盛夏覆蓋對幼齡茶園土壤溫濕度和雜草生長的影響①

鄭旭霞，毛宇驍，吳嘉璠，余繼忠*

（1 杭州市農業(yè)科學研究院，杭州 310024；2 浙江大學農業(yè)與生物技術學院，杭州 310014）

盛夏覆蓋對幼齡茶園土壤溫濕度和雜草生長的影響①

鄭旭霞1，毛宇驍1，吳嘉璠2，余繼忠1*

（1 杭州市農業(yè)科學研究院，杭州 310024；2 浙江大學農業(yè)與生物技術學院，杭州 310014）

江南茶區(qū)夏季高溫少雨，新建茶園易受旱熱草害，從而影響茶苗成活率和生長。為了探討不同覆蓋材料在幼齡茶園中保濕、降溫、抑制雜草的效果，采用單因素對比試驗，設置4個覆蓋處理，1個裸地對照，在杭州盛夏高溫季節(jié)對各處理土壤溫度和濕度變化及控草效果進行了比較研究。結果表明：夏季晴熱高溫季節(jié)，黑膜、無紡布和覆草處理均可顯著降低土壤溫度，減小溫度日較差。持續(xù)晴熱7天和14天時，黑膜和覆草處理土壤含水量顯著高于對照組。覆蓋均能極顯著抑制茶行雜草的生長，其中黑膜和無紡布處理的雜草生長量極顯著低于白膜和覆草處理。所有覆蓋處理都能極顯著降低撥草人工費，最高效的黑膜覆蓋處理可以節(jié)約8 550元/hm2，所用工時只有對照組的24.95%，扣除覆蓋成本投入，每公頃可以節(jié)約6 370元。綜合比較各種覆蓋材料在降低土壤溫度、提高土壤含水量、控制雜草生長及降低除草成本方面的效果，發(fā)現(xiàn)黑膜處理效果最好，其次是無紡布和覆草處理。因此，新茶園夏季覆蓋材料推薦使用黑地膜、覆草和無紡布。

新茶園；覆蓋物；土壤溫度；含水量；控草；成本

江南茶區(qū)夏季高溫少雨，新建茶園易受干旱、灼熱和草害，從而影響茶苗成活率和生長。許多學者關于覆蓋地膜在小麥［1］、玉米［2-3］、花生［4］、馬鈴薯［5-6］等農作物控草、保墑、保溫等方面的影響做了深入的研究。地膜覆蓋通過改變土壤與大氣界面層狀況，在土壤表面形成一層物理阻隔層，減緩土壤與大氣層之間的水分交換，使土壤中水、肥、氣、熱狀況得到改善［7-8］，具有保濕、保溫、抗蟲、防病、抑制雜草等多種功能。葉桂梅等［9］研究認為黑色地膜比白色地膜抑制雜草生長的效果更明顯。我國于 1983 年開始從日本引進農用無紡布，它與塑料薄膜相比不但具有一定透光、保溫性，還具有透氣和吸濕的特點，用無紡布直接覆蓋于露地，具有防寒、防霜凍、防風、防蟲、防鳥、防旱和保溫、保墑的效果［10-11］。雜草危害是亞熱帶丘陵茶園管理面臨的主要問題之一，特別是幼齡茶園，為保證移栽茶苗成活率，幼齡茶園雜草必須用手工撥除，人工成本高昂。為降低除草成本，有些茶農采用化學除草劑或者機械鏟除，嚴重影響茶苗成活率，同時容易引發(fā)環(huán)境污染、水土流失和物種多樣性下降等生態(tài)問題［12-13］。向佐湘等［14］研究認為夏季茶園覆蓋稻草能改變茶園雜草群落結構，有效控制雜草的生長。幼齡茶園根系分布主要在 10 ～ 20 cm 的土層內，水平寬度為 30 cm［15］。在長江以南的江南茶區(qū)，4—6 月多雨潮濕，極利于雜草生長，而 7—8 月盛夏季節(jié)高溫少雨，最高溫度能達到 38 ～ 42℃，地面最高溫度超過 60℃，很容易發(fā)生熱旱害影響。幼齡茶園覆蓋在陰雨多濕和高溫干旱天氣下對茶園雜草的防控效果和土壤溫濕度變化方面目前還沒有相關文獻報道。本試驗意在 4—9 月，茶樹生長季節(jié)，通過測定不同覆蓋材料下土壤溫濕度變化和雜草生長情況，以篩選幼齡茶園中最佳控草、降溫、保濕的覆蓋材料。

1 材料與方法

1.1 供試茶園與處理設置

供試茶園為杭州市農科院茶葉研究所大清谷科研基地，地理位置 30°19′N，120°08′E，海撥 60 m，土壤為黃壤土，供試茶樹品種為 2 年生龍井 43，單行、三株/叢種植，行距 1.5 m，叢距 33 cm。茶苗高30 ～ 50 cm，覆蓋率 20% ～ 30%。試驗設白地膜覆蓋、黑地膜覆蓋、白色無紡布覆蓋、覆草 4 個覆蓋處理，并以裸地為對照，每個小區(qū)為 4.5 m（3 行茶樹）× 20 m。黑地膜、白地膜為聚乙烯材料，厚度 0.7 mm、無紡布厚度 120 g/m2，覆蓋寬度 1.3 m，地膜和無紡布覆蓋時均在靠近茶苗根部左右各留 10 cm 空隙，覆草處理鋪設雜草厚度為 10 cm，茶園地面全部覆蓋，不留空隙。4 月中旬開始覆蓋，至 10 月施基肥時掀除，覆蓋時間 6 個月。

1.2 測定指標和測定方法

1.2.1 土壤溫度測定 所用儀器為酒精溫度計（0 ～ 100℃）和曲管地溫表（0 ～ 60℃）。分別測定地表、土壤深度 5、10 和 20 cm 溫度，測定點布置在距離茶苗根系 20 cm 位置，即黑地膜、白地膜、無紡布在距離膜邊 10 cm 位置處布點。選擇持續(xù)高溫天氣測定不同土層溫度，06：00—22：00每小時測 1 次，連續(xù)測 3 天，了解高溫天氣條件下不同深度土壤溫度變化情況。

1.2.2 土壤含水量測定 用恒重法測定土壤含水量。選擇持續(xù)晴熱 7 天（2015 年 7 月 31 日）、14 天（2015 年 8 月 7 日）測定各處理 0 ～ 20、20 ～ 40 cm土層含水量，每處理重復 3 次。取土點和土壤溫度測定點位置相近。試驗時間氣象資料見表 1。

表1 土壤溫度觀測日氣象資料（杭州市氣象局提供）Table1 Daily meteorological data for the day when soil temperature was determined （Provided by the weather bureau of Hangzhou）

1.2.3 雜草重量統(tǒng)計 茶園行間采用覆膜處理后，掀起覆蓋物，各處理隨機選取 3 塊地塊采用平方尺框定，用剪刀將平方尺內雜草剪除并稱量，統(tǒng)計雜草重量并進行分析。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理 采用 SAS 軟件進行數(shù)據(jù)分析。

2 結果與分析

太陽輻射是夏季幼齡茶園地面增溫的熱源。土壤溫度與輻射能收支密切相關，當?shù)乇硗寥牢盏臒崃看笥谏⑹У臒崃繒r土壤升溫，反之土壤降溫。不同的覆蓋物在不同的天氣情況下對土壤溫度的影響也不盡相同，雖然野外條件下地溫的影響因素很多，具有不確定性，但地溫在一天中和垂直土壤剖面上的日變化仍有一定的規(guī)律。掌握不同覆蓋材料地溫的變化規(guī)律，對于調節(jié)地溫，篩選合適的覆蓋材料很有必要。

2.1 不同覆蓋材料對茶園土壤溫度的影響

2.1.1 不同土層溫度的日變化 在晴好天氣陽光充分照曬情況下，一天中不同覆蓋物處理溫度變化趨勢一致。由圖 1A 可見，表層土溫在 06：00—13：00處于升溫階段，最高溫度出現(xiàn)在 13：00，然后迅速降溫。11：00—17：00 表層土溫各處理從高到低依次為白膜＞CK＞黑膜＞覆草＞無紡布，其他時間段各處理的表層土溫相近，說明除白膜外，黑膜、覆草、無紡布覆蓋處理都能降低夏季晴熱天氣土壤地表溫度。圖 1B表明，5 cm 深度土壤一天中溫度最高峰值同樣出現(xiàn)在 13：00，持續(xù)到 14：00 之后開始降溫，各處理溫度高低為白膜＞CK＞黑膜＞無紡布＞覆草，覆草處理最高溫度比 CK 低 5℃，說明覆草降低 5 cm 深度土壤溫度效果更明顯。圖 1C 表明，10 cm 深度土壤溫度最高峰值出現(xiàn)在 14：00，持續(xù)到 15：00 后開始降溫，各處理溫度高低仍然為白膜＞CK＞黑膜＞無紡布＞覆草；圖 1D 表明，在 20 cm 土壤深度，土壤溫度的最高峰值主要出現(xiàn)在 14：00 與 15：00 之間，與淺層土壤相比較升溫緩慢，最高溫持續(xù)時間更長，達2 ～ 4 h，直到 16：00 土壤溫度才開始降低。無論覆蓋與否，土壤溫度均沿土層深度的增加而逐漸減小，一天中土壤溫度變化各處理除白膜外，黑膜、無紡布和覆草處理在 10：00—18：00 時間段其各深度土壤溫度均比 CK 低，隨著土壤深度的增加，透氣的無紡布和覆草處理降低土壤溫度的效果更明顯。說明在夏季晴熱高溫季節(jié)，黑膜、無紡布和覆草處理均可降低土壤溫度，緩解土壤高溫的出現(xiàn)，有利于茶苗根系的生長發(fā)育。

2.1.2 不同覆蓋材料下溫度的變幅 一天中不同覆蓋物在不同深度土壤溫度有一個變化過程。本試驗6：00—22：00的測定時間段，所有處理和土層均顯示為6：00溫度最低，說明在22：00—6：00土壤還處在降溫過程。6：00—15：00土壤處于升溫過程，隨著土壤深度的增加，升溫時間延后，但不同處理不同深度升溫時間不同步。表 2 數(shù)據(jù)顯示，不同處理土壤平均溫度沿深度呈遞減趨勢，0 ～ 5 cm的淺土層，最高溫度和平均溫度從高到低依次為白膜＞CK＞黑膜＞覆草＞無紡布，除黑膜和覆草處理之間差異不顯著外，其他處理之間均達到極顯著差異。一天中表土的最大變幅從高到低依次為白膜＞CK＞覆草＞黑膜＞無紡布，降溫效果最明顯的是無紡布處理，最高溫度比CK低9.5℃，平均溫度比CK降低5.8℃，一天中溫度最大變幅為25.5℃，比CK少7.5℃?？赡苡捎诤谀ぁo紡布、覆草處理可以有效阻擋太陽輻射，所以在太陽輻射條件下溫度上升低于CK裸地。無紡布遮光又透氣，降溫效果更顯著，而白膜由于透光不透氣，對太陽輻射的反射作用非常小，土壤能有效地接收太陽輻射的熱量，使膜下地面溫度顯著高于無覆蓋地面溫度，說明白膜能進一步提高夏季茶園地面溫度，不適合用于新茶園夏季覆蓋。

圖1 盛夏不同土層土壤溫度日變化（2015/8/4）Fig. 1 The temperature dynamics of different soil layers with various mulching materials in summer （2015/8/4）

表2 晴熱天氣下不同覆蓋物不同土層土壤溫度變幅（℃）Table2 Variation of soil temperature in different layers under different mulching materials

隨著土壤深度增加，黑膜處理降溫效果逐漸變弱，最高溫度與CK的溫差從地表的2.4℃降到0.2℃。覆草處理在5 cm和10 cm深度土層中降溫效果最好，最高溫度分別比CK低6.0℃和5.3℃。平均溫度無紡布和覆草處理在所有土層均極顯著低于CK，在5 cm和10 cm深度土層降溫效果更好。一天中的溫度最大變幅隨著土壤深度的增加而縮小，表土溫度最大變幅從高到低仍是白膜＞CK＞覆草＞黑膜＞無紡布，隨著土壤深度的增加，覆草處理穩(wěn)定溫度的效果更明顯。最低溫度隨著土壤深度的增加而升高，變幅在2.7 ～ 4.7℃，從高到低依次為白膜＞無紡布＞CK＞覆草＞黑膜。不同土層差異比較穩(wěn)定，說明黑膜、無紡布、覆草處理在一天中的溫度變化與CK比較更平穩(wěn)，不會出現(xiàn)溫度的驟升和驟降，有利于茶苗根系生長，其中無紡布和覆草處理效果更明顯。分析原因，可能覆蓋具有一定的保溫作用，同時能調節(jié)土壤溫度變化，使得溫度變化相對平穩(wěn)，白天能阻止熱量向土壤的傳遞，覆蓋得越厚，調節(jié)土壤溫度能力越強，所以覆蓋較厚又透氣的雜草和無紡布平均溫度更低，變溫的幅度更小。白膜和黑膜較薄又不透氣，吸熱、放熱相對較快，而黑膜由于不透光，影響了太陽輻射的吸收轉化和地面熱量的傳導，所以白天陽光照射下溫度低于CK。該結果與程建萍等［16］、李毅等［17］研究結果相近。

2.2 不同覆蓋材料對茶園土壤濕度的影響

土壤水是植物吸收水分的主要來源，覆蓋可以改變土壤水在不同層次的分布和變化特征，有利于土壤保持更多水分，即使在連續(xù)長時間不降雨的情況下覆蓋也可以使土壤維持較高的土壤含水量。0 ～ 20 cm土層中，持續(xù)晴熱7天后，各處理土壤含水量從大到小依次為黑膜＞覆草＞白膜＞無紡布＞CK，其中黑膜處理與CK達到極顯著差異，覆草處理與CK達到顯著差異；持續(xù)晴熱14天后，各處理土壤含水量從大到小依次為黑膜＞白膜＞覆草＞無紡布＞CK，各處理均極顯著高于CK，不透氣的黑膜和白膜處理效果更明顯。20 ～ 40 cm土層內，持續(xù)晴熱7天后土壤含水量從高到低為黑膜＞覆草＞無紡布＞CK＞白膜，持續(xù)晴熱14天后土壤含水量從高到低為黑膜＞覆草＞白膜＞無紡布＞CK，兩次測定均是除黑膜處理顯著高于其他處理外，其他各處理之間沒有差異。從持續(xù)晴熱7天、14天后兩次含水量測定結果看，白膜、黑膜、覆草處理在不同土層含水量較高，并且隨著高溫干旱的持續(xù)，含水量下降較緩慢，說明抗旱能力更強，而無紡布和CK處理土壤含水量較其他處理比較偏低，在20 ～ 40 cm土層中含水量下降明顯，分別下降了3.44% 和2.72%，可能無紡布和CK處理比較透氣，高溫下水分蒸發(fā)沒有阻隔，加快了土壤水分蒸發(fā)?？傮w來看，覆蓋可以減少土壤水分蒸發(fā)，其中效果最明顯的是黑膜處理，其次為白膜、覆草和無紡布處理。

表3 持續(xù)晴熱天氣下土壤含水量（g/kg）Table3 Soil moisture content under continuous high temperature weather

圖2 不同覆蓋處理雜草生長量Fig. 2 Weed growth in the different mulching treatments

2.3 不同覆蓋處理對茶園行間雜草生長的影響

幼齡茶園茶苗小，覆蓋率低，有利于雜草的生長，除草是幼齡茶園最重要的內容之一，覆蓋可以抑制雜草生長。圖2顯示，覆蓋均能極顯著減少茶行雜草的生長，雜草生長量從高到低依次是CK＞覆草＞白膜＞黑膜＞無紡布，其中黑膜和無紡布處理的雜草生長量極顯著低于白膜和覆草處理。覆草處理隨著覆蓋時間的加長，覆蓋物腐爛變溥，控草效果慢慢變差；白膜因透光，在梅雨季節(jié)溫度不高時膜下會長出雜草并劃破地膜，導致地膜破損雜草生長。這與葉桂梅等［9］的研究結果一致。

2.4 不同覆蓋處理成本及除草效益分析

規(guī)格為 0.006 mm 厚度的聚乙烯白膜 70元/卷（350 m）；厚度 0.008 mm 的聚乙烯黑地膜 60元/卷（280 m）；稻草 600 元/t，用量 22.5 t/hm2；規(guī)格為 120 g/m2的無紡布價格為 1.8 元/m2，無紡布使用壽命較長，可以使用 3 年。白膜、黑膜和無紡布覆蓋后 10 月需揭除，白膜和黑摸揭除后需集中統(tǒng)一處理，以免污染環(huán)境，無紡布揭后卷好第二年可以重復利用，稻草覆蓋后不需揭除。不同覆蓋處理成本分析見表 4，總成本從高到低依次為覆草＞無紡布＞白膜＞黑膜。4—10月覆蓋期間共人工撥草 4 次，人工工資以 110 元/8 h計算，成本從高到低依次是 CK＞白膜＞無紡布＞覆草＞黑膜，所有覆蓋處理都能極顯著降低撥草人工費，最高效的黑膜覆蓋可以節(jié)約 8 550 元/hm2，所用工時是 CK（裸地）的 24.95%，扣除覆蓋成本投入，每公頃可以節(jié)約 6 370 元。單從防草成本與覆蓋投入比較，覆蓋黑膜效益最好，其次是白膜和無紡布，覆草處理稻草購買成本較高，但可以培肥土壤，建議因地制宜選擇成本較低的如谷殼、鋸木、菌棒廢料等。

表4 不同覆蓋處理的成本分析（元/hm2）Table4 Analysis of the cost for the different mulching treatments（yuan/hm2）

3 結論

夏季晴熱高溫季節(jié)，不同覆蓋處理對新茶園土壤溫濕度變化和雜草生長影響顯著，黑膜、無紡布和覆草處理均可顯著降低土壤溫度，緩解土壤高溫的出現(xiàn)；黑膜、白膜和覆草處理可顯著減少土壤水含量損失；所有覆蓋處理都能極顯著降低撥草人工費，最高的黑膜覆蓋可以節(jié)約570元/667 m2，所用工時是CK（裸地）的24.95%。綜合比較各種覆蓋材料在降低土壤溫度、減少土壤水含量損失、控制雜草生長及降低成本方面的效果，黑膜處理效果最好，其次是無紡布和覆草處理。

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（1 Tea Research Institute of Hangzhou Academy of Agricultural Science， Hangzhou 310024， China；2 Department of Agriculture and Biotechnology， Zhejiang University， Hangzhou 310014， China）

Effects of Different Mulching Materials on Soil Temperature，Moisture and Weed Growth in New Tea Gardens During Mid-summer

ZHENG Xuxia1， MAO Yuxiao1， WU Jiafan2， YU Jizhong1*

Because of high temperature and less rainfall in mid-summer， new tea gardens in tea production area of the south Yangtze River are more susceptible to drought and weeds， which badly affects the growth of tea. Field experiments were conducted to study the functions of different kinds of covering materials in new tea gardens. The results showed that in mid-summer， the black membrane mulching， non-woven fabrics cover and grass cover significantly decreased soil temperature. When high temperature lasts for 7 days or more， soil water contents of black membrane treatment and grass mulching treatment were significantly higher than control without mulching materials. Mulching could significantly inhibit the growth of weeds in tea garden. The growth of weeds in the treatments of black membrane and the non-woven fabrics was significantly lower than that in the treatments of white membrane and grass mulching. All mulching treatments could significantly reduce the weeding cost. The most effective treatment in this aspect was black membrane mulching. The treatment can save 8 550 yuan/hm2and save 6 370 yuan/hm2， if the cost of plastic film cover is excluded. Black membrane mulching has the best effectiveness in reducing soil temperature， increasing soil moisture， controlling weed growth and reducing the cost of weeding， followed by the treatment of non-woven fabrics and grass mulching. Therefore， black membrane， non-woven fabrics and grass are recommended as mulching materials using in mid-summer tea gardens.

New tea garden； Mulching； Soil temperature； Soil water content； Weed control； Cost

S157

10.13758/j.cnki.tr.2016.05.012

國家茶業(yè)產業(yè)技術體系建設專項（CARS-23），浙江省“十二五”農業(yè)重大成果轉化工程（2012T202-01）和杭州市重大科技創(chuàng)新專項 （20112312A02）資助。

*通訊作者（hchyu@126.com）

鄭旭霞（1969—），女，浙江武義人，高級農藝師，主要從事茶樹栽培育種研究。E-mail： teazxx@vip.sina.com