不同種植模式對茶花生長及土壤理化性質的影響

丁 卉，李朋飛，孫維紅，吳玲嬌，袁雪艷，鄒雙全

(福建農林大學林學院/自然生物資源保育利用福建省高校工程研究中心，福建福州 350002)

茶花(Camelliajaponica)別稱山茶、耐冬等，屬山茶科，因植株形姿優美，花形艷麗繽紛，具有重要的園林觀賞價值，是我國傳統觀賞花卉。為了充分體現觀賞價值，在園林應用以及苗木繁育中茶花常常與其他樹種搭配種植。但目前關于茶花的研究多集中于茶花品種分類、園林觀賞應用以及引種種植等，關于茶花與其他樹種混合種植對其生長和土壤理化性質影響的研究尚未見報道。

土壤理化性質對植物生長具有重要影響。土壤有機質、氮、磷、鉀等化學物質含量是土壤肥力的表征，容重、孔隙組成、水文性能等是反映土壤物理性質的重要指標，二者受植被類型及經營方式等影響，共同決定了土壤的水、肥、氣、熱等狀況[1-5]。研究表明，植物復合種植能夠顯著改善土壤理化性質，桉樹間種牧草能夠顯著提高土壤物理性質和養分含量[6-7]，黃土丘陵溝壑區杏樹間作黃芪能夠顯著改善土壤空隙度和土壤養分[8]，林茶間作對土壤酶、養分、微生物群落和有機物礦化速率及其季節變化等有顯著影響，對土壤肥力質量提高具有重要意義，并且茶樹對礦質營養元素的吸收和分配也發生變化[9-10]。因此，本研究以茶花為供試植物，通過研究茶花與常見園林樹種紅葉石楠、竹柏混合種植模式下茶花的生長及其土壤理化性質的變化情況，初步探究不同種植模式中樹種搭配對其生長的影響，以期從茶花生長的角度，為茶花在苗圃育苗和園林應用中樹種的搭配提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

試驗于2016年11月在福建省清流縣益晟園林苗圃地進行，選用的茶花品種為福建大紅花，所用供試植物均為10年生植株。試驗地位于福建省西北部，武夷山脈中段東南側、九龍溪上游(25°48′～26°21′N、116°38′～117°10′E)，該區屬中亞熱帶季風氣候，氣候溫和，雨量充沛，冬少嚴寒，夏無酷暑，日照充沛，四季分明，年平均氣溫17.9 ℃，年平均無霜期 256 d，年平均降水量1 771.3 mm。

1.2 試驗設計

選取生長良好的茶花林地為試驗地，試驗地初始土壤含全鉀含量 8.48 g/kg，速效鉀含量36.83 mg/kg，全磷含量0.03 g/kg，有效磷含量1.18 mg/kg，全氮含量3%，水解氮含量33.95 mg/kg，全碳含量36%，C/N 12.00。在林地內選擇茶花-竹柏復合種植林分(C1)、茶花-紅葉石楠復合種植林分(C2)和茶花純林對照林分(CK)，各667 m2；種植方式為茶花與竹柏、茶花與石楠相間種植，各林分每株樹間距為 1.5 m×1.5 m。各樣地生長期間除樹種搭配種植不同外，均統一管理，定時澆水、施肥。

1.3 樣品的采集

在每塊樣地隨機打3個半徑為5 m的樣圓進行土壤采集和植物生長指標測定。在樣圓內的茶花根系周圍取土，每個樣圓取1次土樣，所取土層深度分別為0～20、20～40、40～60 cm，同時每個土層用體積為100 cm3的環刀取3個環刀土樣和1個土壤袋土樣，環刀土用于測定土壤物理性質；土壤袋土壤帶回實驗室于陰涼通風處自然風干，粉碎過篩后測定其化學性質。植物生長指標測量樣圓內茶花樹高、胸徑、南北冠幅和東西冠幅。

1.4 土壤指標測定方法

土壤物理性質包括土壤容重、最大持水量、自然含水率、田間持水量、毛管持水量、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、總孔隙度和土壤通氣度等。土壤pH值測定采用電位法；水解氮含量用堿解-擴散法測定；全磷含量采用酸溶-鉬銻抗比色法測定；有效磷含量采用鹽酸-氟化銨法測定；全鉀含量采用氫氧化鈉熔融-火焰光度計法測定；速效鉀含量采用1 mol/L乙酸銨浸提-火焰光度計法測定。用碳氮元素分析儀測定茶花根系土壤中的全碳、全氮含量和碳氮比[11]。

1.5 數據處理

用Excel 2010軟件對數據進行處理、繪圖，用SPSS 17.0統計軟件進行方差分析、多重比較(LSD法，α=0.05)和相關分析。

2 結果與分析

2.1 不同種植模式下茶花土壤物理性質的變化

不同種植模式土壤物理性質分析結果如表1所示。在 0～20 cm土層中，C1、C2種植模式土壤容重均顯著高于CK。土壤毛管孔隙度、土壤總孔隙度、土壤通氣度、最大持水量、毛管持水率均表現為CK>C2>C1，CK分別比C1、C2高6.69、4.62，12.91、11.61，12.92、11.61，6.29、5.52，6.46、4.65百分點；其中C1、C2差異不顯著，CK與C1、C2多數指標差異達顯著水平。非毛管孔隙度表現為CK>C1>C2，C1、C2差異不顯著但均顯著低于CK，比CK分別低6.22、6.98百分點。自然含水率和田間持水量各組差異均不顯著。

在20～40 cm土層，土壤容重、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、總孔隙度、土壤通氣度、最大持水量和毛管持水率各組之間差異均不顯著。而土壤自然含水率和田間持水量均為CK>C1>C2；其中各組自然含水率之間達顯著差異；田間持水量表現為CK顯著高于C2，其他組差異不顯著。

在40～60 cm土層，混合種植對土壤容重具有一定影響，C2土壤容重顯著大于CK；而不同種植模式其他土壤物質指標差異不顯著，說明混合種植對40～60 cm土層的土壤物理性質的影響，除了提高土壤容重外，對其他物理性質基本沒有影響。另外，隨著土層深度的增加，各種植模式土壤非毛管孔隙度、毛管孔隙度、總孔隙度、土壤通氣度等逐漸降低。

通過以上分析可知，茶花與紅葉石楠或者竹柏混合種植不利于茶花表層土壤物理性質的改善，甚至在一定程度上會降低土壤的通透性和貯水能力，在20～60 cm土層混合種植對土壤物理性質基本無影響。說明混合種植對土壤物理性質的影響主要集中于土壤表層，這或許與表層土壤植物凋落物和植物根系發展不同有關系。

表1 不同種植模式土壤的物理性質

注：n=3；同列數據后不同的小寫字母表示同一土層不同種植模式間差異顯著(P<0.05)。下表同。

2.2 不同種植模式下茶花土壤化學性質的變化

不同種植模式土壤的pH值均小于7(表2)，土壤呈現酸性化，可能是南方土壤普遍偏酸性的緣故。在不同土層中，茶花與紅葉石楠復合種植比茶花與竹柏復合種植較茶花純林的土壤pH值差異大，土壤pH值大小為C1>CK>C2。

綜合分析不同模式，土壤養分均表現出表聚性現象。不同種植模式全鉀含量變幅在14.63～36.26 g/kg之間，0～20、40～60 cm土層大小排序為C1>CK>C2，20～40 cm 土層為CK>C1>C2，各組差異均達顯著水平。不同種植模式0～20、40～60 cm土層速效鉀含量變化情況為C2>C1>CK，20～40 cm土層為C2>CK>C1，其中C2均顯著高于CK。速效鉀與全鉀含量的變化相反，可能是與兩者之間鉀元素的相互轉化有關。

不同種植模式全磷含量變幅在0.01～0.24 g/kg之間，0～40 cm大小排序為C2>CK>C1，40～60 cm土層為CK>C1>C2，各組差異均達顯著水平。不同種植模式有效磷含量變化情況為：0～20 cm土層，CK>C2>C1(C2顯著大于C1，C2與CK差異不顯著)；20～40 cm，C2>C1>CK(C1與C2差異不顯著，C1顯著大于CK)；40～60 cm土層各處理差異不顯著。

不同種植模式全氮含量變幅在0.02%～0.06%之間，其大小排序為C2>CK>C1，各組差異不顯著。不同種植模式水解氮含量變化情況為：0～20 cm，C2>CK>C1；20～40 cm，C1>C2>CK；40～60 cm，C1>CK>C2，每個土層不同處理間差異均達顯著水平。不同種植模式全碳含量和碳氮比差異均不顯著。

綜合以上分析可知，C2模式(茶花與紅葉石楠混合種植)在土壤速效鉀、有效磷以及水解氮含量的增加方面表現均較為突出，在一定程度上更有利于土壤中能被植物直接吸收利用的化學元素的轉換，相對而言更有利于土壤有效肥力的增加。

2.3 不同種植模式對茶花生長的影響

由圖1可見，不同種植模式對茶花樹高和冠幅生長有顯著影響，但對胸徑生長影響不明顯。樹高大小為C2>CK>C1，C2分別比C1、CK高29.56%、15.88%；東西冠幅按大小排序為C2>CK>C1，C2分別比C1、CK高27.12%、16.11%；南北冠幅按大小排序為C2>CK>C1，C2分別比C1、CK高23.42%、19.14%；其中C2與CK以及C2與C1之間的差異達顯著水平，其他組之間差異不顯著。由此可以說明，茶花和紅葉石楠復合種植(C2)能夠顯著促進茶花樹高和冠幅的生長，而茶花和竹柏復合種植模式不利于茶花的生長。

2.4 茶花生長與土壤的理化性質的相關性分析

從表3可見，0～20 cm土層土壤物理性質僅土壤質量含水量、毛管孔隙度與茶花生長顯著相關，其中土壤毛管孔隙度僅與胸徑生長呈顯著相關；土壤質量含水率與樹高、冠幅生長呈顯著相關性，與胸徑生長呈極顯著相關性。

表2 不同種植模式土壤的化學性質

由表3還可以看出，茶花生長性狀與土壤化學性質存在較強的相關性。樹高與pH值、全鉀含量呈極顯著負相關，與全磷含量、堿解氮含量和全氮含量呈極顯著正相關，與速效鉀含量呈顯著正相關。胸徑僅與全碳含量呈極顯著負相關。冠幅與pH值、全鉀含量呈極顯著負相關，與全磷含量、堿解氮含量呈極顯著正相關，與速效鉀含量、全氮含量呈顯著正相關。

表3 0～20 cm土壤理化性質與茶花生長的相關性

注：*、**分別表示在0.05、0.01水平上差異顯著。下表同。

20～40 cm土層土壤物理性質與茶花生長之間均無顯著相關性(表4)。茶花生長與土壤化學性質之間的相關性與 0～20 cm 土層略有不同，胸徑生長與土壤化學性質均無顯顯著相關性；而樹高與速效鉀、全碳含量呈極顯著相關性，與碳氮比呈顯著相關性，與堿解氮含量無相關性；而冠幅生長與堿解氮含量無相關性，而與全碳含量顯著相關，并且東西冠幅生長與碳氮比顯著相關。

40～60 cm土層土壤理化性質與茶花生長的相關性分析結果如表5，茶花生長與土壤物理性質相關性不強，僅茶花胸徑與土壤非毛管孔隙度、土壤質量含水量、土壤毛管持水率呈顯著正相關。茶花生長與土壤化學性質之間的相關性同樣與其它土層不同，茶花生長與土壤速效鉀含量無相關性；樹高和冠幅生長與堿解氮含量、碳氮比呈極顯著相關性。

通過以上分析可知，茶花生長受土壤物理性質影響較小，與土壤化學性質相關性較強，土壤偏酸性，全鉀含量越低，速效鉀、全磷、堿解氮和全氮含量越高越有利于茶花生長。

3 結論與討論

土壤是植物生長發育的物質基礎，土壤的發生又受到植被的影響，土壤性質因植物凋落物、樹根以及微生物群落的不同而發生改變。茶花分別與紅葉石楠、竹柏混合種植能夠顯著改變土壤的理化性質，顯著降低土壤通透性和貯水性，對土壤的改良不利；但是研究表明，當土壤中的土壤總孔隙度達到50%左右、非毛管孔隙度占比為1/5～2/5時，基本可以保持土壤通氣、透水和持水的協調[12]，而混合種植模式的表層土壤基本可以達到這一要求。在20～60 cm土層混合種植對土壤物理性質基本無影響。另外，隨著土層深度的增加，各種植模式土壤非毛管孔隙度、毛管孔隙度、總孔隙度、土壤通氣度等逐漸降低，這與田大倫等關于樟樹人工林土壤物理性質的研究[13]基本一致。說明混合種植對土壤物理性質的影響主要集中于土壤表層，這或許與表層土壤植物凋落物或者植物遮陰不同而導致土壤腐殖質和礦質化程度不同有關。

表4 20～40 cm土壤理化性質與茶花生長的相關性

表5 40～60 cm土壤理化性質與茶花生長的相關性

不同混合種植模式對土壤化學性質影響不同。茶花與紅葉石楠混合種植和茶花與竹柏混合種植均會在一定程度上提高或者降低某一土層土壤化學元素的含量。但是綜合對比之下，茶花與紅葉石楠混合種植對于茶花土壤養分含量的提高更有意義，能夠顯著提高土壤速效鉀、有效磷以及水解氮含量，在一定程度上更有利于土壤中化學元素由固定態向可以被植物直接吸收利用的元素轉換，所以更有利于土壤有效肥力的提高。說明不同植物搭配種植對土壤化學性質的影響不同，有時會對土壤肥力起促進作用，但有時也會降低土壤肥力，這與聞晨晨的研究結果[14]相一致。

另外，研究發現與純茶花種植相比，茶花與紅葉石楠混合種植，能夠顯著提高茶花樹高和冠幅生長，其中樹高提高 15.88%，東西冠幅提高16.11%，南北冠幅提高19.14%；而茶花與竹柏混合種植不利于茶花生長。這與茶花與紅葉石楠混合種植有利于土壤肥力的提高相吻合。

通過對茶花生長與土壤理化性質相關性分析進一步驗證了茶花生長受土壤物理性質影響較小，而與土壤中礦質元素含量呈顯著相關性。研究表明，土壤偏酸性有利于茶花生長，這與李菊雯提出的茶花喜酸性土壤，不宜堿性土壤，最佳土壤pH值為5.5～6.5的研究結果[15]一致。此外，本研究中茶花生長與全鉀含量呈負相關，與速效鉀含量呈正相關，這或許是因為當土壤中全鉀含量高時受某些因素的影響，土壤中鉀元素多以不能被植物直接吸收的固定態存在，而不利于向速效鉀轉換，進而影響植物的正常生長。氮素是植物生長的必需元素，是植物細胞的重要組成成分，研究發現土壤中氮元素含量對茶花生長影響顯著，堿解氮和全氮含量越高越有利于茶花生長。磷在植物體中的含量僅次于氮和鉀元素，對于增強植物抗逆性和促進果實成熟具有積極意義，但本研究中全磷含量與茶花生長呈顯著正相關，而有效磷含量對茶花生長的影響不明顯。土壤pH值和氮磷鉀含量與茶花生長相關性研究結果對于苗圃茶花育苗和施肥具有重要的指導意義。

總之，茶花與紅葉石楠混合種植能夠顯著提高土壤肥力，促進茶花生長，而茶花與竹柏混合種植會影響茶花的正常生長；所以在茶花苗圃育苗或者園林應用中茶花與其他園林植物搭配種植時除了考慮觀賞價值外，還應該考慮對茶花生長的影響，樹種選擇合理與否能夠直接影響土壤肥力的提升和茶花正常生長。