合理灌溉对茶园高产优质的影响分析

吴丹

(华南农业大学; 广州 510000)

1 前言

茶树属于山茶科山茶属，多为灌木或小乔木，是多年生常绿木本植物，是我国具有经济价值的特色农作物之一，其生长发育对气温和水分要求非常严格。近年来在全球气候变暖影响下，我国南方夏季极端高温、干旱等事件愈来愈频繁，发生频率显著增加，这些极端气候灾害严重影响着茶树的生长发育，导致茶树的品质下降，甚至造成茶树死亡，对茶园的经济产量产生了巨大影响［1－2］。2011年干旱造成了湖南春、夏茶产量分别减少了 20%～30% ，经济损失约 5 亿元，2013年盛夏罕见的高温干旱使浙江省 13．86 万hm2茶园遭受危害，经济损失达到 17.2 亿元［3］。由此可见茶园土壤含水量对茶树的品质及产量均具有重要意义。

植物体内几乎所有的重要代谢过程都有水的参与。水分胁迫会影响植物体内不同的生理代谢过程，如光合作用、呼吸作用、蛋白质合成、酶活力，以及物质的吸收、运输和转化等。茶树是喜湿怕涝的植物，水是决定茶树新陈代谢强度和方向的一个重要限制因素。研究结果表明，茶叶全年的需水量要求在 l100--1300mm 的降雨量，蒸腾系数为 300-385，年经济产世耗水系数为 0.86-0.96[4]。空气相对湿度在80%～90%，茶树生长所需的最适宜土壤含水量为70%～90%，在此范围内茶树根系对养分的吸收利用能力提高; 当茶园土壤含水量低于50%或高于90%时 ，均会对茶树根系的生长发育产生抑制作用。杨跃华等研究了不同土壤水分条件下根系的生育情况及其活力的变化状况，认为在干旱条件下根系的吸收功能下降是导致产量减少的重要原因［5］; 段亮认为干旱通过对茶树体内水分平衡的破坏使新梢的生长受抑制，同时加速下部叶片的老化与脱落，从而造成减产［6］。在水分胁迫下，茶树叶片碳氮合成代谢会减弱，使氨基酸和蛋白质的合成遭受严重影响，干旱会促使叶片老化，使茶树新梢中茶多酚、咖啡碱等含量显著降低，导致茶叶的品质下降［7－8］。无论造成干旱的原因是怎么产生的，以往的研究均表明茶园水分的多寡,直接影响着茶树的生长与茶园的品质及产量。

面对高温干旱这一自然灾害对茶园带来的影响，茶园的合理灌溉很好地解决了这一问题。在高温干旱的条件下,茶园的合理灌溉不仅能明显地提高茶叶的品质和产量,而且为提高手工采摘的工效和有利于机采创造了条件;与此同时,也为建立良性的农业生态系统起了一定的作用。因此合理灌溉对茶园的品质及产量起着重大作用，当茶园茶树生理需水和土壤供水开始或行将出现矛盾的时刻对茶园进行及时灌溉，在达到符合茶树正常生育的土壤湿度、充分满足茶树对水分的要求,从而保证茶园保持高产优质。

茶园的合理灌溉指当茶树的水分供给不能满足其生长的需要时,及时采取措施对其进行有计划的供水,满足茶树生育的需要,并达到增产提质的目的。

2 合理灌溉对茶叶品质及产量的影响

2.1 合理灌溉对茶叶品质的影响

茶多酚又称茶单宁、茶鞣质，是茶叶药效的主要活性成分，占茶叶干重的 20%-35%。其主要组分为儿茶素，占其总量的 80%左右，其中表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)含量最高，占儿茶素的 50%左右[19]。氨基酸是茶叶中的主要物质，氨基酸与茶叶嫩度和香气的形成有密切关系，对茶汤的滋味、色泽也有较明显的影响[20]。研究表明，茶叶中含量最多的氨基酸是茶氨酸，它在茶树的根部形成，随后向新梢积聚，因此茶树新梢叶中茶氨酸含量最高，占游离氨基酸的 40%～60%，在高级绿茶、新茶中含量丰富，占干茶含量的 1%～2%左右[21,22]。茶氨酸的含量与茶叶品质和等级呈正相关(R=O．789-0．876)，并把它作为评价绿茶的重要标志[23]。茶氨酸在各组织(果实除外)含量都十分突出，以芽叶最高，第二、三及四五叶依次下降。杨跃华等[24]试验得出结论，当茶树遭受干旱影响时，茶树碳氮合成代谢减弱，氨基酸和蛋白质合成受到严重影响，新梢叶中氨基酸等品质成分减少。此外，氨基酸组成也会发生变化，新梢叶中的谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸和苯丙氨酸等氨基酸组分含量降低，茶氨酸和精氨酸含量增加；同时组氨酸、蛋氨酸的消失，最终导致茶叶品质恶化。在灌溉条件下，茶树叶片内的氨基酸、蛋白质、玉米黄质等含量增加，而糖类缩合及纤维素形成缓慢，有利于茶树高产优质[24]。

2.2 合理灌溉对茶叶产量的影响

研究表明，土壤含水量为70%-90%最利于茶树生长，低于 50%或高于 100%，根系生育便会受到严重的抑制[9]。适宜的土壤水分含量不仅能提高茶树根系吸收利用养分的能力，提高土壤养分的利用率，而且能使土壤的 pH 值向降低的方向发展[10-11]。在干旱季节，适宜的灌溉条件可提高茶叶产量，明显改善茶叶品质，其灌水量与茶叶增产量呈正相关[12]。据中国茶叶科学研究所研究发现，旱季喷灌与不喷灌相比，茶树正常芽叶增加28．9%，新梢长度增加 2．28cm，百芽重增加 11．49g，芽数增加 23%，品质明显提高。茶树遭受干旱灾害后，芽的萌发比正常情况大约推迟半个月，新梢的生育期也大为缩短，其胁迫时间指数与茶叶相对减产量呈线性相关[13,14]。当土壤相对含水量为 80%-90%时，新梢呈现叶大质厚的特征，生长迅速，当土壤相对含水量低于 70%时，叶片瘦小，叶质薄，对夹叶形成多，成茶品质下降[15,16]。 阮建云等[17]利用盆栽试验研究了土壤水分和施钾肥对幼龄茶树生长的影响。结果表明在 45%田间持水量处理一个月后所有茶树均不能成活。但在 75%田间持水量时所有茶苗均能成活，施钾肥组显著地提高了茶树的成活率，提高土壤水分或在干旱条件下施钾肥均可显著增加茶树的生物产量。奚辉等[18]研究了茶叶喷灌的效果，结果说明喷灌改变了坡地茶园灌溉困难、靠天收的局面，促进茶树生长，减少病虫害发生，从而增产 24．1%～59．5%，可获得明显的增产增收效果。 因此，茶园进行合理灌溉可以显著地提高茶园的经济产量。

3 茶园合理灌溉措施

3.1 灌溉时期掌握的原则

茶园灌溉的效率高低与灌溉时期有着不可缺少的联系，科学地对茶园进行土壤水分管理，对茶园的经济产量起着重大作用。茶树的灌溉时期应根据茶园的气候、土壤含水量、茶树生长状况适时对茶树进行灌溉。

3.2 灌水量控制原则

茶树灌水适度的标志是茶树整个根际部分土壤完全湿透，但茶树的灌水量应随土壤含水量、土壤质地、茶树的生长状况（树龄、密度和生长期）以及季节的不同来进行适时调整，从而保证茶树在时刻保持正常生长发育的土壤湿度的条件下，充分满足茶树对水分的要求,又没有水分的流失、渗漏，高效利用水资源。

3.3 灌溉方法

3.3.1 传统灌溉技术

3.3.1.1 流灌

进行地面流灌时,要制定相应的灌溉周期,以满足茶树需水要求。茶园在进行地面流灌时,往往由于掌握不当而造成土壤结构板结,养分流失及茶园局部渍水等弊病,为了避免这些不利因素,在进行流灌时,一定要控制适当的流量,让水徐徐前进,水的前锋刚达茶行的尽头,而流经的地方整个茶树根际部分的土层正好湿透即可。

3.3.1.2 喷灌

喷灌类似于自然降雨,在酷热条件下,喷灌可提高茶园空气的相对湿度,增加土壤水分降低气温和土温,从而使土壤湿度的日变幅明显减少,土壤温度和气温的垂直分布差异减少。由于喷灌使水分均匀地渗入土中,避免了地面灌水时由于水压而产生的土壤板结现象,同时还改善了土壤水、肥、气、热的关系,促进了土壤有机质的转化、矿质的风化、有效养分向根系吸收面的移动以及茶树对其养分的吸收。

3.3.1.3 滴灌

与喷灌和流灌相对比,茶园滴灌具有水分利用率高,可配合供水通过管道同时将液肥施入茶园等优点。在茶园中铺设管道,在不损伤茶树根系的条件下,通过管道输送液肥,可及时供给茶树养分和水分,减少肥水的浪费,改善土壤透气性能,从而提高茶叶产量。滴灌作为供水系统,其中最大的优点是能避免水的流失,使根系部分较易达到湿润的要求。但滴灌要求水压较高,需要的设备也较复杂。

3.3.1.4 雾灌

雾灌技术核心是在营造株间局部微气候的同时，将雾化景观效益与农业生产结合，形成多功能一体的新型农业灌溉技术。利用雾灌系统，能够在低海拔地区人为制造出云雾环境，为茶叶生长提供适宜的温度、光照、湿度等环境，减轻茶叶“午睡”现象，增加茶树光合作用时间，提升茶叶各种有机物含量，实现茶叶的提产提质。同时雾灌系统具有较高的自动化程度，灌溉期间无须人员值守，并且拥有良好的自检系统，能够及时报告管道系统故障，可大大降低管理难度，提升管理效率，具有较广泛的应用前景。

3.3.2 新型灌溉技术

3.3.2.1 精准灌溉

传统的灌溉技术已经难以跟随时代的脚步，且由于茶园土壤结构复杂，茶农的专业知识匮乏，有效的灌溉技术很难应用于茶叶的生产，因此科学研究者开发出了一个全新的灌溉技术--茶树灌溉数据库检索系统、茶树灌溉远程诊断技术。该系统是建立在传感器技术的基础上，能够与无线通信技术、数据智能化结合，形成一套完整的茶树灌溉监测系统。该系统主要由监测区信息采集终端，即网络感知层、监测数据传输网络层、数据终端处理层组成。它们可以通过互相协作，最终将信息和数据收集起来提供给终端用户。

利用物联网传感器，探测茶园的地形、土壤结构和土壤的含水量，并能通过无线装置把数据和信息传达至系统服务器上。针对地形即茶树的树根对水的吸收速度和需求量，来制定一套完整的实施方案，帮助人们进行精准的灌溉，提高了茶叶的产量和质量，减少了劳动力的付出，同时也节约了大量的水源，避免了水资源的浪费。采用物联网技术来实现无线传感网络中的信息传递，可以通过传感器对信息和数据进行采集，通过收集的数据可以判断茶树的土壤的缺水情况，然后再进行按量灌溉，实现合理灌溉而且也节约了用水。人们可以根据茶园的具体情况绘制出茶园设备的模拟图，并设定好需要灌溉区域的面积以及完成灌溉所需要的时间，从而实现精准灌溉。

4 小结

实践表明,茶园的合理灌溉确实能够对茶叶的品质及产量起到一个显著的增强作用，但使用不当也会造成土壤条件的恶化和茶叶的减产；因此,采取适宜的方式,不失时机地对茶园进行合理灌溉才是最佳解决方法。目前，茶园的合理灌溉时期及灌溉量仍然无法普遍做到一个精准把握。在传统的灌溉技术中，喷灌、滴灌和雾灌既具有水分利用率高、明显提高土壤湿度和改善茶园小气候的作用,又可以结合供水,施用液肥,以增强茶树生育机能,达到高产优质的目的，但就目前来说滴灌、雾灌的设备及技术仍较为复杂。在此基础上，新型灌溉技术灌溉能够有效解决灌溉时期、灌水量问题并提高茶叶品质与产量，实现茶园精准灌溉，但是其设备技术非常复杂、成本高仍然是非常严峻的问题。因此，要实现茶树的灌溉自动化、智能化，利用物联网的精准调节，还需培养更多更好的专业人员。