间作橡胶林地土壤肥力和土壤酶活性特征研究

2014-04-29韦家少何鹏吴敏吴炳孙高乐

热带作物学报 2014年5期

韦家少何鹏吴敏吴炳孙高乐

摘要对2种割龄A割龄（开割年限1～10 a，胶乳初产期）和B割龄（开割年限11～20 a，胶乳旺产期）的间作与纯作胶园土壤肥力和土壤酶活性特征进行了研究。结果表明：土壤肥力和土壤酶活性均以间作胶园高于纯作胶园。在间作胶园中，有机质和全N、水解N含量以旺产期高于初产期，而速效K和速效P含量则相反；过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶以旺产期高于初产期，而转化酶和多酚氧化酶则相反；在A割龄间作胶园中，磷酸酶与有机质、全N、水解N、速效P，脲酶与速效P之间的相关性达显著水平，可以用磷酸酶和脲酶活性来表征土壤肥力状况；在B割龄间作胶园中，过氧化氢酶和有机质、水解N，转化酶和速效P之间的相关性达显著水平，可以用过氧化氢酶和转化酶活性来表征土壤肥力状况。

关键词割龄；间作；胶园；土壤肥力；土壤酶活性；相关性

中图分类号 S714.5 文献标识码 A

橡胶是中国重要的战略物资，目前中国已成为世界上最大的橡胶消费国，天然橡胶供不应求。橡胶树的经济寿命几十年，种植规格一般采用3.0 m×7.0 m，行距较大，而且非生产周期较长（5～7 a），前期投入成本高，所以建立充分利用胶园林下土地资源以及行间光、热条件的复合经营模式可以有效提高胶园综合效益。目前胶园间作尤其是幼龄间作经济作物是提高胶园经济收入的重要模式，达到以短养长的目的。

国外的胶园间作始于20世纪初，50年代以后发展较快[1]。国内的胶园间作始于20世纪50年代，其发展经历了“经济作物间作[2]→抗风抗灾间作[3-5]→建立生态胶园间作模式[6]”3个阶段。研究证实，橡胶树种植后幼龄期较长，胶园实行合理间作，可加快橡胶树树围生长，提高干胶产量，获得较好的经济效益[7]。

目前胶园间作对提高复合系统的生产力、生态效益等方面的研究较为深入[8]，但对内在机理的研究却甚少，特别是间作物与橡胶树之间对养分的竞争和互作性研究鲜有报导。在胶园土壤酶研究方面，韦家少等[9-10]研究了不同土壤类型和不同割龄的纯作成龄胶园土壤肥力及酶活性特征，关于胶园间作对土壤肥力和酶活性的影响研究仅限于幼龄胶园，且间作物也只有香蕉、葛藤和新银合欢[11-12]；而有关成龄胶园间作对土壤肥力及酶的影响研究未见报导。本研究探索不同割龄的成龄橡胶园，不同间作物对土壤肥力及土壤酶活性的影响，以揭示成龄间作胶园的肥力变化趋势，为成龄胶园间作的适宜性提供一些理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

本研究的胶园是在海南全省调研胶园肥力状况的基础上选取的，所选间作胶园和纯作胶园建园时土壤类型相同、土壤理化性质和土壤管理措施基本一致，立地条件相似，同时分为A割龄（开割年限1～10 a，胶乳初产期）和B割龄（开割年限11～20 a，胶乳旺产期），胶园间作物及取样地点。

1.2 方法

1.2.1 采样方法 A割龄的间作胶园和纯作胶园分别选取5个，B割龄的间作胶园和纯作胶园分别选取5、7个，每一胶园为一采样点。于2008年秋按照统一的采样规程采集土壤样品：在每一橡胶园的7 m行间距离胶树1～1.5 m远的地方，避开施肥沟按S型取样线路取15～20个点，分0～20 cm，20～40 cm土层混合成为分析土样。

1.2.2 土壤样品的处理将采集的土壤样品分装于采样袋中带回实验室，分出杂物，风干，磨碎，过1、0.25 mm筛，分别用于土壤酶活性和常规养分的测定。

1.2.3 测定项目及方法（1）酶活性。过氧化氢酶活性的测定采用高锰酸钾滴定法，转化酶活性的测定采用硫代硫酸钠滴定法，脲酶活性的测定采用苯酚-次氯酸钠比色法（靛酚比色法），多酚氧化酶活性的测定采用邻苯三酚比色法，磷酸酶活性的测定采用磷酸酯比色法[13]。

（2）土壤理化性质。土壤有机质、全N、水解氮、速效钾、速效磷、pH值的测定采用《土壤农业化学常规分析法》中的方法[14]。

1.3 数据分析

原始数据的整理采用Excel 2003完成，相关性分析采用SAS9.0软件完成。

2 结果与分析

2.1 间作橡胶林地土壤肥力特征

2.1.1 A割龄间作橡胶林地土壤肥力特征在A割龄的间作胶园中，间作物主要为槟榔、茶叶、甘蔗、木薯，这些间作物通常被认为是比较消耗地力的。其间作于橡胶园中对橡胶园土壤肥力的影响。

在胶乳生产初期的A割龄胶园中，不同胶园之间的养分含量存在显著差异。总体而言，间作胶园的各项养分含量平均值均高于纯作胶园，尤其有机质、全N、水解N含量大大高于纯作胶园，三者的趋势一致，以间作茶叶、木薯胶园的有机质含量最高，可能与这2种间作物的枯枝落叶量大有关系。速效K含量以间作甘蔗和木薯胶园较高，可能与这2种间作物钾肥施用量较大有关，间作槟榔和茶叶胶园速效K含量较低，但仍稍高于纯作胶园，各纯作胶园含量比较接近。各胶园的速效P含量情况不一，以间作茶叶的胶园速效P含量最高，达到39.73 mg/kg，间作甘蔗的胶园含量第二，为10 mg/kg，而间作槟榔和木薯胶园的速效P含量则很低（<2.0 mg/kg）；而纯作胶园中有3个胶园含量在3.0～4.0 mg/kg，另2个纯作胶园含量相当高，在11.5～16.2 mg/kg之间。各种胶园土壤均呈酸性，但间作胶园的pH值稍高一些，而且间作茶叶的胶园土壤pH值平均为6.0，呈中性，说明胶园间作茶叶有利于降低土壤的酸度。无论是间作还是纯作胶园，0～20 cm土层的养分含量基本高于20～40 cm。

2.1.2 B割龄间作橡胶林地土壤肥力特征在B割龄（旺产期）胶园中，有机质、全N、水解N含量与A割龄一样具有间作胶园（间作益智除外）高于纯作胶园的趋势，主要得益于间作物茶叶、胡椒等大量的枯枝落叶归还土壤，而间作益智胶园的有机质比较低，可能与益智的叶片较短、小，落叶少有关系。速效K含量在间作胶园中从25～50 mg/kg之间，各园差异不大；而纯作胶园含量则在12～105 mg/kg之间，差异更大，其中1个胶园含量在100 mg/kg左右。速效P在间作胶园中，含量在3～5 mg/kg之间（间作胡椒胶园为13.75 mg/kg），各园差异不大；纯作胶园速效P含量有2个胶园高于10 mg/kg，其余5个胶园含量在0.62～3.64 mg/kg，相当低。速效P的总体趋势是间作胶园高于纯作胶园。与A割龄一样，各种胶园土壤均呈酸性，但间作胶园的pH值稍高一些，以间作茶叶的胶园土壤pH值最高；各胶园的养分含量均是0～20 cm土层高于20～40 cm土层。

2.1.3 A、B割龄的间作橡胶林地土壤肥力比较

从表4可以看出，在间作胶园中，尽管A、B割龄胶园的间作物不尽相同，但有机质、全N、水解N含量均为B割龄高于A割龄，这说明处于旺产期的B割龄胶园归还土壤的枯枝落叶量较初产期的A割龄胶园多，有利于土壤有机质的积累。而速效K和速效P含量则为A割龄高于B割龄，这可能与A割龄胶园间种的甘蔗、木薯需钾量多，施用钾肥量大有一定关系，但同时也可以说明随着胶园种植年限的延长，橡胶树生长和胶乳生产消耗的土壤养分会越来越多，需要补充足够的施肥量才能维持胶园较高的肥力水平以满足橡胶树不断生长和胶乳所带走的所需养分。在胶园土壤的酸碱度方面，以间作茶叶的胶园pH值接近6，说明胶园间作茶叶有利于降低土壤的酸度。

2.2 间作橡胶林地土壤酶活性特征

土壤酶系统是土壤中生化活性最强的部分，其参与土壤中碳、氮、磷的转化，在作物不同生育期内，它的活性强度是不同的。作物在营养生长和生殖生长最旺盛时期，需要更多的可溶性养分，通过增强酶活性，可以活跃土壤生化过程，促进营养物质及时释放，加速可溶性养分在土壤中的积累，保证作物生长和生育所需养分，这就是土壤酶与作物生育协调的实质[15]。

2.2.1 A割龄间作橡胶林地土壤酶活性特征在橡胶生产初期的A割龄胶园中，6种酶的生物活性（表5）均为间作胶园高于纯作胶园，与前面的间作胶园有机质、全N、水解N含量高于纯作胶园相一致。各种酶活性在不同间作胶园之间的差异达到显著或极显著水平，除多酚氧化酶外，其它5种酶活性均以间作茶叶胶园最高，而间作槟榔胶园除了磷酸酶之外，其它4种酶活性均最低。

2.2.2 B割龄间作橡胶林地土壤酶活性特征在橡胶旺产期的B割龄中，6种酶的生物活性均为间作胶园高于纯作胶园，在所有间作胶园中，以间作茶叶胶园土壤酶活性偏高，以间作槟榔胡椒偏低，整体趋势与A割龄基本一致。

无论是A割龄还是B割龄胶园，6种酶的活性均是间作胶园大于纯作胶园，这也说明了胶园间作有利于改善胶园土壤微生态环境，促进微生物活动，土壤中的生化过程活跃，可加快土壤中营养物质循环和释放，利于营养元素的积累，保证胶园土壤保持较高肥力水平，这点从上述的A、B割龄间作胶园肥力水平均高于纯作胶园得到了印证。

而在纯作胶园中，各种酶的活性以B割龄高于A割龄，与韦家少等[16]报道的不同割龄胶园土壤肥力及酶活性的研究结果相一致。

2.2.3 间作胶园中A、B割龄土壤酶活性比较

在2种割龄的间作胶园中，过氧化氢酶、脲酶、中性和酸性磷酸酶均为B割龄高于A割龄，这与有机质、全N、水解N情况一致；而转化酶和多酚氧化酶则为A割龄高于B割龄，这与速效K和速效P情况一致。

2.3 间作胶园土壤肥力与酶活性相关性分析

根据各种酶与土壤肥力因子的相关性分析可知，A割龄间作胶园中，0～20 cm土层，脲酶与速效P、中性磷酸酶和酸性磷酸酶活性与pH之间的相关性达显著水平，其它酶与养分指标间的相关系数均未达到显著水平；20～40 cm土层，除了速效K以外，中性磷酸酶和酸性磷酸酶活性与有机质、全N、水解N、速效P、pH的相关性均达到显著或极显著水平。在B割龄间作胶园中，0～20 cm土层中，过氧化氢酶活性与有机质、水解N的相关性达到显著水平，转化酶活性与速效P的相关性也达到显著水平。从这一相关性中印证了本研究结果：B割龄的过氧化氢酶高于A割龄，同样的其有机质、水解N含量也高于A割龄；而B割龄的转化酶低于A割龄，同样的其速效P低于A割龄；20～40 cm土层，过氧化氢酶、脲酶和多酚氧化酶与pH呈显著正相关。

由于不同的酶活性可以在不同程度上表征土壤肥力状况，综上所述，在A割龄间作胶园中，可以用脲酶来表征速效P水平，也可以用磷酸酶来表征有机质、全N、水解N和速效P水平。在B割龄间作胶园中，可以用过氧化氢酶活性来表征有机质和水解N水平，用转化酶来表征速效P水平。

3 讨论与结论

间作胶园的各项养分含量平均值均高于纯作胶园，说明间作有利于提高胶园的肥力水平，这与吴志祥等[12]的研究结果和杨曾奖等[17]研究的橡胶间作砂仁有利于土壤肥力提高是一致的。在间作胶园中，B割龄的有机质和全N、水解N水平高于A割龄，其源于旺产期胶园大量的枯枝落叶归还土壤，使土壤中的有机质含量和相应的氮水平较初产期表现出较高水平。而速效K和速效P水平则是A割龄高于B割龄，说明旺产期胶园因橡胶树本身生长和胶乳高产较之初产期所消耗的有效养分多，要维持胶园较高的有效养分水平必须补充足够肥料。另外，无论是A割龄还是B割龄，胶园间作茶叶均有利于降低土壤的酸度，这与茶叶是喜酸土壤相矛盾，原因有待进一步探索。

间作胶园各种酶活性均高于纯作胶园，说明间作可以有效的促进土壤中的微生物活动，有效提高酶活性，加速土壤中C、N、H的转化，释放土壤中的有效养分以满足橡胶树和间作物对养分的需求。其中过氧化氢酶、脲酶、中性和酸性磷酸酶均为B割龄高于A割龄，而转化酶和多酚氧化酶则为A割龄高于B割龄。这点与韦家少对不同割龄纯作胶园的土壤酶活性研究结果基本一致[16]。

在间作胶园中，不同的酶与各种养分指标的相关性不尽相同。A割龄中，脲酶与速效P之间的相关性达显著水平，中性磷酸酶和酸性磷酸酶活性与有机质、全N、水解N、速效P的相关性均达到显著或极显著水平；在B割龄中，过氧化氢酶活性与有机质、水解N的相关性达到显著水平，转化酶活性与速效P的相关性也达到显著水平。所以根据酶与土壤肥力因子之间的相关性，不同的酶活性可以在不同程度上表征土壤肥力状况。在A割龄间作胶园中，可以用脲酶来表征速效P水平，也可以用磷酸酶来表征有机质、全N、水解N和速效P水平；在B割龄间作胶园中，可以用过氧化氢酶活性来表征有机质和水解N水平，用转化酶来表征速效P水平。这与不同割龄的纯作胶园研究结果具有相同之处，不同之处在于纯作A割龄中，转化酶也能较好的表征土壤肥力状况，在纯作B割龄中，磷酸酶取代间作胶园的过氧化酶表征土壤肥力状况[16]。

参考文献

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