不同耕作方式對茶園土壤理化性質和養分的影響

向 芬,宋志禹,周凌云,李 維,劉紅艷,段繼華,周品謙,包小村*,肖宏儒*

(1.湖南省茶葉研究所,湖南 長沙 410125;2.農業部 南京機械化研究所,江蘇 南京 210014)

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不同耕作方式對茶園土壤理化性質和養分的影響

向 芬1,宋志禹2,周凌云1,李 維1,劉紅艷1,段繼華1,周品謙1,包小村1*,肖宏儒2*

(1.湖南省茶葉研究所,湖南 長沙 410125;2.農業部 南京機械化研究所,江蘇 南京 210014)

以不耕作為對照,研究了不同耕作方式對茶園土壤理化性質和養分含量的影響。結果表明：中耕、手扶深耕、拖拉機深耕2～4個月后土壤相對含水量和土壤容重較對照低,但茶園的根系干重以及20～40 cm土層的堿解氮、速效磷、速效鉀含量均有所增加。說明合理耕作有利于茶樹根系生長和茶園土壤養分的均衡；使用耕作機對茶園進行深耕、中耕均是可行的。

茶園;耕作方式;土壤;理化性質;養分

近年來,我國茶產業發展迅猛。但隨著農村勞動力加快向二、三產業轉移,茶園生產所需勞動力越來越缺乏,導致茶園管理粗放,茶葉品質、產量下降,嚴重制約了茶產業的可持續發展[1-2]。因此,茶園作業機械化成為解決勞動力缺乏的有效途徑,也是我國經濟發展的必然趨勢。目前,我國茶葉加工機械化發展迅速,大宗茶、優質茶葉加工已基本實現機械化,但占茶葉生產用工80%以上的茶園開墾、耕作、茶樹修剪和茶葉采摘等作業機械化發展滯后[3]。特別是茶園耕作,由于缺乏理想的耕作機械,茶農對不少茶園已放棄深耕等作業,造成茶園土壤堅硬,土壤通透性變差,活土層變薄,嚴重影響茶園茶樹的生長。對于現有的耕作機械，茶農又擔心耕作效果不佳、對茶樹有損害。因此,對不同耕作機械處理后茶園的土壤理化性狀、養分含量及茶樹根系的變化進行研究,探討適合湖南地區茶園的耕作方法,可以為改善茶園耕作層結構、改良土壤理化性質提供理論依據，也有利于茶園耕作機械的普及和茶園機械化進程的加快。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

于2015年5月18日在湖南省茶葉研究所高橋基地進行耕作,試驗設不耕作(對照，CK)、手扶深耕(處理A，耕作深度23.30 cm±1.24 cm)、拖拉機深耕(處理B,耕作深度23.00 cm±1.16 cm)、中耕(處理C,耕作深度13.00 cm±1.07 cm)共4個處理；每個處理3個重復，每個小區面積300 m2。

1.2 測定項目及方法

1.2.1 樣品采集與測定方法 于耕作后60 d(7月17日)、120 d(9月15日)兩次采用5點取樣法對各處理小區的茶園土壤進行分層(0～20 cm與20～40 cm)取樣,進行相關指標的測定。

采用TDR300土壤水分儀[4]測定各處理0～10 cm、10～20 cm土層的土壤相對含水量,每個小區隨機統計10個點;采用環刀法[5]測定各處理0～15 cm、15～30 cm土層的土壤容重,每小區隨機選取5個點進行測定;采用挖掘法[5]取離茶樹根頸部45～75 cm、土層深0～30 cm、長和寬均為30 cm區域的吸收根,洗凈,在60 ℃下烘干至恒重,測定根系重量，每個處理5次重復；按照LYT 1237─1999、LYT 1229─1999采用滴定法分別測定土壤有機質、堿解氮含量;采用流動注射儀[6]測定全氮含量;按照LYT 1234─1999、LYT 1236─1999采用原子吸收分光光度計法分別測定全鉀、速效鉀含量;按照LYT 1232─1999、LYT 1233─1999采用紫外分光光度計分別測定全磷、速效磷含量,每個處理3次重復。

1.2.2 數據分析 利用Excel 2003軟件對數據進行處理,利用SPSS 22.0軟件、DPS 14.5軟件進行數據統計與分析。

2 結果與分析

2.1 不同耕作方式對土壤水分的影響

兩次測定的各處理土壤含水量結果如圖1所示。茶園土壤進行耕作處理60 d后(圖1a),各處理0～10 cm、10～20 cm土層的相對含水量均以對照最高,且A、C處理0～10 cm土層的相對含水量顯著低于對照的；各處理10～20 cm土層的相對含水量與對照間無顯著差異。耕作處理120 d后(圖1b),0～10 cm土層的相對含水量以對照最高,B處理次之,而A處理較對照顯著降低;在各處理間10～20 cm土層的相對含水量無顯著差異。

“*”和“**”分別表示不耕作(對照)與耕作處理在0.05和0.01水平上顯著性差異。下同。圖1 不同耕作方式對土壤相對含水量的影響

2.2 不同耕作方式對土壤容重的影響

如圖2所示,耕作處理60 d后(圖2a),各處理0～15 cm土層的土壤容重較對照均極顯著降低,15～30 cm土層較對照降低,其中A處理與對照差異顯著。隨著時間推移,耕作處理120 d后(圖2b)，A處理0～15 cm土層的土壤容重較對照顯著降低,B、C處理與對照間無顯著差異;15～30 cm土層的土壤容重在各處理間無顯著差異。

圖2 不同耕作方式對土壤容重的影響

2.3 不同耕作方式對茶樹根系的影響

如圖3所示,不同耕作處理60 d、120 d后的吸收根系干重較對照有所增加,但差異不顯著。耕作處理60 d后(圖3a),在3種耕作處理中，以B處理的根系干重最高,C處理次之,A處理最低;在耕作處理120 d后(圖3b),仍以B處理的根系干重最高,其次是A處理,C處理最低。

2.4 不同耕作方式對茶園養分的影響

從表1、表2可知,不同耕作方式對土壤養分有影響,耕作處理60 d后,0～20 cm土層各處理的有機質、堿解氮、速效磷含量總體上較對照有所降低,但與對照間的差異不顯著;全氮含量較對照增加不顯著;全磷、全鉀、速效鉀含量較對照顯著或極顯著增加。20～40 cm土層各處理的養分含量較對照均有所增加,全氮、全鉀增加不顯著,有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀含量較對照顯著或極顯著增加。20～40 cm土層的鉀含量較0～20 cm土層增加,其余養分含量較0～20 cm土層降低。

圖3 不同耕作方式對茶樹根系干重的影響 表1 耕作處理60 d后0～20 cm土層的養分含量

項目CK處理A處理B處理C有機質/%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堿解氮/(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全鉀/%1.40±0.01Bb1.53±0.04Aa1.42±0.02Bb1.48±0.05ABa速效鉀/(mg/kg)197.8±1.00Ab258.5±0.90Aab317.4±0.85Aa288.4±0.76Aa

注：表中數值為平均值±標準差(n=3)；同一行數據后附不同小寫字母表示不同耕作處理間土層養分含量在0.05水平上差異顯著；同一行數據后附不同大寫字母表示不同耕作處理間土層養分含量在0.01水平上差異極顯著。下同。

表2 耕作處理60 d后20～40 cm土層的養分含量

耕作處理120 d后,對照及各處理組0～20 cm、20～40 cm土層的養分含量較耕作處理60 d略有降低(見表3、表4)。在0～20 cm土層,B處理的有機質、速效磷含量較對照低,其他養分含量較對照增加,但差異均未達到顯著水平;A、C處理除全鉀、速效鉀含量較對照增加外,其余養分含量均降低；A處理的有機質、全磷含量較對照顯著降低，速效磷含量較對照極顯著降低,而C處理的有機質、堿解氮含量分別較對照極顯著、顯著降低。在20～40 cm土層,除C處理的速效磷含量較對照顯著增加外,其余養分含量在對照與各處理間的差異均不顯著。

表3 耕作處理120 d后0～20 cm土層的養分含量

表4 耕作處理120 d后20～40 cm土層的養分含量

3 討論

良好的環境條件和栽培技術可以改善耕作層土壤的水、肥狀況,延緩茶園土壤理化性狀的改變,有利于茶葉產量與品質的提高；耕作處理能降低土壤的容重[7-8]。本研究結果亦表明：經不同耕作方式處理60 d、120 d后，茶園0～20 cm土層容重極顯著降低,20～40 cm土層容重略降低,以手扶深耕、中耕處理降低最顯著；耕作處理后茶樹根系干重增加。這些結果與宮亮等[9]與胡守林等[10]的研究結果一致。本研究還發現深耕比中耕處理更有利于茶樹根系的生長,這說明合理深耕對茶樹根系不但不會有損害,還會有利于根系的生長。黃明等[4]的研究結果表明深翻后土壤含水量較免耕覆蓋降低,但差異未達到顯著水平。本研究發現耕作后土壤水分含量較不耕作對照降低,但拖拉機深耕后土壤含水量與對照接近。這可能由于本試驗處理期為5月,正處于雨季,土壤水分含量高,從而導致耕作機耕作后土塊較大；而拖拉機深耕動力大,速度快,土塊相對較小,蓄水能力相對較強。

在本試驗中，耕作處理對土壤養分含量有影響,耕作處理60 d后各處理0～20 cm土層的有機質含量較對照降低,而20～40 cm土層較對照增高。這是由于耕作把上層的雜草、落葉翻埋了,使上層的有機質含量降低,下層的有機質含量增加。本研究還顯示：耕作處理60 d、120 d后，20～40 cm土層的堿解氮、速效磷、速效鉀含量均有所增加。這說明耕作處理有利于土壤養分的均衡。此結果也與黃明等[4]的研究結果“深翻結合覆蓋能增加0～40 cm土壤中的堿解氮、速效磷、速效鉀含量”一致。諸多研究證明耕作結合覆蓋能改善土壤的理化性質,提高土壤的有效養分含量,提高作物的產量和品質[11-14]。茶樹屬灌木或小喬木,根系較深；每年適當深耕一次,結合覆蓋,有利于茶樹根系的生長,有利于底層土壤中茶樹根系對養分的吸收,從而促進茶樹地上部分的生長,保障茶葉品質穩定,維持茶園可持續發展。

[1] 楊擁軍,陳力航,羅意,等.我國茶園耕作機械現狀與發展對策分析[J].湖南農機,2014,41(1):1-3.

[2] 向芬,周凌云,李維,等.機采茶園存在問題及改進建議[J].茶葉通訊,2015,42(2):58-61.

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(責任編輯:黃榮華)

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

公益性行業(農業)科研專項(201303012)。

向芬,女,研究實習員,主要從事茶樹栽培學與生理生化方面的研究。*通訊作者:包小村、肖宏儒。

S153

A

1001-8581(2016)12-0057-04