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幼龄茶园、低产衰老改造茶园和未封行成龄茶园，极易滋生种类多、生长快的杂草，与茶树争肥、争水、争光、争空间，是茶树病虫害的过渡寄主，危害茶树生长，降低茶树成活率和茶叶产量品质[1-2]。人工除草费时费力、成本高，锄头等器械易碰伤幼龄茶树主干；化学除草快速高效、低成本，但影响茶叶质量安全，污染环境[3-4]。因此，研究成本低、效果好、无污染的茶园杂草防控技术，对于茶叶绿色高效生产非常重要。
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近年来，间套作抑草、覆盖抑草在茶园中得到广泛应用[5]。茶园间作‘白三叶草’[6]、‘紫花苜蓿’[7]、‘圆叶决明’[8]、‘茶肥1号’[9]等豆科绿肥种植，对抑制杂草生长、提高土壤肥力、茶叶品质等具有良好的效果。茶园间作‘鼠茅草’，抑制杂草生长、提高土壤有机质含量和改良土壤理化性质的效果明显，一次播种，多年受益[10]。秸秆、地膜、防草布等覆盖是另一种非化学杂草防控措施，秸秆覆盖成本高，难以大面积推广。地膜、防草布覆盖具有成本低、保湿增温、抑制杂草等优点，已进行大量推广。姚健等[11]研究认为，茶园覆盖地膜可有效保墒、增温、抑草，显著提高茶树成活率。然而，难降解的黑色地膜具有不透气、不透水、易破碎形成残膜等缺陷[12]。防草布具有透水、透气、保温保墒、使用寿命长、易回收等优点，已广泛应用于农业生产[13-14]。蒋慧光等[15]研究发现茶园覆盖防草布可提高土壤温湿度、促进茶树生长、高效防治杂草。目前，很少有研究茶园间作绿肥、不同覆盖物对土壤酶活性的影响，以及茶园不同杂草防控技术效果和成本的综合比较。为此，本研究在同一茶园，设置清耕、间作‘茶肥1号’、防草布覆盖和黑色地膜覆盖4种处理，探究不同处理对杂草生物量、茶叶产量品质、土壤湿度、土壤pH值、土壤养分和土壤酶活性的影响，结合评估成本，为茶园杂草绿色高效防控提供理论支撑。
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1 材料与方法
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1.1 供试材料
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本试验在贵州省茶叶研究所贵阳茶树品种区试验地进行，供试材料为无性系茶树品种‘中黄3号’，树龄3年，双行双株种植，大行距150cm，小行距40cm，穴距33cm。茶园管理一致，长势一致。
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黑色聚丙烯防草布，厚度0.15mm，宽度1.2m； 黑色聚乙烯地膜，厚度0.015mm，宽度1.2m；‘茶肥1号’为湖南省茶叶研究所选育的一年生亚灌木豆科植物。
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1.2 试验方法
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1.2.1 试验设计
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试验设4个处理，清耕（CK）、间作‘茶肥1号’（T1）、防草布覆盖（T2）和黑色地膜覆盖 （T3）。每个处理重复3次，共12个小区，每个小区面积为15m2 （1.5m×10m）。2019年4月16日浅锄茶园杂草。T1小区茶树大行间间作‘茶肥1号’；T2小区茶树大行间铺长10m、宽1.2m的防草布，地布钉固定边缘；T3小区茶树大行间铺长10m、宽1.2m的黑色地膜，覆土固定边缘。2019年7月23日离地20cm第1次割青，覆盖在T1小区茶树大行间，测定各处理杂草生物量、鲜叶产量。持续7d多云转晴后，8月20日测定土壤湿度。9月12日离地30cm第2次割青、覆盖，测定各处理的杂草生物量、鲜叶产量。制作一芽二叶烘青绿茶生化样。
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2019年9月12日，间隔2m，取每个处理大行中间3个0~20cm土样混合，一部分低温保存，备土壤酶活性测定；另一部分自然干燥，备土壤理化性质检测。防草布覆盖约18个月后，2020年10月8日，间隔2m取T2根际（T2R）、防草布边缘 （T2WCE）、大行中间（T2MBL）0~20cm土样，用于测定土壤酶活性。
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1.2.2 杂草生物量、新梢产量、品质成分含量、土壤理化性质和土壤酶活性测定
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人工浅锄全部杂草称重，测定生物量。按一芽二叶标准采摘新梢，记录产量。采用33.3cm× 33.3cm的样框在每个小区随机取3个点，计数10cm叶层范围内萌动芽以上的芽梢数，观测发芽密度。从各处理挑选出标准一芽二叶，测定百芽重，3次重复。
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水浸出物、咖啡碱、茶多酚和游离氨基酸含量的测定分别采用GB/T8305-2013、GB/T8312-2013、GB/T8313-2018和GB/T8314-2013。各处理随机选取6个点，采用土壤湿度计测定大行中间0～20cm土壤湿度。分别采用LY/T1237-1999、 LY/T1228-2015、LY/T1234-2015、LY/T1232-2015、LY/T1228-2015、LY/T1234-2015、LY/T1232-2015、LY/T1239-1999测定土壤有机质、全氮、全磷、全钾、水解性氮、有效磷、速效钾含量和pH值。
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2019年采用北京索莱宝科技有限公司生产的试剂盒测定4个处理的土壤淀粉酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶活性。土壤淀粉酶活性以1g土样24h催化生成还原糖的mg数表示（mg·g-1·24h-1）； 土壤酸性磷酸酶活性以1g土壤24h释放酚的nmol数表示（nmol·g-1·24h-1）； 土壤过氧化氢酶活性以1g土样24h催化H2O2 降解的mmol数表示 （mmol·g-1·24h-1）。土壤多酚氧化酶活性以1g土样24h生成紫色没食子素的mg数表示（mg· g-1·24h-1）。
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2020年采用李振高等[16] 的方法测定T2R、 T2WCE、T2MBL的土壤过氧化氢酶、多酚氧化酶、脲酶和硝酸还原酶活性，略作修改。土壤过氧化氢酶活性测定采用高锰酸钾滴定法，酶活性以1g土壤24h内消耗0.1mol·L-1 KMnO4 溶液的mmol数表示（mmol·g-1·24h-1）；土壤多酚氧化酶活性测定采用邻苯三酚比色法，酶活性以1g土壤24h生成紫色没食子素的mg数表示（mg·g-1·24h-1）； 土壤脲酶活性测定采用靛酚蓝比色法，酶活性以5g土壤24h生成NH3-N的mg数表示（mg·5g-1· 24h-1）；土壤硝酸还原酶活性测定采用酚二磺酸比色法，酶活性以1g土壤24h消耗NH3-N的mg数表示（mg·g-1·24h-1）[16]。
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1.3 统计分析
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采用SPSS 26.0对相关试验数据进行单因素方差分析，组间多重比较采用最小显著差异法 （LSD）[17]。
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2 结果与分析
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2.1 对茶园杂草生物量的影响
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如表1所示，两次杂草生物量大小均为CK>T3> T1>T2。CK杂草生物量显著高于T1、T2、T3。T2杂草生物量显著小于CK、T3。7月23日T1和T3之间无显著差异，9月12日T3杂草生物量显著大于T1、T2。可见，T2的杂草防治效果最好，其次为T1。
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注：同列不同小写字母表示各处理间差异显著（P<0.05）。下同。
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2.2 对茶园茶叶产量的影响
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各处里间两次观测的总鲜叶产量（图1A）、平均发芽密度（图1B）和平均一芽二叶百芽重（图1C）无显著差异。CK的总鲜叶产量、发芽密度和一芽二叶百芽重略高于T1、T2、T3，而T1的总鲜叶产量、发芽密度和一芽二叶百芽重略低于其他处理。表明各处理间总鲜叶产量无显著差异，T1产量略低于其他处理。
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图1 各处理的总鲜叶产量、平均发芽密度和平均一芽二叶百芽重
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注：图柱上不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。下同。
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2.3 对茶叶主要品质成分的影响
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各处理间的水浸出物、咖啡碱、茶多酚和游离氨基酸含量以及酚氨比无显著差异（表2）。T1的咖啡碱和游离氨基酸含量略高于其他3个处理，而酚氨比值最低。T3的酚氨比值略低于T2、 CK，T2、CK的酚氨比值相等。初步表明各处理间的品质成分无显著差异，T1略微有利于提高绿茶品质。
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2.4 对茶园土壤湿度、pH值和肥力的影响
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如图2A所示，T1、T2、T3的土壤湿度分别为76.5%、78.2%、63.8%，显著高于CK（49.8%）。 CK、T3的土壤湿度显著低于T1、T2。相对于清耕，种植绿肥和覆盖都可显著提高土壤湿度，覆盖防草布（T2）效果最好。CK、T1、T2、T3的土壤pH值分别为4.65、4.64、4.31、4.71（图2B），各处理间无显著差异，T2的土壤pH值最低，比CK低7.3%，表明T2可降低土壤pH值。
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图2 不同处理的土壤湿度和土壤pH值
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由表3可知，各处理间的有机质、全氮含量无显著差异。相较于CK，T1、T2的有机质含量分别增加了7.3%、12.0%，T3降低了1.3%。CK、T2的全磷含量显著高于T1、T3，CK、T3的全钾含量显著高于T1、T2。T1的水解性氮含量显著高于CK，增加了8.2%；T2、T3的水解性氮含量显著低于CK，分别降低了14.5%、18.9%。T2有效磷含量显著低于CK、T1，与T3无显著差异。T2、T3的速效钾含量显著高于CK、T1；T1、T2、T3的速效钾含量分别比CK增加了11.1%、25.0%、35.6%。总体来看，T1可提高土壤肥力，T2、T3可降低土壤水解性氮、有效磷含量。
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2.5 对茶园土壤酶活性的影响
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2.5.1 各处理的土壤酶活性
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土壤淀粉酶活性为T3>T1>CK>T2；T3的土壤淀粉酶活性显著高于其他处理，比CK增加了20.8%； T2显著低于其他处理，比CK降低了18.1%；CK和T1之间无显著差异（图3A）。土壤多酚氧化酶活性为T1>CK>T2>T3，各处理间差异显著（图3B）。 T1、T2、T3的过氧化氢酶活性分别比CK低3.1%、 2.8%、4.9%，且各处理间无显著差异（图3C）。T1的土壤酸性磷酸酶活性显著高于其他处理，T2、T3的土壤酸性磷酸酶活性略低于CK（图3D）。
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2.5.2 T2 根际、防草布边缘、大行中间土壤酶活性
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T2R、T2WCE、T2MBL的土壤多酚氧化酶活性分别为29.28、52.60、17.16mg·g-1·24h-1，呈显著差异（图4A）。T2WCE的土壤过氧化氢酶活性为4.06mmol·g-1·24h-1，显著高于T2R（3.38mmol·g-1·24h-1）、T2MBL（3.34mmol·g-1·24h-1） （ 图4B）。T2MBL的土壤脲酶活性为2.74mg· 5g-1·24h-1，显著低于T2R（15.73mg·5g-1· 24h-1）、T2WCE（14.25mg·5g-1·24h-1）（图4C）。T2R、T2WCE、T2MBL的硝酸还原酶活性分别为77.83、81.02、167.79mg·g-1·24h-1，T2MBL的硝酸还原酶活性显著高于T2R、T2WCE（图4D）。再次说明，防草布覆盖显著降低了土壤多酚氧化酶活性，而对土壤过氧化氢酶活性影响不大。防草布覆盖显著降低了土壤脲酶活性、显著增加了土壤硝酸还原酶活性，结合肥力分析，表明T2可引起氮肥流失、降低氮肥利用率。防草布边缘略微降低土壤脲酶活性、增加硝酸还原酶活性，不利于氮素利用。
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图3 不同处理的土壤淀粉酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶和酸性磷酸酶活性
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图4 T2的根际（T2R）、防草布边缘（T2WCE）和大行中间（T2MBL）的土壤多酚氧化酶、过氧化氢酶、脲酶和硝酸还原酶活性
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注：图中土壤多酚氧化酶、过氧化氢酶活性测定方法与图3不同。
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2.6 不同处理的成本分析
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茶树树冠面和未覆盖到的地方，杂草滋生、地膜极易破碎长草，需要进行人工清除。‘茶肥1号’ 幼苗期需要除草2次。黑色聚丙烯防草布和地布钉使用寿命3年以上，按3年使用期限，原料价格按3年平均计算。黑色聚丙烯防草布和黑色聚乙烯地膜成本每年每公顷分别为3000和1950元，地布钉成本每年每公顷为425元，‘茶肥1号’种子成本每年每公顷为1500元。
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T1、T2、T3每年每公顷总成本分别为CK的79.5%、62.6%、58.3%，3种处理均可大幅降低除草成本（表4）。结合杂草生物量防治效果，T2的综合效果最好。
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注：劳务费包括播种费，割青、覆盖费，揭盖费，除草费，按130元·d-1 计算。
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3 讨论
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3.1 间作绿肥、覆盖对茶园杂草生物量、茶叶产量品质的影响
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茶园间作绿肥、覆盖减少土壤裸露，遮光性强，可有效抑制杂草生长。间作‘黑麦草’对茶园杂草防控效果达80%以上，还可有效控制茶园虫害的发生[18]。蒋慧光等[15]研究发现防草布和黑色地膜对杂草的防治效果分别达到了100%和93.5%。与这些研究结果相似，在本研究中，T1、T2、T3的杂草生物量均显著低于CK，T2的杂草防控效果最好。本研究的T3杂草防治效果不如T1，尤其是9月12日的杂草生物量显著高于T1，其原因可能是难降解的普通黑地膜使用寿命短，受自然风化、机械耕作和踩踏的影响，极易破碎，杂草滋生[19-20]。
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本研究各处理间的茶叶产量和主要品质成分无显著差异。T1产量略低于其他处理，但略有利于提高绿茶品质。可能是没有及时刈割‘茶肥1号’，遮光过度，降低了茶树光合能力，引起产量下降。傅海平等[21]研究认为茶园间作‘茶肥1号’需采用适当的比例分批进行刈割，提高茶树净光合速率。适当遮阴有利于茶树氮代谢、抑制碳代谢，而提高绿茶品质[22]。因此，间作有高杆绿肥的茶园特别是幼龄茶园，需合理刈割，促进茶树生长。
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3.2 间作绿肥、覆盖对茶园土壤肥力、土壤酶活性的影响
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本研究显示T3的保湿能力不如T1、T2，其原因可能是地膜破碎导致土壤水分蒸发散失加剧。 T1的保湿能力不如T2，可能是‘茶肥1号’生长需要消耗大量水分。各处理间的pH值无显著差异，T2可能会降低土壤pH值。李发康等[23]研究发现，苹果园覆盖园艺地布可有效提升土壤水分含量、降低土壤pH值。这可能是地布覆盖后提升了土壤含水量，增加了土壤有效铝含量，促进了交换酸的产生，进而降低了土壤pH值。多数研究表明，种植绿肥可提高肥力、改善土壤理化性质[6-9]，本研究种植的‘茶肥1号’也得到了类似效果。
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参与有机碳、氮、磷等元素分解相关的土壤淀粉酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶、脲酶、硝酸还原酶、酸性磷酸酶等，能较大程度地反映土壤肥力状况[24]。土壤淀粉酶可以分解土壤中的淀粉，是土壤有机碳循环的重要酶[25]；土壤过氧化物酶可以氧化土壤中的有机质，加速土壤有机物转变为稳定腐殖质[26]；土壤多酚氧化酶是土壤有机质形成的关键酶，是土壤腐殖化的一种媒介，与过氧化物酶具有协同作用[27]。脲酶可将有机氮化物转化为植物可直接吸收利用的无机氮[28]。土壤硝酸还原酶在嫌气厌氧条件下，将硝酸盐（NO3-）转化为亚硝酸盐（NO2-），并最终转化为氮气[24]。土壤酸性磷酸酶促进土壤有机磷的矿化与分解，有助于植物对磷的吸收[29]。本研究显示，种植绿肥、防草布覆盖、地膜覆盖均可略微降低土壤过氧化氢酶活性，防草布覆盖显著降低了脲酶活性。研究其原因可能是覆膜增加了土壤湿度，使微生物和根系呼吸增加，CO2 分压增高，降低了土壤氧化还原电位，同时受土壤pH值下降的影响，从而抑制了这两种酶的活性。有研究发现，玉米地[28]、蚕豆地[30]覆膜之后的脲酶、过氧化氢酶活性较不覆盖有所降低，与本研究结果一致。也有研究认为，脲酶、酸性磷酸酶活性来源于蚯蚓、食细菌线虫的排泄物，土壤接种蚯蚓、食细菌线虫均极显著提高了土壤脲酶和酸性磷酸酶活性[31]。本研究的防草布覆盖可能不利于蚯蚓、食细菌线虫生存，而降低了土壤脲酶和酸性磷酸酶活性。种植‘茶肥1号’和地膜破碎，有利于蚯蚓生长，这也可能是T1和T3的酸性磷酸酶活性高于T2的原因。田寿乐等[32]研究发现，黑白地膜覆盖降低了山地板栗园土壤酸性磷酸酶活性，与本研究结果一致，这可能是T2、T3土壤有效磷含量低的原因。有研究认为，砂姜黑土秸秆覆盖量过高不利于增加土壤淀粉酶活性，适度覆盖相对于不覆盖可以显著增加土壤淀粉酶活性[25]。本研究T1和T3的土壤淀粉酶活性均高于CK，而T2的土壤淀粉酶活性低于CK，与上述研究结果一致。随着毛竹林地表稻草覆盖年限的增加，土壤多酚氧化酶活性表现下降的趋势[27]。本研究T2、T3的土壤多酚氧化酶活性低于CK，而T1的土壤多酚氧化酶活性高于CK，可能是土壤通气性较差、pH值降低、缺氧，酶活性受抑制。本研究显示，防草布覆盖的土壤硝酸还原酶活性显著高于未覆盖，可能是覆盖提供了厌氧条件，促进了该酶的活性，引起氮素的损失，这也可能是T2、T3的土壤氮素含量低于CK的原因。4个处理中T2的土壤有机质含量最高，其土壤淀粉酶、过氧化氢酶活性、多酚氧化酶活性均低于CK，这些酶的活性受到了抑制，不利于有机碳转化。
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4 小结
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本研究表明T1可略微降低茶树新梢酚氨比，改善土壤理化性质、提高土壤肥力，但需合理刈割而促进幼龄茶树生长；T3的成本最低，但是普通黑地膜使用寿命短，后期防控效果差，极易破碎形成残膜，污染环境；T2的综合效果更好，但存在降低有机碳、磷等分解的相关酶活性，促进反硝化作用等问题，因此还需优化完善。
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摘要
探究茶园不同杂草防控模式的效果，寻找成本低、效果好、无污染的措施，为茶园杂草绿色高效防控提供理论支撑。于 2019 ～ 2020 年在同一幼龄茶园设置清耕（CK）、间作‘茶肥 1 号’（T1）、防草布覆盖（T2）和黑色地膜覆盖（T3）试验，测定 4 个处理的杂草生物量、茶叶产量、茶叶品质成分、土壤理化性状、土壤酶活性，并比较分析经济效率。结果表明，杂草生物量为 CK>T3>T1>T2，CK 显著高于其他处理。各处理间茶叶产量、 品质成分无显著差异，T1 产量、酚氨比略低于其他处理。T1、T2、T3 的土壤湿度分别为 76.5%、78.2%、63.8%， 显著高于 CK（49.8%）。T2 的土壤 pH 值比 CK 低 7.3%。T1 可提高土壤肥力，T2、T3 可降低土壤水解性氮、有效磷含量。土壤淀粉酶活性为 T3>T1>CK>T2，T2 显著低于其他处理；土壤多酚氧化酶活性为 T1>CK>T2>T3，各处理间差异显著。T1、T2、T3 的过氧化氢酶活性分别比 CK 低 3.1%、2.8%、4.9%。T1 的土壤酸性磷酸酶活性显著高于 CK，T2、T3 的土壤酸性磷酸酶活性略低于 CK。T2 的根际（T2R）、防草布边缘（T2WCE）和大行中间（T2MBL）的土壤多酚氧化酶活性分别为 29.28、57.60 和 17.16 mg·g-1·24 h-1。T2WCE 的土壤过氧化氢酶活性，显著高于 T2R、T2MBL。T2MBL 的土壤脲酶活性，显著低于 T2R、T2WCE。T2MBL 硝酸还原酶活性显著高于 T2R、T2WCE。T1、T2、T3 每年每公顷总成本分别为 CK 的 79.5%、62.6%、58.3%。可见，T2 的综合效果最好， 但存在有机碳、磷等元素分解相关酶的活性降低，以及反硝化作用增强等问题，还需优化完善。
Abstract
Effects of different weed control treatments in tea garden were studied to find out an approach of low cost， good effect，non-pollution to deal with weeds，and provide theoretical support for green and efficient weed control． Four treatments were carried out in the same young tea garden from 2019 to 2020，including clean tillage（CK），intercropping with ‘Chafei No.1’（T1），weed barrier fabric（T2）and black plastic film（T3）．Weed biomass，tea yield，tea quality composition，soil physical and chemical properties，soil enzyme activity in four treatments were monitored，and economic profits were compared and analyzed．The result that the amount of weed biomass was CK>T3>T1>T2，and CK was significantly higher than other treatments．No significant differences in tea yield and quality composition among four treatments were observed． Yield and phenol ammonia ratio in T1 were slightly lower than other treatments．Soil moisture for T1，T2 and T3 was 76.5%， 78.2% and 63.8%，respectively，and was significantly higher than that for CK（49.8%）．Soil pH of T2 was 7.3% lower than that of CK．T1 could improve soil fertility，while T2 and T3 may reduce soil hydrolyzable nitrogen and available phosphorus content． Soil amylase activity was T3>T1>CK>T2，and T2 was significantly lower than other treatments．Soil polyphenol oxidase was T1>CK>T2>T3，and there were significant differences among the treatments．Catalase activities in T1，T2 and T3 was 3.1%， 2.8% and 4.9% lower than that in CK，respectively．Soil acid phosphatase activity in T1 was significantly higher than that in CK．Soil acid phosphatase activity of T2 and T3 was slightly lower than that of CK．Soil polyphenol oxidase activity in rhizosphere （T2R），weed cloth edge（T2WCE）and middle of the big lines（T2MBL）of T2 was 29.28，57.60 and 17.16 mg·g-1·24 h -1， respectively．Soil catalase activity of T2WCE was significantly higher than that of T2R and T2MBL．Soil urease activity for T2MBL was significantly lower than that for T2R and T2WCE．Soil nitrate reductase activity in T2MBL was significantly higher than that in T2R and T2WCE．The total annual cost per hectare in T1，T2 and T3 was 79.5%，62.6% and 58.3% of CK，respectively． Our data suggested that T2 had the best overall effect，but there are still some problems to be solved，such as the decreasing of activity of related enzymes involved in the decomposition of organic carbon，phosphorus and other elements，and the promoting of denitrification.
Keywords
tea plantation ； weed control ； yield and quality ； soil fertility ； soil enzyme activity ； economic profit