab.1 Variance analysis on annual growth of growth traits of C.nitidissima in different treatments

不同处理间的花朵数量、单花质量以及单株花朵产量差异显著（P<0.05）。2019 和2020年，T4 处理的花朵数量均最多，CK均最少；T1处理的单花质量均最重，T3 处理均最轻；T4 处理的单株花朵产量最高，其次为T1处理。

2.2 土壤物理性质分析

在0 ～20 cm 土层，T2 处理的土壤容重最大，T1处理的最小；T1 处理的总孔隙度、最大持水量、毛管持水量和田间持水量均最大，T2 处理均最小；T3 处理的毛管孔隙度最大，T2 处理的最小；T1 处理的非毛管孔隙度最大，T3 处理的最小（表2）。T1 处理的土壤结构保水保肥能力较好，T2 处理较差。在20 ～40 cm 土层，T1 处理的土壤容重最小，总孔隙度与T2、T3 和T4 处理差异不显著，最大持水量与持水量最高的T2 处理差异不显著，毛管孔隙度、毛管持水量、田间持水量均大于其他处理，表明在20 ～40 cm土层，T1处理的土壤结构好于其他处理。

表2 不同处理的土壤物理性质Tab.2 Soil physical properties in different treatments

续表2Continued

2.3 土壤化学性质分析

在0 ～20 cm 土层，土壤的有机质、速效P、速效K 含量均差异显著（P＜0.05），pH、全N 和速效N 含量差异不显著（表3）。T4 处理的有机质、全N、速效N、速效P 和速效K 含量均最高，表明施用复合微生物肥和复合肥，T4 处理土壤表层积累了N、P、K，含量均提高。

表3 不同处理的土壤化学性质Tab.3 Soil chemical properties in different treatments

在20 ～40 cm 土层，速效P 含量差异显著（P＜0.05），pH、有机质、全N、速效N 和速效K 含量差异均不显著。T1 处理的有机质含量最高，全N、速效N、速效P 和速效K 含量均较高，且全N 和速效P 含量比土层0 ～20 cm 高，其他4 个处理各养分均减少，原因是T1处理的凋落物会分解产生大量矿质养分回归深层土壤，而T2、T3 和T4 处理的肥料在浅表层（0 ～20 cm）分解快，20 ～40 cm 土层的养分含量较少。

2.4 不同处理对金花茶花朵活性成分的影响

2019—2020年，5个处理的金花茶花朵中总黄酮、总多酚和总多糖含量差异显著（P＜0.05）（表4）。T4 处理的总黄酮、总多酚和总多糖含量均最高，其次为T2 和T1，T3 处理的总黄酮和总多酚含量最低，总多糖含量也较低。施用复合肥和微生物肥的花朵活性成分含量最高。

表4 不同处理下金花茶花朵活性成分比较Tab.4 Comparison on active ingredients in C.nitidissima flowers in different treatments (%)

续表4Continued

2.5 隶属函数分析及综合评价

对金花茶树高、地径、冠幅、花朵数量、单花质量、总多酚、总黄酮和总多糖8个指标进行隶属函数分析，综合评价不同处理对金花茶生长、开花、花朵活性成分的影响，均值越大，表明处理效果越好。T4处理的综合评分最高（6.31），其次为T1处理（5.44），CK 最低（3.16），表明T4 处理施肥效果最佳（表5）。T1处理隶属函数均值大于T2和T3处理，表明单纯施用化肥或者施用微生物肥的施肥效果不如凋落物分解产生养分的效果。

表5 不同处理的隶属函数分析Tab.5 Analysis on membership function of different treatments

3 结论与讨论

3.1 不同处理对金花茶生长及花朵产量、花朵活性成分的影响

研究表明，与CK 相比，施肥处理和凋落物处理的金花茶树高、地径、冠幅、开花数量和花朵活性成分等各指标均显著提高。T4 处理的金花茶树高、地径和冠幅均最大，花朵数量最多，0 ～20 cm 土层的有机质含量最高，在0 ～20 和20 ～40 cm 土层的全N、速效N、速效P 和速效K 含量最高，表明施用复合肥+复合微生物肥使土壤中的N、P和K得到活化和积累，显著促进了金花茶生长，且有利于改善土壤的理化性质和生物学特性[19]，加速土壤养分的分解，使土壤营养均衡，这与孙中涛等[20]和曹恩珲等[21]的试验结果相一致。在20 ～40 cm 土层，T1 处理的土壤有机质含量最高，全N、速效N、速效P和速效K均较高，且全N 和速效P 含量比土层0 ～20 cm 高，T1处理的单花质量在2019 和2020年均最重，单株产量排名第二。T4 处理的总黄酮、总多酚和总多糖含量均最高，其次为T2 处理和T1 处理。综合分析及采用隶属函数评价表明，复合肥+复合微生物+无凋落物处理效果最好（T4），其次是凋落物处理（T1）。

3.2 不同处理对土壤理化性质的影响

土壤容重越小，孔隙度越大，土壤通气透水性越好，表明土壤涵养水源能力和保持水土的功能越好。T1 处理的土壤容重最小，而总孔隙度、非毛管孔隙度、最大持水量、毛管持水量、田间持水量均为最大，表明T1 处理保留的凋落物分解，使腐殖质层变厚，土壤结构变疏松，通气透水性变强，同时产生大量矿质养分回归土壤。T2 处理能够增加土壤养分，但其效果低于T1、T3 和T4 处理，原因可能是T2处理单施化肥只能提供速效养分，不能彻底改善土壤的微生物结构。T3 处理的效果低于T1 和T4 处理，这可能是因为单施微生物肥不能满足植物生长所需的全部养分，这与蒋永梅等[13]的研究结果相一致。

3.3 林下金花茶免施肥经营模式

本研究中，T1 处理依靠凋落物分解产生的养分及形成的微环境促进林下金花茶生长和开花，土壤理化性质表现良好。T4 处理虽比T1 处理效果好，但需施用化肥及劳动力，增加了经营成本。无化肥种植也符合现代农业提倡的绿色环保和原生态的经营理念。综合节本、提质、增效以及绿色栽培要求，本研究认为印度紫檀与林下金花茶复层栽培时，采用免施肥栽培方式是一种科学的金花茶经营模式。该新颖模式对今后金花茶优质高效资源培育具有积极的理论和实践指导意义，亦可为我国林下经济发展提供科学的参考依据。