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油茶(Camellia oleifera Abel.)是我国南方重要的木本油料树种,也是世界四大木本油料树种之一,适生于低山丘陵地带[1-2]。近年来, 随着各地油茶新品种造林面积的不断增加[3],一系列问题逐步显现,如林地地力退化、部分地区水土流失严重等,从而导致生物多样性丧失,果实产量下降,品质变劣[4-5]。采取油茶林地复合经营方式,实现以耕代抚,是当前油茶产业基地常用的林地管理方式[2],如套作花生(Arachis hypogaea Linn.)、红薯(Ipomoea batatas (L.) Lam.)、大豆(Glycine max(Linn.) Merr.)[6-7]、茶叶(Camellia sinensis(L.) O. Ktze.)[8]及牧草[9-10]等经济作物,它们可以有效抑制水土流失; 然而, 由于其生长期同油茶接近,必然引起争水、争肥的问题。
鼠茅草(Vulpia myuros C. Gmelin)是越年生禾草,株高约50 cm,生长茂密,每年9月份萌发,翌年6月死亡,留下的种子可于当年9月萌发。夏秋时节,枯死却固着的鼠茅草可以保持土壤墒情,由于鼠茅草具有须根系的特点,还可以提高易受侵蚀土壤的稳定性[11],防止水土流失,而且一次播种,多年受益,降低了劳动量[12]。鼠茅草腐解不仅抑制其它杂草生长[13],还能补充土壤中的有机物,改良土壤的理化性质[14-15]。此外,鼠茅草的生长需肥期与油茶错开,满足作为冬季绿肥的生长期要求,且栽培鼠茅草可省去刈割这一工序[16]。杨洪晓等研究发现,7—10月是鼠茅草分解的主要时期,可为果树生长提供营养而非争夺养分[12]。目前,鼠茅草多用于果树绿肥种植,鼠茅草间作在油茶林地上的应用未见相关研究报道。因此,通过研究7—10月鼠茅草腐解过程对油茶林地土壤含水量、养分及酶活性动态的影响,可为油茶-鼠茅草复合系统构建中间作作物的选择、结构优化配置等提供理论依据,使油茶-鼠茅草复合系统生态和经济效益达到最佳水平,从而为油茶林地的科学经营提供参考。
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从图 1可看出:鼠茅草间作明显提高油茶林020 cm耕作层的土壤含水量、pH值及有机质含量。7—10月2个处理的土壤含水量变化幅度不大,但各个月份测定的鼠茅草间作的土壤含水量较对照平均增加39.62%;8月鼠茅草间作处理的土壤pH值增幅随着时间推移而减小;7—10月鼠茅草间作处理的土壤有机质含量总体趋势随着时间的推移而增加,与对照组相比,有机质的增幅平均为57.45%。在气温高、降雨偏少而蒸发量大的7—10月,枯死的鼠茅草覆盖在油茶林地不断腐烂分解,增加了土壤中的有机质,提高了林地土壤pH值,并且有利于土壤保墒。
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研究表明,鼠茅草间作不仅提高了油茶林地表层土壤全氮、全磷及全钾的含量,而且还能增加土壤水解性氮、有效磷、速效钾含量。7—10月鼠茅草间作处理的土壤全氮与全磷含量的变化趋势相似,即总体趋势是随着时间推移含量不断升高,但不同时间含量与变化幅度存在一定差异,全钾含量增幅变化不大(图 2)。与对照相比,7—10月鼠茅草间作处理油茶林地土壤全氮、全磷、全钾的平均增幅分别为43.75%、63.71%、24.19%。7—10月鼠茅草间作处理的油茶林地土壤水解性氮、有效磷、速效钾含量的变化趋势相似,即随着时间变化,其含量不断升高,但不同时间含量与变化幅度存在一定差异,有效磷含量增幅最明显,8月下旬土壤有效磷的含量比对照提高了8倍,水解性氮和速效钾含量均有提高,但增加幅度没有有效磷含量大(图 2)。与对照组相比,7—10月水解性氮、有效磷、速效钾平均增幅分别为31.17%、475.19%、53.68%。因此,鼠茅草间作处理油茶林地各养分的增加幅度为:有效磷>全磷>速效钾>全氮>水解性氮>全钾(图 2)。分析原因可能是,鼠茅草根系对氮、磷、钾等矿质养分有较高的富集作用,同时其根系分泌的有机酸,可以分解土壤中较难溶解的养分,且使其转化为速效性养分,从而改善土壤的肥力状况。
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研究表明:鼠茅草间作提高了油茶林地土壤脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性,对蔗糖酶活性影响不显著。从总的变化趋势看,鼠茅草间作模式的油茶林土壤酶活性的动态变化趋势呈现明显的一致性,其中, 酸性磷酸酶、脲酶与过氧化氢酶活性的季节动态变化与油茶果生长规律一致,均在油茶果生长旺盛的8—9月达到最大值(图 3)。7—10月鼠茅草间作油茶林地土壤脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶的活性总体变化趋势均为先升高再下降,蔗糖酶则为逐渐下降趋势(图 3)。与对照组相比,7—8月下旬鼠茅草间作的油茶林地土壤脲酶、酸性磷酸酶与过氧化氢酶的活性均低于对照组,8—10月下旬鼠茅草间作的油茶林地土壤脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶的活性均显著高于对照组,蔗糖酶活性仅在7月与9月上旬高于对照组,其它月份均低于对照组。与对照组相比,7—10月鼠茅草间作处理的油茶林地土壤脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶及蔗糖酶活性平均增幅分别为33.92%、8.69%、129.36%、-3.26%。
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从表 1可看出:脲酶与各理化指标表现出一定相关性,但未达到显著水平(P>0.05);过氧化氢酶与有机质、水解性氮、有效磷、速效钾、全氮、全磷呈极显著正相关(P<0.01),与全钾、含水量呈显著正相关(P<0.05);酸性磷酸酶与土壤大部分养分元素表现出一定相关性,但未达到显著水平(P>0.05);蔗糖酶与水解性氮呈极显著负相关(P<0.01),与有机质、全氮、全磷、有效磷呈显著负相关关系(P<0.05),与pH值呈显著正相关关系(P<0.05)。
项目Item 有机质
Organic matter水解性氮
Hydroly zableN有效磷
Available P速效钾
Available K全氮
Total N全磷
Total P全钾
Total K含水量
Soil moisturepH值 脲酶Urease 0.276 0.068 0.276 0.216 0.259 0.295 0.204 -0.119 0.140 过氧化氢酶Catalase 0.497** 0.420** 0.497** 0.531** 0.628** 0.522** 0.358* 0.342* 0.015 酸性磷酸酶Acid phosphatase -0.026 -0.003 -0.026 0.133 0.056 -0.056 0.124 0.068 -0.226 蔗糖酶Sucrase -0.367* -0.513** -0.367* -0.234 -0.371* -0.322* -0.168 -0.237 0.313* 注:*与**分别表示两种因子的相关性达到显著水平(P<0.05)和极显著水平(P<0.01)。
Note: *and**indicate significant correlation(P<0.05)and very significant correlation(P<0.01)。Table 1. Correlation coefficient betwee soil enzyme activities and soil physical-chemical properties