馬唐與鐵觀音茶樹復合生長系統的生態效應研究

潘榮藝 戶杉杉 陳志鵬 高水練

【摘? ?要】 通過對安溪縣感德鎮茶園基地高密度（80%-95%）、低密度（30%-50%）馬唐與鐵觀音茶樹復合生長系統的生態效應觀測，結果發現：高密度馬唐生長環境下，茶園溫度較純茶園降低1-2℃，濕度明顯增加;生物種群上呈現多樣化，并能夠有效減少害蟲數目，增加天敵數量，而低密度馬唐環境下次之，無草條件下最差;在土壤方面，通過留長馬唐土壤的容重降低24%，土壤孔隙度增加近22%，改善了茶園土壤結構;留長馬唐還可以提高茶鮮葉水浸出物含量，氨基酸含量增加50%，茶多酚減少16%，降低酚氨比。

【關鍵詞】 馬唐;鐵觀音茶樹;復合生長;生態效應

Study on the Ecological Effects of Digitaria sanguinalis （L.） Scop. and Tieguanyin Tea Trees Compound Growth System

Pan Rongyi1? ?Hu Shanshan2? ?Chen Zhipeng3? ?Gao Shuilian1*

（1 Anxi College of Tea Science， Fujian Agriculture and Forestry University? ?350002）

（2 College of Horticulture， Fujian Agriculture and Forestry University? ?350002）

（3 Anxi tea professional cooperatives of the old solid? ?362400）

[Abstract] In order to explore the new Anxi local green manure in tea garden， has nearly 10 kinds of tea common grass species were observation and analysis， ultimately determine the Digitaria sanguinalis （L.） Scop. as the research object and carry out tests.This experiment selected Anxi tea Gande Huaizhi tea garden as the experimental field，finding different growth density of Digitaria sanguinalis （L.） Scop. as experimental plots in the natural growth state，and taking them as three groups， respectively is： high density crabgrass growth area and low density crabgrass growing area， no growth of Digitaria sanguinalis （L.） Scop. （no grass） region. By observing the study found that： high density of Digitaria sanguinalis （L.） Scop. growth environment， ecological? better， species diversified， and the ability to control pests and their natural enemies，in low-density is the next， no grass under the worst; In terms of soil condition， through to keep long Digitaria sanguinalis （L.） Scop， soil bulk density decreased about 24%， soil porosity increased by nearly 22%， the tea garden soil structure and the soil water storage capacity are improved; For the influence of the tea quality， keep long Digitaria sanguinalis （L.） Scop. can improve the tea water extract content and the tea amino acid content increased about 50%， while the polyphenols decreased by 16%. That can decrease phenol ammonia ratio.

[Keywords]? ?Digitaria sanguinalis （L.） Scop.; tieguanyin tea trees; compound growth; ecological effect

福建作為中國茶葉生產大省，2017年全省茶園面積382萬畝，居全國第二位。茶葉產量25.2萬噸，產值235億元，均居全國第一位[1]。全國80%以上烏龍茶產于福建，其中，鐵觀音品種約占種植面積26.4%。鐵觀音生長在福建安溪中高海拔地帶，以其獨特的“蘭花香，觀音韻”而受到人們的追捧。截止2016年，安溪縣的茶園面積已經達到了60.82萬畝，涉茶總產值148億元。全縣茶業受益人口80多萬人，茶葉收入占人均純收入的56% [2]。但是20世紀末至21世紀初人們為了追求茶葉產量，過度施用化肥，使鐵觀音品質下降，茶園土壤植被覆蓋率降低，部分茶園水土流失嚴重。

綠肥是一種與農作物共存，含有大量養分元素的有機肥料，具有提供豐富養分、改良土層性狀、防止病蟲妨害等諸多作用，是生態農業的重要組成部分[3-4]。茶園綠肥的種植可以改善土壤的通透性，提高孔隙度，降低容重，等作用[5]。綠肥的種植增加了茶園的生物量，改善茶園小氣候，保持生物多樣性，有效控制茶園病蟲害，其中以多花綠肥吸引天敵最為顯著[6-8];茶園通過種植白三葉并進行鋪草覆蓋，提高茶園土壤營養，使其產量增加了33.99%左右 [9];茶園套種綠肥還有利于增加茶園漫射光，提高茶樹對光的利用轉化，促進茶葉中茶多酚、氨基酸等內含物質的形成，從而提高茶葉的品質[10]。

通過前期茶園植物觀察分析，發現馬唐（Digitaria sanguinalis （L.） Scop.）是半匍匐生長，根系較淺植物[11]，既避免了與茶樹爭奪水肥，又能夠保持茶園水土與茶樹協調生長，在綠肥篩選研究上具有一定的積極意義。鑒于其與鐵觀音茶樹復合生長的生態效應還不明確，本實驗以馬唐作為實驗研究對象，通過對高、低密度生長馬唐茶園的微域氣候、土壤因子、生物種群以及茶葉品質成分含量測定，并以純茶園作為對照，明確其生態效應，為安溪縣鐵觀音茶園綠肥選擇提供參考。

1? 材料與方法

1.1? 實驗地選擇與取樣時間

實驗地位于福建省安溪縣感德鎮茶園基地，該茶園茶草面積占比約為3：2。選擇1區、2區和3區三大區作為實驗平行觀測，每大區內均有高、低、無三種密度馬唐生長區域（密度指數通過冠層分析儀測定：高密度郁閉度在80%～95%，低密度郁閉度在30%～50%）作為對照處理，定期進行除草，基本保證只有馬唐生長狀態，自然生長4個月后進行實驗材料的采集。

實驗所用茶鮮葉、土樣以及馬唐植株為2014年10月份采集;茶園氣象和生物種群觀測時間為2014年8月份。

1.2? 觀測項目與實驗方法

1.2.1? 微域氣象因子測定? ? 運用Yaxin-1101光合測定儀使用閉路系統測定不同時間段，不同馬唐生長密度條件下的茶園二氧化碳差值，茶園空氣溫濕度，以及茶樹的光合有效輻射，用以判斷茶樹光合作用以及蒸騰作用強度高低。

1.2.2? 生物多樣性測定? ? 茶園害蟲和天敵數量統計：采取對角線5點取樣法，設粘黃板對害蟲和天敵的數量進行分別計數統計。地下蚯蚓數量統計：采用5點取樣法，每個樣點取土（長×寬×深） 30×30×10cm3 置于平展于地的塑料布上，采用手撿法撿取蚯蚓，統計數量比。

1.2.3? 土壤情況分析

土壤含水率ω=[m0-m1m0]

m0 代表土壤的鮮重;m1代表土壤干重。

土壤容重ρ= [（G1-G0）×100V（100+ω）]

環刀體積V=πr2h

式中ω指土壤含水量;h指環刀高度;r指環刀有刃口一端的內半徑;V指環刀的容積;G0指鋁盒的重量 ;G1指鋁盒及濕土的重量。

土壤孔隙度θ%=（1-[ρ2.65]）[×]100

式中ρ指的是土壤容重值;2.65是土壤比重均值。

1.2.4? 茶鮮葉品質分析

水浸出物測定：GB/T 8305-2013

游離氨基酸總量測定：GB/T 8314-2013

茶多酚測定：GB/T 8313-2008 （福林酚比色法）

2? 結果與分析

2.1? 馬唐對茶園微域氣象因子的影響

2.1.1? 馬唐對茶樹光合有效輻射的影響? ? 由表1可知，留長不同密度馬唐條件下的茶樹光合有效輻射日變化趨勢總體一致，及從早上到中午呈現上升趨勢，中午到傍晚呈現下降趨勢，在12：00時光合有效輻射最大（當天天氣為多云，故光合有效輻射會偏低）。不同處理條件下表現為：純茶園>高密度>低密度。高密度與中密度留長馬唐，在一定程度上阻擋了茶樹葉片，影響了茶樹的光合輻射，相比純茶園光合有效輻射分別降低了16.3%和34.2%。留長高密度馬唐光合有效輻射高于低密度， 因為低密度馬唐相比高密度馬唐長勢高，遮擋茶樹面積廣，故光合有效輻射降低。

2.1.2? 馬唐對茶園溫度的影響? ? 由表2可得，不同處理下三個小區內茶園溫度表現為：在12：00以及14：00期間，高密度溫度低于純茶園1℃-2℃，在17：00三種處理方式下茶園溫度差異不明顯。說明馬唐的生長在一定程度上減少了光源輻射，降低了茶園溫度，特別是在光照最強的正午，溫度的降低避免了茶樹高溫灼傷。而在傍晚溫度趨于一致說明馬唐的生長不會影響茶園熱量的散失。

2.1.3? 馬唐對茶園空氣濕度的影響? ? 通過對茶園空氣濕度測定顯示（圖1），高密度環境空氣濕度明顯高于低密度和純茶園，即使在中午太陽最強烈時期，空氣濕度仍然高出純茶園近3%。三種處理方式的茶園最低空氣濕度均出現在14：00，留長高、低密度馬唐茶園空氣相對濕度分別為66.2%、65.3%，分別比純茶園高3.76%、2.35%，可見留長高密度馬唐對空氣濕度的影響較大。原因在于適當的留長高密度馬唐可以增加茶園的蒸騰量，進而增加茶園空氣濕度，改善茶園小氣候，為保持茶樹青枝綠葉的優良特征提供條件[12]。

2.1.4? 馬唐對茶園空氣二氧化碳含量的影響? ? 茶園空氣二氧化碳含量差值在一定程度上反映了茶樹光合作用強度的大小，差值越大茶樹吸收二氧化碳越多，光合作用越大，反之光合作用就越小。由圖2可以看出二氧化碳差值在10：00之后差距逐漸拉大，并且在14：00光照最強烈時差距最大。此時高密度>純茶園>低密度，數值分別為43ppm、37ppm、31ppm。原因是低密度馬唐的長勢幅度較大，影響了茶樹的正常光合作用，所以在10：00之后差值逐漸小于純茶園;而高密度馬唐密度高生長受限，長勢幅度居中，能夠對茶樹進行部分遮擋，降低葉片溫度，減少茶樹“午休”時間，促進茶樹光合作用。因此，高密度留長馬唐能夠促進茶樹光合作用。

2.2? 馬唐對茶園生物種群的影響

2.2.1? 馬唐對茶園生物種群數量的影響? ? 通過田間插設黃板，輔助采用捕蟲網進行捕捉，最后進行總結記錄（表3），得知該茶園主要有9種生物群體，分別隸屬于1門，2綱，6目，9科，9種。其中害蟲有6類，天敵有3類。在有馬唐生長區域內，生物種群數量明顯高于無馬唐生長區域，并且60%生物都活動于草間。說明馬唐的生長對生物有吸引性，通過留長馬唐可以豐富茶園生物種群。

2.2.2? 馬唐對茶園害蟲的影響? ? 據調查安溪茶園最為普遍、危害最重的害蟲是小綠葉蟬。本實驗表明（圖3和圖4），無論是8月份還是10月份，任何一區中害蟲數最多的都是茶小綠葉蟬，并且在10月份較為嚴重，每百葉最多高達28頭，其可能原因為10月份是鐵觀音茶葉的重要采摘季節，沒有噴灑農藥。通過對比分析，兩個表格害蟲綜合數量呈現純茶園>高密度>低密度，且留長高密度和低密度馬唐的茶園害蟲數較純茶園在兩個月份內變化差異更平緩。說明留長馬唐可以調節茶園害蟲數，低密度留長馬唐對控制害蟲較為有效。

2.2.3? 馬唐對茶園天敵的影響? ? 圖5和圖6表明，蜘蛛和食蚜蠅是安溪茶園中常見的天敵，且同一時間段三個區域內高密度天敵數目最多，在兩個月份中，純茶園食蚜蠅數目始終接近于零，低密度馬唐茶園的生物種群數居中。10月份是害蟲爆發時期，通過兩個月份天敵數目對比，留長高密度馬唐茶園天敵增加明顯高于純茶園1倍左右。說明馬唐的生長密度可以影響田間天敵的容納數量。在整體趨勢上，高密度與低密度區域天敵蟲口數波動基本一致，能夠對害蟲有很好的調控作用。

2.3? 馬唐對茶園土壤物理性狀的影響

實驗數據表明（表4），三個區域內，土壤容重均呈現出高密度<低密度<純茶園的現象，留長高密度以及低密度馬唐茶園容重值均值分別為0.85g/cm3、0.97g/cm3，較純茶園分別降低24.8%、14.16%，說明通過茶園表面留長馬唐，在一定程度上能夠降低土壤容重。

通過測定不同處理土壤孔隙度，高密度與低密度留長馬唐茶園之間差值為0.05，，低密度與純茶園之間的差值為0.07，高密度與低密度之差小于低密度與純茶園之差，說明在留長馬唐的土壤環境條件下，土壤的孔隙度都有了不同程度的增大，研究表明孔隙度增加能疏松茶園土壤，改善土壤水、肥、氣、熱，提高微生物含量[13]，有利于養分貯藏與茶樹吸收。

通過不同處理0-20cm土層含水率比較可以看出，高密度馬唐生長區域以及低密度馬唐生長區域茶園土壤含水率均值分別為34.02%、31.03%，分別高出沒有馬唐生長的純茶園區域21.37%和10.70%，而高密度與低密度之間相差9.6%左右，所以通過留長馬唐能夠有效地保持茶園土壤水分。由于取樣前一星期有下小雨，因此數值可能偏高。

2.3.3? 馬唐對茶園土壤蚯蚓數量的影響? ? 研究發現（表5）茶園土壤中蚯蚓數目高密度>低密度>純茶園，純茶園區域內蚯蚓數目幾乎為零。通過8月份與10月份相同區域內茶園土壤蚯蚓數對比可以發現，10月份高密度與低密度茶園的蚯蚓數均值分別為6只、4只，其數量顯著高于純茶園近6倍和4倍。說明馬唐的生長為蚯蚓的繁殖生長提供了有利的條件。蚯蚓是土壤的“工程師”，不僅能疏松土壤增加土壤有機質并改善結構，還能通過排泄有機物促進土壤中無機物轉化，使土壤適于農作物的生長[14]。所以馬唐的留長還可以通過助長蚯蚓，進而改善土壤環境，促進茶樹生長。

2.4? 馬唐對茶鮮葉產量與主要品質成分的影響

2.4.1? 馬唐對茶鮮葉產量的影響? ? 實驗表明（圖7），留長高、低密度馬唐和純茶園均值分別為23.3g、25.3g、18g。可以看出，留長高密度馬唐的茶鮮葉干重高于純茶園29%左右，低密度高于高密度近8%。說明留長馬唐可以增加茶葉產量，低密度條件下增加效果較好。原因可能是：高密度留長馬唐可能會短時間內發生與茶樹搶肥，影響茶樹生長速度，所以產量稍低于低密度馬唐茶園。

2.4.2? 馬唐對茶鮮葉主要品質成分的影響? ? 由表6數據可以看出，水浸出物含量隨著馬唐生長密度的增加而增加，留長高、低密度馬唐茶鮮葉干物質水浸出物分別占干物重均值為37.71% 、35.07% ，高密度比純茶園高出近14%，不同處理間具有極顯著性差異，說明馬唐對茶葉品質有一定的提高作用。

留長高密度、低密度馬唐茶園以及純茶園游離氨基酸含量均值分別為2.79%、2.18%、1.81%，不同處理之間游離氨基酸含量存在明顯差異。其中高密度在三個區域內含量都為最高，相比于低密度以及純茶園，分別高出53.8%和20.2%。低密度在一區和三區內含量稍高于純茶園，但是在二區卻少于純茶園，高密度與低密度和純茶園之間具有顯著性差異，而低密度與純茶園之間差異不顯著。

茶多酚在純茶園區域內最高，含量均值為15.67%，低密度和高密度相繼減少，分別為15.07%、13.08%。高密度與低密度較純茶園分別下降16.5%、3.8%。通過不用處理之間酚氨比比較，高密度較純茶園下降近45%，說明通過留長馬唐可以減少茶多酚含量，降低酚氨比。

3? 結論與討論

3.1? 馬唐改變了茶園的微域氣象條件

茶園微域氣候是茶樹生長過程中與其周圍植株等形成的一種穩定的生存空間。綠肥與茶樹之間相互作用，通過改變周圍氣留長增加了茶園植株的蒸騰量從而提高茶園空氣濕度，減少了地表直接的光源輻射，降低了茶園區域溫度，密度較高的馬唐能夠改善茶樹的凈光合速率，增加光合作用時間，而低密度留長馬唐會由于長勢過大，阻擋茶樹的有效光照輻射而降低茶樹光合作用。這與吳洵[17]等學者研究結論相符合因此，馬唐的留長改善了茶園的微域小氣候，為茶葉品質提高提供了有利條件。

3.2? 馬唐豐富了茶園物種多樣性

綠肥的生長，可以增加茶園地表的覆蓋率，豐富茶園生物多樣性。鄭南輝[18]研究表明，茶園套種多花木蘭可以提高物種豐富度，利于茶園害蟲生態調控。本文研究表明，8月份和10月份過程中，通過自然留長馬唐，高密度與低密度條件下害蟲和天敵處于動態平衡狀態，而純茶園則在10月份害蟲數有大幅度增長趨勢。高密度馬唐茶園天敵數量遠遠高于無草區（純茶園），其中以食蚜蠅和蜘蛛最為顯著，天敵數平均增加20%。因此，留長馬唐有利于協調害蟲與天敵比例，豐富茶園物種多樣性，為蜘蛛等天敵提供好的生活空間。

3.3? 馬唐改善了土壤理化性狀

茶園土壤是保證茶樹正常生長的關鍵因素，長期種植單一作物，土壤容易出現惡化，影響茶樹正常生長發育[19]。劉紅艷等認為種植綠肥可以活化土壤，提高土壤孔隙度，降低土壤容重，綠肥的合理收割并深埋，能夠為茶園提供有機肥，提高茶葉產量和品質[20-21]。

本研究表明，通過留長馬唐使得茶園植被覆蓋率增加，土壤容重降低24.8%，留長馬唐茶園土壤蚯蚓數明顯多于純茶園近6倍。馬唐根系細小生長在淺土層，能夠很好的保水固土，增加土壤的蓄水能力。蚯蚓具有疏松土壤、增加土壤有機質的作用，所以茶園留長馬唐可以改善土壤結構，與前人實驗相符。

3.4? 馬唐提高了茶鮮葉產量與品質

茶葉主要品質成分體現為水浸出物、游離氨基酸、茶多酚等的多寡。合理套種綠肥，不僅可以提高茶葉產量，減少化肥農藥的施用量，還可以提高茶葉品質，促進茶葉整體感官水平[22-23]。劉洋[24]等通過對茶園間作玉米研究發現，氨基酸含量是未間作茶園的2.24倍，水浸出物也有顯著性提高，提高了茶園整體生產效益。

本實驗結果表明，留長馬唐可以提高茶葉的水浸出物含量，增加游離氨基酸50%左右，減少茶多酚含量近16%，降低酚氨比。留長密度方面，低密度與純茶園之間差異性不顯著，甚至在氨基酸上表現出降低的趨勢，說明密度較低馬唐長勢幅度大影響了茶樹生長，降低了茶樹光合作用，減少了光合產物積累量。而高密度下馬唐生長幅度小，在增加茶園生物種群，改善茶園微域氣候的同時不會影響茶樹正常生長。所以適度高密度生長的馬唐可以改善茶葉品質。因此，適當留長高密度的馬唐對茶園生態、茶園土壤都有不同程度的優化作用;適當留長高密度馬唐無論是對茶園生物種群還是茶葉品質，都具有改良效果。

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