摘要：為闡明不同品種茶樹修剪葉初始化學(xué)組成對其分解和養(yǎng)分釋放的影響，以川西低山丘陵區(qū)福鼎大白（C.sinensis，F(xiàn)udingDabaicha）、川茶3號（Chuancha No.3）、川沐217（Chuanmu No.217）和川農(nóng)黃芽早（Chuannong Huangyazao）4個典型品種茶樹的修剪葉為研究對象，采用分解袋法進行為期360d的室內(nèi)模擬分解試驗，探討修剪葉分解動態(tài)及其碳（C）、氮（N）、磷（P）元素釋放特征。結(jié)果表明：4個品種茶樹修剪葉前期（0-120d）分解較快、后期（121-360d）分解較慢，分解半衰期在1.20-1.43 a。川沐217和福鼎大白茶樹修剪葉分解較快，分解系數(shù)比川茶3號和川農(nóng)黃芽早高11.7%-18.5%。初始化學(xué)組成的C含量、纖維素含量和木質(zhì)素含量是影響茶樹修剪葉分解速率的主要因素。4個品種茶樹修剪葉的C、P元素均為直接釋放模式；福鼎大白和川茶3號茶樹修剪葉的N元素為直接釋放模式，川沐217和川農(nóng)黃芽早茶樹修剪葉的N元素屬于淋溶—積累—釋放模式。茶樹修剪葉的C、N、P元素釋放因品種和分解時期的不同而不同，且受到初始化學(xué)組成N、P含量的影響。在分解過程中，福鼎大白和川農(nóng)黃芽早修剪葉的C、N釋放率較高，川茶3號和川沐217修剪葉的P釋放率較高。4個品種茶樹修剪葉C、N、P元素的釋放率分別為36. 1%-44.5%、53.8%-58.3%、65.4%-71.5%。因此，在茶樹修剪葉歸還過程中可考慮采用堆肥等方式以促進木質(zhì)素和纖維素的降解，修剪過后適量施氮以抑制修剪葉N元素的釋放，從而提升茶樹對修剪葉的養(yǎng)分利用效率。

關(guān)鍵詞：茶樹品種；茶樹修剪葉；分解動態(tài)；養(yǎng)分釋放

中圖分類號：S571.1 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1672-2043（2024） 07-1657-09 doi：10. 11654/jaes.2023 -0475

茶園是我國主要農(nóng)用地之一，我國茶樹種植規(guī)模及產(chǎn)量常年居全球首位。在茶葉生產(chǎn)過程中，為促進茶樹出芽、提升茶葉品質(zhì)和產(chǎn)量，會對茶樹進行定期修剪。茶樹修剪物年歸還量可達7.5-8.3 t·hm-2，其含有大量有機物質(zhì)和植物生長所必需的N、P及其他微量元素，是茶園的天然有機肥源。

植物殘體是土壤有機碳與養(yǎng)分物質(zhì)的重要來源，在農(nóng)田耕作、園地經(jīng)營中，往往會將作物秸稈、殘茬、修剪物等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物歸還土壤，以達到肥田增產(chǎn)的目的。這一過程引起了學(xué)者的廣泛關(guān)注，并在農(nóng)田、森林和草原生態(tài)系統(tǒng)開展了大量研究。植物殘體的初始化學(xué)組成是影響其分解速率的主要內(nèi)在因素，進而影響其養(yǎng)分釋放速率。植物殘體的N含量、木質(zhì)素含量、C/N等是影響其分解及養(yǎng)分釋放的特征性指標(biāo)，N、P含量越高、木質(zhì)素含量和C／N越低的植物殘體分解和養(yǎng)分釋放速率越快。在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，不同類型秸稈的腐解速率和養(yǎng)分元素釋放特征存在差異；在果園中，不同品種獼猴桃修剪枝條的分解及養(yǎng)分釋放受其初始化學(xué)組成的影響。茶樹修剪葉是茶園生態(tài)系統(tǒng)中植物殘體的主要成分，不同品種茶樹修剪葉的分解動態(tài)可能也存在差異，但目前相關(guān)研究主要集中在添加茶樹修剪物對土壤性質(zhì)、肥力、微生物群落及酶活性的影響，而修剪葉分解動態(tài)和養(yǎng)分釋放特征尚不明確。

川西丘陵地區(qū)地理氣候條件獨特，水熱資源豐富，植茶歷史悠久。為適應(yīng)生產(chǎn)需求，20世紀(jì)末品種選育推廣工作廣泛開展，形成了豐富的茶樹品種資源。前期研究發(fā)現(xiàn)，長期種植不同品種茶樹后土壤C、N、P的分布存在差異，不同品種茶樹修剪物化學(xué)組成不同，可能導(dǎo)致其分解及元素釋放過程存在差異，進而導(dǎo)致土壤性質(zhì)與養(yǎng)分狀況逐漸變化。因此，本研究以不同品種茶樹[福鼎大白（FD）、川茶3號（CC3）、川沐217（CM217）和川農(nóng)黃芽早（CN）]修剪葉為研究對象，采用分解袋法進行室內(nèi)分解試驗，探討修剪葉的分解動態(tài)和養(yǎng)分釋放特征，以期為川西低山丘陵區(qū)茶園土壤合理施肥、茶樹修剪葉資源化利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

研究區(qū)位于四川省雅安市名山區(qū)中峰鎮(zhèn)萬畝生態(tài)茶園（30°12＇27＂N，103°12＇16＂E），該地屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，全年降雨充沛。研究涉及的4個品種茶樹均栽種于生態(tài)茶園的品比試驗園區(qū)，園區(qū)地貌為丘陵臺地，土壤類型為第四紀(jì)老沖積物發(fā)育而成的黃壤。試驗園區(qū)內(nèi)茶樹栽培管理措施一致，茶樹樹齡相同，茶樹種植密度約為8×104株·hm-2，大、小行距分別為（1.50±0.04）m和（0.30±0.15 ）m。

以園區(qū)內(nèi)FD、CC3、CM217和CN4個優(yōu)良品種茶樹的修剪葉作為試驗材料。其中，F(xiàn)D為國家級良種，屬小喬木型、中葉類、早芽種，生長勢強、抗逆性強，是全國區(qū)域試驗的標(biāo)準(zhǔn)對照種。CC3、CM217和CN均為四川農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)連續(xù)多年單株定向無性繁殖培育而成的省級優(yōu)良品種。其中，CC3和CN屬灌木型、中葉類、特早生種，分別是制作綠茶和黃茶的優(yōu)良品種。CM217屬半喬木型、中葉類、早生種，具有較強的抗寒、抗旱能力，是紅茶綠茶兼制的優(yōu)良品種。

1.2 試驗設(shè)計

于茶樹輕修剪后進行修剪葉的采集，采集的修剪葉一部分用于測定初始化學(xué)組成，另一部分用于分解試驗。在每個品種植茶樣地中用取土器采集0-20cm土層的原狀土1.4-1.8 kg，土樣放置于圓形聚丙烯容器底（直徑10 cm、高25 cm），容器頂部預(yù)留5cm放置分解袋，不同品種植茶土壤基本理化性質(zhì)如表1所示。稱取10 g修剪葉鮮樣（含水量為39%-50%）裝入分解袋（10 cm×10 cm，孔徑1 mm），將分解袋固定在對應(yīng)品種的土柱表面，并置于大棚內(nèi)，以避免培養(yǎng)過程中外來物質(zhì)的影響，培養(yǎng)期間每周通過稱質(zhì)量的方法進行一次補水，使土壤含水量保持在田間持水量的60%。每個品種設(shè)置3個重復(fù)、6次采樣時間，4個品種一共72個土柱。分解試驗開始于2021年3月，在培養(yǎng)的第15、30、60、120、180、360天回收分解袋，回收的分解袋用鑷子小心去除表面附著的泥土等雜質(zhì)，將分解袋中的修剪葉于60℃烘干至恒質(zhì)量后，記錄其質(zhì)量并保存?zhèn)錅y。

1.3 測定項目與方法

修剪葉的C含量采用重鉻酸鉀容量法—外加熱法測定，N、P含量經(jīng)由硫酸—過氧化氫消煮后，分別采用靛酚藍比色法和鉬銻抗比色法測定；初始化學(xué)組成的木質(zhì)素和纖維素含量采用重鉻酸鉀—硫酸亞鐵銨滴定法測定。

土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)中，容重采用環(huán)59法測定，土壤有機碳含量采用高溫外加熱重鉻酸鉀氧化-容量法測定，土壤全氮含量采用凱氏定氮法測定，土壤全磷含量采用鉬藍比色法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用質(zhì)量損失率表示分解過程中修剪葉質(zhì)量損失情況，其計算公式為：

Rt=（M0-Mt）/M0×100%

式中：Rt表示第t次采樣時修剪葉的質(zhì)量損失率，%；M0表示修剪葉初始干物質(zhì)質(zhì)量，g；Mt表示第t次采樣時分解袋中修剪葉剩余樣品的干物質(zhì)質(zhì)量，g。

采用Olson指數(shù)衰減模型，擬合4種茶樹修剪葉的分解動態(tài)，在此基礎(chǔ)上，預(yù)估各品種修剪葉分解的半衰期（T0.5，分解50%所需時間）和周轉(zhuǎn)期（T0.95，分解95%所需時間）。

R=a×e-kt

T0.5=-ln 0.5／k

T0.95=-ln 0.95/k

式中：R表示修剪葉質(zhì)量殘留率；a為擬合參數(shù)；k為分解系數(shù)；t為分解時間，a。

采用元素釋放率表示分解過程中修剪葉元素的釋放，其計算公式為：

Dt=（E0-Et）/E0×100%

式中：Dt真表示第t次采樣時修剪葉的元素釋放率，%；E0為分解初期修剪葉元素總量，g；Et為t時刻修剪葉元素殘留量，g。

采用SPSS 20.0進行試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，選擇LSD法進行多重比較，Person法進行相關(guān)性分析；圖表制作分別采用Origin 9.0和Excel 2016。

2 結(jié)果與分析

2.1 茶樹修剪葉初始化學(xué)組成

表2為不同品種茶樹修剪葉初始化學(xué)組成，由表2可知，不同品種茶樹修剪葉初始化學(xué)組成差異顯著。CC3修剪葉初始C含量最高，分別是CN、CM217和FD的1.02、1.09倍和1.07倍（P＜0．05）；CM217修剪葉初始N、P含量最高。CN修剪葉初始木質(zhì)素、纖維素含量和木質(zhì)素／N最高；CM217修剪葉C/N、木質(zhì)素／N和纖維素含量顯著低于其余3個品種（P＜0．05）。

2.2 茶樹修剪葉質(zhì)量損失率及Olson模型擬合

圖1是不同品種茶樹修剪葉質(zhì)量損失率隨分解時間的變化特征，各品種茶樹修剪葉質(zhì)量損失率隨分解的進行均呈現(xiàn)出先快速上升后緩慢上升的趨勢。各品種茶樹修剪葉質(zhì)量損失率在分解前期（0-120 d）增加了約30個百分點；在分解后期（121-360 d）僅增加了約10個百分點。不同品種茶樹修剪葉質(zhì)量損失率在各分解時期差異顯著。在分解前期，CM217和CC3的質(zhì)量損失率大于FD和CN；CM217修剪葉質(zhì)量損失率在各分解時期均高于CN。在第360天時，CM217和FD修剪葉的質(zhì)量損失率最高，表明CM217和FD分解較快，而CC3和CN分解較慢。

表3為不同品種茶樹修剪葉分解過程的Olson指數(shù)模型，由表3可知，不同品種修剪葉的Olson指數(shù)模型相關(guān)系數(shù)均達到顯著水平（P＜0．05），表明Olson模型擬合效果良好，能較好預(yù)測修剪葉分解過程。4個品種茶樹修剪葉分解系數(shù)在0.49-0.58之間，分解半衰期在1.20-1.43 a之間，周轉(zhuǎn)期在5.20-6.16 a之間。其中FD和CM217修剪葉的分解系數(shù)較大、半衰期和周轉(zhuǎn)期更短，分解較快。

2.3 茶樹修剪葉分解過程中C、N、P養(yǎng)分動態(tài)

圖2為修剪葉分解過程中C、N、P含量變化及釋放特征，由圖2可知，各品種茶樹修剪葉C、N、P含量在分解過程中呈現(xiàn)出不同的變化趨勢。各品種茶樹修剪葉C含量呈現(xiàn)波動變化的趨勢，F(xiàn)D、CC3和CN修剪葉C含量在分解試驗結(jié)束后均降低。在分解前期，各品種茶樹修剪葉C含量均呈現(xiàn)先升高后降低再升高的趨勢。FD和CM217修剪葉C含量在分解的0-15 d迅速增加，增長率是CC3和CN的8.5-24.5倍；在分解后期，CM217、CC3和CN修剪葉C含量趨于平穩(wěn)，F(xiàn)D則呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢。各品種茶樹修剪葉N含量呈現(xiàn)波動變化的趨勢，在分解試驗結(jié)束后，各品種茶樹修剪葉N含量均顯著降低。在分解前期，各品種茶樹修剪葉N含量先降低后升高；在分解后期，各品種茶樹修剪葉呈現(xiàn)緩慢下降的趨勢。各品種茶樹修剪葉P含量呈現(xiàn)先迅速下降后逐漸平穩(wěn)的趨勢。

各品種茶樹修剪葉C、N、P釋放率隨分解進程均出現(xiàn)上升趨勢。就C釋放率而言，CC3修剪葉的C釋放率在整個階段處于較高水平。在分解前期，4個品種茶樹修剪葉C釋放率快速增加，釋放了約30%的C元素；在分解后期，F(xiàn)D修剪葉C釋放率增加較快，在第360天時，其C釋放率最高。就N釋放率而言，在分解前期，F(xiàn)D和CC3呈現(xiàn)上升的趨勢，CM217和CN則呈現(xiàn)先迅速上升后降低的趨勢，在第30-60天，CM217和CN修剪葉N釋放率分別下降了15.6個和10.4個百分點。在第30天時，CM217的N釋放率最高，分別是CN、FD和CC3的0．71、1.46倍和2.69倍。在分解后期，各品種茶樹修剪葉N釋放率均緩慢上升，在第360天時，CN和FD修剪葉的N釋放率最高，分別為58.3%和56.5%。各品種茶樹修剪葉P釋放率在分解前期快速上升，在分解后期趨于平穩(wěn)。在分解試驗結(jié)束時，CC3和CM217修剪葉P釋放率最高，分別為71.5%和70.3%。

2.4 茶樹修剪葉質(zhì)量損失率和養(yǎng)分釋放與初始化學(xué)組成之間的關(guān)系

圖3為修剪葉質(zhì)量損失和養(yǎng)分釋放與初始化學(xué)組成之間的關(guān)系，由圖3可知，修剪葉的質(zhì)量損失率與初始化學(xué)組成C含量、纖維素含量和木質(zhì)素含量顯著負(fù)相關(guān)（P＜0．05）；C釋放率與初始化學(xué)組成的N含量和P含量顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），P釋放率與初始化學(xué)組成N含量顯著正相關(guān)（P＜0.05）。

3 討論

本研究中，川西低山丘陵區(qū)4個代表性茶樹品種修剪葉分解過程的Olson模型擬合度良好，分解系數(shù)為0.49-0.58，較我國大陸同一氣候帶森林生態(tài)系統(tǒng)凋落物的平均值（0．63）低，而較農(nóng)田小麥和玉米秸稈的平均值（0.006-0.011）高，表明茶園修剪葉周轉(zhuǎn)期介于農(nóng)田作物秸稈和森林凋落物之間。這可能是由于茶園并不具備農(nóng)田溫潤的環(huán)境，農(nóng)田的濕度和溫度有利于秸稈的腐解，使得秸稈分解速率比茶樹修剪葉更快，而茶園修剪物（29.49-33.91）較森林凋落物（65-80）的C/N更接近25，使得茶園土壤中微生物對植物殘體的分解釋放速率更快。茶樹修剪葉與森林凋落物、玉米和小麥秸稈的分解周期存在差異，但分解過程匯總質(zhì)量損失率所表現(xiàn)出的趨勢相似，具有先快后慢的特點。這是由于植物殘體分解前期水溶性物質(zhì)容易淋失、易分解物質(zhì)大量降解，但隨著分解持續(xù)，木質(zhì)素等難分解物質(zhì)不斷累積，后期分解速率明顯減慢。因此，本研究中，在管理措施相同的條件下，導(dǎo)致不同品種茶樹修剪葉分解過程差異的原因主要是修剪葉自身化學(xué)組成不同。

本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同品種茶樹修剪葉分解動態(tài)之間存在差異，CM217修剪葉質(zhì)量損失率在各分解時期均高于CN（圖1）。這可能是受到修剪葉的初始化學(xué)組成的影響。相較于其他品種，CM217修剪葉初始N、P含量最高（表2），N、P含量高的植物殘體更有可能激發(fā)微生物分解者的活性，進而加速凋落物的分解，故在分解前期，其分解速率較快，N、P養(yǎng)分釋放率較高。CN修剪葉的初始N含量和P含量僅次于CM217（表2），但其分解速率最慢，這可能是由于CN修剪葉的初始木質(zhì)素和纖維素含量最高，導(dǎo)致其后期分解速率減緩。在本研究中，修剪葉的分解速率與木質(zhì)素和纖維素呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（圖3）。木質(zhì)素由結(jié)構(gòu)復(fù)雜、穩(wěn)定、多樣的無定形三維體型大分子構(gòu)成，是植物殘體中最難分解的成分，植物殘體的初始木質(zhì)素含量越高，凋落物分解速率越慢。CC3的木質(zhì)素和纖維素含量較高，化學(xué)性質(zhì)更穩(wěn)定，需要借助特定的微生物才能夠加速分解，因此CC3分解速率最慢。此外，F(xiàn)D修剪葉分解速率較高，除與其較高的木質(zhì)素和纖維素含量有關(guān)外，還受其土壤P含量的影響。土壤中較高的P含量可提高分解者活性，從而促進凋落物中含C物質(zhì)的分解，進而對凋落物分解和C釋放有促進作用。

在茶樹修剪葉分解釋放過程中，修剪葉中的元素也隨之遷移，包括淋溶-累積-釋放、累積-釋放、直接釋放等模式。本研究中修剪葉C含量呈現(xiàn)在0-15d時上升，16-60 d時下降的趨勢（圖2），這可能是因為分解前期，修剪葉水溶性、有機溶性和酸溶性有機碳組分共占比為51 .23%-62.58%，修剪葉中的C元素在分解前期主要以可溶性有機物質(zhì)形式淋失，C元素釋放較慢，隨著分解進程推進，易分解有機物質(zhì)開始分解。不同品種茶樹修剪葉C含量在分解過程中波動變化，但其C釋放率隨分解時間呈增加趨勢，表明其C釋放模式均為直接釋放模式。凋落物P元素在分解前期多以磷酸根或有機磷形式淋失，因此，在分解前期，修剪葉P元素釋放速率快速上升而P含量迅速下降并維持較低水平，但P元素在分解后期易受其含量的限制，故其釋放率趨于平穩(wěn)，P元素的釋放模式同為直接釋放模式。不同品種茶樹修剪葉的N釋放模式存在差異。其中，F(xiàn)D和CC3茶樹修剪葉N元素為直接釋放模式，CM217和CN的N元素為淋溶-累積-釋放模式。CM217和CN的N釋放模式不同可能是由于其修剪葉初始N含量較高（表3）。在分解前期，受淋溶作用影響，N元素以含N鹽的形式釋放，但外界養(yǎng)分輸入或分解者固定作用會導(dǎo)致凋落物N元素的積累，凋落物中的初始養(yǎng)分含量越高，分解初期養(yǎng)分釋放的作用就越明顯，故在分解前期，CM217和CN修剪葉的N元素釋放較快。隨著分解的持續(xù)進行，修剪葉的C含量趨于平穩(wěn)而N、P含量下降，修剪葉C/N上升，CM217和CN出現(xiàn)了N元素的固定現(xiàn)象。植物殘體養(yǎng)分釋放的閾值受物種、環(huán)境條件等因素的影響，其可能導(dǎo)致不同品種茶樹修剪葉在分解過程的N釋放模式有所差異。因此，在茶園栽培CM217和CN茶樹時，修剪過后應(yīng)當(dāng)注意適量施氮以抑制修剪葉N元素的釋放。

4 結(jié)論

（1）在360 d的分解試驗中，茶樹修剪葉呈前期分解快、后期分解慢的趨勢。不同品種茶樹修剪葉的分解速率存在差異，主要受到修剪葉自身化學(xué)組成的影響。福鼎大白和川沐217茶樹修剪葉分解較快，川茶3號和川農(nóng)黃芽早較慢。茶樹修剪葉的分解能力受修剪葉初始化學(xué)組成中碳、纖維素和木質(zhì)素含量的限制，因此在茶樹修剪葉歸還過程中可考慮采用堆肥等方式以促進木質(zhì)素和纖維素的降解，提升茶樹對修剪葉的養(yǎng)分利用效率。

（2）4個品種茶樹修剪葉的碳、磷元素均體現(xiàn)為直接釋放模式。福鼎大白和川茶3號修剪葉的氮元素為直接釋放模式，川沐217和川農(nóng)黃芽早修剪葉的氮元素為淋溶-累積-釋放模式。在分解試驗結(jié)束時，福鼎大白和川農(nóng)黃芽早修剪葉的碳、氮釋放率較高，川茶3號和川沐217修剪葉的磷釋放率較高。在茶園栽培川沐217和川農(nóng)黃芽早茶樹時，修剪過后應(yīng)當(dāng)注意適量施氮以抑制修剪葉氮元素的釋放。

（責(zé)任編輯：李丹）

基金項目：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)科建設(shè)雙支計劃特色創(chuàng)新團隊項目（T202103）