間作白三葉草對(duì)茶樹(shù)地上部生長(zhǎng)及氮素含量的影響

鄭生宏，柴紅玲，何衛(wèi)中，李繼光，董瑞霞，周慧娟*

(1.麗水市農(nóng)林科學(xué)研究院，浙江 麗水 323000；2.麗水職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 麗水 323000；3.縉云軒黃農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司，浙江 麗水 323000)

茶樹(shù)具有喜溫怕寒、喜濕怕澇、喜光怕曬等特性，其生長(zhǎng)發(fā)育與茶園環(huán)境密切相關(guān)[1]。高山生境因具有低溫、高濕、多云霧等氣候特點(diǎn)，被認(rèn)為是“高山出好茶”的重要形成因素[2]。加之近年來(lái)國(guó)家將茶葉作為山區(qū)脫貧致富的重要經(jīng)濟(jì)作物，使得本就多分布在山區(qū)的茶園有繼續(xù)擴(kuò)大的趨勢(shì)。但由于山地茶園往往存在土壤肥力較低、水土流失嚴(yán)重的現(xiàn)象，尤其對(duì)于新墾茶園，不得不依靠化肥投入來(lái)保證茶樹(shù)的正常生長(zhǎng)，這勢(shì)必會(huì)增加成本，影響茶葉的產(chǎn)量和品質(zhì)，往往得不償失。綠肥間作在培肥地力、改良土壤和保水保土等方面優(yōu)勢(shì)突出，是生態(tài)茶園建設(shè)的重要措施之一。白三葉草為豆科三葉草屬多年生牧草，節(jié)間發(fā)達(dá)，莖匍匐生長(zhǎng)，長(zhǎng)30～60 cm，可大量固定空氣中的氮素，是常見(jiàn)的綠肥間作材料[3-4]。有研究表明，茶園間作白三葉草能夠改良土壤理化性質(zhì)，改善和提升土壤肥力，防止水土流失，改善茶園小氣候，提高茶園生態(tài)穩(wěn)定性[3,5-8]。但以往研究多側(cè)重于白三葉草間作對(duì)土壤和茶園小氣候的影響及其生態(tài)效應(yīng)，而對(duì)于茶樹(shù)地上部生長(zhǎng)及養(yǎng)分吸收的影響鮮有報(bào)道。本研究以單作茶園為對(duì)照，對(duì)間作白三葉草茶園開(kāi)展大田對(duì)比試驗(yàn)，調(diào)查新梢生長(zhǎng)及分析茶樹(shù)氮素吸收情況，以期能夠明晰間作白三葉草對(duì)茶樹(shù)生長(zhǎng)的影響，為生態(tài)茶園建設(shè)和推廣提供技術(shù)支撐和評(píng)價(jià)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)地位于浙江省縉云縣三溪鄉(xiāng)軒黃農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司生產(chǎn)基地(28°45′N，120°15′E)，海拔約650 m，屬亞熱帶氣候，溫暖濕潤(rùn)，年降雨量1 437 mm，年平均氣溫17 ℃，光照充足，年無(wú)霜期245 d。參試茶樹(shù)品種為白葉1號(hào)，5 a樹(shù)齡，間作白三葉草。2017—2021年，每年3月播種白三葉草，667 m2播種約250 g。設(shè)2種種植模式，單作茶園和間作茶園，面積均約為667 m2；試驗(yàn)地為處集中連片緩坡地，生態(tài)條件和管理水平一致。

1.2 調(diào)查與采樣

1.2.1 發(fā)芽密度

2020和2021年春季進(jìn)行觀測(cè)，在新梢一芽二葉時(shí)，每處理隨機(jī)取5個(gè)樣點(diǎn)，調(diào)查面積為0.11 m2(33 cm×33 cm)內(nèi)的萌動(dòng)芽及以上新梢數(shù)量，并計(jì)算平均值。

1.2.2 百芽重

2020和2021年春茶期間，每處理分別取100個(gè)一芽二葉新梢即刻稱重，重復(fù)3次，計(jì)算平均值。

1.2.3 新梢產(chǎn)量及制樣

2020和2021年春季進(jìn)行一芽二葉新梢采摘，每處理選取1.5 m2(1.0 m×1.5 m)進(jìn)行采摘計(jì)產(chǎn)，重復(fù)4次，并取新梢進(jìn)行蒸青樣制作。蒸青樣采用微波殺青，于60 ℃烘干48 h，粉碎后備用。

1.2.4 修剪物產(chǎn)量與制樣

春茶結(jié)束后，2020年5月14日進(jìn)行修剪作業(yè)，剪口離地面45～50 cm，每處理選取1.5 m2(1.0 m×1.5 m)進(jìn)行修剪計(jì)產(chǎn)，重復(fù)4次，計(jì)算平均值；并取修剪物于60 ℃烘箱烘干48 h，足干后磨碎備用。

1.2.5 成熟葉采集與制樣

分別于2020年9月至2021年4月按月采集成熟葉，取樣部位為半木質(zhì)化紅褐色莖上第1片成熟葉，經(jīng)60 ℃烘箱干燥48 h后粉碎備用。

1.3 測(cè)定方法

新梢與修剪物樣品全氮含量采用vario MAX CN元素分析儀(德國(guó)Elementar公司)進(jìn)行分析[9]；新梢中茶多酚含量采用酒石酸鐵顯色法測(cè)定；游離氨基酸總量采用茚三酮顯色法[10]測(cè)定。

1.4 統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和繪圖，采用SPSS 22 軟件進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 間作白三葉草對(duì)茶樹(shù)新梢發(fā)芽密度和百芽重的影響

分別于2020和2021年春茶期間對(duì)茶樹(shù)新梢發(fā)芽密度和百芽重進(jìn)行觀測(cè)。圖1顯示，相較于單作茶園，茶園間作白三葉草后，春茶新梢發(fā)芽密度和一芽二葉百芽重均有不同程度增加。其中，間作茶園2021年的新梢發(fā)芽密度和百芽重均顯著高于單作茶園，2020年兩者間盡管差異不顯著，但間作茶園均大于單作茶園。

同年或同日比較柱上無(wú)相同小寫(xiě)字母者表示組間差異顯著(P<0.05)。圖2～5同。

2.2 間作白三葉草對(duì)茶樹(shù)鮮葉及修剪物產(chǎn)量和含氮量的影響

圖2顯示，相較于單作茶樹(shù)而言，茶園間作白三葉草能不同程度增加春茶鮮葉產(chǎn)量。其中，2020年，間作茶園平均鮮葉產(chǎn)量為1.03 t·hm-2，比單作茶園的0.94 t·hm-2增產(chǎn)9.57%；2021年，間作茶園平均鮮葉產(chǎn)量為0.70 t·hm-2，顯著高于單作茶園鮮葉產(chǎn)量，增產(chǎn)35.11%。2020年修剪物計(jì)產(chǎn)結(jié)果表明，間作茶園和單作茶園相當(dāng)，分別為11.62和11.78 t·hm-2，修剪物生物量之間無(wú)顯著差異。

圖2 單作和間作白三葉草茶樹(shù)鮮葉和修剪物生物量比較

由圖3可知，盡管差異并不顯著，但間作茶園的鮮葉和修剪物全氮含量較單作茶園均有不同程度的增加。2020年間作茶園和單作茶園的鮮葉全氮含量分別為11.37和11.18 kg·hm-2，間作較單作增加鮮葉全氮量約1.7%；2021年間作茶園鮮葉全氮含量為11.40 kg·hm-2，較單作茶園8.58 kg·hm-2增加32.87%。修剪物方面，2020年間作茶園修剪物全氮含量為90.03 kg·hm-2，較單作茶園80.74 kg·hm-2，增加11.51%。

圖3 單作和間作白三葉草茶樹(shù)鮮葉和修剪物含氮量比較

2.3 間作白三葉草對(duì)成熟葉氮素含量的影響

2020年9月至2021年4月期間連續(xù)多次采取茶樹(shù)植株成熟葉，分析其中的全氮含量。由圖4可知，相較于單作茶園，白三葉草間作均能不同程度增加成熟葉全氮含量，其中2020年9月1日間作茶園成熟葉全氮含量為2.81%，顯著高于單作茶園的2.74%；其余各月份間作茶樹(shù)成熟葉平均全氮含量介于3.08%～3.43%，單作茶樹(shù)成熟葉平均全氮含量介于3.05%～3.35%，間作和單作之間差異不顯著。間作和單作茶樹(shù)各月平均全氮含量分別為3.17%和3.12%，二者之間無(wú)顯著性差異。

圖4 單作和間作白三葉草茶樹(shù)成熟葉全氮含量比較

2.4 間作白三葉草對(duì)茶樹(shù)新梢品質(zhì)成分的影響

由圖5可知，茶園間作白三葉草能顯著增加春茶新梢游離氨基酸含量，間作茶園2020和2021年春茶新梢游離氨基酸含量分別為2.27%和4.24%，均顯著高于單作茶園春茶新梢游離氨基酸含量(1.75%和3.01%)。對(duì)于茶多酚而言，間作茶園2020年春茶新梢茶多酚含量為17.43%，高于單作茶園的14.83%，二者之間無(wú)顯著差異；2021年間作茶園和單作茶園茶多酚含量相當(dāng)，分別為10.20%和10.16%，二者之間差異不顯著。酚氨比計(jì)算結(jié)果表明，2020和2021年的春茶新梢均表現(xiàn)為間作茶園低于單作茶園，其中，2020年間作茶園春茶新梢酚氨比為7.69，低于單作茶8.44，二者間無(wú)顯著差異；2021年間作茶園春茶新梢酚氨比為2.43，顯著低于單作茶園新梢酚氨比3.39。

圖5 單作和間作白三葉草新梢游離氨基酸、茶多酚含量及酚氨比

3 小結(jié)與討論

氮素作為茶樹(shù)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的核心元素，對(duì)茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)具有重要影響。馬立鋒等[11]研究表明，在一定范圍內(nèi)，茶葉產(chǎn)量和施氮水平呈線性遞增關(guān)系。換言之，在一定程度上，茶葉產(chǎn)量隨著施氮量的增加而增加。本研究中，與單作茶園相比，間作茶園具有較高的新梢發(fā)芽密度、一芽二葉百芽重及鮮葉和修剪物生物量，其主要原因之一在于白三葉草具有很強(qiáng)的固氮作用。據(jù)報(bào)道，白三葉草每年可固定氮素150～195 kg·hm-2，相當(dāng)于增施碳銨900～1 125 kg或尿素330～435 kg[6,12]；茶園間作白三葉草后，猶如增加了茶園土壤氮素施用量和含量，能有效提高土壤氮素供應(yīng)，促進(jìn)茶樹(shù)根系對(duì)氮素的吸收和茶樹(shù)的生長(zhǎng)，提高茶葉產(chǎn)量。這與前人研究結(jié)果一致。吳洵[13]研究表明，幼齡茶園間作白三葉草1 a后，較單作茶園提高土壤全氮13.5%，堿解氮88.2%；宋同清等[1,13]研究也表明，幼齡茶園套種白三葉4 a后，茶園土壤全氮和水解氮含量分別增加33.33%和30.03%。向佐湘等[14]也有類似研究報(bào)道。此外，本研究中的鮮葉、修剪物全氮含量均為間作大于單作，表明間作白三葉草能夠增加土壤氮素含量，提高茶樹(shù)氮素吸收利用。

本研究表明，茶園間作白三葉草后能夠顯著增加新梢游離氨基酸含量，穩(wěn)定茶多酚含量，降低酚氨比。其原因在于間作白三葉草后的茶園土壤氮素含量增加，進(jìn)而使得茶樹(shù)氮素吸收庫(kù)源增加，有效促進(jìn)氨基酸合成。有研究表明，在一定范圍內(nèi)，施氮量的增加能提高茶葉新梢氨基酸含量，降低酚氨比，有利于綠茶品質(zhì)形成[15]。另一方面，間作白三葉草能有效降低土壤溫度，進(jìn)而提高茶樹(shù)對(duì)氨基酸的吸收和合成，抑制茶多酚的合成，形成間作白三葉草后新梢氨基酸含量增加和酚氨比降低的結(jié)果[8]。

茶園間作白三葉草后，應(yīng)用其較強(qiáng)的氮素固定作用，增加土壤氮素含量和供應(yīng)水平，同時(shí)輔以白三葉草間作改良土壤物理特性，促進(jìn)茶樹(shù)根系生長(zhǎng)和養(yǎng)分輸送，為地上部枝繁葉茂提供營(yíng)養(yǎng)保障。本研究結(jié)果可為白三葉草應(yīng)用于茶園減氮施肥和生態(tài)茶園建設(shè)提供評(píng)價(jià)依據(jù)和實(shí)踐參考，今后將在茶園小氣候和地下部改良效果的基礎(chǔ)之上，結(jié)合茶樹(shù)地上部生長(zhǎng)和茶葉品質(zhì)提升方面開(kāi)展相關(guān)研究，進(jìn)一步研究間作白三葉草對(duì)生境、土壤、茶樹(shù)等綜合改良的效果，全方位、多角度加以示范和引導(dǎo)。