间作芳香地被植物对茶园土壤理化性状及养分的影响

2016-10-26王慧敏蔡洪月何蓉蓉

西南林业大学学报 2016年5期

关键词：芳香植物全氮间作

王慧敏　蔡洪月　何蓉蓉　赵　飞

(1. 山东农业大学园艺学院，山东泰安 271000；2. 山东省天泽农园科技院士工作站，山东泰安 271000)

间作芳香地被植物对茶园土壤理化性状及养分的影响

王慧敏1蔡洪月1何蓉蓉2赵飞1

(1. 山东农业大学园艺学院，山东泰安 271000；2. 山东省天泽农园科技院士工作站，山东泰安 271000)

为研究茶树与芳香植物间作对夏秋茶园土壤物理性状和土壤养分含量的影响，选择藿香、鼠尾草、须苞石竹、丛生福禄考、肥皂草5种芳香地被植物进行茶园行间间作覆盖试验，分别于6月和10月取样测定茶园不同土层中土壤的物理性状及养分的含量。结果表明：茶园间作芳香植物能控制茶园土壤pH降低，增加土壤相对含水量；在茶树生长的不同时期土壤养分的变化有明显差异，间作茶园茶树旺盛生长的6月份土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾的含量显著降低，10月份土壤中的有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾的含量则显著高于清耕茶园；茶园短时间间作芳香植物会与茶树争夺养分，但长期间作芳香植物可增加土壤中有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾的含量，优化茶树生长的土壤环境。综合测定结果显示，茶园间作丛生福禄考、肥皂草和须苞石竹效果较好。

茶园；间作；芳香植物；土壤；理化性状；养分

茶园的土壤管理对茶树生长发育及茶叶品质具有重要影响。目前国内大部分茶区的茶园土壤管理模式以清耕为主，管理用工多，普遍存在水土流失、土壤肥力衰退、病虫害多发等问题[1]。构建以茶树 (Camelliasinensis) 为优势群落，间作多种可控植物，建立土壤微生物、茶园共生植物、昆虫及其天敌等生物群落并存的茶园生态系统，对现代茶园的管理具有重要意义。近年来，由于芳香植物对于病虫害的独特生理效应，将芳香植物引入果园、茶园及经济作物栽培田的报道日渐增多。吴英红所在课题组曾系统研究了在果园中间作芳香植物对于果园生物多样性、群落结构及土壤生态的影响[2-6]，马洪英等[7]和王铁臣等[8]研究了芳香植物与蔬菜间作对于害虫及作物生长的影响，张正群等研究了茶树与芳香植物间作对于茶园各种虫害的影响[9-13]。但针对茶树特殊的环境要求，在茶园中间种芳香植物对于茶园土壤的生理生态效应的研究较少。

本试验基于在有机茶园中间作芳香植物，以清耕茶园为对照，研究了茶园间作芳香植物对夏秋茶采摘期茶园土壤物理性状和土壤养分含量的影响，以期为北方地区丘陵茶园优质、安全、高效生产提供科学的理论依据与生产指导。

1　材料与方法

1.1试验材料及处理

试验地位于山东省肥城市东兴茶园，土壤为沙壤土，茶树品种为3年生 ‘黄金芽’，生长状况良好，长势均匀，产量适度。本试验选择Ⅰ-藿香 (Agastacherugose)、Ⅱ-鼠尾草 (Salviajaponica)、Ⅲ-须苞石竹 (Dianthusbarbatus)、Ⅳ-丛生福禄考 (Phloxdrummondii)、Ⅴ-肥皂草 (Saponariaofficinalis) 5种芳香地被植物为间作物，间作处理与对照 (CK) 清耕采用随机区组试验设计，3次重复。1月份在设施内进行定植间作，各间作区面积均为6 m × 50 m。茶行覆盖度不低于80%。生长期进行中耕除草，保持间作区无其他杂草干扰。

1.2采样及测定方法

分别于6月和10月中旬夏秋茶采摘期，采用对角线取样法，在间作芳香植物区域和对照区域内采集茶园0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm土层的土样，每试验小区取5个点，混合于无菌袋中，4 ℃冰箱保存。土壤经自然风干、研磨、过筛，用于测定土壤pH、有机质、全N、碱解N、速效P、速效K含量。土壤pH采用电位法测定，土壤含水量及容重采用环刀法，土壤有机质含量采用低温外热重铬酸钾氧化-比色法，土壤全N含量用硫酸-双氧水消煮蒸馏定氮法测定，土壤碱解N含量用扩散法测定，土壤速效P含量用速效磷用酸溶-钼锑抗比色法测定，土壤速效K含量用火焰光度计法测定。

2　结果与分析

2.1间作不同芳香植物对土壤pH的影响

茶园土壤酸碱度的稳定性对茶树的生长影响较大。本试验研究发现，从6—10月，茶园不同处理表层0～30 cm土层的土壤pH均随着时间变化而变化 (图1)。5个间作处理土壤pH除了在8月份略有下降外，总体呈现稳定略有增加趋势。而CK的土壤pH，6月与7月基本持平，7月后则呈现较大幅度降低。说明茶园间作芳香植物从不同程度上提高了茶园土壤pH。

图1不同处理条件下茶园pH的变化

Fig.1The changes of the soil pH under different treatments

2.2间作芳香植物对不同深度土壤含水量和容重的影响

间作不同植物的茶园土壤含水量和土壤容重测定结果见表1。

结果表明，植物间作后不同土层土壤相对含水量均明显高于清耕区，土壤容重与清耕区差异较小。不同土层土壤相对含水量变化有显著差异，在0～10 cm土层的茶园土壤中，5种间作处理土壤相对含水量丛生福禄考间作 > 肥皂草间作 > 鼠尾草间作 > 须苞石竹间作 > 藿香间作，土壤含水量分别比CK高了30.47%、23.83%、23.01%，14.66%、10.57%。在10～20 cm土层的茶园土壤中，间作处理之间无显著差异。在20～30 cm土层的茶园土壤中，肥皂草间作土壤含水量最高，高于对照23.63%，其次为丛生福禄考间作。茶园间种植物后一方面通过在表土层截留部分降水，另一方面由于植物密集的覆盖，降低了表层土壤的蒸散作用，增加了茶园土壤水分含量。

表1　不同处理条件下土壤中含水量和容重变化

注：小写字母为邓肯氏新复极差测验P< 0.05显著水平。

6种不同处理的土壤容重测定结果显示，与清耕区相比，不同间作处理对不同土层土壤容重呈现多样性差异。在0～10 cm土层的茶园土壤中，须苞石竹间作、丛生福禄考间作和肥皂草间作土壤容重低于CK；而在10～20 cm土层的茶园土壤中，各处理之间土壤容重无显著性差异；在20～30 cm土层中，除间作肥皂草土层容重高于对照外，其他间作均略低于对照。

2.3间作芳香植物对不同深度土壤养分含量的影响

2.3.1对土壤有机质含量的影响

土壤有机质是土壤肥力高低的主要指标之一，对作物的产量有重要影响[14-15]。不同间作对茶园土壤的有机质含量的影响结果表明 (图2～3)，间作情况下，不同时期茶园土壤有机质有明显变化，对不同土层有机质的影响也有较大差异。总体看，茶园土壤有机质含量均随土层深度的增加而递减。各间作物中，丛生福禄考对土壤有机质含量的影响最大。

图2不同处理条件下茶园6月份土壤有机质含量变化

Fig.2The changes of the content of the soil organic matter under different treatments in June

图3不同处理条件下茶园10月份土壤有机质含量变化

Fig.3The changes of the content of the soil organic matter under different treatments in October

6月份测定数据显示，不同间作物对土壤有机质的影响不一。除丛生福禄考外，其他间作对不同土层土壤有机质含量的贡献均低于清耕对照。尤其在表层土层表现明显。这可能是由于间作物初期生长迅速与茶树形成了营养竞争。

10月份测定结果与6月份有明显差别。各间作处理土壤的有机质含量均有明显提升，且不同土层有机质含量均高于对照。在0～10 cm土层的茶园土壤中，丛生福禄考间作有机质含量达到2.66%，肥皂草有机质含量达到2.46%，分别超出对照77.3%和64.0%，有机含量相对最低的藿香间作类型，0～10 cm土层有机含量也高于对照16.8%。10～20 cm土层有机质含量差异变化与0～10 cm土层相同，丛生福禄考间作有机质含量为2.01%，高于对照40.6%，各间作总体提升幅度与表层相比稍低。20～30 cm土层则差异不显著。

2.3.2对土壤全氮含量的影响

土壤全氮水平是植物生长发育的重要指标。从测定结果 (图4～5) 看，土壤全氮含量均随土层深度增加呈递减趋势。不同间作类型6月和10月测定结果有明显差异。

图4不同处理条件下茶园6月份土壤全氮含量变化

Fig.4The changes of the content of the total soil nitrogen under different treatments in June

图5不同处理条件下茶园10月份土壤全氮含量变化

Fig.5The changes of the content of the total soil nitrogen under different treatments in October

6月份测定数据显示，不同间作处理下，土壤全氮含量均低于对照。各间作植物间相比较，丛生福禄考间作0～10 cm土层全氮含量与对照相近，但10～30 cm土层较低。与6月份相反，10月份各间作处理的全氮含量有明显提升，尤其在0～10 cm和10～20cm土层均显著高于对照。从全氮含量增幅看，10月份肥皂草间作0～10 cm土壤表层全氮含量达到1.745 g/kg，与6月份相比提升了39.59%；10～20 cm土层全氮含量1.554 g/kg，提升了31.21%。须苞石竹间作0～10 cm土壤全氮量增幅达25.48%，10～20 cm土层全氮含量超过6月份高达41.13%。而对比清耕模式同期的土壤全氮含量，0～10 cm土层10月全氮含量仅为1.323 g/kg，10～20 cm为1.209 g/kg，分别较6月份降低了26.01%和13.60%。

2.3.3对土壤碱解氮含量的影响

土壤碱解氮能够反映土壤供氮水平，与植物生长发育相关[16]。从测定结果 (图6～7) 看，间作芳香植物对土壤碱解氮含量产生了显著影响，不同处理均随土层深度增加呈递减趋势。

图6不同处理条件下茶园6月份土壤碱解氮含量变化

Fig.6The changes of the content of the soil available nitrogen under different treatments in June

图7不同处理条件下茶园10月份土壤碱解氮含量变化

Fig.7The changes of the content of the soil available nitrogen under different treatments in October

6月份测定数据显示，不同间作处理下，土壤碱解氮含量均低于对照，尤其是0～10 cm土层。丛生福禄考间作0～10 cm和20～30 cm土层全氮含量虽与对照相近，但10～20 cm土层显著低于对照。与6月份相比，10月份所有处理土壤碱解氮含量都出现下降。但各间作处理0～10 cm和10～20 cm土层的碱解氮含量的都显著高于对照，20～30 cm都低于对照。0～10 cm土层碱解氮含量最高的是肥皂草间作和丛生福禄考间作，分别比对照高91.7%和80.4%。10～20 cm含量最高的是须苞石竹间作，含量达到100.80 mg/kg，比对照高53.7%。

2.3.4对土壤速效磷含量的影响

磷是植物生长发育必需的营养元素[17]，土壤速效磷可以相对地说明土壤的供磷水平[18-19]。不同间作对茶园土壤的速效磷含量的影响结果表明 (图8～9)，与对照相比，间作茶园不同土层土壤速效磷有明显变化。

图8不同处理条件下茶园6月份土壤速效磷含量变化

Fig.8The changes of the content of the soil available phosphorus under different treatments in June

图9不同处理条件下茶园10月份土壤速效磷含量变化

Fig.9The changes of the content of the soil available phosphorus under different treatments in October

6月份测定数据显示，不同间作处理下，0～10 cm土壤速效磷含量均低于对照，10～20 cm各处理间含量基本相等，而20～30 cm土层，除了肥皂草间作，其他间作处理均高于对照。与6月份相比，10月份各间作处理的速效磷含量有了明显提升，尤其是0～10 cm土层，但是对照0～10 cm土壤速效磷却比6月份低28.9%。10月份间作处理土壤速效磷含量均高于对照。在0～10 cm土层的茶园土壤中，间作处理土壤速效磷含量均显著高于对照，其中丛生福禄考间作和肥皂草间作速效磷含量最高，分别超出对照45.9%和46.5%。10～20 cm土层只有鼠尾草间作和须苞石竹间作速效磷含量高于对照，藿香间作含量略低于对照。20～30 cm土层速效磷含量差异变化与10～20 cm土层相同，须苞石竹间作土壤速效磷含量为91.38 mg/kg，超出对照39.1%。

2.3.5对土壤速效钾含量的影响

土壤速效钾是作物生长期内可以获取的主要养分资源，是衡量土壤钾素养分供应能力的现实指标[20]。从速效钾测定结果 (图10～11) 看，不同时期间作芳香植物与对照相比土壤速效钾含量显著较高。

图10不同处理条件下茶园6月份土壤速效钾含量变化

Fig.10The changes of the content of the soil available K under different treatments in June

图11不同处理条件下茶园10月份土壤速效钾含量变化

Fig.11 The changes of the content of the soil available K under different treatments in October

6月份测定数据显示，不同间作土壤速效钾含量均低于对照，而且差异十分显著。0～10 cm土层，间作处理速效钾含量最高的是丛生福禄考间作，含量为200.31 mg/kg，低于对照43.8%，含量最低的是藿香间作，低于对照74.4%。10～20 cm和20～30 cm土层速效钾含量变化与0～10 cm基本一致。与6月份相反，10月份各间作处理的速效钾含量有了明显提升，各土层含量均显著高于对照，尤其是0～10 cm和10～20 cm土层。从速效钾含量增幅看，10月份须苞石竹间作0～10 cm土壤表层速效钾含量达到743.61 mg/kg，与6月份相比提升了571%；10～20 cm土层速效钾含量576.61 mg/kg，提升了422%。鼠尾草间作0～10 cm土壤速效钾量增幅达275%，10～20 cm土层速效钾含量增幅达430%。而对比清耕模式同期的土壤速效钾含量，3个土层10月速效钾含量相比6月份均没有产生显著变化。

3　结论与讨论

茶园间作芳香植物显著提高了土壤pH值，增加土壤含水量，但对土壤容重影响较小。茶树生长的最适pH范围是5.0～6.0，随着茶树种植年限的增加，茶园土壤有酸化的趋势。据文献统计，我国茶区土壤pH在5.0以下的占70%，严重的土壤酸化现象在很大程度上限制了我国茶叶总体产量和品质的提高[21-22]。本试验测定在间作芳香植物后能够在一定程度上提高土壤pH值，缓解土壤酸化现象的加剧，对茶园生产有利。此外，茶树性喜湿润，茶园土壤的水分变化对茶树的生长发育和产量有直接影响[23]。间作芳香植物后，显著提高了茶园表层土壤的土壤含水量，这与胡竞辉[24]、向佐湘等[25]的研究结果一致。间作芳香植物也在一定程度上降低了土壤容重，这与王嘉祥等[26]、巩雪峰等[27]的研究结果一致。茶园间作芳香植物后，植物密集的覆盖增加了田间湿度，降低了土壤的蒸散作用，在夏秋季高温时提高茶园土壤水分含量，并使土壤变得疏松，增加土壤透气性，使土壤物理性状较清耕茶园优良，有利于土壤微生物的活动和空气的流通，有利于茶叶产量的增加和品质的提升,是北方丘陵区茶园干旱防御体系中的一种良好的节水措施。

茶园间作能有效改善和保持土壤肥力，促进茶树生长发育,提高茶叶产量及品质[28-30]。研究结果表明,在茶园间作芳香植物的前期 (6月份)，茶园的土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾含量都出现了不同程度的降低，其中丛生福禄考间作区，土壤养分的下降程度较低，除速效钾显著低于清耕区外，有机质、全氮、碱解氮、速效磷含量与清耕区基本持平。间作后期 (10月份)，也即是北方茶园当年采茶的最后时期，芳香植物间作区0～30 cm土层的土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾含量均显著高于清耕区，对当年秋茶产量及品质，以及翌年春茶的生长提供了充足的养分。综合各芳香植物间作对茶园土壤养分的影响，推荐的芳香植物间作排序如下：丛生福禄考 > 肥皂草 > 须苞石竹 > 鼠尾草 > 藿香。

间作芳香植物后，除了碱解氮，10月份茶园各种养分含量都比6月份含量高，尤其是0～10 cm和10～20 cm土层。有研究表明，茶树侧根和细根分布的集中部位多数是在10～30 cm处。因耕作过深侧根往住被损伤，在土壤0～10 cm处的根系附近发生有许多细根[31]，也就是说0～30 cm土层是茶树吸收养分的主要区间，而间作芳香植物使这一区间土壤养分含量显著增加，有利于茶树对养分的吸收，提高茶叶的产量和品质。间作芳香植物后，虽然10月份土壤碱解氮含量低于6月份，但间作处理土壤碱解氮含量仍然显著高于清耕区。因此，生产上无论是否间作芳香植物，都要注意及时增施氮肥。间作芳香植物后，增施氮肥的时期最好在6月份之前，而用量相对于清耕茶园可以适当减少。

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(责任编辑张坤)

Effects of Intercropping of Aromatic Plants with Tea on Physicochemical Properties and Soil Nutrients in Tea Plantation

Wang Huimin1, Cai Hongyue1, He Rongrong2, Zhao Fei1

(1. College of Horticulture, Shandong Agricultural University, Tai′an Shandong 271000, China; 2. Shandong Tianze Academician Workstation, Tai′an Shandong 271000, China)

To investigate the effects of intercropping aromatic plants on soil physical properties and soil nutrients in tea plantation, intercroppingAgastacherugose,Salviajaponica,Dianthusbarbatus,PhloxdrummondiiandSaponariaofficinaliswere selected to carry out the experiment. Surface soil samples in different depth were collected in June and October to determine the soil physical properties and soil nutrients. The results indicate that intercropping aromatic plants reined in the decrease of soil pH and increased the soil moisture significantly. The changes of soil nutrients were obvious at different stages. The contents of soil organic matter, total nitrogen, available nitrogen, available phosphorus and available potassium of the tea plantation intercropped with aromatic plants decreased in June as plants grow rapidly, while the contents increased significantly in October compared with those in monocropping system. This suggests that aromatic plants compete with tea tree for soil nutrients in growth period. As time goes on, long-term intercropping aromatic plants can increase soil nutrient contents and improve the soil ecosystems of tea plantation. By the comprehensive analysis of the soil physical properties and soil nutrients, we consider that intercroppingPhloxdrummondii,SaponariaofficinalisaromaticandDianthusbarbatuswill be beneficial to the tea production.

tea plantation, intercropping, aromatic plants, soil, physicochemical properties, soil nutrients