茶园土壤水分散失及保水技术途径分析

2013-03-31朱留刚张文锦

茶叶学报 2013年2期

朱留刚，张文锦

（福建省农业科学院茶叶研究所，福建福安 355015）

水分是茶树生命物质的重要组成部分和赖以生长的基础，茶树各器官的含水量一般为：根系50%左右，枝干45%～50%，老叶65%～70%，嫩梢75%～80%。水又是茶树一切代谢、生理生化过程的溶剂和茶树体内原生质的重要组成部分，占茶树活的原生质体质量的90%以上。可见水与茶树生命活动密切相关[1]，是茶树生长环境中最为重要的因子之一，对茶树生长发育、茶叶产量和品质的形成有重大意义[2]。

我国茶园主要分布于长江以南的山地和丘陵地区，该区水热资源丰富，生物多样性高，是农业最为发达的地区之一，在全国农业可持续发展战略中占有举足轻重的地位[3-4]。由于该区是受季风气候强烈影响的地区，虽雨热充沛但存在季节性与区域分布不均等制约因素，夏秋季常出现少雨干热的气候现象。加之受部分自然、人为因素和经济条件限制，该区生态环境质量逐年下降，水旱灾害频繁，农业多元素组合优势未能充分发挥[3-5]，将对未来该区域农业的可持续发展产生制约作用。在自然条件下茶树所需水分主要靠降水供给，茶树年生育周期内地上部份与地下部分交替生长，在旺盛生长期和采摘季节需水较多，如若这些时段出现雨水分配不均，且不能及时灌溉和排涝，则常使茶树遭受水分因子胁迫，造成减产乃至影响茶叶后续生产。茶树遭受水分胁迫主要是根系吸水困难或叶片蒸腾速率较高，而水分亏缺对茶叶造成的损失则在所有非生物胁迫中占首位[6-7]。由于水分胁迫对植物的伤害产生的影响及后果较为严重[8-9]，因此，加强茶园土壤水分管理，维持茶树体内正常的水分代谢，十分必要。

1 茶园土壤水分散失途径

加强茶园水分管理首先得了解茶园水分散失的途径。茶园土壤水分散失途径主要有四种：①茶园雨水流失[10-12]。主要是暴雨引发的地表径流所致，与茶园地势、蓄排水系统、种植方式、树冠覆盖度、土壤质地、含水率、厚度、降雨强度及持续时间等有关；②植物蒸腾作用[13-16]。茶园中套间种的作物、树木、绿肥及各种杂草，在生长过程中都会进行蒸腾作用，从土壤中带走相当数量的水分。蒸腾量因土壤含水率、茶树生长势、树冠覆盖度和天气等状况而异；③地面蒸发[17-18]。在晴天，大气相对湿度一般低于茶园地表空气层相对湿度，且处于不饱和状态，因此，土壤中的水分在毛细管力的作用下，会由下而上经表土层不断散失到地表。而蒸发量的大小，与土壤裸露面及天气状况等相关。一般裸露面越大，水分蒸发散失量就越大；反之，则小；在阴雨天，由于空气湿度较大，土壤因地面蒸发而损失水分较少。④渗透失水[19-20]。在重力作用下土壤水分会通过孔隙由上而下渗透，然后沿着不透水层由高而低潜移。渗透量一般与土壤质地有关，沙土较大，黏土较小，壤土居中。适度的渗透有利于雨水和灌溉水向下渗透，但若渗透过度，不仅不利水分的保持，而且土壤中的有效养分也会随之大量流失。

2 茶园土壤保水技术措施

保持茶园土壤水分的技术途径主要体现在两个方面：一是增强茶园土壤蓄纳雨水的能力；二是在不影响茶树正常生长的情况下，尽量降低土壤中水分的散失。

2.1 减少土壤水分散失

2.1.1 地表覆盖

人工铺草是最常用的一种茶园地表覆盖方式，技术简单、效果好，是切实有效保持土壤水分的一种技术措施。茶园覆草后能够避免大雨直接击溅地表土层，减缓地表的径流速度，延长雨水在地表的滞留时间，增加渗透量，减少茶园水土流失；另外，铺草可以部分遮蔽阳光尤其是烈日直接照射表层土壤，防止土温上升得过快过高，从而减少土壤水分的蒸发损失，保蓄水分使土壤保持湿润[21-22]。有研究表明：对茶园进行铺草处理，0～20 cm的土壤层内土壤含水量提高8.3%～12.6%，地表温度降低4～8℃，土壤冲刷量减少6～14倍，有机质增加0.25%[1]。

2.1.2 条栽密植

茶园实行条栽密植，可以促进茶树较快成长、封行，提高茶园树冠的覆盖度，减少水土流失、地表水分蒸发和杂草生长等。单从保水的实际效果看，双行条栽优于单行条栽，单行条栽又优于丛栽，梯台种植优于顺坡种植[23-27]。多条栽茶园0～15 cm表土层由于遮阴度大，其含水量比单、双条栽高，而在15～60 cm根系主要分布区的土壤含水量较单、双条栽明显下降，故在实际生产中多条栽的茶树在少雨年份易受旱害。因此，对于条栽密植的茶园，在旱季应加强茶园灌溉管理[27]。

2.1.3 设施遮荫

在干热的季节，利用遮阳网等材料对茶树树冠层上方进行设施遮荫，可以显著降低茶园和土壤的白昼极端最高与平均温度，增加茶园空气相对湿度和土壤含水量，从而使茶树免遭热旱为害，保障茶树安全越夏，有助于提高茶叶产量与品质[11,21,28]。肖润林等[18]报道了在高温干旱季节使用遮阳网覆盖茶树的研究。结果表明，与未作覆盖处理的茶园相比，茶园在遮阴处理下叶面温度、地面温度和土壤温度均明显降低，茶叶新梢的叶绿素、咖啡碱和氨基酸含量大幅度提高，茶多酚含量降低11.6%。张文锦等[29]对夏暑季乌龙茶园进行遮阴覆盖，并对茶树生理及品质的影响进行了研究，认为适度遮阴可以提高夏暑季乌龙茶产量和品质。

2.1.4 中耕除草

伏旱来临前，适时进行5～8 cm的耕锄，不仅可以清除杂草，减少杂草对水分的消耗，而且可以及时切断土壤表层中的毛细管，阻止下层土壤水分继续向上运输，减少土壤水分的蒸发，增强茶园保水抗热旱害的能力[30-31]。但是在实践中，中耕深度和时机要掌握好，在旱情严重或土壤严重缺水的状况下进行耕作，则可能适得其反。中耕最好能够安排在雨后土壤较湿润而表土层又处于可耕状态时进行。

2.2 增强土壤蓄纳水能力

2.2.1 增加土壤蓄水容量

首先，选择蓄水与保水能力较强的土壤建园。沙质土有机质含量极低，保水与蓄水性能较弱；黏质土保水能力较强，但蓄水性能较差；就土壤质地和综合蓄保水能力而言，壤土均明显优于沙质与黏质土壤，因此在建园时应优先予以选用。值得注意的是，现有一些茶园尤其是山地茶园有沙化的倾向，原因有两方面：一是水土流失导致的黏粒土壤减少，使土壤持水性下降；二是表土板结层未能及时破除，雨水渗透性降低。二者综合作用，易造成土壤供水能力不足，使得土壤供水面下移。长此以往，将在供水面与地表之间形成干土层，呈现沙化现象[32-33]。因此，在沙质土、黏质土上建设的茶园，以及建园后土壤呈沙化趋势的茶园，需要对土壤进行改良修复。

茶园土壤板结的预防和改良可采取的综合技术措施[21,34-35]：①行间铺草覆盖。构建一个松紧适度的草料缓冲层，避免田间管理对地表土层的直接践踏，延长茶树行间土壤出现板结的时间。②耕作疏松土壤。茶园深耕结合施用有机肥，不仅能够提高土壤肥力，而且能够加快土壤熟化，促进土壤团粒结构和松软肥厚耕作层的形成。③施用生物有机肥等以增强土壤生物活力。茶园中大量施用生物有机肥，能够改善茶园土壤微生物的群落结构，改善土壤理化性状，活化土壤养分，协调土壤水气热等环境因子，达到预防土壤板结和改良土壤质地，提高茶园土壤肥力的作用。

2.2.2 建园前进行全园深翻

全园深翻能显著提高茶园土壤蓄纳水分的能力。一般茶园地建园前的全园深翻不低于60 cm。建园后还要根据实际情况每年或隔年结合基肥施用进行一次深耕，茶行两边轮换交替耕作，以疏松土壤，增加透水性，蓄纳尽可能多的降水[32,35]。

2.2.3 提高茶园拦蓄雨水的能力

提高茶园拦蓄雨水的能力对丘陵山地茶园显得尤为重要，山地茶园应完善农田水利工程，设置缓路横沟、等高梯层、外埂内沟，保持梯面适度内倾，梯层内侧筑成竹节构，努力做到小雨、中雨不出园，大雨、暴雨不冲刷；采用沟状条栽、适度密植等种植方式，条植方向与梯层的走向保持相对平行；定植后及时在茶行间铺草覆盖，防止径流发生，以增加雨水渗透时间。如此，不仅能够提高茶园拦蓄雨水的能力，还可以提高土壤的保水能力[36-37]。

2.2.4 集雨灌溉

充分利用自然降水是缓解乃至解决山地茶园季节性缺水干旱问题的一条重要途径。如福建地处东南沿海地区，年降雨量较大，但季节性分布不匀，上半年春雨、梅雨连绵，下半年多台风暴雨。在此期间，雨水量往往大于茶园土壤田间持水量，会发生地表径流溢出茶园现象，造成水土流失。因此，山地茶园建园时应在茶园下方适当位置建立若干个蓄水池，以供茶园施肥、喷药和灌溉之用。一般每10～20亩茶园建一个蓄水池，水池与排水沟相连接，进水口处挖设一个积沙坑，以免池内淤积泥沙[32,36]。

2.2.5 发展生态茶园

山地茶园要提倡保持“盖帽层”，以保持山体固有的水脉，防止因“光秃山”而造成水分的过度渗漏耗损。提高茶园道路及周边环境中林木的种植比例，在茶园中适度间作套种一些适宜树种，不仅可以降低茶园中的风速，减少日光直接照射时间，增加大气相对湿度，还能够保持茶园生态系统水热环境因子的相对稳定，从而减少茶树蒸腾速率和减缓土壤水分的蒸发速度，且能够涵养整个茶园土壤的水分，为茶树正常生长和产出提供较充足的水分[38]。

3 茶园土壤灌溉

在茶园土壤缺水又将继续干旱时，需通过灌溉及时予以水分补充。相关研究表明[39-41]：在茶树生长季节，当茶园土壤相对含水量为80%～90%时，新梢叶大质厚，生长迅速；低于70%时，茶树受到不同程度的危害，叶片瘦小，叶质薄，对夹叶多，成茶品质下降；低于45%时茶苗不能成活。因此，通常把土壤相对含水量70%作为茶园土壤缺水与否标志，未达到此值时土壤即需要补充水分。幼龄茶树植株根系浅，吸水性能与耐旱力均较弱，对水分的需求较成龄茶树更为迫切，需要耕作层土壤保持较为湿润的状态。如果遇到连续高温干热的天气条件，则耗水量更大，应更加注意及时补水。

4 结语

综上，水分是植物自身生长代谢必需的物质基础，但土壤水分过多和过少时均能对植物产生胁迫效应。植物在水分胁迫下，作物的产量和生物量均会有所降低[42]。因此，对农业生态系统水分的科学管理与合理利用进行深入研究具有重要意义。对于人类高度经营和干扰的农业生态系统以及半自然生态系统用水进行研究，为解决自然降水的时空分布不均，避免水分的无序流失及浪费，以及农业生态系统经营中的水土保持和节水问题将是今后继续研究的重点。茶园作为人类高度经营的半自然的复合农业生态系统同样具有此类问题，基于此，本文综述相关茶园土壤水分散失的主要成因及途径，并对茶园保水的工程技术措施及茶园土壤灌溉要点进行初步分析，以期为茶园土壤水分的科学管理与合理利用提供理论与技术基础。

[1]陈杖洲.茶园水分管理技术措施[J].贵州茶叶,2003,(2):24-26.

[2]廖书娟,李华钧,吉当玲.干旱胁迫对茶树内源ABA的影响[J].中国茶叶,2005,27(1):16-17.

[3]黄道友,王克林,黄敏,等.我国中亚热带典型红壤丘陵区季节性干旱问题研究[J].生态学报,2004,24(11):2516-2523.

[4]彭廷柏.我国中亚热带东部地区农业生态类型成因与发展机制研究[M].北京:科学出版社,1994:1-48.

[5]中国农业科学院.红黄壤地区综合治理与农业持续发展研究[M].北京:中国农业出版社,2001:1-24.

[6]阎秀峰,李晶,祖元刚.干旱胁迫对红松幼苗保护酶活性及脂质过氧化作用的影响[J].生态学报,1999,19(6):850-854.

[7]潘根生,钱利生,吴伯千,等.茶树新梢生育的内源激素水平及其调控机理(第三报)干旱胁迫对茶树内源激素的影响[J].茶叶,2001,(1):16-17.

[8]李吉跃.植物的耐旱性及其机理[J].北京林业大学学报,1991,13(3):92-98.

[9]张彤,齐麟.植物的耐旱机理研究进展[J].湖北农业科学,2005,(4):107-110.

[10]杨如兴.茶园高效节水保水技术途径与展望[J].茶叶科学技术,2003,(1):3-4.

[11]王晓燕,陈洪松,王克林.红壤坡地不同土地利用方式土壤蒸发和植被蒸腾规律研究[J].农业工程学报,2007,23(12):41-45.

[12]杨汉生.诏安县茶园水土流失现状及治理对策[J].福建水土保持,2002,14(4):27-31.

[13]段华平,谢小立,王凯荣.红壤坡地茶园蒸腾及其影响因子研究[J].农业生态环境,2002,18(2):19-23.

[14]段华平,谢小立,王凯荣.红壤坡地茶园蒸腾速率及其影响因子的研究[J].中国生态农业学报,2004,12(1):117-119.

[15]孙伟,王德利.王立,等.模拟光条件下禾本科植物和藜科植物蒸腾特性与水分利用效率比较[J].生态学报,2003,23(4):814-819.

[16]Yu Q,Wang T D.Simulation of the physiological responses of C3plant leaves to environmental factors by a model which combines stomatal conductance，photosynthesis and transpiration[J].Acta Botanica Sinica,1998,40(8):740-754.

[17]张信宝,安芷生.减少地面蒸发，充分利用降水资源——黄土高原旱坡地生态农业的思考[J].水土保持通报,1997,17(1):57-62.

[18]肖润林,王久荣,汤宇,等.高温干旱季节遮阳网覆盖对茶园温湿度和茶树生理的影响[J].生态学杂志,2005,24(3):251-255.

[19]高富,沙丽清,许建初.西庄河流域土地利用方式对土壤肥力影响的研究[J].土壤与环境,2000,9(3):223-226.

[20]郭焱,熊泽海,胡荣桂.亚热带红壤丘岗区土壤水分动态的定位研究[J].土壤,1996,28(1):42-45.

[21]彭晚霞,宋同清,肖润林,等.覆盖与间作对亚热带丘陵茶园土壤水分供应的调控效果 [J].水土保持学报,2005,19(6):97-101.

[22]宋同清,王克林,彭晚霞,等.亚热带丘陵茶园间作白三叶草的生态效应[J].生态学报,2006,26(11):3647-3655.

[23]张建忠.浅谈福建茶园水土流失的原因及其治理[J].茶叶科学技术,2005,(3):24-25.

[24]张文锦,翁伯琦,张应根,等.福建良性生态茶园建设的模式选择及关键技术[J].福建农业学报,2010，25(6):792-795.

[25]张明广,王新明,史桂香.退耕还林中的茶叶栽培技术[J].现代农业科技,2007,(15):136-137.

[26]祖峰,张鹰,童华荣,等.重庆坡地低产茶园改造[J].茶叶科学技术,2006,(4):38-40.

[27]姚国坤,葛铁钧.论多条栽种植法在茶树栽培中的地位和作用[J].中国农业科学,1983,5(7):47-53.

[28]肖润林,王久荣,单武雄,等.同遮荫水平对茶树光合环境及茶叶品质的影响[J].中国生态农业学报,2007,15(6):6-11.