我國茶園施肥現狀與減施潛力分析

倪 康，廖萬有，伊曉云，牛司耘，馬立鋒，石元值，張群峰，劉美雅，阮建云*

（1 中國農業科學院茶葉研究所，浙江杭州 310008；2 安徽省農業科學院茶葉研究所，安徽黃山 224560）

茶樹是我國重要的經濟作物之一，據統計，2015年我國茶樹種植面積已達到260多萬公頃，年產量200多萬噸，均位居世界第一[1]。隨著區域農業經濟結構的調整，新型茶區快速發展，在部分地區已經成為農民增收的主導產業[2-3]。

作為葉用植物，茶樹多種植在山坡地等養分貧瘠的土壤中，施肥可以增加土壤對茶樹的養分供應，從而維持茶樹正常的生理代謝過程，對茶葉產量和品質提升具有重要意義[4-5]。隨著無性系茶樹品種的大面積推廣，以及部分茶農片面追求高產，茶園化肥用量逐漸增加[6-8]。過量施肥不僅增加了生產成本，也會導致如土壤酸化、面源污染、溫室氣體排放等環境質量問題[9-11]。為了進一步促進茶產業提質增效，削減限制茶葉綠色生產的重要障礙因子，農業部發布“2020年化肥使用量零增長行動方案”、“開展果菜茶有機肥替代化肥行動方案”，示范推廣多種形式的茶園化肥減施增效技術方案[12-13]。

明晰茶園施肥水平、養分來源與施肥習慣等是制定合理的茶園養分管理策略與量化茶園化肥減施潛力的基礎。由于我國茶區土壤類型多樣，土壤肥力差異明顯，且所制茶類豐富，茶園施肥習慣與采摘模式均具有鮮明的地方特色，這些因素均造成了茶園施肥水平具有極大的區域差異。此外，前期關于茶園施肥調查的報道多局限于浙江、安徽、福建等名優茶產區，而對茶樹種植面積巨大的貴州、云南等西南地區以及新發展的山東、陜西等地區的施肥現狀還不清楚，制約了我國茶園化肥減施技術標準與規程的建立[14-16]。

本文依托國家茶產業技術體系，于2010—2014年對我國茶葉主產區的施肥現狀進行了調查，旨在通過對調查結果的分析，發掘我國茶園施肥中存在的問題，為制定合理的減肥基準與實施化肥減施途徑提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究方法

2010—2014年，依托國家茶產業技術體系31個試驗站，在我國茶葉主產區選擇具有代表性的茶樹種植戶 (個體農戶、統一管理的農民合作社、茶企業)，對施肥情況進行了問卷調查。調查共收集了6849份資料，包括14個省級行政區，67個地市區域茶區，覆蓋茶園面積10.5萬公頃，約占我國茶園總面積的4%。調查區域樣本數、面積如表1所示。

為方便統計，肥料分為單質化肥 (straight fertilizer，SF)、復合肥 (compound fertilizer，CF)、有機肥 (organic fertilizer，OF) 三大類。其中復合肥按照是否測土配方，分為通用復合肥 (regular compoundfertilizer，RCF) 與茶樹專用配方復合肥 (specialty compound fertilizer，SCF)；有機肥按照來源分為餅肥 (菜籽餅、桐油餅、茶籽餅等)、畜禽糞肥 (豬糞、雞糞、牛糞等)、沼氣肥 (沼液、沼渣等)、綠肥、商品有機肥共五類。調查數據中化肥養分含量以包裝袋注明的參數為準，商品有機肥養分含量以地方部門的檢測數據為準，餅肥、農家肥等一般有機肥以檢測數據為準，缺乏有機肥檢測數據的參考《中國有機肥料養分數據集》提供的平均值[17]。

表 1 施肥現狀調查茶園地點及面積Table 1 Locations of the surveyed tea gardens and the areas in this study

1.2 數據處理與分析

本研究在每個地市區域茶園內根據調查樣本的各養分用量以及茶園面積計算養分用量的面積加權平均值以代表各地市區域的施肥水平；在此基礎上，參考地市的茶園面積計算面積加權平均值作為相應省份的養分平均用量；而總體茶園的養分用量則是各省茶園養分用量的面積加權平均值。采用面積加權平均算法的主要原因是：1) 調查樣本施肥量差異大，呈非正態分布，直接算術平均，均值容易受到奇異值的影響，如果奇異值樣本的茶園面積小，加權平均會稀釋極值效應，而如果奇異值樣本的茶園面積大，那么該施肥量在該地區的養分投入總量中具有較大比重，也不應忽視；2) 中位數雖然也可以處理奇異值的影響，但在本研究中，數據常呈雙峰分布 (兩極分化)，中位數的代表性較差，不宜用于后續養分用量評價。

根據現行的推薦施肥模式中的氮肥總量控制，以及適宜養分比例原則[18]，本研究設定氮肥投入超過N 450 kg/hm2、磷肥投入超過P2O5150 kg/hm2、鉀肥投入超過K2O150 kg/hm2為投入過量。此前的聯網試驗結果也顯示，在生產茶園中，只要養分比例適宜、施肥方式正確，氮肥投入量在N 300～450 kg/hm2時均能滿足高產要求，或者略有增產[19]。此外，本研究將氮磷鉀養分投入量分為5個范圍以進行細分，其中氮 (N) 分為0～150、150～300、300～450、450～600、大于 600 kg/hm2，磷 (P2O5)、鉀(K2O) 肥則分為 0～60、60～90、90～120、120～150、大于150 kg/hm2。文中氮、磷、鉀養分用量也分別采用N、P2O5、K2O表示，樣本比例以符合約束條件的樣本數占樣本總數的百分比表示。

化肥減施潛力估算中，本文根據各地市區域內調查樣本中的化肥過量 (化肥養分總用量大于750 kg/hm2) 的樣本比例，采用面積加權平均估算了各省茶園的化肥減施的潛在面積。按照茶園養分限量標準 (450-150-150)，以過量施肥茶園中養分用量的中位數為化肥減施的參考值，結合各省份的茶園面積，計算直接化肥減量 (情景Ⅰ) 和有機肥替代20%基礎上化肥減量 (情景Ⅱ) 下茶園的化肥減施的潛在面積和養分削減潛力。

2 結果與分析

2.1 茶園化肥施用現狀

由我國茶園養分用量(表2)可知，茶園年均N、P2O5、K2O投入量分別為491、147、158 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O比例為1∶0.32∶0.34。不同省份茶園的養分用量差異極大，山東、湖北、湖南、江西四省茶園的年均養分用量均高于1000 kg/hm2，總養分投入量最大的是山東，超過2000 kg/hm2，總養分用量最低的地區是重慶，為449 kg/hm2。最高與最低用量間相差近4倍。

我國茶園年均化肥用量678 kg/hm2，其中化肥N、P2O5、K2O 投入量分別444、115、119 kg/hm2，提供了茶園養分90%的氮、78%的磷及75%的鉀(表2)。在養分構成上，湖北、湖南、江西三省的化肥氮用量最高，超過N 600 kg/hm2，而化肥氮用量較低的是福建、陜西和重慶，不足N 300 kg/hm2；化肥磷養分用量較高的省份有山東、江蘇、福建，均高于P2O5180 kg/hm2，用量較低的是陜西、河南、重慶，不足P2O560 kg/hm2；山東、江西、福建、江蘇化肥鉀養分投入量較高，高于K2O 190 kg/hm2；而陜西、重慶、云南三地的化肥K2O用量則不足70 kg/hm2。

表 2 不同產區茶園養分用量 (kg/hm2)Table 2 Nutrient application rates in tea gardens of different regions

化肥養分的形式有單質化肥和配方復合肥兩種，其中化肥氮中，除江西、山東分別有19%和61%的茶園習慣施用碳酸氫銨外，多數茶園的化肥氮是尿素(圖1A)?；柿椎膯钨|肥料主要是過磷酸鈣、鈣鎂磷肥，其中過磷酸鈣是單質磷肥的主要形式，僅安徽、湖北、山東、四川、重慶等地有25%～55%的茶園以鈣鎂磷肥形式補充磷養分 (圖1B)。單質鉀肥的主要形式是硫酸鉀，調查中未發現施用氯化鉀的樣本。

復合肥是茶園磷鉀肥的主要來源，化肥P2O5、K2O養分中分別有96%、94%來自復合肥。然而調查中發現我國茶園施用的復合肥主要是等比例的三元復合肥 (15-15-15、16-16-16或者18-18-18)，而施用茶樹專用配方肥的樣本比例不足20%，除湖南、江西茶區的茶樹專用配方肥施用比例較高外，多數地區的復合肥是等養分比例的通用復合肥 (表3)。

2.2 茶園有機肥施用

我國茶園施用有機肥的普及率大約在46%，且在各省間具有較大差異 (表2)。江蘇與河南茶園施用有機肥較為普遍，調查樣本中有超過80%的茶園施用了有機肥?？傮w上茶園有機肥普及率仍然較低，調查的14個省份中，僅7個省份的有機肥普及率超過50%，而云南、江西、福建茶園的有機肥施用的樣本比例較低，僅為30%左右。

圖 1 茶園單質化肥氮 (A)、磷 (B) 肥與有機肥 (C) 主要來源分布Fig. 1 Relative proportions of different straight N (A) and P (B) fertilizers and organic fertilizers (C)applications in collected samples

表 3 茶園單質化肥與復合肥養分用量 (kg/hm2)Table 3 Straight fertilizer and compound fertilizer application rates in tea gardens

我國茶園年均有機肥養分用量為118 kg/hm2，有機養分占總養分投入量的15% (表2)。不同省份之間有機養分替代比例差異也極大，其中云南、江西、湖北、福建四地的有機養分比例均不足10%，而陜西、山東茶區的有機養分用量比例高達45%與55%。N、P2O5、K2O的有機養分的平均替代率分別為10%、22%、25%，其中山東、陜西兩地茶園的N、P2O5、K2O的有機替代率最高，平均為28%、67%、71%，是全國平均值的近3倍；江西茶區的有機養分替代率最低，N、P2O5、K2O養分的有機替代率均不足5%。

茶園有機肥中77%的有機肥為餅肥和農家肥。餅肥施用比例較高的有湖北、湖南、江蘇、陜西、浙江等地；安徽、福建、河南、山東、云南、重慶等地的有機肥以農家肥為主；部分地區施用了沼氣肥，占有機肥比例的4%，其中沼氣肥比例較高的是湖北、重慶和四川；約有18%的有機肥是商品有機肥，貴州、浙江和江西有相當比例茶園施用商品有機肥，江西茶園約有63%的調查茶園施用了商品有機肥 (圖 1C)。

2.3 茶園養分運籌

肥料分次施用可以保證茶樹在不同時期的養分供給，避免集中施肥導致的養分損失和浪費。目前茶園推薦施肥方案中[18]，氮肥以“一基三追”四次施肥為主，通過施用秋冬基肥、春肥或催芽肥、夏肥、秋肥，及時補充采摘和樹冠修剪造成的養分損失，并有助于樹冠恢復。有機肥、磷鉀肥則在秋冬基肥期一次性施入[23]。調查顯示，茶農較為重視基肥和催芽肥施用，80%的調查茶園施用基肥和催芽肥(表4)。施用基肥的樣本比例較低的是福建茶區，僅有35%，而施用催芽肥比例較低的是云南茶區，僅有29%的調查茶園施用催芽肥。進行春、夏追肥的樣本比例分別為49%和28%，遠低于秋冬基肥和催芽肥，其主要原因可能與多數地區不開采夏秋茶的習慣有關。

有機肥主要用作基肥，但部分茶園在追肥中也施用了有機肥，調查顯示在“一基三追”中，施用有機肥的茶園樣本比例為47%、7%、3%、3%，分別占施肥樣本的58%、9%、6%、10% (表4)?；手饕米靼ù哐糠试趦鹊淖贩?，催芽肥、夏肥和秋肥追施養分的91%、94%、90%來自化肥 (表5)。復合肥主要用作基肥，78%的調查茶園使用復合肥作基肥，而追肥主要使用尿素。

表 4 分次施肥的茶園在調查樣本中的比例Table 4 Proportions of tea gardens applying chemical and organic fertilizers in different seasons in the surveyed samples

在養分分配上，全年67%的氮、81%的磷、82%的鉀用于基肥和催芽肥 (表5)。推薦的氮肥運籌比例一般為3∶3∶2∶2，但是調查發現，福建茶園氮肥在基肥中的分配比例偏低，而大部分施用于夏季追肥；陜西茶園74%的氮施用于秋冬基肥，一般不施春夏追肥；云南茶區36%的氮肥主要用于4—5月的春追肥，高于催芽肥近2倍。磷肥和鉀肥則主要施用在基肥期，符合推薦的茶園磷鉀肥一次性施用原則，追肥期間的磷鉀養分主要是由追施復合肥帶入。

2.4 茶園化肥減施潛力分析

依據設定的養分(N-P2O5-K2O)用量上限 (450-150-150)，我國茶園平均有30%的茶園存在過量施用化肥的問題，除河南、陜西、安徽、重慶四省的化肥過量施用比例略低外，其余各省的化肥過量施用比例均超過20%，而湖南與江西的比例超過50%。氮、磷、鉀化肥施用過量的茶園面積分別約占32.2%、24.8%、26.6%。其中，過量施用氮肥比例較高的是湖南、江西、四川、湖北，湖南有超過一半茶園化肥氮用量超過450 kg/hm2；過量施用磷、鉀的省份主要是福建、江西、貴州、湖南、江蘇、湖北，有超過30%的面積，特別是福建，其過量施用化肥磷、鉀的茶園面積比例分別高達53.8%與60.9% (表6)。

表 5 養分元素在茶園肥料分次施用中的分配比例Table 5 Nutrients distribution in split fertilization in the surveyed tea gardens

化肥過量施用茶園的N、P2O5、K2O的化肥養分投入量分別為659、189、193 kg/hm2，按現有的推薦標準和模式，共約75萬公頃的茶園需要減施化肥(表7)。按照直接減量至推薦用量 (情景Ⅰ) 或者有機肥替代20% (情景Ⅱ) 的模式，預計分別可減施36%、48%的化肥養分用量?；蕼p施潛力比較大的區域主要是湖北、福建、江蘇、山東，估計可減施40%以上的化肥用量，其中湖北主要是氮肥減施，福建需要減施磷鉀養分用量。如果考慮有機肥替代20%的情景，湖北、湖南、福建、江蘇、江西、山東地區可減施50%以上的化肥用量 (表7)。參照過量施肥的茶園面積計算，兩種減肥模式每年可分別減少茶園化肥總養分用量28萬噸與37萬噸。

3 討論

3.1 我國茶園化肥養分總用量普遍過高

全國茶園年均化肥養分用量678 kg/hm2，據2015年茶樹種植面積估算，我國茶園年均化肥養分用量近200萬噸，與全國棉花、油料作物的化肥用量相當[20]。不同省份間的差異極其顯著，湖北、湖南、江西、山東區域的化肥投入量是全國平均值的1.5倍，而重慶、陜西茶園化肥用量只有全國平均值的一半 (表2)。實際上，即使在同一省份，不同樣本間的肥料用量差異也極大，這與當地的施肥習慣、采摘模式、經濟收益等因素密切相關，馬立鋒等對浙江各地茶園的施肥現狀調查也顯示，不同市縣內氮肥用量的變異系數在25%～150%，用量的極值可差 100 倍[16]。

盡管土壤肥力、氣候條件、茶樹品種、茶葉采摘標準、采摘制度均會對茶葉實際產量造成影響，但在一定區域內，對產量影響最大的是采摘標準與采摘模式，春茶一芽三葉的產量是一芽一葉的1.1～2.1倍[21]，大宗茶產量是名優茶產量的數倍至數十倍[22]。因此，茶園中常用的推薦施肥方法是以產定氮法，每產100 kg干茶需要施用12～15 kg氮素，但該方法主要根據大宗茶采摘模式下的試驗結果，不適用于采制名優茶的茶園[23]。由于茶樹采摘模式差異導致的產量變化，如果依據養分回收率計算適宜的養分用量，那么統計數值將具有極大的變異性，不利于對區域尺度進行評價與宏觀指導。依據田間試驗，結合土壤肥力分析制定的測土配方施肥方法在多數作物上較為可靠，然而由于茶園多種植在山地、丘陵地區，土壤肥力空間變異性巨大，需要大量的分析樣本才能獲得可靠的推薦施肥量，茶園實際運用困難。因此本研究以目前茶園施肥的推薦用量 (450-150-150) 作為限量基準值，作為過量施肥的評價參考線，對不同茶區的化肥用量水平進行了評價。

表 6 茶園化肥N、P2O5、K2O養分投入量 (kg/hm2) 區間分布Table 6 Application regimes of the chemical nutrients (N, P2O5, K2O) in surveyed tea gardens

我國茶園中的氮肥過量施用相對較為普遍，14個調查省份中，大約30%多的面積過量施氮，高于磷、鉀過量施用的面積比例，在一定程度上表明茶園施肥中偏施氮肥的現象仍然存在 (表6)。氮在茶樹營養生理功能中具有重要意義，也是對茶樹產量以及品質形成最重要的營養元素，在茶樹新梢生長發育以及茶氨酸、茶多酚的合成過程中發揮關鍵作用[23-24]。湖南、湖北、江西等地的氮肥過量施用現象較為嚴重，這可能與該地區主產大宗茶以及采摘輪次較多的生產模式有關，而以生產名優春茶為主的浙江、安徽、江蘇、河南地區的平均氮素用量與過量施氮的比例也較低[18-19]。過量施氮對茶園的危害不僅體現在產量的下降，還會加劇茶園土壤的酸化，不僅會加劇養分淋失，惡化土壤養分供給能力，還會加速土壤中鋁的活化，增加鋁的遷移性，嚴重影響周邊的水體環境質量和茶樹的正常生長[10-11，20]。

在以往調查中，經常發現茶農偏施氮肥，忽視磷鉀肥投入，而本研究結果表明，我國茶園中磷肥或者鉀肥過量施用現象開始凸顯，特別是福建、江西、湖南等地，近50%以上的茶園磷鉀養分投入過量 (表6)。盡管磷、鉀養分投入可以顯著影響茶樹的抗性以及品質成分含量，但是過量施用磷、鉀肥，會造成養分比例失衡，導致其它營養元素缺乏和生殖生長過旺的問題，會因大量消耗樹體養分，而抑制茶樹營養生長，引發產量下降、品質降低等問題[7，21，23]?；柿住⑩浀倪^量投入主要源于復合肥的過量施用，復合肥具有養分元素多樣、省時省工的優點，在茶園中的施用較為普遍 (表3)。鑒于目前部分茶區茶農傾向于施用復合肥 (表3)，但常見的等養分比例的三元復合肥 (15-15-15、16-16-16、18-18-18)，其養分配比并不符合茶樹養分的需求特性，容易造成磷鉀養分的過量投入 (表2)。茶樹營養需求特征為高氮低磷[23]，全國主要茶區100多個田間試驗的驗證結果發現，根據茶樹營養特性研制的茶樹專用配方復合肥具有優良的節本增效效果[19]。因此推廣適宜茶樹需求的配方復合肥是化肥減施的重要途徑之一。

表 7 茶園化肥減施潛力估算Table 7 Estimation of potential reduction amounts of chemical fertilizer application

3.2 我國茶園的有機肥施用普及率不夠

茶園養分有機替代是化肥減施的重要途徑，茶園施用有機肥不僅有利于減少化肥投入，而且可以改善土壤質量，提高茶葉品質[24-26]。由于茶園有機肥比例的長期田間定位試驗的缺乏，不同茶園的適宜有機養分替代比例還不甚清楚。福建福安地區10年不同的有機肥比例試驗結果表明，在氮肥用量300 kg/hm2時，25%左右的有機養分替代比例下，其產量和品質均能保證，而50%的有機替代率會顯著降低產量[27]。

我國目前有機肥施用比例尚可，表明茶農對有機肥效果的認可度較高，但是主要是在名優茶產區，比如河南、江蘇、山東等地。而云南、江西等地的有機肥施用的普遍性仍然較低，這主要與茶園的經濟收益與茶園地形有關。很多茶園建設在坡地、丘陵，地勢較高，而有機肥養分含量低，用量較大，且施肥需要的勞動力成本較高，在缺乏合適的機器條件下，難以大范圍在山地茶園推廣。因此，需要在技術裝備手段上有所突破，研制生產出適應不同地形條件的有機肥施用裝備，以節省勞力成本，從而普及有機肥施用。

3.3 分次施用的養分還存在養分形態不合理問題

養分的分次施用不僅能滿足茶樹不同時期的養分需求，而且可以有效減少施肥量和養分損失。施用秋冬基肥可以有效地補充當年采摘造成的養分損失，并為來年春茶儲備樹體養分，是春茶新梢發育和質量的基礎[23]。調查結果表明，我國8成以上茶園有施用基肥的習慣 (表4)。茶園基肥一般推薦施用有機肥，并配施一定量化肥，但調查結果顯示，目前茶園施用的基肥主要還是以化肥特別是復合肥為主。推薦基肥期氮用量為全年氮用量的30%～40%，我國絕大部分茶區較為符合 (表5)。

春季是茶樹越冬后的快速生長期，養分需求量大，春茶采摘前追肥 (催芽肥) 能夠顯著提升春茶品質，對名優茶生產至關重要[23]。有近80%的調查茶園施用了催芽肥，表明茶葉生產中對春季催芽肥的重要性具有清晰的認識 (表4)。催芽肥主要供應茶樹生長所需的速效養分，主要是供應新梢生長所需的氮素，因此肥料類型應當主要是化學氮肥，調查也顯示催芽肥主要為化肥，只有山東、河南等地的部分茶園在催芽肥期間施用有機肥，可能會造成速效養分的供應脫節 (表4)。

在夏秋茶采摘區，需要追肥以補充春茶采摘所造成的養分損失，確保后續夏秋茶產量[23]。我國的安徽、浙江、江蘇等名優茶產區因多只采春茶，采收春茶后一般不追肥，而以大宗茶為主的湖北、湖南、四川等地，春茶采摘后追肥的比例較高，但夏茶后追肥的樣本比例較低。一般建議秋茶后追肥的用量要低，20%左右為宜，以避免茶樹戀青，造成凍害，但是調查也發現福建茶區在夏茶后追肥中分配的養分比例過高。

目前制約茶樹養分分次施用的主要因素是施肥成本與氣候條件。茶園大多地形復雜，肥料主要依靠人工施用，成本攀升較快，而肥料價格相對較為低廉，因此通過增加施肥量、減少施肥次數是節省人工成本的重要方式。此外，部分茶區的干濕季節變化明顯，追肥期間恰逢旱季，肥料難以溶解，也不推薦在此期間追肥。以云南為例，該地區茶園施用催芽肥的比例較低，主要與當地春季屬于旱季有關，此時施用化肥，不利于茶樹吸收，但是鑒于催芽肥的重要性，建議這些區域可考慮以水帶肥，比如滴灌施肥等水肥一體化技術，一方面解決水的問題，另一方面可以通過灌溉系統，解決人工的問題。

此外，除了基肥追肥結合、養分平衡，還要注意大量元素與中微量元素養分的平衡施用，盡管對中微量元素與大量元素的協同增效已有了一些研究，但是實踐中發現茶農對此認識仍然存在不足，鮮有茶樹種植單元施用中微量元素肥，還需要進一步示范推廣[28-29]。

4 結論

我國茶園過量施用化肥問題突出，超過茶園面積的30%過量施氮，50%以上的茶園磷鉀養分投入偏高，養分比例不合理。施用有機肥的茶園比例46%，有機養分占總養分的比例只有15%。按照目前的推薦養分用量計算，化肥用量減施潛力達36%，如果增加有機養分的比例到20%，化肥減施的潛力可達48%，每年可減少茶園化肥養分用量28～37萬噸。

茶園化肥減施需遵循以下幾點：1) 養分總量控制，不同區域差異化減施。湖北、湖南等地茶園主要減少氮肥，而福建、江西、山東主要是減少磷、鉀養分投入；2) 在云南、江西、福建茶區重點推廣有機肥施用，并制定適宜的有機養分替代率；3) 推廣高氮低磷的茶樹專用配方復合肥，以替代目前常用的等養分比例復合肥，降低磷鉀養分的過量投入。

致謝：感謝國家茶產業技術體系各綜合試驗站對數據調查工作的支持與協助。