间作景观树种对茶园生态系统与茶叶生产的影响

王金凤，周 琦，吕玉龙，陈卓梅

(1.浙江省林业科学研究院，浙江 杭州 310023； 2.安吉县林业局，浙江 安吉 313300)

茶树[Camelliasinensis(L.) O. Ktze.]是山茶科(Theaceae)山茶属(Camellia)亚热带常绿植物，是我国重要的经济作物之一。2020年中国统计年鉴显示，我国茶叶产量为277.7万t，茶园面积310.5万hm2[1]。茶树多伴生于亚热带的常绿阔叶雨林和季雨林中，上层是高大乔木，处于森林林冠层之下，经过长期的进化与自然选择，形成了喜阴湿和漫射光的特性[2]，对光照强度要求不高[3]。

基于茶树的生态习性，茶树宜与其他乔木树种进行合理的茶林间作，组成复合生态系统。中国自古就有林下栽种茶树的记载[4]。常见的茶林复合经营模式有茶树与果树间作，如梨树、桃树、南酸枣、葡萄、杨梅、猕猴桃等[5-9]；茶树与用材林树种间作，如杉木、松、香樟、泡桐等[10-12]；茶树与经济、干果类树种间作，如杜仲、橡胶、降香黄檀、板栗、乌桕等[6，13-14]。研究表明，茶林复合经营通过间作树种的适度遮阴，不仅可以提升茶叶品质[15-18]，提高茶园的综合经济效益[5]，还可以改善茶园小气候和土壤理化性状[9-10，17，19-20]，减少茶园水土流失，保持土壤肥力[14，21-22]，从而营造优越的生态系统。随着茶叶生产的发展和人们生活品质的提升，近年来还出现茶树间作景观树种，如山苍子、洋紫荆、栾树、桂花等[9，11，23-26]。茶树间作适宜的景观树种不但可以提高土地利用率，还能美化茶园，带动第三产业，形成茶旅融合发展，产生比茶叶生产更大的经济效益。但并非所有树木都适合与茶树进行间作，应根据林木的生长习性，再通过科学评估进行合理选择与配置，从而达到营造良好生态系统的目的。研究表明，茶树间作宜选择植株高大、透光度好、分枝稀疏、需肥水少的作物，可避免因竞争而影响茶叶的产量与品质[27]。基于此，本研究以茶-玉兰[Yulaniadenudata(Desr.) D. L. Fu]、茶-无患子(SapindussaponariaL.)、茶-山樱花[Prunuscampanulata(Maxim.) Yü et Li]3种高大落叶景观乔木树种与茶树间作的模式作为研究对象，并以单作茶园(不间作)作为对照，通过测定茶园小气候变化、土壤理化性质、茶叶产量与生化成分，对3个景观树种与茶树复合经营模式进行全面的科学评估与研究，探讨适宜的茶林间作模式，为茶园增产增收提供数据支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设计

选取开化龙顶茶-玉兰、开化龙顶茶-无患子、白茶-山樱花3种间作模式茶园，并以单作茶园作为对照处理。每个处理重复3次(表1)。茶-玉兰、茶-无患子间作模式茶园试验地位于浙江省衢州市开化县十里铺茶厂，间作时间5 a以上，间作树种株距12 m，茶叶品种为开化龙顶。试验地处28°54′30″N至29°29′59″N、118°01′15″E至118°37′50″E，中亚热带(北缘)季风气候，年平均气温16.6 ℃，年平均降水量1 831 mm，年平均日照时数1 634 h，土壤为红壤。茶-山樱花间作模式茶园位于浙江省宁波市海曙区金陆茶厂，间作时间5 a以上，间作树种株距8 m，茶叶品种为白茶(表1)。试验地处29°43′52″N至29°51′35″N、121°17′53″E至121°33′04″E，亚热带季风气候，年平均气温16.4 ℃，年平均降水量1 480 mm，年平均日照时数1 850 h。位于同一试验点的间作处理和对照具有相同的立地条件和管理方式，因此数据也在同一试验点的间作处理与对照间进行比较，不同试验点间不进行比较。

表1 不同间作模式试验处理

1.2 试验方法

1.2.1 茶园温湿度

2020年夏季，在实验区内茶树近茶蓬处安设温湿度记录仪(GSP-6)，连续测量间作茶园与单作茶园从08：00至17：00的气温和相对湿度。其中，茶-玉兰、茶-无患子间作茶园与单作茶园的温湿度测定于2020年7月31日同步进行，茶-山樱花间作茶园与单作茶园的温湿度测定于2020年8月18日同步进行。每个处理重复测定3次。

1.2.2 土壤理化性质分析

2020年夏季采集土壤样品用于土壤理化性质分析。每种间作模式分别采集距树干1 m处土层深度0～20、20～40 cm的土壤样品，每种样品3个重复。土壤样品采集后去除植物根系、石块等杂物，立即带回实验室，风干、过筛，用于土壤养分分析。其中用于酶活性测定的土样采集后于冰盒保存，带回实验室后置于4 ℃冰箱备用。土壤理化性质测定指标有pH值、有机质、全氮、全磷、全钾、有效氮、有效磷、有效钾；酶活性测定指标有脲酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶、蛋白酶、蔗糖酶、脱氢酶。

有机质含量测定参照NY/T 1121.6—2006《土壤检测 第6部分：土壤有机质的测定》；全氮含量测定参照LY/T 1228—2015《森林土壤氮的测定》；全磷含量测定参照HJ 632—2011《土壤 总磷的测定 碱熔-钼锑抗分光光度法》；全钾含量测定参照LY/T 1234—2015《森林土壤钾的测定》；有效氮测定参照DB13-T 843—2007《土壤速效氮测定》；有效磷含量测定参照NY/T 1121.7—2014《土壤检测 第7部分：土壤有效磷的测定》；有效钾含量测定参照NY/T 889—2004《土壤速效钾和缓效钾含量的测定》。各酶活性测定用Elisa酶联免疫试剂盒(江苏科特生物科技有限公司)完成。

1.2.3 茶叶产量调查方法

2020年春季进行茶叶样品的采集，分别在每种处理模式茶园中随机设置3个50 cm×50 cm的样方区。其中，茶-玉兰、茶-无患子间作茶园与单作茶园的样品采集于2020年3月27日，从上至下采集样方区内所有的一芽二叶。茶-山樱花间作茶园与单作茶园的样品采集于2020年4月28日，从上至下采集样方区内所有的一芽一叶。通过称量计算出单位面积的茶叶量，并以此测算单位面积产量(kg·hm-2)。

1.2.4 茶叶品质分析方法

样品采集后及时烘干杀青(120 ℃杀青10 min，80 ℃烘至足干)，用于茶叶品质测定。水浸出物测定参照GB/T 8305—2013《茶 水浸出物测定》；咖啡碱测定参照GB/T 8312—2013《茶 咖啡碱测定》；茶多酚和儿茶素总量测定参照GB/T 8313—2018《茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》；茶叶游离氨基酸测定参照GB/T 8314—2013《茶 游离氨基酸总量的测定》；氨酚比为茶多酚与游离氨基酸的比值；叶绿素含量测定采用丙酮-乙醇混合液(体积比1∶1)浸提法，分别在645 nm和663 nm测定其吸光度D645和D663，根据公式计算叶绿素含量。

cP=(20.2D645+8.02D663)×V/106×m。

(1)

式(1)中，cP为叶绿素含量，V为提取液的体积(mL)，m为茶叶干重(g)。

1.3 数据统计

利用Microsoft Excel和SPSS 16.0软件进行数据统计分析，对有显著(P<0.05)差异的，采用LSD法进行多重比较，仅在同一试验点的间作与非间作处理间进行比较，不同试验点间不进行比较。作图软件为Origin PRO 9.1。

2 结果与分析

2.1 茶园温湿度变化

间作茶园与单作茶园的日温度监测结果表明，间作玉兰(YL)、无患子(WHZ)和单作开化龙顶(CK-L)的茶园近茶蓬处温度(下面简称为茶园温度)变化规律基本一致(图1-A)，除16：00—17：00 WHZ处理的茶园温度高于单作茶园之外，其余时段，两种间作处理的茶园温度均低于单作茶园的温度。且10：00—14：00日高温时段YL、WHZ处理的茶园温度均显著低于单作茶园温度。此外，由图1-A可以看出，YL与WHZ处理的茶园温度十分接近，特别是在11：30—13：00，二者的温度变化曲线接近重合。间作山樱花(SYH)的茶园温度与单作白茶(CK-B)的茶园温度变化规律基本一致(图1-B)，从8：00—17：00，SYH处理的茶园温度与单作茶园温度接近(8：00-9：00、16：00-17：00)或者低于单作茶园，在11：00—12：00日高温时段显著低于单作茶园温度。

A，间作玉兰和无患子；B，间作山樱花。YL，茶-玉兰间作；WHZ，茶-无患子间作；CK-L，开化龙顶单作对照；SYH，茶-山樱花间作；CK-B，白茶单作对照。下同。

间作茶园与单作茶园的日湿度监测结果表明，间作茶园与单作茶园的近茶蓬处日湿度变化(下面简称为茶园湿度)趋势基本一致(图2)，单作茶园的湿度在一天中基本低于间作茶园。YL处理茶园的湿度在一天中远高于单作茶园(图2-A)，且YL处理茶园的湿度在10：00—16：00显著高于单作茶园。WHZ处理的茶园湿度除在15：00—17：00与单作茶园接近或者略低于单作茶园外，其余时刻均高于单作茶园。SYH处理的茶园湿度在一天中均高于单作茶园(图2-B)。

2.2 土壤理化性质

不同间作模式的茶园土层pH值分析结果(表2)表明，各个处理茶园的土壤均为酸性土(pH值3.95～4.27)。开化龙顶茶园中，按不同处理pH值由大至小排列依次为CK-L>WHZ>YL，即单作开化龙顶(CK-L)的pH值最大(4.27)，而间作玉兰(YL)的pH值最小(3.95)。且单作开化龙顶茶园20～40 cm土层的pH值显著大于YL处理20～40 cm土层。白茶茶园中，SYH处理土壤的pH值与单作茶园十分接近，差异不具有显著性。

所有土壤养分指标中，除全钾的所有处理和全氮的CK-L处理外，其余处理的养分指标均为20 cm土层大于40 cm土层，说明土层越深，土壤养分含量越低。开化龙顶茶园中，从各处理不同土层土壤养分平均值来看，有机质、有效氮、全氮按从高到低排序均为WHZ>CK-L>YL，全钾按从高到低排序为WHZ>YL>CK-L，有效钾、有效磷按从高到低排序为CK-L>YL>WHZ，全磷按从高到低排序为YL>CK-L>WHZ。可见WHZ处理的有机质、有效氮、全氮和全钾指标在所有处理中均最高，而有效钾、有效磷和全磷指标在所有处理中均最低，但所有处理结果差异均不具有显著性。白茶茶园中，从各处理不同土层土壤养分平均值来看， SYH处理的有机质、全氮和全磷含量显著高于CK-B，其他指标均无显著差异，说明SYH处理的土壤养分含量高于单作茶园。

土壤酶活性分析结果(表3)表明，脲酶、过氧化氢酶、蛋白酶和蔗糖酶活性在所有处理中均为20 cm土层大于40 cm，多酚氧化酶活性除SYH处理、脱氢酶活性除WHZ处理外，其余处理中也均表现为20 cm土层大于40 cm，说明茶园土壤酶活性在垂直分布上表现出一定的规律性，即随着土层加深，土壤酶活性降低。从各处理不同土层土壤酶活性平均值来看，龙顶茶园中，所有酶活性差异在各处理间均不具显著性。白茶茶园中，仅SYH处理的脲酶、蔗糖酶活性显著高于CK-B。

表3 不同间作模式茶园土壤酶活性变化

2.3 茶叶产量与品质

开化龙顶茶园中，茶青产量为WHZ>YL>CK-L，WHZ比CK-L处理显著高出51.81%；白茶茶园中，SYH处理的茶青产量比CK-B显著高出44.39%(图3)。

开化龙顶茶园中，3个处理茶叶的水浸出物、咖啡碱和叶绿素含量无显著差异；CK-L的茶多酚和儿茶素总量显著高于WHZ处理，YL处理介于二者中间；游离氨基酸含量则反之，WHZ处理显著高于CK-L，YL处理介于二者中间；CK-L的酚氨比显著高于WHZ、YL，分别比二者高出31.45%、27.70%。白茶茶园中，SYH的茶叶水浸出物、茶多酚、儿茶素、游离氨基酸、咖啡碱、叶绿素含量和酚氨比均与CK-B无显著差异(图3)。

柱状图上不同小写字母表示各处理间差异显著(P<0.05)。

2.4 间作茶园温湿度、土壤性状与茶叶产量、品质成分含量的相关性

相关分析结果(表4)表明，除游离氨基酸含量外，茶园温度、土壤有效钾含量与茶叶产量、品质指标均呈显著负相关关系，茶园湿度与茶叶产量、品质指标均呈显著正相关关系。茶青产量与茶园湿度，以及茶园土壤全氮、全钾含量呈显著正相关性，而与茶园温度、茶园土壤有效钾含量呈显著负相关性；茶叶水浸出物、茶多酚与茶园湿度、茶园土壤全氮、全钾含量、蔗糖酶活性存在显著正相关性，与土壤有效钾、有效磷含量呈显著负相关性。儿茶素总量、叶绿素总量与茶园湿度、土壤全钾含量、蔗糖酶活性存在显著正相关性，而与茶园温度、土壤有效钾、有效磷含量呈显著负相关性。游离氨基酸与其他指标的相关性均不显著。咖啡碱含量与茶园湿度、土壤全钾含量呈显著正相关性，与茶园温度、土壤有效钾含量呈显著负相关性。酚氨比与茶园湿度、土壤全氮含量呈显著正相关性，与土壤有效钾含量呈显著负相关性。

表4 茶园小气候、土壤理化性质与茶叶产量、营养品质的相关性

3 讨论

茶树的生长与茶叶品质受多种因素的影响，主要包括茶园温度、湿度、光照、土壤理化性质等生态环境[28]。虽然茶树喜阴湿和漫射光的生态习性决定了其宜进行茶林间作，但在同样的人工管理措施条件下，不同的茶林间作模式对茶园生态环境能产生较大影响[9-10，17，19-20]，进而影响到茶叶的产量和品质[5，15-18]。

本研究结果表明，3种间作模式均有效降低了夏季茶园温度，提高了茶园湿度；相关分析结果表明，茶园温度与茶青产量、茶叶品质之间存在显著负相关性，茶园湿度则反之，与茶青产量、茶叶品质之间存在显著正相关性。因此，3种间作模式均对茶园小气候产生了有利影响，对茶园起到了增产提质的作用。茶树为C3植物[3]，研究表明，温度对茶树生长的影响在夏季最为显著，最适宜茶树生长的空气温度为20～30 ℃，温度大于35 ℃不适宜茶树生长，大于39 ℃时茶树无净光合作用[29-30]，并出现明显的光合午休现象[31]。本研究中3种间作景观树种均对茶园起到了明显遮阴作用，降低了光照强度，减少了水分蒸发，从而对茶园起到降温保湿的效果，降低了夏季高温日灼对茶树生长的影响。

土壤是茶树生长的重要载体，土壤养分状况直接影响茶树的生长状况，决定着茶叶的产量和品质[32]。茶园间作适宜的植物可以改良土壤的理化性质，提高土壤肥力[33-35]，从而促进茶树生长。本研究中，龙顶茶园中间作玉兰或无患子虽然对土壤肥力没有显著改善，但间作无患子的土壤有机质、有效氮、全氮、全钾含量均高于单作土壤，间作玉兰的土壤仅全钾、全磷含量高于单作土壤，说明间作无患子可以有效提升茶园土壤的有机质、有效氮、全氮和全钾含量，起到增强土壤肥力的作用。单作土壤的有效钾、有效磷含量高于间作土壤。相关分析结果也表明，土壤有效钾、有效磷含量与茶青产量、茶叶品质呈负相关性，说明两种间作模式促进了茶树对土壤中钾、磷元素的吸收利用与转化，从而提高了茶叶的产量与品质。白茶茶园中间作山樱花则可显著提升茶园土壤的有机质、有效氮、全氮、全钾、有效磷和全磷含量，土层平均脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性极显著或显著高于对照，说明白茶间作山樱花可以全面改善土壤的养分储量，提高土壤肥力，山樱花是非常适宜在白茶茶园中进行间作的景观树种。

茶树为喜阴湿和散射光的植物，适宜的郁闭度可以提升茶叶的产量和品质，不遮阴或过度遮阴均不利于茶树的生长[31，36]。本研究中，3种景观树种与茶树间作均提高了茶叶产量，特别是间作无患子与间作山樱花，二者茶青产量分别比对照高出51.81%、44.39%。同时，间作处理对茶叶品质也产生了影响。间作无患子和玉兰的开化龙顶茶叶的水浸出物、咖啡碱、叶绿素含量与单作十分接近，茶多酚、儿茶素总量均低于单作，但游离氨基酸含量均高于单作，且间作无患子的茶叶游离氨基酸含量显著高于单作。氨基酸与茶叶的滋味、香气形成有密切关系[37]，说明间作无患子和玉兰均能提升茶叶的香味。此外，间作无患子和玉兰的开化龙顶茶叶酚氨比显著低于单作，而酚氨比是体现茶汤鲜爽度的直接指标，酚氨比越高，茶汤越苦涩，反之越低，茶汤越鲜爽[33]，进一步说明间作无患子和玉兰提升了茶叶的鲜爽度与口感。同样，间作山樱花的白茶茶叶品质也有提升，尽管二者之间不具有显著差异，但间作茶园的水浸出物、儿茶素总量、游离氨基酸含量均高于单作，同时氨酚比低于单作茶园。

4 结论

无患子、玉兰、山樱花均对间作茶园的生态环境产生了有利影响，在夏季对茶园起到了有效的降温保湿作用，尤以间作玉兰和无患子的效果显著。3种间作模式均能增强间作茶园的土壤理化性质，间作玉兰和无患子可以促进茶树对土壤中钾、磷元素的吸收利用与转化，从而提高茶叶的产量与品质；间作山樱花，可以显著提升土壤肥力，全面改善土壤养分含量。3种间作模式均不同程度提高了间作茶园茶叶产量，在促进茶树生长的同时，也有利于氨基酸等物质的积累，形成了适宜的酚氨比，提升了茶叶的鲜爽度与口感，从而使茶叶品质得到提升，间作无患子可以显著促进茶园增产提质。