10種茶花的土壤特性研究

（華南農業大學 林學與風景園林院，廣東 廣州 510642）

土壤是植物生長的基質，它提供植物生長所需的氮磷鉀等養分[1]，而土壤養分主要來自土壤的礦物質和土壤有機質[1]，其含量直接與土壤肥力相關[2]，反映土壤對植物供給養分的潛在能力[3]，直接影響著樹體的生長[4]。土壤pH值是土壤化學性質的總體反映[5]，會影響土壤中微生物的活性[6]，進而影響絕大多數土壤的有效性、養分形態、及其轉化方向[2]。土壤有機質保證土壤的養分供應，不但是多種養分的源庫，而且可作為衡量土壤肥力和環境質量的重要指標。土壤微生物和酶是植物生態系統的重要組成部分，它們分別參與土壤的物質循環和生物化學過程，二者一起影響著土壤養分狀況，進而影響植物生長[7]。因此，對山茶土壤化學性質、微生物和酶的特征以及相關關系的研究，可以為土壤管理提供參考。

茶花Camellia japonicaL.為山茶科Theaceae山茶屬Camellia的常綠灌木或小喬木，是我國十大名花之一。茶花因其冠形優美、品種繁多、花色艷麗等特征，是良好的觀形、觀花、觀葉的觀賞植物，同時又具備花期長、適應性和抗污染能力強等特點，已成為園林綠化首選植物之一[8]。近年來，隨著園林事業的迅速發展，植物專類園造景形式在城市園林和風景區中已非常普遍，其中以茶花園最具特色[9]。與一般園林植物造景相比，植物專類園具有好的藝術效果、觀賞功能和科普價值，同時也為科學研究創造良好的條件，有利于建立種質資源基因庫[10]。目前，關于園林植物園土壤有過一定的報道，如王卓敏等[11]對比分析了廣州南沙的園林植物葉片和土壤的養分狀況，郁珊珊等[12]研究了南京市6種園林植物土壤養分和重金屬分布特征，探討養分含量和重金屬富集的相關性和差異性，曹慧芳等[2]對延安市公園綠地、單位附屬綠地以及道路綠地的土壤肥力進行過對比分析；對植物專類園的土壤特性也進行過一些研究，如彭紅玲[13]對上海辰山植物專類園的土壤肥力和環境質量進行過評價，曹俊琇對西雙版納熱帶植物專類園土壤理化性狀分布特征進行過調查，但尚未見到有關茶花專類園的土壤化學性質的相關報道。因此，對廣東省佛山林業科學研究所的山茶園中10種茶花的土壤化學性質、微生物數量以及酶活性特性及其關系進行研究，以期為茶花專類園的土壤肥力評價、養分管理提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于廣東省佛山市，地處珠江三角洲腹地，東經 112°52′，北緯 23°50′，屬亞熱帶季風性濕潤氣候，光照充足，雨量充沛，冬短夏長，土壤為赤紅壤。年平均氣溫22.1 ℃，最冷月（1月）平均氣溫為13.4 ℃，最熱月（7月）平均氣溫為28.8 ℃，全年無霜期達350 d以上；年降雨量1 600～1 700 mm，雨季集中在4—9月，占到年降水量的80%以上。

1.2 試驗材料

試驗材料為廣東省佛山市南海區佛山林業科學研究所的3年生茶花幼樹，包括烈香Camellia japonica‘High Fragrance’、 甜 香 水Camellia scentuous、 茶 梅Camellia sasanquaThunb.、 張氏紅山茶Camellia changiiYe、黃繡球Camellia japonica‘Huang Xiuqiu’、皇家天鵝絨Camellia japonica‘Huangjia Tiane rong’、 杰 作Camellia remek-delotravijata、 海 泡Camellia japonica‘Hai Pao’、 賽 桃 紅Camellia reticulate‘Saitao Hong’和恒豐9號Camellia reticulate‘Hengfeng No.9’，其生長情況見表1。

1.3 試驗方法

于2016年5—6月間，在佛山市南海區佛山林業科學研究所用5點取樣法采集各茶花品種的0～40 cm土壤樣品后，分成2份，裝入無菌袋。土壤樣品分別進行混合過篩后于室溫（20 ℃）下風干，1份研磨后用于土壤養分和酶活性的測定，另1份放入冰箱（0～4 ℃）保存，用于分析土壤微生物。每個樣品重復3次，結果取重復測定的平均值。

土壤養分測定方法：將土和水按1∶2.5的體積比混合后，用pH計測定土壤pH值；有機質含量采用重鉻酸鉀容量法測定；全N含量采用半微量凱氏法測定；土壤全P含量先用NaOH堿熔法將土壤樣品溶解后提取待測液，再用鉬藍比色法測定；全K含量采用火焰光度計法測定；堿解N采用堿解擴算法測定；速效P采用鉬藍比色法測定；速效K采用火焰光度計法測定。

土壤微生物及酶活性測定：土壤微生物計數采用稀釋平板法，細菌采用牛肉蛋白胨培養基；真菌采用馬丁氏瓊脂培養基；放線菌采用高澤1號瓊脂培養基。脲酶采用比色法測定，酸性磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測定，過氧化氫酶活性采用0.1 mol /L KMnO4滴定法測定。

1.4 分析方法

采用Microsoft Excel進行數據作圖，采用統計分析軟件SAS 9.1對實驗數據進行ANOVA方差分析、Duncan多重比較、相關性分析以及主成分分析。

2 結果與分析

2.1 10種茶花樣地土壤化學性質

10種茶花樣地土壤化學性質見表2。由表2可知，各茶花品種的土壤pH值范圍為4.02～4.27，平均值為4.145。參照全國第二次土壤普查分級標準可以分析茶花的土壤養分水平，10種茶花有機質含量范圍為15.64～24.21 g·kg-1，平均值為20.52 g·kg-1，屬于三級，處于中上水平；全N含量范圍為 0.84 ～ 1.16 g·kg-1，平均值為 1.00 g·kg-1，屬于四級，處于中下水平；全P含量范圍為0.45～0.81 g·kg-1，平均值為 0.58g·kg-1，屬于四級，處于中下水平；全K含量范圍為5.50～6.54 g·kg-1，平均值為6.13 g·kg-1，屬于五級，處于低水平；土壤堿解N含量范圍為65.83～103.21 mg·kg-1，平均值為89.82 mg·kg-1，屬于四級，處于中下水平；土壤速效P含量范圍為7.46～30.67 mg·kg-1，平均值為15.76 mg·kg-1，屬于三級，處于中上水平；土壤速效K含量范圍為70.87～111.18 mg·kg-1，平均值為91.025 mg·kg-1，屬于四級，處于中下水平。

2.2 10種茶花土壤微生物和酶含量

10種茶花土壤微生物和酶含量見表3。由表3可知，各茶花品種的土壤細菌含量范圍為2×106～ 30×106CFU·g-1，土壤真菌含量范圍為 2.23×105～ 27.83×105CFU·g-1， 土 壤 放 線菌 含 量 范 圍 為 6.67×104～ 52.67×104CFU·g-1。各茶花品種的土壤過氧化氫酶活性范圍為1.29～2.02 mg·kg-1d-1，土壤酸性磷酸酶活性范圍為245.94～ 413.80 mg·kg-1d-1，土壤脲酶活性范圍為 618.83 ～ 1 212.39 mg·kg-1d-1。

2.3 土壤化學性質與土壤微生物數量、土壤酶活性之間的相關性

由表4可以看出，土壤有機質含量與土壤細菌和放線菌數量呈顯著正相關，全N與過氧化氫酶活性呈顯著正相關，堿解N與放線菌、過氧化氫酶呈顯著正相關，全P和速效P均與放線菌和過氧化氫酶呈顯著正相關，速效K與酸性磷酸酶呈顯著正相關。

由表5可以看出，土壤細菌、真菌、放線菌之間呈顯著或極顯著正相關，表明3種土壤微生物之間在參與不同土壤生化過程中存在著密切聯系，但3種土壤酶之間相關性不顯著。另外，真菌與過氧化氫酶間呈顯著正相關。

表2 10種茶花土壤化學性質?Table 2 Soil nutrient content of ten Camellia species

表3 10種茶花土壤微生物和酶含量Table 3 Soil microorganism number and enzymes activity of ten Camellia species

表4 土壤化學性質與土壤微生物數量之間的相關性?Table 4 Correlations among soil chemical property,soil microorganism number and enzymes activity

2.4 10種茶花土壤肥力評價

為了更好地評價10種茶花土壤肥力狀況，選擇土壤pH值、土壤養分、土壤微生物數量以及土壤酶活性共14個相關指標，由主成分特征向量科計算每種植物土壤的主成分得分，然后對其各項得分進行排序，得分高低反映出10種茶花土壤肥力水平優劣。結果表明，10種茶花的土壤綜合肥力排序依次為：恒豐9號＞海泡＞烈香＞杰作＞茶梅＞甜香水＞張氏紅山茶＞皇家天鵝絨＞賽桃紅＞黃繡球，見表6。

表5 土壤酶活性與土壤微生物數量之間的相關性?Table 5 Correlations among soil enzymes and soil microorganism number

表6 10種茶花土壤養分的主成分分析Table 6 Principal component analysis on soil nutrient of ten Camellia species

3 結論與討論

3.1 茶花土壤化學性質的分析

土壤酸堿性是土壤化學性質的綜合反映，是土壤重要的基本性質[14]，本研究中10種茶花的土壤為強酸性（pH值＜4.50）土壤。試驗地所處的地帶土壤以酸性赤紅壤土為主，氣候溫暖濕潤，酸雨較多，土壤中的陽離子會發生酸性淋溶作用，導致土壤pH呈酸性[15]。茶花雖為酸性土壤植物，但此范圍低于茶花生長的最適宜土壤pH值（5.5～6.5）[16]，所以此山茶園中的土壤pH值不利于茶花的生長。

土壤有機質是土壤的重要組成部分，它能夠優化土壤狀況，提高微生物多樣性及其活動性[17]。土壤養分含量高低反映了土壤肥力，它能為植物生長提供能源供給。本研究中，除了有效P外，總體來看，10種茶花品種的土壤有機質以及養分含量均不高，其原因是試驗時間（5—6月）正處于茶花育蕾期，對養分的需求較大，而此時凋落物數量有限，向土壤輸送的有機質較少，造成茶花土壤有機質和養分的輸出量大于歸還量。佛山地區年降雨量較大，地表徑流加劇了硝態N、可溶性K的淋溶以及有機質的流失，從而降低了土壤N、K和有機質含量[9]。再者土壤為酸性赤紅壤，土壤膠體帶負電荷較少，陪伴離子以H+、Al3+為主，它們與P結合生成磷酸鋁鹽等固定態P，導致土壤供P不足。此外，大部分茶花品種的土壤養分含量有顯著差異，可能與不同茶花品種的遺傳特性以及對營養元素選擇吸收性有關[18]。

3.2 茶花土壤微生物和土壤酶活性分析

土壤微生物通過影響有機質、次生礦物及物理結構的形成來影響土壤肥力[19-20]，通過土壤肥力間接影響植物生長。在茶花的土壤微生物群落中，細菌數量所占比例最大（90.90%），在各類微生物中占絕對優勢，其次為真菌（7.80%），放線菌數量最少（2.04%）；一般認為細菌占90%以上的生物量比率，是最主要的分解者。本研究中真菌含量顯著高于放射菌含量，其原因是放線菌一般在微堿性即pH值為7.5～8.0最適宜[11]，而試驗地為強酸性土壤，在一定程度上抑制了放線菌生長。10種茶花的土壤微生物含量差別較大，原因可能是微生物的種群變化與根系分泌物有很大關系，根系分泌物成分的改變間接影響著根際微生物的種類和數量[21]。

土壤酶是一類具有高度催化作用以及生物活性的蛋白質[22]，與土壤中的礦質元素及有機質等的轉化緊密聯系且相互影響[23]。本研究中，大部分茶花品種土壤酶活性差異顯著，這可能與不同品種根系分泌土壤酶不同有關。以往研究表明，酸性磷酸酶可以將土壤中的有機磷轉化為植物可以吸收利用的無機磷，其活性反映土壤供應有效磷的能力[24]，脲酶主要負責催化水解有機物生成N和CO2，其活性和土壤中氮素轉化的強弱有關[25]，然而本研究中酸性磷酸酶、脲酶與N、P含量顯著不相關，其具體原因有待進一步研究。

3.3 土壤養分、土壤酶活性、土壤微生物的關系分析

大量研究表明，土壤養分、微生物數量及酶活性之間存在密切聯系[26-27]。本研究中，10種茶花土壤有機質與細菌、放線菌呈顯著正相關，有研究表明，土壤有機質含量與土壤微生物的固定有一定的促進關系[17]；土壤全N、堿解N、全P、有效P皆與過氧化氫酶呈顯著正相關，說明茶花土壤N、P元素對過氧化氫酶活性影響較大，這與王笛等、劉瑞豐等[28]得出的結論一致。全N和堿解N能較大程度上作用于過氧化氫酶活性,對過氧化氫酶活性有較大的間接正效應[25]，也有報道指出，在一定范圍內，過氧化氫酶活性隨著土壤有效N含量的增加而加強，此后隨土壤有效N含量的增加而減弱[29]；而土壤全P、有效P對土壤過氧化氫酶的影響主要通過N元素的間接作用，其原因是N素有利于了植物根系的生長，促進了根系分泌有機酸，提高了磷的溶解度[24]。此外，本研究中全P、有效P與真菌呈顯著正相關，其原因是在低磷或缺磷條件下，真菌分泌磷酸酶的速率提高，促進了土壤中有機磷的分解[30]；堿解N與放線菌呈顯著正相關，其原因是土壤微生物在進行自身合成與代謝過程中，除了碳源，仍需同化利用一定量的N素，適宜的土壤N含量增加會提高微生物數量[31]；有效K與酸性磷酸酶顯著正相關，這證實了陳立新等[29]的結論，即磷酸酶在促進土壤中磷素分解的同時也能間接地釋放鉀素。

3.4 茶花土壤肥力綜合評價

10種茶花土壤之間養分含量、微生物數量以及土壤酶活性有顯著差異。研究結果表明，10種茶花的土壤肥力綜合排序依次為：恒豐9號＞海泡＞烈香＞杰作＞茶梅＞甜香水＞張氏紅山茶＞皇家天鵝絨＞賽桃紅＞黃繡球，不同的品種與土壤之間有著不同的協調作用，排名靠前的茶花品種更有利于改善土壤養分條件，在園林造景應用上可給予優先考慮。

由于茶花是宿根性植物，根據不同季節的溫度變化，在茶花生長基本停止的休眠期（7—8月）或半休眠期（12月—翌年2月）時不宜施肥，而且育蕾期不宜施N肥，以避免不孕蕾和落蕾的發生。根據試驗地的土壤化學性質，可適當施鉀磷肥，如過磷酸鈣、磷酸二氫鉀、骨粉、腐爛的魚肚液肥等，以優化土壤狀況，促使植株生長和花蕾形成；必要時可適當增施石灰，以改善土壤酸化狀況，提高有機質含量以及養分平衡。

本研究雖然以10種茶花為研究對象，分析其根際土壤化學性質、微生物數量以及酶活性，但是由于茶花只是3年生，處于幼林階段，其土壤特性會隨著茶花生長而變化，因此10種茶花對土壤的影響還需進行長期研究，以便為準確評價茶花品種對土壤特性的長期影響提供科學依據。

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