茶肥1号埋青对茶园土壤的生态效应研究

张亚莲 常硕其 傅海平 刘红艳 段继华 李 维 向 芬

（湖南省农业科学院茶叶研究所·长沙·410125）

上世纪90年代以来我国茶叶生产出现一个新的趋势，就是名优茶迅速发展。随着名优茶的大量生产，茶叶生产效益提高，名优茶发展推动了整个茶叶行业的发展，这是可喜的一面。同时也存在令人担忧的问题，就是茶园投入增加，化肥在茶叶生产中大量应用，在提高茶叶单产和单位面积效益的同时，茶园土壤酸化程度加重，土壤本身的生产力下降，对化肥的依赖性加强，以致茶园生态环境恶化，鲜叶自然品质变差。这是一个已经发生，并且正在加剧的不容忽视的问题。因此，生态栽培、低碳农业应运而生，呼唤绿肥回归的呼声日益高涨。特别是无公害茶园，有机茶园需要大力发展绿肥生产。我所于2006年通过对野生豆科植物茳茫决明(cassia sopherd)进行单株选育，得到了产青量高，氮含量高的绿肥新品种茶园绿肥1号（品种登记名：茶肥1号）。茶肥1号主要有两种利用方式，一种是开辟绿肥基地，专门种植茶肥1号，收割茶肥1号枝叶，作为绿肥对茶园施行土壤覆盖或者将绿肥埋入茶树行间的土壤中；一种是在幼龄茶园的行间间种茶肥1号，待茶肥1号生长到超过茶树高度后收割枝叶就地覆盖在茶园行间的土壤上。在茶园土壤覆盖或施行埋青，对土壤物理化学性状和茶叶产量品质都有积极的影响。本文报告茶肥1号埋青处理对茶园土壤的生态效应的研究结果。

1 试验方法

1.1 绿肥埋青处理

试验地点：湖南省茶叶研究所实验茶场(湖南省长沙县高桥镇)；

试验茶园：10年生茶园，茶树品种福鼎大白，试验地为第四纪红壤，土壤肥力中等；

处理方法：每个小区的茶园面积为21m2，3次重复，每667m2埋青量3000kg（约相当于60kg尿素氮），绿肥埋入茶树行间土壤中，埋入深度为30cm。

绿肥每年4月中旬播种，7月中旬收割地上部分作为绿肥使用。

对照处理：667m2施尿素30kg，每年春茶前施用。

试验2008年开始，连续三年。

1.2 土壤有机质及其营养元素测定

土壤有机质、全N用碳、氮分析仪测定；

土壤P、K、S采用Mehlich提取剂（简称M3）提取，电子藕合等离子体光谱仪（ICP）测定。

1.3 地温与土壤水分测定

地温测定：高温期间采用地温计测定各处理茶园的土壤5cm、10cm、15cm、20cm、25cm的地温，每天7:00、11:00、15:00、19:00 测定 4 次，连续观测 5 天。

水分测定：采用TDK300土壤水分测定仪测定土壤含水量。

1.4 土壤容重测定

采用环刀法测定茶树行间0～15cm、15～30cm土层深度的土壤容重。

1.5 土壤微生物测定

采用10倍递增系列梯度稀释分离法，每处理重复三次，真菌采用马丁氏孟加拉红培养基，细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基，放线菌采用改良高氏一号培养基；微生物培养菌落计数采用稀释平板涂抹法。

1.6 茶树根系活力测定

取离茶树根颈部 25～45cm，深 0～15cm、15～30cm,宽50cm计算吸收根数量。

根系活力测定采用TTC改良法测定[1]。

2 结果与分析

2.1 埋青处理对土壤有机质及C/N值的影响

对埋青处理的土壤有机质含量、全N、C含量以C/N值的测定结果（如表1）。

表1 茶肥1号埋青处理对土壤有机质及C/N值的变化

由表1可以看出：一是埋青处理与对照比较，土壤有机质和N、C的含量均有所增加；二是C/N值降低。其中0～20cm有机质提高26.2%，全N含量提高33%，有机质碳增加26%，C/N值降低0.7。20～40cm土层的变化趋势和0～20cm土层是基本相同的。埋青处理毫无疑问能够增加土壤有机质和C的含量，而埋入茶肥1号还能显著提高茶园土壤N含量，我们分析主要有两点原因：一是绿肥1号本身N含量较高，埋入茶园土壤后直接增加了土壤N含量；二是茶园埋青具有减少地面水的径流和土壤水分蒸发，保持土壤湿润的作用，这两种作用可以防止茶园土壤N的流失和挥发。有机质和N、C的含量增加对茶园土壤培肥是有益的，特别是在提高土壤有机质、增加C含量的同时，土壤C/N值降低，是茶园土壤养分结构改善，肥力增强的良好倾向。

传统的耕作方法如燃烧残渣、翻耕土壤等活动可以引起土壤向大气释放二氧化碳，使大气二氧化碳浓度发生变化。据lal(1999)测算，土壤碳度的1Pg变化相当于大气CO20.47PPMV的浓度变化[2]。覆盖、免耕、种植豆科植物有利于土壤有机碳的固持，对大气碳平衡有着积极的作用。本试验也证明茶园埋入茶肥1号绿肥可以增加茶园土壤N的固持量，而且可以将茶园土壤的C/N值调整到一个更加趋于合理的状态，这对改善茶园土壤微域生态，增强茶园土壤肥力，减少茶园对大气的C释放等是非常有利的。

2.2 埋青对土壤速效养分及微量元素的影响

除N以外，P、K、S也是茶树生长必须的大量营养元素，而土壤Mg、Zn的含量是制约茶叶产量和品质的重要因子。埋青在很大程度上改善了茶园土壤的物理性质，有助于土壤难溶性矿质营养元素的释放，使能够被茶树吸收利用的有效态养分增加。埋青后茶园土壤速效 P、K、S、Mg、Zn 元素的测定结果（如表2）。埋青处理和对照比较0～20cm和20～40cm土层的各种养分均有不同程度的提高，其中大量元素P与K增加最多，其次是S含量也有较大程度的增加。P、K、S的含量埋青处理0～20cm土层分别较对照增加50%、41%和11%；20～40cm土层分别较对照增加27%、27%和9%；埋青后的Mg、Zn含量增加量也较多。0～20cm土层Mg含量较对照增加37%，Zn含量较对照增加24.9%，20～40cm土层的增加量表现同样的趋势。

表2 绿肥埋青对土壤速效养分的影响 （mg/kg）

茶肥1号埋青对茶园土壤Zn、Mg含量的增加为茶树营养补充了一种重要的肥源。据我们对9个县48个样点茶园土样的含Zn水平分析，认为茶园土壤比较普遍的存在有效Zn贫乏的问题。茶园土壤Zn含量以〈1.5mg/kg作为缺Zn的指标，48个样点茶园土壤0～15cm土层Zn含量〈1.5mg/kg的占79%，15～30cm 和 30～45cm 土层 Zn含量〈1.5mg/kg的占73%和75%，茶园土壤Mg含量也是如此。因此茶园施用茶肥1号对土壤中微量元素的补充有着重要的作用。

2.3 埋青处理对土壤温度与水分的影响

在夏季炎热的气候条件下，如果能够降低茶园土壤的地温，就可以为茶树创造更加适宜的生长环境。2011年8月份在连续10天未下雨，日气温达到29℃～40℃的情况下，测定了茶园土壤的温度，结果（表3）：埋青处理比对照的日平均地温5cm土层降低2.4℃，10cm土层降低1.1℃，15cm土层降低0.7℃，20～25cm土层温度变化不明显。一天之间的各个时段，5cm土层早晨7：00时埋青处理比对照的地温低1℃，11：00 时低 3℃，15：00 时低 2℃，19：00 时低1℃。10cm土层的温度也有同样的趋势，15～25cm土层的地温变化不大。总的表现是埋青处理与对照在早晨和傍晚地温差别较小，白天高温时段地温差别较大，这对保护茶树根系生理活动应当具有重要的作用。

表3 茶肥1号埋青地温的变化 (℃)

同时测定茶树行间的土壤含水量，埋青处理的也较对照高2.71（%），另外从变化范围也可以看出，埋青处理的最低含水量和最高含水量分别比对照高5.8（%）和8（%），茶树行间埋青提高了土壤中的含水量，有利于茶树根系的正常生长。

表4 茶肥1号埋青对土壤含水量的影响 (%)

2.4 埋青处理对土壤容重影响

土壤容重是反应土壤物理性状的重要指标，土壤容重较小，表示土壤疏松，通透性能较好，还可提示土壤结构和肥力状况较好。测定结果如表5，可以看出0～15cm土层土壤容重埋青处理为1.01g/cm3,对照为1.38g/cm3，差异很明显。经统计分析差异达1%的显著水平。15～30cm土壤容重埋青处理的稍低于对照，可能随着时间的延长作用会更加明显。

表5 埋青处理的土壤容重比较 （g/cm3）

2.5 埋青处理对土壤微生物的影响

微生物是土壤中一大类重要的生物，从生态学角度分析有了土壤微生物土壤才是活体，把土壤微生物看作土壤的构成部分，则土壤就是一个生命有机体。土壤微生物对土壤有机质、矿物质的转化，对土壤——植物间的营养循环，对土壤生物系统的能量转换和移动都起着重要的作用。测定结果如表6，茶肥1号埋青处理对茶园土壤微生物有一定的影响，主要表现为埋青处理比对照细菌、真菌和放线菌的数量有所增加。

表6 茶肥1号埋青对茶树土壤微生物的影响 （cfu·g-1）

2.6 埋青处理对茶树根系活力的影响

根系对土壤营养物质的吸收能力取决于两个因子，一是具有吸收营养物质能力的根系数量的多少，在试验中一般用吸收根的重量表示；二是根系活力，所谓根系活力在试验中指根系中脱氢酶的活性，这类酶的活性越强，植物根系的生命活动越旺盛，同时其对矿质营养和水分的吸收能力也会越强。茶树吸收根数量可以从量的角度说明茶树根系活动能力的强弱，而根系活力测定值可以近似地认为从质的角度表明根系活动能力的强弱。测定结果如表7。

表7 茶肥1号埋青对茶树根系生长的影响

从表7可以看出，0～15cm埋青处理的茶树吸收根重量为对照的2倍，15～30cm为3.7倍，根系活力埋青处理为对照的1.4倍。这说明埋青处理增加了土壤中的有机质，同时通过微生物的分解作用，提高了土壤中各种营养物质，增加了吸收根系的数量和根系活力。

3 总结与讨论

茶肥1号是一种生长量大，养分含量很高的绿肥，施入茶园以后对茶园土壤理化性质的改良具有明显的作用，本项研究的结果表明茶肥1号施入茶园具有很好的土壤生态效应。

茶肥1号埋青后在增加茶园土壤有机质、全氮、速效磷、钾、镁、锌含量的同时，明显地增加茶园土壤C的固持量，并且将茶园土壤C/N值调整到一个更加趋于合理的状态，这对改善茶园土壤微域生态，增强茶园土壤肥力，减少茶园对大气的C释放等是非常有利的。

茶肥1号埋青处理在夏秋高温季节白天的高温时段明显地降低茶园土壤温度，增加土壤含水量，这对保护茶树根系的活力将产生积极的作用。施入茶肥1号的茶园土壤变得更加疏松，容重与对照比较明显降低，改善了茶园土壤的物理性状。

茶肥1号埋青处理增加了根际微生物数量，改善了茶园土壤的微生物环境，这对茶园土壤本身的物质代谢和养分供给能力将产生重要的影响。

由于施入茶肥1号改良了茶园土壤的理化性质，改善了土壤生态环境，对茶树根系产生明显的促进作用，埋青处理的茶树吸收根数量和根系活力比对照明显增加。

茶肥1号生长量大，4月播种，10月底成熟，年生长期长达6个月，在6个月中可以收割2～3次肥青，最为经济的收割次数、收割时间需要进行更加深入的研究。茶树需要的营养物质是多元的，有机肥最能够满足茶树对养分的多元要求，但从茶树营养供给的紧缺程度考虑，N、P、K三个茶树所需的大量营养元素和有机质比较，我们认为茶园更需要补充大量营养元素。这是因为茶园土壤有机质含量在同一土壤类型和比较一致的茶树树龄条件下是相对稳定的，这说明影响茶园土壤有机质含量的因素，有土壤本身的原因、气候条件的原因、立地条件的原因、茶树种植年限以及前作物的原因，而并非决定于茶园施用有机肥的多少，换言之，施用有机肥的数量不能换算为茶园土壤有机质的增加量。反过来，茶园土壤中的营养元素与施肥有着比较密切的关系，施肥量的多少大体上可以决定土壤中营养成分的含量和茶树吸收的养分数量。因此，我们认为要以单位面积茶肥1号全年收获的总N量多少作为收割时间和次数的考量指标，而不要以绿肥的总产青量作为衡量指标，这样将会更好地发挥茶肥1号的作用。

1 白宝璋，金锦子等.玉米根系活力TTC测定法的改良[J].玉米科学，1994.

2 Chuck lngels pros and cons of cover crops PART This is the fires of three articlesabont cover croppinging in orchards[J].Good fruit grower,2004,55(8):13.