茶肥1號埋青對茶園土壤的生態(tài)效應(yīng)研究

張亞蓮 常碩其 傅海平 劉紅艷 段繼華 李 維 向 芬

（湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所·長沙·410125）

上世紀90年代以來我國茶葉生產(chǎn)出現(xiàn)一個新的趨勢，就是名優(yōu)茶迅速發(fā)展。隨著名優(yōu)茶的大量生產(chǎn)，茶葉生產(chǎn)效益提高，名優(yōu)茶發(fā)展推動了整個茶葉行業(yè)的發(fā)展，這是可喜的一面。同時也存在令人擔憂的問題，就是茶園投入增加，化肥在茶葉生產(chǎn)中大量應(yīng)用，在提高茶葉單產(chǎn)和單位面積效益的同時，茶園土壤酸化程度加重，土壤本身的生產(chǎn)力下降，對化肥的依賴性加強，以致茶園生態(tài)環(huán)境惡化，鮮葉自然品質(zhì)變差。這是一個已經(jīng)發(fā)生，并且正在加劇的不容忽視的問題。因此，生態(tài)栽培、低碳農(nóng)業(yè)應(yīng)運而生，呼喚綠肥回歸的呼聲日益高漲。特別是無公害茶園，有機茶園需要大力發(fā)展綠肥生產(chǎn)。我所于2006年通過對野生豆科植物茳茫決明(cassia sopherd)進行單株選育，得到了產(chǎn)青量高，氮含量高的綠肥新品種茶園綠肥1號（品種登記名：茶肥1號）。茶肥1號主要有兩種利用方式，一種是開辟綠肥基地，專門種植茶肥1號，收割茶肥1號枝葉，作為綠肥對茶園施行土壤覆蓋或者將綠肥埋入茶樹行間的土壤中；一種是在幼齡茶園的行間間種茶肥1號，待茶肥1號生長到超過茶樹高度后收割枝葉就地覆蓋在茶園行間的土壤上。在茶園土壤覆蓋或施行埋青，對土壤物理化學(xué)性狀和茶葉產(chǎn)量品質(zhì)都有積極的影響。本文報告茶肥1號埋青處理對茶園土壤的生態(tài)效應(yīng)的研究結(jié)果。

1 試驗方法

1.1 綠肥埋青處理

試驗地點：湖南省茶葉研究所實驗茶場(湖南省長沙縣高橋鎮(zhèn))；

試驗茶園：10年生茶園，茶樹品種福鼎大白，試驗地為第四紀紅壤，土壤肥力中等；

處理方法：每個小區(qū)的茶園面積為21m2，3次重復(fù)，每667m2埋青量3000kg（約相當于60kg尿素氮），綠肥埋入茶樹行間土壤中，埋入深度為30cm。

綠肥每年4月中旬播種，7月中旬收割地上部分作為綠肥使用。

對照處理：667m2施尿素30kg，每年春茶前施用。

試驗2008年開始，連續(xù)三年。

1.2 土壤有機質(zhì)及其營養(yǎng)元素測定

土壤有機質(zhì)、全N用碳、氮分析儀測定；

土壤P、K、S采用Mehlich提取劑（簡稱M3）提取，電子藕合等離子體光譜儀（ICP）測定。

1.3 地溫與土壤水分測定

地溫測定：高溫期間采用地溫計測定各處理茶園的土壤5cm、10cm、15cm、20cm、25cm的地溫，每天7:00、11:00、15:00、19:00 測定 4 次，連續(xù)觀測 5 天。

水分測定：采用TDK300土壤水分測定儀測定土壤含水量。

1.4 土壤容重測定

采用環(huán)刀法測定茶樹行間0～15cm、15～30cm土層深度的土壤容重。

1.5 土壤微生物測定

采用10倍遞增系列梯度稀釋分離法，每處理重復(fù)三次，真菌采用馬丁氏孟加拉紅培養(yǎng)基，細菌采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，放線菌采用改良高氏一號培養(yǎng)基；微生物培養(yǎng)菌落計數(shù)采用稀釋平板涂抹法。

1.6 茶樹根系活力測定

取離茶樹根頸部 25～45cm，深 0～15cm、15～30cm,寬50cm計算吸收根數(shù)量。

根系活力測定采用TTC改良法測定[1]。

2 結(jié)果與分析

2.1 埋青處理對土壤有機質(zhì)及C/N值的影響

對埋青處理的土壤有機質(zhì)含量、全N、C含量以C/N值的測定結(jié)果（如表1）。

表1 茶肥1號埋青處理對土壤有機質(zhì)及C/N值的變化

由表1可以看出：一是埋青處理與對照比較，土壤有機質(zhì)和N、C的含量均有所增加；二是C/N值降低。其中0～20cm有機質(zhì)提高26.2%，全N含量提高33%，有機質(zhì)碳增加26%，C/N值降低0.7。20～40cm土層的變化趨勢和0～20cm土層是基本相同的。埋青處理毫無疑問能夠增加土壤有機質(zhì)和C的含量，而埋入茶肥1號還能顯著提高茶園土壤N含量，我們分析主要有兩點原因：一是綠肥1號本身N含量較高，埋入茶園土壤后直接增加了土壤N含量；二是茶園埋青具有減少地面水的徑流和土壤水分蒸發(fā)，保持土壤濕潤的作用，這兩種作用可以防止茶園土壤N的流失和揮發(fā)。有機質(zhì)和N、C的含量增加對茶園土壤培肥是有益的，特別是在提高土壤有機質(zhì)、增加C含量的同時，土壤C/N值降低，是茶園土壤養(yǎng)分結(jié)構(gòu)改善，肥力增強的良好傾向。

傳統(tǒng)的耕作方法如燃燒殘渣、翻耕土壤等活動可以引起土壤向大氣釋放二氧化碳，使大氣二氧化碳濃度發(fā)生變化。據(jù)lal(1999)測算，土壤碳度的1Pg變化相當于大氣CO20.47PPMV的濃度變化[2]。覆蓋、免耕、種植豆科植物有利于土壤有機碳的固持，對大氣碳平衡有著積極的作用。本試驗也證明茶園埋入茶肥1號綠肥可以增加茶園土壤N的固持量，而且可以將茶園土壤的C/N值調(diào)整到一個更加趨于合理的狀態(tài)，這對改善茶園土壤微域生態(tài)，增強茶園土壤肥力，減少茶園對大氣的C釋放等是非常有利的。

2.2 埋青對土壤速效養(yǎng)分及微量元素的影響

除N以外，P、K、S也是茶樹生長必須的大量營養(yǎng)元素，而土壤Mg、Zn的含量是制約茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因子。埋青在很大程度上改善了茶園土壤的物理性質(zhì)，有助于土壤難溶性礦質(zhì)營養(yǎng)元素的釋放，使能夠被茶樹吸收利用的有效態(tài)養(yǎng)分增加。埋青后茶園土壤速效 P、K、S、Mg、Zn 元素的測定結(jié)果（如表2）。埋青處理和對照比較0～20cm和20～40cm土層的各種養(yǎng)分均有不同程度的提高，其中大量元素P與K增加最多，其次是S含量也有較大程度的增加。P、K、S的含量埋青處理0～20cm土層分別較對照增加50%、41%和11%；20～40cm土層分別較對照增加27%、27%和9%；埋青后的Mg、Zn含量增加量也較多。0～20cm土層Mg含量較對照增加37%，Zn含量較對照增加24.9%，20～40cm土層的增加量表現(xiàn)同樣的趨勢。

表2 綠肥埋青對土壤速效養(yǎng)分的影響 （mg/kg）

茶肥1號埋青對茶園土壤Zn、Mg含量的增加為茶樹營養(yǎng)補充了一種重要的肥源。據(jù)我們對9個縣48個樣點茶園土樣的含Zn水平分析，認為茶園土壤比較普遍的存在有效Zn貧乏的問題。茶園土壤Zn含量以〈1.5mg/kg作為缺Zn的指標，48個樣點茶園土壤0～15cm土層Zn含量〈1.5mg/kg的占79%，15～30cm 和 30～45cm 土層 Zn含量〈1.5mg/kg的占73%和75%，茶園土壤Mg含量也是如此。因此茶園施用茶肥1號對土壤中微量元素的補充有著重要的作用。

2.3 埋青處理對土壤溫度與水分的影響

在夏季炎熱的氣候條件下，如果能夠降低茶園土壤的地溫，就可以為茶樹創(chuàng)造更加適宜的生長環(huán)境。2011年8月份在連續(xù)10天未下雨，日氣溫達到29℃～40℃的情況下，測定了茶園土壤的溫度，結(jié)果（表3）：埋青處理比對照的日平均地溫5cm土層降低2.4℃，10cm土層降低1.1℃，15cm土層降低0.7℃，20～25cm土層溫度變化不明顯。一天之間的各個時段，5cm土層早晨7：00時埋青處理比對照的地溫低1℃，11：00 時低 3℃，15：00 時低 2℃，19：00 時低1℃。10cm土層的溫度也有同樣的趨勢，15～25cm土層的地溫變化不大?？偟谋憩F(xiàn)是埋青處理與對照在早晨和傍晚地溫差別較小，白天高溫時段地溫差別較大，這對保護茶樹根系生理活動應(yīng)當具有重要的作用。

表3 茶肥1號埋青地溫的變化 (℃)

同時測定茶樹行間的土壤含水量，埋青處理的也較對照高2.71（%），另外從變化范圍也可以看出，埋青處理的最低含水量和最高含水量分別比對照高5.8（%）和8（%），茶樹行間埋青提高了土壤中的含水量，有利于茶樹根系的正常生長。

表4 茶肥1號埋青對土壤含水量的影響 (%)

2.4 埋青處理對土壤容重影響

土壤容重是反應(yīng)土壤物理性狀的重要指標，土壤容重較小，表示土壤疏松，通透性能較好，還可提示土壤結(jié)構(gòu)和肥力狀況較好。測定結(jié)果如表5，可以看出0～15cm土層土壤容重埋青處理為1.01g/cm3,對照為1.38g/cm3，差異很明顯。經(jīng)統(tǒng)計分析差異達1%的顯著水平。15～30cm土壤容重埋青處理的稍低于對照，可能隨著時間的延長作用會更加明顯。

表5 埋青處理的土壤容重比較 （g/cm3）

2.5 埋青處理對土壤微生物的影響

微生物是土壤中一大類重要的生物，從生態(tài)學(xué)角度分析有了土壤微生物土壤才是活體，把土壤微生物看作土壤的構(gòu)成部分，則土壤就是一個生命有機體。土壤微生物對土壤有機質(zhì)、礦物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，對土壤——植物間的營養(yǎng)循環(huán)，對土壤生物系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換和移動都起著重要的作用。測定結(jié)果如表6，茶肥1號埋青處理對茶園土壤微生物有一定的影響，主要表現(xiàn)為埋青處理比對照細菌、真菌和放線菌的數(shù)量有所增加。

表6 茶肥1號埋青對茶樹土壤微生物的影響 （cfu·g-1）

2.6 埋青處理對茶樹根系活力的影響

根系對土壤營養(yǎng)物質(zhì)的吸收能力取決于兩個因子，一是具有吸收營養(yǎng)物質(zhì)能力的根系數(shù)量的多少，在試驗中一般用吸收根的重量表示；二是根系活力，所謂根系活力在試驗中指根系中脫氫酶的活性，這類酶的活性越強，植物根系的生命活動越旺盛，同時其對礦質(zhì)營養(yǎng)和水分的吸收能力也會越強。茶樹吸收根數(shù)量可以從量的角度說明茶樹根系活動能力的強弱，而根系活力測定值可以近似地認為從質(zhì)的角度表明根系活動能力的強弱。測定結(jié)果如表7。

表7 茶肥1號埋青對茶樹根系生長的影響

從表7可以看出，0～15cm埋青處理的茶樹吸收根重量為對照的2倍，15～30cm為3.7倍，根系活力埋青處理為對照的1.4倍。這說明埋青處理增加了土壤中的有機質(zhì)，同時通過微生物的分解作用，提高了土壤中各種營養(yǎng)物質(zhì)，增加了吸收根系的數(shù)量和根系活力。

3 總結(jié)與討論

茶肥1號是一種生長量大，養(yǎng)分含量很高的綠肥，施入茶園以后對茶園土壤理化性質(zhì)的改良具有明顯的作用，本項研究的結(jié)果表明茶肥1號施入茶園具有很好的土壤生態(tài)效應(yīng)。

茶肥1號埋青后在增加茶園土壤有機質(zhì)、全氮、速效磷、鉀、鎂、鋅含量的同時，明顯地增加茶園土壤C的固持量，并且將茶園土壤C/N值調(diào)整到一個更加趨于合理的狀態(tài)，這對改善茶園土壤微域生態(tài)，增強茶園土壤肥力，減少茶園對大氣的C釋放等是非常有利的。

茶肥1號埋青處理在夏秋高溫季節(jié)白天的高溫時段明顯地降低茶園土壤溫度，增加土壤含水量，這對保護茶樹根系的活力將產(chǎn)生積極的作用。施入茶肥1號的茶園土壤變得更加疏松，容重與對照比較明顯降低，改善了茶園土壤的物理性狀。

茶肥1號埋青處理增加了根際微生物數(shù)量，改善了茶園土壤的微生物環(huán)境，這對茶園土壤本身的物質(zhì)代謝和養(yǎng)分供給能力將產(chǎn)生重要的影響。

由于施入茶肥1號改良了茶園土壤的理化性質(zhì)，改善了土壤生態(tài)環(huán)境，對茶樹根系產(chǎn)生明顯的促進作用，埋青處理的茶樹吸收根數(shù)量和根系活力比對照明顯增加。

茶肥1號生長量大，4月播種，10月底成熟，年生長期長達6個月，在6個月中可以收割2～3次肥青，最為經(jīng)濟的收割次數(shù)、收割時間需要進行更加深入的研究。茶樹需要的營養(yǎng)物質(zhì)是多元的，有機肥最能夠滿足茶樹對養(yǎng)分的多元要求，但從茶樹營養(yǎng)供給的緊缺程度考慮，N、P、K三個茶樹所需的大量營養(yǎng)元素和有機質(zhì)比較，我們認為茶園更需要補充大量營養(yǎng)元素。這是因為茶園土壤有機質(zhì)含量在同一土壤類型和比較一致的茶樹樹齡條件下是相對穩(wěn)定的，這說明影響茶園土壤有機質(zhì)含量的因素，有土壤本身的原因、氣候條件的原因、立地條件的原因、茶樹種植年限以及前作物的原因，而并非決定于茶園施用有機肥的多少，換言之，施用有機肥的數(shù)量不能換算為茶園土壤有機質(zhì)的增加量。反過來，茶園土壤中的營養(yǎng)元素與施肥有著比較密切的關(guān)系，施肥量的多少大體上可以決定土壤中營養(yǎng)成分的含量和茶樹吸收的養(yǎng)分數(shù)量。因此，我們認為要以單位面積茶肥1號全年收獲的總N量多少作為收割時間和次數(shù)的考量指標，而不要以綠肥的總產(chǎn)青量作為衡量指標，這樣將會更好地發(fā)揮茶肥1號的作用。

1 白寶璋，金錦子等.玉米根系活力TTC測定法的改良[J].玉米科學(xué)，1994.

2 Chuck lngels pros and cons of cover crops PART This is the fires of three articlesabont cover croppinging in orchards[J].Good fruit grower,2004,55(8):13.