不同种植模式对茶花生长及土壤理化性质的影响

丁 卉，李朋飞，孙维红，吴玲娇，袁雪艳，邹双全

(福建农林大学林学院/自然生物资源保育利用福建省高校工程研究中心，福建福州 350002)

茶花(Camelliajaponica)别称山茶、耐冬等，属山茶科，因植株形姿优美，花形艳丽缤纷，具有重要的园林观赏价值，是我国传统观赏花卉。为了充分体现观赏价值，在园林应用以及苗木繁育中茶花常常与其他树种搭配种植。但目前关于茶花的研究多集中于茶花品种分类、园林观赏应用以及引种种植等，关于茶花与其他树种混合种植对其生长和土壤理化性质影响的研究尚未见报道。

土壤理化性质对植物生长具有重要影响。土壤有机质、氮、磷、钾等化学物质含量是土壤肥力的表征，容重、孔隙组成、水文性能等是反映土壤物理性质的重要指标，二者受植被类型及经营方式等影响，共同决定了土壤的水、肥、气、热等状况[1-5]。研究表明，植物复合种植能够显著改善土壤理化性质，桉树间种牧草能够显著提高土壤物理性质和养分含量[6-7]，黄土丘陵沟壑区杏树间作黄芪能够显著改善土壤空隙度和土壤养分[8]，林茶间作对土壤酶、养分、微生物群落和有机物矿化速率及其季节变化等有显著影响，对土壤肥力质量提高具有重要意义，并且茶树对矿质营养元素的吸收和分配也发生变化[9-10]。因此，本研究以茶花为供试植物，通过研究茶花与常见园林树种红叶石楠、竹柏混合种植模式下茶花的生长及其土壤理化性质的变化情况，初步探究不同种植模式中树种搭配对其生长的影响，以期从茶花生长的角度，为茶花在苗圃育苗和园林应用中树种的搭配提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验于2016年11月在福建省清流县益晟园林苗圃地进行，选用的茶花品种为福建大红花，所用供试植物均为10年生植株。试验地位于福建省西北部，武夷山脉中段东南侧、九龙溪上游(25°48′～26°21′N、116°38′～117°10′E)，该区属中亚热带季风气候，气候温和，雨量充沛，冬少严寒，夏无酷暑，日照充沛，四季分明，年平均气温17.9 ℃，年平均无霜期 256 d，年平均降水量1 771.3 mm。

1.2 试验设计

选取生长良好的茶花林地为试验地，试验地初始土壤含全钾含量 8.48 g/kg，速效钾含量36.83 mg/kg，全磷含量0.03 g/kg，有效磷含量1.18 mg/kg，全氮含量3%，水解氮含量33.95 mg/kg，全碳含量36%，C/N 12.00。在林地内选择茶花-竹柏复合种植林分(C1)、茶花-红叶石楠复合种植林分(C2)和茶花纯林对照林分(CK)，各667 m2；种植方式为茶花与竹柏、茶花与石楠相间种植，各林分每株树间距为 1.5 m×1.5 m。各样地生长期间除树种搭配种植不同外，均统一管理，定时浇水、施肥。

1.3 样品的采集

在每块样地随机打3个半径为5 m的样圆进行土壤采集和植物生长指标测定。在样圆内的茶花根系周围取土，每个样圆取1次土样，所取土层深度分别为0～20、20～40、40～60 cm，同时每个土层用体积为100 cm3的环刀取3个环刀土样和1个土壤袋土样，环刀土用于测定土壤物理性质；土壤袋土壤带回实验室于阴凉通风处自然风干，粉碎过筛后测定其化学性质。植物生长指标测量样圆内茶花树高、胸径、南北冠幅和东西冠幅。

1.4 土壤指标测定方法

土壤物理性质包括土壤容重、最大持水量、自然含水率、田间持水量、毛管持水量、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、总孔隙度和土壤通气度等。土壤pH值测定采用电位法；水解氮含量用碱解-扩散法测定；全磷含量采用酸溶-钼锑抗比色法测定；有效磷含量采用盐酸-氟化铵法测定；全钾含量采用氢氧化钠熔融-火焰光度计法测定；速效钾含量采用1 mol/L乙酸铵浸提-火焰光度计法测定。用碳氮元素分析仪测定茶花根系土壤中的全碳、全氮含量和碳氮比[11]。

1.5 数据处理

用Excel 2010软件对数据进行处理、绘图，用SPSS 17.0统计软件进行方差分析、多重比较(LSD法，α=0.05)和相关分析。

2 结果与分析

2.1 不同种植模式下茶花土壤物理性质的变化

不同种植模式土壤物理性质分析结果如表1所示。在 0～20 cm土层中，C1、C2种植模式土壤容重均显著高于CK。土壤毛管孔隙度、土壤总孔隙度、土壤通气度、最大持水量、毛管持水率均表现为CK>C2>C1，CK分别比C1、C2高6.69、4.62，12.91、11.61，12.92、11.61，6.29、5.52，6.46、4.65百分点；其中C1、C2差异不显著，CK与C1、C2多数指标差异达显著水平。非毛管孔隙度表现为CK>C1>C2，C1、C2差异不显著但均显著低于CK，比CK分别低6.22、6.98百分点。自然含水率和田间持水量各组差异均不显著。

在20～40 cm土层，土壤容重、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、总孔隙度、土壤通气度、最大持水量和毛管持水率各组之间差异均不显著。而土壤自然含水率和田间持水量均为CK>C1>C2；其中各组自然含水率之间达显著差异；田间持水量表现为CK显著高于C2，其他组差异不显著。

在40～60 cm土层，混合种植对土壤容重具有一定影响，C2土壤容重显著大于CK；而不同种植模式其他土壤物质指标差异不显著，说明混合种植对40～60 cm土层的土壤物理性质的影响，除了提高土壤容重外，对其他物理性质基本没有影响。另外，随着土层深度的增加，各种植模式土壤非毛管孔隙度、毛管孔隙度、总孔隙度、土壤通气度等逐渐降低。

通过以上分析可知，茶花与红叶石楠或者竹柏混合种植不利于茶花表层土壤物理性质的改善，甚至在一定程度上会降低土壤的通透性和贮水能力，在20～60 cm土层混合种植对土壤物理性质基本无影响。说明混合种植对土壤物理性质的影响主要集中于土壤表层，这或许与表层土壤植物凋落物和植物根系发展不同有关系。

表1 不同种植模式土壤的物理性质

注：n=3；同列数据后不同的小写字母表示同一土层不同种植模式间差异显著(P<0.05)。下表同。

2.2 不同种植模式下茶花土壤化学性质的变化

不同种植模式土壤的pH值均小于7(表2)，土壤呈现酸性化，可能是南方土壤普遍偏酸性的缘故。在不同土层中，茶花与红叶石楠复合种植比茶花与竹柏复合种植较茶花纯林的土壤pH值差异大，土壤pH值大小为C1>CK>C2。

综合分析不同模式，土壤养分均表现出表聚性现象。不同种植模式全钾含量变幅在14.63～36.26 g/kg之间，0～20、40～60 cm土层大小排序为C1>CK>C2，20～40 cm 土层为CK>C1>C2，各组差异均达显著水平。不同种植模式0～20、40～60 cm土层速效钾含量变化情况为C2>C1>CK，20～40 cm土层为C2>CK>C1，其中C2均显著高于CK。速效钾与全钾含量的变化相反，可能是与两者之间钾元素的相互转化有关。

不同种植模式全磷含量变幅在0.01～0.24 g/kg之间，0～40 cm大小排序为C2>CK>C1，40～60 cm土层为CK>C1>C2，各组差异均达显著水平。不同种植模式有效磷含量变化情况为：0～20 cm土层，CK>C2>C1(C2显著大于C1，C2与CK差异不显著)；20～40 cm，C2>C1>CK(C1与C2差异不显著，C1显著大于CK)；40～60 cm土层各处理差异不显著。

不同种植模式全氮含量变幅在0.02%～0.06%之间，其大小排序为C2>CK>C1，各组差异不显著。不同种植模式水解氮含量变化情况为：0～20 cm，C2>CK>C1；20～40 cm，C1>C2>CK；40～60 cm，C1>CK>C2，每个土层不同处理间差异均达显著水平。不同种植模式全碳含量和碳氮比差异均不显著。

综合以上分析可知，C2模式(茶花与红叶石楠混合种植)在土壤速效钾、有效磷以及水解氮含量的增加方面表现均较为突出，在一定程度上更有利于土壤中能被植物直接吸收利用的化学元素的转换，相对而言更有利于土壤有效肥力的增加。

2.3 不同种植模式对茶花生长的影响

由图1可见，不同种植模式对茶花树高和冠幅生长有显著影响，但对胸径生长影响不明显。树高大小为C2>CK>C1，C2分别比C1、CK高29.56%、15.88%；东西冠幅按大小排序为C2>CK>C1，C2分别比C1、CK高27.12%、16.11%；南北冠幅按大小排序为C2>CK>C1，C2分别比C1、CK高23.42%、19.14%；其中C2与CK以及C2与C1之间的差异达显著水平，其他组之间差异不显著。由此可以说明，茶花和红叶石楠复合种植(C2)能够显著促进茶花树高和冠幅的生长，而茶花和竹柏复合种植模式不利于茶花的生长。

2.4 茶花生长与土壤的理化性质的相关性分析

从表3可见，0～20 cm土层土壤物理性质仅土壤质量含水量、毛管孔隙度与茶花生长显著相关，其中土壤毛管孔隙度仅与胸径生长呈显著相关；土壤质量含水率与树高、冠幅生长呈显著相关性，与胸径生长呈极显著相关性。

表2 不同种植模式土壤的化学性质

由表3还可以看出，茶花生长性状与土壤化学性质存在较强的相关性。树高与pH值、全钾含量呈极显著负相关，与全磷含量、碱解氮含量和全氮含量呈极显著正相关，与速效钾含量呈显著正相关。胸径仅与全碳含量呈极显著负相关。冠幅与pH值、全钾含量呈极显著负相关，与全磷含量、碱解氮含量呈极显著正相关，与速效钾含量、全氮含量呈显著正相关。

表3 0～20 cm土壤理化性质与茶花生长的相关性

注：*、**分别表示在0.05、0.01水平上差异显著。下表同。

20～40 cm土层土壤物理性质与茶花生长之间均无显著相关性(表4)。茶花生长与土壤化学性质之间的相关性与 0～20 cm 土层略有不同，胸径生长与土壤化学性质均无显显著相关性；而树高与速效钾、全碳含量呈极显著相关性，与碳氮比呈显著相关性，与碱解氮含量无相关性；而冠幅生长与碱解氮含量无相关性，而与全碳含量显著相关，并且东西冠幅生长与碳氮比显著相关。

40～60 cm土层土壤理化性质与茶花生长的相关性分析结果如表5，茶花生长与土壤物理性质相关性不强，仅茶花胸径与土壤非毛管孔隙度、土壤质量含水量、土壤毛管持水率呈显著正相关。茶花生长与土壤化学性质之间的相关性同样与其它土层不同，茶花生长与土壤速效钾含量无相关性；树高和冠幅生长与碱解氮含量、碳氮比呈极显著相关性。

通过以上分析可知，茶花生长受土壤物理性质影响较小，与土壤化学性质相关性较强，土壤偏酸性，全钾含量越低，速效钾、全磷、碱解氮和全氮含量越高越有利于茶花生长。

3 结论与讨论

土壤是植物生长发育的物质基础，土壤的发生又受到植被的影响，土壤性质因植物凋落物、树根以及微生物群落的不同而发生改变。茶花分别与红叶石楠、竹柏混合种植能够显著改变土壤的理化性质，显著降低土壤通透性和贮水性，对土壤的改良不利；但是研究表明，当土壤中的土壤总孔隙度达到50%左右、非毛管孔隙度占比为1/5～2/5时，基本可以保持土壤通气、透水和持水的协调[12]，而混合种植模式的表层土壤基本可以达到这一要求。在20～60 cm土层混合种植对土壤物理性质基本无影响。另外，随着土层深度的增加，各种植模式土壤非毛管孔隙度、毛管孔隙度、总孔隙度、土壤通气度等逐渐降低，这与田大伦等关于樟树人工林土壤物理性质的研究[13]基本一致。说明混合种植对土壤物理性质的影响主要集中于土壤表层，这或许与表层土壤植物凋落物或者植物遮阴不同而导致土壤腐殖质和矿质化程度不同有关。

表4 20～40 cm土壤理化性质与茶花生长的相关性

表5 40～60 cm土壤理化性质与茶花生长的相关性

不同混合种植模式对土壤化学性质影响不同。茶花与红叶石楠混合种植和茶花与竹柏混合种植均会在一定程度上提高或者降低某一土层土壤化学元素的含量。但是综合对比之下，茶花与红叶石楠混合种植对于茶花土壤养分含量的提高更有意义，能够显著提高土壤速效钾、有效磷以及水解氮含量，在一定程度上更有利于土壤中化学元素由固定态向可以被植物直接吸收利用的元素转换，所以更有利于土壤有效肥力的提高。说明不同植物搭配种植对土壤化学性质的影响不同，有时会对土壤肥力起促进作用，但有时也会降低土壤肥力，这与闻晨晨的研究结果[14]相一致。

另外，研究发现与纯茶花种植相比，茶花与红叶石楠混合种植，能够显著提高茶花树高和冠幅生长，其中树高提高 15.88%，东西冠幅提高16.11%，南北冠幅提高19.14%；而茶花与竹柏混合种植不利于茶花生长。这与茶花与红叶石楠混合种植有利于土壤肥力的提高相吻合。

通过对茶花生长与土壤理化性质相关性分析进一步验证了茶花生长受土壤物理性质影响较小，而与土壤中矿质元素含量呈显著相关性。研究表明，土壤偏酸性有利于茶花生长，这与李菊雯提出的茶花喜酸性土壤，不宜碱性土壤，最佳土壤pH值为5.5～6.5的研究结果[15]一致。此外，本研究中茶花生长与全钾含量呈负相关，与速效钾含量呈正相关，这或许是因为当土壤中全钾含量高时受某些因素的影响，土壤中钾元素多以不能被植物直接吸收的固定态存在，而不利于向速效钾转换，进而影响植物的正常生长。氮素是植物生长的必需元素，是植物细胞的重要组成成分，研究发现土壤中氮元素含量对茶花生长影响显著，碱解氮和全氮含量越高越有利于茶花生长。磷在植物体中的含量仅次于氮和钾元素，对于增强植物抗逆性和促进果实成熟具有积极意义，但本研究中全磷含量与茶花生长呈显著正相关，而有效磷含量对茶花生长的影响不明显。土壤pH值和氮磷钾含量与茶花生长相关性研究结果对于苗圃茶花育苗和施肥具有重要的指导意义。

总之，茶花与红叶石楠混合种植能够显著提高土壤肥力，促进茶花生长，而茶花与竹柏混合种植会影响茶花的正常生长；所以在茶花苗圃育苗或者园林应用中茶花与其他园林植物搭配种植时除了考虑观赏价值外，还应该考虑对茶花生长的影响，树种选择合理与否能够直接影响土壤肥力的提升和茶花正常生长。