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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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试验林位于浙江省丽水市青田县山口镇油茶种植基地(27°56′ N，119°47′ E)，地处浙江省南部山区，瓯江中下游，属中亚热带季风性气候，温暖湿润，四季分明，雨量充沛，热量资源丰富，年平均气温18.4℃，全年无霜期平均279 d，全县年平均日照时数为1 841 h，≥10℃积温天数为261 d左右。油茶林分年龄56 a，株行距2 m×3 m，于2015年10月中旬林下撒播鼠茅草，平均播种量22.5kg· hm2。在鼠茅草枯死期，自然条件下的鼠茅草历经100 d大约腐解30%，地上部分干物质量最高达2 597.7 kg· hm2 。试验采用单因素随机区组设计，设鼠茅草间作区与传统清耕区2个处理，每种处理设3次重复，各小区水肥管理保持一致。
在鼠茅草枯死期，分别于2016年7月9日、7月22日、8月5日、8月22日、9月6日、9月20日、10月5日进行土壤取样，采用随机定点取样法，以树冠外种植鼠茅草与清耕区为取样区域，去除表土，用环刀采集土壤表层(020 cm)样品，每个样品由3个取样点混合而成，3次重复。取好的土壤样品立即带回实验室，去除土壤中的石块和植物，风干后进行各种分析，其中，用于酶活性测定的土样风干后置0 ℃条件下保存。
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将土样于105℃的烘箱内烘干至恒质量，由土壤水分质量与干土质量的百分比计算土壤含水量(W)。
半微量凯氏法测定土壤全氮的含量，碱解-扩散法测定土壤水解性氮的含量；酸溶-钼锑抗比色法测定土壤全磷含量，碳酸氢钠浸提法测定土壤有效磷含量；火焰光度法测定土壤全钾和速效钾含量；重铬酸钾氧化-外加热法测定土壤有机质含量。
酸性磷酸酶采用磷酸苯二钠比色法测定，脲酶采用靛酚蓝比色法测定；蔗糖酶采用水杨酸比色法测定，过氧化氢酶采用KMnO4滴定法[17]测定。
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数据采用Excel 2003及SPSS 22.0软件进行计算和作图。
1.1. 试验材料和试验设计
1.2. 测定方法
1.3. 数据处理
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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。
Figure 1. Effects of intercropping with V. myuros on soil moisture, pH value and organic matter of C. oleifera forest
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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。
Figure 2. Effects of intercropping with V. myuros on nitrogen, phosphorus and potassium of C. oleifera forest
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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%。
Figure 3. Effects of intercropping with V. myuros on the activities of enzyme of C. oleifera forest
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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
2.1. 鼠茅草间作对油茶林地土壤含水量、pH值及有机质含量的影响
2.2. 鼠茅草间作对油茶林地土壤养分含量的影响
2.3. 鼠茅草间作对油茶林地土壤酶活性的影响
2.4. 土壤酶活性与土壤理化性质的相关分析
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本研究表明:鼠茅草腐解显著提高了油茶林地的土壤含水量、有机质及土壤pH值，为改善土壤肥力、构建良好油茶林土壤环境创造了条件。鼠茅草不仅可以有效抑制夏季杂草生长，同时可以改善土壤物理化学性状，提高果实品质[18-19]。魏树伟等[20]研究认为，自然生草土壤有机质含量明显高于清耕处理，并且提高土壤有机质含量和矿质营养水平是改善土壤微生物及酶活性的基础, 本试验结果与他们的研究一致。分析原因可能是7—10月枯死的鼠茅草覆盖着地面，一方面可以抑制坡面上的水分漫流和蒸发，减少水土流失，提高土壤墒情; 另一方面促进自身的腐解[21]，加快养分的循环。
鼠茅草腐解不仅显著提高了油茶林地020 cm耕作层的土壤有机质、全氮、全磷及全钾含量，而且也提高了土壤中的水解性氮、有效磷与速效钾的含量，其中, 有效磷增幅最显著，8月下旬土壤有效磷的含量为对照组的9倍, 这与前人研究基本一致[7, 10, 22]。分析原因可能是：第一，土壤有机质与土壤理化性质、养分有效性等密切联系[23]，因此, 土壤有机质的提高是提高养分含量的基础；第二，鼠茅草吸收土壤磷素，腐烂分解后为果园提供有效磷，可在一定程度上弥补磷肥施用后土壤缓效化的不足[21]。
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本研究中，鼠茅草间作处理的土壤脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶及酶活性与对照组相比均有显著差异，而蔗糖酶无显著变化。刘广勤等[16]研究认为，鼠茅草覆盖后土壤酸性磷酸酶和脲酶的活性显著提高，不同覆盖物覆盖后土壤蔗糖酶活性和过氧化氢酶活性较对照均有所降低，但种植鼠茅草与对照相比差异不显著。徐凌飞等[24]研究认为，生草栽培提高了梨园土壤碱性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶的活性。本研究结论与前人研究基本一致。分析原因可能是由于油茶-鼠茅草间作模式，植物的根系分布更加广泛，根系增加，使根系向土壤中释放的酶增加，同时鼠茅草的腐解使土壤养分和腐殖质增加，改善了土壤生态系统，使土壤微生物增加，进而影响土壤微生物释放酶的数量。
本研究中，4种酶除了过氧化氢酶及蔗糖酶与所表征的特定理化性质之间的关系显著之外，脲酶及酸性磷酸酶与土壤理化性质之间的关系均不显著，这与其它试验结果有很大不同。如吴玉森等[25]研究认为，020 cm土层，土壤脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶及蛋白酶5种酶活性与有机质及N、P、K等主要矿质营养间大都存在不同程度的正相关。本研究中，蔗糖酶与水解性氮呈极显著负相关(P＜0.01)，这与刘瑞丰等[26]在陕西商洛地区试验结果基本一致。土壤蔗糖酶与pH值呈显著正相关(P＜0.05)，这说明一个适宜的pH环境对其发挥作用十分重要。土壤脲酶活性与土壤各理化指标都存在一定的相关性，但均未达显著水平。土壤过氧化氢酶活性与所有土壤各理化指标相关性最高。分析原因可能是土壤有机质、全氮、全磷通过直接和间接效应成为影响脲酶和酸性磷酸酶、转化酶活性的主要因素[27]。土壤酶活性与土壤养分具有较好的相关性，说明土壤酶积极参与土壤中各种物质的转化，对土壤肥力的提高起着重要作用，因而，土壤酶活性可以作为土壤肥力评价的重要指标。
3.1. 鼠茅草间作对油茶林地土壤理化性质动态的影响
3.2. 鼠茅草间作对油茶林地土壤酶活性动态的影响
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油茶林地间作鼠茅草，7—10月鼠茅草枯死腐解，不与油茶果实生长竞争养分，鼠茅草腐解提高了油茶林地020 cm耕作层的土壤含水量、养分含量及土壤脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性，降低了土壤蔗糖酶活性。鼠茅草间作经营一定程度上提高了油茶林地土壤肥力水平，对油茶林地土壤改良和可持续生产具有积极的作用。
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