套种绿肥对茶园土壤理化性状的影响①

宋 莉，廖万有，王烨军，苏有健，张永利，罗 毅，孙 力（安徽省农业科学院茶叶研究所，安徽祁门 245600）

套种绿肥对茶园土壤理化性状的影响①

宋 莉，廖万有*，王烨军，苏有健，张永利，罗 毅，孙 力
（安徽省农业科学院茶叶研究所，安徽祁门 245600）

通过田间小区试验，以不套种任何绿肥处理为对照，研究了白三叶（Trifolium repens L.）、多年生黑麦草（Lolium perenne L.）和两者混播的 3 种套种模式对茶园土壤理化性状及环境小气候的影响。结果表明：茶园套种绿肥有降低土壤体积质量、降低土壤紧实度、改善土壤气相和液相比例的趋势，套种绿肥可明显降低地表、5 cm、10 cm 和15 cm 土层温度，减小土壤温度变幅。最高温时，各土层降温效果均为：黑麦草＞白三叶＞混播。绿肥处理的土壤有机质含量、全氮含量、速效磷含量和速效钾含量较对照有所增加，增幅分别为 6.67% ～ 12.6%、0.8% ～ 15.2%、24.1% ～ 26.7% 和 6.8% ～ 88.9%。绿肥处理与对照相比，土壤微生物数量明显增加：细菌数量、真菌数量、放线菌数量分别是对照的1.75倍 ～ 2.58 倍、1.22倍 ～ 1.88 倍和 1.15倍 ～ 1.46 倍。因此，茶园套种白三叶和套种黑麦草对土壤生态环境效应的改善和茶园土壤基本肥力的效果相对更佳，值得在生产上进一步推广应用。

白三叶；黑麦草；物理性状；肥力；土壤温度；土壤微生物

绿肥是指可以利用其生长过程中所产生的全部或部分鲜体，直接或间接翻压到土壤中作肥料；或者是通过它们与主作物的间套轮作，起到促进主作物生长、改善土壤性状等作用的作物［1］。种植绿肥可使土壤疏松、孔隙度增大、降低土壤紧实度，从而降低土壤体积质量［2-3］。绿肥植株覆盖地面，减少地表水分散失，减小土壤温度变幅［4-6］。

茶树是一种喜温、喜湿的多年生深根系作物，一旦栽植即长期固定，不能经常翻耕，随着茶树的生长，采茶、施肥等管理作业只能在茶行中进行，行间土壤长期受人为的影响［7］，土壤板结退化严重，加之茶园中肥料和农药的不合理施用，茶园生态环境日渐恶劣，严重制约茶树的生长发育及高产稳产的获得［8-9］。作为我国传统的有机肥源，绿肥是解决上述问题的有效、实用、经济、便捷的方法［1］。间作生草已经成为许多国家和地区普遍采用的果园土壤管理模式［10］，但我国茶树栽培方面长期受“草与树争水争肥”理论的影响，茶园套种绿肥的报道较少。有研究表明茶园套种经济绿肥可在高温期降低地表温度，提高土层含水量，增加土壤速效养分，减少泥沙流失量，茶园生态环境明显改善，茶园经济效益显著提高［11-13］。本文通过田间小区试验，以不套种任何绿肥处理为对照，研究白三叶、多年生黑麦草和两者混播的3种套种模式对茶园土壤理化性状及环境小气候的影响，以期为茶园合理利用和改良提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验在谢裕大茶叶股份有限公司唐模生态示范茶园进行。该地地处黄山市徽州区，属亚热带季风气候，四季分明，日照充足，无霜期较长，季风气候明显，年均气温 15.5℃ ～ 16.5℃，降水量在 1 300 ～1 700 mm之间。茶树为15年生群体种，树势中等。供试绿肥为白三叶和黑麦草。

1.2 试验设计

试验共设4个处理：①对照；②白三叶；③黑麦草；④白三叶和黑麦草混播。每2条茶行沟为1个处理，每条茶行播种40 m，每个处理3次重复，随机区组排列。茶园行间翻耕耙平后播种，绿肥在茶树行间撒播，绿肥行距30 cm。播种量为：黑麦草22.5 kg/hm2，白三叶15 kg/hm2，混播黑麦草用量18 kg/hm2、白三叶 6 kg/hm2，均为常规播种量，对照处理自然生草。茶树施肥及其他管理按照当地常规措施进行。黑麦草植株高于25 cm时割刈，每次留茬不低于5 cm。

1.3 测定指标与方法

绿肥成熟后测定田间0 ～ 15 cm土壤紧实度，同时将纽扣温度记录仪埋在距土表0、5、10、15 cm的绿肥下方，设置为每2 h自动测定1次，共测55 天。取0 ～ 15、15 ～ 30 cm土壤样品，带回实验室测定计算茶园土壤体积质量、比重、总孔隙度、固液气三相比、微生物数量（鲜土）、pH、全氮、速效磷、速效钾、有机质。

土壤紧实度用土壤紧实度仪（TJSD-750，浙江托普仪器公司）测定；土壤体积质量用环刀法测定；土壤比重用比重瓶法测定，计算土壤总孔隙度和三相比；土壤温度用纽扣式温度记录仪Ds1923测定；土壤微生物用微生物平板计数法测定；土壤pH用pH计测定；全氮含量用半微量凯氏定氮仪测定；速效磷含量用NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定；速效钾含量用NH4OAc浸提-火焰光度计法测定；有机质含量用重铬酸钾外加热法测定。

1.4 数据处理

采用Excel 2003进行图表处理，DPS7.05软件进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同绿肥对茶园土壤物理性状的影响

种植不同绿肥对茶园土壤主要物理性状的影响见表1。与对照处理相比较，茶园种植不同绿肥均有降低土壤体积质量、降低土壤紧实度、增大土壤总孔隙度、改善土壤气液固三相比的趋势。各处理间土粒密度差异不显著。除混播处理外，白三叶和黑麦草处理的土壤体积质量比对照分别降低了 19.6% 和26.1%。种植绿肥处理的土壤紧实度比对照处理降低3.4% ～ 11.6%，其中黑麦草处理对降低土壤紧实度效果最为明显。对土壤总孔隙度的影响，黑麦草处理提高幅度最大为 5.6%，白三叶处理次之为 3.2%，混播处理提高幅度最小为0.5%。不同绿肥处理均可降低土壤固相率，提高土壤气相和液相比例，其中白三叶和黑麦草处理的土壤气相比例增加 3.2% 和 21.4%，白三叶和混播处理的土壤液相比例增加3.3% 和2.8%。

表1 不同绿肥对茶园土壤物理性状的影响Table1 Effects of different green manures on soil physical properties of tea plantation

2.2 不同绿肥对茶园土壤温度的影响

由图1可知，绿肥处理与对照比较可明显降低地表、5 cm、10 cm和15 cm土层温度，减小土壤温度变幅。最高温时，各土层不同绿肥处理较对照分别降低0.21 ～ 0.78℃、0.08 ～ 1.45℃、0.88 ～ 1.32℃ 和0.56 ～1.30℃，降温效果均为：黑麦草＞白三叶＞混播。最低温时，地表除黑麦草处理外，白三叶和混播处理较对照均有所上升，5 cm土层除白三叶处理外，黑麦草和混播处理较对照均有所上升，10 cm和15 cm土层绿肥处理均低于对照。地表日温差绿肥处理较对照减小幅度为：白三叶0.62℃＞黑麦草0.61℃＞混播0.48℃；5 cm土层为：黑麦草1.49℃＞白三叶0.35℃＞混播0.11℃；10 cm土层为：黑麦草 1.31℃＞混播 0.74℃＞白三叶0.69℃；15 cm土层为：黑麦草0.85℃＞白三叶0.64℃＞混播0.52℃。

不同土层间比较，一日最高温地表出现在中午12点，5 cm和10 cm土层在16点，15 cm土层在18点；一日最低温地表出现在早上4点，5 cm土层在6点，10 cm和15 cm土层在8点。5、10和15 cm土层的最高温与最低温呈现时间有明显的延缓滞后效应。

种植不同绿肥对茶园不同土层各时期温度的影响见图2。0 ～ 15 cm土层大部分时间，套种绿肥处理每天的温度均低于对照处理。套种绿肥处理的地表温度比对照低0.01 ～ 1℃，5 cm土层温度比对照低0.05 ～1.97℃，10 cm土层温度比对照低0.22 ～ 1.6℃，15 cm土层温度比对照低0.01 ～ 1.75℃，表明茶园套种绿肥可明显降低土壤各土层温度，其原因主要在于绿肥阻隔了太阳对土壤的直接辐射。

2.3 不同绿肥对茶园土壤肥力的影响

种植不同绿肥对茶园土壤肥力的影响见表2。茶园套种绿肥可显著提高土壤肥力，绿肥处理与对照比较，除白三叶处理的pH降低外，黑麦草和混播处理的pH分别提高了0.2% 和2.7%。绿肥处理的有机质含量均高于对照，平均提高2.49 g/kg。绿肥处理的土壤全氮含量、速效磷含量和速效钾含量较对照有所增加，增幅分别为0.8% ～ 15.2%、24.1% ～ 26.7% 和6.8% ～ 88.9%，其中混播处理的土壤全氮含量和速效磷含量增幅最高，黑麦草处理的土壤速效钾含量增幅最高。

图1 不同绿肥对茶园土壤不同土层温度日变化的影响Fig. 1 Effects of different green manures on daily soil temperatures in different layers of tea plantation

图2 不同绿肥对不同时期茶园各土层温度的影响Fig. 2 Effects of different green manures on soil temperatures in different layers of tea plantation in different periods

表2 不同绿肥对茶园土壤肥力的影响Table2 Effects of different green manures on soil fertility of tea plantation

2.4 不同绿肥对茶园土壤微生物的影响

由表3可以看出，茶园根际微生物组成以细菌为主，放线菌次之，真菌数量最少。绿肥处理与对照相比，土壤微生物数量明显增加：细菌数量是对照的1.75倍 ～ 2.58倍，真菌数量是对照的1.22倍 ～ 1.88倍，放线菌数量是对照的1.15倍 ～ 1.46倍。其中黑麦草处理的细菌、真菌和放线菌的数量均最高，比对照高出 158.3%、88.8% 和 46.2%，呈显著差异。

表3 不同绿肥对茶园土壤微生物的影响（cfu/g）Table3 Effects of different green manures on soil microorganisms of tea plantation

3 小结与讨论

茶园套种绿肥有降低土壤体积质量、降低土壤紧实度、增大土壤总孔隙度、改善土壤气液固三相比的趋势。其中土壤紧实度比对照处理降低 3.4% ～11.6%，土壤总孔隙度提高0.5% ～ 5.6%，白三叶和黑麦草处理的土壤气相比例增加3.2% 和21.4%，白三叶和混播处理的土壤液相比例增加 3.3% 和 2.8%。种植绿肥能提高土壤孔隙度、降低土壤体积质量主要原因可能有两方面：①绿肥自身根系的生长，使得土壤疏松，孔隙度增大，降低土壤紧实度，从而降低土壤体积质量；②套种的绿肥根系腐烂后，有机物被微生物分解利用，留下原根系生长的空间，从而增加了土壤孔隙度，促进土壤空气与大气的交换，因此种植绿肥是改善土壤物理性质的重要措施。

茶园套种绿肥可明显降低地表及各土层温度，减小土壤温度变幅，其中黑麦草处理降温效果最明显，平均日变化最高温中可降低0 ～ 15 cm土温0.21 ～1.44℃，平均日温差减小 0.21 ～ 1.31℃。白三叶和混播处理次之，最高温时分别降低 0.1 ～ 1.11 ℃ 和0.08 ～ 0.88℃，平均日温差减小1.92 ～ 0.69 ℃ 和 0.16 ～0.74℃。不同绿肥处理各土层温度较对照均有所降低，有可能是绿肥生长过程中茎叶对地表的遮蔽作用，在高温时减缓地温上升，低温时（夜晚）防止热量散失，干旱时减少表土水分蒸发，提高土壤含水量，为主作物创造良好的生长条件［14-16］。土壤微生物的数量直接影响土壤的生物化学特性及土壤养分的组成与转化，是衡量土壤肥力高低的重要指标［17-18］。茶园套种绿肥后，土壤微生物数量明显增加，其中黑麦草处理的细菌、真菌和放线菌的数量均最高，与其他处理差异显著。套种绿肥对土壤生物活性的影响是多方面的。首先，绿肥根系生长的机械作用，使得土壤疏松，为土壤生物生长创造了有利条件；其次绿肥在生长活动和吸收养分过程中分泌有机物，为根际微生物提供营养和能源物质，从而提高微生物的数量和活力［19-20］。

茶园套种绿肥可显著提高土壤肥力，本试验绿肥处理的土壤有机质含量、全氮含量、速效磷含量和速效钾含量较对照均有所增加，增幅分别为 6.67% ～12.6%、0.8% ～ 15.2%、24.1% ～ 26.7% 和 6.8% ～88.9%。此结果与黄东风等［21］在茶园套种牧草后土壤速效钾含量下降0.02% ～ 51.67% 的研究结果不同，分析原因可能是地理差异所致。茶园中套种绿肥后，大量的残根、落叶、枯茎和鲜草在土壤中降解可提高有机质含量，且绿肥生长减少了对土壤的耕作扰动次数，增加土壤覆盖度，避免土壤的过度通气，降低土壤有机质的分解转化，同时增加微生物的数量，改善土壤酶的活性。另外豆科绿肥根系的根瘤菌可有效固定空气中游离的氮素，从而增加土壤氮素含量［22-23］，有机物料还可为微生物供给所需的能源和磷养分［24］，饱和土壤表面上的磷固定点，减少对磷的固定，提高土壤磷的有效性，进而提高土壤肥力。

综合上述研究结果，茶园套种绿肥可有效改善土壤的物理化学性状及环境小气候，为茶树创造良好的生长条件，为茶树高产提供有力保障。

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Effects of Interplanting Green Manure on Soil Physico-chemical Characters in Tea Plantation

SONG Li， LIAO Wanyou*， WANG Yejun， SU Youjian， ZHANG Yongli， LUO Yi， SUN Li
（Tea Research Institution， Anhui Academy of Agricultural Sciences， Qimen， Anhui 245600， China）

A field experiment was conducted to study the effects of interplanting green manures on soil physico-chemical characters， soil fertility and environmental microclimate in tea plantation. The treatments included none-green manure （CK），interplanting white clover （Trifolium repens L.）， interplanting perennial ryegrass （Lolium perenne L.） and clover-ryegrass mixed sowing in tea gardens. Soil samples were collected from different layers of 0-5， 5-10 and 10-15 cm and the contents of organic matter， total nitrogen and rapid available phosphorus were determined， air temperature， relative humidity and soil temperature were measured. The results showed that interplanting green manure effectively reduced soil bulk density and soil compaction，improved the ratio of soil gas phase and liquid phase， reduced soil temperatures at surface， 5 cm， 10 cm and 15 cm depths significantly， decreased the amplitude of soil temperature. While at the highest temperature， the cooling effect of each soil layer were in order of ryegrass ＞ white clover ＞ mixed sowing. The contents of soil organic matter， total nitrogen， available phosphorus and available potassium under green manure treatments were higher than CK， increased by 6.67%-12.6%， 0.8%-15.2%，24.1%-26.7% and 6.8%-88.9%， respectively. Green manure treatments increased significantly soil microbial quantity compared with CK， the number of bacteria， fungi and actinomycetes were 1.75-2.58 times， 1.22-1.88 times and 1.15-1.46 times of CK，respectively. The above results proved that the good effects and application prospect of interplanting white clover or perennial ryegrass in tea gardens in improving soil fertility and environmental microclimate.

White clover； Ryegrass； Physical properties； Soil fertility； Soil temperature； Soil microorganism

S571.1

10.13758/j.cnki.tr.2016.04.008

现代农业产业技术体系建设专项资金（CARS-23-03A）和国家技术创新工程试点省专项资金项目（13Z03097）资助。

（lwanyou@126.com）

宋莉（1987—），女，吉林白山人，硕士，主要从事植物营养学研究。E-mail： 1036232321@qq.com