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为探讨不同林茶复合种植模式下茶园的净生产量、茶叶品质和土壤变化特点及其影响因子,本研究以西双版纳州勐海县六种林茶复合种植模式和纯茶园为研究对象,比较分析了在相似的管理方式和气候条件下,上层不同遮荫树种对茶园的土壤状况(养分、水分、容重)和茶叶主要生化成分(氨基酸、茶多酚、儿茶素、水浸出物、咖啡碱)的影响及其差异；同时选取不同茎级的杉木、樟树、山苍子和茶树作为样木,建立各树种的生物量方程(W=aDb/W=a(BD)b),根据茶园一年中植物的两次调查结果,估算了不同林茶复合模式中的净生产量。通过以上分析,以期为生态茶园建设和茶产业发展提供科学依据。实验结果如下:
1.上层不同单一树种对茶园净生产量、土壤及茶叶品质的影响1)茶园净生产量纯茶园、杉木+茶、樟+茶和山苍子+茶模式净生产量分别为3.85t·hm-2·yr-1、4.08 t·hm-2·yr-1、4.34 t·hm-2·yr-1和3.11t·hm-2·yr-2,复合模式中山苍子+茶低于纯茶园且显著低于樟+茶模式。纯茶园、杉木+茶和山苍子+茶模式的器官分配都为:茎＞根＞枝＞叶,而樟+茶模式则为:茎＞枝＞根＞叶。净生产量在遮荫树和茶树的分配方面,杉木+茶和山苍子+茶模式中,茶树都占到近70％以上,而樟+茶模式中,茶树只占到55.07%。
2)茶园土壤状况相对于纯茶园,山苍子+茶模式可显著提高表土层(0～20cm)的有机质和全氮含量,并能改善土壤水分和pH状况:樟树+茶模式有利于降低土壤容重,增加土壤的通气储水性能,避免了纯茶园种植导致的土壤酸化；而杉木+茶模式中土壤养分(全钾除外)、水分含量偏低,容重较高,土壤pH值显著低于樟+茶和山苍子+茶模式,酸化较为严重。
3)茶叶品质
复合模式中茶叶的咖啡碱含量都略大于纯茶园,而茶多酚、儿茶素含量都小于纯茶园,其中杉木+茶模式的茶多酚和儿茶素含量显著小于纯茶园。纯茶园酚氨比最高,樟+茶模式显著低于纯茶园。综合分析表明:樟+茶模式中茶叶水浸出物和咖啡碱含量略高,酚氨比最低,品质最为优良。
4)相关性分析土壤有机质和全氮含量越高,茶叶品质也较为优良,而容重越低越有利于茶叶品质的形成。但是土壤含水量和净生产量与茶叶品质的关系不明显。
以上结果表明,在三种复合模式中,樟+茶模式促进了复合系统净生产量的提高,改善了土壤物理和化学状况,提高了绿茶品质；山苍子+茶模式可以改善土壤状况；而杉木+茶模式土壤水分和养分较低,容重偏高,酸化现象严重,茶叶品质也受到一定的影响。在三种复合模式中,樟+茶和山苍子+茶模式较杉木+茶模式更适宜在气候条件相似的茶区推广种植。
2.上层树种多样性增加对茶园净生产量、土壤和茶叶品质的影响1)茶园净生产量纯茶园,樟+茶,樟、杉木+茶,四遮荫种+茶,六遮荫种+茶模式净生产量分别为3.85 t·hm-2·yr-1、4.34 t·hm-2·yr-1、4.63 t·hm-2·yr-1、15.39t·hm-2·yr-1和12.16 t·hm-2·yr-1,即随着多样性的增加呈单峰曲线变化。在器官分配上,纯茶园、四遮荫种+茶和六遮荫种+茶模式中净生产量器官分配的大小顺序为:茎＞根＞枝＞叶,在樟+茶和樟、杉木+茶模式中,枝所占比例增大,即:茎＞枝＞根＞叶＞果(皮)。复合模式中,茶树的净生产量都低于纯茶园,而且随着上层树种多样性增加,茶树的净生产量(四遮荫种+茶略有升高)逐渐下降,各器官的分配比例也逐渐下降。
2)茶园土壤状况遮荫树种的多样性(物种丰富度)和土壤中的养分含量没有正相关性。由于处于同一功能群中的树种之间的竞争作用,单纯多样性的增加反而会降低土壤中养分、水分含量等系统功能。但是,遮荫种多样性的增加可以有效改善纯茶园种植导致的土壤酸化。
3)茶叶品质
复合模式中茶多酚和儿茶素含量都低于纯茶园,而且除六遮荫种+茶模式外,随着遮荫树种的增加,茶多酚和儿茶素的含量降低。从樟+茶模式到六遮荫种+茶模式,茶叶中的氨基酸含量呈逐渐增加的趋势。复合模式的酚氨比都小于纯茶园,且随着多样性的增加,比值降低。因此上层遮荫树种的增加可以提高茶叶中的氨基酸含量,而抑制茶多酚合成,从而导致酚氨比降低,绿茶的品质提高。
4)净生产量、土壤和茶叶品质的相关性分析酚氨比、儿茶素、咖啡碱、水浸出物都随着净生产量的增高而降低。土壤有机质和含水量的增加可以提高酚氨比、儿茶素、咖啡碱和水浸出物的含量。土壤容重的增加不利于茶叶品质的提高。
以上结果表明多样性的增加虽然可以促进茶园净生产量的提高和土壤酸化现象的改善,但是也增加了系统中对土壤水分和养分等的竞争,不利于茶树的生长,因此在选择上层遮荫树种时应按照物种特性合理配置,而不仅是增加物种的多样性。