不同耕作方式对茶园土壤理化性质和养分的影响

向 芬,宋志禹,周凌云,李 维,刘红艳,段继华,周品谦,包小村*,肖宏儒*

(1.湖南省茶叶研究所,湖南 长沙 410125;2.农业部 南京机械化研究所,江苏 南京 210014)



不同耕作方式对茶园土壤理化性质和养分的影响

向 芬1,宋志禹2,周凌云1,李 维1,刘红艳1,段继华1,周品谦1,包小村1*,肖宏儒2*

(1.湖南省茶叶研究所,湖南 长沙 410125;2.农业部 南京机械化研究所,江苏 南京 210014)

以不耕作为对照,研究了不同耕作方式对茶园土壤理化性质和养分含量的影响。结果表明：中耕、手扶深耕、拖拉机深耕2～4个月后土壤相对含水量和土壤容重较对照低,但茶园的根系干重以及20～40 cm土层的碱解氮、速效磷、速效钾含量均有所增加。说明合理耕作有利于茶树根系生长和茶园土壤养分的均衡；使用耕作机对茶园进行深耕、中耕均是可行的。

茶园;耕作方式;土壤;理化性质;养分

近年来,我国茶产业发展迅猛。但随着农村劳动力加快向二、三产业转移,茶园生产所需劳动力越来越缺乏,导致茶园管理粗放,茶叶品质、产量下降,严重制约了茶产业的可持续发展[1-2]。因此,茶园作业机械化成为解决劳动力缺乏的有效途径,也是我国经济发展的必然趋势。目前,我国茶叶加工机械化发展迅速,大宗茶、优质茶叶加工已基本实现机械化,但占茶叶生产用工80%以上的茶园开垦、耕作、茶树修剪和茶叶采摘等作业机械化发展滞后[3]。特别是茶园耕作,由于缺乏理想的耕作机械,茶农对不少茶园已放弃深耕等作业,造成茶园土壤坚硬,土壤通透性变差,活土层变薄,严重影响茶园茶树的生长。对于现有的耕作机械，茶农又担心耕作效果不佳、对茶树有损害。因此,对不同耕作机械处理后茶园的土壤理化性状、养分含量及茶树根系的变化进行研究,探讨适合湖南地区茶园的耕作方法,可以为改善茶园耕作层结构、改良土壤理化性质提供理论依据，也有利于茶园耕作机械的普及和茶园机械化进程的加快。

1 材料与方法

1.1 试验设计

于2015年5月18日在湖南省茶叶研究所高桥基地进行耕作,试验设不耕作(对照，CK)、手扶深耕(处理A，耕作深度23.30 cm±1.24 cm)、拖拉机深耕(处理B,耕作深度23.00 cm±1.16 cm)、中耕(处理C,耕作深度13.00 cm±1.07 cm)共4个处理；每个处理3个重复，每个小区面积300 m2。

1.2 测定项目及方法

1.2.1 样品采集与测定方法 于耕作后60 d(7月17日)、120 d(9月15日)两次采用5点取样法对各处理小区的茶园土壤进行分层(0～20 cm与20～40 cm)取样,进行相关指标的测定。

采用TDR300土壤水分仪[4]测定各处理0～10 cm、10～20 cm土层的土壤相对含水量,每个小区随机统计10个点;采用环刀法[5]测定各处理0～15 cm、15～30 cm土层的土壤容重,每小区随机选取5个点进行测定;采用挖掘法[5]取离茶树根颈部45～75 cm、土层深0～30 cm、长和宽均为30 cm区域的吸收根,洗净,在60 ℃下烘干至恒重,测定根系重量，每个处理5次重复；按照LYT 1237─1999、LYT 1229─1999采用滴定法分别测定土壤有机质、碱解氮含量;采用流动注射仪[6]测定全氮含量;按照LYT 1234─1999、LYT 1236─1999采用原子吸收分光光度计法分别测定全钾、速效钾含量;按照LYT 1232─1999、LYT 1233─1999采用紫外分光光度计分别测定全磷、速效磷含量,每个处理3次重复。

1.2.2 数据分析 利用Excel 2003软件对数据进行处理,利用SPSS 22.0软件、DPS 14.5软件进行数据统计与分析。

2 结果与分析

2.1 不同耕作方式对土壤水分的影响

两次测定的各处理土壤含水量结果如图1所示。茶园土壤进行耕作处理60 d后(图1a),各处理0～10 cm、10～20 cm土层的相对含水量均以对照最高,且A、C处理0～10 cm土层的相对含水量显著低于对照的；各处理10～20 cm土层的相对含水量与对照间无显著差异。耕作处理120 d后(图1b),0～10 cm土层的相对含水量以对照最高,B处理次之,而A处理较对照显著降低;在各处理间10～20 cm土层的相对含水量无显著差异。

“*”和“**”分别表示不耕作(对照)与耕作处理在0.05和0.01水平上显著性差异。下同。图1 不同耕作方式对土壤相对含水量的影响

2.2 不同耕作方式对土壤容重的影响

如图2所示,耕作处理60 d后(图2a),各处理0～15 cm土层的土壤容重较对照均极显著降低,15～30 cm土层较对照降低,其中A处理与对照差异显著。随着时间推移,耕作处理120 d后(图2b)，A处理0～15 cm土层的土壤容重较对照显著降低,B、C处理与对照间无显著差异;15～30 cm土层的土壤容重在各处理间无显著差异。

图2 不同耕作方式对土壤容重的影响

2.3 不同耕作方式对茶树根系的影响

如图3所示,不同耕作处理60 d、120 d后的吸收根系干重较对照有所增加,但差异不显著。耕作处理60 d后(图3a),在3种耕作处理中，以B处理的根系干重最高,C处理次之,A处理最低;在耕作处理120 d后(图3b),仍以B处理的根系干重最高,其次是A处理,C处理最低。

2.4 不同耕作方式对茶园养分的影响

从表1、表2可知,不同耕作方式对土壤养分有影响,耕作处理60 d后,0～20 cm土层各处理的有机质、碱解氮、速效磷含量总体上较对照有所降低,但与对照间的差异不显著;全氮含量较对照增加不显著;全磷、全钾、速效钾含量较对照显著或极显著增加。20～40 cm土层各处理的养分含量较对照均有所增加,全氮、全钾增加不显著,有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量较对照显著或极显著增加。20～40 cm土层的钾含量较0～20 cm土层增加,其余养分含量较0～20 cm土层降低。

图3 不同耕作方式对茶树根系干重的影响 表1 耕作处理60 d后0～20 cm土层的养分含量

项目CK处理A处理B处理C有机质/%4.16±0.01Aa3.88±0.89Aa4.07±0.02Aa4.09±0.20Aa全氮/%0.275±0.01Aa0.260±0.06Aa0.286±0.01Aa0.280±0.01Aa碱解氮/(mg/kg)257.8±0.01Aa248.2±2.78Aa265.0±0.01Aa249.4±1.97Aa全磷/%0.147±0.01Bb0.158±0.03Bb0.220±0.01Aa0.174±0.01ABb速效磷/(mg/kg)218.0±1.01Aa216.8±1.71Aa202.1±0.8Aa218.7±2.74Aa全钾/%1.40±0.01Bb1.53±0.04Aa1.42±0.02Bb1.48±0.05ABa速效钾/(mg/kg)197.8±1.00Ab258.5±0.90Aab317.4±0.85Aa288.4±0.76Aa

注：表中数值为平均值±标准差(n=3)；同一行数据后附不同小写字母表示不同耕作处理间土层养分含量在0.05水平上差异显著；同一行数据后附不同大写字母表示不同耕作处理间土层养分含量在0.01水平上差异极显著。下同。

表2 耕作处理60 d后20～40 cm土层的养分含量

耕作处理120 d后,对照及各处理组0～20 cm、20～40 cm土层的养分含量较耕作处理60 d略有降低(见表3、表4)。在0～20 cm土层,B处理的有机质、速效磷含量较对照低,其他养分含量较对照增加,但差异均未达到显著水平;A、C处理除全钾、速效钾含量较对照增加外,其余养分含量均降低；A处理的有机质、全磷含量较对照显著降低，速效磷含量较对照极显著降低,而C处理的有机质、碱解氮含量分别较对照极显著、显著降低。在20～40 cm土层,除C处理的速效磷含量较对照显著增加外,其余养分含量在对照与各处理间的差异均不显著。

表3 耕作处理120 d后0～20 cm土层的养分含量

表4 耕作处理120 d后20～40 cm土层的养分含量

3 讨论

良好的环境条件和栽培技术可以改善耕作层土壤的水、肥状况,延缓茶园土壤理化性状的改变,有利于茶叶产量与品质的提高；耕作处理能降低土壤的容重[7-8]。本研究结果亦表明：经不同耕作方式处理60 d、120 d后，茶园0～20 cm土层容重极显著降低,20～40 cm土层容重略降低,以手扶深耕、中耕处理降低最显著；耕作处理后茶树根系干重增加。这些结果与宫亮等[9]与胡守林等[10]的研究结果一致。本研究还发现深耕比中耕处理更有利于茶树根系的生长,这说明合理深耕对茶树根系不但不会有损害,还会有利于根系的生长。黄明等[4]的研究结果表明深翻后土壤含水量较免耕覆盖降低,但差异未达到显著水平。本研究发现耕作后土壤水分含量较不耕作对照降低,但拖拉机深耕后土壤含水量与对照接近。这可能由于本试验处理期为5月,正处于雨季,土壤水分含量高,从而导致耕作机耕作后土块较大；而拖拉机深耕动力大,速度快,土块相对较小,蓄水能力相对较强。

在本试验中，耕作处理对土壤养分含量有影响,耕作处理60 d后各处理0～20 cm土层的有机质含量较对照降低,而20～40 cm土层较对照增高。这是由于耕作把上层的杂草、落叶翻埋了,使上层的有机质含量降低,下层的有机质含量增加。本研究还显示：耕作处理60 d、120 d后，20～40 cm土层的碱解氮、速效磷、速效钾含量均有所增加。这说明耕作处理有利于土壤养分的均衡。此结果也与黄明等[4]的研究结果“深翻结合覆盖能增加0～40 cm土壤中的碱解氮、速效磷、速效钾含量”一致。诸多研究证明耕作结合覆盖能改善土壤的理化性质,提高土壤的有效养分含量,提高作物的产量和品质[11-14]。茶树属灌木或小乔木,根系较深；每年适当深耕一次,结合覆盖,有利于茶树根系的生长,有利于底层土壤中茶树根系对养分的吸收,从而促进茶树地上部分的生长,保障茶叶品质稳定,维持茶园可持续发展。

[1] 杨拥军,陈力航,罗意,等.我国茶园耕作机械现状与发展对策分析[J].湖南农机,2014,41(1):1-3.

[2] 向芬,周凌云,李维,等.机采茶园存在问题及改进建议[J].茶叶通讯,2015,42(2):58-61.

[3] 肖宏儒,权启爱.茶园作业机械化技术及装备研究[M].北京:中国农业科学技术出版社,2012.

[4] 黄明,吴金芝,李友军,等.不同耕作方式对旱作区冬小麦生产和产量的影响[J].农业工程学报,2009,25(1):50-54.

[5] 张亚莲,常硕其,傅海平,等.茶肥1号埋青对茶园土壤的生态效应研究[J].茶叶通讯,2011,38(4):22-25.

[6] 鲍士旦.土壤农化分析(第三版)[M].北京:中国农业出版社,2000.

[7] 赵亚丽,郭海斌,薛志伟,等.耕作方式与秸秆还田对土壤微生物数量、酶活性及作物产量的影响[J].应用生态学报,2015,26(6):1785-1792.

[8] 梁金凤,齐庆振,贾小红,等.不同耕作方式对土壤性质与玉米生长的影响研究[J].生态环境学报,2010,19(4):945-950.

[9] 宫亮,孙文涛,包红静,等.不同耕作方式对土壤水分及玉米生长发育的影响[J].玉米科学,2011,19(3):118-120,125.

[10] 胡守林,张改生,郑德明,等.不同耕作方式玉米地下部生长发育及土壤水分状况的研究[J].水土保持研究,2006,13(4):223-225.

[11] 林超文,罗春燕,庞良玉,等.不同耕作和覆盖方式对紫色丘陵区坡耕地水土及养分流失的影响[J].生态学报,2010,30(22):6091-6101.

[12] 汪可欣,王丽学,吴佳文,等.不同耕作方式对土壤耕作层水、肥保持能力及玉米产量的影响分析[J].中国农村水利水电,2009(5):53-55,59.

[13] 何永群,莫成恩,韦家华,等.施肥与耕作集成技术对木薯产量及土壤理化性状的影响[J].南方农业学报,2014,45(11):1994-1998.

[14] 远红伟,陆引罡,刘均霞,等.不同耕作方式对玉米生理特征及产量的影响[J].华北农学报,2007,22:140-143.

(责任编辑:黄荣华)

Effects of Different Tillage Methods on Physical, Chemical Properties and Nutrient of Soil in Tea Plantation

XIANG Fen1, SONG Zhi-yu2, ZHOU Ling-yun1, LI Wei1, LIU Hong-yan1, DUAN Ji-hua1,ZHOU Pin-qian1, BAO Xiao-cun1*, XIAO Hong-ru2*

(1. Hunan Tea Research Institute, Changsha 410125, China;2. Nanjing Research Institute for Agricultural Mechanization, Ministry of Agriculture, Nanjing 210014, China)

Taking no tillage as the check, we studied the effects of different tillage methods on the physical, chemical properties and nutrient of soil in tea plantation. The results indicated that: during 2～4 months after tea plantation was tilled by different methods (intertillage, deep ploughing by hand, or deep ploughing by tractor), in comparison with the check, the soil relative water content and bulk density were decreased, while the tea root dry weight, and contents of available nitrogen, available phosphorus and available potassium in 20～40-cm soil layer of tea plantation were increased. The above results suggest that reasonable tillage is in favor of the tea root growth and tea garden soil nutrient equilibrium, and deep plowing and intertillage by using tillage machine are feasible in tea garden.

Tea plantation; Tillage method; Soil; Physical and chemical properties; Nutrient

2016-07-12

公益性行业(农业)科研专项(201303012)。

向芬,女,研究实习员,主要从事茶树栽培学与生理生化方面的研究。*通讯作者:包小村、肖宏儒。

S153

A

1001-8581(2016)12-0057-04