覆盖对鸿雁12号新品种茶园土壤及硒的影响

2022-05-23农红艳蔡晓怡游鹏侯灌兴农红秋黎健龙

广东茶业 2022年2期

农红艳蔡晓怡游鹏侯灌兴农红秋黎健龙＊

（1. 广东省农业科学院茶叶研究所/广东省茶树资源创新利用重点实验室广东广州 516040 2. 南雄市江头镇小竹生态农民专业合作社广东韶关 512400）

1 引言

鸿雁12号是从铁观音自然杂交后代中单株筛选选育而成的高香优质乌龙茶新品种，该品种适应性强，适制高香乌龙茶、花香红茶和花香绿茶，成品茶品质优异。为打造生态茶园，新品种茶园使用地表覆盖秸秆作为日常管理重要措施之一。秸秆还田是将作物秸秆直接或间接处理后返还土壤的过程[1]，是现代农业生产中常用的农艺措施之一。在传统的种植模式中许多茶农依靠合成肥料将养分返回土壤，并使用农药与茶园中的病虫草害作斗争。这些方法会带来水污染、水土流失和破坏茶园生物多样性等许多不良后果，严重影响广东生态茶园建设。广东省农业科学院茶叶研究所2018制定的《广东生态茶园建设规范》标准在行业内引起极大反响，近几年一直致力于推进生态茶园建设，目前有122家企业通过生态茶园认定。标准中也将土壤覆盖作为生态茶园的建设措施之一。茶园地表覆盖秸秆具有提高作物产量，减低杂草发生密度，提高土壤肥力、温度、生物多样性等作用[2-8]，虽然操作简便，最近几年在广东生态茶园建设认定过程中，往往被许多茶企及茶农忽略，导致严重水土流失（图1）。我国秸秆种类繁多，分布广泛、数量巨大，一年农作物秸秆总产量约达10亿t[9]，合理地使用秸杆资源有利于茶叶生产管理。然而覆盖秸秆对不同茶树品种的作用有所区别，鸿雁12号作为广东省茶树新品种更是少有人关注。另一方面据王磊等测算，在富硒茶园种植绿肥后进行还田可以补充土壤硒来源[10]。同时我们也发现覆盖秸秆地块硒含量有所上升。硒是人体必需的微量营养元素之一，富硒茶可以改善肝纤维化、抗氧化、抗肿瘤活性、提高人体自身免疫力[11-12]。人工富硒茶主要通过品种选育与施肥增加硒含量[13]。关于地表秸秆覆盖持续时间对韶关南雄市鸿雁12号新品种生态茶园建设土壤理化性质影响以及茶园土壤硒含量是否会成正相关尚未有实证性的探索。本文以鸿雁12号新品种茶园为研究对象，选用秸秆直接覆盖茶园土壤，分析持续覆盖1年、3年、5年对于茶园土壤肥力及硒的影响，为广东生态茶园建设提供理论依据。

图1 缺少地表覆盖导致水土流失情况

2 材料与方法

2.1 供试土壤与试验设计

试验于2016年在韶关南雄市江头镇小竹生态农民专业合作社（东经114°18′、北纬25°6′，海拔高度510m）茶园内进行。试验地为亚热带季风气候，试验土壤类型为黄壤。试验区从2015年开始移植茶树。茶树品种为广东省农业科学院茶叶研究所选育的茶树新品种鸿雁12号。试验设置3个处理：地表覆盖1年、地表覆盖3年、地表覆盖5年，每小区面积667㎡。覆盖5年从2016年开始进行，覆盖3年从2018年开始进行，覆盖1年从2020年开始进行。秸秆均来自当地收集的水稻秸秆，每小区覆盖用量500 kg。试验区统一进行茶园日常管理，杂草控制、病虫害防治、施肥技术等茶园管理方式一致。

2.2 测定项目与方法

在2021年采集0～30cm土层土壤样品。每小区随机选取3个样点，每个样点至少相隔100㎡，并将同小区各样点土样混匀、风干、过筛。茶园土壤有机质测定方法参考标准NY/T 1121.6-2006；碱解N、全N测定方法参考标准LY/T 1228-2015；有效P测定方法参考标准NY/T 1121.7-2014；速效K测定方法参考标准LY/T 1234-2015；有效Ca、有效Mg测定方法参考标准NY/T 1121.13-2006；全P测定方法参考标准LY/T 1232-2015；全K测定方法参考标准LY/T 1254-1999；茶园土壤重金属Pb含量测定方法参考标准GB/T 17141-1997；茶园土壤Se含量测定方法参考标准NY/T 1104-2006。

2.3 数据处理

试验数据采用Excel进行整理，运用PASW Statistics 18统计软件进行方差分析及显著性检验（LSD法）来确定处理组之间的差异，P≤0.05被认为是具有显著差异，最后采用GraphPad 8.0.进行图片绘制。

3 结果与分析

3.1 土壤有机质变化

由图2所示，地表覆盖会显著提高土壤有机质含量，且随着年限的增长，有机质增加幅度也加大。覆盖3年茶园有机质含量达到27.50 g/kg，比覆盖1年茶园土壤有机质含量增长18%；覆盖5年含量可达35.33 g/kg，比覆盖1年、3年分别增长36%、22%。

图2 地表覆盖对茶园土壤有机质含量的影响

3.2 土壤速效养分变化

地表覆盖对茶园土壤中的碱解N、有效P和速效K均有显著影响，且随年限增加茶园土壤速效养分含量逐步增加。由图3所示，地表覆盖3年后土壤中碱解N显著提高，含量比1年可提高21%，达到168.31 mg/kg。覆盖5年对土壤有效P和速效K提高较大，其中有效P分别比覆盖1年、3年提高55%、50%，含量达到177.43 mg/kg，速效K分别比覆盖1年、3年可提高59%、52%，含量达到221.50 mg/kg。

图3 地表覆盖对茶园土壤碱解N、有效P和速效K含量的影响

3.3 土壤微量元素钙镁养分变化

地表覆盖对有效Ca、有效Mg有显著影响。如图4所示，持续覆盖5年茶园土壤中有效Ca和有效Mg的含量增幅较大。覆盖3年比覆盖1年茶园土壤有效Ca和有效Mg含量均提高14%，含量分别达到105.37 mg/kg、18.37 mg/kg；覆盖5年比1年、3年茶园土壤有效Ca含量分别提高59%、52%，含量达221.50 mg/kg；覆盖5年比1年、3年茶园土壤有效Mg含量分别提高51%、43%，含量达32.10 mg/kg。

图4 地表覆盖对茶园土壤有效Ca和有效Mg含量的影响

3.4 土壤全氮磷钾养分变化

随着地表覆盖持续时间的增加，茶园土壤全N、P、K含量有所提高。如图5所示，持续覆盖3年相较于覆盖1年，提高幅度较小，其中茶园土壤全P含量没有显著差异。持续覆盖5年茶园土壤全N分别比覆盖1年、3年提高32%、21%，含量为0.17%；持续覆盖5年茶园土壤全P分别比覆盖1年、3年提高36%、41%，含量为0.11%；持续覆盖5年茶园土壤全K分别比覆盖1年、3年提高47%、39%，含量为3.10%。

图5 地表覆盖对茶园土壤全N、P、K含量的影响

3.5 土壤Pb、Se变化

地表覆盖可以显著提高茶园土壤中的重金属Pb含量，但没有超过茶叶产地环境技术条件（NY/T 853-2004）中规定含量（pH≤6.5，铅≤250 mg/kg）。如图6所示，持续覆盖3年后Pb含量从57.72mg/kg增高到70.80mg/kg，提高了18%。持续覆盖5年土壤Pb含量达到91.43%，比覆盖3年含量提高了26%；地表覆盖3年可以显著提高茶园土壤中Se含量，持续覆盖3年后Se含量从0.30mg/kg增高到0.38mg/kg，提高了27%。

图6 地表覆盖对茶园土壤Pb、Se含量的影响

4 讨论

4.1 地表覆盖可以提高鸿雁12号新品种茶园土壤肥力及硒含量

茶树属于多年生作物，以采收幼嫩的新梢为目标，对于营养特征和土壤质量有别于其他大田作物。本试验使用水稻秸秆作为材料覆盖茶园土壤，发现对提高茶园土壤肥力有显著提升效果，该结论与谢少华等研究结果一致[14]。秸秆中含有丰富的养分物质，其中氮、磷、钾养分相当于当年农用化肥养分用量的4.7%、2.1%和40.8%[15]。合理使用地表覆盖并配合肥料施用不仅可以提高茶园土壤肥力，还能提高作物产量。另外，随着地表覆盖持续时间的增加，茶园土壤肥力逐渐增加，该结果与牛东研究较为一致[16]。除碱解N在持续还田3年后提升幅度较大，其他物质均在5年增幅最大。其中有效P、速效K、全P及全K，持续还田5年相较于持续还田3年有大幅度提升，增幅在40%～52%之间。因此秸秆持续还田对提升茶园土壤有机质、速效氮磷钾及全氮磷钾含量有积极影响。

地表覆盖中存在重金属的转化风险已引起了人们了关注[17，18]，地表覆盖不仅对土壤肥力有提升，对土壤中重金属的有效性和作物中重金属富集系数均有显著影响[19，20]。研究结果显示茶园土壤中Pb含量随着地表覆盖的年限增加也在逐步上升，该结果与郑顺安等研究一致[21]；硒作为人体必需元素，其存在形式主要有无机硒和有机硒两种。无机硒有较大的毒性，人体不可直接使用。通过茶树的转化可以除去硒的毒性，变成适宜人体吸收的微量元素[22]。地表覆盖3年后，土壤中硒含量显著提升，增加26.7%，说明酸性土壤栽培，可以通过地表覆盖增加硒在土壤中的含量与有效性，以提高硒肥利用效率，促进作物对硒的吸收，达到富硒增效的目的。参考富硒茶标准化生产技术规范（T/GDNB 51-2021），土壤硒含量从中硒（0.175～0.4mg/kg）提升到接近高硒（＞0.4mg/kg），为富硒茶叶的生产提供科学依据。

4.2 地表覆盖对鸿雁12号新品种茶园土壤动物及茶树生长的影响

地表覆盖的存在为土壤动物提供了食物与栖息场所，有利于动物的繁衍增殖。汪汇海等研究发现秸秆覆盖会增加有机茶园土壤动物数量[23]。据赖明志等调查发现地表覆盖有利于增加茶园土壤动物群落多样性[24]。群落多样性在一定程度上可以反映茶园生态系统的稳定性，更利于土壤的健康和持续利用。同时，余跑兰等分析道，秸秆中含有大量的营养元素及微量元素，有利于提高土壤中有机质和氮磷钾含量[25]。茶树生长所需要的各种养分，主要由土壤中的微生物进行腐殖质及肥料中获得，而地表覆盖有利于土壤中微生物含量的增加[26]，从而提高土壤腐殖质含量[27]，促进鸿雁12号品种快速生长与品质提升。笔者在调查中发现，韶关南雄茶园土壤地表覆盖持续对土壤地表动物增长有利。覆盖1年地表发现2类物种分别为蚯蚓与叶甲，覆盖3年区域地表动物数量有所增加，覆盖5年地表动物种类增加，分别有蚯蚓、叶甲、蚂蚁、马陆、蜚蠊等。土壤动物可以促进凋落物和有机质分解，对于保持土壤生态系统，加快土壤中的营养物质循环及利用有显著效果[28，29]，从而有利于广东生态茶园建设。