印度紫檀凋落物與人工施肥對(duì)林下金花茶生長(zhǎng)及土壤理化性質(zhì)的影響

韋曉娟，廖健明，李寶財(cái)，李開(kāi)祥，李紀(jì)元，鄧蔭偉，傅鏡遠(yuǎn)

（1.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院 廣西特色經(jīng)濟(jì)林培育與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西南寧 530002；2.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所，浙江杭州 311400；3.廣西師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，廣西桂林 541004；4.合浦佳永金花茶開(kāi)發(fā)有限公司，廣西合浦 536100）

金花茶組（SectionChrysanthaChang）植物屬珍稀特有經(jīng)濟(jì)樹(shù)種，在夏季，需遮蔭生長(zhǎng)，在秋冬季，需較多光照促進(jìn)花蕾生長(zhǎng)[1-2]。在生產(chǎn)實(shí)踐中，選擇春夏季枝繁葉茂而秋冬季落葉的印度紫檀（Ptero?carpus indicus）等珍貴闊葉樹(shù)種林下種植金花茶[3-7]，這種“雙珍”模式已得到林農(nóng)的青睞[8-9]。

施肥是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)增產(chǎn)措施之一，增產(chǎn)效果明顯，但長(zhǎng)期過(guò)量施肥會(huì)導(dǎo)致化肥流失率高，對(duì)水體、土壤造成污染[10]，復(fù)合微生物肥能提高土壤肥力、增強(qiáng)植物對(duì)養(yǎng)分的吸收、改善植物生長(zhǎng)環(huán)境[11]，但微生物肥料改良土壤較慢，短期內(nèi)難以滿足植物的需求[12-13]。在森林生態(tài)系統(tǒng)中，森林凋落物與土壤理化性質(zhì)變化密切相關(guān)，其分解釋放的養(yǎng)分會(huì)影響土壤肥力，對(duì)地力維持起著關(guān)鍵作用[14]。依靠凋落物分解釋放的養(yǎng)分促進(jìn)植物生長(zhǎng)符合當(dāng)前倡導(dǎo)綠色環(huán)保、藥肥減施、增效種植的發(fā)展理念。本研究為探究印度紫檀凋落物對(duì)林下金花茶生長(zhǎng)及土壤理化性質(zhì)的影響，以復(fù)合肥、復(fù)合微生物肥為施肥對(duì)比材料，開(kāi)展印度紫檀凋落物與施肥的對(duì)比試驗(yàn)，可為今后篩選金花茶科學(xué)經(jīng)營(yíng)模式提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于廣西合浦縣合浦佳永金花茶開(kāi)發(fā)有限公司龍門(mén)江基地（109°21'E，21°67'N），年均氣溫22.4 ℃，年均降水量1 663 mm，年均日照時(shí)長(zhǎng)1 927.1 h，土壤母質(zhì)多數(shù)為砂質(zhì)巖坡積物、河流沖積物和海濱沉淀物，土壤結(jié)構(gòu)松透、土質(zhì)肥沃[9]。

試驗(yàn)地面積為50 m × 25 m。2008年，采用2年生印度紫檀實(shí)生苗造林，株行距4 m × 5 m，保留495 株/hm2。2015年，采用2年生陸川大果油茶砧木培育的金花茶（Camellia nitidissima）嫁接苗種植于印度紫檀林下，株行距約2 m × 2.5 m、保留1 500 株/hm2。試驗(yàn)前，印度紫檀平均株高、胸徑和枝下高分別為8.2 m、22.5 cm和2.9 m，金花茶平均樹(shù)高、地徑和冠幅分別為2.59 m、49.76 mm和2.10 m。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)置1 個(gè)對(duì)照（CK），4 個(gè)不同處理，采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每處理10 株金花茶，3 次重復(fù)，設(shè)計(jì)保護(hù)行進(jìn)行隔離。2019—2020年開(kāi)展試驗(yàn)，施肥時(shí)間為每年的3月5日（第1 次）、5月6日（第2 次）、7月8日（第3次）。除T1處理林下保留自然脫落凋落物，其他處理均無(wú)凋落物。CK 和T1處理為不施肥；T2 處理為每株施0.25 kg 復(fù)合肥（N∶P2O5∶K2O = 15∶15∶15）；T3 處理為每株施0.50 kg 復(fù)合微生物肥（N∶P2O5∶K2O = 13∶8∶9，總腐植酸≥4%，活化腐植酸≥2%，水溶性磷≥50%，B ≥1 200 ppm，Zn ≥1 000 ppm）；T4 處理為每株施0.25 kg 復(fù)合肥+0.50 kg 復(fù)合微生物肥。

復(fù)合肥和微生物肥施用量均為長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐得到的參考用量及根據(jù)肥料生產(chǎn)商肥料使用說(shuō)明提供的參考用量[15]。印度紫檀為高大落葉闊葉喬木，金花茶為落葉少的常綠小喬木，因此本研究凋落物全部考慮為印度紫檀凋落物。

1.3 樣品采集與分析

1.3.1 樣品采集

當(dāng)年施肥后，于次年1月上旬每處理隨機(jī)選取10 株植株測(cè)定樹(shù)高、地徑和冠幅，統(tǒng)計(jì)花朵數(shù)量，采用測(cè)高桿測(cè)量苗高（精確至0.01 cm），采用游標(biāo)卡尺測(cè)量地徑（精確至0.01 mm），采用皮尺測(cè)量冠幅（精確至0.01 cm）。于施肥當(dāng)年8月采集土壤，按0 ～20 和20 ～40 cm 土層分別進(jìn)行采集，分別在每種處理林中選取3個(gè)采樣點(diǎn)，清除表層雜質(zhì)后，用環(huán)刀分別采集深度為0 ～20 和20 ～40 cm 的土壤，用于土壤物理性質(zhì)分析。于平行斷面下鏟取土樣，剔除石礫和植物殘根等雜物后，將采集的土壤分別混合均勻，采用四分法，將一部分裝入置于自封袋中，用于土壤化學(xué)性質(zhì)分析。

1.3.2 土壤理化性質(zhì)的測(cè)定

用烘干法測(cè)土壤含水量，用環(huán)刀法測(cè)土壤容重和土壤孔隙度；用電位法測(cè)土壤pH 值，用重鉻酸鉀-硫酸消化法測(cè)土壤有機(jī)質(zhì)含量[16]，用凱氏定氮法測(cè)土壤全氮（N）含量，用堿解擴(kuò)散法測(cè)土壤速效N含量，用碳酸氫鈉法測(cè)土壤速效磷（P）含量，用酸溶-火焰光度計(jì)法測(cè)土壤速效鉀（K）含量[17]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007 和SPSS 17.0 軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。采用模糊數(shù)學(xué)中的隸屬函數(shù)法[18]，對(duì)樹(shù)高、地徑、冠幅和花朵數(shù)量等隸屬值進(jìn)行累加，求其平均值，平均值越大，處理效果越好，反之則越差。隸屬函數(shù)值的計(jì)算公式為：

式中，xi為指標(biāo)測(cè)定值，xmax、xmin為某一指標(biāo)的最大值和最小值。

若某一指標(biāo)與苗木生長(zhǎng)呈負(fù)相關(guān)，則利用反隸屬函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式為：

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)金花茶生長(zhǎng)的影響

2019—2020年，各處理間的樹(shù)高、地徑和冠幅年生長(zhǎng)量差異不顯著，均與CK 差異顯著（P<0.05）（表1）。2019年，T4處理的樹(shù)高、地徑和冠幅生長(zhǎng)量最大，分別為0.32 m、5.92 mm 和0.37 m，CK 最小，分別為0.14 m、3.45 mm和0.17 m，最高值比最低值分別高出128.57%、71.59%和117.65%；T1 處理的樹(shù)高、地徑、冠幅分別為0.26 m、5.36 mm、0.27 m，比CK 分別高出85.71%、55.36%和58.82%。2020年，T4處理的樹(shù)高、地徑和冠幅最大，分別為0.31 m、6.03 mm和0.34 m，CK最小，分別為0.16 m、3.24 mm和0.19 m，最大值比最低值分別高出93.75%、86.11%和78.95%；T1處理的樹(shù)高、地徑、冠幅分別為0.27 m、5.40 mm和0.26 m，比CK高出68.75%、66.67%和36.84%。

表1 不同處理下金花茶生長(zhǎng)指標(biāo)年生長(zhǎng)量方差分析Tab.1 Variance analysis on annual growth of growth traits of C.nitidissima in different treatments

不同處理間的花朵數(shù)量、單花質(zhì)量以及單株花朵產(chǎn)量差異顯著（P<0.05）。2019 和2020年，T4 處理的花朵數(shù)量均最多，CK均最少；T1處理的單花質(zhì)量均最重，T3 處理均最輕；T4 處理的單株花朵產(chǎn)量最高，其次為T(mén)1處理。

2.2 土壤物理性質(zhì)分析

在0 ～20 cm 土層，T2 處理的土壤容重最大，T1處理的最?。籘1 處理的總孔隙度、最大持水量、毛管持水量和田間持水量均最大，T2 處理均最??；T3 處理的毛管孔隙度最大，T2 處理的最??；T1 處理的非毛管孔隙度最大，T3 處理的最?。ū?）。T1 處理的土壤結(jié)構(gòu)保水保肥能力較好，T2 處理較差。在20 ～40 cm 土層，T1 處理的土壤容重最小，總孔隙度與T2、T3 和T4 處理差異不顯著，最大持水量與持水量最高的T2 處理差異不顯著，毛管孔隙度、毛管持水量、田間持水量均大于其他處理，表明在20 ～40 cm土層，T1處理的土壤結(jié)構(gòu)好于其他處理。

表2 不同處理的土壤物理性質(zhì)Tab.2 Soil physical properties in different treatments

續(xù)表2Continued

2.3 土壤化學(xué)性質(zhì)分析

在0 ～20 cm 土層，土壤的有機(jī)質(zhì)、速效P、速效K 含量均差異顯著（P＜0.05），pH、全N 和速效N 含量差異不顯著（表3）。T4 處理的有機(jī)質(zhì)、全N、速效N、速效P 和速效K 含量均最高，表明施用復(fù)合微生物肥和復(fù)合肥，T4 處理土壤表層積累了N、P、K，含量均提高。

表3 不同處理的土壤化學(xué)性質(zhì)Tab.3 Soil chemical properties in different treatments

在20 ～40 cm 土層，速效P 含量差異顯著（P＜0.05），pH、有機(jī)質(zhì)、全N、速效N 和速效K 含量差異均不顯著。T1 處理的有機(jī)質(zhì)含量最高，全N、速效N、速效P 和速效K 含量均較高，且全N 和速效P 含量比土層0 ～20 cm 高，其他4 個(gè)處理各養(yǎng)分均減少，原因是T1處理的凋落物會(huì)分解產(chǎn)生大量礦質(zhì)養(yǎng)分回歸深層土壤，而T2、T3 和T4 處理的肥料在淺表層（0 ～20 cm）分解快，20 ～40 cm 土層的養(yǎng)分含量較少。

2.4 不同處理對(duì)金花茶花朵活性成分的影響

2019—2020年，5個(gè)處理的金花茶花朵中總黃酮、總多酚和總多糖含量差異顯著（P＜0.05）（表4）。T4 處理的總黃酮、總多酚和總多糖含量均最高，其次為T(mén)2 和T1，T3 處理的總黃酮和總多酚含量最低，總多糖含量也較低。施用復(fù)合肥和微生物肥的花朵活性成分含量最高。

表4 不同處理下金花茶花朵活性成分比較Tab.4 Comparison on active ingredients in C.nitidissima flowers in different treatments (%)

續(xù)表4Continued

2.5 隸屬函數(shù)分析及綜合評(píng)價(jià)

對(duì)金花茶樹(shù)高、地徑、冠幅、花朵數(shù)量、單花質(zhì)量、總多酚、總黃酮和總多糖8個(gè)指標(biāo)進(jìn)行隸屬函數(shù)分析，綜合評(píng)價(jià)不同處理對(duì)金花茶生長(zhǎng)、開(kāi)花、花朵活性成分的影響，均值越大，表明處理效果越好。T4處理的綜合評(píng)分最高（6.31），其次為T(mén)1處理（5.44），CK 最低（3.16），表明T4 處理施肥效果最佳（表5）。T1處理隸屬函數(shù)均值大于T2和T3處理，表明單純施用化肥或者施用微生物肥的施肥效果不如凋落物分解產(chǎn)生養(yǎng)分的效果。

表5 不同處理的隸屬函數(shù)分析Tab.5 Analysis on membership function of different treatments

3 結(jié)論與討論

3.1 不同處理對(duì)金花茶生長(zhǎng)及花朵產(chǎn)量、花朵活性成分的影響

研究表明，與CK 相比，施肥處理和凋落物處理的金花茶樹(shù)高、地徑、冠幅、開(kāi)花數(shù)量和花朵活性成分等各指標(biāo)均顯著提高。T4 處理的金花茶樹(shù)高、地徑和冠幅均最大，花朵數(shù)量最多，0 ～20 cm 土層的有機(jī)質(zhì)含量最高，在0 ～20 和20 ～40 cm 土層的全N、速效N、速效P 和速效K 含量最高，表明施用復(fù)合肥+復(fù)合微生物肥使土壤中的N、P和K得到活化和積累，顯著促進(jìn)了金花茶生長(zhǎng)，且有利于改善土壤的理化性質(zhì)和生物學(xué)特性[19]，加速土壤養(yǎng)分的分解，使土壤營(yíng)養(yǎng)均衡，這與孫中濤等[20]和曹恩琿等[21]的試驗(yàn)結(jié)果相一致。在20 ～40 cm 土層，T1 處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量最高，全N、速效N、速效P和速效K均較高，且全N 和速效P 含量比土層0 ～20 cm 高，T1處理的單花質(zhì)量在2019 和2020年均最重，單株產(chǎn)量排名第二。T4 處理的總黃酮、總多酚和總多糖含量均最高，其次為T(mén)2 處理和T1 處理。綜合分析及采用隸屬函數(shù)評(píng)價(jià)表明，復(fù)合肥+復(fù)合微生物+無(wú)凋落物處理效果最好（T4），其次是凋落物處理（T1）。

3.2 不同處理對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

土壤容重越小，孔隙度越大，土壤通氣透水性越好，表明土壤涵養(yǎng)水源能力和保持水土的功能越好。T1 處理的土壤容重最小，而總孔隙度、非毛管孔隙度、最大持水量、毛管持水量、田間持水量均為最大，表明T1 處理保留的凋落物分解，使腐殖質(zhì)層變厚，土壤結(jié)構(gòu)變疏松，通氣透水性變強(qiáng)，同時(shí)產(chǎn)生大量礦質(zhì)養(yǎng)分回歸土壤。T2 處理能夠增加土壤養(yǎng)分，但其效果低于T1、T3 和T4 處理，原因可能是T2處理單施化肥只能提供速效養(yǎng)分，不能徹底改善土壤的微生物結(jié)構(gòu)。T3 處理的效果低于T1 和T4 處理，這可能是因?yàn)閱问┪⑸锓什荒軡M足植物生長(zhǎng)所需的全部養(yǎng)分，這與蔣永梅等[13]的研究結(jié)果相一致。

3.3 林下金花茶免施肥經(jīng)營(yíng)模式

本研究中，T1 處理依靠凋落物分解產(chǎn)生的養(yǎng)分及形成的微環(huán)境促進(jìn)林下金花茶生長(zhǎng)和開(kāi)花，土壤理化性質(zhì)表現(xiàn)良好。T4 處理雖比T1 處理效果好，但需施用化肥及勞動(dòng)力，增加了經(jīng)營(yíng)成本。無(wú)化肥種植也符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)提倡的綠色環(huán)保和原生態(tài)的經(jīng)營(yíng)理念。綜合節(jié)本、提質(zhì)、增效以及綠色栽培要求，本研究認(rèn)為印度紫檀與林下金花茶復(fù)層栽培時(shí)，采用免施肥栽培方式是一種科學(xué)的金花茶經(jīng)營(yíng)模式。該新穎模式對(duì)今后金花茶優(yōu)質(zhì)高效資源培育具有積極的理論和實(shí)踐指導(dǎo)意義，亦可為我國(guó)林下經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供科學(xué)的參考依據(jù)。