油茶间作天门冬的土壤养分和酶活性变化及其关系研究

黄天忠　曹国璠　赵明书　李金玲　唐乐　周芳　宋乾义

摘 要：本研究旨在探討油茶与天门冬间作、油茶单作、天门冬单作对土壤蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶和酸性磷酸酶活性的影响，并对土壤酶活性和土壤养分进行相关性分析，以期为油茶栽培、生产培肥和土壤改良提供一定的理论依据。结果表明：与油茶单作相比，在0～10 cm土层，油茶天门冬间作模式中土壤蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶和酸性磷酸酶活性分别提高了53.48%、3.56%、2.38%和54.09%;油茶天门冬间作0～10 cm土层的土壤蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶活性均显著低于10～20 cm土层。油茶天门冬间作和天门冬单作的土壤有机质含量显著高于油茶单作。相关性分析方面，土壤蔗糖酶活性和酸性磷酸酶活性均与有机质呈显著正相关，而蔗糖酶活性与脲酶活性存在显著负相关关系，同时脲酶活性与全氮呈极显著正相关，酸性磷酸酶与全磷呈极显著正相关关系。综上所述，与油茶单作相比，油茶间作天门冬模式能够在一定程度上提高土壤酶活性，并能改善土壤肥力。

关键词：油茶;间作;天门冬;土壤肥力;土壤酶活性

中图分类号：S714

文献标识码：A

文章编号：1008-0457（2019）05-0037-05 国际DOI编码：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2019.05.006

Study on the Changes and Relationship of Soil Nutrients and Enzyme Activity of Camellia oleifera-Asparagus Intercropping

HUANG Tian-zhong1，2，CAO Guo-fan1，2*，ZHAO Ming-shu3，LI Jin-ling1，2，TANG Le1，2，ZHOU Fang1，2，SONG Qian-yi1，2

（1.College of Agriculture，Guizhou University，Guiyang，Guizhou 550025，China;2.Guizhou Key Laboratory of Propagation and Cultivation on Medicine Plants，Guiyang，Guizhou 550025， China;3. Guizhou Luyuan Traditional Chinese Medicine Planting and Development Company，Wuchuan，Guizhou 564300，China）

Abstract：The purpose of this study was to investigate the effects of Camellia oleifera intercropping with Asparagus， Camellia oleifera monoculture and Asparagus monoculture on the activity of soil invertase， urease， catalase and acid phosphatase enzymes， and to analyze the correlation between soil enzyme activities and soil nutrients， in order to provide theoretical reference for the cultivation， production， fertilization and soil improvement of Camellia oleifera. The results showed that the activities of sucrose， catalase， urease and acid phosphatase in 0～10cm soil layer increased by 53.48%， 3.56%， 2.38% and 54.09% for Camellia oleifera -asparagus intercropping compared with Camellia oleifera monoculture; the activities of sucrose， urease and catalase in 0～10 cm soil layer for Camellia oleifera -asparagus intercropping  were significantly lower than that in 10～20 cm soil layer. The soil organic matter content of Camellia oleifera intercropping and Asparagus monoculture was significantly higher than that of Camellia oleifera monoculture. In correlation analysis， the soil sucrose activity and acid phosphatase activity were significantly and positively correlated with organic matter， but significantly and negatively correlated with urease activity; urease activity was significantly and positively correlated with total nitrogen and acid phosphatase was significantly and positively correlated with total phosphorus. In conclusion， Camellia oleifera intercropping with Asparagus can improve soil enzyme activities and soil fertility compared with Camellia oleifera monoculture.

Key words：Camellia oleifera; intercropping; Asparagus; soil fertility; soil enzyme activities

油茶Camellia oleifera属山茶科山茶属，为常绿小乔木或灌木，是我国南方较为主要的经济林木[1]。天门冬Asparagus为百合科天门冬属多年生攀援草本植物，别名天冬[2]。油茶与作物间作模式属于农林复合种植模式，这种模式是土地集约利用的有效途径。

土壤养分是土壤中含有的植株生长及其代谢所需要的一些营养物质成分，是综合反映植株生长状况及土壤肥力的基础指标[3-4]。土壤酶是具有催化活性功能的蛋白质，具有生物催化剂之称，它能有效地促进有机体中的一些化学反应，是土壤生物学活性的主要体现[5]。另外，土壤中的酶不仅参与土壤生物化学过程及自然界的物质循环过程，同时又是植物营养元素的活性库[6]，在生态系统物质循环和能量流动中发挥着极其重要的作用，是综合评价土壤肥力方面的一个重要指标。

丁怡飞等[7]研究结果表明，油茶林地间作鼠茅草，鼠茅草枯死腐解，不参与油茶果实生长养分的竞争，鼠茅草的腐解提高了油茶林地0～20 cm耕作层的土壤含水量、土壤养分的含量及土壤脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性，降低了土壤蔗糖酶活性。另外，有关研究表明，土壤过氧化氢酶活性与所有土壤各项理化指标相关性最高，原因可能是土壤有机质、全氮、全磷通过直接和间接的效应成为影响土壤脲酶和酸性磷酸酶、转化酶活性的主导因素[8]。与此同时，土壤酶还来源于土壤中部分动、植物及其微生物细胞活动的分泌物质和残体分解的物质，其活性反映了土壤中各种生化过程的强度及其方向[9-12]。冯龙等[13]施肥处理对白菜盆栽试验的研究表明，化肥兼中药渣有机肥处理对土壤蔗糖酶活性、脲酶活性和过氧化氢酶活性均有所提高;土壤酶活性与土壤理化性质条件、土壤微生物、土壤有机质等因素有着密切的相关性。

本研究通过比较分析油茶单作、天门冬单作、油茶间作天门冬三种种植模式的土壤酶活性与土壤养分的关系，以期为油茶栽培、生产培肥和土壤改良方面提供一定的参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于贵州省务川县红丝乡绿源中药材种植基地。地处E 108°05′，N 28°41′，海拔1115.6 m，属中亚热带湿润季风气候，年平均气温16.5℃，年日照2014.8 h，年平均降水量1271.7 mm，年均无霜期280 d左右。供试耕作层土壤基本理化性质见表1。

1.2 试验材料

广西岑溪软枝油茶2号;西南天门冬。

1.3 试验设计

供试油茶林于2013年按行株距3 m×2 m定植，油茶林长势基本一致，植株高度在2 m左右。试验设置了油茶单作、天门冬单作和油茶间作天门冬3种种植模式。其中，天门冬单作与油茶天门冬间作的天门冬行株距均为45 cm×30 cm，每个小区面积为42 m2，重复3次。3种种植模式在整地前均施用“贵福”有机肥（贵州省贵福生态肥业有限公司），统一按1000 kg/hm2进行人工均匀撒施;后期每个处理田间管理措施均一致。

1.4 測定项目及方法

本试验土壤样品于2018年7月在每个小区统一采集，所取土层深度分别为0～10 cm、10～20 cm，为了减少土壤化学指标测定的误差，尽量避开施肥区分层取样;同时在小区内五点取土样，混匀，采用四分法弃去多余土样，留1 kg左右土样装于自封袋中，对应写好标签，带回实验室摊放使其自然风干后，磨细过0.15 mm筛后封装备用。土壤酶活性采用索莱宝生化试剂盒-微量法进行测定，分别测定土壤蔗糖酶、土壤脲酶、过氧化氢酶和酸性磷酸酶活性。土壤养分含量按常规理化方法进行测定[14]：土壤有机质含量的测定采用重铬酸钾容量法-外加加热法;全氮的测定采用半微量凯式法;全磷的测定采用氢氧化钠熔融-钼锑抗比色法;全钾的测定采用氢氧化钠熔融-火焰光度法;碱解氮含量的测定采用扩散法;速效磷的测定采用碳酸氢钠提取-钼锑抗比色法;速效钾含量的测定采用乙酸铵浸提-火焰光度法。

1.5 数据分析

图表制作使用Microsoft Excel 2007进行数据整理，统计分析和差异显著性检验用DPSv7.05版数据处理系统分析处理。

2 结果与分析

2.1 不同种植模式对两个土层土壤酶活性的影响

土壤酶在土壤有机化合物和动植物残体的分解转化方面发挥着重要的作用，是进行土壤肥力综合评价的一个重要指标。由表2可知，在0～10 cm和10～20 cm两个土层中，油茶天门冬间作处理除酸性磷酸酶外，其余3种酶的活性均表现为0～10 cm土层要显著低于10～20 cm土层。与油茶单作模式相比，油茶天门冬间作模式在0～10 cm土层中土壤蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶和磷酸酶活性分别提高了53.48%、3.56%、2.38%和54.09%，经过多重比较分析，在0～10 cm土层间油茶天门冬间作的4种酶活性显著高于油茶单作模式。在不同土层间，油茶单作和天冬单作的蔗糖酶活性、脲酶活性、过氧化氢酶活性和磷酸酶活性的差异均未达到显著水平，但在不同种植模式下，天门冬单作的蔗糖酶活性和过氧化氢酶活性显著高于油茶单作;总体来看，两种单作处理下，除油茶单作的脲酶、酸性磷酸酶和天冬单作的蔗糖酶活性外，0～10 cm土层的酶活性不同程度高于10～20 cm土层。在3种种植模式下，油茶天门冬间作的4种酶活性均显著高于油茶单作模式，同时油茶与天门冬间作的脲酶和酸性磷酸酶活性高于天门冬单作。另外油茶天冬间作0～10 cm土层的酸性磷酸酶活性低于10～20 cm土层，但未达到显著差异。

2.2 不同种植模式对两个土层土壤养分含量的影响

不同种植模式间土壤养分含量存在一定的关联性和差异性。由表3可以看出，在土壤有机质含量方面，油茶单作10～20 cm土层含量最低，在不同种植模式之间，油茶天门冬间作和天门冬单作的土壤有机质含量显著高于油茶单作处理，与油茶单作模式相比，在0～10 cm土层油茶天门冬间作、天门冬单作的有机质含量分别提高了33.59%和35.22%。在全氮和全钾方面，油茶天门冬间作和天门冬单作的土壤全氮和全钾含量均高于油茶单作，且达到显著水平;在不同土层上，油茶天门冬间作模式10～20 cm土层的全氮、全钾和速效磷含量显著高于0～10 cm土层，其余种植模式的土层间均未达到显著水平。在碱解氮和速效钾方面，不同土层间的含量未达到显著水平，但在不同种植模式间，油茶天门冬间作和天门冬单作处理的碱解氮和速效钾含量均不同程度高于油茶单作处理。

2.3 土壤酶活性与土壤养分的相关分析

将不同种植模式的土壤养分含量与土壤酶活性用DPSv7.05版数据处理系统分析处理得到表4，由表4可以看出，土壤全磷、碱解氮、蔗糖酶活性和酸性磷酸酶活性均与有机质呈显著正相关关系;脲酶活性与全氮在1%水平上呈极显著正相关，同时过氧化氢酶活性、全钾与全氮之间存在显著正相关;全磷与酸性磷酸酶活性、蔗糖酶活性、速效磷均存在显著正相关关系，且酸性磷酸酶与全磷呈极显著正相关;碱解氮与脲酶活性、酸性磷酸酶活性呈显著正相关，且脲酶活性与碱解氮含量呈极显著正相关关系;速效磷含量与酸性磷酸酶活性呈显著正相关关系。另外，蔗糖酶活性与脲酶、酸性磷酸酶活性呈负相关，且蔗糖酶活性与脲酶活性呈显著负相关关系;脲酶活性与过氧化氢酶活性、酸性磷酸酶活性的相关性较弱，未达到显著水平。说明土壤养分含量与土壤酶活性之间存在一定的相互作用和影响。

3 结论与讨论

土壤酶在土壤有机化合物和动植物残体的分解转化方面发挥着重要的作用，是进行土壤肥力综合评价的重要指标之一。土壤养分是土壤中含有植物生长及代谢所需要的营养物质成分，也是综合反映土壤肥力的一个基础指标[3-4]。研究表明，在0～10 cm和10～20 cm土层中，油茶天冬间作处理除酸性磷酸酶外，其余3种酶的活性均为0～10 cm土层显著低于10～20 cm土层。在0～10 cm土层，油茶天门冬间作模式中土壤蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶和磷酸酶活性与油茶单作相比分别有所提高。总体看来，两种单作处理下，除油茶单作的脲酶、酸性磷酸酶和天冬单作的蔗糖酶活性外，0～10 cm土层的酶活性不同程度高于10～20 cm土层。在3种种植模式下，油茶天门冬间作的四种酶活性均显著高于油茶单作模式，同时，油茶与天门冬间作的脲酶和磷酸酶活性显著高于天门冬单作模式。本研究油茶与天门冬间作处理的4种酶活性0～10 cm土层均低于10～20 cm土层，可能是由于间作后土壤中微生物作用的原因，造成10～20 cm土层中油茶根系与天门冬块根之间土壤中微生物数量增多，从而促进土壤中酶活性增强，导致间作处理下的较深层土壤（10～20 cm）酶活性要高于表土层（0～10 cm）。

本研究土壤养分含量之间存在一定的关联性。在土壤有机质方面，油茶单作10～20 cm土层含量最低，在不同种植模式之间，油茶天门冬间作和天门冬单作的土壤有机质含量显著高于油茶单作处理;在全氮和全钾方面，油茶天门冬间作和天门冬单作的土壤全氮和全钾含量均显著高于油茶单作，这说明间作后植株的枯枝落叶在一定程度上能够提高土壤肥力，但从有机质、全氮、全钾和碱解氮含量来看，油茶天门冬间作模式的含量要略低于天门冬单作，这可能是由于油茶与天门冬间作后植株生长之间的养分竞争所致。

本研究通过养分含量与酶活性的相关性分析得知，土壤蔗糖酶活性和酸性磷酸酶活性均与有机质呈显著正相关关系，这与何钢等[15]研究的结果基本一致;脲酶活性与全氮呈极显著正相关;全磷与酸性磷酸酶活性、蔗糖酶活性、速效磷均呈显著正相关关系，且酸性磷酸酶与全磷呈极显著正相关;且脲酶活性与碱解氮含量呈极显著正相关的关系;同时速效磷与酸性磷酸酶活性也呈显著正相关关系。另外，蔗糖酶活性与脲酶、酸性磷酸酶活性呈负相关，且蔗糖酶与脲酶活性呈显著负相关的关系，说明蔗糖酶活性与脲酶、酸性磷酸酶活性之间存在一定的制约作用。本研究中土壤养分含量与土壤酶活性之间存在正效应，同时土壤脲酶活性、酸性磷酸酶活性与蔗糖酶活性之间存在一定的负效应。

研究綜合表明，油茶天门冬间作在一定程度上提高了土壤酶活性，改善了土壤肥力，同时对油茶林地的土壤改良和农林间作可持续发展具有一定的促进作用。

参 考 文 献：

[1] 胡芳名，谭晓风，刘惠民.中国主要经济树种栽培与利用[M].北京：中国林业出版社，2005.

[2] 中国人民共和国国家药典委员会.中华人民共和国药典（一部） [M].北京：化学工业出版社，2010：52.

[3] 莫 晶，闫文德，刘曙光，等.油茶-花生间作土壤酶活性与养分的关系[J].中南林业科技大学学报，2017，37（6）：89-95.

[4] 王宪奎，李建贵，刘隋赟昊，等.不同施肥措施对灰枣园土壤速效养分含量的影响[J].经济林研究，2016，34（2）：35-40.

[5] Abdul Kadir Salam，Arata Katayama，Makoto Kimura. Activities of some soil enzymes in different land use systems after deforestation in hilly areas of West Lampung，South Sumatra，Indonesia[J].Soil Science and Plant Nutrition，1998，44（1）：93-103.

[6] Acostamartinez V，Zobeck T M，Gill T E，et al. Enzyme activities and microbial community structure in semiarid agricultural soils[J].Biology and Fertility of Soils，2003，38（4）：216-227.

[7] 丁怡飞，曹永庆，姚小华，等.鼠茅草间作对油茶林地土壤养分及酶活性的影响[J].林业科学研究，2018，31（2）：170-175.

[8] 许嘉琳，杨居荣.陆地生态系统中的重金属[M].北京：中国环境科学出版社，1995.

[9] 曹 慧，孙 辉，杨 浩，等.土壤酶活性及其对土壤质量的指示研究进展[J].应用与环境生物学报，2003，9（1）：105-109.

[10] 曹永庆，姚小华，张平安.山稻间作对油茶林地土壤理化性质的影响[J].西南大学学报（自然科学版），2017，39（11）：23-28.

[11] 马 朋，任庆水，李昌晓，等.模拟水淹-干旱胁迫对2年生水杉幼树盆栽土壤酶活性的影响[J].西南大学学报（自然科学版），2015，37（2）：24-31.

[12] 章 铁，刘秀清，孙晓莉.复合经营模式对土壤酶活性的影响[J].经济林研究，2007，25（3）：6-10.

[13] 冯 龙，张崇玉，陶 雯，等.不同施肥处理对大白菜土壤酶和微生物量碳、氮含量的影响[J].山地农业生物学报，2018，37（4）：45-50.

[14] 南京农业大学.土壤农化分析[M].北京：农业出版社，1998.

[15] 何 钢，袁德义，刘贤桂.油茶低产林土壤改良对土壤养分及土壤酶活的影响[J].中南林业科技大学学报，2011，31（3）：76-80.