施肥模式對茶葉營養累積及土壤肥力的影響

李俊強 林利華 張帆

摘要：采用連續3年的田間定位試驗方法，研究不施肥（CK）、全量化肥（NPK）、半量化肥+半量有機肥（NPKO）、全量有機肥（O）、全量化肥+豆科綠肥（NPKL）和半量化肥+半量有機肥+豆科綠肥（NPKOL）6種不同施肥模式對茶葉營養元素累積及土壤肥力的影響。結果表明，（1）不同施肥模式對茶葉的營養生長均起到了顯著的促進作用，不同施肥模式均顯著提高了葉芽密度、葉芽長度和年產量，基本表現為NPKOL>NPKL>NPKO>NPK>O>CK，其中以NPKOL施肥模式提高最為顯著。（2）與對照（不施肥）相比，其他幾種不同施肥模式提高了茶園土壤的基本肥力（有機碳、全氮、全磷、全鉀、有效磷、有效氮和有效鉀含量），而顯著降低了土壤pH值。（3）不同施肥模式均在一定程度上增加了水浸出物、茶多酚、咖啡堿和游離氨基酸含量，大致表現為NPKOL>NPKL>NPKO>NPK>O>CK，并且不同施肥模式下水浸出物、茶多酚、咖啡堿和游離氨基酸均顯著高于對照，同時增加了茶葉中氮、磷和鉀養分累積量，其中NPKOL施肥模式試驗效果最佳。主成分分析表明，茶多酚、氮積累量、pH值、有機碳和全氮是影響茶葉年產量最主要的影響因子，其荷載值（絕對值）分別達到了0.803、0.793、0.736、0.823、0.775。（4）NPKOL施肥模式的茶葉產量和茶葉營養物質累積量最大，進一步佐證了此培肥模式能促進茶產量，值得在茶園施肥過程中進一步推廣應用。

關鍵詞：施肥模式;茶葉產量;營養累積;土壤肥力

中圖分類號： S571.106 ?文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2019）07-0170-05

我國幅員遼闊，是傳統的農業大國，不僅農作物種植面積廣，作物種類繁多，且南北方因地域差異而具有不同的經濟作物[1];我國南方多丘陵山地，茶樹廣泛分布，且成為當地主要的經濟來源之一。近些年來，在生活水平日益提升的情況下，人們對茶葉的需求也日益增加，在此情況下，茶樹的種植面積明顯增多[2-3]。

我國是少有的大面積種植茶樹的國家，但是近些年來隨著土壤肥力的下降，大量的化肥在茶樹種植中使用，不合理的施肥不僅大大降低了茶的品質，長遠來看不利于土壤肥力和活力的保持[4]。施肥在茶樹種植中尤為重要，直接關乎茶葉產量和質量，主要的產茶國不僅有中國，還有印度、斯里蘭卡等，通過對這些國家長期的實地調查發現，化肥施用使得茶葉產量提升了近41%，可見施肥對于茶葉產量提升作用明顯[5-6]。我國茶葉種植區主要在南方低山丘陵地區，該地區具有明顯的紅壤特點，有機質含量相對較低，且具有較高的酸性，容易產生淋失，且沒有較高含量的有效氮，而茶樹對氮的需求較為明顯，這就影響了茶樹產量的提升和品質的提高[7];但是如果過度施肥，在成本提升的情況下更容易導致土壤酸化甚至是明顯的水污染。施肥是否合理直接關乎肥料的利用效率，更關乎土壤長期肥力和活性的保持及增強，不合理的施肥將破壞土壤理化特性，易形成土壤板結等問題，因此合理施肥尤為重要。研究發現，在長期單一施用化肥的情況下，土壤更容易板結、酸化，形成明顯的營養不均衡[8-9]，化肥和有機肥的合理結合才能發揮肥料的效率，彌補我國南方紅壤有機質含量低等不足。為了有效降低不合理施肥造成的土壤板結等問題，促進茶葉生產可持續發展，開展合理的茶園培肥尤為重要，這樣不僅能夠有效提升肥料的利用效率和質量，還能在增產提質的同時促進土壤肥力和活性的保持，使得茶葉生產和土壤保持具有協調性[10]。近些年來，不少學者對茶葉生產和施肥之間的關系展開了大量的實地調查，同時提出了較多的建議和改進方法，這些研究多集中在施用化肥或者有機肥方面，但缺乏長期的觀測數據。本研究將從不同施肥模式下探究施肥與茶葉產量、土壤肥力保持之間的關系，并進行連續3年的實地觀測研究，從而尋求更合理的施肥方式，以在提升茶葉質量和產量的同時更好地保持土壤肥力和活性，為促進茶產業健康發展提供有益參考和借鑒。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗茶園位于四川農業大學，茶園所處區域呈現典型熱帶季風氣候特點，且具有較高的年均氣溫，年均氣溫達 16 ℃，降水主要集中在夏季，有近1 000 mm的年降水量。該區域的土壤主要是黃棕壤，該茶場的產茶量并不高，并沒有過多的施肥，雖然管理方面一般，但是整體來說土壤肥力保持的較好;本研究所選擇的茶樹為6年樹齡的龍井43、舒茶早樹，屬于典型的無性系扦插良種。

1.2 試驗設計

試驗始于2014年5月至2017年9月，共設6種不同的施肥模式：不施肥（CK）、全量化肥（NPK）、半量化肥+半量有機肥（NPKO）、全量有機肥（O）、全量化肥+豆科綠肥（NPKL）和半量化肥+半量有機肥+豆科綠肥（NPKOL），每個處理3次重復，共計18個小區，每個小區面積為6 m×6 m=36 m2，6個處理施肥量見表1。本試驗施肥采用等氮量施用，并促進其養分均衡;在每年的冬季將豆科綠肥施用于茶樹土行間。餅肥主要是菜籽餅肥，其氮含量在6.1%以上，且P2O5含量在4.1%以上，K2O含量在2.5%以上;而鉀肥主要是氯化鉀，K2O含量超過50%;化肥主要施用尿素、磷酸一銨、氯化鉀;試驗中使用農地樂牌有機肥。

為提升試驗數據的準確性和可對比性，本研究過程中將采取管理一致的大田管理模式，每年進行3次灌溉，在試驗過程中需要對各個分區進行單獨的鮮質量測定，并做好數據記錄，當年累積的總鮮質量產量就是其茶葉產量，此外，每年會選取茶葉進行養分含量測定，主要是測定氮、磷、鉀指標，同時在各個分區通過“S”形進行根系土壤樣品采集，并將其充分混合，將1 kg新鮮土樣取出帶回試驗室，置于冰箱保存，以便于相關成分測定。

1.3 測定方法

從2014年5月開始至2017年9月，3年內每個月都要進行鮮芽葉成分的測定，所取芽葉為1芽2葉，一方面分析其茶多酚、游離氨基酸等成分，另一方面對其生長密度、長度進行測量并記錄。此外，還要分析土壤的主要養分及酸堿性，采樣方式為5點采樣。

主要的測定方法如下：利用沸水萃取法對水浸出物進行測定，利用比色法來測定游離氨基酸、茶多酚含量[11]，借助電位法測定土壤pH值，通過硫酸消化法測定全氮含量[12];同時，還要對芽葉密度進行測定，首先在試驗分區內隨機找取5個長、寬均為20 cm的生長蓬面，然后對其區域內的芽葉數量進行統計記錄。芽葉長度的測定方法如下：首先選擇3個區域，從中隨機摘取芽葉30個，然后對芽葉長度進行測定，測定時從基部開始，直至芽葉頂端，最終的平均值即是其長度。

1.4 數據分析

對獲取的數據首先通過Excel 2007進行整理，之后利用SPSS 15.0開展相應的統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同施肥模式對茶葉產量的影響

與CK施肥模式相比，其他幾種不同施肥模式均可在一定程度上提高茶葉的年產量，年產量的范圍為142.3～236.3 kg/hm2，提高幅度為18.55%～66.06%。其中，NPKOL施肥模式的茶葉年產量相對最高，為236.3 kg/hm2，比對照施肥模式提高66.06%，NPKL施肥模式的茶葉年產量次之，O施肥模式的茶葉年產量最低，為168.7 kg/hm2，僅比對照施肥模式提高18.55%，且不同施肥模式下茶葉年產量均顯著高于對照。不同施肥模式下葉芽密度和葉芽長度均表現為NPKOL>NPKL>NPKO>NPK>O>CK，不同施肥模式下的葉芽密度和葉芽長度均顯著高于對照，其中NPKOL和NPKL間差異不顯著，NPKO和NPK間差異不顯著;葉芽密度的范圍為26.3～49.5個/m2，提高幅度為13.31%～88.21%;葉芽長度的范圍為2.16～5.36 cm，提高幅度為62.96%～148.15%（表2）。

2.2 不同施肥模式對茶葉品質的影響

與CK施肥模式相比，其他幾種不同施肥模式均在一定程度上提高茶葉品質，不同施肥模式下水浸出物、茶多酚和游離氨基酸均表現為NPKOL>NPKL>NPKO>NPK>O>CK，咖啡堿表現為NPLOL>NPKL>NPK>NPKO>O>CK，不同施肥模式下水浸出物、茶多酚、咖啡堿和游離氨基酸含量均顯著高于對照，其中NPKOL和NPKL間差異不顯著，NPKO和NPK差異不顯著。水浸出物變化范圍為365.2～436.5 mg/g，提高幅度為1.67%～19.52%，NPKOL施肥模式下提高幅度最大（19.52%），O施肥模式下提高幅度最小（1.67%）;茶多酚含量變化范圍為235.1～298.3 mg/g，提高幅度為 9.27%～26.88%，NPKOL施肥模式下提高幅度最大（26.88%），O施肥模式下提高幅度最小（9.27%）;咖啡堿含量變化范圍為26.4～37.9 mg/g，提高幅度為8.71%～43.56%，NPKOL施肥模式下提高幅度最大（43.56%），O施肥模式下提高幅度最小（8.71%）;游離氨基酸含量變化范圍為25.3～59.8 mg/g，提高幅度為21.34%～136.36%，NPKOL施肥模式下提高幅度最大（136.36%），O施肥模式下提高幅度最小（21.34%），詳見表3。

2.3 不同施肥模式對茶葉營養物質累積量的影響

不同施肥模式對茶葉中氮、磷、鉀養分累積均有顯著的影響，與對照（不施肥）模式相比，其他幾種施肥模式均在一定程度上提高茶葉對氮、磷、鉀養分累積量，其增加幅度分別為10.78%～57.99、22.585%～80.65%、28.57%～71.43%。其中，NPKOL施肥模式下茶葉氮、磷、鉀累積量最高，分別為4.25、0.56、5.16 kg/hm2，比對照分別提高了57.99%、80.65%、71.73%，而NPKL施肥模式下茶葉氮、磷、鉀累積量次之。不同施肥模式下氮、磷、鉀養分累積量均表現為NPKOL>NPKL>NPKO>NPK>O>CK，不同施肥模式下氮、磷、鉀養分累積量均顯著高于對照，其中NPKOL和NPKL間差異不顯著，NPKO和NPK間差異不顯著（表4）。

2.4 不同施肥模式對茶葉土壤肥力狀況的影響

與對照（不施肥）模式相比，不同施肥模式均顯著降低了土壤pH值，土壤pH值變化范圍為6.02～6.98，降低幅度為6.30%～13.75%，NPKOL施肥模式下的土壤pH值下降幅度最大（13.75%），O施肥模式下土壤pH值下降幅度最小（6.30%），其中不同施肥模式下土壤pH值均顯著低于對照。不同施肥模式對茶葉土壤有機碳含量、全氮含量、全鉀含量、有效磷含量、有效氮含量、有效鉀含量均有顯著的影響：與對照（不施肥）模式相比，其他幾種不同施肥模式均在一定程度上提高茶葉土壤有機碳含量、全氮含量、全鉀含量、有效氮含量、有效磷含量、有效鉀含量，其增加幅度分別為28.89%～176.89、77.63%～210.53、10.47%～63.22%、37.08%～386.55%、58.41%～249.43%、104.80%～340.12%。其中，NPKOL施肥模式下茶葉土壤有機碳、全氮、全鉀、有效磷、有效氮、有效鉀含量最高，分別為17.25、2.36、26.98、46.32、217.87、68.79 mg/kg，比對照分別提高了176.89%、210.53%、63.22%、386.55%、249.43%、340.12%。不同施肥模式下土壤有機碳含量、全氮含量、全鉀含量、有效氮含量、有效磷含量、有效鉀含量均表現為NPKOL>NPKL>NPKO>NPK>O>CK，不同施肥模式下土壤有機碳、全氮含量、全鉀含量、有效氮含量、有效磷含量、有效鉀含量均顯著高于對照，其中NPKOL和NPKL間差異不顯著，NPKO和NPK間差異不顯著。對于土壤全磷而言，不同施肥模式下土壤全磷含量高于對照，但與對照之間差異并不顯著（表5）。

2.5 不同施肥模式下茶葉土壤肥力的主成分分析

在本試驗過程中，將茶葉品質、養分累積量、土壤肥力作為研究的原變量，待提取特征值后進行降維，這樣能夠分析出顯著的相關系數。通過主成分分析發現，對于第1主成分而言，其特征值的變量解釋度達到了78%，成為最主要的解釋變量，前2個主成分的特征值超過了88%，說明這2個成分是主要的分析指標;通過因子載荷分析發現，茶多酚、氮積累量、pH值、有機碳、全氮的因子載荷絕對值均在0.73以上，說明其對茶葉產量的影響較大，詳見表6、表7。

3 討論與結論

合理的施肥自然能夠顯著提升茶葉的產量，有利于土壤肥力和活性的保持[13-14]，對于茶葉產業的發展起著促進作用，但是不合理的施肥則從長遠來看明顯不利于茶葉產業的持續發展[15]。本試驗從多個角度來探究施肥與茶葉生產之間的關系，采用6種施肥模式進行了長達3年的實地觀測，發現5種施肥方式下茶葉產量均高于不施肥模式，其中效果最好的是NPKOL施肥方式。主要原因可能為該模式在施用化肥的基礎上添加有機肥及綠肥，茶葉所需的氮、磷、鉀養分，施用比例較為合理;其次，多種肥料合理搭配能夠形成相對較為豐富的養分，利于茶樹的生長發育，這樣自然容易形成較高的產量，尤其是茶樹對氮磷鉀含量需求較大，這樣較為豐富的養分能夠提升有機質含量，促進根系對養分的利用，增加微量元素含量以提升茶樹的抗病性等;再次，豆科綠肥的施用能夠對空氣中的氮形成良好的固氮作用，且生草落葉凋零能夠帶來腐殖質，為根系養分利用提供有利條件，增強茶樹生長所需養分，進而提升茶樹產量;最后，套種能夠對茶園氣候進行微調節，利于茶樹生長[16-17]。

對于茶樹而言，氮元素不僅影響茶葉的生長，還會影響茶葉的質量，尤其是色、香、味等，甘氨酸成分能夠提升茶葉的醇香，茶氨酸能夠提升茶葉的鮮爽;此外，茶多酚帶有苦澀味，其含量將直接制約茶品質，該成分含量過高直接導致茶苦澀，其最適宜的含量在20%左右[18]，另外，該成分作為次生代謝物，在茶樹氮含量過低的情況下，葉片多酚含量將明顯上升，進而導致茶葉品質下降。在茶樹光合作用等生長發育過程中，磷成分參與其中，尤其是在酶的作用下增強能量傳遞，同時增進茶葉香氣;茶樹的鉀含量在其新陳代謝等生理活動中起著重要作用，且多種酶反應也離不開鉀元素，通過研究發現，鉀含量與茶葉的質量具有明顯的正相關關系，通過試驗得知，茶葉氨基酸等含量能夠在施肥的情況下得以提升[19-20]。施肥模式雖然不同，但是施肥情況下茶多酚含量明顯上升，最主要的原因在于茶樹的不斷生長，在生長效應的影響下，施肥的不同對于增加茶多酚含量起著促進作用，但是代謝物的合成沒有相應同比增加，這說明合理有效施肥能夠提升肥料的利用效率，同時對于茶品質的提升起著促進作用，進而得到較好的經濟效益[21-22]。研究發現，不僅咖啡堿含量與茶品質存在較為明顯的正向關系，而且游離氨基酸含量也關乎茶品質，在茶品質較高的情況下，其水浸物越多。綜合來講，在茶樹氮、磷、鉀含量較高的情況下，茶品質的提升更有保障[23]。本研究通過長時間的觀測數據分析發現，除了不施肥之外，其他5種施肥方式下茶樹氮、磷、鉀積累量均有明顯的提升，同時促進了茶多酚、水浸出物成分積累，其中效果最好的是NPKOL施肥方式，這表明該施肥模式能夠使得茶葉品質得以提升。

合理的施肥才能最大程度地降低土壤板結、活性喪失等，所選用的肥料及施肥方式都將影響肥料的利用效率。有學者通過研究發現，在大量氮肥影響之下，土壤原有的養分平衡將被打破，氮元素的拮抗作用使得作物的養分平衡受損，其氮元素的增產效果大大降低[24-25]，因此施肥必須合理、適量。化肥、有機肥、綠肥的合理結合能夠互相促進，使之發揮各自所長，最終促進作物產量提升、品質提高，同時利于土壤肥力和活性的保持[26-27]，本研究得出的結論也與其基本一致。通過長期的實地觀測分析，施肥模式雖然不同，但都不同程度地促進了茶樹產量的提升，其有機質等含量得以增加，尤其是含有機肥的NPKOL、O和NPKL施肥模式效果更為明顯，綜合來講，NPKOL施肥模式具有更好的增產效果和品質提升效果，利于土壤肥力的保持。

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