下载:
-
油茶是我国南方重要的木本食用油料树种[1-2]，是国家大力倡导发展的经济林木，对增加国内食用油供给、保障国家粮油安全具有长远的战略意义，目前油茶在我国的种植面积达400多万hm2.随着近年来油茶新品种造林面积的增加[3-4]，一系列问题逐步显现，如造林前期收益低、管理维护用工大、部分地区水土流失严重等，这不仅影响到林地生态稳定性，而且降低了林农发展油茶的积极性.因此，采取油茶林地复合经营方式，实现以耕代抚，是当前油茶产业基地经常采用的林地管理方式，如套作花生、红薯、大豆等一年生经济作物[5-7]、茶叶[8]以及林下中药材等[9].
山稻属于旱作作物，因其适生性强，稻米品质佳，近年来开始应用于油茶林地间作经营，油茶林地间作山稻可以提高林地利用效率和复种指数，提升林地效益.前期研究表明，油茶林地间作花生等作物不仅能改变林地土壤的肥力水平，而且对土壤微生物数量和酶活性影响有统计学意义，这种影响与套作作物种类以及经营方式密切相关[10]；然而，根系发达、耐旱性和耐瘠性好的山稻间作经营对油茶林地土壤的影响如何，至今仍不清楚.
了解山稻间作经营对油茶林地土壤肥力水平的影响，对采取科学合理的营林措施具有重要的指导意义.本文通过在不同土壤条件的油茶样地开展山稻间作经营试验，分析和探讨了其对油茶林地土壤养分、呼吸强度及酶活性等指标的影响.
全文HTML
-
分别选取位于浙江省油茶种植区内金华市婺城区东方红林场、衢州江山市张村乡油茶种植基地、丽水青田县山口镇油茶种植基地设置试验样地，油茶林分年龄5~6 a，株行距2 m×3 m，间作稻种为浙江省林科院选育的“百灵谷-18号”山稻，于2015年5月底种植、点播，株行距40 cm×40 cm，每2行油茶间作3~4行山稻，以清耕地块为对照.
于2015年9月份进行土壤取样，采用随机定点取样法，以树冠外种植山稻或清耕区为取样区域，去除表土，用环刀采集土壤表层(0~20 cm)样品，每个样品由3~5个取样点混合而成，3次重复.
土壤样品立即带回实验室，风干后进行各种分析，其中用于酶活性测定的土样风干后置0 ℃条件下保存.
-
将土样于105 ℃的烘箱内烘干至恒质量，由土壤水重量与干土质量的百分比计算土壤含水量(W)，以土壤鲜质量×100/(土壤体积×(100+W))计算土壤容质量.
半微量凯氏法测定土壤全氮的质量分数，碱解-扩散法测定土壤水解性氮的质量分数；酸溶-钼锑抗比色法测定土壤全磷质量分数，碳酸氢钠浸提法测定土壤有效磷质量分数；火焰光度法测定土壤全钾和速效钾质量分数；重铬酸钾氧化-外加热法测定土壤有机质质量分数；氢氧化钡吸收-容量法测定土壤呼吸强度.
参考关荫松[11]的方法测定土壤酶活性.靛酚蓝比色法测定脲酶活性；水杨酸比色法测定蔗糖酶活性；高锰酸钾滴定法测定土壤过氧化氢酶活性；苯酚比色法测定磷酸酶的活性.
采用氯仿薰蒸提取法[12]测定土壤微生物生物量碳.
数据采用Excel软件进行计算和作图.
1.1. 试验设计与样品采集
1.2. 试验方法
-
如图 1所示，山稻间作对土壤含水量和土壤容质量影响显著，明显降低了0~20 cm耕作层土壤的含水量和土壤容质量.江山、青田和金华不同试验样地土壤的含水量分别为19.03%，21.20%和14.97%，山稻间作处理土壤的含水量分别下降了35.00%，9.20%和19.84%；江山、青田和金华不同地块土壤容质量分别为1.63，1.72和1.66 g/cm3，山稻间作处理土壤的容质量分别下降了17.39%，4.65%和12.02%.可见，油茶林地山稻间作虽然不利于土壤保墒，但对促进土壤的熟化具有积极的作用.
-
如表 1所示，江山、青田、金华不同试验样地土壤养分质量分数差异较大，就土壤水解性氮和有效磷而言，江山试验样地的质量分数分别为29.10 mg/kg和0.54 mg/kg，金华试验样地的质量分数则达73.00 mg/kg和4.27 mg/kg，青田试验样地的质量分数居中.山稻间作对土壤水解性氮的质量分数无显著影响，但显著提高了土壤有效磷的质量分数，江山、青田、金华山稻间作处理的土壤有效磷质量分数较对照土壤分别提高了49.85%，12.98%和45.43%.与对土壤有效磷的影响不同，山稻间作显著降低了耕作层土壤速效钾的质量分数，江山、青田、金华山稻间作处理的土壤速效钾百分比较对照分别下降了13.37%，12.17%和36.68%.然而，山稻间作对土壤全氮、全磷和全钾养分质量分数的影响则无统计学意义.
此外，山稻间作显著降低了耕作层土壤有机质和土壤微生物生物量碳的质量分数，江山山稻间作处理样地土壤有机质和微生物生物量碳下降幅度最大，分别为27.44%和37.24%，其次为青田和金华试验样地，土壤有机质质量分数分别下降了16.31%和10.61%，土壤微生物生物量碳则分别下降了21.31%和13.42%.
-
如图 2所示，江山试验样地土壤的呼吸强度最高，为0.153 mg/(g·h)，其次为青田和金华，试验样地土壤呼吸强度分别为0.132和0.100 mg/(g·h)，山稻间作明显降低了土壤的呼吸强度，其中江山山稻间作样地的土壤呼吸强度下降了54.58%，青田和金华山稻间作样地的土壤呼吸强度下降幅度较小，分别为20.45%和13.80%.山稻间作引起土壤呼吸强度的下降可能与土壤含水量和有机质下降有关.
-
如表 2所示，山稻间作对油茶林地土壤蔗糖酶和脲酶的活性影响无统计学意义，但显著提高了土壤过氧化氢酶和磷酸酶活性，如青田山稻间作试验样地土壤的过氧化氢酶活性提高了近一倍，由0.28 mg/g提高至0.55 mg/g，磷酸酶活性则提高了17.45%.
-
如表 3所示，土壤含水量、呼吸强度和微生物生物量碳质量分数间存在明显的正相关关系，其中土壤含水量与呼吸强度的相关系数达到了0.823 7，土壤呼吸强度与微生物生物量碳质量分数的相关性系数为0.676 9；土壤有机质质量分数则与土壤酶活性和矿质养分质量分数间均存在明显的相关性，其中土壤有机质质量分数与土壤蔗糖酶、过氧化氢酶和脲酶活性间存在明显负相关关系，与土壤微生物生物量碳、水解性氮、有效磷和速效钾质量分数间存在明显正相关关系，如有机质与土壤过氧化氢酶活性的相关系数为-0.957 1、与水解性氮质量分数的相关系数为0.922 6；此外，土壤有效磷质量分数与磷酸酶活性的正相关有统计学意义，相关系数达0.826 3，与脲酶活性则呈负相关关系.
2.1. 山稻间作对油茶林地土壤含水量和容质量的影响
2.2. 山稻间作对油茶林地土壤养分质量分数的影响
2.3. 山稻间作对油茶林地土壤呼吸强度的影响
2.4. 山稻间作对油茶林地土壤酶活性的影响
2.5. 土壤理化指标间的相关性分析
-
农林间作土壤含水量的差异受到降雨、林木密度与类型、农作物株行距与类型以及林木和农作物的物候期吸水状况等因素共同影响[10]，一方面，间作植物根系对水分的固持作用能够有效减少水土流失，另一方面，间作植物蒸腾作用对水资源的消耗又会使土壤含水量下降.大多数的研究表明间作模式的土壤含水量以及利用率高于单作模式[13]，然而本研究中间作山稻处理土壤含水率相对较低，与油茶林地套作花生、红薯的效果类似[5]，这可能与试验取样时期山稻对水分的利用和蒸腾作用高于根系对土壤水分的固持作用有关.
土壤呼吸包括土壤微生物呼吸、根系呼吸、土壤动物呼吸和含碳矿物质的化学氧化作用[14]，与土壤的温度、水分、耕作方式、施肥等多种因素有关[15]，本研究中山稻间作处理的土壤呼吸强度明显下降，与土壤含水量、土壤微生物生物量碳、脲酶活性的相关系数分别为0.823 7，0.676 9和0.449 9(表 3)，可见，土壤含水量的下降是导致土壤呼吸强度下降的关键因子.
土壤酶来源于土壤中动物、植物、和微生物细胞的分泌物及其残体的分解物，其活性反映了土壤中各种生物化学过程的强度和方向，与土壤理化条件、微生物、有机质等因素相关[16-19].本研究中山稻间作显著降低了油茶林地土壤脲酶活性，提高了磷酸酶和过氧化氢酶活性(表 2)，其中脲酶、过氧化氢酶活性与土壤有机质、矿质元素(N，P，K)的质量分数呈负相关关系，有机质与脲酶、过氧化氢酶活性的相关系数分别为-0.561 7和-0.957 1，土壤有效磷质量分数与脲酶、过氧化氢酶的相关系数分别为-0.692 7和-0.852 1，而且，磷酸酶活性与土壤有机质、有效磷质量分数的相关系数分别为0.516 2和0.826 3(表 3).可见，山稻间作处理土壤有机质和有效磷质量分数的变化可能是影响油茶林地土壤酶活性的关键因素.
土壤微生物生物量碳(SMBC)是土壤有机库中有生命的部分，能反映土壤同化和矿化能力的大小，可以作为土壤肥力的表征指标[20-21]，间作耕作方式能改变土壤微生物生物量碳质量分数[22]，本研究中油茶林地间作山稻显著降低了土壤的微生物生物量碳质量分数，分析认为，这可能与土壤有机质的下降有关(土壤有机质与微生物生物量碳质量分数的相关性系数0.679 1)，可见，油茶林地山稻间作耕作方式能导致土壤肥力的下降.
综上，油茶林地山稻间作的耕作方式对林地土壤理化性质的影响是多方面的，显著影响了土壤的含水量、容质量、呼吸强度、土壤有机质质量分数、微生物生物量碳质量分数、过氧化氢酶活性、磷酸酶活性以及矿质元素有效磷、速效钾的质量分数，油茶林地间作山稻应加强有机肥和钾肥的施用，以改善土壤的养分状况.此外，油茶林地间作山稻土壤理化性质的改变对油茶树体的生长影响如何，也有待于进一步研究.