成齡膠園間作不同禾本科作物對土壤養(yǎng)分與土壤酶的影響

李娟++林位夫++周立軍

摘 要 研究成齡膠園條件下間作不同禾本科作物對膠園土壤養(yǎng)分和土壤酶的影響，為成齡膠園禾本科作物間作合理施肥和土壤培肥提供理論依據。本研究以間作3種禾本科作物的膠園為處理，以單作膠園土壤為對照，采用土壤常規(guī)分析方法分別測定土壤養(yǎng)分和土壤酶。結果表明：間作的3種禾本科作物對膠園土壤的有機質、全氮、全鉀含量、酸性磷酸酶活性、過氧化氫酶活性的影響不顯著；顯著降低了全磷、速效磷含量、pH值、土壤脲酶活性；顯著增加了銨態(tài)氮、硝態(tài)氮（除堅尼草外）、速效鉀及土壤蔗糖酶活性（除旱稻外）。這些結果說明，間作禾本科作物能提高土壤的土壤硝態(tài)氮、銨態(tài)氮及速效鉀含量，短時期內能提高土壤的供氮、供鉀能力，但降低了土壤磷含量和土壤磷的供應能力。由此可見，在成齡膠園內進行間作，必須加強間作物施肥，以實現土壤養(yǎng)分收支平衡，維持土壤肥力、提高土壤質量。

關鍵詞 成齡膠園間作 ；禾本科作物 ；土壤養(yǎng)分 ；土壤酶

分類號 S794.1

膠園間作通過利用主間作物間的生態(tài)互補功能，成為膠園防治水土流失、充分利用水肥光熱資源、提高系統生產力的重要生產方式。同時，間作在提高橡膠園產出率、膠園抗災穩(wěn)產能力，充分利用有限土地資源和解決富余勞動力就業(yè)等方面發(fā)揮著重要作用[1-7]。

不同間作物之間生理生化特征千差萬別，對養(yǎng)分的需求量、形態(tài)、種類及養(yǎng)分的需求時期也各不相同。養(yǎng)分供應不足時，必然會導致過度競爭利用土壤中的養(yǎng)分，造成土壤養(yǎng)分耗竭、地力衰退。有研究表明，林農間作后降低了土壤養(yǎng)分含量[8-9]。也有相反的結果，間作增加了土壤養(yǎng)分含量[10-11]。這些研究結果表明，不同種類的樹林，間作不同種類的作物，對土壤養(yǎng)分的影響均不相同。

因此，要充分了解膠園不同作物的間種優(yōu)勢，實現種間養(yǎng)分低競爭吸收，平衡養(yǎng)分利用狀況，提高肥料利用率，達到培肥土壤、增加產量的目的，就有必要探討不同成齡膠園間作模式對土壤養(yǎng)分含量變化情況，了解其養(yǎng)分需求狀況。

土壤酶來自微生物、植物和動物的活體或殘體，是生態(tài)系統的物質循環(huán)和能量流動等生態(tài)過程中最活躍的生物活性物質，在一定程度上反映了土壤養(yǎng)分轉化動態(tài)。有研究表明，土壤磷酸酶、脲酶、蔗糖酶及過氧化氫酶活性可作為考察土壤肥力的生物學指標[12-15]。因此，研究土壤酶活性的變化，將有助于了解間作后土壤肥力的現狀。

滕維超[9]研究發(fā)現：在油茶林中間作紅薯后，土壤蔗糖酶活性、過氧化氫酶活性高于油茶單作模式，但其脲酶活性低于油茶單作模式；間作大豆后，其測定土壤的3種酶變化趨勢與間作紅薯后相似；但間作辣椒后，其土壤蔗糖酶活性、土壤過氧化氫酶活性和土壤脲酶活性均高于油茶單作模式。吳志祥等[11]研究表明，幼齡膠園間種香蕉、葛藤均能提高土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶活性，間作香蕉后降低了過氧化氫酶活性，而間種葛藤后則增加土壤過氧化氫酶活性。說明不同間作物、不同間作時期、不同林種均能影響土壤脲酶活性，而成齡膠園間作禾本科作物后對土壤酶活性的影響不清楚。

禾本科植物是世界上最重要的農作物，其中包括對人類經濟有重要作用的禾谷類作物、家畜飼草。禾本科作物有龐大的根系，分布較淺，能較好地利用表層的養(yǎng)分。為了了解成齡膠園間作不同耐陰性禾本科作物后對土壤養(yǎng)分和土壤酶的影響，本文選擇3種不同耐陰性的禾本科作物作為間作對象，即耐陰的堅尼草、較耐陰的旱稻和不耐陰的玉米。以無間作膠園為對照，以間作玉米、旱稻、堅尼草的膠園為處理，探討了成齡膠園條件下間作禾本科作物后對土壤的養(yǎng)分和土壤酶的影響，以期為成齡膠園合理間作禾本科作物提供理論依據和技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗在中國熱帶農業(yè)科學院橡膠研究所二隊成齡膠園進行，該膠園于2000年定植，品種為8-79，株行距為3 m×7 m，2006年開割，試驗當年為第6割齡。供試土壤耕層0～20 cm，土壤含有機質13.0 g/ kg ，全氮0.76 g/kg，全磷0.43 g/kg，全鉀40.8 g/kg，速效磷18.9 mg/kg，速效鉀24.9 mg/kg，硝態(tài)氮 6.8 mg/kg，銨態(tài)氮 19.4 mg/kg，pH 4.7。供試禾本科作物分別為不耐陰的玉米、較耐陰的旱稻和耐陰的堅尼草。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計

試驗設4個處理：處理1為對照即單作膠園；處理2至處理4為間作膠園，分別間作玉米、旱稻和堅尼草。基肥使用有機肥，每穴250 g，有機肥全氮6.62 g/kg，全磷6.37 g/kg，全鉀13.22 g/kg。

試驗時隔一膠行種植一行，種植膠行的肥坑填平，整行種植，離橡膠樹2 m遠的地方開始種植，小區(qū)寬3 m，長10 m，小區(qū)面積30 m2，小區(qū)之間的間隔距離為3 m，共12個試驗小區(qū)，小區(qū)隨機排列，每個處理重復3次。種植密度：玉米為25 cm ×40 cm；旱稻為18 cm×28 cm；堅尼草為60 cm× 80 cm。

1.2.2 采樣與樣品測定

分別于種植前（2012年6月下旬）和收獲后（2013年1月下旬）采集作為對照的單作膠園和各間作膠園的土壤樣品。為了保證土壤樣品的代表性，采用多點采集混合樣品，以“S”型采樣法在采樣單元隨機選取6～15個取樣點得到混合樣，取樣時避開施肥區(qū)。設置3個采樣重復，在各點上取0～20 cm 的土壤樣品，現場均勻混合后采用四分法棄去多余土壤，保留1 kg 土壤裝于塑料袋中，貼好標簽，帶回實驗室。將取回的土樣攤放在鋪有潔凈報紙的臺面上，剔除石塊殘根等雜物，讓其自然風干，磨碎并過0.1 mm的尼龍篩，保存在密封塑料袋中供分析測定用。

土壤養(yǎng)分分析方法[16]：有機質—重鉻酸鉀外加熱法；全氮—硫酸重鉻酸鉀消化，半微量定氮法；全磷—氫氧化鈉堿熔，鉬銻抗比色法；全鉀—氫氧化鈉堿熔，火焰光度法測定；硝態(tài)氮、銨態(tài)氮—流動分析儀法測定；速效磷-NH4F-HCl法；速效鉀—乙酸銨浸提，火焰光度法測定；pH值—水土比為1∶5，便攜式pH儀（型號：HTC200）測定。endprint

土壤酶分析方法：土壤脲酶活性采用苯酚鈉比色法測定[17]，單位以1 g土壤在37℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)3 h釋放出的NH4+- N毫克數表示；蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定[17]，單位以1 g土壤在37℃ 24 h內釋放出的葡萄糖毫克數表示；磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測定[18]，單位以1 g土壤的酚毫克數表示；過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法測定[17]，單位以1 g土壤1 h內消耗0.1 mol/L KMnO4毫升數表示。

1.2.3 數據分析

使用SPSS 17.0軟件對試驗數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 間作不同禾本科作物對土壤有機質及氮素的影響

土壤有機質的含量與土壤肥力水平是密切相關的。雖然有機質僅占土壤總量的很小一部分，但它在土壤肥力上起的作用卻是顯著的。通常在其他條件相同或相近的情況下，在一定含量范圍內，有機質的含量與土壤肥力水平呈正相關。結果表明：間作玉米、旱稻、堅尼草的土壤有機質含量與不間作的土壤差異不顯著（P>0.05），不同間作物之間的土壤有機質含量也無顯著差異（P>0.05），間作玉米、旱稻、堅尼草的土壤有機質含量較不間作土壤分別降低了5.05%、6.05%、0.78%。說明成齡膠園間作玉米、旱稻、堅尼草等作物有降低土壤有機質的趨勢。見表1。

除豆科作物根瘤菌固定空氣中的氮素外，作物的氮素大多數來自土壤[19]，全氮量通常用于衡量土壤氮素的基礎肥力。間作玉米、旱稻、堅尼草的土壤全氮含量與不間作的土壤差異不顯著（P>0.05）。不同間作物之間的土壤全氮含量也無顯著差異（P>0.05）。間作玉米、旱稻、堅尼草的土壤全氮含量較不間作土壤分別降低了17.65%、5.88%、16.18%。說明成齡膠園間作玉米、旱稻、堅尼草等作物略降低了土壤氮素含量。滕維超[9]研究發(fā)現，油茶間作油菜、大豆后全氮含量高于油茶單作模式，而間作辣椒和紅薯后全氮含量低于油茶單作模式。說明間作物對土壤的全氮的影響依據間作本身的特性而定。

土壤的硝態(tài)氮與銨態(tài)氮屬于有效氮，它能反映土壤近期內氮素供應情況，與作物生長關系密切。

間作物的土壤銨態(tài)氮含量均顯著高于不間作的土壤（P<0.05）。不同間作物之間，旱稻、玉米>堅尼草。間作玉米、旱稻、堅尼草的土壤銨態(tài)氮含量較不間作土壤分別增加了272.16%、302.84%、120.74%。

間作玉米、旱稻的土壤硝態(tài)氮含量均顯著高于不間作的土壤（P<0.05），而間作堅尼草的硝態(tài)氮含量略高于不間作土壤差異不顯著（P>0.05）。不同間作物之間，玉米、旱稻>堅尼草。間作玉米、旱稻、堅尼草的土壤硝態(tài)氮含量較不間作土壤分別增加了101.03%、97.30%、3.57%。

說明成齡膠園間作玉米、旱稻、堅尼草后，土壤短期內土壤的供氮能力增強。滕維超[9]研究發(fā)現，油茶間作油菜、辣椒和紅薯后水解氮含量低于油茶單作模式，而間作大豆后水解氮含量高于油茶單作模式。說明間作不同作物對土壤的有效氮的影響不一樣。

2.2 間作不同禾本科作物對土壤磷素的影響

土壤全磷量即磷的總貯量，土壤有效磷是土壤磷素養(yǎng)分供應水平高低的指標。土壤全磷的測定結果顯示（表1）：間作物的土壤全磷含量均顯著低于不間作土壤（P<0.05）。不同間作物之間，間作玉米、旱稻的土壤全磷含量>堅尼草。間作玉米、旱稻、堅尼草的土壤全磷含量較不間作土壤分別降低了17.65%、26.47%、32.35%。

間作物的土壤速效磷含量均顯著低于不間作的土壤（P<0.05）。不同間作物之間的土壤速效磷含量差異顯著（P<0.05），間作玉米的土壤速效磷含量>旱稻>堅尼草。間作玉米、旱稻、堅尼草的土壤速效磷含量較不間作土壤分別降低了19.08%、74.90%、82.90%。

說明間玉米、旱稻、堅尼草等作物后土壤磷的貯量和磷的供應能力降低。這與滕維超[9]研究結果一致，油茶間作油菜、大豆、辣椒和紅薯后土壤中的全磷和速效磷含量均低于油茶單作模式。

2.3 間作不同禾本科作物對土壤鉀素的影響

土壤鉀素的貯量狀況一般通過土壤全鉀含量高低反映。土壤速效鉀是指易被作物吸收利用的鉀，其含量高低是判斷土壤鉀素豐缺的重要指標。間作玉米、旱稻、堅尼草的土壤全鉀含量與不間作的土壤差異不顯著（P>0.05）。不同間作物之間的土壤全鉀含量也無顯著差異（P>0.05）。間作玉米、旱稻的土壤全鉀含量較不間作土壤分別增加了4.50%、1.38%，而間作堅尼草的土壤全鉀含量則降低了0.78%，可能原因是堅尼草的生長旺盛，生物量大，導致從土壤中帶走的鉀素多，導致土壤全鉀含量降低。

間作的土壤速效鉀含量均顯著高于不間作的土壤（P<0.05）。不同間作物之間的土壤速效鉀含量差異顯著（P<0.05），間作旱稻的土壤速效鉀含量>玉米>堅尼草。間作玉米、旱稻、堅尼草的土壤速效鉀含量較不間作土壤分別增加了58.60%、83.74%、43.53%。

說明成齡膠園間作禾本科作物后增加了土壤鉀的貯量（除堅尼草外）和供鉀能力。可能原因是間作禾本科作物后，土壤的pH降低，導致土壤溶液的鉀不易被土壤吸附，原因是由于土壤 pH 影響離子選擇性，在 pH<5.5時，A13+和 A1（OH）x占優(yōu)勢，與鉀競爭吸附位點，使溶液中的鉀不易被土壤吸附[20-21]。滕維超[9]研究發(fā)現，油茶間作紅薯、辣椒后土壤中的全鉀和速效鉀含量及間作油菜后速效鉀含量均低于油茶單作模式，而間作大豆后全鉀和速效鉀含量及間作油菜后全鉀含量均高于油茶單作模式。這些結果說明不同間作物、不同間作時間等因素對土壤全鉀和速效鉀的影響是不一致的。

2.4 間作不同禾本科作物對土壤pH值的影響

土壤酸堿度對土壤肥力及植物生長影響很大。土壤pH值的測定結果顯示，間作的土壤pH值均顯著低于不間作的土壤（P<0.05），不同間作物之間的土壤pH值差異不顯著（P>0.05）。間作玉米、旱稻、堅尼草的的土壤pH值較不間作土壤分別降低了7.37%、8.00%、8.63%。說明成齡膠園間作禾本科作物后降低了土壤的pH值。見表2。endprint

2.5 間作不同禾本科作物對土壤酶活性的影響

脲酶是一種重要的土壤酶，對土壤環(huán)境的變化非常敏感。脲酶是土壤中最為活躍的水解酶類之一，由于它對土壤有機物質中碳-氮鍵（CO-NH）的水解作用，即酶促尿素水解生成氨和二氧化碳，因此在土壤氮素循環(huán)中具有重要的作用，脲酶活性的提高有利于穩(wěn)定性較高的土壤有機氮向有效氮的轉化，為植物生長提供氮源[22-25]，它的活性可以用來表示土壤供氮能力[26]。間作物的土壤脲酶活性均顯著低于不間作的土壤的（P<0.05）。不同間作物之間的土壤也差異顯著（P<0.05）。間作玉米、旱稻、堅尼草的土壤脲酶活性較不間作土壤分別降低了71.74%、39.43%、54.33%。成齡膠園間作禾本科作物后，土壤的有機質和全氮含量均低于不間作的土壤，間作土壤有機質、全氮含量的降低導致了其土壤的脲酶活性的降低。這與肖德榮等[27]研究結果相似：濕地土壤有機質、全氮含量減少導致脲酶活性降低。

蔗糖酶能催化蔗糖水解成葡萄糖和果糖，對土壤的碳、氮等循環(huán)極為重要。一般土壤肥力愈高，土壤蔗糖酶的活性愈強[28-29]。間作玉米和堅尼草的土壤蔗糖酶活性均顯著高于不間作的土壤的（P<0.05），而間作旱稻的土壤與不間作的土壤差異不顯著（P>0.05）。不同間作物之間的土壤蔗糖酶活性差異不顯著（P>0.05）。間作玉米、旱稻、堅尼草的土壤蔗糖酶活性較不間作土壤分別增加了49.33%、31.11%、72.89%。成齡膠園間作后土壤蔗糖酶活性的增加導致土壤的速效養(yǎng)分增加。有相似研究結果表明，蔗糖酶活性對增加土壤中易溶性營養(yǎng)物質起著重要的作用[26]。土壤酶活性的增強能促進土壤的代謝作用，從而使土壤養(yǎng)分的形態(tài)發(fā)生變化，提高土壤肥力，改善土壤性質，有利于保持生產力水平的可持續(xù)性[30]。

磷酸酶是土壤中最活躍的酶類之一，是表征土壤生物學活性的重要酶，在土壤磷循環(huán)中起重要作用[31-32]。間作玉米、旱稻、堅尼草的土壤酸性磷酸酶活性與不間作的土壤差異不顯著（P>0.05）。不同間作物之間的土壤酸性磷酸酶活性也無顯著差異（P>0.05）。間作玉米、堅尼草的土壤酸性磷酸酶活性較不間作土壤分別增加了12.97%、18.91%，而間作旱稻的則降低了0.17%。

土壤過氧化氫酶可以用來表示土壤氧化過程的強度，與有機質分解密切相關[33]。間作玉米、旱稻、堅尼草的土壤過氧化氫酶活性與不間作的土壤差異不顯著（P>0.05）。不同間作物之間的土壤過氧化氫酶活性也無顯著差異（P>0.05）。間作堅尼草的土壤過氧化氫酶活性較不間作土壤分別增加了9.16%，而間作玉米、旱稻的則分別降低了3.05%、1.53%。成齡膠園間作玉米、旱稻等作物后土壤有機質降低，導致了土壤過氧化氫酶活性的降低。

滕維超[9]研究發(fā)現，油茶間作油菜、辣椒、大豆和紅薯后土壤蔗糖酶、過氧化氫酶活性及間作油菜和辣椒的土壤脲酶活性均高于油茶單作模式，而間作大豆和紅薯后則降級了土壤脲酶的活性。吳志祥等[8]研究表明，幼齡膠園間種香蕉、葛藤均能提高土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶活性，間作香蕉后降低了過氧化氫酶活性，而間種葛藤后則增加土壤過氧化氫酶活性。說明不同間作物、不同間作時期、不同林種均能影響土壤脲酶活性。

3 小結

本研究結果顯示，成齡膠園間作禾本科作物后對膠園土壤的有機質、全氮、全鉀含量、酸性磷酸酶活性、過氧化氫酶活性的影響不顯著；顯著降低了全磷、速效磷含量、pH值、土壤脲酶活性；顯著增加了銨態(tài)氮、硝態(tài)氮（除堅尼草外）、速效鉀及土壤蔗糖酶活性（除旱稻外）。降低或增加的值依據作物不同而不同，并沒有依據作物的耐陰性程度的規(guī)律而分。

這些結果說明，間作禾本科作物能增加土壤的土壤硝態(tài)氮、銨態(tài)氮及速效鉀含量，短時期內能提高土壤的供氮、供鉀能力，但降低了土壤磷含量和土壤磷的供應能力。由此可見，在成齡膠園內進行間作，必須加強間作物施肥，以實現土壤養(yǎng)分收支平衡，維持土壤肥力、提高土壤質量。

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