間作類型對新造泡桐林生長及其土壤養(yǎng)分含量的影響

朱志文，李 鵬，黃衛(wèi)華，吳立潮，涂 佳,3

（1.湘陰縣林業(yè)局，湖南 湘陰 410051； 2.中南林業(yè)科技大學(xué) 經(jīng)濟林培育與保護省部共建教育部重點實驗室，經(jīng)濟林培育與利用湖南省2011協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南 長沙 410004；3.湖南省林業(yè)科學(xué)院，湖南 長沙 410004）

間作類型對新造泡桐林生長及其土壤養(yǎng)分含量的影響

朱志文1，李 鵬2，黃衛(wèi)華1，吳立潮2，涂 佳2,3

（1.湘陰縣林業(yè)局，湖南 湘陰 410051； 2.中南林業(yè)科技大學(xué) 經(jīng)濟林培育與保護省部共建教育部重點實驗室，經(jīng)濟林培育與利用湖南省2011協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南 長沙 410004；3.湖南省林業(yè)科學(xué)院，湖南 長沙 410004）

為了明確間作類型對土壤養(yǎng)分含量和新造泡桐林生長的影響，以湖南省湘陰縣新造泡桐林為研究對象，設(shè)置泡桐與西瓜、白術(shù)、射干間作及對照 4 個處理，分析間作類型對泡桐林生長及其土壤養(yǎng)分含量的影響。結(jié)果表明：與對照處理相比，各間作處理均能顯著降低 0 ～ 20 cm 土層土壤的養(yǎng)分含量（p ＜ 0.05），其中間作白術(shù)降低土壤有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、有效磷、速效鉀、鈣、鎂、鐵、錳、銅和鋅等養(yǎng)分的含量最為顯著（p ＜ 0.05），分別降低了 32.76%、7%、6.91%、12.97%、23.93%、31.72%、16.74%、34.65%、19.37%、19.03%、31.68% 和 56.82%。間作對 20 ～ 40 cm 土層土壤的養(yǎng)分含量影響不顯著。與對照處理相比，各間作處理新造泡桐林胸徑和樹高的生長量（p ＜ 0.05）均為顯著降低，其中間作白術(shù)的泡桐林胸徑和樹高的生長量減少最為顯著，分別減少了 29.25% 和 24.32%。泡桐林的生長量與土壤有機質(zhì)、全磷、有效磷、速效鉀、錳、銅的含量顯著相關(guān)（p ＜ 0.05），泡桐生長受有效磷和錳含量的影響更大。綜上所述，泡桐與西瓜、白術(shù)、射干等淺根作物間作顯著降低了表層土壤養(yǎng)分的含量，且顯著影響了新造泡桐胸徑和樹高的生長；間作白術(shù)降低土壤表層養(yǎng)分含量最為顯著。間作類型對 20 cm 以下土層土壤養(yǎng)分含量影響不顯著。因此，建議新造泡桐林不進行間作，當泡桐林吸收根系生長到土層 20 cm 以下時才開始開展間作工作。

新造泡桐林，間作類型，土壤養(yǎng)分含量，生長量

泡桐（Paulowniain fortunei）是我國特有的鄉(xiāng)土樹種，生長迅速，因其木材具有干縮性小、紋理均勻、輕而無臭味，加工后經(jīng)久耐用［1］等特點而深受廣大林農(nóng)的喜愛［2］。同時，它還具有落葉早、發(fā)葉晚、根系深、適于間作等特點，廣泛用于與不同經(jīng)濟類作物間作，以提高經(jīng)濟效益［3］。崔晶［4］等對農(nóng)桐間作的研究表明，間作能夠顯著影響植物根系的生長；麻婷婷［5］在蘇北平原進行林農(nóng)間作的研究結(jié)果顯示，間作地中林木和農(nóng)作物對土壤養(yǎng)分的吸收和利用比純農(nóng)地中作物對土壤養(yǎng)分的利用更有效。泡桐間作能取得較大的經(jīng)濟效益，促進農(nóng)田土壤養(yǎng)分的充分利用，但現(xiàn)有對泡桐間作的研究主要集中在中齡林，此時泡桐主要吸收根在 40 cm 土層以下，而對新造林與不同經(jīng)濟類作物間作的研究以及對土壤養(yǎng)分變化的研究尚未見報道。作者在泡桐新造林內(nèi)開展了泡桐與西瓜、白術(shù)、射干等經(jīng)濟類作物間作的研究，以探討不同間作方式對新造泡桐林的生長和土壤養(yǎng)分含量的影響，為泡桐多元化經(jīng)營提供科學(xué)依據(jù)。

1 試驗區(qū)概況

試驗地位于湖南省湘陰縣五塘村，其地理位置為 112°58′52′ E，27°40′65′ N。該區(qū)屬于中亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，其氣候溫和，年均氣溫 17 ℃，年降水量 1 392.62 mm，年均日照時數(shù) 1 713 h。試驗地為第四紀紅壤，土層厚度＞100 cm，土壤質(zhì)地為輕粘土；土壤 pH 為 5.1；地形平坦，坡度 0～3°；土壤以毛管孔隙為主，土壤密度 1.32 g/cm2。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

試驗林為 1 年生新造泡桐林，于 2015 年 11 月種植，2016 年 11 月截干，栽植株行距為 4 m×4 m。

2.2 研究方法

2.1.1 試驗設(shè)計 共設(shè) 4 種間作類型（處理），包括不間作（CK）、間作西瓜（ICW）、間作白術(shù)（ICM）、間作射干（ICB），每處理重復(fù) 3 次（見表 1）。按隨機區(qū)組設(shè)計，每個標準樣地面積20 m×20 m，共 12 個標準樣地，期間林地的管理基本一致。分別于 2015 年 11 月、2016 年 10 月底測量泡桐胸徑、樹高，2016 年 12 月測定土壤養(yǎng)分含量。

表1 新造泡桐林間作類型Tab.1 The new intercropping type of Paulownia fortunei plantation

2.1.2 樣品的采集 分別于 4 種處理方式的樣地各取 0～20 cm 和 20～40 cm 土層的土樣。采用“S”型多點混合采樣，每個樣地選取 8 個采樣點，采集后將土樣混合均勻，裝入無菌樣品袋中，帶回實驗室進行土壤養(yǎng)分含量的測定。

2.1.3 土壤養(yǎng)分含量的測定 土壤有機質(zhì)采用重鉻酸鉀高溫外加熱法測定；土壤全氮采用半微量凱氏定氮法測定；土壤全磷、全鉀采用 NaOH 熔融法測定；土壤有效磷、速效鉀采用 Mehlich3 浸提法測定；土壤微量元素鈣、鎂、鐵、錳、銅、鋅采用 Mehlich3 浸提液－原子吸收分光光度計法測定。

2.1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計 采用 Microsoft Excel 2013 和SPSS 18.0 數(shù)據(jù)處理軟件進行單因素方差分析和相關(guān)分析。采用 LSD 差異顯著性檢驗進行多重比較分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 間作類型對土壤養(yǎng)分含量的影響

0～20 cm 土層土壤有機質(zhì)的含量在間作類型間存在顯著差異（p ＜ 0.05），其中 ICM 對 0～20 cm 土層有機質(zhì)含量的影響最大（見表 2）。在0～20 cm土層，CK 和 ICM、ICB、ICW 處理的土壤有機質(zhì)含量分別為 12.30 mg/kg，10.31 mg/kg，8.27 mg/kg，9.51 mg/kg。相對于 CK，各間作處理的土壤有機質(zhì)含量均為減少，其中 ICM、ICB、ICW 處理分別減少了 32.76%、22.65%、16.19%。在 20～40 cm 土層，土壤有機質(zhì)含量在間作類型間差異不顯著。此外，所有間作類型，0～20 cm 土層土壤有機質(zhì)含量均顯著高于 20～40 cm 土層的。

表2 間作類型對土壤有機質(zhì)含量的影響Tab.2Effects of different intercropping patterns on soil OM content

0～20 cm 土層土壤全氮、全磷和全鉀的含量在間作類型間存在顯著差異（p＜ 0.05），其中 ICM 對全氮、全磷和全鉀含量的影響最大（見表 3）。在 0～20 cm 土層，與 CK 相比，各間作處理的土壤全氮、全磷和全鉀含量均為明顯下降，尤以 ICM 處理的減少最為顯著（p ＜ 0.05），分別比 CK 減小了 7%、6.91% 和 12.97%；ICB 處理分別比 CK 減少了 7.54%、1.19% 和 10.88%；ICW 處理分別比 CK 減小了 1.8%、5.06% 和 8.71%。在20～40 cm 土層，土壤全氮、全磷和全鉀的含量在間作類型間差異不顯著。此外，0～20 cm 土層土壤全氮、全磷和全鉀含量顯著高于 20～40 cm 土層的。

表3 間作類型對土壤全氮、全磷和全鉀含量的影響Tab.3 Effects of different intercropping patterns on soil TN，TP and TK contents

0～20 cm 土層土壤有效磷和速效鉀的含量在間作類型間存在顯著差異（p ＜ 0.05），其中 ICM對有效磷和速效鉀含量的影響最大（見表 4）。在0～20 cm 土層，與 CK 相比，各間作處理土壤有效磷和速效鉀的含量均為明顯下降，尤以 ICM 處理的減少最為顯著（p ＜ 0.05），分別比 CK 減少了 23.93%、31.72%；其次是 ICW 處理，分別比 CK 減小了 18.21% 和 29.86%；最后是 ICB 處理，分別比 CK 減小了 8.68%和 11.94%。在20～40 cm 土層，土壤有效磷和速效鉀的含量差異不顯著。0～20 cm 土層速效鉀的含量顯著高于20～40 cm 土層的。

表4 間作類型對土壤有效磷和速效鉀含量的影響Tab.4Effects of different intercropping patterns on soil AP and AK content

0～20 cm 土層土壤微量元素鈣、鎂、鐵、錳、銅和鋅的含量在間作類型間存在顯著差異（p＜ 0.05），其中 ICM 對鈣、鎂、鐵、錳、銅和鋅的含量的影響最大（見表 5）。在 0～20 cm 土層，與CK相比，各間作處理土壤鈣、鎂、鐵、錳、銅和鋅的含量均明顯下降，尤以 ICM 處理的減少最為顯著（p ＜ 0.05），分別比 CK 減少了 16.74%、34.65%、19.37%、19.03%、31.69%、56.82%，ICB處理分別比 CK 減少了 22.16%、39.58%、21.34%、9.05%、29.27%、54.54%；ICW 處理分別比 CK 減少了9.61%、26.19%、11.02%、1.92%、17.31%、47.78%。在 20～40 cm 土層，土壤微量元素鈣、鎂、鐵、錳、銅和鋅的含量在間作類型間差異不顯著。0～20 cm 土層土壤微量元素鈣、鎂、鐵、錳的含量顯著高于 20～40 cm 土層的。

表5 間作類型對土壤微量元素含量的影響Tab.5 Effects of different intercropping patterns on soil trace elements

間作對不同土層土壤養(yǎng)分含量的影響存在差異，對表層（0～20 cm）土壤的影響較大，對下層（20～40 cm）土壤的影響較小。因為西瓜、白術(shù)和射干等經(jīng)濟類作物屬于藤本或草本植物，根系均較淺，主要利用 0～20 cm 土層土壤中養(yǎng)分。隨著土壤深度的增加，淺根作物對土壤養(yǎng)分的利用都會有所下降［6］。另外，不同間作類型對于土壤養(yǎng)分含量影響的大小順序為：ICM ＞ ICW ＞ ICB ＞ CK。這可能是由于白術(shù)一般是在 3—4 月播種，11 月種植，在其地下莖生長過程中，會吸收大量的養(yǎng)分［7］；西瓜于 3—4 月種植，8—9 月拔園，種植時間較短，且其屬于藤蔓植物，枝葉分解速度快，分解過程中有助于土壤養(yǎng)分的補給；射干則生長較緩慢。因此，在與泡桐林間作的過程中，間作白術(shù)對于土壤表層的肥力影響較大。

3.2 間作類型對泡桐林生長的影響

間作類型顯著影響泡桐林的生長，其中 ICM對泡桐林生長的影響最為顯著（p ＜ 0.05），其次是 ICW 和 ICB（見表 6）。與 CK 處理相比，各間作處理泡桐林胸徑和樹高的生長量均為明顯減少，尤以 ICM 處理的減少最為顯著（p ＜ 0.05），分別比 CK 減少了 29.25%、24.32%；ICW 和 ICB 處理泡桐林胸徑和樹高生長量減少較小，其中 ICW 分別減小了 16.34%、12.43%，ICB 分別減小了 10.32%、8.11%。不同間作類型影響的大小順序為 ICM ＞ ICW ＞ ICB。

表6 間作類型對泡桐林生長的影響Tab.6 Effects of the growth of the different intercropping type of Paulownia fortunei plantation

不同類型間作均會對泡桐林的生長產(chǎn)生影響，但影響程度不同，其影響的大小順序為ICM ＞ ICW ＞ ICB ＞ CK，其中 ICM 處理的泡桐林的胸徑和樹高生長量顯著降低，可能是由于白術(shù)在生長過程中需要消耗較多的土壤養(yǎng)分，影響了對泡桐養(yǎng)分的供給。間作西瓜和間作射干對泡桐林的胸徑和樹高生長的影響并不顯著，可能是由于這些植物在收獲時的養(yǎng)分歸田比較充分，延緩了土壤地力衰退，從而保證了對泡桐養(yǎng)分的供給。

3.3 泡桐林生長量與土壤養(yǎng)分含量的相關(guān)性

間作類型對 0～20 cm 土層土壤養(yǎng)分含量的影響較大，對 20～40 cm 土層土壤的影響較小，因此，選擇 0～20 cm 土層的土壤養(yǎng)分含量與泡桐林的胸徑和樹高進行相關(guān)性分析，結(jié)果（表 7）表明：泡桐的胸徑和樹高生長量與土壤有機質(zhì)、全磷、有效磷、速效鉀、錳、銅的含量存在顯著正相關(guān)（p ＜ 0.05），與全氮、全鉀、鈣、鎂、鐵、鋅的含量呈不顯著正相關(guān)。泡桐的胸徑與樹高存在極顯著相關(guān)性（p ＜ 0.05）。

表7 泡桐林生長與土壤養(yǎng)分含量的相關(guān)關(guān)系Tab.7 The correlation of wood growth char acteristics and soil chemical properties of Paulownia fortunei plantation

由于土壤養(yǎng)分很多指標之間存在共線性關(guān)系，單因素相關(guān)分析結(jié)果不能準確解釋土壤養(yǎng)分指標對于泡桐林胸徑和樹高生長的影響。因此，采用線性回歸的方法，建立回歸模型?；貧w模型如下：

式中，x1和 x2分別代表有效磷和錳的含量。

土壤有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、有效磷、速效鉀、鈣、鎂，鐵、錳、銅、鋅等養(yǎng)分的含量均與泡桐林的胸徑和樹高生長量呈正相關(guān)關(guān)系，說明這些養(yǎng)分均可促進新造泡桐林的生長，尤其是有機質(zhì)、全磷、有效磷、速效鉀、錳和銅的含量與新造泡桐林的胸徑和樹高生長量呈顯著性正相關(guān)關(guān)系，說明這些養(yǎng)分的含量與泡桐林的生長存在極其密切的關(guān)系，其中有效磷和錳的含量可以解釋泡桐林生長的 91.7% 的變異，說明土壤養(yǎng)分含量在一定程度上能夠被泡桐林利用，并促進其生長。

4 結(jié)論與討論

截桿后造林 2 年以上的泡桐根系已較深，約80% 的吸收根分布在土表面 40 cm 以下的土壤中［8］，并在土層厚度大于 70 cm 時生長良好［9］。泡桐每年 5 月發(fā)葉，9 月底落葉，發(fā)葉晚，落葉早，樹冠稀疏，不影響間作作物光合作用，適合間作［10］。本文通過研究不同間作類型對新造泡桐林的生長和土壤養(yǎng)分含量的影響，結(jié)果表明，間作均對表層土壤養(yǎng)分含量有顯著影響，對下層土壤的影響較小，間作更適宜于泡桐吸收根系生長到土層 20 cm 以下時開始，新造泡桐林不宜間作。

間作類型對新造泡桐林的生長有顯著影響，但影響的程度不同，其影響的大小順序為：間作白術(shù) ＞ 間作西瓜 ＞ 間作射干 ＞ 不間作。因此，為了保持土壤肥力以及不影響新造泡桐林的生長，施肥是重要的手段［11-13］。不同類型的間作，可施用不同量的肥料以補充因間種經(jīng)濟作物對地力的消耗。

土壤養(yǎng)分含量和新造泡桐林生長存在明顯正相關(guān)關(guān)系，說明這些土壤養(yǎng)分均能促進新造泡桐林的生長；尤其是土壤中有機質(zhì)、全磷、有效磷、速效鉀、錳、銅的含量與新造泡桐林的胸徑和樹高生長量呈現(xiàn)顯著性正相關(guān)關(guān)系，說明這些養(yǎng)分含量的變化能顯著影響新造泡桐林的生長。因此，在配方施肥的過程中，可適量增加有機質(zhì)、全磷、有效磷、速效鉀、錳、銅的含量。這些可為土壤合理施肥提供參考。

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（文字編校：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

國家科技支撐計劃項目“泡桐速生豐產(chǎn)林定向培育技術(shù)研究”（2015BAD09B0204）；中央財政林業(yè)科技推廣項目“泡桐大徑材專用肥及施肥技術(shù)推廣與示范”（[2014]XT009號）

朱志文（1970-），男，工程師，主要從森林保護研究

涂 佳，助理研究員；E-mail：65198218@qq.com