草种组合套种对山地茶园土壤性状及茶叶品质的影响

2017-03-09林黎

茶叶学报 2017年4期

林黎

(福建省南平市农业局经济作物推广站，福建南平 353000)

福建是茶叶的发祥地之一，南平是福建省茶叶的发源地和主产区。年全市共有茶园面积61.3万亩，年产茶70.7万吨，毛茶产值40.21亿元，涉茶人员已超过60万人。茶业已成为农村促进经济发展，增加农民收入的一条主要途径。茶园栽培方面长期存在“草于树争水肥”的理论，因此常规茶园多采用清耕法，长久导致茶园水土流失，土壤肥力下降，不仅需要大量投入化肥和农药，而且造成土壤酸性板结，茶树早衰等问题。套种牧草和经济作物为农田、果园的土壤表层管理方法在国外已经取得普通推广和运用，并取得良好的生态、经济和社会效益[1-2]。近年来，福建省因地制宜发展复合人工生态茶园建设，茶园套种绿肥覆盖是生态建设中的一项重要技术内容，选择适宜茶园套种的绿肥和套种方式成为茶区关注的问题。合理的套种有利于改善土壤基本物理化学性状，增加土壤含水量，调节土壤温度，并有利于提高茶叶品质。禾本科牧草——百喜草(Paspalumnatatum)和豆科牧草——平托花生(Arachispintoicv.Reyan)是福建省农科院历经多年不断验证适宜于我国南方红黄壤区种植的牧草品种[4]。本文选用这两种牧草为研究对象，研究草种组合套种对山地茶园土壤性状和绿茶品质的影响。

1 材料与方法

1.1 试验区基本情况

试验地位于福建省南平市政和县澄源乡澄源村，该地气候独特，冬寒夏凉，属典型中亚热带季风性湿润气候，年平均日照时数2000 h，年平均气温13.4 ℃，年降水量1900 mm。试验区供试土壤为山地酸性红壤，土壤质地偏粘。

1.2 供试茶树品种和牧草品种

供试茶园种植绿茶品种‘榕早春’，树龄4年，该品种芽期特早，芽梢采摘轮次多。双条行双株种植，大行距150 cm，小行距40 cm，株距30 cm。套种牧草品种为平托花生、百喜草，草种由福建省农业科学院农业生态研究所提供。

1.3 试验设计

试验设3个处理分别为，处理Ⅰ：平托花生+百喜草，处理Ⅱ：平托花生和处理Ⅲ：清耕对照。每个处理3次重复共9个小区，每小区面积66.67 m2。平托花生和百喜草在2014年4月采用种苗(茎)移栽法定植，定植后3天浇水。处理Ⅰ在茶行间茶树树冠边缘滴水线外侧按丛距40 cm、每丛2株平托花生种植一排；在梯壁上种百喜草，按丛距40 cm、每丛2株种植一排。处理Ⅱ在茶行间茶树树冠边缘滴水线外侧按丛距20 cm、每丛2株平托花生种植一排，不移栽百喜草；处理Ⅲ不套种。每小区统一施用有机肥5250 kg·hm-2(有机质≥30%，总养分(氮+五氧化二磷+氧化钾)≥4.0%，水分≤20%，酸碱度pH5.5～8.0)。施肥分春秋两季进行，秋季基肥(每年10月中下旬)施用量占全年60%，春茶前施肥用量占全年40%(每年大约2月中下旬)，处理Ⅰ和处理Ⅱ秋季进行牧草还田翻压，定期除杂草，其他田间管理措施均完全一样。

1.4 研究内容和测定方法

1.4.1 土壤温度[5]2016年8月10日至2016年9月10日每隔10天的14:00在每个试验小区，随机设置7个监测点，用地温计分别测定0～30 cm中每隔5 cm的土层温度，记录每次测量温度，取平均值。

1.4.2土壤容重和含水量 2016年12月初在每个试验小区，采用随机取样的方式，取0～20 cm和20～40 cm土样分析。土壤容重采用环刀法[5]。自然含水量采用烘干法[5]。毛管含水量利用环刀采集原状土样，使其下部受到水的浸润，水分通过毛管力的作用沿毛管孔隙上升至达恒量时，测定原状土的含水量[5]。

1.4.3 土壤肥力 2016年8月在每个小区梯台上采用S型取样法，取0～20 cm和20～40 cm土层各9个样均匀混合后按4分法完成土壤采集。采用常规分析方法[6]：pH采用电位法；有机质采用油浴重铬酸钾氧化容量法；全氮采用凯氏蒸馏法；速效氮用碱解扩散法；有效磷采用碳酸氢钠浸提钼锑抗比色法；速效钾用乙酸铵浸提原子吸收分光光度法。

1.4.4 土壤微生物数量 2016年8月采用S型取样法取样，采用平板法测定土壤菌群数量[7]。利用10倍递增稀释液在36℃的温度进行培养分析。

1.4.5 鲜叶新梢长度和百芽重采取S法在每个试验小区的茶树上定样方，样方33 cm×33 cm，隔行定1个样方。2017年3月即一芽一、二叶时期，在样方内测定所有的一芽一叶的百芽重。同年4月在样方内用游标卡尺测定所有鱼叶展茶芽的长度即新稍长度。

1.4.6 毛茶感官品质 2017年春季按同一工序加工成绿茶；称取样茶4 g，倒入200 mL容量审评杯中，沸水冲泡5 min，茶汤倒入审茶碗，按看汤色、嗅香气、尝滋味、评叶底的顺序评定内质优次，最后综合外形和内质评审结果确定等级[8]。

1.5 数据处理

采用Microsoft Excel进行试验数据处理，图表分析；采用的分析方法是单因素方差分析，运用的统计学分析软件SPSS24.0。

2 结果与分析

2.1 组合套种对土壤温度的影响

南平市政和县每年7～8月温度达到最高。2016年8月的土壤平均气温统计结果表明(图1)：处理Ⅰ较处理Ⅲ，0～30 cm各土层分别下降了21.91%，21.99%，24.91%，24.91%，28.30%，10.47%，5.31%。如图整体趋势处理I优于处理Ⅱ。在夏季高温季节，套种处理有效减低各土层的温度，其中0～20 cm的土层降温效果最明显。套种牧草能减低高温对茶树生长的影响，减小变幅。

图1 不同套种处理对各土层土壤温度的影响Fig.1 Effects of different treatments on soil temperatures in different layers of tea plantation

2.2 组合套种对土壤容重、土壤含水量的影响

对土壤各土层的自然含水量、毛管含水量、土壤容重测定结果(图2，3)表明处理I整体表现较好，处理Ⅱ次之，处理Ⅲ最差。其中0～20 cm土层中处理Ⅰ较处理Ⅲ自然含水量、毛管含水量分别提高了25.34%、11.97%；0～20 cm处理Ⅰ较处理Ⅲ土壤容重下降了9.17%。南平市政和县每年11月降雨量低,组合套种方式有效增加了地表植被的覆盖，有效保持了土壤含水量，缓解了干旱季节土壤水分状况,土壤容重直接影响土壤孔隙度和孔隙大小分配、土壤的穿透阻力及土壤水肥气热变化，并对土壤物理性质如土壤通气、持水性质、坚实度等产生显著影响。

图2 不同套种对自然和毛管含水量Fig 2 Effect of treatments on natural and capillary water in soil at tea plantation

图3 不同套种处理对土壤容重的影响Fig.3 Effect of treatments on bulk density of soil at tea plantation

2.3 组合套种对土壤肥力的影响

结果见表1和2：0～20 cm土层中处理Ⅰ较处理Ⅲ中pH、有机质、全氮、碱解氮、速效钾分别提高了5.21%，18.40%，19.59%，6.22%，8.57%，其中pH、有机质、全氮、速效钾显著提高(p<0.05)。20～40 cm土层中Ⅰ较处理Ⅲ中PH、有机质、全氮、碱解氮、速效磷分别增加2.15%、6.83%、7.69%、0.66%、9.06%。有机质和全氮显著提高。0～20 cm和20～40 cm土层中处理Ⅰ较处理Ⅱ有机质显著提高，处理Ⅰ整体水平较处理Ⅱ更优。

2.4 组合套种对土壤微生物群数的影响

经过3年多套种处理，结果表明见表3：处理Ⅰ对微生物的数量影响最大，处理Ⅰ较处理Ⅲ中细菌量提高细菌159.64倍、真菌5.63倍、放线菌1.76倍、固氮菌37.10倍。处理Ⅰ较处理Ⅲ各菌数极显著增加，具有统计学意义。山地茶园套种后，微生物群落数量明显增加，处理Ⅰ的细菌、真菌、固氮菌的数量均最高，效果最佳。

表1 0～20 cm土层中不同套种处理对土壤肥力的对比情况

注：大写字母表示不同处理比较差异极显著(p<0.01)，小写字母表示差异显著(p<0.05)。下同。

表2 20～40 cm土层中不同套种处理对土壤肥力对比情况

表3 不同套种处理对土壤微生物数量的影响

2.5 组合套种鲜叶的新梢长度和百芽重的影响

测定结果见表4：新梢长度处理Ⅰ较处理Ⅲ增加20.30%，处理Ⅱ较处理Ⅲ增加13.90%；百芽重平均处理Ⅰ较处理Ⅲ增加30.30%，处理Ⅱ较处理Ⅲ增加11.13%。处理Ⅰ的新稍长度和百芽重较处理Ⅱ和处理Ⅲ有极显著增长(p<0.01)。新梢长度和百芽重较处理是最直接影响茶叶外形和叶底的重要因素。

表 4 不同套种对新稍长度和百芽重的影响

2.6 套种对毛茶感官审评的影响

感官审评结果见表5：处理Ⅰ毛茶感官审评表现最优，处理Ⅱ次之，处理Ⅲ最差。毛茶感官审评直接影响精制茶品质及等级，处理Ⅰ的毛茶感官品质达到名优绿茶的标准。

3 结论与讨论

经过3年套种可明显减低地表和各土层的温度，减小土壤温度变幅，其中组合套种平托花生与百喜草的效果最明显，不同的套种处理对土壤温度均有降低，这可能和套种植物在生长过程中对地表的遮蔽作用。套种高温时减缓温度上升，低温时防止热量散失，干旱时减少表土水蒸发，提高土壤含水量，为主作物创造良好的生长条件[9-10]。组合套种明显提高了土壤中有机质、全氮、速效氮和碱解氮，其中土壤有机质是山地茶园土壤肥力的的重要指标，对茶树的生长、茶叶品质和产量有重大影响。我国优质名茶产地土壤有机质含量都在2%以上[11]。日本的施肥试验表明，提高土壤有机质含量能改善茶叶的汤色、香气、滋味并提升水浸出物含量[12]。土壤含氮量适量增加有利于茶叶品质的提高，氮是构成蛋白质、氨基酸、咖啡碱等滋味的重要成分，对新稍长度和百芽重的生长有重要作用[13]。张文锦的研究表明，茶树鲜叶含氮量与鲜叶及成茶主要成分氨基酸、儿茶数和碳水化合物密切相关，其中含氮量和氨基酸呈显著正相关[14]。茶氨酸是茶叶中特有的氨基酸，它与绿茶滋味等级的相关系数达0.787，它的形成需要三磷酸腺苷提供能量[15]，土壤中的磷有利茶氨酸的形成。组合套种极大程度上提高了土壤微生活群落的数量。土壤生物的数量直接影响土壤的生物化学特性及土壤养分的组成与转化，是衡量土壤肥力高低的重要指标[16-17]。山地茶园套种后，大量的残根、落叶、枯茎在土壤中降解提高有机质含量，且套种植物在生长中减少了对土壤的耕作次数，增加土壤覆盖度，避免土壤过度通气，降低土壤有机质的转化，同时增加微生物群落的数量。茶园土壤微生物群数微生物数量明显增加，这说明微生物的活动与植物根系生物量及有机质含量分布有密切相关，同时也反映了土层的营养状况[18]。固氮菌能固定空气中和土壤中的氮元素，通过自身固氮反应获得氮素，增加土壤的含氮量，既降低化肥使用量，又保护了生态环境，从而达到绿色生产的目的。另外豆科植物平托花生根系的根瘤菌可有效固定空气中游离的氮元素，从而增加土壤中全氮和速效氮的含量[19-20]。