油茶林土壤生化性对磷素水平的响应研究

朱丛飞，罗汉东，胡冬南，徐晓凤，王书丽，张 令，郭晓敏，牛德奎，李碧霞

（1.江西农业大学 a. 江西省森林培育重点实验室；b. 国土资源与环境学院，江西 南昌 330045；2.江西春源绿色食品有限公司，江西 南昌 334000）

油茶林土壤生化性对磷素水平的响应研究

朱丛飞1a，罗汉东1b，胡冬南1a，徐晓凤1a，王书丽1a，张 令1a，郭晓敏1a，牛德奎1b，李碧霞2

（1.江西农业大学 a. 江西省森林培育重点实验室；b. 国土资源与环境学院，江西 南昌 330045；2.江西春源绿色食品有限公司，江西 南昌 334000）

探究不同磷水平施肥对油茶林土壤养分含量、微生物数量及酶活性的影响，从而确定最佳施磷水平为油茶植株营养生长和提高经济效益奠定基础。设定了每年每株植株氮最佳用量69 g和钾最佳用量99.57 g，并设置了单株年施入磷肥量：0、300、600、900、1 200 g共5个梯度，研究不同磷水平下油茶林土壤养分含量、微生物数量及酶活性的变化趋势及其相关性。结果表明：对于土壤养分而言，有效磷含量呈上升趋势，在P4磷水平呈最大值；有机质含量呈先上升后下降趋势，在P3磷水平时达到最大值；而碱解氮及速效钾呈下降趋势；对于土壤微生物数量而言，细菌、真菌、放线菌及解磷菌数量呈先上升后下降趋势，在P3磷水平时达到最大值；对于土壤酶活性而言，磷酸酶、过氧化氢酶及蔗糖酶活性呈先增加后下降趋势，在P3磷水平时达到最大值，而脲酶呈下降趋势。通过相关性分析可知，土壤养分含量、微生物数量及酶活性间相关性密切。

油茶；磷水平；土壤养分含量；土壤微生物数量；土壤酶活性；相关性

油茶是中国特有的木本油料植物，油茶种植受到政府及林农的普遍重视，并逐渐成为我国南方地区主要的经济树物[1-2]。研究表明，长期食用茶油可有效预防心血管疾病，油茶能带来良好的经济和社会效益[3-4]。我国有着悠久的油茶栽培历史，特别在21 世纪初，油茶产业发展迅速，油茶高产优良无性系品种和芽苗砧嫁接等技术研究的大规模的应用推广，使油茶高产成为可能[5]。但是对于油茶林土壤的研究却并不多见。土壤是植株正常生长发育和生态系统运行的物质基础[6-7]。磷素是植株生长发育不可或缺的大量营养元素，在促进植株的生长发育和新陈代谢方面起着非常重要的作用[8-9]。土壤养分作为土壤的重要组成部分，代表土壤肥力的高低，并与土壤质量关系密切，而土壤酶活性和土壤微生物数量亦与土壤养分有着密切的联系[10]。本试验通过研究不同磷水平下施肥对油茶林土壤养分含量、微生物数量及酶活性的变化规律，揭示不同磷水平施肥对油茶林土壤中土壤微生物学特性（土壤酶活性和土壤微生物量）和养分发展的规律，从而确定最适施磷量并为油茶植株营养生长和提高经济效益奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于江西上饶玉山县南山乡，属中亚热带湿润季风气候。林地为低山丘陵区，为花岗岩母质发育而成的红壤，土层厚度大于50 cm。用ASI法[11]对养分进行测定，土壤pH均值为4.06，有机质含量为1.44%，NH4＋-N为17.7 mg/kg，NO3

－-N为0.74 mg/kg，有效P为0.53 mg/kg，速效K为26.2 mg/kg。

1.2 试验材料

供试油茶为江西省春源食品公司栽培的高产赣无性系，2012年种植，林分株行距2.0 m×2.5 m。试验所用肥料为含N量为46%的尿素、含P2O5量为15%的钙镁磷、含K2O量为60%的氯化钾。

1.3 试验设计

试验采用单因素随机区组试验设计，通过测土试验，设定了每年每株氮最佳用量69 g和钾最佳用量99.57 g，并设置了单株年施入P量：0、15.72、31.44、47.15、62.87g共5个梯度（相当于每年每株施用磷肥0、300、600、900、1 200 g），依次设置处理号为P0、P1、P2、P3、P4。试验共设计5个处理，每个处理5棵，相邻两处理间设一保护行，重复3次。施肥在2013—2015年的4月和10月下旬，每次施肥为年施入量的一半，肥料采用沿树冠幅滴水线挖环状沟施入。

1.4 试验测定及方法

试验于2015年7月中旬进行取土，在每个处理的每个样区离油茶主根 50 ～ 60 cm，靠近施肥点但不重叠处采取 5 点取样法，所取土样为0 ～20 cm 的表层土，用1 mm 筛筛取5个点的混合土样[12]。取其中一份放于实验室自然风干，待土壤理化性质测定；取一份用于土壤酶活性的测定，存于 0 ～ 4 ℃的冰箱中；取一份于一个星期内进行微生物数量平板计数实验。

1.4.1 土壤养分含量的测定

土壤中碱解氮采用凯氏定氮法测定[13]，有机质采用高温重铬酸钾氧化－容量法，有效磷用0.5 mol/L NaHCO3浸提－钼锑抗比色法，速效钾依次用乙酸铵浸提－火焰光度法测定[14]。

1.4.2 土壤酶活性测定

土壤中脲酶活性采用靛酚蓝比色法测定，土壤中过氧化氢酶活性用用高锰酸钾滴定法测定，土壤磷酸酶活性用磷酸苯二钠法测定，土壤蔗糖酶活性用3，5 二硝基水杨酸比色法测定[15]。

1.4.3 土壤微生物数量测定

土壤微生物计数采用稀释平板法细菌采用用牛肉膏蛋白胨培养基，真菌用马铃薯蔗糖培养基，放线菌用改良高氏一号琼脂培养基[16]，解磷菌用磷酸钙盐无机磷培养基[17]。

1.5 数据处理与分析

试验数据采用Microsoft Excel 2010进行数据处理，SPSS17. 0 软件作方差分析和相关性分析，其中对土壤养分、土壤微生物及土壤酶活性各指标采用单因素方差分析 (One-way ANOVA)，检验不同磷水平对土壤养分、土壤微生物及酶活性的影响的显著性。对土壤养分、土壤微生物以及土壤酶活性之间的关系进行相关分析。采用Duncan法进行多重比较，图形均采用Sigmaplot 12.5完成。

2 结果与分析

2.1 施磷水平对油茶林土壤养分含量的影响

根据试验测得的有效磷、碱解氮、速效钾及有机质，分析结果见表1。采用单因素方差分析表明不同磷水平处理对油茶林土壤养分含量有不同影响。其中对有效磷的影响中，P0、P1、P2与P3与P4间存在显著差异，且有效磷含量随着施磷量的增加呈上升趋势，在P4磷水平时达到最大值31.62 mg·kg-1，说明施磷肥能提高油茶林土壤中有效磷含量，并且随着施磷量的增加而升高；对碱解氮的影响中，P0与P1与P2、P3与P4间存在显著差异，油茶林土壤中碱解氮含量随着施磷量的增加呈下降趋势，在P4磷水平时降到最小值87.48 mg·kg-1，说明施磷肥能提高油茶植株对土壤中氮的吸收，并且随着施磷量的增加而加大；对速效钾的影响中，P0、P1与P3与P4和P2与P4间存在显著差异，油茶植株土壤中速效钾含量随着施磷量的增加呈下降趋势，在P4磷水平时降到最小值，说明施磷肥能提高油茶植株对土壤中钾的吸收，且随着施磷量的增加而加大；对有机质的影响中，P0与P1、P4与P2与P3间存在显著差异，土壤有机质随着施磷量的增加呈先上升后下降的趋势，且在P3磷水平时达到最大值，说明适量磷肥能增加土壤有机质含量，过量则影响土壤有机质的形成。由表2可知，油茶林土壤养分指标中有效磷、碱解氮、速效钾及有机质的方差分析结果均是组间存在极显著差异，组内不存在显著差异（P＜0.01）。

表1 不同磷水平处理对油茶林土壤养分含量的影响†Table 1 Different phosphorus level deals with the influence of soil nutrient content of camellia woodland mg·kg-1

2.2 施磷水平对油茶林土壤微生物数量的影响

根据试验测得的土壤细菌、真菌、放线菌及解磷菌数量，试验结果见图1。可知，不同施肥处理对油茶林土壤微生物数量影响较大，且各施肥处理比不施肥处理影响大。随着施磷量的增加，油茶林土壤中细菌、真菌、放线菌及解磷菌的数量逐渐增加，且在P3磷水平时达到最大值。施磷肥有效增加了油茶林土壤中细菌的数量，其中P0与P2与P3与P4间和P2与P0与P3间存在显著差异，各施磷肥处理比不施磷肥处理依次增加了16.48%、21.21%、43.75%、9.66%；施磷肥能有效促进土壤微生物活动，土壤中真菌数量得到显著增加，其中P0与P1与P2、P4与P3间存在显著差异，各施肥处理比施肥处理增大1.15～1.37倍；对土壤中放线菌的数量影响中，各处理间均存在显著差异，且施磷肥处理比不施磷肥处理增大1.21～1.71倍；随着施肥量的增加，土壤中解磷菌的数量得到显著增大，其中P0与P1、P2、P3与P4间存在显著差异，各施磷肥处理比不施磷肥处理依次增加了43.13%、47.46%、48.78%、30.13%。施磷肥能显著促进油茶林土壤微生物的活动，过量磷肥会减缓其活动。由表3可知，油茶林土壤微生物指标中细菌、真菌、放线菌及解磷菌的方差分析结果均是组间存在极显著差异，组内不存在显著差异（P＜0.01）。

表2 不同磷水平处理的油茶林土壤养分含量的方差分析结果Table 2 Different phosphorus levels of soil nutrient content of the variance analysis results

图1 不同磷水平处理对油茶林土壤微生物数量的影响Fig.1 Different phosphorus levels affect oleifera forest soil microbial quantity

表3 不同磷水平处理的油茶林土壤微生物数量的方差分析结果Table 3 Different phosphorus levels of camellia forest soil microbial quantity variance analysis results

2.3 施磷水平对油茶林土壤酶活性的影响

由图2可知，不同磷水平对油茶林土壤酶活性影响不同，且施肥处理比不施肥处理影响要大。磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶在P3磷水平时达到最大值，且都呈现先增大后减小的趋势；脲酶在P0水平时为最大值，不同磷水平下呈下降趋势。对磷酸酶进行分析，其中P0与P1与P2、P4与P3之间存在显著差异，各施肥处理比不施肥处理依次增加了12.61%，33.30%，56.97%，26.15%，适量增施磷肥能增强土壤中磷酸酶的活性，过量则减缓其活性；对脲酶进行分析，其中P0与P1、P2与P3、P4之间存在显著差异，各施肥处理比不施肥处理依次减少了11.25，14.17%，24.74%，33.33%，施磷肥会减弱土壤中脲酶的活性；对过氧化氢进行分析，其中P0与P1与P3和P0与P2和P3与P4之间存在显著差异，且各施肥处理比不施肥处理增加1.11～1.32倍，适量增施磷肥能增强土壤中过氧化氢酶的活性，过量则减缓其活性；对蔗糖酶进行分析，P0与P1与P2、P3与P4之间存在显著差异，且各施肥处理比不施肥处理增加1.08～1.33倍，适量增施磷肥能增强土壤中蔗糖酶的活性，过量则减缓其活性。由表4可知，油茶林土壤酶活性指标中磷酸酶、脲酶、过氧化氢酶及蔗糖酶的方差分析结果均是组间存在极显著差异，组内不存在显著差异（P＜0.01）。

图2 不同磷水平处理对油茶林土壤酶活性的影响Fig.2 Different phosphorus treatment on forest soil enzyme activity of the impact

表4 不同磷水平处理的油茶林土壤酶活性的方差分析结果Table 4 Different phosphorus levels of forest soil enzyme activity of the variance analysis results

2.4 油茶林土壤各指标间的相关性分析

2.4.1 油茶林土壤养分与土壤微生物间的相关性

土壤微生物是土壤活动的参与者，土壤养分与土壤微生物量间有着十分密切的相关性。由表5可知，有效磷与细菌、真菌、放线菌及解磷菌呈正相关，其中与真菌及放线菌呈极显著正相关；碱解氮与土壤微生物呈负相关，其中与真菌及放线菌呈极显著负相关；速效钾与细菌呈正相关，与真菌、放线菌及解磷菌呈负相关，其中与放线菌呈显著负相关；有机质与土壤微生物呈极显著正相关。

2.4.2 油茶林土壤养分与土壤酶活性间的相关性

土壤酶在油茶林土壤中起着不可或缺的作用，土壤养分与土壤酶活性间有着十分密切的相关性。由表5可知，有效磷与磷酸酶、过氧化氢酶及蔗糖酶呈正相关性，其中与磷酸酶呈显著正相关，而与脲酶呈极显著负相关性；碱解氮与磷酸酶、过氧化氢酶及蔗糖酶呈负相关性，其中与磷酸酶呈显著负相关性，而与脲酶呈极显著正相关性；速效钾与磷酸酶、过氧化氢酶及蔗糖酶呈负相关性，而与脲酶呈极显著正相关性；有机质与磷酸酶、过氧化氢酶及蔗糖酶呈极显著正相关性，而与脲酶呈负相关性。

2.4.3 油茶林土壤微生物量与土壤酶活性间的相关性

土壤微生物是土壤中活跃的组成部分，土壤微生物量与土壤酶活性间有着十分密切的相关性。根据表5的相关性分析，细菌与磷酸酶、过氧化氢酶及蔗糖酶呈极显著正相关性，而与脲酶呈负相关性；真菌与磷酸酶、过氧化氢酶及蔗糖酶呈极显著正相关性，而与脲酶呈极显著负相关性；放线菌与磷酸酶、过氧化氢酶及蔗糖酶呈极显著正相关性，而与脲酶呈极显著负相关性；解磷菌与磷酸酶、过氧化氢酶及蔗糖酶呈极显著正相关性，而与脲酶呈负相关性。

综上所述，施磷肥能显著加强油茶林土壤酶活性、土壤养分及土壤微生物量间的紧密联系。

表5 油茶林土壤养分含量、土壤微生物数量及土壤酶活性的相关性分析Table 5 Camelliaforest soil nutrient content，soil microbial quantity and correlation analysis of soil enzyme activity

3 结论与讨论

本试验对油茶林土壤养分含量、土壤微生物量及土壤酶活性进行相关性分析，发现土壤养分含量、土壤微生物量及土壤酶活性三者间相关性显著，联系紧密。不同磷水平施肥对油茶林土壤养分含量的影响是不同的。其中，对于有机质含量而言，随着施磷量的增加呈先上升后下降的趋势，在P3磷水平时呈最大值，有学者研究表明，施用磷肥能增加土壤有机质含量，但并不是磷肥施入越多，土壤有机质含量越高[18]，本试验结果与该学者研究结果相一致。对于有效磷含量而言，不同磷水平亦呈先上升的趋势，有学者提出，施磷能显著提高植株土壤有效磷含量[19]。对于油茶林土壤中碱解氮及速效钾含量而言，随着施磷量的增加呈下降趋势，在P4磷水平时降到最小值，说明施磷肥能提高油茶植株对土壤中氮钾的吸收，并且随着施磷量的增加而加大。

施磷肥能显著油茶林土壤酶活性，随着施磷量的增加，土壤中磷酸酶、过氧化氢酶及蔗糖酶活性呈先增大后减小趋势，在P3磷水平时达到最大值。有研究表明，施加磷肥对土壤酶活性存在不同的影响，过量磷肥的施用对土壤酶活性可能会产生不利影响[20]。土壤脲酶是一种能够催化尿素水解生成氨、二氧化碳和水的水解酶，脲酶从很大程度上影响施入土壤的尿素利用率，且其活性与参与土壤供氮能力有紧密联系[21]。脲酶在中性土壤中活性最高[22]。钙镁磷肥呈碱性，过量磷肥的施入，土壤呈碱性，脲酶活性降低。脲酶活性与水解氮呈极显著正相关[23]，而钙镁磷肥呈碱性，不利于水解氮的存在，脲酶活性将受到不利影响。故随着磷肥的施入，油茶林土壤脲酶活性呈下降趋势。

施磷肥能显著提高土壤微生物数量，随着施磷量的增加，土壤中细菌、真菌、放线菌及解磷菌数量呈先增大后减小趋势，在P3磷水平时达到最大值。有研究表明，在作物成熟期，施磷水平越高土壤微生物数量越多[24]。施肥对土壤微生物产生显著作用，对土壤总细菌和真菌数量影响显著[25]。大多数细菌的最适宜的pH为6.5～7.5，放线菌一般在微碱性即pH为7.5～8.0最适宜[22]。过量施入磷肥不利于土壤微生物的存在。

综上所述，适量施磷肥能通过提高油茶林土壤养分含量、土壤微生物数量及土壤酶活性来促进油茶植株生长，从而增加油茶林的经济效益，而过量施入磷肥不利于油茶植株的生长和养分累积。本试验具有一定的局限性，试验时间不够长，关于施入磷肥对油茶林地土壤生化性质的影响还需进一步深入研究。

[1] 文亚雄,刘君昂,刘小平,等.不同间作模式对油茶幼林病虫害发生的影响[J].经济林研究,2016,34(1):129-134.

[2] 罗汉东,朱丛飞,张 令,等.施磷肥水平对油茶植株营养生长的影响[J].经济林研究,2016,34(4):52-56.

[3] 朱 勇.茶油的脂肪酸变化及其生物酚的抗氧作用[D].长沙:中南林业科技大学,2013.

[4] 丁桂娇,阮成江,赵 月,等.玉屏油茶良种果实性状的相关性和主成分分析[J].经济林研究,2016,34(1):26-32.

[5] 胡冬南,涂淑萍,刘亮英,等.氮、磷、钾和灌水用量对油茶春梢生长的影响[J].林业科学,2015,51(4):148-155.

[6] 韦宏民,何 斌,梁 运,等.不同板栗-农间作模式对土壤理化性质的影响[J].经济林研究,2014,32(3):150-153.

[7] 郭雄飞,陈 璇,黎华寿,等.不同林分改造模式对土壤酶活性及微生物数量的影响[J].中南林业科技大学学报,2015,35(9): 30-34.

[8] Raghothama K G. Phosphate transbort and signaling[J]. Current Opinion in Plant Biolagy,2000, 3(3):182-187.

[9] Abel S, Ticconi C A, Delatorre C A. Phosphate sensing in higher plants[J]. Physiologiaplantarum,2002, 115:1-8.

[10] 郭 萍,文庭池,董玲玲,等.施肥对土壤养分含量、微生物数量和酶活性的影响[J].农业现代化研究,2011,32(3):362-366.

[11] 加拿大钾磷研究所北京办事处.土壤养分状况系统研究法[M].北京: 中国农业科技出版社,1992.

[12] 王 华,牛德奎,胡冬南,等.不同肥料对油茶林土壤及叶片磷素状况的影响[J].经济林研究,2014,32(4):52-57.

[13] 鲍士旦.土壤农化分析:3版[M].北京:中国农业出版社,2000.

[14] 尹献远,徐 霄,余丽丽.全自动凯氏定氮仪测定土壤碱解氮的探讨[J].浙江农业科学,2012, (8):1185-1187.

[15] 桂 莎.幼龄油茶生长和林地土壤对水氮耦合的响应研究[D].南昌:江西农业大学,2015.

[16] 袁红莉,王贺祥.农业微生物学及实验指导[M].北京:中国农业出版社,2009.

[17] 郝 艳.油茶林土壤微生物、酶活性研究及高效解磷菌的筛选[D].长沙: 中南林业科技大学,2009.

[18] 张少民,郝明德,柳燕兰.黄土区长期施用磷肥对冬小麦产量、吸氮特性及土壤肥力的影响[J].西北农林科技大学学报: 自然科学版,2007,35(7):159-163.

[19] 陈波浪,蒋平安,盛建东.磷肥对棉田土壤有效磷及土壤酶活性的影响[J].土壤通报,2014,45(1):185-188.

[20] 王朋超,孙约兵,徐应明,等.施用磷肥对南方酸性红壤镉生物有效性及土壤酶活性影响[J].环境化学,2016,35(1):150-158.

[21] 刘淑英.不同施肥对西北半干旱区土壤脲酶和土壤氮素的影响及其相关性[J].水土保持报,2010,24(1):219-223.

[22] 黄昌勇.土壤学[M].北京: 中国农业出版社, 2000.

[23] 戴 凌,黄志宏,文 丽.长沙市不同森林类型土壤养分含量与土壤酶活性[J].中南林业科技大学学报,2014,34(6):100-105.

[24] 柴 强,黄高宝,黄 鹏,等.间甲酚及施磷对小麦间作蚕豆土壤微生物和酶活性的影响[J].生态学报,2006,26(2):383-390.

[25] 王 轶.长期施肥对温室和大田土壤微生物的影响[D].北京:中国农业大学,2014.

Camellia stand soil biochemical response to phosphorus level research

ZHU Congfei1a, LUO Handong1b, HU Dongnan1a, XU Xiaofeng1a, WANG Shuli1a, ZHANG Ling1a, GUO Xiaomin1a, NIU Dekui1b, LI Bixia2
(a.Key Laboratory of Forest Cultivation of Jiangxi; b. College of Land Resources and Environment, Jiangxi Agricultural University Nanchang 330045, Jiangxi, China; 2.Jiangxi Chunyuan Green Food Co. Ltd, Nanchang 334000, Jiangxi, China)

Explore different phosphorus fertilization on the oil-tea soil nutrient content, the in fluence of the microbe number and enzyme activity, so as to determine the optimal p application level for camellia plant vegetative growth and lay a foundation to improve the ef ficiency. Set the best dosage of each plant nitrogen each year 69 g and the best dosage is 99.57 g, potassium and set the individual into the phosphate content: 0, 300, 600, 900, 1 200 g, a total of five gradient under different phosphorus levels differential forest soil nutrient content and microorganism quantity and the change trend of enzyme activity and its correlation. Results show that for the soil nutrient,effective phosphorus content is on the rise, in P4 phosphorus level is maximum; Organic matter content showed a trend of decline after rising first, maximum when P3 phosphorus levels; And alkaline hydrolysis nitrogen and available potassium is on the decline; For the soil microbial number, the number of bacteria, fungi, actinomycetes and phosphate-solubilizing bacteria is on a downward trend after rising first, maximum when P3 phosphorus levels;For the soil enzyme activity, phosphatase, catalase and sucrase activity showed a trend of decline after increase first, reach maximum when P3 phosphorus levels, and urease is on the decline.Through the correlation analysis shows that the soil nutrient content, close correlation between microorganism quantity and enzyme activity.

Camellia oleifera; phosphorus levels; soil nutrient content; soil microbial quantity; soil enzyme activity; correlation

S794.4

A

1673-923X(2017)02-0057-06

10.14067/j.cnki.1673-923x.2017.02.010

2016-04-27

国际植物营养研究所（IPNI）项目（Jiangxi-29）； “鄱阳湖生态经济区农林牧高效复合循环经营技术集成与示范”，国家科技支撑项目（2012BAD14B14）；国家自然科学青年基金“集约经营油茶园不同施肥模式下土壤氧化亚氮排放特征研究”（41501317）；油茶成熟林钾、磷养分管理技术（CYKJ01号）

朱丛飞，硕士研究生 通讯作者：牛德奎，博士，教授，博士生导师；E-mail：ndk2157@sina.com

朱丛飞，罗汉东，胡冬南，等. 油茶林土壤生化性对磷素水平的响应研究[J].中南林业科技大学学报，2017, 37(2): 57-62.

[本文编校：吴 彬]