套種綠肥對茶園土壤理化性狀的影響①

宋 莉，廖萬有，王燁軍，蘇有健，張永利，羅 毅，孫 力（安徽省農業科學院茶葉研究所，安徽祁門 245600）

套種綠肥對茶園土壤理化性狀的影響①

宋 莉，廖萬有*，王燁軍，蘇有健，張永利，羅 毅，孫 力
（安徽省農業科學院茶葉研究所，安徽祁門 245600）

通過田間小區試驗，以不套種任何綠肥處理為對照，研究了白三葉（Trifolium repens L.）、多年生黑麥草（Lolium perenne L.）和兩者混播的 3 種套種模式對茶園土壤理化性狀及環境小氣候的影響。結果表明：茶園套種綠肥有降低土壤體積質量、降低土壤緊實度、改善土壤氣相和液相比例的趨勢，套種綠肥可明顯降低地表、5 cm、10 cm 和15 cm 土層溫度，減小土壤溫度變幅。最高溫時，各土層降溫效果均為：黑麥草＞白三葉＞混播。綠肥處理的土壤有機質含量、全氮含量、速效磷含量和速效鉀含量較對照有所增加，增幅分別為 6.67% ～ 12.6%、0.8% ～ 15.2%、24.1% ～ 26.7% 和 6.8% ～ 88.9%。綠肥處理與對照相比，土壤微生物數量明顯增加：細菌數量、真菌數量、放線菌數量分別是對照的1.75倍 ～ 2.58 倍、1.22倍 ～ 1.88 倍和 1.15倍 ～ 1.46 倍。因此，茶園套種白三葉和套種黑麥草對土壤生態環境效應的改善和茶園土壤基本肥力的效果相對更佳，值得在生產上進一步推廣應用。

白三葉；黑麥草；物理性狀；肥力；土壤溫度；土壤微生物

綠肥是指可以利用其生長過程中所產生的全部或部分鮮體，直接或間接翻壓到土壤中作肥料；或者是通過它們與主作物的間套輪作，起到促進主作物生長、改善土壤性狀等作用的作物［1］。種植綠肥可使土壤疏松、孔隙度增大、降低土壤緊實度，從而降低土壤體積質量［2-3］。綠肥植株覆蓋地面，減少地表水分散失，減小土壤溫度變幅［4-6］。

茶樹是一種喜溫、喜濕的多年生深根系作物，一旦栽植即長期固定，不能經常翻耕，隨著茶樹的生長，采茶、施肥等管理作業只能在茶行中進行，行間土壤長期受人為的影響［7］，土壤板結退化嚴重，加之茶園中肥料和農藥的不合理施用，茶園生態環境日漸惡劣，嚴重制約茶樹的生長發育及高產穩產的獲得［8-9］。作為我國傳統的有機肥源，綠肥是解決上述問題的有效、實用、經濟、便捷的方法［1］。間作生草已經成為許多國家和地區普遍采用的果園土壤管理模式［10］，但我國茶樹栽培方面長期受“草與樹爭水爭肥”理論的影響，茶園套種綠肥的報道較少。有研究表明茶園套種經濟綠肥可在高溫期降低地表溫度，提高土層含水量，增加土壤速效養分，減少泥沙流失量，茶園生態環境明顯改善，茶園經濟效益顯著提高［11-13］。本文通過田間小區試驗，以不套種任何綠肥處理為對照，研究白三葉、多年生黑麥草和兩者混播的3種套種模式對茶園土壤理化性狀及環境小氣候的影響，以期為茶園合理利用和改良提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在謝裕大茶葉股份有限公司唐模生態示范茶園進行。該地地處黃山市徽州區，屬亞熱帶季風氣候，四季分明，日照充足，無霜期較長，季風氣候明顯，年均氣溫 15.5℃ ～ 16.5℃，降水量在 1 300 ～1 700 mm之間。茶樹為15年生群體種，樹勢中等。供試綠肥為白三葉和黑麥草。

1.2 試驗設計

試驗共設4個處理：①對照；②白三葉；③黑麥草；④白三葉和黑麥草混播。每2條茶行溝為1個處理，每條茶行播種40 m，每個處理3次重復，隨機區組排列。茶園行間翻耕耙平后播種，綠肥在茶樹行間撒播，綠肥行距30 cm。播種量為：黑麥草22.5 kg/hm2，白三葉15 kg/hm2，混播黑麥草用量18 kg/hm2、白三葉 6 kg/hm2，均為常規播種量，對照處理自然生草。茶樹施肥及其他管理按照當地常規措施進行。黑麥草植株高于25 cm時割刈，每次留茬不低于5 cm。

1.3 測定指標與方法

綠肥成熟后測定田間0 ～ 15 cm土壤緊實度，同時將紐扣溫度記錄儀埋在距土表0、5、10、15 cm的綠肥下方，設置為每2 h自動測定1次，共測55 天。取0 ～ 15、15 ～ 30 cm土壤樣品，帶回實驗室測定計算茶園土壤體積質量、比重、總孔隙度、固液氣三相比、微生物數量（鮮土）、pH、全氮、速效磷、速效鉀、有機質。

土壤緊實度用土壤緊實度儀（TJSD-750，浙江托普儀器公司）測定；土壤體積質量用環刀法測定；土壤比重用比重瓶法測定，計算土壤總孔隙度和三相比；土壤溫度用紐扣式溫度記錄儀Ds1923測定；土壤微生物用微生物平板計數法測定；土壤pH用pH計測定；全氮含量用半微量凱氏定氮儀測定；速效磷含量用NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定；速效鉀含量用NH4OAc浸提-火焰光度計法測定；有機質含量用重鉻酸鉀外加熱法測定。

1.4 數據處理

采用Excel 2003進行圖表處理，DPS7.05軟件進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同綠肥對茶園土壤物理性狀的影響

種植不同綠肥對茶園土壤主要物理性狀的影響見表1。與對照處理相比較，茶園種植不同綠肥均有降低土壤體積質量、降低土壤緊實度、增大土壤總孔隙度、改善土壤氣液固三相比的趨勢。各處理間土粒密度差異不顯著。除混播處理外，白三葉和黑麥草處理的土壤體積質量比對照分別降低了 19.6% 和26.1%。種植綠肥處理的土壤緊實度比對照處理降低3.4% ～ 11.6%，其中黑麥草處理對降低土壤緊實度效果最為明顯。對土壤總孔隙度的影響，黑麥草處理提高幅度最大為 5.6%，白三葉處理次之為 3.2%，混播處理提高幅度最小為0.5%。不同綠肥處理均可降低土壤固相率，提高土壤氣相和液相比例，其中白三葉和黑麥草處理的土壤氣相比例增加 3.2% 和 21.4%，白三葉和混播處理的土壤液相比例增加3.3% 和2.8%。

表1 不同綠肥對茶園土壤物理性狀的影響Table1 Effects of different green manures on soil physical properties of tea plantation

2.2 不同綠肥對茶園土壤溫度的影響

由圖1可知，綠肥處理與對照比較可明顯降低地表、5 cm、10 cm和15 cm土層溫度，減小土壤溫度變幅。最高溫時，各土層不同綠肥處理較對照分別降低0.21 ～ 0.78℃、0.08 ～ 1.45℃、0.88 ～ 1.32℃ 和0.56 ～1.30℃，降溫效果均為：黑麥草＞白三葉＞混播。最低溫時，地表除黑麥草處理外，白三葉和混播處理較對照均有所上升，5 cm土層除白三葉處理外，黑麥草和混播處理較對照均有所上升，10 cm和15 cm土層綠肥處理均低于對照。地表日溫差綠肥處理較對照減小幅度為：白三葉0.62℃＞黑麥草0.61℃＞混播0.48℃；5 cm土層為：黑麥草1.49℃＞白三葉0.35℃＞混播0.11℃；10 cm土層為：黑麥草 1.31℃＞混播 0.74℃＞白三葉0.69℃；15 cm土層為：黑麥草0.85℃＞白三葉0.64℃＞混播0.52℃。

不同土層間比較，一日最高溫地表出現在中午12點，5 cm和10 cm土層在16點，15 cm土層在18點；一日最低溫地表出現在早上4點，5 cm土層在6點，10 cm和15 cm土層在8點。5、10和15 cm土層的最高溫與最低溫呈現時間有明顯的延緩滯后效應。

種植不同綠肥對茶園不同土層各時期溫度的影響見圖2。0 ～ 15 cm土層大部分時間，套種綠肥處理每天的溫度均低于對照處理。套種綠肥處理的地表溫度比對照低0.01 ～ 1℃，5 cm土層溫度比對照低0.05 ～1.97℃，10 cm土層溫度比對照低0.22 ～ 1.6℃，15 cm土層溫度比對照低0.01 ～ 1.75℃，表明茶園套種綠肥可明顯降低土壤各土層溫度，其原因主要在于綠肥阻隔了太陽對土壤的直接輻射。

2.3 不同綠肥對茶園土壤肥力的影響

種植不同綠肥對茶園土壤肥力的影響見表2。茶園套種綠肥可顯著提高土壤肥力，綠肥處理與對照比較，除白三葉處理的pH降低外，黑麥草和混播處理的pH分別提高了0.2% 和2.7%。綠肥處理的有機質含量均高于對照，平均提高2.49 g/kg。綠肥處理的土壤全氮含量、速效磷含量和速效鉀含量較對照有所增加，增幅分別為0.8% ～ 15.2%、24.1% ～ 26.7% 和6.8% ～ 88.9%，其中混播處理的土壤全氮含量和速效磷含量增幅最高，黑麥草處理的土壤速效鉀含量增幅最高。

圖1 不同綠肥對茶園土壤不同土層溫度日變化的影響Fig. 1 Effects of different green manures on daily soil temperatures in different layers of tea plantation

圖2 不同綠肥對不同時期茶園各土層溫度的影響Fig. 2 Effects of different green manures on soil temperatures in different layers of tea plantation in different periods

表2 不同綠肥對茶園土壤肥力的影響Table2 Effects of different green manures on soil fertility of tea plantation

2.4 不同綠肥對茶園土壤微生物的影響

由表3可以看出，茶園根際微生物組成以細菌為主，放線菌次之，真菌數量最少。綠肥處理與對照相比，土壤微生物數量明顯增加：細菌數量是對照的1.75倍 ～ 2.58倍，真菌數量是對照的1.22倍 ～ 1.88倍，放線菌數量是對照的1.15倍 ～ 1.46倍。其中黑麥草處理的細菌、真菌和放線菌的數量均最高，比對照高出 158.3%、88.8% 和 46.2%，呈顯著差異。

表3 不同綠肥對茶園土壤微生物的影響（cfu/g）Table3 Effects of different green manures on soil microorganisms of tea plantation

3 小結與討論

茶園套種綠肥有降低土壤體積質量、降低土壤緊實度、增大土壤總孔隙度、改善土壤氣液固三相比的趨勢。其中土壤緊實度比對照處理降低 3.4% ～11.6%，土壤總孔隙度提高0.5% ～ 5.6%，白三葉和黑麥草處理的土壤氣相比例增加3.2% 和21.4%，白三葉和混播處理的土壤液相比例增加 3.3% 和 2.8%。種植綠肥能提高土壤孔隙度、降低土壤體積質量主要原因可能有兩方面：①綠肥自身根系的生長，使得土壤疏松，孔隙度增大，降低土壤緊實度，從而降低土壤體積質量；②套種的綠肥根系腐爛后，有機物被微生物分解利用，留下原根系生長的空間，從而增加了土壤孔隙度，促進土壤空氣與大氣的交換，因此種植綠肥是改善土壤物理性質的重要措施。

茶園套種綠肥可明顯降低地表及各土層溫度，減小土壤溫度變幅，其中黑麥草處理降溫效果最明顯，平均日變化最高溫中可降低0 ～ 15 cm土溫0.21 ～1.44℃，平均日溫差減小 0.21 ～ 1.31℃。白三葉和混播處理次之，最高溫時分別降低 0.1 ～ 1.11 ℃ 和0.08 ～ 0.88℃，平均日溫差減小1.92 ～ 0.69 ℃ 和 0.16 ～0.74℃。不同綠肥處理各土層溫度較對照均有所降低，有可能是綠肥生長過程中莖葉對地表的遮蔽作用，在高溫時減緩地溫上升，低溫時（夜晚）防止熱量散失，干旱時減少表土水分蒸發，提高土壤含水量，為主作物創造良好的生長條件［14-16］。土壤微生物的數量直接影響土壤的生物化學特性及土壤養分的組成與轉化，是衡量土壤肥力高低的重要指標［17-18］。茶園套種綠肥后，土壤微生物數量明顯增加，其中黑麥草處理的細菌、真菌和放線菌的數量均最高，與其他處理差異顯著。套種綠肥對土壤生物活性的影響是多方面的。首先，綠肥根系生長的機械作用，使得土壤疏松，為土壤生物生長創造了有利條件；其次綠肥在生長活動和吸收養分過程中分泌有機物，為根際微生物提供營養和能源物質，從而提高微生物的數量和活力［19-20］。

茶園套種綠肥可顯著提高土壤肥力，本試驗綠肥處理的土壤有機質含量、全氮含量、速效磷含量和速效鉀含量較對照均有所增加，增幅分別為 6.67% ～12.6%、0.8% ～ 15.2%、24.1% ～ 26.7% 和 6.8% ～88.9%。此結果與黃東風等［21］在茶園套種牧草后土壤速效鉀含量下降0.02% ～ 51.67% 的研究結果不同，分析原因可能是地理差異所致。茶園中套種綠肥后，大量的殘根、落葉、枯莖和鮮草在土壤中降解可提高有機質含量，且綠肥生長減少了對土壤的耕作擾動次數，增加土壤覆蓋度，避免土壤的過度通氣，降低土壤有機質的分解轉化，同時增加微生物的數量，改善土壤酶的活性。另外豆科綠肥根系的根瘤菌可有效固定空氣中游離的氮素，從而增加土壤氮素含量［22-23］，有機物料還可為微生物供給所需的能源和磷養分［24］，飽和土壤表面上的磷固定點，減少對磷的固定，提高土壤磷的有效性，進而提高土壤肥力。

綜合上述研究結果，茶園套種綠肥可有效改善土壤的物理化學性狀及環境小氣候，為茶樹創造良好的生長條件，為茶樹高產提供有力保障。

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Effects of Interplanting Green Manure on Soil Physico-chemical Characters in Tea Plantation

SONG Li， LIAO Wanyou*， WANG Yejun， SU Youjian， ZHANG Yongli， LUO Yi， SUN Li
（Tea Research Institution， Anhui Academy of Agricultural Sciences， Qimen， Anhui 245600， China）

A field experiment was conducted to study the effects of interplanting green manures on soil physico-chemical characters， soil fertility and environmental microclimate in tea plantation. The treatments included none-green manure （CK），interplanting white clover （Trifolium repens L.）， interplanting perennial ryegrass （Lolium perenne L.） and clover-ryegrass mixed sowing in tea gardens. Soil samples were collected from different layers of 0-5， 5-10 and 10-15 cm and the contents of organic matter， total nitrogen and rapid available phosphorus were determined， air temperature， relative humidity and soil temperature were measured. The results showed that interplanting green manure effectively reduced soil bulk density and soil compaction，improved the ratio of soil gas phase and liquid phase， reduced soil temperatures at surface， 5 cm， 10 cm and 15 cm depths significantly， decreased the amplitude of soil temperature. While at the highest temperature， the cooling effect of each soil layer were in order of ryegrass ＞ white clover ＞ mixed sowing. The contents of soil organic matter， total nitrogen， available phosphorus and available potassium under green manure treatments were higher than CK， increased by 6.67%-12.6%， 0.8%-15.2%，24.1%-26.7% and 6.8%-88.9%， respectively. Green manure treatments increased significantly soil microbial quantity compared with CK， the number of bacteria， fungi and actinomycetes were 1.75-2.58 times， 1.22-1.88 times and 1.15-1.46 times of CK，respectively. The above results proved that the good effects and application prospect of interplanting white clover or perennial ryegrass in tea gardens in improving soil fertility and environmental microclimate.

White clover； Ryegrass； Physical properties； Soil fertility； Soil temperature； Soil microorganism

S571.1

10.13758/j.cnki.tr.2016.04.008

現代農業產業技術體系建設專項資金（CARS-23-03A）和國家技術創新工程試點省專項資金項目（13Z03097）資助。

（lwanyou@126.com）

宋莉（1987—），女，吉林白山人，碩士，主要從事植物營養學研究。E-mail： 1036232321@qq.com