間作白三葉草對(duì)茶園溫濕度和茶樹(shù)根系生長(zhǎng)的影響

嚴(yán)芳 婁艷華 陳建興 鄭生宏 何衛(wèi)中

摘 要 對(duì)連續(xù)3a間作白三葉草的茶園及其相臨的單作茶園進(jìn)行大田對(duì)比試驗(yàn)，分析間作白三葉草對(duì)茶園溫濕度、土壤養(yǎng)分、茶樹(shù)根系形態(tài)及生物量的影響。結(jié)果顯示：間作白三葉草的茶園空氣溫度和土壤溫度均顯著低于單作茶園，空氣濕度和土壤水分則顯著高于單作茶園；間作白三葉草的茶園土壤養(yǎng)分得到顯著改善，且茶園間作白三葉草比單作顯著增加了茶樹(shù)根系生物量、總根長(zhǎng)等指標(biāo)。研究結(jié)果為提高茶樹(shù)栽培技術(shù)水平以及茶園的優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)提供了科學(xué)依據(jù)，有助于茶樹(shù)栽培技術(shù)的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 茶園；間作白三葉草；溫濕度；根系形態(tài)；生物量

中圖分類(lèi)號(hào) S685.14 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

Abstract A field experiment was conducted to analyze the effect of white clover intercropping on temperature and humidity， soil nutrient， root morphology， and biomass in the tea garden intercropped with white clover continuously for three years. Results showed that air temperature and soil temperature in the tea garden intercropped with white clover were significantly lower than that of the monocropping tea garden， while air humidity and soil moisture were higher than that of the monocropping tea garden significantly. The soil nutrient in the tea garden intercropped with white clover was improved significantly， but the biomass of the tea root system and total root length increased significantly compared with the monocropping tea garden. This study would provide a scientific basis for the improvement of tea plantation technology level aimed at high quality and production， contribute to the development and application of tea plantation technique.

Key words Tea plantation； intercropping Trifolium repens； temperature and humidity； root morphology； biomass

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2017.12.008

茶樹(shù)[Camellia sinensis（L.）Kuntze）]是山茶科山茶屬常綠灌木或小喬木，具有喜濕、耐蔭、畏寒等特性。目前茶樹(shù)栽培以單作為主，生草間作得到廣泛關(guān)注并開(kāi)始在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用[1]。白三葉草（Trifolium repens）為豆科多年生草本植物，節(jié)間發(fā)達(dá)，每個(gè)節(jié)都能生出不定根和長(zhǎng)出新的匍匐莖，長(zhǎng)達(dá)30～60 cm，可大量固定空氣中的N素，是常見(jiàn)的間作綠肥材料。已有研究表明，茶園間作白三葉草有利于改善茶園局部生態(tài)環(huán)境，降低茶園氣溫變幅，改良土壤環(huán)境和物理狀況，增加土壤微生物含量和土壤含水量，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量和營(yíng)養(yǎng)成分[2-5]。以往的研究側(cè)重于茶樹(shù)地上部分和土壤生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)茶樹(shù)地下部分的研究報(bào)道較少。本研究對(duì)連續(xù)3 a間作白三葉草的茶園及其相臨的單作茶園進(jìn)行大田對(duì)比試驗(yàn)，分析間作白三葉草對(duì)茶園溫濕度、土壤養(yǎng)分、茶樹(shù)根系形態(tài)及生物量的影響，為茶樹(shù)優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)地設(shè)在麗水市縉云縣三溪鄉(xiāng)縉云縣軒黃農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司基地內(nèi)（28°45′ N、120°15′ E），海拔約800 m，屬亞熱帶氣候，溫暖濕潤(rùn)，日照充足，年平均氣溫17 ℃，極端最高溫達(dá)41.9 ℃，極端最低溫達(dá)-13.1 ℃，平均降水量1 437 mm，無(wú)霜期245 d。種植的茶樹(shù)品種為中黃1號(hào)，5 a樹(shù)齡，間作供試品種為白三葉草。2014年3月播種，每公頃播種230 g，試驗(yàn)共設(shè)2種茶樹(shù)種植模式，即間作茶園和單作茶園；試驗(yàn)地為集中連片緩坡地，生態(tài)條件和管理水平一致。

1.2 方法

1.2.1 茶園溫濕度觀測(cè) 茶園茶蓬（離地40 cm）空氣和土壤溫濕度（20 cm）于2016年7月20日至8月17日用土壤環(huán)境檢測(cè)儀（TZS-3X）測(cè)定，每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)點(diǎn)間距100 m，每間隔1 h觀測(cè)1次，全天共觀測(cè)24次。土壤含水量和葉片含水量用烘干法測(cè)定，采用剖面挖掘法每隔7 d于各小區(qū)多點(diǎn)（10點(diǎn)）對(duì)茶園土壤和茶樹(shù)新梢1芽2葉樣進(jìn)行采集，測(cè)定含水量；其余土壤自然風(fēng)干，用于測(cè)定土壤養(yǎng)分等指標(biāo)。

1.2.2 茶園土壤養(yǎng)分的測(cè)定 土壤pH采用電位測(cè)定法，全氮測(cè)定采用半微量凱氏定氮法，堿解氮測(cè)定采用堿性擴(kuò)散法，全磷和有效磷測(cè)定采用鉬銻鈧比色法，全鉀和速效鉀測(cè)定采用火焰光度計(jì)法，有機(jī)質(zhì)測(cè)定用重鉻酸鉀容量法（外加熱法）[6]。

1.2.3 根系形態(tài)和生物量的測(cè)定 各處理隨機(jī)選取10個(gè)點(diǎn)為根系采集樣點(diǎn)，用“S”型土鉆鉆取茶樹(shù)根系，立即帶回實(shí)驗(yàn)室，將帶根土樣倒入0.1 mm篩進(jìn)行浸泡、沖洗，用根系分析系統(tǒng)（GXY-A）進(jìn)行掃描分析。將所分析的根樣分別放入75 ℃烘箱中烘至恒重，分別稱(chēng)重和記錄，獲取根系生物量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2003和SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 間作白三葉草對(duì)茶園茶蓬和土壤溫濕度的影響

茶園茶蓬溫濕度觀測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖1、圖2。結(jié)果表明，間作茶園茶蓬日均氣溫比單作茶園低0.5 ℃（p<0.05），日均空氣濕度比單作茶園高1.87 Pa（p<0.05）；極端高溫比單作茶園低5.6 ℃（p<0.05），極端空氣濕度比單作茶園高10.45 Pa（p<0.05）。其中，空氣濕度在8月6日和9日（雨）出現(xiàn)2個(gè)高峰值，其對(duì)應(yīng)的空氣溫度則出現(xiàn)2個(gè)低峰值。同樣，間作對(duì)茶園土壤溫濕度有顯著影響（p<0.05）（圖3、圖4），間作茶園日均土壤溫度比單作茶園低1.1 ℃，日平均土壤水分比單作茶園高5.15%。在7月高溫時(shí)期，土壤溫度呈緩慢上升趨勢(shì)，土壤水分呈持續(xù)下降趨勢(shì)；至8月上旬的第一次降雨后，土壤溫度緩慢下降，土壤水分急劇上升。

土壤和茶樹(shù)葉片含水量分析結(jié)果見(jiàn)圖5、圖6。隨著高溫干旱天氣的持續(xù)，茶園間作白三葉草顯著增加了土壤含水量和葉片含水量。其中，以8月3日的土壤含水量最高，較單作高28.71%。從7月20日開(kāi)始至8月3日，間作白三葉草茶園的土壤含水量從20.61%上升到31.19%，單作茶園的土壤含水量從18.96%上升到22.40%，而同期單作茶園的葉片含水量從71.85%下降到70.74%。

2.2 間作白三葉草對(duì)茶園土壤養(yǎng)分的影響

白三葉草具有發(fā)達(dá)的根瘤菌，可大量固定空氣中的N素，同時(shí)其本身含有各種營(yíng)養(yǎng)元素成分，翻入土壤后自然能增加土壤養(yǎng)分含量[7]。結(jié)果表明（表1），間作白三葉草茶園土壤較單作顯著（p<0.05）提高了土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀和有效磷含量，分別提高了9.55%、22.60%、9.46%、20.51%；但二者土壤pH、全氮間的差異不顯著（p>0.05）。

2.3 間作白三葉草對(duì)茶樹(shù)根系的影響

從表2可見(jiàn)，各觀測(cè)時(shí)間點(diǎn)間作白三葉草比單作均顯著增加（p<0.05）了茶樹(shù)根系生物量、總根長(zhǎng)、投影面積、表面積、體積、平均直徑、連接數(shù)、節(jié)點(diǎn)數(shù)、根尖數(shù)、分叉數(shù)和交叉數(shù)，而且，隨著高溫干旱的推進(jìn)，以上各指標(biāo)均呈增大趨勢(shì)。其中，8月17日茶樹(shù)根系的根尖數(shù)和交叉數(shù)出現(xiàn)高峰值，分別較單作平均增加了82.47%和243.68%。就平均值而言，白三葉草間作茶園茶樹(shù)根系總長(zhǎng)度是單作的2.1倍，投影面積是單作的2.8倍，表面積是單作的2.6倍，體積是單作的2.7倍，直徑是單作的1.3倍，連接數(shù)是單作的3.0倍，節(jié)點(diǎn)數(shù)是單作的2.0倍，根尖數(shù)是單作的1.8倍，分叉數(shù)是單作的4.0倍，交叉數(shù)是單作的3.4倍。

根系生物量不僅受外界環(huán)境因子的影響，同時(shí)還受內(nèi)在生理因子的影響。導(dǎo)致根系生物量發(fā)生變化的環(huán)境因子主要是溫度、水分以及土壤養(yǎng)分[8-13]。結(jié)果表明（表2），單作茶園根系生物量的變化范圍在0.030 7～0.043 1 g/cm2，而間作茶園根系生物量為0.081 0～0.096 1 g/cm2。與單作相比，間作茶園茶樹(shù)根系生物量平均增加了0.036 8 g/cm2，且其根系生物量是單作的2.4倍。

3 討論

高溫干旱是單作茶園夏季最大的生長(zhǎng)障礙因子，茶園間作三葉草有較好的降溫效果，并提高了茶園的土壤含水量，降低了干旱脅迫對(duì)茶園造成的危害，這與肖潤(rùn)林等[14]、宋同清等[2]等結(jié)果一致。黃東風(fēng)等[15]的研究結(jié)果表明，茶園套種牧草后可于短時(shí)間內(nèi)在茶園表土層上形成保護(hù)層，改變茶園小氣候，降低土壤及溫度的變化幅度，提高表層土壤的含水量。本研究結(jié)果表明，間作白三葉草的茶園空氣溫度和土壤溫度均顯著低于單作茶園，空氣濕度和土壤水分均顯著高于單作茶園，空氣溫度與空氣濕度、土壤溫度與土壤水分均呈現(xiàn)相反的變化趨勢(shì)，其對(duì)茶園溫濕度的影響為土壤水分>空氣濕度>空氣溫度>土壤溫度。隨著高溫干旱天氣的持續(xù)，茶園間作白三葉草顯著增加了土壤含水量和葉片含水量，間作白三葉草后不但沒(méi)有受到水分脅迫，反而增加了表土層的濕度，減少了水分蒸發(fā)，促使下層土壤水分向上層移動(dòng)，增加了上層的水分含量，提高水分利用率，有效延緩干旱脅迫對(duì)茶樹(shù)產(chǎn)生的影響。

間作白三葉草的茶園土壤養(yǎng)分得到顯著改善。吳洵[16]的研究表明，2年生幼齡茶園套種白三葉草1 a后， 比單作處理提高茶園土壤有機(jī)質(zhì)41.3%、全氮13.5%、堿解氮88.2%、有效磷18.8%、速效鉀6.7%。宋同清等[5]也得出相似研究結(jié)果。吳洵等[16]、向佐湘等[17]研究表明，茶園5 a連續(xù)間作白三葉草、2年生幼齡茶園間作白三葉草1 a，茶園土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮和有效磷含量均得到提高，顯示了間作白三葉草對(duì)茶園土壤的改良作用。本研究結(jié)果表明，間作白三葉草的茶園土壤比單作顯著提高了土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀和有效磷含量，分別提高了9.55%、22.60%、9.46%和20.51%，而對(duì)土壤pH、全氮的影響不顯著，這主要是因?yàn)椴鑸@間作白三葉草可促進(jìn)植物枯枝落葉的降解、有機(jī)物的分解和礦化[9]，再加上白三葉草的根瘤菌有很強(qiáng)的固氮作用，其地上部分本身的營(yíng)養(yǎng)成分殘留于土壤中，明顯增加了茶園的土壤養(yǎng)分。

茶園間作白三葉草比單作顯著增加了茶樹(shù)根系生物量、總根長(zhǎng)、投影面積、表面積、體積、平均直徑、連接數(shù)、節(jié)點(diǎn)數(shù)、根尖數(shù)、分叉數(shù)和交叉數(shù)，而且，隨著高溫干旱的推進(jìn)，根系生物量、總根長(zhǎng)、投影面積、表面積、體積、平均直徑、連接數(shù)、節(jié)點(diǎn)數(shù)、根尖數(shù)、分叉數(shù)和交叉數(shù)均呈增大趨勢(shì)。表明茶樹(shù)在高溫干旱時(shí)，根系首先感應(yīng)并使整個(gè)植株對(duì)水分脅迫作出反應(yīng)，與此同時(shí)根系形態(tài)特征和生物量也發(fā)生相應(yīng)變化。高溫干旱脅迫使茶樹(shù)根系形態(tài)特征發(fā)生了改變，且各個(gè)組分的變化趨勢(shì)并不一致，這些變化在一定程度上反映了根系對(duì)脅迫的響應(yīng)。

茶園間作白三葉草適合茶樹(shù)的生長(zhǎng)，調(diào)節(jié)了茶園小氣候，增加了土壤含水量和葉片含水量，減少了茶園土壤水分蒸發(fā)，提高了土壤養(yǎng)分含量和土壤孔隙度，促進(jìn)了根系生長(zhǎng)。因此，從根際微環(huán)境這個(gè)角度來(lái)看，茶樹(shù)與白三葉草間作是一個(gè)理想的復(fù)合生態(tài)模式。本研究結(jié)果可為提高茶樹(shù)栽培技術(shù)水平以及茶園的優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)提供一些重要的科學(xué)依據(jù)，有助于茶樹(shù)栽培技術(shù)的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)應(yīng)用。

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