草種組合套種對(duì)山地茶園土壤性狀及茶葉品質(zhì)的影響

林 黎

(福建省南平市農(nóng)業(yè)局 經(jīng)濟(jì)作物推廣站，福建 南平 353000)

福建是茶葉的發(fā)祥地之一，南平是福建省茶葉的發(fā)源地和主產(chǎn)區(qū)。年全市共有茶園面積61.3萬(wàn)畝，年產(chǎn)茶70.7萬(wàn)噸，毛茶產(chǎn)值40.21億元，涉茶人員已超過(guò)60萬(wàn)人。茶業(yè)已成為農(nóng)村促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，增加農(nóng)民收入的一條主要途徑。茶園栽培方面長(zhǎng)期存在“草于樹(shù)爭(zhēng)水肥”的理論，因此常規(guī)茶園多采用清耕法，長(zhǎng)久導(dǎo)致茶園水土流失，土壤肥力下降，不僅需要大量投入化肥和農(nóng)藥，而且造成土壤酸性板結(jié)，茶樹(shù)早衰等問(wèn)題。套種牧草和經(jīng)濟(jì)作物為農(nóng)田、果園的土壤表層管理方法在國(guó)外已經(jīng)取得普通推廣和運(yùn)用，并取得良好的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益[1-2]。近年來(lái)，福建省因地制宜發(fā)展復(fù)合人工生態(tài)茶園建設(shè)，茶園套種綠肥覆蓋是生態(tài)建設(shè)中的一項(xiàng)重要技術(shù)內(nèi)容，選擇適宜茶園套種的綠肥和套種方式成為茶區(qū)關(guān)注的問(wèn)題。合理的套種有利于改善土壤基本物理化學(xué)性狀，增加土壤含水量，調(diào)節(jié)土壤溫度，并有利于提高茶葉品質(zhì)。禾本科牧草——百喜草(Paspalumnatatum)和豆科牧草——平托花生(Arachispintoicv.Reyan)是福建省農(nóng)科院歷經(jīng)多年不斷驗(yàn)證適宜于我國(guó)南方紅黃壤區(qū)種植的牧草品種[4]。本文選用這兩種牧草為研究對(duì)象，研究草種組合套種對(duì)山地茶園土壤性狀和綠茶品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)基本情況

試驗(yàn)地位于福建省南平市政和縣澄源鄉(xiāng)澄源村，該地氣候獨(dú)特，冬寒夏涼，屬典型中亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，年平均日照時(shí)數(shù)2000 h，年平均氣溫13.4 ℃，年降水量1900 mm。試驗(yàn)區(qū)供試土壤為山地酸性紅壤，土壤質(zhì)地偏粘。

1.2 供試茶樹(shù)品種和牧草品種

供試茶園種植綠茶品種‘榕早春’，樹(shù)齡4年，該品種芽期特早，芽梢采摘輪次多。雙條行雙株種植，大行距150 cm，小行距40 cm，株距30 cm。套種牧草品種為平托花生、百喜草，草種由福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所提供。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)3個(gè)處理分別為，處理Ⅰ：平托花生+百喜草，處理Ⅱ：平托花生和處理Ⅲ：清耕對(duì)照。每個(gè)處理3次重復(fù)共9個(gè)小區(qū)，每小區(qū)面積66.67 m2。平托花生和百喜草在2014年4月采用種苗(莖)移栽法定植，定植后3天澆水。處理Ⅰ在茶行間茶樹(shù)樹(shù)冠邊緣滴水線外側(cè)按叢距40 cm、每叢2株平托花生種植一排；在梯壁上種百喜草，按叢距40 cm、每叢2株種植一排。處理Ⅱ在茶行間茶樹(shù)樹(shù)冠邊緣滴水線外側(cè)按叢距20 cm、每叢2株平托花生種植一排，不移栽百喜草；處理Ⅲ不套種。每小區(qū)統(tǒng)一施用有機(jī)肥5250 kg·hm-2(有機(jī)質(zhì)≥30%，總養(yǎng)分(氮+五氧化二磷+氧化鉀)≥4.0%，水分≤20%，酸堿度pH5.5～8.0)。施肥分春秋兩季進(jìn)行，秋季基肥(每年10月中下旬)施用量占全年60%，春茶前施肥用量占全年40%(每年大約2月中下旬)，處理Ⅰ和處理Ⅱ秋季進(jìn)行牧草還田翻壓，定期除雜草，其他田間管理措施均完全一樣。

1.4 研究?jī)?nèi)容和測(cè)定方法

1.4.1 土壤溫度[5]2016年8月10日至2016年9月10日每隔10天的14:00在每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，隨機(jī)設(shè)置7個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，用地溫計(jì)分別測(cè)定0～30 cm中每隔5 cm的土層溫度，記錄每次測(cè)量溫度，取平均值。

1.4.2土壤容重和含水量 2016年12月初在每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，采用隨機(jī)取樣的方式，取0～20 cm和20～40 cm土樣分析。土壤容重采用環(huán)刀法[5]。自然含水量采用烘干法[5]。毛管含水量利用環(huán)刀采集原狀土樣，使其下部受到水的浸潤(rùn)，水分通過(guò)毛管力的作用沿毛管孔隙上升至達(dá)恒量時(shí)，測(cè)定原狀土的含水量[5]。

1.4.3 土壤肥力 2016年8月在每個(gè)小區(qū)梯臺(tái)上采用S型取樣法，取0～20 cm和20～40 cm土層各9個(gè)樣均勻混合后按4分法完成土壤采集。采用常規(guī)分析方法[6]：pH采用電位法；有機(jī)質(zhì)采用油浴重鉻酸鉀氧化容量法；全氮采用凱氏蒸餾法；速效氮用堿解擴(kuò)散法；有效磷采用碳酸氫鈉浸提鉬銻抗比色法；速效鉀用乙酸銨浸提原子吸收分光光度法。

1.4.4 土壤微生物數(shù)量 2016年8月采用S型取樣法取樣，采用平板法測(cè)定土壤菌群數(shù)量[7]。利用10倍遞增稀釋液在36℃的溫度進(jìn)行培養(yǎng)分析。

1.4.5 鮮葉新梢長(zhǎng)度和百芽重 采取S法在每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)的茶樹(shù)上定樣方，樣方33 cm×33 cm，隔行定1個(gè)樣方。2017年3月即一芽一、二葉時(shí)期，在樣方內(nèi)測(cè)定所有的一芽一葉的百芽重。同年4月在樣方內(nèi)用游標(biāo)卡尺測(cè)定所有魚(yú)葉展茶芽的長(zhǎng)度即新稍長(zhǎng)度。

1.4.6 毛茶感官品質(zhì) 2017年春季按同一工序加工成綠茶；稱取樣茶4 g，倒入200 mL容量審評(píng)杯中，沸水沖泡5 min，茶湯倒入審茶碗，按看湯色、嗅香氣、嘗滋味、評(píng)葉底的順序評(píng)定內(nèi)質(zhì)優(yōu)次，最后綜合外形和內(nèi)質(zhì)評(píng)審結(jié)果確定等級(jí)[8]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，圖表分析；采用的分析方法是單因素方差分析，運(yùn)用的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析軟件SPSS24.0。

2 結(jié)果與分析

2.1 組合套種對(duì)土壤溫度的影響

南平市政和縣每年7～8月溫度達(dá)到最高。2016年8月的土壤平均氣溫統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明(圖1)：處理Ⅰ較處理Ⅲ，0～30 cm各土層分別下降了21.91%，21.99%，24.91%，24.91%，28.30%，10.47%，5.31%。如圖整體趨勢(shì)處理I優(yōu)于處理Ⅱ。在夏季高溫季節(jié)，套種處理有效減低各土層的溫度，其中0～20 cm的土層降溫效果最明顯。套種牧草能減低高溫對(duì)茶樹(shù)生長(zhǎng)的影響，減小變幅。

圖1 不同套種處理對(duì)各土層土壤溫度的影響Fig.1 Effects of different treatments on soil temperatures in different layers of tea plantation

2.2 組合套種對(duì)土壤容重、土壤含水量的影響

對(duì)土壤各土層的自然含水量、毛管含水量、土壤容重測(cè)定結(jié)果(圖2，3)表明處理I整體表現(xiàn)較好，處理Ⅱ次之，處理Ⅲ最差。其中0～20 cm土層中處理Ⅰ較處理Ⅲ自然含水量、毛管含水量分別提高了25.34%、11.97%；0～20 cm處理Ⅰ較處理Ⅲ土壤容重下降了9.17%。南平市政和縣每年11月降雨量低,組合套種方式有效增加了地表植被的覆蓋，有效保持了土壤含水量，緩解了干旱季節(jié)土壤水分狀況,土壤容重直接影響土壤孔隙度和孔隙大小分配、土壤的穿透阻力及土壤水肥氣熱變化，并對(duì)土壤物理性質(zhì)如土壤通氣、持水性質(zhì)、堅(jiān)實(shí)度等產(chǎn)生顯著影響。

圖2 不同套種對(duì)自然和毛管含水量Fig 2 Effect of treatments on natural and capillary water in soil at tea plantation

圖3 不同套種處理對(duì)土壤容重的影響Fig.3 Effect of treatments on bulk density of soil at tea plantation

2.3 組合套種對(duì)土壤肥力的影響

結(jié)果見(jiàn)表1和2：0～20 cm土層中處理Ⅰ較處理Ⅲ中pH、有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、速效鉀分別提高了5.21%，18.40%，19.59%，6.22%，8.57%，其中pH、有機(jī)質(zhì)、全氮、速效鉀顯著提高(p<0.05)。20～40 cm土層中Ⅰ較處理Ⅲ中PH、有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、速效磷分別增加2.15%、6.83%、7.69%、0.66%、9.06%。有機(jī)質(zhì)和全氮顯著提高。0～20 cm和20～40 cm土層中處理Ⅰ較處理Ⅱ有機(jī)質(zhì)顯著提高，處理Ⅰ整體水平較處理Ⅱ更優(yōu)。

2.4 組合套種對(duì)土壤微生物群數(shù)的影響

經(jīng)過(guò)3年多套種處理，結(jié)果表明見(jiàn)表3：處理Ⅰ對(duì)微生物的數(shù)量影響最大，處理Ⅰ較處理Ⅲ中細(xì)菌量提高細(xì)菌159.64倍、真菌5.63倍、放線菌1.76倍、固氮菌37.10倍。處理Ⅰ較處理Ⅲ各菌數(shù)極顯著增加，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。山地茶園套種后，微生物群落數(shù)量明顯增加，處理Ⅰ的細(xì)菌、真菌、固氮菌的數(shù)量均最高，效果最佳。

表1 0～20 cm土層中不同套種處理對(duì)土壤肥力的對(duì)比情況

注：大寫(xiě)字母表示不同處理比較差異極顯著(p<0.01)，小寫(xiě)字母表示差異顯著(p<0.05)。下同。

表2 20～40 cm土層中不同套種處理對(duì)土壤肥力對(duì)比情況

表3 不同套種處理對(duì)土壤微生物數(shù)量的影響

2.5 組合套種鮮葉的新梢長(zhǎng)度和百芽重的影響

測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表4：新梢長(zhǎng)度處理Ⅰ較處理Ⅲ增加20.30%，處理Ⅱ較處理Ⅲ增加13.90%；百芽重平均處理Ⅰ較處理Ⅲ增加30.30%，處理Ⅱ較處理Ⅲ增加11.13%。處理Ⅰ的新稍長(zhǎng)度和百芽重較處理Ⅱ和處理Ⅲ有極顯著增長(zhǎng)(p<0.01)。新梢長(zhǎng)度和百芽重較處理是最直接影響茶葉外形和葉底的重要因素。

表 4 不同套種對(duì)新稍長(zhǎng)度和百芽重的影響

2.6 套種對(duì)毛茶感官審評(píng)的影響

感官審評(píng)結(jié)果見(jiàn)表5：處理Ⅰ毛茶感官審評(píng)表現(xiàn)最優(yōu)，處理Ⅱ次之，處理Ⅲ最差。毛茶感官審評(píng)直接影響精制茶品質(zhì)及等級(jí)，處理Ⅰ的毛茶感官品質(zhì)達(dá)到名優(yōu)綠茶的標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論與討論

經(jīng)過(guò)3年套種可明顯減低地表和各土層的溫度，減小土壤溫度變幅，其中組合套種平托花生與百喜草的效果最明顯，不同的套種處理對(duì)土壤溫度均有降低，這可能和套種植物在生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)地表的遮蔽作用。套種高溫時(shí)減緩溫度上升，低溫時(shí)防止熱量散失，干旱時(shí)減少表土水蒸發(fā)，提高土壤含水量，為主作物創(chuàng)造良好的生長(zhǎng)條件[9-10]。組合套種明顯提高了土壤中有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮和堿解氮，其中土壤有機(jī)質(zhì)是山地茶園土壤肥力的的重要指標(biāo)，對(duì)茶樹(shù)的生長(zhǎng)、茶葉品質(zhì)和產(chǎn)量有重大影響。我國(guó)優(yōu)質(zhì)名茶產(chǎn)地土壤有機(jī)質(zhì)含量都在2%以上[11]。日本的施肥試驗(yàn)表明，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量能改善茶葉的湯色、香氣、滋味并提升水浸出物含量[12]。土壤含氮量適量增加有利于茶葉品質(zhì)的提高，氮是構(gòu)成蛋白質(zhì)、氨基酸、咖啡堿等滋味的重要成分，對(duì)新稍長(zhǎng)度和百芽重的生長(zhǎng)有重要作用[13]。張文錦的研究表明，茶樹(shù)鮮葉含氮量與鮮葉及成茶主要成分氨基酸、兒茶數(shù)和碳水化合物密切相關(guān)，其中含氮量和氨基酸呈顯著正相關(guān)[14]。茶氨酸是茶葉中特有的氨基酸，它與綠茶滋味等級(jí)的相關(guān)系數(shù)達(dá)0.787，它的形成需要三磷酸腺苷提供能量[15]，土壤中的磷有利茶氨酸的形成。組合套種極大程度上提高了土壤微生活群落的數(shù)量。土壤生物的數(shù)量直接影響土壤的生物化學(xué)特性及土壤養(yǎng)分的組成與轉(zhuǎn)化，是衡量土壤肥力高低的重要指標(biāo)[16-17]。山地茶園套種后，大量的殘根、落葉、枯莖在土壤中降解提高有機(jī)質(zhì)含量，且套種植物在生長(zhǎng)中減少了對(duì)土壤的耕作次數(shù)，增加土壤覆蓋度，避免土壤過(guò)度通氣，降低土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化，同時(shí)增加微生物群落的數(shù)量。茶園土壤微生物群數(shù)微生物數(shù)量明顯增加，這說(shuō)明微生物的活動(dòng)與植物根系生物量及有機(jī)質(zhì)含量分布有密切相關(guān)，同時(shí)也反映了土層的營(yíng)養(yǎng)狀況[18]。固氮菌能固定空氣中和土壤中的氮元素，通過(guò)自身固氮反應(yīng)獲得氮素，增加土壤的含氮量，既降低化肥使用量，又保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，從而達(dá)到綠色生產(chǎn)的目的。另外豆科植物平托花生根系的根瘤菌可有效固定空氣中游離的氮元素，從而增加土壤中全氮和速效氮的含量[19-20]。

表5 不同處理對(duì)毛茶的感官審評(píng)的影響

綜合上述研究表明，山地茶園組合套種可有效改善土壤的物理化學(xué)性狀，提高茶葉鮮葉品質(zhì)，提高毛茶等級(jí)，為茶企業(yè)為茶農(nóng)帶來(lái)更大的效益。

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