广西茶叶高效节水灌溉制度研究

广西是红茶、绿茶、青茶（乌龙茶）生产最适宜地区之一，现有茶园3万hm2，年产茶叶1.96万t，单位产量位居全国前列。但是，95%以上茶园没有灌溉设施，对茶叶的灌溉技术、灌溉方式与灌溉制度的研究至今没有形成系统的理论。目前高效节水灌溉技术[1]虽然在小麦[2]、玉米[3-4]、棉花[5-6]、水稻[7]、甘蔗[8]等方面有大量研究，但在茶叶[9]上的研究较少，在广西地区几乎是空白。根据广西茶叶种植区的气候特点及茶树各生长期生理需水的特点，对种植面积较大的茶园进行灌溉方式、灌溉定额以及灌水制度研究，初步筛选出适合广西茶叶生产的最佳灌溉方案，以期为茶叶生产技术指导提供理论依据。
1 试验区概况
试验区位于广西壮族自治区北部，三江县八江乡布央村，试验区4.0 hm2，采用大田法开展试验。试验地建设有较为完善的灌溉试验区、试验区管理房和自动化灌溉系统。
2 试验方法
2.1 试验区茶叶生育期划分 2014—2018年在三江进行试验，生育期划分具体如下：春茶3月11日至5月10日，夏茶5月11日至9月20日，秋茶9月21日至11月30日，冬茶12月1日至次年3月10日。
2.2 茶叶需水量及蒸腾量测定
采用大田法测量茶叶需水量及棵间蒸发量和叶面蒸腾量。在茶叶主要生育期设置适宜的土壤含水量上下限和适宜湿润层深度（表1），用TDR水分测定仪每隔5～7 d监测根际10、20、30、40 cm 4个深度层次的土壤含水量，当土壤水分接近或降至各时期设定的土壤含水率的下限时，根据灌溉定额公式计算所需的灌水量，用滴灌带进行灌溉补水，以控制土壤水分含量在试验设定的区间内。
2.3 不同灌溉方式及灌溉定额试验设计
试验地面积约4.0 hm2，试验地划分12个长60 m，宽56 m，面积约0.33 hm2的小区。小区中间预留一条宽1 m的便道，方便通行，在道路两侧布置灌水管网[10]。
采用滴灌、微喷、喷灌、无灌溉（CK）对照4种灌溉方式进行试验，分别设计15个处理小区。每个小区再划分20个长14 m、宽13 m面积为166.67 m2的试验小区，每个小区两侧最外边一行为保护行，进行小区隔离与区分[11]。
灌溉定额处理水平3种（750、1 500、2 250 m3/hm2），分别在茶叶生长过程的春梢期、夏梢期、秋梢期、冬梢期处以不同的灌水次数;各处理随机排列，每个处理设3次重复共136次（15×3×3=135+CK），在试验小区中随机排列。每个小区两侧最外边设置有保护行，进行小区隔离与区分。
2.3.1 试验区灌溉设备布置。
根据茶叶的种植规格（行距1.2 m）及场地实际情况，采用滴灌、微喷、喷灌、无灌溉（CK）对照4种灌溉方式，灌溉设备按照茶树种植规格进行相应布置，设置3种灌溉定额处理水平。
2.3.2 最佳灌水次数的确定。由“2.3.1”试验结果得出的结论，设定灌溉定额为1 500 m3/hm2的前提条件下，分别设计全生育期灌水次数为6、8、9、10、11、12、13次不等的处理结果，根据各项生理指标及产量结果筛选出各生育期及全生育期的最佳灌水次数。
3 结果与分析
3.1 茶叶需水量与需水规律成果分析
由图1可知，茶叶需水量曲线呈现生长前、后期两头较低、生长中期较高，整体上呈“单峰”曲线的趋势变化。在茶叶各主要生育期中，夏梢期需水量最高，占全生育期的53%～63%;秋梢期需水量次之，占全生育期的14%～24%;春梢期和冬梢期需水量较低，春梢期占全生育期的10%～14%，冬梢期占全生育期的9%～13%。因此，夏梢期应加大灌水量，以促进茶叶的增產;春梢期、秋梢期及冬梢期可以适当控水，以提高水分的利用效率。
3.2 不同灌溉方式及定额灌溉结果分析
3.2.1 不同灌溉方式和灌溉定额对茶叶新梢生长发育的的影响。由表2可知，高效节水灌溉能促进茶叶新梢生长，提高茶叶新梢的鲜度，达到壮芽提高茶产量的效果。无灌溉处理茶叶平均发芽密度370个/m2、平均百芽重4.9 g。在灌溉条件下，滴灌1 500 m3/hm2可以提高茶叶平均发芽密度77个/m2、平均百芽重增加1.2 g;微喷1 500 m3/hm2可以提高茶叶平均发芽密度118个/m2、平均百芽重增加1.1 g;喷灌1 500 m3/hm2可以提高茶叶平均发芽密度52个/m2、平均百芽重增加1.0 g。其中，各处理以微喷1 500 m3/hm2处理综合效果最佳。 　　3.2.2 不同灌溉方式和灌溉定额对茶叶生化成分的影响。由表3可知，与不灌溉相比，滴灌1 500 m3/hm2条件下茶多酚含量高0.4%、氨基酸含量高0.13%;微喷1 500 m3/hm2条件下茶多酚含量高0.6%、氨基酸含量高0.11%;喷灌1 500 m3/hm2条件下茶多酚含量高0.4%、氨基酸含量高0.07%。3种灌溉方式对比，均以1 500 m3/hm2定额条件下茶多酚和氨基酸含量最高，且以微喷1 500 m3/hm2处理综合效果最佳。
3.2.3 不同灌溉方式和灌溉定额对茶叶产量的影响。
由表4可知，不同灌溉方式下茶叶产量最高为微喷，其次为滴灌，最低为喷灌。有灌溉均比无灌溉产量高。无灌溉处理茶叶平均产量为4 530 kg/hm2。在灌溉条件下，滴灌1 500 m3/hm2可以提高茶叶平均产量2 280 kg/hm2;微喷1 500 m3/hm2可以提高茶叶平均产量2 790 kg/hm2;喷灌1 500 m3/hm2可以提高茶叶平均产量1 695 kg/hm2。
3.2.4 不同灌溉方式对茶叶水分生产率的影响。由表5可知，不同灌溉方式下的茶叶水分生产率相差不大。灌溉定额750 m3/hm2的水分生产率低于灌溉定额1 500和2 250 m3/hm2。同一灌溉技术与灌溉制度的灌溉效率中，灌溉定额在1 500 m3/hm2的效率高于灌溉定额为750、2 250 m3/hm2，不同灌溉技术与灌溉制度的灌溉效率最优灌溉定额为1 500 m3/hm2。
3.3 不同灌溉方式、不同灌水次数试验结果分析
3.3.1 不同灌溉方式和灌水次数对春梢期茶叶的影响。
由表6可知，试验结果显示春梢期灌3～4次的平均发芽密度和百芽重均高于灌水5次处理。不灌水或灌溉5次使土壤环境不利于茶叶生长。因此，在此期间只要保持土壤润湿的状态即可。
3.3.2 不同灌溉方式和灌水时期对夏梢期茶叶的影响。由表7可知，夏梢期灌水2～3次发芽密度和产量均高于不灌溉处理。
3.3.3 不同灌溉方式和灌水时期对秋梢期茶叶的影响。由表8可知，秋梢期灌4次百芽重和产量均比不灌溉或灌溉3次表现好。秋梢期是茶叶盛产的中后期，而此期天然降雨又相对减少，茶园对水分的需求量大，在此期间要保持土壤湿润的状态，充分满足茶叶需水可以获得高产。
3.3.4 不同灌溉方式和灌水时期对冬梢期茶叶的影响。由表9可知，进入冬梢期不论灌溉还是不灌溉，茶叶的产量都较低，原因是寒冷的季节茶叶生长缓慢。在广西冬旱时有发生，水分过少，茶叶容易枯老;灌溉过多会浪费水资源，增加生产成本。因此，采取灌水2次的方案，既能保证冬梢期茶叶的增产又能防止茶树枯老。
不同灌溉方式、灌溉时期及灌溉次数组合中，茶叶全生长期的适宜灌水次数为13次，分别为春梢期4次、夏梢期3次、秋梢期4次、冬梢期2次。
综上所述，发展茶叶高效节水是提高茶叶灌溉效率的有效途径。在满足茶叶真实需水量的条件下，如何将茶叶增产提高到最大限度，仍是需要努力的方向。