朱留剛,張文錦
(福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所,福建 福安 355015)
水分是茶樹生命物質(zhì)的重要組成部分和賴以生長(zhǎng)的基礎(chǔ),茶樹各器官的含水量一般為:根系50%左右,枝干45%~50%,老葉65%~70%,嫩梢75%~80%。水又是茶樹一切代謝、生理生化過程的溶劑和茶樹體內(nèi)原生質(zhì)的重要組成部分,占茶樹活的原生質(zhì)體質(zhì)量的90%以上。可見水與茶樹生命活動(dòng)密切相關(guān)[1],是茶樹生長(zhǎng)環(huán)境中最為重要的因子之一,對(duì)茶樹生長(zhǎng)發(fā)育、茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)的形成有重大意義[2]。
我國茶園主要分布于長(zhǎng)江以南的山地和丘陵地區(qū),該區(qū)水熱資源豐富,生物多樣性高,是農(nóng)業(yè)最為發(fā)達(dá)的地區(qū)之一,在全國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中占有舉足輕重的地位[3-4]。由于該區(qū)是受季風(fēng)氣候強(qiáng)烈影響的地區(qū),雖雨熱充沛但存在季節(jié)性與區(qū)域分布不均等制約因素,夏秋季常出現(xiàn)少雨干熱的氣候現(xiàn)象。加之受部分自然、人為因素和經(jīng)濟(jì)條件限制,該區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量逐年下降,水旱災(zāi)害頻繁,農(nóng)業(yè)多元素組合優(yōu)勢(shì)未能充分發(fā)揮[3-5],將對(duì)未來該區(qū)域農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生制約作用。在自然條件下茶樹所需水分主要靠降水供給,茶樹年生育周期內(nèi)地上部份與地下部分交替生長(zhǎng),在旺盛生長(zhǎng)期和采摘季節(jié)需水較多,如若這些時(shí)段出現(xiàn)雨水分配不均,且不能及時(shí)灌溉和排澇,則常使茶樹遭受水分因子脅迫,造成減產(chǎn)乃至影響茶葉后續(xù)生產(chǎn)。茶樹遭受水分脅迫主要是根系吸水困難或葉片蒸騰速率較高,而水分虧缺對(duì)茶葉造成的損失則在所有非生物脅迫中占首位[6-7]。由于水分脅迫對(duì)植物的傷害產(chǎn)生的影響及后果較為嚴(yán)重[8-9],因此,加強(qiáng)茶園土壤水分管理,維持茶樹體內(nèi)正常的水分代謝,十分必要。
加強(qiáng)茶園水分管理首先得了解茶園水分散失的途徑。茶園土壤水分散失途徑主要有四種:①茶園雨水流失[10-12]。主要是暴雨引發(fā)的地表徑流所致,與茶園地勢(shì)、蓄排水系統(tǒng)、種植方式、樹冠覆蓋度、土壤質(zhì)地、含水率、厚度、降雨強(qiáng)度及持續(xù)時(shí)間等有關(guān);②植物蒸騰作用[13-16]。茶園中套間種的作物、樹木、綠肥及各種雜草,在生長(zhǎng)過程中都會(huì)進(jìn)行蒸騰作用,從土壤中帶走相當(dāng)數(shù)量的水分。蒸騰量因土壤含水率、茶樹生長(zhǎng)勢(shì)、樹冠覆蓋度和天氣等狀況而異;③地面蒸發(fā)[17-18]。在晴天,大氣相對(duì)濕度一般低于茶園地表空氣層相對(duì)濕度,且處于不飽和狀態(tài),因此,土壤中的水分在毛細(xì)管力的作用下,會(huì)由下而上經(jīng)表土層不斷散失到地表。而蒸發(fā)量的大小,與土壤裸露面及天氣狀況等相關(guān)。一般裸露面越大,水分蒸發(fā)散失量就越大;反之,則??;在陰雨天,由于空氣濕度較大,土壤因地面蒸發(fā)而損失水分較少。④滲透失水[19-20]。在重力作用下土壤水分會(huì)通過孔隙由上而下滲透,然后沿著不透水層由高而低潛移。滲透量一般與土壤質(zhì)地有關(guān),沙土較大,黏土較小,壤土居中。適度的滲透有利于雨水和灌溉水向下滲透,但若滲透過度,不僅不利水分的保持,而且土壤中的有效養(yǎng)分也會(huì)隨之大量流失。
保持茶園土壤水分的技術(shù)途徑主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是增強(qiáng)茶園土壤蓄納雨水的能力;二是在不影響茶樹正常生長(zhǎng)的情況下,盡量降低土壤中水分的散失。
2.1.1 地表覆蓋
人工鋪草是最常用的一種茶園地表覆蓋方式,技術(shù)簡(jiǎn)單、效果好,是切實(shí)有效保持土壤水分的一種技術(shù)措施。茶園覆草后能夠避免大雨直接擊濺地表土層,減緩地表的徑流速度,延長(zhǎng)雨水在地表的滯留時(shí)間,增加滲透量,減少茶園水土流失;另外,鋪草可以部分遮蔽陽光尤其是烈日直接照射表層土壤,防止土溫上升得過快過高,從而減少土壤水分的蒸發(fā)損失,保蓄水分使土壤保持濕潤(rùn)[21-22]。有研究表明:對(duì)茶園進(jìn)行鋪草處理,0~20 cm的土壤層內(nèi)土壤含水量提高8.3%~12.6%,地表溫度降低4~8℃,土壤沖刷量減少6~14倍,有機(jī)質(zhì)增加0.25%[1]。
2.1.2 條栽密植
茶園實(shí)行條栽密植,可以促進(jìn)茶樹較快成長(zhǎng)、封行,提高茶園樹冠的覆蓋度,減少水土流失、地表水分蒸發(fā)和雜草生長(zhǎng)等。單從保水的實(shí)際效果看,雙行條栽優(yōu)于單行條栽,單行條栽又優(yōu)于叢栽,梯臺(tái)種植優(yōu)于順坡種植[23-27]。多條栽茶園0~15 cm表土層由于遮陰度大,其含水量比單、雙條栽高,而在15~60 cm根系主要分布區(qū)的土壤含水量較單、雙條栽明顯下降,故在實(shí)際生產(chǎn)中多條栽的茶樹在少雨年份易受旱害。因此,對(duì)于條栽密植的茶園,在旱季應(yīng)加強(qiáng)茶園灌溉管理[27]。
2.1.3 設(shè)施遮蔭
在干熱的季節(jié),利用遮陽網(wǎng)等材料對(duì)茶樹樹冠層上方進(jìn)行設(shè)施遮蔭,可以顯著降低茶園和土壤的白晝極端最高與平均溫度,增加茶園空氣相對(duì)濕度和土壤含水量,從而使茶樹免遭熱旱為害,保障茶樹安全越夏,有助于提高茶葉產(chǎn)量與品質(zhì)[11,21,28]。肖潤(rùn)林等[18]報(bào)道了在高溫干旱季節(jié)使用遮陽網(wǎng)覆蓋茶樹的研究。結(jié)果表明,與未作覆蓋處理的茶園相比,茶園在遮陰處理下葉面溫度、地面溫度和土壤溫度均明顯降低,茶葉新梢的葉綠素、咖啡堿和氨基酸含量大幅度提高,茶多酚含量降低11.6%。張文錦等[29]對(duì)夏暑季烏龍茶園進(jìn)行遮陰覆蓋,并對(duì)茶樹生理及品質(zhì)的影響進(jìn)行了研究,認(rèn)為適度遮陰可以提高夏暑季烏龍茶產(chǎn)量和品質(zhì)。
2.1.4 中耕除草
伏旱來臨前,適時(shí)進(jìn)行5~8 cm的耕鋤,不僅可以清除雜草,減少雜草對(duì)水分的消耗,而且可以及時(shí)切斷土壤表層中的毛細(xì)管,阻止下層土壤水分繼續(xù)向上運(yùn)輸,減少土壤水分的蒸發(fā),增強(qiáng)茶園保水抗熱旱害的能力[30-31]。但是在實(shí)踐中,中耕深度和時(shí)機(jī)要掌握好,在旱情嚴(yán)重或土壤嚴(yán)重缺水的狀況下進(jìn)行耕作,則可能適得其反。中耕最好能夠安排在雨后土壤較濕潤(rùn)而表土層又處于可耕狀態(tài)時(shí)進(jìn)行。
2.2.1 增加土壤蓄水容量
首先,選擇蓄水與保水能力較強(qiáng)的土壤建園。沙質(zhì)土有機(jī)質(zhì)含量極低,保水與蓄水性能較弱;黏質(zhì)土保水能力較強(qiáng),但蓄水性能較差;就土壤質(zhì)地和綜合蓄保水能力而言,壤土均明顯優(yōu)于沙質(zhì)與黏質(zhì)土壤,因此在建園時(shí)應(yīng)優(yōu)先予以選用。值得注意的是,現(xiàn)有一些茶園尤其是山地茶園有沙化的傾向,原因有兩方面:一是水土流失導(dǎo)致的黏粒土壤減少,使土壤持水性下降;二是表土板結(jié)層未能及時(shí)破除,雨水滲透性降低。二者綜合作用,易造成土壤供水能力不足,使得土壤供水面下移。長(zhǎng)此以往,將在供水面與地表之間形成干土層,呈現(xiàn)沙化現(xiàn)象[32-33]。因此,在沙質(zhì)土、黏質(zhì)土上建設(shè)的茶園,以及建園后土壤呈沙化趨勢(shì)的茶園,需要對(duì)土壤進(jìn)行改良修復(fù)。
茶園土壤板結(jié)的預(yù)防和改良可采取的綜合技術(shù)措施[21,34-35]:①行間鋪草覆蓋。構(gòu)建一個(gè)松緊適度的草料緩沖層,避免田間管理對(duì)地表土層的直接踐踏,延長(zhǎng)茶樹行間土壤出現(xiàn)板結(jié)的時(shí)間。②耕作疏松土壤。茶園深耕結(jié)合施用有機(jī)肥,不僅能夠提高土壤肥力,而且能夠加快土壤熟化,促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)和松軟肥厚耕作層的形成。③施用生物有機(jī)肥等以增強(qiáng)土壤生物活力。茶園中大量施用生物有機(jī)肥,能夠改善茶園土壤微生物的群落結(jié)構(gòu),改善土壤理化性狀,活化土壤養(yǎng)分,協(xié)調(diào)土壤水氣熱等環(huán)境因子,達(dá)到預(yù)防土壤板結(jié)和改良土壤質(zhì)地,提高茶園土壤肥力的作用。
2.2.2 建園前進(jìn)行全園深翻
全園深翻能顯著提高茶園土壤蓄納水分的能力。一般茶園地建園前的全園深翻不低于60 cm。建園后還要根據(jù)實(shí)際情況每年或隔年結(jié)合基肥施用進(jìn)行一次深耕,茶行兩邊輪換交替耕作,以疏松土壤,增加透水性,蓄納盡可能多的降水[32,35]。
2.2.3 提高茶園攔蓄雨水的能力
提高茶園攔蓄雨水的能力對(duì)丘陵山地茶園顯得尤為重要,山地茶園應(yīng)完善農(nóng)田水利工程,設(shè)置緩路橫溝、等高梯層、外埂內(nèi)溝,保持梯面適度內(nèi)傾,梯層內(nèi)側(cè)筑成竹節(jié)構(gòu),努力做到小雨、中雨不出園,大雨、暴雨不沖刷;采用溝狀條栽、適度密植等種植方式,條植方向與梯層的走向保持相對(duì)平行;定植后及時(shí)在茶行間鋪草覆蓋,防止徑流發(fā)生,以增加雨水滲透時(shí)間。如此,不僅能夠提高茶園攔蓄雨水的能力,還可以提高土壤的保水能力[36-37]。
2.2.4 集雨灌溉
充分利用自然降水是緩解乃至解決山地茶園季節(jié)性缺水干旱問題的一條重要途徑。如福建地處東南沿海地區(qū),年降雨量較大,但季節(jié)性分布不勻,上半年春雨、梅雨連綿,下半年多臺(tái)風(fēng)暴雨。在此期間,雨水量往往大于茶園土壤田間持水量,會(huì)發(fā)生地表徑流溢出茶園現(xiàn)象,造成水土流失。因此,山地茶園建園時(shí)應(yīng)在茶園下方適當(dāng)位置建立若干個(gè)蓄水池,以供茶園施肥、噴藥和灌溉之用。一般每10~20畝茶園建一個(gè)蓄水池,水池與排水溝相連接,進(jìn)水口處挖設(shè)一個(gè)積沙坑,以免池內(nèi)淤積泥沙[32,36]。
2.2.5 發(fā)展生態(tài)茶園
山地茶園要提倡保持“蓋帽層”,以保持山體固有的水脈,防止因“光禿山”而造成水分的過度滲漏耗損。提高茶園道路及周邊環(huán)境中林木的種植比例,在茶園中適度間作套種一些適宜樹種,不僅可以降低茶園中的風(fēng)速,減少日光直接照射時(shí)間,增加大氣相對(duì)濕度,還能夠保持茶園生態(tài)系統(tǒng)水熱環(huán)境因子的相對(duì)穩(wěn)定,從而減少茶樹蒸騰速率和減緩?fù)寥浪值恼舭l(fā)速度,且能夠涵養(yǎng)整個(gè)茶園土壤的水分,為茶樹正常生長(zhǎng)和產(chǎn)出提供較充足的水分[38]。
在茶園土壤缺水又將繼續(xù)干旱時(shí),需通過灌溉及時(shí)予以水分補(bǔ)充。相關(guān)研究表明[39-41]:在茶樹生長(zhǎng)季節(jié),當(dāng)茶園土壤相對(duì)含水量為80%~90%時(shí),新梢葉大質(zhì)厚,生長(zhǎng)迅速;低于70%時(shí),茶樹受到不同程度的危害,葉片瘦小,葉質(zhì)薄,對(duì)夾葉多,成茶品質(zhì)下降;低于45%時(shí)茶苗不能成活。因此,通常把土壤相對(duì)含水量70%作為茶園土壤缺水與否標(biāo)志,未達(dá)到此值時(shí)土壤即需要補(bǔ)充水分。幼齡茶樹植株根系淺,吸水性能與耐旱力均較弱,對(duì)水分的需求較成齡茶樹更為迫切,需要耕作層土壤保持較為濕潤(rùn)的狀態(tài)。如果遇到連續(xù)高溫干熱的天氣條件,則耗水量更大,應(yīng)更加注意及時(shí)補(bǔ)水。
綜上,水分是植物自身生長(zhǎng)代謝必需的物質(zhì)基礎(chǔ),但土壤水分過多和過少時(shí)均能對(duì)植物產(chǎn)生脅迫效應(yīng)。植物在水分脅迫下,作物的產(chǎn)量和生物量均會(huì)有所降低[42]。因此,對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)水分的科學(xué)管理與合理利用進(jìn)行深入研究具有重要意義。對(duì)于人類高度經(jīng)營(yíng)和干擾的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)以及半自然生態(tài)系統(tǒng)用水進(jìn)行研究,為解決自然降水的時(shí)空分布不均,避免水分的無序流失及浪費(fèi),以及農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)中的水土保持和節(jié)水問題將是今后繼續(xù)研究的重點(diǎn)。茶園作為人類高度經(jīng)營(yíng)的半自然的復(fù)合農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)同樣具有此類問題,基于此,本文綜述相關(guān)茶園土壤水分散失的主要成因及途徑,并對(duì)茶園保水的工程技術(shù)措施及茶園土壤灌溉要點(diǎn)進(jìn)行初步分析,以期為茶園土壤水分的科學(xué)管理與合理利用提供理論與技術(shù)基礎(chǔ)。
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