套種綠肥對(duì)茶園土壤理化性狀的影響①

宋 莉，廖萬(wàn)有，王燁軍，蘇有健，張永利，羅 毅，孫 力（安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，安徽祁門(mén) 245600）

套種綠肥對(duì)茶園土壤理化性狀的影響①

宋 莉，廖萬(wàn)有*，王燁軍，蘇有健，張永利，羅 毅，孫 力
（安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，安徽祁門(mén) 245600）

通過(guò)田間小區(qū)試驗(yàn)，以不套種任何綠肥處理為對(duì)照，研究了白三葉（Trifolium repens L.）、多年生黑麥草（Lolium perenne L.）和兩者混播的 3 種套種模式對(duì)茶園土壤理化性狀及環(huán)境小氣候的影響。結(jié)果表明：茶園套種綠肥有降低土壤體積質(zhì)量、降低土壤緊實(shí)度、改善土壤氣相和液相比例的趨勢(shì)，套種綠肥可明顯降低地表、5 cm、10 cm 和15 cm 土層溫度，減小土壤溫度變幅。最高溫時(shí)，各土層降溫效果均為：黑麥草＞白三葉＞混播。綠肥處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量、全氮含量、速效磷含量和速效鉀含量較對(duì)照有所增加，增幅分別為 6.67% ～ 12.6%、0.8% ～ 15.2%、24.1% ～ 26.7% 和 6.8% ～ 88.9%。綠肥處理與對(duì)照相比，土壤微生物數(shù)量明顯增加：細(xì)菌數(shù)量、真菌數(shù)量、放線菌數(shù)量分別是對(duì)照的1.75倍 ～ 2.58 倍、1.22倍 ～ 1.88 倍和 1.15倍 ～ 1.46 倍。因此，茶園套種白三葉和套種黑麥草對(duì)土壤生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的改善和茶園土壤基本肥力的效果相對(duì)更佳，值得在生產(chǎn)上進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

白三葉；黑麥草；物理性狀；肥力；土壤溫度；土壤微生物

綠肥是指可以利用其生長(zhǎng)過(guò)程中所產(chǎn)生的全部或部分鮮體，直接或間接翻壓到土壤中作肥料；或者是通過(guò)它們與主作物的間套輪作，起到促進(jìn)主作物生長(zhǎng)、改善土壤性狀等作用的作物［1］。種植綠肥可使土壤疏松、孔隙度增大、降低土壤緊實(shí)度，從而降低土壤體積質(zhì)量［2-3］。綠肥植株覆蓋地面，減少地表水分散失，減小土壤溫度變幅［4-6］。

茶樹(shù)是一種喜溫、喜濕的多年生深根系作物，一旦栽植即長(zhǎng)期固定，不能經(jīng)常翻耕，隨著茶樹(shù)的生長(zhǎng)，采茶、施肥等管理作業(yè)只能在茶行中進(jìn)行，行間土壤長(zhǎng)期受人為的影響［7］，土壤板結(jié)退化嚴(yán)重，加之茶園中肥料和農(nóng)藥的不合理施用，茶園生態(tài)環(huán)境日漸惡劣，嚴(yán)重制約茶樹(shù)的生長(zhǎng)發(fā)育及高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的獲得［8-9］。作為我國(guó)傳統(tǒng)的有機(jī)肥源，綠肥是解決上述問(wèn)題的有效、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、便捷的方法［1］。間作生草已經(jīng)成為許多國(guó)家和地區(qū)普遍采用的果園土壤管理模式［10］，但我國(guó)茶樹(shù)栽培方面長(zhǎng)期受“草與樹(shù)爭(zhēng)水爭(zhēng)肥”理論的影響，茶園套種綠肥的報(bào)道較少。有研究表明茶園套種經(jīng)濟(jì)綠肥可在高溫期降低地表溫度，提高土層含水量，增加土壤速效養(yǎng)分，減少泥沙流失量，茶園生態(tài)環(huán)境明顯改善，茶園經(jīng)濟(jì)效益顯著提高［11-13］。本文通過(guò)田間小區(qū)試驗(yàn)，以不套種任何綠肥處理為對(duì)照，研究白三葉、多年生黑麥草和兩者混播的3種套種模式對(duì)茶園土壤理化性狀及環(huán)境小氣候的影響，以期為茶園合理利用和改良提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)在謝裕大茶葉股份有限公司唐模生態(tài)示范茶園進(jìn)行。該地地處黃山市徽州區(qū)，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，四季分明，日照充足，無(wú)霜期較長(zhǎng)，季風(fēng)氣候明顯，年均氣溫 15.5℃ ～ 16.5℃，降水量在 1 300 ～1 700 mm之間。茶樹(shù)為15年生群體種，樹(shù)勢(shì)中等。供試綠肥為白三葉和黑麥草。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理：①對(duì)照；②白三葉；③黑麥草；④白三葉和黑麥草混播。每2條茶行溝為1個(gè)處理，每條茶行播種40 m，每個(gè)處理3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。茶園行間翻耕耙平后播種，綠肥在茶樹(shù)行間撒播，綠肥行距30 cm。播種量為：黑麥草22.5 kg/hm2，白三葉15 kg/hm2，混播黑麥草用量18 kg/hm2、白三葉 6 kg/hm2，均為常規(guī)播種量，對(duì)照處理自然生草。茶樹(shù)施肥及其他管理按照當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)措施進(jìn)行。黑麥草植株高于25 cm時(shí)割刈，每次留茬不低于5 cm。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

綠肥成熟后測(cè)定田間0 ～ 15 cm土壤緊實(shí)度，同時(shí)將紐扣溫度記錄儀埋在距土表0、5、10、15 cm的綠肥下方，設(shè)置為每2 h自動(dòng)測(cè)定1次，共測(cè)55 天。取0 ～ 15、15 ～ 30 cm土壤樣品，帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定計(jì)算茶園土壤體積質(zhì)量、比重、總孔隙度、固液氣三相比、微生物數(shù)量（鮮土）、pH、全氮、速效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)。

土壤緊實(shí)度用土壤緊實(shí)度儀（TJSD-750，浙江托普儀器公司）測(cè)定；土壤體積質(zhì)量用環(huán)刀法測(cè)定；土壤比重用比重瓶法測(cè)定，計(jì)算土壤總孔隙度和三相比；土壤溫度用紐扣式溫度記錄儀Ds1923測(cè)定；土壤微生物用微生物平板計(jì)數(shù)法測(cè)定；土壤pH用pH計(jì)測(cè)定；全氮含量用半微量凱氏定氮儀測(cè)定；速效磷含量用NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀含量用NH4OAc浸提-火焰光度計(jì)法測(cè)定；有機(jī)質(zhì)含量用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003進(jìn)行圖表處理，DPS7.05軟件進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同綠肥對(duì)茶園土壤物理性狀的影響

種植不同綠肥對(duì)茶園土壤主要物理性狀的影響見(jiàn)表1。與對(duì)照處理相比較，茶園種植不同綠肥均有降低土壤體積質(zhì)量、降低土壤緊實(shí)度、增大土壤總孔隙度、改善土壤氣液固三相比的趨勢(shì)。各處理間土粒密度差異不顯著。除混播處理外，白三葉和黑麥草處理的土壤體積質(zhì)量比對(duì)照分別降低了 19.6% 和26.1%。種植綠肥處理的土壤緊實(shí)度比對(duì)照處理降低3.4% ～ 11.6%，其中黑麥草處理對(duì)降低土壤緊實(shí)度效果最為明顯。對(duì)土壤總孔隙度的影響，黑麥草處理提高幅度最大為 5.6%，白三葉處理次之為 3.2%，混播處理提高幅度最小為0.5%。不同綠肥處理均可降低土壤固相率，提高土壤氣相和液相比例，其中白三葉和黑麥草處理的土壤氣相比例增加 3.2% 和 21.4%，白三葉和混播處理的土壤液相比例增加3.3% 和2.8%。

表1 不同綠肥對(duì)茶園土壤物理性狀的影響Table1 Effects of different green manures on soil physical properties of tea plantation

2.2 不同綠肥對(duì)茶園土壤溫度的影響

由圖1可知，綠肥處理與對(duì)照比較可明顯降低地表、5 cm、10 cm和15 cm土層溫度，減小土壤溫度變幅。最高溫時(shí)，各土層不同綠肥處理較對(duì)照分別降低0.21 ～ 0.78℃、0.08 ～ 1.45℃、0.88 ～ 1.32℃ 和0.56 ～1.30℃，降溫效果均為：黑麥草＞白三葉＞混播。最低溫時(shí)，地表除黑麥草處理外，白三葉和混播處理較對(duì)照均有所上升，5 cm土層除白三葉處理外，黑麥草和混播處理較對(duì)照均有所上升，10 cm和15 cm土層綠肥處理均低于對(duì)照。地表日溫差綠肥處理較對(duì)照減小幅度為：白三葉0.62℃＞黑麥草0.61℃＞混播0.48℃；5 cm土層為：黑麥草1.49℃＞白三葉0.35℃＞混播0.11℃；10 cm土層為：黑麥草 1.31℃＞混播 0.74℃＞白三葉0.69℃；15 cm土層為：黑麥草0.85℃＞白三葉0.64℃＞混播0.52℃。

不同土層間比較，一日最高溫地表出現(xiàn)在中午12點(diǎn)，5 cm和10 cm土層在16點(diǎn)，15 cm土層在18點(diǎn)；一日最低溫地表出現(xiàn)在早上4點(diǎn)，5 cm土層在6點(diǎn)，10 cm和15 cm土層在8點(diǎn)。5、10和15 cm土層的最高溫與最低溫呈現(xiàn)時(shí)間有明顯的延緩滯后效應(yīng)。

種植不同綠肥對(duì)茶園不同土層各時(shí)期溫度的影響見(jiàn)圖2。0 ～ 15 cm土層大部分時(shí)間，套種綠肥處理每天的溫度均低于對(duì)照處理。套種綠肥處理的地表溫度比對(duì)照低0.01 ～ 1℃，5 cm土層溫度比對(duì)照低0.05 ～1.97℃，10 cm土層溫度比對(duì)照低0.22 ～ 1.6℃，15 cm土層溫度比對(duì)照低0.01 ～ 1.75℃，表明茶園套種綠肥可明顯降低土壤各土層溫度，其原因主要在于綠肥阻隔了太陽(yáng)對(duì)土壤的直接輻射。

2.3 不同綠肥對(duì)茶園土壤肥力的影響

種植不同綠肥對(duì)茶園土壤肥力的影響見(jiàn)表2。茶園套種綠肥可顯著提高土壤肥力，綠肥處理與對(duì)照比較，除白三葉處理的pH降低外，黑麥草和混播處理的pH分別提高了0.2% 和2.7%。綠肥處理的有機(jī)質(zhì)含量均高于對(duì)照，平均提高2.49 g/kg。綠肥處理的土壤全氮含量、速效磷含量和速效鉀含量較對(duì)照有所增加，增幅分別為0.8% ～ 15.2%、24.1% ～ 26.7% 和6.8% ～ 88.9%，其中混播處理的土壤全氮含量和速效磷含量增幅最高，黑麥草處理的土壤速效鉀含量增幅最高。

圖1 不同綠肥對(duì)茶園土壤不同土層溫度日變化的影響Fig. 1 Effects of different green manures on daily soil temperatures in different layers of tea plantation

圖2 不同綠肥對(duì)不同時(shí)期茶園各土層溫度的影響Fig. 2 Effects of different green manures on soil temperatures in different layers of tea plantation in different periods

表2 不同綠肥對(duì)茶園土壤肥力的影響Table2 Effects of different green manures on soil fertility of tea plantation

2.4 不同綠肥對(duì)茶園土壤微生物的影響

由表3可以看出，茶園根際微生物組成以細(xì)菌為主，放線菌次之，真菌數(shù)量最少。綠肥處理與對(duì)照相比，土壤微生物數(shù)量明顯增加：細(xì)菌數(shù)量是對(duì)照的1.75倍 ～ 2.58倍，真菌數(shù)量是對(duì)照的1.22倍 ～ 1.88倍，放線菌數(shù)量是對(duì)照的1.15倍 ～ 1.46倍。其中黑麥草處理的細(xì)菌、真菌和放線菌的數(shù)量均最高，比對(duì)照高出 158.3%、88.8% 和 46.2%，呈顯著差異。

表3 不同綠肥對(duì)茶園土壤微生物的影響（cfu/g）Table3 Effects of different green manures on soil microorganisms of tea plantation

3 小結(jié)與討論

茶園套種綠肥有降低土壤體積質(zhì)量、降低土壤緊實(shí)度、增大土壤總孔隙度、改善土壤氣液固三相比的趨勢(shì)。其中土壤緊實(shí)度比對(duì)照處理降低 3.4% ～11.6%，土壤總孔隙度提高0.5% ～ 5.6%，白三葉和黑麥草處理的土壤氣相比例增加3.2% 和21.4%，白三葉和混播處理的土壤液相比例增加 3.3% 和 2.8%。種植綠肥能提高土壤孔隙度、降低土壤體積質(zhì)量主要原因可能有兩方面：①綠肥自身根系的生長(zhǎng)，使得土壤疏松，孔隙度增大，降低土壤緊實(shí)度，從而降低土壤體積質(zhì)量；②套種的綠肥根系腐爛后，有機(jī)物被微生物分解利用，留下原根系生長(zhǎng)的空間，從而增加了土壤孔隙度，促進(jìn)土壤空氣與大氣的交換，因此種植綠肥是改善土壤物理性質(zhì)的重要措施。

茶園套種綠肥可明顯降低地表及各土層溫度，減小土壤溫度變幅，其中黑麥草處理降溫效果最明顯，平均日變化最高溫中可降低0 ～ 15 cm土溫0.21 ～1.44℃，平均日溫差減小 0.21 ～ 1.31℃。白三葉和混播處理次之，最高溫時(shí)分別降低 0.1 ～ 1.11 ℃ 和0.08 ～ 0.88℃，平均日溫差減小1.92 ～ 0.69 ℃ 和 0.16 ～0.74℃。不同綠肥處理各土層溫度較對(duì)照均有所降低，有可能是綠肥生長(zhǎng)過(guò)程中莖葉對(duì)地表的遮蔽作用，在高溫時(shí)減緩地溫上升，低溫時(shí)（夜晚）防止熱量散失，干旱時(shí)減少表土水分蒸發(fā)，提高土壤含水量，為主作物創(chuàng)造良好的生長(zhǎng)條件［14-16］。土壤微生物的數(shù)量直接影響土壤的生物化學(xué)特性及土壤養(yǎng)分的組成與轉(zhuǎn)化，是衡量土壤肥力高低的重要指標(biāo)［17-18］。茶園套種綠肥后，土壤微生物數(shù)量明顯增加，其中黑麥草處理的細(xì)菌、真菌和放線菌的數(shù)量均最高，與其他處理差異顯著。套種綠肥對(duì)土壤生物活性的影響是多方面的。首先，綠肥根系生長(zhǎng)的機(jī)械作用，使得土壤疏松，為土壤生物生長(zhǎng)創(chuàng)造了有利條件；其次綠肥在生長(zhǎng)活動(dòng)和吸收養(yǎng)分過(guò)程中分泌有機(jī)物，為根際微生物提供營(yíng)養(yǎng)和能源物質(zhì)，從而提高微生物的數(shù)量和活力［19-20］。

茶園套種綠肥可顯著提高土壤肥力，本試驗(yàn)綠肥處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量、全氮含量、速效磷含量和速效鉀含量較對(duì)照均有所增加，增幅分別為 6.67% ～12.6%、0.8% ～ 15.2%、24.1% ～ 26.7% 和 6.8% ～88.9%。此結(jié)果與黃東風(fēng)等［21］在茶園套種牧草后土壤速效鉀含量下降0.02% ～ 51.67% 的研究結(jié)果不同，分析原因可能是地理差異所致。茶園中套種綠肥后，大量的殘根、落葉、枯莖和鮮草在土壤中降解可提高有機(jī)質(zhì)含量，且綠肥生長(zhǎng)減少了對(duì)土壤的耕作擾動(dòng)次數(shù)，增加土壤覆蓋度，避免土壤的過(guò)度通氣，降低土壤有機(jī)質(zhì)的分解轉(zhuǎn)化，同時(shí)增加微生物的數(shù)量，改善土壤酶的活性。另外豆科綠肥根系的根瘤菌可有效固定空氣中游離的氮素，從而增加土壤氮素含量［22-23］，有機(jī)物料還可為微生物供給所需的能源和磷養(yǎng)分［24］，飽和土壤表面上的磷固定點(diǎn)，減少對(duì)磷的固定，提高土壤磷的有效性，進(jìn)而提高土壤肥力。

綜合上述研究結(jié)果，茶園套種綠肥可有效改善土壤的物理化學(xué)性狀及環(huán)境小氣候，為茶樹(shù)創(chuàng)造良好的生長(zhǎng)條件，為茶樹(shù)高產(chǎn)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

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)資金（CARS-23-03A）和國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新工程試點(diǎn)省專項(xiàng)資金項(xiàng)目（13Z03097）資助。

（lwanyou@126.com）

宋莉（1987—），女，吉林白山人，碩士，主要從事植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究。E-mail： 1036232321@qq.com