不同中耕方式的效果及其對(duì)桂林毛尖茶園土壤理化性質(zhì)的影響

張凌云，李姝毅，覃思思，蔣長(zhǎng)劍，龍啟發(fā)，蘇 敏，劉初生，吳潛華

（廣西桂林茶葉科學(xué)研究所，廣西 桂林 541004）

桂林毛尖為綠茶類新創(chuàng)名茶，于20世紀(jì)80年代初創(chuàng)制成功，原產(chǎn)于桂林堯山腳下的廣西桂林茶葉研究所，是廣西名優(yōu)綠茶之一。桂林毛尖主要采用桂綠1號(hào)、堯山秀綠、桂香18號(hào)、桂香22號(hào)等具有廣西桂林茶科所自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的優(yōu)良茶樹(shù)品種的細(xì)嫩芽葉，以精細(xì)的工藝加工而成，其品質(zhì)特征為：外形條形緊細(xì)勻直、顯峰毫、色澤翠綠，內(nèi)質(zhì)嫩香持久，滋味鮮醇回甘，于1989年獲廣西名茶稱號(hào)及農(nóng)業(yè)部?jī)?yōu)質(zhì)產(chǎn)品獎(jiǎng)，1993年在泰國(guó)曼谷“1993年中國(guó)優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品及科技成果展覽會(huì)”獲金獎(jiǎng)，并多次獲廣西名優(yōu)茶評(píng)比金獎(jiǎng)和茶王稱號(hào)。

為保證桂林毛尖品質(zhì)，長(zhǎng)期以來(lái)桂林毛尖生產(chǎn)茶園施放大量茶樹(shù)專用氨基酸有機(jī)肥、麩肥，以氮為主，兼顧磷、鉀、鎂、硫、微量元素和有機(jī)質(zhì)，平衡營(yíng)養(yǎng)元素供應(yīng)，從內(nèi)質(zhì)上穩(wěn)定并提高桂林毛尖的質(zhì)量。近年來(lái)，桂林毛尖已成功實(shí)現(xiàn)由創(chuàng)制之初的純手工制作到全程機(jī)械化、清潔化、連續(xù)化加工生產(chǎn)，同時(shí)桂林毛尖茶園管理中的植保、灌溉、修剪作業(yè)也已基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，這些環(huán)節(jié)的機(jī)械化應(yīng)用大大促進(jìn)了桂林毛尖的發(fā)展，降低了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。但目前茶園每年都要進(jìn)行的行間除草、開(kāi)溝、翻垡施肥等耕作作業(yè)仍需依靠體力消耗大且效率低的人工勞作，隨著近年來(lái)農(nóng)村勞動(dòng)力加快向二、三產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致茶園生產(chǎn)勞動(dòng)力越來(lái)越緊缺［1-3］，進(jìn)而制約了桂林毛尖茶產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。因此，對(duì)不同的茶園耕作機(jī)作業(yè)效果及土壤理化性狀變化情況進(jìn)行研究，探索適宜桂林毛尖茶園耕作的耕作機(jī)型，既可以為改善茶園耕作層結(jié)構(gòu)、改良土壤理化性質(zhì)提供理論依據(jù)，也有利于促進(jìn)茶園耕作機(jī)械的普及和茶園機(jī)械化進(jìn)程的加快。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)地茶樹(shù)于20世紀(jì)90年代采用大行距1.5 m、小行距0.33 m、株距0.3 m的雙株雙行法種植，其生長(zhǎng)已進(jìn)入理論上的衰老期，由于氣候適宜、肥培管理?xiàng)l件得當(dāng)、修剪臺(tái)刈及時(shí)等原因，目前茶樹(shù)長(zhǎng)勢(shì)旺盛，產(chǎn)量、品質(zhì)依舊很理想，針對(duì)茶園已明顯封行且樹(shù)勢(shì)較高，加上茶園之前預(yù)留的機(jī)械轉(zhuǎn)彎道較窄等問(wèn)題，本試驗(yàn)采用落合牌茶樹(shù)修剪機(jī)、鋤頭、鏟子等常用整地工具對(duì)試驗(yàn)地茶行行走道、轉(zhuǎn)彎道、樹(shù)幅、樹(shù)高進(jìn)行改造，便于開(kāi)展試驗(yàn)。

試驗(yàn)使用的主要器材有手扶微耕機(jī)（賽易牌）、履帶拖拉機(jī)（鹽海-302Y型）、TYD-1型指針式土壤硬度（托普牌）、落合牌茶樹(shù)修剪機(jī)、環(huán)刀（100 cm3）、削土刀、游標(biāo)卡尺、皮尺（100 m）、米尺、托盤(pán)天平（感量0.1 g）、電熱恒溫干燥箱。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于 2017年9月20日在廣西桂林茶葉研究所內(nèi)編號(hào)為2號(hào)地的平地茶園進(jìn)行耕作作業(yè)，設(shè)不耕作對(duì)照、人工中耕（耕深15.2±1.5 cm）、賽易牌手扶微耕機(jī)中耕（耕深 15.5±1.2 cm）、鹽海-302Y型履帶拖拉機(jī)中耕（耕深15.8±1.1 cm ）4個(gè)處理，3次重復(fù)，小區(qū)面積667 m2。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 土樣采集及測(cè)定方法 于耕作后30 d（2017年10月20日）、60 d（11月19 日）、90 d（12月19日）、120 d（2018年1月18日）先后4次采用5點(diǎn)取樣法按照《土壤檢測(cè) 第四部分：土壤容重的測(cè)定》（NYY/T 1121.4-2006），采用環(huán)刀法采集土樣，測(cè)定表層土壤水分、容重等參數(shù)，計(jì)算土壤孔隙度，同時(shí)采用托普牌TYD-1型指針式土壤硬度計(jì)測(cè)定土壤硬度值。

土壤孔隙度（%）=〔1 -容重/比重〕×100（比重值取耕作常數(shù)2.65）

1.3.2 不同耕作方式的效率、成本及效果 分別對(duì)人工中耕、微耕機(jī)中耕、履帶拖拉機(jī)中耕的耕深、耕寬、土壤顆粒、效率、成本進(jìn)行測(cè)定計(jì)算。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用Excel 2003軟件進(jìn)行處理，利用SPSS 22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)地改造情況

由于試驗(yàn)地茶樹(shù)封行情況及轉(zhuǎn)彎道的預(yù)留均不利于試驗(yàn)開(kāi)展，因此將茶行行走道寬度修剪為70 cm，轉(zhuǎn)彎道寬修整為250 cm，同時(shí)樹(shù)高、冠幅也進(jìn)行了適度修剪（表1），使體積較大的履帶拖拉機(jī)（鹽海-302Y型）能在茶園順利開(kāi)展作業(yè)。由此可知，對(duì)于擬開(kāi)展機(jī)械化耕作的新建茶園來(lái)說(shuō)，在茶園建設(shè)初期就要規(guī)劃好種植規(guī)格（特別是大行距）、道路建設(shè)、耕作模式、作業(yè)機(jī)具等的具體配置規(guī)劃，建議選擇平地或緩坡進(jìn)行開(kāi)墾，優(yōu)先選擇無(wú)性系茶樹(shù)優(yōu)良品種，采用180 cm以上大行距種植，同時(shí)主干道建設(shè)為3.0 m以上，支道2.0 m以上且茶園與四周山林、農(nóng)田應(yīng)設(shè)置隔離溝及排水溝為宜。

表1 廣西桂林茶科所機(jī)2號(hào)地改造情況

2.2 不同耕作方式的效果、效率、成本分析

由表2可知，不同耕作方式的效果以履帶拖拉機(jī)中耕最為穩(wěn)定且效果最好。人工中耕在開(kāi)溝寬度及碎土效果上存在不穩(wěn)定的情況，其溝面寬幅達(dá)9.7～15.5 cm，溝底寬幅達(dá)5.6～12.9 cm，破碎的土壤顆粒最小為8.6 mm、最大為134.2 mm；而履帶拖拉機(jī)中耕的溝面寬穩(wěn)定在25.2 cm，溝底寬穩(wěn)定在24.3 cm，破碎的土壤顆粒較均勻，粒徑最小為5.7 mm、最大為56.3 mm。在耕作效率方面，從高到低依次為履帶拖拉機(jī)、手扶微耕機(jī)、人工中耕，其中履帶拖拉機(jī)的作業(yè)效率（1 hm2/d）為人工中耕的10倍。在耕作成本方面，從高到底依次為人工中耕、履帶拖拉機(jī)中耕、手扶微耕機(jī)中耕，其中人工中耕的成本為手扶微耕機(jī)的2.8倍。

表2 不同耕作方式的效果、效率、成本對(duì)比

2.3 不同耕作方式對(duì)土壤含水量的影響

由各中耕處理土壤含水量（圖1）可知，隨著耕作處理的時(shí)間逐漸變長(zhǎng)，各處理表層土壤的含水量均依次呈下降態(tài)勢(shì)且在120 d達(dá)到最低值，分別為不中耕（CK）12.22%、人工中耕12.18%、手扶微耕機(jī)中耕12.26%、履帶拖拉機(jī)中耕12.30%；各中耕處理土壤含水量在處理30 d均顯著低于不中耕對(duì)照，而在處理60、90 d只略低于對(duì)照，差異不顯著，手扶微耕機(jī)、履帶拖拉機(jī)中耕處理120 d的土壤含水量略高于對(duì)照，差異也不顯著。各耕作處理的土壤水分較耕作前有不同程度的降低，但或許是耕作后土壤顆粒的結(jié)構(gòu)變得更細(xì)微更具有保水能力，使得隨后的水分變化程度較不耕作對(duì)照更穩(wěn)定更保水，具體原因還需要進(jìn)一步的探討。

圖1 不同耕作方式對(duì)土壤含水量的影響

2.4 不同耕作方式對(duì)土壤容重、孔隙度的影響

由圖 2可知，各中耕處理的土壤容重在處理30、60、90、120 d均極顯著低于不中耕對(duì)照，而隨著耕作后時(shí)間的推移，各處理間的土壤容重均在逐步增加，在120 d時(shí)達(dá)到最大值，不中耕對(duì)照、人工中耕、手扶微耕機(jī)中耕、履帶拖拉機(jī)中耕的土壤容重依次為1.35、1.24、1.23、1.22 g/cm3。從圖3可以看出，各中耕處理的土壤孔隙度在處理30、60、90、120 d均極顯著高于不中耕對(duì)照，而隨著耕作后時(shí)間的推移，各處理間的土壤孔隙度均在逐步減少，在處理120 d達(dá)到最大值，不中耕對(duì)照、人工中耕、手扶微耕機(jī)中耕、履帶拖拉機(jī)中耕的土壤孔隙度依次為49.06%、53.21%、53.58%、53.96%。表明耕作能顯著改善土壤容重及孔隙度，但隨著時(shí)間推移，耕作后土壤容重會(huì)逐漸上升，相應(yīng)的土壤孔隙度則會(huì)逐漸下降，這也印證了常年不耕作的土壤較易出現(xiàn)板結(jié)現(xiàn)象。

圖2 不同耕作方式對(duì)土壤容重的影響

圖3 不同耕作方式對(duì)土壤孔隙度的影響

2.5 不同耕作方式對(duì)土壤硬度的影響

由圖4可知，人工中耕、手扶微耕機(jī)中耕、履帶拖拉機(jī)中耕的土壤硬度值在處理30、60、90、120 d均極顯著低于不中耕對(duì)照，而隨著耕作后時(shí)間的推移，各處理間的土壤硬度值均在逐步增加，在處理120 d達(dá)到最大值不中耕對(duì)照、人工中耕、手扶微耕機(jī)中耕、履帶拖拉機(jī)中耕的土壤硬度值依次為23、15、15、14，說(shuō)明耕作能極顯著地降低土壤的硬度值，而長(zhǎng)時(shí)間不耕作會(huì)導(dǎo)致土壤硬度值逐漸升高從而造成土壤變緊實(shí)甚至板結(jié)硬化。

圖4 不同耕作方式對(duì)土壤硬度值的影響

3 結(jié)論與討論

良好的栽培技術(shù)是茶園高產(chǎn)優(yōu)產(chǎn)的基礎(chǔ)，而茶園耕作又是栽培管理的重中之重［4-6］，本研究結(jié)果表明不同中耕方式均能顯著改善耕作層土壤的容重、孔隙度、硬度值，隨著中耕后時(shí)間的推移，土壤容重、硬度值均不同程度地逐漸上升、但均極顯著小于不中耕對(duì)照，孔隙度均不同程度地逐漸下降、但均極顯著大于不中耕對(duì)照；中耕后土壤的水分較中耕前有不同程度的降低，人工中耕、手扶微耕機(jī)中耕、履帶拖拉機(jī)中耕的土壤水分在60、90 d兩個(gè)時(shí)期略低于不中耕對(duì)照、但差異不顯著，這與向芬等［7］、宮亮等［8］、黃明等［9］的研究結(jié)果基本一致，手扶微耕機(jī)中耕、履帶拖拉機(jī)中耕后120 d的土壤含水量略高于不中耕對(duì)照、但差異不顯著，這或許是耕作后土壤顆粒的結(jié)構(gòu)變得更細(xì)微更具有保水能力（具體原因還需要進(jìn)一步的探討），使得隨后的水分變化程度較不耕作而言更穩(wěn)定更保水，表明中耕能延緩茶園土壤理化性狀的改變，使土壤保持良好的保水透氣性，但若要茶園常年保持優(yōu)良的土壤性狀則需要間隔4～6個(gè)月對(duì)茶園土壤中耕1次。茶園不同中耕方式在效果、效率、成本之間有較大的區(qū)別，其中履帶拖拉機(jī)（鹽海-302Y型）耕作效果最好且最穩(wěn)定，且作業(yè)效率是人工耕作的10倍而成本只是人工耕作的0.39倍，但茶園需要滿足一些客觀條件（如立地條件、種植方式、茶行機(jī)械道、轉(zhuǎn)彎道的預(yù)留）方能順利開(kāi)展機(jī)械化作業(yè)。建議擬開(kāi)展機(jī)械化耕作的新建茶園應(yīng)選擇平地或緩坡進(jìn)行開(kāi)墾，優(yōu)先選擇無(wú)性系茶樹(shù)優(yōu)良品種，采用180 cm以上大行距種植，同時(shí)主干道建設(shè)為3.0 m以上，支道2.0 m以上且茶園與四周山林、農(nóng)田應(yīng)設(shè)置隔離溝及排水溝為宜。

諸多研究［10-16］證明耕作結(jié)合覆蓋能改善土壤的理化性質(zhì)，提高土壤的有效養(yǎng)分含量，提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。茶樹(shù)屬灌木或喬木，根系較深，每年適當(dāng)中耕1次，結(jié)合回土覆蓋，有利于提高土壤的孔隙度、降低土壤容重和硬度，從而有利于保持土壤優(yōu)良的物理性狀，使得土壤中茶樹(shù)根系對(duì)養(yǎng)分的吸收效率更高，促進(jìn)茶樹(shù)地上部分的生長(zhǎng)，保障茶葉品質(zhì)。中耕時(shí)應(yīng)考慮降水條件，防止水土流失，對(duì)土壤深厚、松軟、肥沃、樹(shù)冠覆蓋度大、病蟲(chóng)草害少的茶園可適當(dāng)減少耕作。

本研究表明采用手扶微耕機(jī)或履帶式拖拉機(jī)對(duì)桂林毛尖茶園進(jìn)行機(jī)械耕作作業(yè)均是可行的，同時(shí)也為機(jī)械耕作在改善茶園耕作層結(jié)構(gòu)、改良土壤理化性質(zhì)上提供了理論依據(jù)，有利于桂林毛尖茶園機(jī)械耕作的普及和茶園機(jī)械化進(jìn)程的加快。

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