茶树-核桃树间作模式对茶园土壤养分的影响

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　　摘  要  本研究选取云南省保山市昌宁县境内的核桃树间作年限为6、10、15、30 a的茶树-核桃间作茶园土壤为研究对象，取距核桃树主干1、2、3 m处的0～20 cm表土层和20～40 cm土层深度的土壤和相对应的单作茶园土壤为供试样，测定了土壤的pH、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、交换性钙和交换性镁的含量。结果表明：随着核桃树种植年限的延长，间作茶园土壤pH呈增加的趋势，核桃树种植年限为30 a的土壤pH接近或大于7.0;核桃树间作年限为30 a的间作茶园土壤有机质、碱解氮和速效磷均显著小于单作茶园中的含量;随着核桃树间作年限的延长，间作茶园土壤中的速效钾、交换性钙、交换性镁的含量都显著高于单作茶园。上述研究结果表明，核桃树对茶树有明显的化感抑制作用，会导致茶树不能较好生长和茶叶品质下降。因此，不宜将二者相间种植或将核桃树作为茶树的遮荫树利用。
　　关键词  茶树;核桃树;间作模式;土壤养分中图分类号  S344.2;S158.3     文献标识码  A
　　Abstract  The top 0-20 cm soil and the 20-40 cm soil with 1 m， 2 m and 3 m distance from walnut trunk of tea tree-walnut intercropping gardens aged 6 years， 10 years， 15 years and 30 years in Changning， Baoshan City were used to determine the soil pH， organic matter， alkali-hydro nitrogen， available phosphorus and available potassium， exchange of exchangeable calcium and magnesium content. The soil pH value of the intercropping tea garden increased with the extension of walnut tree planting time. The soil pH value of the walnut tree planted for 30 years was close to or greater than 7.0. The contents of soil organic matter， alkali-hydrolysis nitrogen and rapidly-available phosphorus in the intercropping tea garden with intercropping life of 30 years were significantly lower than those in the single-cropping tea garden. With the extension of intercropping years， the content of available potassium， exchangeable calcium and exchangeable magnesium in the intercropping tea garden was higher than that in the single-cropping tea garden. The above results indicate that walnut tree has obvious allelopathy inhibition on tea trees， which leads to the failure of tea tree growth and the decline of tea quality. Therefore， it is not suitable to have the two intercropped or use walnut trees as the shade trees to tea.
　　Keywords  tea; walnut; intercropping patterns; soil nutrients
　　DOI  10.3969/j.issn.1000-2561.2019.04.005
　　農作物间套（混）种植在我国农作史上有着悠久的历史，是我国传统精细农艺的精华，在世界农作史享有很高的盛誉。为了充分利用土地，中国古代就有茶-林间作、茶-粮间作茶园[1]。近3年来，诸多学者也围绕茶树间作对茶园小气候和土壤养分的影响等方面开展了许多有意义的研究。刘相东等[2]研究了栗茶间作与覆草对茶树生长环境和茶叶品质的影响，结果表明，栗茶间作降低了风度和光照强度，提高了环境温度、湿度;覆草提高了土壤有机质及有效N、P、K的含量。张正群等[3]研究了茶园间作芳香植物罗勒和紫苏对茶园生态系统影响的研究，结果表明，芳香植物间作区土壤中铵态氮、有效磷和速效钾的含量高于绿肥间作区和对照。杨海滨等[4]研究了间作绿肥对幼龄茶园土壤锌及养分含量的影响，结果表明，间作绿肥有利于幼龄茶园土壤有效锌含量的提高，提高了幼龄茶园土壤碱解氮、有效磷和速效钾的含量。
　　目前，国内学者对茶树间作方面开展了许多具有生产指导意义的研究。但在茶树与核桃树间作方面的研究成果鲜有报道。在复合生态茶园建设的生产实践中，由于茶叶生产从业人员或基层技术人员对合理选择茶园间作树种等方面缺乏了解，以及受某些急功近利思想的影响，在复合生态茶园的建设过程中也出现了一些问题。如在茶园及其周边种植对茶树有明显化感抑制作用的植物，导致茶园生态环境受到严重破坏和茶叶品质下降。核桃虽是对茶树有明显化感抑制作用的植物，但由于其经济效益明显，在云南很多茶区仍作为间作树种在茶园大面积种植。本研究聚焦茶树-核桃间作模式下的茶园土壤养分，以云南省保山市昌宁县境内的茶树-核桃间作茶园土壤为研究对象，测定了土壤pH、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾等指标，旨在为正确评价茶树-核桃树间作模式对茶园土壤环境的影响，以及茶树-核桃间作模式是否可行提供数据支撑和理论依据。 　　1  材料与方法
　　1.1  试验地概况
　　云南省昌宁县位于北纬20°14′～25°12′、东经99°16′～100°12′之间，地处滇西大理、临沧、保山三地结合部，海拔在608～2875.9 m之间，属于亚热带季风气候，年平均气温14.9 ℃，年平均降雨量1259 mm，无霜期253 d，是一个年轻的多民族山区农业县，昌宁县东部及中部约70%的温凉山区、半山区适合种植茶叶、核桃。其中昌宁县境内的翁堵乡、田园镇、和温泉乡等3个乡镇是茶树和核桃的主要产区。取样点间作茶园的种植方式是梯级单行种植;行宽为1.5 m左右;核桃树的种植密度为180～225株/hm2;单作茶园的种植方式为“满天星”式种植;单作与间作茶园的管理方式一致，统一施肥;统一个地方不同年限茶园有2～3个;本文所述的核桃树种植时间由土样采集点茶园户主提供。
　　1.2  样品采集
　　采集时间：2017年4月。
　　采集地点：云南省保山市昌宁县境内的翁堵乡、田园镇、和温泉乡等3个乡镇的茶树-核桃树间作茶园和单作茶园，供试土样采集点的基本情况见表1和图1。
　　采集方式：分别以“S”型点取样法取样。依据核桃树根系生长的生物学特性，以核桃树主干为中心，采集距核桃树主干1、2、3 m处的土层深度分别为0～20、20～40 cm的土壤为分析土样。
　　1.3  样品制备
　　土样置于阴凉处风干，去掉草根、碎石等杂物，用木棒仔细碾碎，分别过1 mm和0.25 mm土筛，避光封口保存，过1 mm筛的用于测定pH、碱解氮、速效磷、有效钾和交换性钙镁，过0.25 mm筛的用于测有机质。
　　1.4  测定指标与方法
　　对所采土样的pH、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、交换性钙、镁等养分含量进行了分析测定。土壤pH的测定采用水浸提电位法（水土比为2.5∶1）;土壤有机质的测定采用重铬酸钾-外加热法;土壤碱解氮含量的测定采用碱解扩散法;土壤有效磷含量采用酸性土壤速效磷测定办法0.05 mol/L HCL-0.025 mol/L H2SO4;土壤速效钾含量的测定采用1 mol/L NH4OAc浸提-火焰光度計法;土壤中交换性钙、镁含量的测定采用1 mol/L NH4Ac浸提-AAS法[5]。均采用国家标准进行分析测定。
　　1.5  数据处理
　　用SPSS 18.0软件对实验数据进行分析，对单作茶园、核桃树-茶树间作和核桃-茶树之间不同间距采用单因素方差分析（one-way ANOVA）和多重比较（LSD）法进行差异显著性检验（P<0.05）。
　　2  结果与分析
　　2.1  茶树-核桃间作对茶园土壤pH的影响
　　核桃树-茶树间作茶园及单作茶园土壤pH的分析结果见表2，核桃树种植年限≤15 a的核桃树-茶树间作茶园的0～20 cm的表土层土壤和20～40 cm土层深度的土壤，其pH与取样点距核桃树主干的距离呈显著负相关，即间距越小，pH越大，而且显著大于单作茶园土壤pH，不同土层深度单作茶园土壤的pH无显著差异。随着核桃树种植年限的延长，pH也呈增加趋势，核桃树种植年限到30 a时，间作茶园0～20 cm表土层pH的平均值（取样点距核桃树主干1～3 m的平均值，下同）为7.04，远高于单作茶园中的pH 4.67;20～40 cm土层pH的平均值（取样点距核桃树主干1～3 m的平均值）为6.85，远高于单作茶园中的pH 4.69。核桃树-茶树间作茶园土壤pH接近或大于7.0，已远大于茶树生长最适的pH范围，但单作茶园土壤pH仍处于最适宜茶树生长4.5～5.5的范围。
　　2.2  茶树-核桃间作对茶园土壤有机质含量的影响
　　由表3可知，在0～20 cm表土层和20～40 cm土层深度的土壤中，核桃树间作年限≤15 a的间作茶园土壤中的有机质在距核桃树主干1～3 m处的含量都显著大于单作茶园的含量。与之相反，核桃树间作年限到30 a时，间作茶园土壤有机质含量显著小于单作茶园中的含量。
　　2.3  茶树-核桃间作对茶园土壤碱解氮含量的影响
　　从表4可知，核桃树套作年限≤15 a的间作茶园土壤的碱解氮不论是0～20 cm表土层或是20～40 cm土层深度土壤中，其含量均显著大于单作茶园土壤中碱解氮的含量，与之相反，核
　　桃树间作年限到30 a时，间作茶园碱解氮在0～20 cm表土层土壤中的含量和20～40 cm土层深度土壤中的含量都显著小于单作茶园土壤中的含量。
　　2.4  茶树-核桃树间作对茶园土壤速效磷含量的影响
　　由表5可知，核桃树间作年限≤15 a的0～ 20 cm表土层和20～40 cm土层深度土壤中，间作茶园中的速效磷含量显著大于单作茶园的含量，且速效磷含量与土壤取样点距桃树主干的距离呈负相关，即距离越远，含量越小。与之相反，核桃树间作年限到30 a时，间作茶园0～20 cm表土层速效磷的平均含量（取样点距核桃树主干1～3 m的平均值）仅为0.29 mg/kg，远低于单作茶园中的34.39 mg/kg的含量;20～40 cm土层间作茶园速效磷的平均含量（取样点距核桃树主干1～3 m的平均值）也仅为0.69 mg/kg，远低于单作茶园中25.25 mg/kg的含量。
　　2.5  茶树-核桃间作对茶园土壤速效钾含量的影响
　　由表6可知，在0～20 cm和20～40 cm土层深度的土壤中，间作茶园中速效钾含量无论土壤取样点与核桃树主干的远近（1～3 m范围），其含量与核桃树种植年限呈正的递增趋势，即核桃树间作年限越长，速效钾含量越大;从表6还可知， 　　核桃树间作年限≥15 a的间作茶园土壤的速效钾含量远大于单作茶园土壤的含量，其中增加量最大的是核桃树种植年限为15 a的间作茶园土壤中
　　的含量，其0～20 cm土层深度土壤中的平均含量（1～3 m）是单作茶园的2.03倍，20～40 cm土层深度土壤中的平均含量（1～3 m）是单作茶园的2.51倍。
　　2.6  茶树-核桃间作对茶园土壤交换性钙含量的影响
　　由表7可知，核桃树间作年限6 a的茶园0～ 20 cm土层中土壤交换性钙的含量不论土壤取样点距桃树主干的1、2、3 m处，单作茶园中的交换性钙含量显著大于间作茶园的含量;反之，20～40 cm土层深度间作茶园土壤中交换性钙含量呈显著大于单作茶园的趋势;核桃树间作年限为10 a的0～20 cm土层深度土壤中交换性钙的含量除在距核桃树主干1 m处的含量显著小于单作茶园外，2、3 m处的交换性钙的含量显著大于单作茶园中的含量;核桃树间作年限≥15 a的交换性钙的含量不论土层深度、取样点距核桃树主干的距离，间作茶园土壤中交换性钙的含量远大于单作茶园土壤中的含量，其中增加量最大的是核桃树种植年限为30 a的间作茶园中的含量，0～20 cm土层深度土壤中的平均含量（1～3 m）是单作茶园的3.04倍，20～40 cm土层深度土壤中的平均含量（1～3 m）是单作茶园的5.56倍。
　　2.7  茶树-核桃间作对茶园土壤交换性镁含量的影响
　　由表8可知，核桃树间作年限6 a的间作茶园0～20 cm和20～40 cm土层深度、距核桃树主干1、2、3 m处土壤中交换性镁的含量均显著大于单作茶园中的含量，且呈距核桃树主干越近含量越大的特点;核桃树间作年限≥15 a时，间作茶园0～ 20 cm和20～40 cm土层深度土壤中交换性镁的含量都显著大于单作茶园土壤中的含量，核桃树间作年限到15 a时其含量达到峰值，距核桃树主干1、2、3 m处土壤中的平均含量分别达124.48、205.15 mg/kg，远大于单作茶园土壤中的含量29.55、38.23 mg/kg。
　　3  讨论
　　本研究根据核桃树根系在土壤中的生长特性，合理布局土壤取样点，分析了茶树-核桃间作对茶园土壤pH、土壤有机质、土壤碱解氮、土壤速效磷、土壤速效钾、交换性钙、交换性镁的影响。研究结果表明，随着间作核桃树生长年限的逐渐增加，茶园土壤pH呈递增的趋势，当核桃树种植年限到30 a时，茶园土壤pH接近或大于7.0，已远大于茶树生长最适的pH（4.5～5.5）范围，说明间作核桃树对茶园土壤酸碱度有影响。核桃树作为最早发现的化感植物之一，崔翠等[6]的研究表明，核桃根系分泌物的化感物质含酸性、中性和碱性物质，因此，间作茶园土壤pH升高，可能是核桃根系分泌碱性化感物质所致。
　　土壤氮含量与有机质含量有密切关系，本文研究結果表明，在0～20 cm表土层和20～40 cm土层深度的土壤中，茶树-核桃间作≤15 a的茶园土壤中有机质含量和碱解氮含量显著大于单作茶园土壤中的含量，与之相反，核桃树间作年限至30 a时，单作茶园土壤中的有机质和碱解氮含量又呈显著大于间作茶园。出现有机质和碱解氮含量增加的原因可能有二，一是间作茶园土壤相对单作茶园土壤而言，由于核桃树是落叶乔木，每年都有大量的叶、枯枝等凋落物归还土壤形成土壤腐殖质;二是在核桃树种植年限在6～15 a期间，随着间作核桃树龄的增加，核桃根系分泌的酚酸浓度增加，高浓度酚酸抑制微生物的活动，提高了土壤有机碳的含量所致[7]。而核桃树种植年限增至30 a后，有机质含量降低的原因可能与土壤的pH升高有关。
　　磷是能量代谢和物质代谢不可缺少的元素，本文研究结果表明，核桃间作年限≤15 a的间作茶园土壤速效磷含量显著大于单作茶园土壤中的含量，其原因可能与桃树根系分泌物的螯合作用有关，即通过螯合作用限制钙磷化合物的沉积而促进了有效磷的增加[8]。与之相反，当核桃间作年限到30 a时，间作茶园土壤速效磷的含量显著低于单作茶园，土壤速效磷呈严重缺乏。导致速效磷含量降低的原因一是随着核桃间作年限的延长，核桃和茶树对磷素营养的竞争吸收所致;二是与土壤的pH升高有关。随着间作核桃树年限的逐渐延长，茶树-核桃树间作土壤中的速效钾、交换性钙、交换性镁的含量都显著高于单作茶园，表现为土壤含速效钾、交换性钙、交换性镁丰富。究其原因，一方面，可能是因为核桃根系分泌的化感物质胡桃醌抑制了茶树对土壤中速效钾、交换性钙的吸收所导致。另一方面，速效钾含量的增加可能与土壤中的总酚酸含量有关，Shann等[7]用含有酚酸的银胶菊残渣处理土壤发现，土壤总酚酸含量和土壤中K、Na呈正相关。而交换性镁含量的增加可能与速效钾、交换性钙含量的增加有关，高浓度的钾、钙会抑制植物对镁的吸收[9]。
　　4  结论
　　茶园间作核桃树加剧了核桃树与茶树对磷素营养的竞争;土壤pH朝有利于核桃树适宜生长的pH 5.5～8.0的趋势转变[10];核桃根系分泌的化感物质胡桃醌抑制了茶树对钾素和镁等营养元素的吸收利用，同时，交换性钙的富集必然影响到作为嫌钙作物的茶树的正常生长。
　　核桃虽为著名的经济树种，也是国家重点推荐的绿化荒山、退耕还林树种之一。但是，核桃树对茶树有明显的化感抑制作用，会导致茶树不能较好生长和茶叶品质的下降。因此，在核桃、茶树同适宜地区，在进行核桃、茶规划种植时必须要考虑到核桃树的化感作用，不宜将二者相间种植或将核桃树作为茶树的遮荫树利用。
　　参考文献
　　骆耀平. 茶树栽培学[M]. 4版. 北京： 中国农业出版社， 2008.
　　刘相东， 毕彩虹， 谭建平， 等. 栗茶间作与覆草对茶树生长环境和茶叶品质的影响[J]. 安徽农业科学， 2016， 44（34）： 26-27.
　　张正群， 田月月， 高树文， 等. 茶园间作芳香植物罗勒和紫苏对茶园生态系统影响的研究[J]. 茶叶科学， 2016， 36（4）： 389-395.
　　杨海滨， 李中林， 徐  泽， 等. 间作绿肥对幼龄茶园土壤锌及养分含量的影响[J]. 中国农学通报， 2018， 34（17）： 99-103.
　　侯文广， 江聪世， 熊庆文， 等.基于GIS的土壤质量评价研究[J]. 武汉大学学报（信息科学版）， 2003， 28（1）： 61-64.
　　崔  翠， 蔡  靖， 张硕新. 核桃根系分泌物化感物质的分离与鉴定[J]. 林业科学， 2013， 49（2）： 54-60.
　　Shann J R， Blum U. The uptake of ferulic and phydroxybenzoic acids by Cucumis sativus [J]. Phytochemistry， 1987， 26（11）： 2959–2964.
　　黄  敏， 吴金水， 黄巧云， 等.土壤磷素微生物作用的研究进展[J]. 生态环境， 2003， 12（3）： 366-370.
　　徐  畅， 高  明. 土壤中镁的化学行为及生物有效性研究进展[J]. 微量元素与健康研究， 2007， 24（5）： 51-54.
　　杨冬雪， 钟珍梅， 陈剑侠， 等. 福建省茶园土壤养分状况评价[J]. 海峡科学， 2010， 26（6）： 129-131.
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