不同種植模式對油茶林地小氣候和土壤養分含量的影響

黃天忠 曹國璠 趙明書 趙致 李金玲 唐樂 周芳 劉文東

摘要：【目的】分析不同種植模式對油茶林地空氣溫度、相對濕度、光照強度和土壤養分含量的影響，為促進油茶林地合理間種及可持續耕作提供參考依據。【方法】設油茶間作天門冬（YC+T）和天門冬單作（T），油茶間作馬鈴薯（YC+M）和馬鈴薯單作（M），油茶間作白菜（YC+B）和白菜單作（B）及對應純林對照（CK1、CK2和CK3）共9個處理，分析不同種植模式下各處理的氣溫、空氣相對濕度、光照強度和土壤養分含量變化情況。【結果】天門冬、白菜的單作及其油茶間作處理、對照的氣溫均在14：00達最高值，其中YC+B處理（33.4 ℃）和B處理（34.7 ℃）的氣溫均顯著低于CK3（35.9 ℃）（P<0.05，下同）;YC+M處理和M處理的氣溫在14：00時分別為35.1和36.3 ℃，二者顯著低于CK2（37.4 ℃）。YC+T處理、T處理、YC+B處理和B處理的空氣相對濕度均在14：00降至最低值，分別為47.9%、39.1%、42.3%和35.6%，YC+M處理和M處理的空氣相對濕度均在16：00降至最低值，分別為42.7%和41.4%。YC+T處理、T處理、YC+B處理和B處理的光照強度均在13：00達最大值，分別為1354.3、1378.5、1319.2和1335.4 μmol/（m2·s），YC+M處理和M處理的光照強度日變化最大值出現在12：00，分別為1273.2和1279.8 μmol/（m2·s）。與CK1相比，間作模式YC+T處理的有機質、全氮、全磷和全鉀含量分別增加8.76、0.73、0.51和2.90 g/kg，堿解氮、速效磷和速效鉀含量分別提高29.14%、65.85%和18.05%;同時，YC+M處理的有機質、全氮、全磷和全鉀含量相對于CK2分別提高34.17%、63.53%、76.47%和19.17%，堿解氮、速效磷和速效鉀含量分別增加26.25、4.27和12.24 mg/kg;YC+B處理的有機質、全氮、全磷和全鉀的含量相對于CK3分別增加4.77、0.50、0.51和2.83 g/kg，堿解氮、速效磷和速效鉀含量分別提高23.81%、64.44%和17.42%。【結論】與作物單作模式相比，油茶間作作物模式下雖然油茶林下光照強度相對較弱，但可降低空氣溫度，且在一定程度上提高空氣相對濕度，有效提高土壤有機質等養分含量，綜合提高土壤肥力。

關鍵詞： 油茶;間作;空氣相對濕度;光照強度;土壤養分含量

中圖分類號： S716.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼： A 文章編號：2095-1191（2019）11-2512-07

Effects of different planting patterns on microclimate indicators and soil nutrient contents in Camellia oleifera forest

HUANG Tian-zhong1，2， CAO Guo-fan1，2*， ZHAO Ming-shu3， ZHAO Zhi1，2，

LI Jin-ling1，2，TANG Le1，2， ZHOU Fang1，2， LIU Wen-dong1，2

（1College of Agriculture，Guizhou University，Guiyang? 550025， China; 2Guizhou Key Laboratory of Propagation and Cultivation on Medicine Plants， Guiyang? 550025， China; 3Guizhou Luyuan Traditional Chinese Medicine Planting and Development Company， Wuchuan， Guizhou? 564300， China）

Abstract：【Objective】To analyze the effects of different planting patterns on air temperature，air relative humidity，light intensity and soil nutrient content，and to provide reference for promoting rational intercropping and sustainable tilla-ge of Camellia oleifera forest. 【Method】Intercropping C. oleifera with asparagus（YC+T） and asparagus monoculture（T），C. oleifera intercroppingwith potatoes（YC+M） and potato monoculture（M）， C. oleifera intercropping with cabbage（YC+B）， cabbage monoculture（B） and corresponding C. oleifera pure forest contrasts（CK1，CK2 and CK3） were set up to ana-lyze the changes of temperature， relative humidity of air， illumination intensity and soil nutrient content. 【Result】The temperatures of YC+T treatment，T treatment，CK1 treatment，YC+B treatment，B treatment and CK3 treatment all reached the highest at 14：00. The YC+B treatment（33.4 ℃） and B treatment（34.7 ℃） were significantly lower than those of CK3（35.9 ℃）（P<0.05， the same below）. The YC+M treatment and M treatment were 35.1 and 36.3 ℃ at 14：00，which were significantly lower than those of CK2（37.4 ℃）. The air relative humidity of YC+T treatment，T treatment，YC+B treatment and B treatment fell to the lowest value at 14：00， being 47.9%，39.1%，42.3% and 35.6%， respectively. The air relative humidity of YC+M treatment and M treatment fell to the lowest value at 16：00， being 42.7% and 41.4%. The light intensity of YC+T treatment，T treatment，YC+B treatment and B treatment reached the maximum value at 13：00，which were 1354.3，1378.5，1319.2 and 1335.4 μmol/（m2·s）. The maximum value of the daily change of light intensity of YC+M treatment and M treatment occurred at 12：00， which were 1273.2 and 1279.8 μmol/（m2·s） respectively. Compared with CK1，interplanting patterns YC+T treatment organic matter， total nitrogen，total phosphorus and total potassium contents were increased by 8.76，0.73， 0.51 and 2.90 g/kg，alkali solution nitrogen， available phosphorus and available potassium contents increased by 29.14%，65.85% and 18.05%. At the same time，YC+M treatment of organic matter，total nitrogen，total phosphorus and total potassium content relative to the CK2 increased by 34.17%，63.53%，76.47% and 19.17% respectively，alkali solution nitrogen，available phosphorus and available potassium content were increased by 26.25，4.27 and 12.24 mg/kg. Compared with CK3，the contents of YC+B treatment organic matter，total nitrogen，total phosphorus and total potassium increased by 4.77，0.50，0.51 and 2.83 g/kg，while the contents of alkaly-hydrolyzed nitrogen，available phosphorus and available potassium increased by 23.81%，64.44% and 17.42%， respectively. 【Conclusion】Compared with the crop monoculture patterns， although the light intensity of the C. oleifera forest is relatively weak， intercropping crop pattern can reduce the air temperature，increase the relative humidity of the air to a certain extent，effectively increase the soil organic matter and other nutrients content，and comprehensively improve the soil fertility.

Key words： Camellia oleifera; intercropping; relative humidity of air; illumination intensity; soil nutrient content

0 引言

【研究意義】農林復合種植模式是合理利用耕地資源最直接有效的途徑，其在土地集約利用的同時，還能增加單位土地產出率（陳永忠等，2011）。油茶是我國南方地區主要的經濟林木之一，截至2017年底，全國油茶種植面積達437萬ha，但因新造油茶幼林占有一定面積，因此全國油茶平均產量僅102 kg/ha，經濟效益有待進一步提高（周新平，2019）。油茶林下間套作是主要農林復合種植模式之一，隨著全國油茶種植規模逐漸擴大，研究油茶不同種植模式對油茶林地小氣候指標和土壤養分含量的影響，對促進油茶林地合理間種及可持續耕作具有重要意義。【前人研究進展】已有研究表明，桐—麥間作系統在降低空氣溫度和增加空氣相對濕度方面具有一定調節作用（程鵬等，2010;熊利等，2015）。彭秀等（2013）、莫晶等（2017）、郁鑫和王旭東（2018）、陳浩等（2019）研究認為，不同的耕作模式、種植施肥模式及間作模式均可顯著提高土壤養分含量，尤其是顯著提高表土層全氮和堿解氮含量等。王保生等（2013）研究顯示，淮北平原楊—麥間作系統農林帶狀間作能有效提高空氣和土壤水含率;采用立體栽培方式能在一定程度上降低林內近地層溫度，有效增加林內相對空氣濕度。陳隆升等（2016）、文亞雄等（2016）認為間作模式對油茶主要病蟲害有明顯抑制作用。曹永慶等（2017）、丁怡飛等（2018）研究發現，油茶間作模式下的土壤養分含量在一定程度上高于對照，能有效提高有效磷含量。楊德榮等（2018）研究表明，防護林能有效改善柚園的田間小氣候，使柚園的空氣溫度降低、空氣相對濕度有效增加。左繼林等（2018）研究得出，間種紫薯和蕎頭對秋季油茶幼林田間小氣候具有明顯改善作用。【本研究切入點】目前，關于油茶造林、撫育管理、病蟲害防治研究的報道較多（楊克，2019），但針對油茶林地合理栽培管理及林地間套作種植的研究鮮見報道。【擬解決的關鍵問題】分析比較不同種植模式下油茶林內的小氣候指標（空氣溫度、空氣相對濕度和光照強度）及土壤養分含量變化情況，為促進油茶林地合理間種和可持續耕作提供科學依據。

1 材料與方法

1. 1 試驗地概況

試驗地位于貴州省務川縣紅絲鄉綠源中藥材種植基地，地處東經108°05′、北緯28°41′，海拔1115.6 m，屬中亞熱帶濕潤季風氣候，年均氣溫16.5 ℃，年日照時數2014.8 h，年均降水量1271.7 mm，年均無霜期約280 d。供試土壤性狀：有機質26.65 g/kg，全氮0.82 g/kg，全磷0.66 g/kg，全鉀12.33 g/kg，堿解氮96.67 mg/kg，速效磷5.98 mg/kg，速效鉀82.37 mg/kg，pH 6.51。

1. 2 試驗材料

供試油茶品種為廣西岑溪軟枝油茶2號，天門冬品種為西南天門冬綠源1號，馬鈴薯品種為云薯201，白菜品種為黔白4號。

1. 3 試驗方法

1. 3. 1 試驗設計 供試油茶林于2013年按行株距3 m×2 m定植，油茶林長勢基本一致，植株高度為1.9～2.2 m。試驗采用隨機區組設計，設油茶間作天門冬（YC+T）、天門冬單作（T）和純林對照（CK1），油茶間作馬鈴薯（YC+M）、馬鈴薯單作（M）和純林對照（CK2），油茶間作白菜（YC+B）、白菜單作（B）和純林對照（CK3），共9個處理（小區），每小區面積30 m2，各處理重復3次。除對照不整地施肥外，其余各處理田間管理措施均一致。2017年11月移栽天門冬小苗，2018年3月10日播種馬鈴薯塊莖，2018年3月12日移栽白菜幼苗，每種間作處理的行株距均為45 cm×30 cm，整地移栽前施用貴福有機肥（貴州省貴福生態肥業有限公司），統一按1000 kg/ha進行人工均勻撒施。

1. 3. 2 測定項目及方法 于2018年5月下旬選擇連續3 d晴朗天氣，采用MQ500手持光量子測量儀（北京華益瑞科技有限公司）分別測定不同種植模式下光照強度的日變化，每天以8：00—18：00為一個測量周期，每隔1 h測定1次并記錄數值（本研究中光照強度日變化以作物的單作模式為對照）。觀測點位置的選擇：間作小區的觀測點為中央相鄰4株油茶對角線交叉點，作物單作小區的觀測點定在小區對角線交叉點。同時使用HT-102D溫濕度測量儀（北京中儀聯眾科技開發有限公司）測定林下氣溫和空氣相對濕度日變化，選擇天氣較晴朗的3 d連續測量日變化值，測量高度距地面30 cm，每天從8：00—20：00作為一個測量周期，每隔2 h測定1次。同時，于2018年5月下旬在每處理內用五點法采集土樣，混勻后采用四分法棄去多余土樣，留1 kg左右土樣裝于自封袋中，對應寫好標簽，帶回實驗室攤放使其自然風干后，磨細過0.15 mm篩后封裝備用。土壤養分含量按常規理化方法（魯如坤，2000;劉幫艷等，2018）進行測定：土壤有機質含量采用重鉻酸鉀容量法—外加熱法測定;全氮含量采用半微量凱式法測定;全磷含量采用氫氧化鈉熔融—鉬銻抗比色法測定;全鉀含量采用氫氧化鈉熔融—火焰光度法測定;堿解氮含量采用擴散法測定;速效磷含量采用碳酸氫鈉提取—鉬銻抗比色法測定;速效鉀含量采用乙酸銨浸提—火焰光度法測定。

1. 4 統計分析

試驗數據采用Excel 2007進行整理和制作圖表，以DPS v7.05進行差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2. 1 不同種植模式油茶林下氣溫的日變化規律

由表1可知，12：00時YC+T處理的油茶林下氣溫（25.9 ℃）顯著低于T處理（28.4 ℃）和CK1（27.1 ℃）（P<0.05，下同），T處理與CK1差異不顯著（P>0.05，下同）;YC+T處理、T處理和CK1的氣溫均在14：00達最高值，分別為33.2、35.6和35.1 ℃，其中YC+T處理的氣溫顯著低于T處理和CK1，T處理與CK1的差異不顯著;其余時段T處理的氣溫均不同程度高于YC+T處理（除18：00外），CK1的氣溫除10：00外均高于YC+T處理，但三者間差異均不顯著。說明油茶間作天門冬種植模式的油茶林下氣溫總體上低于天門冬單作和油茶純林。

YC+M處理和M處理的氣溫在14：00時分別為35.1和36.3 ℃，二者顯著低于CK2（37.4 ℃）;其余時段M處理的氣溫均不同程度高于YC+M處理，但差異不顯著，CK2的氣溫除8：00、10：00和20：00外也高于YC+M處理，3個處理間的差異均不顯著。說明油茶間作馬鈴薯種植模式的氣溫總體上低于馬鈴薯單作和油茶純林。

12：00時YC+B處理的油茶林下氣溫（27.4 ℃）顯著低于B處理（28.5 ℃）和CK3（29.1 ℃），而B處理與CK3的差異不顯著;YC+B處理、B處理和CK3的氣溫均在14：00達最高值，分別為33.4、34.7和35.9 ℃，其中YC+B處理和B處理的氣溫均顯著低于CK3;其余時段B處理的氣溫也不同程度高于YC+B處理，CK3的氣溫除20：00外也高于YC+B處理，但3個處理間的差異均不顯著。說明油茶間作白菜種植模式的油茶林下氣溫總體上低于白菜單作和油茶純林。

綜上所述，同一時段油茶間作作物模式的林下氣溫普遍低于作物單作和油茶純林，有利于減少林地水分蒸發;油茶間作作物模式、作物單作和油茶純林的氣溫日變化規律均呈先升高后降低的變化趨勢，日最高氣溫均出現在14：00。

2. 2 不同種植模式油茶林下空氣相對濕度的日變化規律

從圖1-A可看出，YC+T處理和CK1的油茶林下空氣相對濕度在16：00前均高于T處理;YC+T處理的空氣相對濕度（64.4%）在20：00低于T處理（65.7%）和CK1（65.5%）;YC+T處理、T處理和CK1的空氣相對濕度均在14：00降至最低值，分別為47.9%、39.1%和43.6%。表明中午氣溫高，天門冬單作處理的空氣水分蒸發較快，而油茶間作天門冬種植模式的林下空氣相對濕度總體上高于天門冬單作和油茶純林。

從圖1-B可看出，YC+M處理的油茶林下空氣相對濕度（48.6%）和M處理（45.2%）在14：00時均高于CK2（44.5%），YC+M處理的空氣相對濕度除10：00、12：00和20：00外均不同程度高于M處理和CK2，YC+M處理、M處理和CK2的空氣相對濕度均在16：00降至最低值，分別為42.7%、41.4%和39.3%。說明油茶間作馬鈴薯種植模式的林下空氣相對濕度總體上高于馬鈴薯單作和油茶純林。

從圖1-C可看出，YC+B處理的油茶林下空氣相對濕度（54.7%）和B處理（51.3%）在12：00不同程度高于CK3（47.4%），3個處理的林下空氣相對濕度均在14：00降至最低值，YC+B處理、B處理和CK3分別為41.3%、35.6%和37.4%。說明油茶間作白菜種植模式的林下相對濕度總體上高于白菜單作和油茶純林。

綜上所述，油茶間作作物模式能在一定程度上提高其林下空氣相對濕度，有效降低林地水分蒸發，而有利于作物生長;油茶—天門冬種植模式和油茶—白菜種植模式的林下空氣相對濕度在14：00降至最低，油茶—馬鈴薯種植模式的林下空氣相對濕度在16：00降至最低。

2. 3 不同種植模式油茶林下光照強度的日變化規律

由表2可知，YC+T處理的油茶林下光照強度均小于T處理，且除12：00、13：00、14：00、17：00和18：00外其余時段均顯著低于T處理;YC+T處理和T處理的光照強度均在13：00達最大值，分別為1354.3和1378.5 μmol/（m2·s）。說明油茶間作天門冬的光照強度總體上低于天門冬單作。YC+M處理的光照強度除15：00外均低于M處理，其中在8：00、9：00、10：00和14：00顯著低于M處理，其余時段差異不顯著;YC+M處理和M處理的光照強度日均值均在12：00達最大值，分別為1273.2和1279.8 μmol/（m2·s）。說明油茶間作馬鈴薯的林下光照強度總體上低于馬鈴薯單作。YC+B處理的光照強度日均值除12：00和14：00外均低于B處理，其中，9：00和15：00時段顯著低于B處理，其余時段與B處理的差異不顯著;YC+B處理和B處理的光照強度日均值均在13：00達最大值，分別為1319.2和1335.4 μmol/（m2·s）。說明油茶間作白菜的林下光照強度總體上也低于白菜單作。綜上所述，油茶間作作物模式的林下光照強度總體上低于作物單作模式。

2. 4 不同種植模式對油茶林下土壤養分含量的影響

由表3可知，YC+T處理與T處理的土壤養分含量差異不顯著，但二者均顯著高于CK1;與CK1相比，YC+T處理的有機質、全氮、全磷和全鉀含量分別增加8.76、0.73、0.51和2.90 g/kg，堿解氮、速效磷和速效鉀的含量分別提高29.14%、65.85%和18.05%;T處理的有機質、全氮、全磷和全鉀含量分別較CK1增加9.47、0.51、0.33和2.22 g/kg，堿解氮、速效磷和速效鉀的含量分別較CK1提高27.76%、60.33%和19.43%。

YC+M處理和M處理的土壤養分含量差異不顯著，但二者均顯著高于CK2;與CK2相比，YC+M處理的有機質、全氮、全磷和全鉀含量分別提高34.17%、63.53%、76.47%和19.17%，堿解氮、速效磷和速效鉀含量分別增加26.25、4.27和12.24 mg/kg;M處理有機質、全氮、全磷和全鉀含量分別較CK2提高29.60%、64.71%、70.59%和22.82%，堿解氮、速效磷和速效鉀含量分別較CK2增加20.48、3.79和11.01 mg/kg。

由表3還可看出，除全鉀含量外，YC+B處理和B處理的其他土壤養分含量顯著高于CK3;與CK3相比，YC+B處理的有機質、全氮、全磷和全鉀含量分別增加4.77、0.50、0.51和2.83 g/kg，堿解氮、速效磷和速效鉀含量分別提高23.81%、64.44%和17.42%;B處理的有機質、全氮、全磷和全鉀含量分別較CK3增加6.43、0.53、0.44和0.94 g/kg，堿解氮、速效磷和速效鉀含量分別較CK3提高26.68%、57.26%和15.82%。

綜上所述，與作物單作模式和純林相比，油茶間作處理總體上提高了土壤養分含量，說明間作模式能在一定程度上提高土壤肥力。

3 討論

合理的農林間作模式可避免因林地閑置時間過長造成耕地資源浪費;林地間作可調節林內區域小氣候，改善土壤環境，集約利用耕地，優化林地空間結構（滕維超等，2013）。本研究中，不同種植模式的油茶林下氣溫日變化規律均呈先升高后降低的變化趨勢，且不同種植模式下的最高氣溫均出現在14：00;而在同一時段，作物單作模式的氣溫普遍高于油茶間作作物模式，說明與作物單作相比，油茶間作作物模式能有效降低空氣溫度，在一定程度上對減少林內水分蒸發具有促進作用，與左繼林等（2018）對油茶幼林秋季間種不同作物的研究結果一致。孫穎等（2017）研究表明，油茶間作農作物能有效降低油茶林間日均空氣溫度，表明間作模式能使油茶林內氣溫因子發生明顯變化，因此油茶間作能不同程度改善其林內氣溫等微域氣候，本研究結果與其一致。

本研究中，不同種植模式的空氣相對濕度日變化表現為上午和下午高、中午降至最低，其中，油茶—天門冬間作和油茶—白菜間作模式的空氣相對濕度均在14：00降至最低值，而作物單作和油茶單作模式的空氣相對濕度日變化值均不同程度低于油茶間作作物模式，說明油茶間作作物模式能在一定程度上提高空氣相對濕度，與滕維超（2013）、左繼林等（2018）的研究結果一致。

本研究還發現，不同種植模式的光照強度日變化均呈先升高后降低的變化趨勢，表現為12：00—13：00光合有效輻射最高，上午和下午相對較低，其中，油茶間作馬鈴薯與馬鈴薯單作的光照強度日變化最大值出現在12：00，油茶間作天門冬、天門冬單作、油茶間作白菜和白菜單作的光照強度日變化最大值均出現在13：00，與滕維超（2013）、左繼林等（2018）的研究結果基本一致;油茶間作作物模式的光照強度均低于作物單作模式，可能是間作模式下受油茶株高的影響，造成小區內部分面積光照被阻礙，導致間作模式光照強度相對較弱。此外，與作物單作模式和油茶純林相比，油茶間作處理在一定程度上提高了土壤養分含量，可能是由于間作模式下油茶和作物的部分枯枝落葉在田間腐化分解，促使土壤有機質及其他養分含量得到一定補充，因此，油茶間作作物模式能將土地用養有效結合起來，在一定程度上提高耕作層的土壤肥力，與陳永忠等（2011）的研究結果一致。而曹永慶等（2017）研究表明，山稻間作油茶會降低土壤有機質含量和速效鉀含量，與本研究結果不一致，可能是試驗地本身土壤理化性質存在差異和間種作物種類不同等原因所致;本研究間作處理及作物單作處理的土壤養分含量均比油茶純林顯著提高，尤其是全量養分顯著提高，可能是油茶純林未施肥所致，但具體原因有待進一步探究。

4 結論

與作物單作模式相比，油茶間作作物模式下雖然油茶林下光照強度相對較弱，但可降低空氣溫度，且在一定程度上提高空氣相對濕度，有效提高土壤有機質等養分含量，綜合提高土壤肥力。

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（責任編輯 鄧慧靈）