覆蓋對鴻雁12號(hào)新品種茶園土壤及硒的影響

農(nóng)紅艷 蔡曉怡 游鵬 侯灌興 農(nóng)紅秋 黎健龍 ＊

（1. 廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所/廣東省茶樹資源創(chuàng)新利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 廣東廣州 516040 2. 南雄市江頭鎮(zhèn)小竹生態(tài)農(nóng)民專業(yè)合作社 廣東韶關(guān) 512400）

1 引言

鴻雁12號(hào)是從鐵觀音自然雜交后代中單株篩選選育而成的高香優(yōu)質(zhì)烏龍茶新品種，該品種適應(yīng)性強(qiáng)，適制高香烏龍茶、花香紅茶和花香綠茶，成品茶品質(zhì)優(yōu)異。為打造生態(tài)茶園，新品種茶園使用地表覆蓋秸稈作為日常管理重要措施之一。秸稈還田是將作物秸稈直接或間接處理后返還土壤的過程[1]，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用的農(nóng)藝措施之一。在傳統(tǒng)的種植模式中許多茶農(nóng)依靠合成肥料將養(yǎng)分返回土壤，并使用農(nóng)藥與茶園中的病蟲草害作斗爭。這些方法會(huì)帶來水污染、水土流失和破壞茶園生物多樣性等許多不良后果，嚴(yán)重影響廣東生態(tài)茶園建設(shè)。廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所2018制定的《廣東生態(tài)茶園建設(shè)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)在行業(yè)內(nèi)引起極大反響，近幾年一直致力于推進(jìn)生態(tài)茶園建設(shè)，目前有122家企業(yè)通過生態(tài)茶園認(rèn)定。標(biāo)準(zhǔn)中也將土壤覆蓋作為生態(tài)茶園的建設(shè)措施之一。茶園地表覆蓋秸稈具有提高作物產(chǎn)量，減低雜草發(fā)生密度，提高土壤肥力、溫度、生物多樣性等作用[2-8]，雖然操作簡便，最近幾年在廣東生態(tài)茶園建設(shè)認(rèn)定過程中，往往被許多茶企及茶農(nóng)忽略，導(dǎo)致嚴(yán)重水土流失（圖1）。我國秸稈種類繁多，分布廣泛、數(shù)量巨大，一年農(nóng)作物秸稈總產(chǎn)量約達(dá)10億t[9]，合理地使用秸桿資源有利于茶葉生產(chǎn)管理。然而覆蓋秸稈對不同茶樹品種的作用有所區(qū)別，鴻雁12號(hào)作為廣東省茶樹新品種更是少有人關(guān)注。另一方面據(jù)王磊等測算，在富硒茶園種植綠肥后進(jìn)行還田可以補(bǔ)充土壤硒來源[10]。同時(shí)我們也發(fā)現(xiàn)覆蓋秸稈地塊硒含量有所上升。硒是人體必需的微量營養(yǎng)元素之一，富硒茶可以改善肝纖維化、抗氧化、抗腫瘤活性、提高人體自身免疫力[11-12]。人工富硒茶主要通過品種選育與施肥增加硒含量[13]。關(guān)于地表秸稈覆蓋持續(xù)時(shí)間對韶關(guān)南雄市鴻雁12號(hào)新品種生態(tài)茶園建設(shè)土壤理化性質(zhì)影響以及茶園土壤硒含量是否會(huì)成正相關(guān)尚未有實(shí)證性的探索。本文以鴻雁12號(hào)新品種茶園為研究對象，選用秸稈直接覆蓋茶園土壤，分析持續(xù)覆蓋1年、3年、5年對于茶園土壤肥力及硒的影響，為廣東生態(tài)茶園建設(shè)提供理論依據(jù)。

圖1 缺少地表覆蓋導(dǎo)致水土流失情況

2 材料與方法

2.1 供試土壤與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2016年在韶關(guān)南雄市江頭鎮(zhèn)小竹生態(tài)農(nóng)民專業(yè)合作社（東經(jīng)114°18′、北緯25°6′，海拔高度510m）茶園內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)地為亞熱帶季風(fēng)氣候，試驗(yàn)土壤類型為黃壤。試驗(yàn)區(qū)從2015年開始移植茶樹。茶樹品種為廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所選育的茶樹新品種鴻雁12號(hào)。試驗(yàn)設(shè)置3個(gè)處理：地表覆蓋1年、地表覆蓋3年、地表覆蓋5年，每小區(qū)面積667㎡。覆蓋5年從2016年開始進(jìn)行，覆蓋3年從2018年開始進(jìn)行，覆蓋1年從2020年開始進(jìn)行。秸稈均來自當(dāng)?shù)厥占乃窘斩?，每小區(qū)覆蓋用量500 kg。試驗(yàn)區(qū)統(tǒng)一進(jìn)行茶園日常管理，雜草控制、病蟲害防治、施肥技術(shù)等茶園管理方式一致。

2.2 測定項(xiàng)目與方法

在2021年采集0～30cm土層土壤樣品。每小區(qū)隨機(jī)選取3個(gè)樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)至少相隔100㎡，并將同小區(qū)各樣點(diǎn)土樣混勻、風(fēng)干、過篩。茶園土壤有機(jī)質(zhì)測定方法參考標(biāo)準(zhǔn)NY/T 1121.6-2006；堿解N、全N測定方法參考標(biāo)準(zhǔn)LY/T 1228-2015；有效P測定方法參考標(biāo)準(zhǔn)NY/T 1121.7-2014；速效K測定方法參考標(biāo)準(zhǔn)LY/T 1234-2015；有效Ca、有效Mg測定方法參考標(biāo)準(zhǔn)NY/T 1121.13-2006；全P測定方法參考標(biāo)準(zhǔn)LY/T 1232-2015；全K測定方法參考標(biāo)準(zhǔn)LY/T 1254-1999；茶園土壤重金屬Pb含量測定方法參考標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17141-1997；茶園土壤Se含量測定方法參考標(biāo)準(zhǔn)NY/T 1104-2006。

2.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel進(jìn)行整理，運(yùn)用PASW Statistics 18統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析及顯著性檢驗(yàn)（LSD法）來確定處理組之間的差異，P≤0.05被認(rèn)為是具有顯著差異，最后采用GraphPad 8.0.進(jìn)行圖片繪制。

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤有機(jī)質(zhì)變化

由圖2所示，地表覆蓋會(huì)顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，且隨著年限的增長，有機(jī)質(zhì)增加幅度也加大。覆蓋3年茶園有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到27.50 g/kg，比覆蓋1年茶園土壤有機(jī)質(zhì)含量增長18%；覆蓋5年含量可達(dá)35.33 g/kg，比覆蓋1年、3年分別增長36%、22%。

圖2 地表覆蓋對茶園土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響

3.2 土壤速效養(yǎng)分變化

地表覆蓋對茶園土壤中的堿解N、有效P和速效K均有顯著影響，且隨年限增加茶園土壤速效養(yǎng)分含量逐步增加。由圖3所示，地表覆蓋3年后土壤中堿解N顯著提高，含量比1年可提高21%，達(dá)到168.31 mg/kg。覆蓋5年對土壤有效P和速效K提高較大，其中有效P分別比覆蓋1年、3年提高55%、50%，含量達(dá)到177.43 mg/kg，速效K分別比覆蓋1年、3年可提高59%、52%，含量達(dá)到221.50 mg/kg。

圖3 地表覆蓋對茶園土壤堿解N、有效P和速效K含量的影響

3.3 土壤微量元素鈣鎂養(yǎng)分變化

地表覆蓋對有效Ca、有效Mg有顯著影響。如圖4所示，持續(xù)覆蓋5年茶園土壤中有效Ca和有效Mg的含量增幅較大。覆蓋3年比覆蓋1年茶園土壤有效Ca和有效Mg含量均提高14%，含量分別達(dá)到105.37 mg/kg、18.37 mg/kg；覆蓋5年比1年、3年茶園土壤有效Ca含量分別提高59%、52%，含量達(dá)221.50 mg/kg；覆蓋5年比1年、3年茶園土壤有效Mg含量分別提高51%、43%，含量達(dá)32.10 mg/kg。

圖4 地表覆蓋對茶園土壤有效Ca和有效Mg含量的影響

3.4 土壤全氮磷鉀養(yǎng)分變化

隨著地表覆蓋持續(xù)時(shí)間的增加，茶園土壤全N、P、K含量有所提高。如圖5所示，持續(xù)覆蓋3年相較于覆蓋1年，提高幅度較小，其中茶園土壤全P含量沒有顯著差異。持續(xù)覆蓋5年茶園土壤全N分別比覆蓋1年、3年提高32%、21%，含量為0.17%；持續(xù)覆蓋5年茶園土壤全P分別比覆蓋1年、3年提高36%、41%，含量為0.11%；持續(xù)覆蓋5年茶園土壤全K分別比覆蓋1年、3年提高47%、39%，含量為3.10%。

圖5 地表覆蓋對茶園土壤全N、P、K含量的影響

3.5 土壤Pb、Se變化

地表覆蓋可以顯著提高茶園土壤中的重金屬Pb含量，但沒有超過茶葉產(chǎn)地環(huán)境技術(shù)條件（NY/T 853-2004）中規(guī)定含量（pH≤6.5，鉛≤250 mg/kg）。如圖6所示，持續(xù)覆蓋3年后Pb含量從57.72mg/kg增高到70.80mg/kg，提高了18%。持續(xù)覆蓋5年土壤Pb含量達(dá)到91.43%，比覆蓋3年含量提高了26%；地表覆蓋3年可以顯著提高茶園土壤中Se含量，持續(xù)覆蓋3年后Se含量從0.30mg/kg增高到0.38mg/kg，提高了27%。

圖6 地表覆蓋對茶園土壤Pb、Se含量的影響

4 討論

4.1 地表覆蓋可以提高鴻雁12號(hào)新品種茶園土壤肥力及硒含量

茶樹屬于多年生作物，以采收幼嫩的新梢為目標(biāo)，對于營養(yǎng)特征和土壤質(zhì)量有別于其他大田作物。本試驗(yàn)使用水稻秸稈作為材料覆蓋茶園土壤，發(fā)現(xiàn)對提高茶園土壤肥力有顯著提升效果，該結(jié)論與謝少華等研究結(jié)果一致[14]。秸稈中含有豐富的養(yǎng)分物質(zhì)，其中氮、磷、鉀養(yǎng)分相當(dāng)于當(dāng)年農(nóng)用化肥養(yǎng)分用量的4.7%、2.1%和40.8%[15]。合理使用地表覆蓋并配合肥料施用不僅可以提高茶園土壤肥力，還能提高作物產(chǎn)量。另外，隨著地表覆蓋持續(xù)時(shí)間的增加，茶園土壤肥力逐漸增加，該結(jié)果與牛東研究較為一致[16]。除堿解N在持續(xù)還田3年后提升幅度較大，其他物質(zhì)均在5年增幅最大。其中有效P、速效K、全P及全K，持續(xù)還田5年相較于持續(xù)還田3年有大幅度提升，增幅在40%～52%之間。因此秸稈持續(xù)還田對提升茶園土壤有機(jī)質(zhì)、速效氮磷鉀及全氮磷鉀含量有積極影響。

地表覆蓋中存在重金屬的轉(zhuǎn)化風(fēng)險(xiǎn)已引起了人們了關(guān)注[17，18]，地表覆蓋不僅對土壤肥力有提升，對土壤中重金屬的有效性和作物中重金屬富集系數(shù)均有顯著影響[19，20]。研究結(jié)果顯示茶園土壤中Pb含量隨著地表覆蓋的年限增加也在逐步上升，該結(jié)果與鄭順安等研究一致[21]；硒作為人體必需元素，其存在形式主要有無機(jī)硒和有機(jī)硒兩種。無機(jī)硒有較大的毒性，人體不可直接使用。通過茶樹的轉(zhuǎn)化可以除去硒的毒性，變成適宜人體吸收的微量元素[22]。地表覆蓋3年后，土壤中硒含量顯著提升，增加26.7%，說明酸性土壤栽培，可以通過地表覆蓋增加硒在土壤中的含量與有效性，以提高硒肥利用效率，促進(jìn)作物對硒的吸收，達(dá)到富硒增效的目的。參考富硒茶標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范（T/GDNB 51-2021），土壤硒含量從中硒（0.175～0.4mg/kg）提升到接近高硒（＞0.4mg/kg），為富硒茶葉的生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

4.2 地表覆蓋對鴻雁12號(hào)新品種茶園土壤動(dòng)物及茶樹生長的影響

地表覆蓋的存在為土壤動(dòng)物提供了食物與棲息場所，有利于動(dòng)物的繁衍增殖。汪匯海等研究發(fā)現(xiàn)秸稈覆蓋會(huì)增加有機(jī)茶園土壤動(dòng)物數(shù)量[23]。據(jù)賴明志等調(diào)查發(fā)現(xiàn)地表覆蓋有利于增加茶園土壤動(dòng)物群落多樣性[24]。群落多樣性在一定程度上可以反映茶園生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，更利于土壤的健康和持續(xù)利用。同時(shí)，余跑蘭等分析道，秸稈中含有大量的營養(yǎng)元素及微量元素，有利于提高土壤中有機(jī)質(zhì)和氮磷鉀含量[25]。茶樹生長所需要的各種養(yǎng)分，主要由土壤中的微生物進(jìn)行腐殖質(zhì)及肥料中獲得，而地表覆蓋有利于土壤中微生物含量的增加[26]，從而提高土壤腐殖質(zhì)含量[27]，促進(jìn)鴻雁12號(hào)品種快速生長與品質(zhì)提升。筆者在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，韶關(guān)南雄茶園土壤地表覆蓋持續(xù)對土壤地表動(dòng)物增長有利。覆蓋1年地表發(fā)現(xiàn)2類物種分別為蚯蚓與葉甲，覆蓋3年區(qū)域地表動(dòng)物數(shù)量有所增加，覆蓋5年地表動(dòng)物種類增加，分別有蚯蚓、葉甲、螞蟻、馬陸、蜚蠊等。土壤動(dòng)物可以促進(jìn)凋落物和有機(jī)質(zhì)分解，對于保持土壤生態(tài)系統(tǒng)，加快土壤中的營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)及利用有顯著效果[28，29]，從而有利于廣東生態(tài)茶園建設(shè)。

5 結(jié)論

綜上所述，地表覆蓋能夠顯著增加茶園土壤肥力、硒含量，有利于鴻雁12號(hào)新品種的快速生長，且隨著持續(xù)時(shí)間的增加作用越大，有利于生態(tài)茶園建設(shè)。