雷 康，黃大安，滕維超，駱湘華，歐陽子龍，黃景貴

（1.廣西大學(xué)，廣西南寧 530004；2.廣西鳳山縣佳弘種苗有限公司，廣西河池 547600）

核桃（Juglans regia）為胡桃科（Juglandaceae）核桃屬植物，有較高的營養(yǎng)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益[1]。近年來，核桃在市場(chǎng)上越來越受到人們的喜愛，林農(nóng)會(huì)優(yōu)先考慮種植核桃[2]。但是，核桃的生長周期長，短時(shí)間內(nèi)經(jīng)濟(jì)效益低。林下套種藥材和農(nóng)作物的模式可充分利用土地資源，提高效益產(chǎn)出，是解決這一問題的有效途徑[3]。

十大功勞（Mahonia fortunei）為小檗科（Berberi?daceae）十大功勞屬灌木或小喬木，是傳統(tǒng)的中醫(yī)藥植物，有抗炎、抗菌及抗病毒的作用，可用于清熱解毒和利膽止瀉[4]。十大功勞不耐暑熱，忌烈日曝曬，有一定的耐寒性和抗旱性。在核桃林下套種十大功勞，核桃的樹冠可起到遮蔭作用，適合十大功勞喜陰的生長特性?？赏瑫r(shí)利用林下空地套種農(nóng)作物，如玉米（Zea mays）、黃豆（Glycine max）和黑豆等，也可套種珍貴樹種黃花梨（Dalbergia odorifera）實(shí)現(xiàn)一地三用。有研究表明，核桃林下套種對(duì)土壤養(yǎng)分含量有影響[5]，土壤養(yǎng)分是影響土壤肥力的重要指標(biāo)[6]。本研究通過分析核桃×十大功勞×玉米、核桃×十大功勞×黃豆、核桃×十大功勞×黑豆和核桃×十大功勞×黃花梨4種套種模式下土壤中的養(yǎng)分狀況，對(duì)不同套種模式下核桃林的土壤養(yǎng)分進(jìn)行綜合分析，可為選擇核桃林下合適的套種模式提供一定的理論依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1．1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于廣西河池市鳳山縣（107°04′E，24°54′N），屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年均氣溫20．1 ℃，年均降水量1 564．0 mm。該地屬廣西石山地，土壤類型以紅黃壤為主。采樣點(diǎn)海拔為400 ～500 m，均為山地的陽坡，坡位基本一致。

1．2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)4種套種模式，分別為核桃×十大功勞×玉米、核桃×十大功勞×黃豆、核桃×十大功勞×黑豆和核桃×十大功勞×黃花梨。每模式種植0．67 hm2，統(tǒng)一施肥管理。核桃為2004年2月種植，十大功勞為2017年3月種植，黃花梨為2013年1月種植，玉米、黃豆和黑豆于2017年起每年3月種植。在核桃×十大功勞×玉米模式中，核桃行距10 m，株距8 m；核桃行間套作4 行十大功勞，十大功勞行距2 m，株距0．5 m；十大功勞行間套作4 行玉米，玉米行距0．3 m，株距0．3 m。在核桃×十大功勞×黃豆或黑豆模式中，核桃行距10 m，株距8 m；核桃行間套作4 行十大功勞，十大功勞行距2 m，株距0．5 m；十大功勞行間套作8 行黃豆或黑豆，黃豆或黑豆行距0．15 m，株距0．05 m。在核桃×十大功勞×黃花梨模式中，核桃行距10 m，株距8 m；核桃行間套作1 行黃花梨，黃花梨株距10 m；核桃和黃花梨行間套作2 行十大功勞，十大功勞行距2 m，株距0．5 m。

2017年1月，測(cè)定套種前土壤本底養(yǎng)分含量。pH 為5．3，有機(jī)質(zhì)含量為26．35 g/kg，全氮（N）含量為2．01 g/kg，全磷（P）含量為1．31 g/kg，全鉀（K）含量9．02 g/kg，氨態(tài)N 含量為6．37 mg/kg，硝態(tài)N 含量為8．04 mg/kg，速效P 含量為8．13 mg/kg，速效K 含量為30．13 mg/kg。從2017年開始，每年4月施肥，施尿素（含氮量46%）70．00 kg/hm2、過磷酸鈣（有效磷含量12%）150．00 kg/hm2和硫酸鉀（含氧化鉀52%）7．00 kg/hm2。

1．3 數(shù)據(jù)處理

2020年5月，每模式各設(shè)置3 個(gè)10 m×10 m 樣地，每樣地內(nèi)以S 型均勻分布5 個(gè)點(diǎn)。核桃、十大功勞和黃花梨為深根性樹種，農(nóng)作物根系普遍在30 cm以內(nèi)，故在土壤0 ～30 cm 處取樣。同一樣地混合取樣1 kg。采用四分法將土樣分成兩份。一份為鮮樣，用于測(cè)定硝態(tài)N和銨態(tài)N含量，采用硫酸鉀浸提法，連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定；另一份進(jìn)行風(fēng)干處理，用于測(cè)定土壤pH 值以及全N、全P、全K、速效P 和速效K含量。土壤pH值采用酸度計(jì)法測(cè)定；有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀氧化法測(cè)定；全N、全P 和全K 含量采用濃硫酸-高氯酸消煮，全N 含量采用連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定，全P 含量采用鉬銻抗比色法測(cè)定，全K含量采用原子吸收分光光度計(jì)法測(cè)定；速效P 含量采用NaHCO3提取-鉬銻抗比色法測(cè)定；速效K 含量采用中性乙酸銨提取-原子吸收分光光度計(jì)法測(cè)定[7]。采用Excel和SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2．1 土壤pH值

不同套種模式間土壤的pH 值均差異顯著（P＜0．05）（圖1）。土壤的pH 值在核桃×十大功勞×黑豆模式下最高（6．30）；其次為核桃×十大功勞×黃花梨模式（6．10）和核桃×十大功勞×黃豆模式（5．60）；核桃×十大功勞×玉米模式下最低（5．25）。

圖1 4種套種模式下土壤的pH值Fig.1 Soil pH value of four interplanting models

2．2 土壤有機(jī)質(zhì)含量

土壤的有機(jī)質(zhì)含量在核桃×十大功勞×黃花梨模式下最高（36．00 g/kg），顯著高于其他模式（P＜0．05）；其次為核桃×十大功勞×玉米模式（30．09 g/kg）和核桃×十大功勞×黃豆模式（29．07 g/kg），顯著高于核桃×十大功勞×黑豆模式（25．24 g/kg）（P＜0．05）（圖2）。最高含量是最低含量的1．43倍。

圖2 4種套種模式下土壤的有機(jī)質(zhì)含量Fig.2 Soil organic matter content of four interplanting models

2．3 土壤全N、全P和全K含量

土壤的全N含量在核桃×十大功勞×黃花梨模式下最高（3．00 g/kg），顯著高于其他模式（P＜0．05）；其次為核桃×十大功勞×玉米模式（2．62 g/kg）和核桃×十大功勞×黃豆模式（2．49 g/kg）；核桃×十大功勞×黑豆模式下最低（2．39 g/kg）（圖3）。最高含量是最低含量的1．26倍。

圖3 4種套種模式下土壤的全N含量Fig.3 Soil total N content of four interplanting models

土壤的全P含量在核桃×十大功勞×黑豆模式下最高（2．18 g/kg），顯著高于其他模式（P＜0．05）；其次為核桃×十大功勞×玉米模式（1．75 g/kg）、核桃×十大功勞×黃花梨模式（1．71 g/kg）和核桃×十大功勞×黃豆模式（1．52 g/kg），3 者間差異不顯著（圖4）。最高含量是最低含量的1．43倍。

圖4 4種套種模式下土壤的全P含量Fig.4 Soil total P content of four interplanting models

土壤的全K含量在核桃×十大功勞×黑豆模式下最高（23．11 g/kg），其次為核桃×十大功勞×玉米模式（21．38 g/kg），兩者間差異不顯著，均顯著高于核桃×十大功勞×黃豆模式（13．87 g/kg）和核桃×十大功勞×黃花梨模式（11．57 g/kg）（P＜0．05）（圖5）。

圖5 4種套種模式下土壤的全K含量Fig.5 Soil total K content of four interplanting models

2．4 土壤速效養(yǎng)分含量

土壤銨態(tài)N 含量在核桃×十大功勞×玉米模式下最高（11．64 mg/kg），其次為核桃×十大功勞×黃花梨模式（11．62 mg/kg），兩者間差異不顯著，均顯著高于其他兩種模式（P＜0．05）；核桃×十大功勞×黃豆模式（9．88 mg/kg）和核桃×十大功勞×黑豆模式（8．25 mg/kg）間差異顯著（P＜0．05）（圖6）。最高含量是最低含量的1．41倍。

圖6 4種套種模式下土壤的銨態(tài)N含量Fig.6 Soil ammonium N content of four interplanting models

不同套種模式間土壤硝態(tài)N 含量均差異顯著（P＜0．05）（圖7）。土壤硝態(tài)氮含量在核桃×十大功勞×玉米模式下最高（52．35 mg/kg）；其次為核桃×十大功勞×黑豆模式（32．53 mg/kg）和核桃×十大功勞×黃花梨模式（27．14 mg/kg）；核桃×十大功勞×黃豆模式下最低（20．49 mg/kg）。最高含量是最低含量的2．55 倍。

圖7 4種套種模式下土壤的硝態(tài)N含量Fig.7 Soil nitrate N content of four interplanting models

不同套種模式間土壤速效P 含量均差異顯著（P＜0．05）（圖8）。土壤速效P含量在核桃×十大功勞×黑豆模式下最高（102．36 mg/kg）；其次為核桃×十大功勞×玉米模式（49．90 mg/kg）和核桃×十大功勞×黃花梨模式（37．63 mg/kg）；核桃×十大功勞×黃豆模式下最低（18．59 mg/kg）。最高含量是最低含量的5．51倍。

土壤速效K含量在核桃×十大功勞×黑豆模式下最高（106．15 mg/kg），顯著高于其他模式（P＜0．05）；其次為核桃×十大功勞×玉米模式（77．11 mg/kg）和核桃×十大功勞×黃花梨模式（58．39 mg/kg），顯著高于核桃×十大功勞×黃豆模式（46．48 mg/kg）（P＜0．05）（圖9）。最高含量是最低含量的2．28 倍。

圖8 4種套種模式下土壤的速效P含量Fig.8 Soil available P content of four interplanting models

圖9 4種套種模式下土壤的速效K含量Fig.9 Soil available K content of four interplanting models

2．5 主成分分析

不同套種模式下土壤含量的變化趨勢(shì)不同，對(duì)9 個(gè)原始指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，提取3 個(gè)主成分（表1）。第1主成分主要反映速效K、速效P、全P和全K含量，第2 主成分主要反映硝態(tài)N 含量，第3 主成分主要反映全N含量。

表1 主成分因子載荷矩陣、特征值及累計(jì)貢獻(xiàn)率Tab.1 Principle component loading matrix,eigenvalues and accumulative contribution rate

可以得出主成分表達(dá)式：

F1= 0．154ZX1- 0．368ZX2- 0．316ZX3+ 0．110ZX4- 0．338ZX5+0．388ZX6+ 0．401ZX7+0．378ZX8+0．401ZX9

F2=-0．572ZX1+0．001ZX2-0．007ZX3+0．649ZX4+0．366ZX5-0．048ZX6-0．016ZX7+0．324ZX8+0．102ZX9

F3= 0．352ZX1+ 0．425ZX2+ 0．560ZX3+ 0．181ZX4+ 0．259ZX5+0．347ZX6+0．296ZX7-0．039ZX8+0．269ZX9

以每個(gè)主成分對(duì)應(yīng)的特征值占所提取主成分總特征值的比例作為權(quán)重，得出主成分綜合模型：

F綜= 0．016ZX1- 0．153ZX2- 0．101ZX3+ 0．248ZX4- 0．076ZX5+0．280ZX6+0．286ZX7-0．298ZX8+0．309ZX9

核桃×十大功勞×黑豆模式在第1主成分得分最高，核桃×十大功勞×玉米模式在第2 主成分得分最高，核桃×十大功勞×黃花梨模式在第3主成分得分最高（表2）。綜合主成分表現(xiàn)為核桃×十大功勞×黑豆模式＞核桃×十大功勞×玉米模式＞核桃×十大功勞×黃花梨模式＞核桃×十大功勞×黃豆模式。核桃×十大功勞×黑豆為最佳的套種模式。

表2 不同套種模式主成分得分Tab.2 Principal component scores of different interplanting models

3 結(jié)論與討論

土壤pH 值直接影響?zhàn)B分的存在狀態(tài)及生物有效性。本研究中，4 種套種模式下，土壤均為弱酸性，在黑豆、黃花梨和黃豆模式下較高，說明豆科植物的根瘤對(duì)土壤pH 值有一定調(diào)節(jié)作用，能平衡土壤的酸堿性，這與江麗娟等[8]的研究結(jié)果一致。土壤有機(jī)質(zhì)是土壤中各營養(yǎng)元素特別是氮和磷的重要來源[9]。有機(jī)質(zhì)通過吸附土壤中的離子，使土壤保肥，讓土壤結(jié)構(gòu)變得疏松，改善其物理性狀；有機(jī)質(zhì)含量是評(píng)判土壤肥力的重要指標(biāo)[10]。本研究中，核桃×十大功勞×黃花梨模式下，土壤的有機(jī)質(zhì)含量最高，可能是因?yàn)辄S花梨種植時(shí)間較久，枯枝落葉等經(jīng)過分解生成有機(jī)質(zhì)，使土壤有機(jī)質(zhì)含量增加，這與葛樂等[11]的研究結(jié)果相同。

核桃×十大功勞×黃花梨模式下，土壤的全氮含量最高，可能是因?yàn)槿颗c土壤有機(jī)質(zhì)的積累和分解強(qiáng)度有關(guān)[12]。核桃×十大功勞×玉米模式下，土壤的全磷和全鉀含量低于核桃×十大功勞×黑豆模式，其原因可能是玉米對(duì)于土壤中磷的需求較高，間作促進(jìn)玉米吸收磷，導(dǎo)致土壤中磷的含量相對(duì)較低[13]。核桃×十大功勞×玉米模式下，土壤的硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量最高，可能是間作減少了玉米秸稈對(duì)氮的吸收與累積，這與葉優(yōu)良等[14]的研究結(jié)果相同。

主成分分析結(jié)果顯示，4 種套種模式中，土壤肥力在核桃×十大功勞×黑豆模式下最好，核桃×十大功勞×玉米模式下次之，核桃×十大功勞×黃豆模式下最低。核桃×十大功勞×黑豆模式可作為鳳山縣主要的核桃林下套種模式進(jìn)行推廣，可提高土地利用率，同時(shí)帶動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。

本研究僅分析了4種套種模式。在今后的研究中，可試驗(yàn)更多的套種模式，尋找更具有生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益的模式，并對(duì)其進(jìn)行長期觀測(cè)，得到更全面的數(shù)據(jù)。