朱志文，李 鹏，黄卫华，吴立潮，涂 佳,3

（1.湘阴县林业局，湖南 湘阴 410051； 2.中南林业科技大学 经济林培育与保护省部共建教育部重点实验室，经济林培育与利用湖南省2011协同创新中心，湖南 长沙 410004；3.湖南省林业科学院，湖南 长沙 410004）

间作类型对新造泡桐林生长及其土壤养分含量的影响

朱志文1，李 鹏2，黄卫华1，吴立潮2，涂 佳2,3

（1.湘阴县林业局，湖南 湘阴 410051； 2.中南林业科技大学 经济林培育与保护省部共建教育部重点实验室，经济林培育与利用湖南省2011协同创新中心，湖南 长沙 410004；3.湖南省林业科学院，湖南 长沙 410004）

为了明确间作类型对土壤养分含量和新造泡桐林生长的影响，以湖南省湘阴县新造泡桐林为研究对象，设置泡桐与西瓜、白术、射干间作及对照 4 个处理，分析间作类型对泡桐林生长及其土壤养分含量的影响。结果表明：与对照处理相比，各间作处理均能显著降低 0 ～ 20 cm 土层土壤的养分含量（p ＜ 0.05），其中间作白术降低土壤有机质、全氮、全磷、全钾、有效磷、速效钾、钙、镁、铁、锰、铜和锌等养分的含量最为显著（p ＜ 0.05），分别降低了 32.76%、7%、6.91%、12.97%、23.93%、31.72%、16.74%、34.65%、19.37%、19.03%、31.68% 和 56.82%。间作对 20 ～ 40 cm 土层土壤的养分含量影响不显著。与对照处理相比，各间作处理新造泡桐林胸径和树高的生长量（p ＜ 0.05）均为显著降低，其中间作白术的泡桐林胸径和树高的生长量减少最为显著，分别减少了 29.25% 和 24.32%。泡桐林的生长量与土壤有机质、全磷、有效磷、速效钾、锰、铜的含量显著相关（p ＜ 0.05），泡桐生长受有效磷和锰含量的影响更大。综上所述，泡桐与西瓜、白术、射干等浅根作物间作显著降低了表层土壤养分的含量，且显著影响了新造泡桐胸径和树高的生长；间作白术降低土壤表层养分含量最为显著。间作类型对 20 cm 以下土层土壤养分含量影响不显著。因此，建议新造泡桐林不进行间作，当泡桐林吸收根系生长到土层 20 cm 以下时才开始开展间作工作。

新造泡桐林，间作类型，土壤养分含量，生长量

泡桐（Paulowniain fortunei）是我国特有的乡土树种，生长迅速，因其木材具有干缩性小、纹理均匀、轻而无臭味，加工后经久耐用［1］等特点而深受广大林农的喜爱［2］。同时，它还具有落叶早、发叶晚、根系深、适于间作等特点，广泛用于与不同经济类作物间作，以提高经济效益［3］。崔晶［4］等对农桐间作的研究表明，间作能够显著影响植物根系的生长；麻婷婷［5］在苏北平原进行林农间作的研究结果显示，间作地中林木和农作物对土壤养分的吸收和利用比纯农地中作物对土壤养分的利用更有效。泡桐间作能取得较大的经济效益，促进农田土壤养分的充分利用，但现有对泡桐间作的研究主要集中在中龄林，此时泡桐主要吸收根在 40 cm 土层以下，而对新造林与不同经济类作物间作的研究以及对土壤养分变化的研究尚未见报道。作者在泡桐新造林内开展了泡桐与西瓜、白术、射干等经济类作物间作的研究，以探讨不同间作方式对新造泡桐林的生长和土壤养分含量的影响，为泡桐多元化经营提供科学依据。

1 试验区概况

试验地位于湖南省湘阴县五塘村，其地理位置为 112°58′52′ E，27°40′65′ N。该区属于中亚热带季风气候区，其气候温和，年均气温 17 ℃，年降水量 1 392.62 mm，年均日照时数 1 713 h。试验地为第四纪红壤，土层厚度＞100 cm，土壤质地为轻粘土；土壤 pH 为 5.1；地形平坦，坡度 0～3°；土壤以毛管孔隙为主，土壤密度 1.32 g/cm2。

2 材料与方法

2.1 试验材料

试验林为 1 年生新造泡桐林，于 2015 年 11 月种植，2016 年 11 月截干，栽植株行距为 4 m×4 m。

2.2 研究方法

2.1.1 试验设计 共设 4 种间作类型（处理），包括不间作（CK）、间作西瓜（ICW）、间作白术（ICM）、间作射干（ICB），每处理重复 3 次（见表 1）。按随机区组设计，每个标准样地面积20 m×20 m，共 12 个标准样地，期间林地的管理基本一致。分别于 2015 年 11 月、2016 年 10 月底测量泡桐胸径、树高，2016 年 12 月测定土壤养分含量。

表1 新造泡桐林间作类型Tab.1 The new intercropping type of Paulownia fortunei plantation

2.1.2 样品的采集 分别于 4 种处理方式的样地各取 0～20 cm 和 20～40 cm 土层的土样。采用“S”型多点混合采样，每个样地选取 8 个采样点，采集后将土样混合均匀，装入无菌样品袋中，带回实验室进行土壤养分含量的测定。

2.1.3 土壤养分含量的测定 土壤有机质采用重铬酸钾高温外加热法测定；土壤全氮采用半微量凯氏定氮法测定；土壤全磷、全钾采用 NaOH 熔融法测定；土壤有效磷、速效钾采用 Mehlich3 浸提法测定；土壤微量元素钙、镁、铁、锰、铜、锌采用 Mehlich3 浸提液－原子吸收分光光度计法测定。

2.1.4 数据统计 采用 Microsoft Excel 2013 和SPSS 18.0 数据处理软件进行单因素方差分析和相关分析。采用 LSD 差异显著性检验进行多重比较分析。

3 结果与分析

3.1 间作类型对土壤养分含量的影响

0～20 cm 土层土壤有机质的含量在间作类型间存在显著差异（p ＜ 0.05），其中 ICM 对 0～20 cm 土层有机质含量的影响最大（见表 2）。在0～20 cm土层，CK 和 ICM、ICB、ICW 处理的土壤有机质含量分别为 12.30 mg/kg，10.31 mg/kg，8.27 mg/kg，9.51 mg/kg。相对于 CK，各间作处理的土壤有机质含量均为减少，其中 ICM、ICB、ICW 处理分别减少了 32.76%、22.65%、16.19%。在 20～40 cm 土层，土壤有机质含量在间作类型间差异不显著。此外，所有间作类型，0～20 cm 土层土壤有机质含量均显著高于 20～40 cm 土层的。

表2 间作类型对土壤有机质含量的影响Tab.2Effects of different intercropping patterns on soil OM content

0～20 cm 土层土壤全氮、全磷和全钾的含量在间作类型间存在显著差异（p＜ 0.05），其中 ICM 对全氮、全磷和全钾含量的影响最大（见表 3）。在 0～20 cm 土层，与 CK 相比，各间作处理的土壤全氮、全磷和全钾含量均为明显下降，尤以 ICM 处理的减少最为显著（p ＜ 0.05），分别比 CK 减小了 7%、6.91% 和 12.97%；ICB 处理分别比 CK 减少了 7.54%、1.19% 和 10.88%；ICW 处理分别比 CK 减小了 1.8%、5.06% 和 8.71%。在20～40 cm 土层，土壤全氮、全磷和全钾的含量在间作类型间差异不显著。此外，0～20 cm 土层土壤全氮、全磷和全钾含量显著高于 20～40 cm 土层的。

表3 间作类型对土壤全氮、全磷和全钾含量的影响Tab.3 Effects of different intercropping patterns on soil TN，TP and TK contents

0～20 cm 土层土壤有效磷和速效钾的含量在间作类型间存在显著差异（p ＜ 0.05），其中 ICM对有效磷和速效钾含量的影响最大（见表 4）。在0～20 cm 土层，与 CK 相比，各间作处理土壤有效磷和速效钾的含量均为明显下降，尤以 ICM 处理的减少最为显著（p ＜ 0.05），分别比 CK 减少了 23.93%、31.72%；其次是 ICW 处理，分别比 CK 减小了 18.21% 和 29.86%；最后是 ICB 处理，分别比 CK 减小了 8.68%和 11.94%。在20～40 cm 土层，土壤有效磷和速效钾的含量差异不显著。0～20 cm 土层速效钾的含量显著高于20～40 cm 土层的。

表4 间作类型对土壤有效磷和速效钾含量的影响Tab.4Effects of different intercropping patterns on soil AP and AK content

0～20 cm 土层土壤微量元素钙、镁、铁、锰、铜和锌的含量在间作类型间存在显著差异（p＜ 0.05），其中 ICM 对钙、镁、铁、锰、铜和锌的含量的影响最大（见表 5）。在 0～20 cm 土层，与CK相比，各间作处理土壤钙、镁、铁、锰、铜和锌的含量均明显下降，尤以 ICM 处理的减少最为显著（p ＜ 0.05），分别比 CK 减少了 16.74%、34.65%、19.37%、19.03%、31.69%、56.82%，ICB处理分别比 CK 减少了 22.16%、39.58%、21.34%、9.05%、29.27%、54.54%；ICW 处理分别比 CK 减少了9.61%、26.19%、11.02%、1.92%、17.31%、47.78%。在 20～40 cm 土层，土壤微量元素钙、镁、铁、锰、铜和锌的含量在间作类型间差异不显著。0～20 cm 土层土壤微量元素钙、镁、铁、锰的含量显著高于 20～40 cm 土层的。

表5 间作类型对土壤微量元素含量的影响Tab.5 Effects of different intercropping patterns on soil trace elements

间作对不同土层土壤养分含量的影响存在差异，对表层（0～20 cm）土壤的影响较大，对下层（20～40 cm）土壤的影响较小。因为西瓜、白术和射干等经济类作物属于藤本或草本植物，根系均较浅，主要利用 0～20 cm 土层土壤中养分。随着土壤深度的增加，浅根作物对土壤养分的利用都会有所下降［6］。另外，不同间作类型对于土壤养分含量影响的大小顺序为：ICM ＞ ICW ＞ ICB ＞ CK。这可能是由于白术一般是在 3—4 月播种，11 月种植，在其地下茎生长过程中，会吸收大量的养分［7］；西瓜于 3—4 月种植，8—9 月拔园，种植时间较短，且其属于藤蔓植物，枝叶分解速度快，分解过程中有助于土壤养分的补给；射干则生长较缓慢。因此，在与泡桐林间作的过程中，间作白术对于土壤表层的肥力影响较大。

3.2 间作类型对泡桐林生长的影响

间作类型显著影响泡桐林的生长，其中 ICM对泡桐林生长的影响最为显著（p ＜ 0.05），其次是 ICW 和 ICB（见表 6）。与 CK 处理相比，各间作处理泡桐林胸径和树高的生长量均为明显减少，尤以 ICM 处理的减少最为显著（p ＜ 0.05），分别比 CK 减少了 29.25%、24.32%；ICW 和 ICB 处理泡桐林胸径和树高生长量减少较小，其中 ICW 分别减小了 16.34%、12.43%，ICB 分别减小了 10.32%、8.11%。不同间作类型影响的大小顺序为 ICM ＞ ICW ＞ ICB。

表6 间作类型对泡桐林生长的影响Tab.6 Effects of the growth of the different intercropping type of Paulownia fortunei plantation

不同类型间作均会对泡桐林的生长产生影响，但影响程度不同，其影响的大小顺序为ICM ＞ ICW ＞ ICB ＞ CK，其中 ICM 处理的泡桐林的胸径和树高生长量显著降低，可能是由于白术在生长过程中需要消耗较多的土壤养分，影响了对泡桐养分的供给。间作西瓜和间作射干对泡桐林的胸径和树高生长的影响并不显著，可能是由于这些植物在收获时的养分归田比较充分，延缓了土壤地力衰退，从而保证了对泡桐养分的供给。

3.3 泡桐林生长量与土壤养分含量的相关性

间作类型对 0～20 cm 土层土壤养分含量的影响较大，对 20～40 cm 土层土壤的影响较小，因此，选择 0～20 cm 土层的土壤养分含量与泡桐林的胸径和树高进行相关性分析，结果（表 7）表明：泡桐的胸径和树高生长量与土壤有机质、全磷、有效磷、速效钾、锰、铜的含量存在显著正相关（p ＜ 0.05），与全氮、全钾、钙、镁、铁、锌的含量呈不显著正相关。泡桐的胸径与树高存在极显著相关性（p ＜ 0.05）。

表7 泡桐林生长与土壤养分含量的相关关系Tab.7 The correlation of wood growth char acteristics and soil chemical properties of Paulownia fortunei plantation

由于土壤养分很多指标之间存在共线性关系，单因素相关分析结果不能准确解释土壤养分指标对于泡桐林胸径和树高生长的影响。因此，采用线性回归的方法，建立回归模型。回归模型如下：

式中，x1和 x2分别代表有效磷和锰的含量。

土壤有机质、全氮、全磷、全钾、有效磷、速效钾、钙、镁，铁、锰、铜、锌等养分的含量均与泡桐林的胸径和树高生长量呈正相关关系，说明这些养分均可促进新造泡桐林的生长，尤其是有机质、全磷、有效磷、速效钾、锰和铜的含量与新造泡桐林的胸径和树高生长量呈显著性正相关关系，说明这些养分的含量与泡桐林的生长存在极其密切的关系，其中有效磷和锰的含量可以解释泡桐林生长的 91.7% 的变异，说明土壤养分含量在一定程度上能够被泡桐林利用，并促进其生长。

4 结论与讨论

截杆后造林 2 年以上的泡桐根系已较深，约80% 的吸收根分布在土表面 40 cm 以下的土壤中［8］，并在土层厚度大于 70 cm 时生长良好［9］。泡桐每年 5 月发叶，9 月底落叶，发叶晚，落叶早，树冠稀疏，不影响间作作物光合作用，适合间作［10］。本文通过研究不同间作类型对新造泡桐林的生长和土壤养分含量的影响，结果表明，间作均对表层土壤养分含量有显著影响，对下层土壤的影响较小，间作更适宜于泡桐吸收根系生长到土层 20 cm 以下时开始，新造泡桐林不宜间作。

间作类型对新造泡桐林的生长有显著影响，但影响的程度不同，其影响的大小顺序为：间作白术 ＞ 间作西瓜 ＞ 间作射干 ＞ 不间作。因此，为了保持土壤肥力以及不影响新造泡桐林的生长，施肥是重要的手段［11-13］。不同类型的间作，可施用不同量的肥料以补充因间种经济作物对地力的消耗。

土壤养分含量和新造泡桐林生长存在明显正相关关系，说明这些土壤养分均能促进新造泡桐林的生长；尤其是土壤中有机质、全磷、有效磷、速效钾、锰、铜的含量与新造泡桐林的胸径和树高生长量呈现显著性正相关关系，说明这些养分含量的变化能显著影响新造泡桐林的生长。因此，在配方施肥的过程中，可适量增加有机质、全磷、有效磷、速效钾、锰、铜的含量。这些可为土壤合理施肥提供参考。

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（文字编校：唐效蓉）

Effects on the growth of the new Paulownia fortunei plantation and soil chemical properties responded by different intercropping patterns

ZHU Zhiwen1，LI Peng2，HUANG Weihua1， WU Lichao2，TU Jia2,3*
（1.Plantationry Bureau of Xiangyin County，Xiangyin 410051，China；2.Central South University of Plantationry and Technology，a) Key Laboratory of Cultivation and Protection for Non-Wood Plantation Trees，Ministry of Education；b) Cooperative Innovation Center of Cultivation and Utilization for Non-Wood Plantation Trees of Hunan Province，Changsha 410004，China；3.Hunan Academy of Plantationry，Changsha 410004，China）

In order to clarify the effects of different inter cropping type on s oil nutrient content and the growth of new Paulownia sinensis plantation，and the new P.fortunei plantation in Xiangyin County of Hunan Province was selected as the research object.Effects on the growth and soil chemical properties of the new P.fortunei plantation were responded by four treatments of P.fortunei plantation intercrop with watermelon，Atractylodes macrocephala，Belamcanda chinecsis，and control treatment.The results showed that the nutrient contents of soils in 0 ～ 20 cm soil layer were significantly decreased（P ＜ 0.05）compared with the control treatment.The intercropping treatments of P.fortunei with A.macrocephala is most decrease significantly on the soil organic matter, total nitrogen, total phosphorus，total potassium，available phosphorus available potassium，calcium，magnesium，iron，manganese，copper and zinc（P ＜ 0.05），and decreased by 32.76%，7%，6.91%，12.97%，23.93%，31.72%，16.74%，34.65%，19.37%，19.03%，31.68% and 56.82%respectively.The effect of intercropping on s oil nutrient content in 20 ～ 40cm soil layer was not significant.Compared with the control treatment，the intercropping treatments significantly reduced the growth volume of DBH and tree height（P＜ 0.05），and the reduction of growth volume of DBH and tree height was the most significant of he intercropping treatments of P.fortunei with A.macrocephala accounting for 29.25% 24.32%.The growth volume of P.fortunei plantation was significantly correlated with s oil organic matter，total phosphorus，available phosphorus，available potassium, manganese and copper（p ＜ 0.05）.P.fortunei growth was more affected by available phosphorus and manganese.In summary，P.fortunei plantation intercrop with waterm elon，A.macrocephala，B.chinecsis were significantly reduced the s urface soil nutrient content，and obvious significantly affected the new P.fortunei DBH and tree height growth；the intercropping treatments of P.fortunei with A.macrocephala to reduce soil surface nutrient content is most significant.The effect of intercropping type on the soil nutrient content of soil below 20 cm was not significant.Therefore，it is suggested that the ne w P.fortunei plantation should not be intercroppe，and the intercropping work should be start carried out when the root of the P.fortunei root is more than 20 cm.

new Paulownia fortunei plantationthe new，intercrop，soil chemical properties，growth increment

S 792.43

A

1003-5710（2017）02-0015-05

10.3969/j.issn.1003-5710.2017.02.003

2017-04-11

国家科技支撑计划项目“泡桐速生丰产林定向培育技术研究”（2015BAD09B0204）；中央财政林业科技推广项目“泡桐大径材专用肥及施肥技术推广与示范”（[2014]XT009号）

朱志文（1970-），男，工程师，主要从森林保护研究

涂 佳，助理研究员；E-mail：65198218@qq.com