油茶套種土茯苓對土壤酶活性和養分含量的影響

康紅霞，韋獻習，黃建國

（廣西壯族自治區國有維都林場 雅江分場，廣西來賓 546100）

油茶（Camellia oleifera）為山茶科（Theaceae）山茶屬常綠灌木[1]，在廣西、貴州、湖南和云南等地種植較多。油茶林地里可套種的農作物和藥材種類較多，玉米[2]（Zea mays）、土豆[3]（Solanum tuberosum）、艾草（Leonurus artemisia）、巴西人參（Pfaffia paniculata）、辣椒[4]（Capsicum annuum）、天門冬[3]（Asparagus cochinchinensis）和迷迭香[5]（Rosmarinus officinalis）等均可在油茶林下種植。

土壤酶是一種擁有催化活性功能的蛋白質，可稱作生物催化劑，對有機體中的化學反應有顯著的正向作用[6]，是土壤生物活性的總體現，參與土壤生物化學過程的所有物質循環[7]，在泥土生態系統的物質循環與能量流動中扮演至關重要的角色并參與其全過程，是衡量土壤肥力的風向標之一[8]。土壤脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶與過氧化氫酶在土壤有機化合物和動植物殘體的分解與轉化方面有重要作用[9]。土壤養分是提供植物生長所需營養物質成分的蓄能池，也是評價植物生長和土壤肥力的關鍵指標之一[10]。有學者研究油茶林地套種不同農作物和藥材對油茶長勢和掛果率等及土壤理化性質的影響[11-13]，探討油茶林地套種農作物或藥材對土壤酶活性、土壤養分及其相互作用的影響[14-17]，結果顯示，科學套種有利于油茶生長，可改善土壤理化性質并提高土壤酶活性及土壤微生物數量和多樣性。

土茯苓（Smilax glabra）為百合科（Liliaceae）菝葜屬藤蔓狀灌木，是常綠多年生藥用植物[18]，干燥后的根莖可入藥，經濟效益較好。本研究設置油茶純林、土茯苓單種和油茶套種土茯苓3種栽培模式，探討不同栽培模式下土壤酶活性和土壤養分的內在聯系，研究不同栽培模式下土壤酶活性的變化，以期為綜合利用油茶林下土地和油茶栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地設在廣西壯族自治區國有維都林場油茶產業示范區，位于廣西壯族自治區來賓市興賓區大灣鎮廣西國有維都林場雅江分場（109°23′E，23°73′N）。該地為低山丘陵地區，海拔80 ～120 m；屬亞熱帶季風氣候，冬季平均氣溫10.1 ℃，夏季平均氣溫29.6 ℃，年均降水量1 400 mm，年均日照時長1 750 h，年均無霜期325天；土壤為酸性土壤。該地的氣候和土壤條件適合油茶栽培。

1.2 試驗材料

廣西岑溪軟枝油茶3號；廣西欽州土茯苓。

1.3 試驗設計

試驗地的油茶林于2009年定植，株行距3.0 m×2.5 m；油茶長勢基本相同，試驗時的樹高為2.5 m 左右。2021年3月，設置油茶純林、土茯苓單種和油茶套種土茯苓3 種種植模式，各選取或種植3 個小區。選擇長勢一致的油茶，每行4 棵為1 小區，兩行油茶間不種任何農作物，3 個重復；在油茶林旁邊的林間空地上定植土茯苓（60 cm×60 cm），每小區面積45 m2，3個重復；按照油茶純林模式選取3個小區，行距間套種土茯苓，土茯苓和油茶間的行距約為1.0 m，土茯苓株距約為45 cm。土茯苓均于2021年3月定植。2021年3月，按照4.2 t/hm2的施肥標準，每株施肥1 次；油茶純林為根部穴施3.17 kg/株，土茯苓單種為施基肥0.15 kg/株，油茶套種土茯苓為油茶根部穴施1.50 kg/株、土茯苓施基肥0.10 kg/株；均使用復合微生物肥料（N+P2O5+K2O ≥24%，有效活菌數≥0.2 億/g，有機質≥20%）；定植后，除草、澆水等管護措施均按相同標準進行。

1.4 指標測定

2021年8月，在9 個小區采集土壤樣品，采樣時避開施肥點；按“S”型設置5 個土壤樣品采集點，采集上表土層（0 ～10 cm）和下表土層（10 ～20 cm）土壤；分別混合不同種植模式不同小區相同土層土壤，并攪勻。采用“四分法”留取土壤樣品[9]；將約1.0 kg 樣品用自封袋裝好，在自封袋上貼上寫有土層及種植模式的標簽。剔除樣品中的石子和枯枝等雜質，待樣品自然風干后分別搗碎，過1.0 mm 篩。將過篩后的土樣分為兩袋，分別用于測定土壤酶活性和土壤養分含量。采用比色法測定土壤脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶和過氧化氫酶活性[19]。采用水合熱重鉻酸鉀氧化法測定土壤有機質含量[20]；采用半微量凱氏定氮法測定全氮（N）含量[20]；采用王水酸溶鉬-銻抗比色法測定全磷（P）含量[20]；采用王水酸溶火焰光度法測定全鉀（K）含量[20]；采用堿解擴散法測定堿解N 含量[21]；采用雙酸浸提分光度比色法測定速效P 含量[20]；采用乙酸銨浸提火焰光度法測定速效K含量[20]。

1.5 數據處理

采用WPS 2010 軟件處理數據；采用DPS 數據處理系統9.01 版進行統計分析和差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同種植模式對土壤酶活性的影響

油茶純林模式各土層酶活性均最低（表1）。在上表土層，土茯苓單種模式的脲酶、蔗糖酶和過氧化氫酶活性均顯著高于油茶純林模式（P＜0.05），分別高出9.63%、48.00%和7.53%；脲酶和過氧化氫酶活性在3 種模式中均最高。在上表土層，油茶套種土茯苓模式的蔗糖酶、酸性磷酸酶和過氧化氫酶活性均顯著高于油茶純林模式（P＜0.05），分別高出53.76%、60.79%和5.12%；酸性磷酸酶活性顯著高于土茯苓單種模式（P＜0.05），高出21.37%；蔗糖酶和酸性磷酸酶活性均在3種模式中最高。在下表土層，土茯苓單種模式的蔗糖酶和過氧化氫酶活性均顯著高于油茶純林模式（P＜0.05），分別高出80.03%和5.17%。在下表土層，油茶套種土茯苓模式的4 種酶活性均顯著高于油茶純林模式（P＜0.05），分別高出14.51%、104.35%、60.04%和17.58%；脲酶和酸性磷酸酶活性均顯著高于土茯苓單種模式（P＜0.05），分別高出8.30%和40.94%；4 種酶活性均在3 種模式中最高。油茶套種土茯苓模式下，下表土層的脲酶、蔗糖酶和過氧化氫酶活性均顯著高于上表土層（P＜0.05），分別高出13.58%、14.81%和12.92%。

表1 不同種植模式的土壤酶活性Tab.1 Soil enzyme activities in different planting patterns

2.2 不同種植模式對土壤養分含量的影響

油茶純林模式各土層養分含量均最低，均與土茯苓單種模式差異顯著（P＜0.05）（表2）。在上表土層，土茯苓單種模式的有機質、全N、全P、全K、堿解N、速效P 和速效K 含量分別比油茶純林模式高出35.22%、64.63%、46.15%、19.74%、29.16%、81.58%和17.29%；全N、全K 和速效P 含量均顯著高于油茶套種土茯苓模式（P＜0.05），分別高出42.11%、17.12%和34.88%；有機質、全N、全K 和速效P 含量均在3 種模式中最高。在上表土層，油茶套種土茯苓模式的有機質、全P、堿解N 和速效P 含量均顯著高于油茶純林模式（P＜0.05），分別高出33.60%、58.46%、29.40%和20.99%；全P、堿解N 和速效K 含量均在3 種模式中最高。在下表土層，土茯苓單種和油茶套種土茯苓模式的各養分含量均顯著高于油茶純林（P＜0.05）；全N 和堿解N 含量均在土茯苓單種模式中最高；有機質、全P、全K、速效P 和速效K含量均在油茶套種土茯苓模式中最高。油茶套種土茯苓模式下，下表土層的全N、全K 和速效P 含量均顯著高于上表土層（P＜0.05），分別高出47.37%、17.36%和43.09%。

表2 不同種植模式的土壤養分含量Tab.2 Soil nutrient contents in different planting patterns

2.3 土壤酶活性和土壤養分的相關性

4 種土壤酶活性與各土壤養分含量均呈正相關（表3）。脲酶活性與全N 和堿解N 含量、酸性磷酸酶活性與全P 含量均呈極顯著正相關（P＜0.01）；蔗糖酶活性與有機質、全P、全K 和速效K 含量、酸性磷酸酶活性與有機質、堿解N、速效P 和速效K 含量及過氧化氫酶活性與全N和全K含量均呈顯著正相關（P＜0.05）；脲酶活性與蔗糖酶活性呈顯著負相關（P＜0.05）；土壤有機質與全P 和堿解N 含量、全N與全K 含量及全P 與速效P 含量均呈顯著正相關（P＜0.05）。總的來看土壤酶活性與土壤養分含量存在著一定聯系，彼此作用，呈現不同結果。

表3 土壤酶活性和土壤養分的相關性Tab.3 Correlations of soil enzyme activities and soil nutrients

3 討論與結論

土壤酶直接參與土壤養分元素的有效轉化過程，可在一定程度上反映土壤養分轉化動態和土壤條件在短時間內的變化[22]。土茯苓單種模式下，不同土層的4 種酶活性均高于油茶純林模式，其中蔗糖酶和過氧化氫酶活性差異顯著；油茶套種土茯苓模式下，除上表土層脲酶活性，不同土層的4種酶活性均顯著高于油茶純林模式，說明油茶套種土茯苓模式對土壤的改良作用顯著。油茶套種土茯苓模式下表土層的4 種酶活性均在3 種模式中最高，脲酶、蔗糖酶和過氧化氫酶活性均顯著高于上表土層，可能是因為土茯苓和油茶樹根系主要集中在下表土層，根系在下表土層的相互作用較強，微生物數量增加，微生物相互作用增強[23]。

本研究中，油茶純林模式的土壤各養分含量均最低；土茯苓單種模式的土壤養分狀況在3 種模式中表現較好，各養分含量均顯著高于油茶純林模式，上表土層全氮和全鉀含量均顯著高于油茶套種土茯苓模式；油茶套種土茯苓模式下表土層的養分狀況有明顯提高，各養分含量均顯著高于油茶純林模式，全氮、全鉀和速效磷含量均顯著高于上表土層，可能是因為種植土茯苓能在一定程度提高土壤中有機質、氮、磷和鉀的含量。

本研究結果顯示，土壤酶活性與各土壤養分含量均呈正相關，部分指標呈極顯著或顯著相關，與黃天忠等[24]的研究結果基本一致。土壤酶活性間的相關性較弱。

油茶林地套種土茯苓能在一定程度上增強油茶林的土壤酶活性，增加土壤養分含量，說明油茶林套種土茯苓能改善土壤質量，增強土壤肥力，適宜在油茶種植區推廣。本試驗研究對象較單一，且未能揭示影響套種模式中土壤酶活性和養分含量的機制；在今后研究中，可增加套種作物種類，增加研究時間和深度，以期為油茶種植土壤改良提供更多參考。