不同施氮措施對茶葉品質及茶園土壤環境的影響

顏明娟，林瓊，吳一群，張輝，蔡順香，陳子聰

福建省農科院土壤肥料研究所，福建 福州 350013

氮是茶樹最重要的營養元素之一，對茶葉產量和品質具有明顯的影響，施氮肥是增加茶葉產量的重要措施，因此許多茶農將提高氮肥施用量作為增產的主要手段，頻繁且大量施用氮肥是普遍現象。這種不合理施肥帶來肥料利用率低下、茶葉品質下降、茶樹抵抗病蟲害和不良環境的能力降低、土壤和地下水污染、土壤酸化加劇等一系列問題，嚴重影響茶葉可持續發展。目前茶樹的氮素營養及茶園土壤環境已有大量較為深入的研究和報道(韓文炎等，2007；王新超等，2005；席運官等，2010；鄭麗燕等，2009)，但施氮措施對鐵觀音茶園土壤環境影響的鮮有報道；鐵觀音是中國十大名茶之一，為烏龍茶中的佼佼者，以其獨特的圣妙香、觀音韻博得眾多海內外茶人的厚愛。由于鐵觀音茶產業的迅猛發展也帶來了諸多挑戰及問題。盲目地追求種植規模所帶來的原生態環境的破壞，連年耕作大量化肥的施用直接導致了土壤質地的下降，并因此造成了茶青品質的間接下降（李忠等，2011）。本文針對鐵觀音茶園的不合理施肥現象，在高施氮茶園設計了不同的施用氮肥試驗，觀測土壤環境質量的氮素指標變化，分析茶園土壤環境質量下降的原因，探求適合鐵觀音茶園環境的施氮模式，以提高氮肥利用率，減少茶園土壤環境惡化，促進鐵觀音茶葉生產的持續發展提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與供試材料

試驗于2011年10月—2013年5月在福建安溪縣虎丘鎮茶葉良種繁殖試驗場進行，試驗場海拔230 m，屬中亞熱帶氣候，年平均氣溫16~18 ℃，日照時數1875 h，降雨量1700~1900 mm，相對濕度78%~80%；供試茶葉品種為：鐵觀音，樹齡7 a；茶園土壤基礎理化性狀：w(全氮)=1.39 g·kg-1，w(堿解氮)=186.1 mg·kg-1，w(全磷)=0.30 g·kg-1、w(速效磷)=10.8 mg·kg-1，w(全鉀)=16.84 g·kg-1，w(速效鉀)=59.2 mg·kg-1，w(有機質)=10.49 g·kg-1，pH 值3.91，顆粒組成：w(<0.01 mm)=55.6%、w(<0.001 mm)=29.3%；土壤為紅黃壤類粉壤土。

1.2 試驗設計

試驗設7個處理，每處理60 m2茶園，即為NO(CK，不施氮肥)、N1(茶農習慣氮肥用量)、N2(習慣施肥減氮20%)、N3(減氮20%有機肥50%+化肥50%)、N4(減氮20%有機肥)、N5(習慣施肥減氮40%)、N6(減氮40%有機肥50%+化肥50%)；連續2 a，各處理重復3次，隨機區組排列；茶農習慣施肥量：按照當地茶農3 a平均施N量為525 kg·hm-2；各處理磷鉀肥用量一致，P2O5、K2O分別為112.5、225 kg·hm-2。按春肥30%、夏肥20%、秋肥20%、基肥30%施入，肥料采用復合肥（15-15-15），氮肥用尿素，磷肥用過磷酸鈣，鉀肥用硫酸鉀，有機肥為餅肥（養分6.26-2.48-1.69）；磷肥拌基肥一次性施入，氮、鉀肥按比例作追肥，施肥時間為基肥2011年10月27日、春肥2012年2月16日、夏肥4月17日、秋肥6月28日；肥料都采用開淺溝覆土施用。

1.3 測定方法：

土樣采集方法：試驗地茶壟滴水線（施肥點）外10 cm處，除去表面枯枝落葉層，取0~30 cm土層。試驗前和茶葉采摘后采集土壤樣品風干后混合磨碎過篩測定土壤中的有機質(重鉻酸鉀容量法)、全氮（開氏法）、堿解氮(堿解擴散法)、pH (玻璃電極法)等項目。第一次施肥后每個季度采集土壤樣品測定銨態氮（靛酚藍比色法）、硝態氮（紫外分光光度法）（魯如坤，1999）。

茶葉各品質指標的測定：茶多酚、氨基酸、咖啡堿、水浸提物的測定，將待測茶樣用沸水浸提后，分別用福林酚顯色比色法、茚三酮比色法、醋酸鉛沉淀比色法、重量法測定（陸松候，師兆鵬，2001）。

1.4 數據處理：

數據處理使用Excel和SPSS13統計分析軟件。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對茶葉產量的影響

按照一芽三葉采摘標準對試驗小區2年3季的茶葉采摘，鮮葉產量結果如表1。從表可看施氮有利于茶葉產量的提高，在一定施氮量水平下，單施無機肥處理茶葉產量隨著施氮量的增加而增大；等氮量情況下第一季春茶有機肥處理茶葉產量低于無機肥處理，可能是由于有機肥料當季施入未完全分解，養分供應較差造成的，說明施用無機肥可以快速供給茶樹養分吸收；單施無機肥處理的產量為 N2＞N1＞N5，因此施氮量過多反而不利于經濟產量的增加；從第二年春茶產量看以N3處理（即減20%氮配施有機肥）產量最高，等氮量處理的茶葉產量為N3＞N2＞N4，說明有機無機肥料結合增產效果明顯，但是相對于等氮量處理單獨施用有機肥增產效果沒有明顯優勢，這與黃濤等（2009）的報道一致；春茶的產量單施有機肥處理比上一年增產12.65%，有機無機配施比上一年平均增產13.30%，比同季單施無機肥處理產量提高6.8%，而單施無機肥與上一年相比基本沒有增產，說明有機肥的緩釋效應在下個生長季顯現出來。由此可見，當地農民的習慣施肥是不科學的，在減氮 20%的基礎上進行有機無機配施可明顯提高茶葉產量。

表1 不同施肥處理對茶葉產量的影響Table 1 Effects of different fertilizer treatments in tea yields

2.2 不同施肥處理對茶葉品質的影響

通過對不同試驗處理兩季茶葉干樣品質的分析，結果如表 2，從表中可見，春季茶葉的水浸出物和氨基酸質量分數高于秋季；N3處理相對與其他處理茶葉中茶多酚、氨基酸、咖啡堿和水浸出物質量分數都較高。茶葉中的茶多酚N3處理質量分數最高，兩季平均比不施氮N0高16.1%，比N1高14.1%；無機氮N1、N2、N6處理隨著氮肥用量的增加茶多酚質量分數下降極明顯，但總的來說施用氮肥比不施氮肥茶多酚質量分數增加極顯著；對茶葉中的咖啡堿質量分數來說，施用氮肥比不施氮肥質量分數增加極顯著，但是隨著氮肥用量的增加其質量分數變化不顯著；氨基酸質量分數則是N3處理比不施氮N0高50.2%，比N1高15.0%，施氮量較低時氨基酸質量分數也會相應下降，茶樹碳氮代謝的次生產物常常存在相互消長的關系，可能是在施氮量較低時促進了茶葉生長或在茶樹內先合成了其他物質，而導致氨基酸質量分數的下降。水浸出物質量分數則以N4處理質量分數最高，N3處理比不施氮N0高7.5%，比N1高4.7%。有機質質量分數是獲得高品質茶葉的必需調劑[8]；試驗結果表明，施用有機肥可明顯提高茶葉品質。日本的施肥試驗表明，增施有機肥料能改善茶葉的湯色香氣、滋潤和增加水浸出物質量分數，國內的研究（鞏雪峰等，2008）也證實了使用有機肥能夠明顯提高茶鮮葉內含物，改善茶葉品質。

表2 不同施肥處理對茶葉品質的影響Table 2 Effects in different fertilizer treatments of tea quality %

表3 不同施肥處理對茶園土壤銨態氮和硝態氮的影響Table 3 Effects in different fertilizer treatments of -N and in tea soils mg·kg-1

表3 不同施肥處理對茶園土壤銨態氮和硝態氮的影響Table 3 Effects in different fertilizer treatments of -N and in tea soils mg·kg-1

表內同一列中字母相同表示處理間無顯著差異，字母不同表示有顯著性差異（p＜0.05）

處理 12月 3月 6月 9月w(NH4+-N) w(NO3--N) w(NH4+-N) w(NO3--N) w(NH4+-N) w(NO3--N) w(NH4+-N) w(NO3--N)N0 76.8±3.4a 6.7±0.9a 67.9±4.1a 7.5±1.0a 48.8±5.7a 10.7±0.8a 56.7±2.7a 12.1±0.6a N1 159.4±17.2g 21.0±1.2g 146.1±10.3g 23.6±1.7g 125.7±11.6g 33. 3±0.7g 111.0±7.3g 36.3±0.9g N2 137.5±12.3f 17.4±1.6f 126.7±11.2e 21.9±1.4f 109.8±11.7e 26.7±1.3f 79.6±5.1f 33.6±1.4e N3 115.9±12.1e 16.5±2.1e 132.9±10.5f 17.8±1.1e 114.2±9.5f 21.2±1.0d 81.3±6.1d 24.4±1.1f N4 87.6±9.7b 8.2±0.9b 91.5±8.3b 9.0±1.3b 76.3±6.3b 13.4±0.9b 71.1±4.9b 14.3±2.1b N5 103.8±9.1d 14.6±1.3d 106.3±6.7d 15.4±0.9d 91.4±4.1d 22.4±1.2e 76.4±6.5e 26.3±1.7d N6 94.2±8.6c 13.2±1.1c 97.1±7.1c 12.8±1.4c 85.0±3.7c 17.5±1.1c 73.3±5.8c 19.9±2.0c

2.3 不同施肥處理對茶園土壤氮質量分數的影響

在試驗期間通過每季度對茶園土壤取樣檢測無機氮質量分數如表3，從表可見單施無機肥處理茶園土壤量分數隨著施肥量的增加而增加，從而導致的淋溶損失的幾率增加。在同樣的施氮量的情況下，每季茶園土壤質量分數為有機肥﹤有機無機配施﹤無機肥，說明有機肥的養分是緩釋的。土壤硝化作用的強弱主要取決于氣溫（楊金玲等，2003），從表3可見，不同施肥處理隨著春天氣溫的回升，硝化作用顯著增強，土壤濃度處于較高的水平，而茶樹是喜 NH4-N厭作物，當土壤中同時存在時，總是優先吸收+同時春夏雨水較多，因此茶園-的淋溶損失是不可忽視的。付偉章（2005）、楊麗霞（2007）等研究表明氮素流失以為主，施肥易使土壤氮素流失量增加的，從表3可見不同施肥處理茶園土壤處理最高，同樣施肥量 N4處理茶園土壤質量分數平均僅為 N2的 45.23%。因此鐵觀音茶園應增施有機肥，適當控制速效氮肥的施用量可減少茶園氮素流失而提高利用率，也相應的減少了環境的污染。

根據不同季節土壤堿解氮的測定，從圖1可見，各施肥處理土壤堿解氮變化趨勢基本一致，土壤中的堿解氮質量分數總體呈緩慢的上升態勢，施用無機肥處理開始堿解氮都有較快的提升，6月份土壤在春茶采摘后施肥前取的，土壤養分被茶葉帶出尚未補充，所以土壤堿解氮都有所下降，但試驗茶園土壤基礎堿解氮質量分數較高，各施肥處理對堿解氮動態變化的影響并不大。

圖1 不同處理茶園土壤堿解氮變化Fig.1 Dynamics of alkali-hydrolyzable N in different fertilizer treatments in tea soil

在不施用任何肥料情況下，土壤中氮素循環主要分為作物吸收、礦化作用和揮發，其中作物吸收起主要作用（李菊梅等，2003）。試驗前各處理土壤全氮與一年后土壤全氮質量分數變化見圖 2，從圖中可見，不施肥處理由于茶葉采摘帶出土壤全氮降低9.6%，單施無機肥的處理土壤全氮略有下降，而施用有機肥處理土壤全氮都稍有提升，這與有機肥施用帶入的有機氮有關，各施肥處理對茶園土壤全氮變化影響不明顯。

圖2 不同施肥處理茶園土壤全氮變化Fig.2 Dynamics of total N in different fertilizer treatments in tea soil

2.4 不同施肥處理對茶園土壤有機質及酸堿度的影響

施肥后一年四季對茶園土壤酸堿度的測定結果見表4，從表可見，同一處理土壤出現季節性的變化，夏秋季土壤pH會有所降低，各處理表現相類似的趨勢，這可能與茶樹這個季節大量吸收NH4+-N有關，當茶樹吸收陽離子超過陰離子時，為維持體內電荷平衡，根系向外分泌質子(H+)，吸氮后H+殘留于土壤造成土壤酸化（Ruan等，2000）。從表中可見各處理中單施無機肥處理的土壤pH隨著施氮量的增加，土壤pH顯著下降，這與前人研究結果一致，氮肥的使用顯著降低土壤的pH值起著明顯酸化茶園土壤的作用（姜軍等，2007；阮建云等，2003）。有機無機配施處理減少了土壤酸化程度，單施有機肥處理一年后土壤pH增加0.13。由此可見，有機肥有很好的抑制土壤酸化的能力，而無機肥的施用則加劇土壤酸化。

圖3為試驗前后各處理土壤有機質的變化，茶園施肥前后土壤有機質變化與土壤全氮變化趨勢相似，一年后施用有機肥處理的茶園土壤有機質增加6.9%，有機無機配施處理有機質略有增加，而單施無機氮處理的土壤有機質都有明顯下降。

圖3 不同處理茶園土壤有機質的變化Fig.3 Dynamics of organic matter in different fertilizer treatments in tea soil

3 結論

施用有機肥可明顯提高茶葉品質，對比茶農習慣施肥(N1)與減氮20%有機無機配施處理(N3)，茶農習慣施肥生產成本高，土壤質量下降，而且茶葉品質不高。在實際生產中，應在目前農戶平時施肥量的基礎上至少減少20%氮較為合理。

有機無機肥料( N3 )配合施用，對于土壤質量有明顯的改善，雖然有機肥料的緩釋效應，在相同施氮量的情況下，茶葉產量當年無明顯優勢，但是可以預見，在堅持有機無機配合施用兩三年后應該能夠取得較好的經濟效益及生態效益。

單施無機氮肥引起土壤質量下降，加劇土壤酸化，有機質明顯下降，施用量越大，土壤酸化越嚴重；從反映土壤質量等指標來看，單施有機肥對于改善土壤質量環境卻是非常明顯的，但對茶樹養分供應不及時，造成產量較低；減氮的同時配合有機肥的施用，可改善茶葉品質，提高產量，同時對土壤環境質量改善有明顯效果。

表4 不同施肥處理對茶園土壤pH的影響Table 4 Effects of different fertilizer treatments in tea soil pH

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