長期不同施肥模式對茶葉產量與土壤肥力的影響

曾婕 張德 全聞祿

摘要 通過長期定位施肥試驗，研究不同施肥模式對茶葉產量及土壤肥力的影響，旨在為茶園提供合理的施肥模式，從而提高茶葉產量及土壤肥力，為推進茶業的可持續發展提供科學依據。以連續10年長期定位試驗為研究平臺，設5種不同施肥模式：空白區、有機肥區、無機肥區、配方肥區、化肥減量區，測定茶葉產量及土壤肥力狀況。結果表明，配方肥區和無機肥區均表現出持續提高茶葉產量的良好作用，且二者差異不顯著。減量化肥區產量每年變化平緩，2013年開始呈上升趨勢，到2016年，產量達到最大。各施肥處理的土壤有機質含量均呈逐年上升趨勢，化肥減量區增幅最大，試驗后比試驗前增加了10.50 g/kg，提高43.75%。有機肥區對茶園土壤pH的提高幅度較大，配方肥區和化肥減量區將茶園土壤pH控制在適宜茶樹生長的范圍4.14～5.45。無機肥區和配方肥區明顯提高了土壤堿解氮含量，分別比空白區提高了6452%和41.98%。配方肥區土壤速效磷含量為68.64 mg/kg，比空白區和無機肥區分別提高了336.61%和20.86%。有機肥區和配方肥區速效鉀含量較高，比空白區提高了43.51%和13.96%。因此，化肥與有機肥配施方式最為合理，有利于保持茶園土壤養分均衡，肥效長，后勁足，促進茶園生產力穩定。

關鍵詞 長期施肥;茶葉;產量;土壤肥力

中圖分類號 S14 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2020）03-0161-06

Abstract Effects of different fertilization patterns on tea yield and soil fertility were studied by longterm fertilization experiment.The purpose was to provide a reasonable fertilization model for tea plantation，so as to improve tea yield and soil fertility，and provide a scientific basis for promoting the sustainable development of tea industry.A 10year orientation experiment as research platform，five treatments of longterm fertilization were designed including control，single organic fertilizer，single chemical fertilizer，formula fertilizer，reduced fertilizer to determine tea yield and soil fertility.Formula fertilizer treatment and single inorganic fertilizer all showed a good effect of continuously increasing tea yield，but the difference was not significant.Reduced fertilizer treatment showed that the annual yield change was gentle，and reached the maximum by 2016.The content of soil organic matter treated by different fertilization were increasing year by year，the reduced fertilizer treatment had the highest organic matter content，10.50 g/kg increased after the test compared with before the test，increased by 43.75%.The effect of single organic fertilizer treatment on improving soil pH of tea garden was the best.Formula fertilizer and reduced fertilizer treatment controlled the soil pH of tea garden in the suitable range of tea plant growth.Compared with the control，single chemical fertilizer and formula fertilizer treatment increased soil available nitrogen obviously，increased by 64.52% and 41.98% respectively.Formula fertilizer treatment had the highest available phosphorus of 68.64 mg/kg，which was 336.61% and 20.86% higher than control and single chemical fertilizer.Single organic fertilizer and formula fertilizer treatment had higher soil available potassium，which increased by 43.51% and 13.96% compared with the control.Therefore formula fertilizer treatment was most reasonable，it was conducive to maintaining the balance of soil nutrients in tea gardens，with long fertilizer efficiency and sufficient stamina，and promoting the stability of tea garden productivity.

Key words Longterm fertilization;Tea;Yield;Soil fertility

茶樹是我國南方重要的經濟作物，在我國農業生產中占有重要地位。施肥是茶葉豐產的重要措施，是影響茶葉產量、品質、土壤質量及其可持續利用最重要的農業措施之一[1]。據聯合國糧農組織對中國、印度、斯里蘭卡和肯尼亞等主要產茶國調查表明，肥料投入對茶葉增產的貢獻率高達41%[2]。隨著我國人口的增加及人民生活水平的不斷提高，人們對茶葉產品的數量和品質需求日益提高，但研究表明，茶園施肥存在不足和過量[3]，施肥結構不合理[4]，有機肥使用不普遍[5]，茶園土壤酸化現象嚴重等問題[6]。

近年來，關于施肥與茶葉產量、品質及土壤肥力狀況的研究較多[7-11]。但這些研究大都基于短期（如1季或1～2年）試驗所得。茶樹屬多年生作物，現有的單一且短期的施肥試驗結果還不足以充分反映施肥與茶樹生長及茶園土壤肥力的長期變化規律[12]。土壤肥料長期定位試驗具有時間長期性和氣候代表性等特點，信息量豐富，準確可靠，具有常規試驗不可比擬的優點，能系統地揭示土壤肥力的演變，預測土壤的承載能力和作物生產能力，為農業生產可持續發展提供科學依據[13]。而茶園土壤長期不同施肥模式的相關研究鮮見報道。因此，筆者通過連續10年的田間定位試驗，研究不同施肥模式對茶葉產量及土壤肥力的影響，旨在為茶園提供合理的施肥模式，從而提高茶葉產量及土壤肥力，為推進茶業的可持續發展提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于普洱市茶樹良種場茶地，土壤為紅末香土，2006年測得基礎土壤肥力狀況：pH 5.04，有機質20.0 g/kg，堿解氮75.0 mg/kg，速效磷24.80 mg/kg，速效鉀122 mg/kg，全氮1.04 g/kg，全磷0.58 g/kg，全鉀4.9 mg/kg。地塊整齊，海拔1 320 m，常年降水量1 514 mm，年均氣溫17.7 ℃。

1.2 試驗時間 2007—2016年，試驗周期為10年。

1.3 試驗材料 施用肥料：尿素（N≥46%）、普通過磷酸鈣（P2O5≥16%）、硫酸鉀（K2O≥50%）、有機肥（商品有機肥或農家肥）。

茶樹品種：云抗10號，喬木，樹姿開展，分枝密，芽頭中等，新梢生長快，育芽能力強。一般2月下旬春茶萌發至11月中旬采收結束，全年采摘期約270 d，試驗茶園1986年定植，定植27 000株/hm2，1990年開始采摘。

1.4 試驗設計

試驗共設5個處理，分別為①空白區（不施任何肥）;②有機肥區;③無機肥區;④配方肥區;⑤化肥減量區。每個處理3次重復，各小區面積為67 m2。

茶園統一進行中耕除草，開挖施肥溝，均勻施肥覆土。施肥方式按照30%尿素+70%普鈣+70%硫酸鉀+100%有機肥作為越冬肥施用，5月中旬40%尿素+30%普鈣+30%硫酸鉀作為夏肥追施，7月中下旬30%尿素作為秋肥追施。統一整枝修剪，冬季進行清園。2007—2016年各處理肥料用量見表1。

1.5 測定項目與方法

對茶葉農藝性狀進行定點調查，每點調查面積0.25 m2（50 cm×50 cm），用鐵線框定四邊，線框四角插入竹竿固定，每個處理定點3～6個。每次采摘前調查萌發芽數量、長度，采摘時測量新葉（1芽1葉）百芽重。

茶葉產量：試驗期間， 每次采茶時單獨測量每個試驗小區的茶青（一芽一葉）鮮重，每年累計茶青總產量為當年茶葉產量。

土壤肥力指標[14]：pH采用酸度計法測法;有機質采用重鉻酸鉀容量法測定;堿解氮采用堿解擴散法測定;速效磷采用NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定;速效鉀采用NH4Ac浸提-火焰光度法測定。

1.6 數據分析

統一用Excel 2010 整理及制表，借助SPSS 20.0進行差異顯著性檢驗（LSD，Duncan （D），P<0.05）及作圖。

2 結果與分析

2.1 長期不同施肥模式對茶葉產量的影響

長期不同施肥模式對茶葉產量的影響較大，不同年份茶葉平均產量見表1。由表1可知，2007—2009年，配方肥區表現出較強的增產優勢，平均年產量8 219.83 kg/hm2，比空白區提高112.21%。無機肥區、化肥減量區茶葉產量分別比空白區提高10659%、70.38%。而有機肥區增產效果不顯著。方差分析結果表明，無機肥區、配方肥區和化肥減量區產量顯著高于空白區和有機肥區，而有機肥區和空白區差異不顯著。化肥減量區的產量分別是配方肥區和無機肥區的80.27%和8246%，說明減量化肥配施有機肥也有明顯的增產效果，并能充分發揮有機無機肥的肥效。

2009—2010年，與空白區相比，無機肥區、配方肥區、化肥減量區、有機肥區均顯著提高了茶葉產量，其中，無機肥區和配方肥區產量分別為7 672.04和7 012.82 kg/hm2，比空白區提高了233.27%和204.63%，二者差異不顯著。有機肥區和化肥減量區分別比空白區產量提高了145.92%和12695%，產量分別為無機肥區的68.09%和73.79%。

2013—2016年，4年茶葉的平均產量為無機肥區>化肥減量區>配方肥>有機肥區>空白區。各施肥處理產量顯著高于空白區，但各施肥處理間差異不顯著。無機肥區、化肥減量區、配方肥區及有機肥區產量分別為6 632.59、6 399.81、5 918.57、5 250.99 kg/hm2，分別比空白區提高了855.64%、822.10%、752.76%及656.57%。

2007—2016年長期不同施肥模式對茶葉產量的影響見圖1。由圖1可知，除空白區外，不同處理均在2008年產量下降幅度較大，并在2008—2011年變化趨于平緩，到2012年，產量均有所提升，之后緩慢下降，2015年逐步提高。整體而言，除有機肥區產量提高外，其余處理2016年產量均低于2007年。

隨著種植時間的延長，空白區茶葉產量呈逐漸降低趨勢。化肥減量區產量每年變化平緩，2013年開始產量呈上升趨勢，到2016年，產量達到最大。說明化肥減量配施有機肥，前期肥效緩慢，后期增產效果明顯。無機肥區在整個過程中產量和配方肥區變化趨勢基本一致，且在2011—2015年，無機肥區產量均大于配方肥區，但在2016年，配方肥區產量大于無機肥區。

2.2 長期不同施肥模式對茶園土壤基本肥力狀況的影響

2.2.1 土壤有機質含量。

土壤有機質含量的高低與土壤肥力水平密切相關，直接影響土壤理化性狀，并反映土壤熟化度。10年不同施肥處理耕層土壤有機質含量及變化趨勢表明，除空白區土壤有機質含量有下降趨勢外，各處理的土壤有機質含量均呈上升趨勢，有機質含量2016年均比2007年有不同程度的提高（圖2）。經過10年試驗，土壤有機質含量的增加幅度以化肥減量區最高，2016年比2007年增加10.50 g/kg，提高43.75%。其次是無機肥區，但提高幅度低于化肥減量區。2016年各處理有機質含量表現為化肥減量區>無機肥區>有機肥區>配方肥區>空白區。表明減量化肥配施有機肥對有機質含量的提高最為明顯。空白區的土壤有機質含量并未呈逐年下降趨勢，而呈緩慢上升再逐漸降低的趨勢。

2.2.2 土壤pH。

茶樹是喜歡酸性土壤和嫌鈣的植物。種植茶樹的土壤要求有一定酸堿度范圍，適宜茶樹生長的土壤pH為4.0～5.5[18]。研究表明，茶樹對pH的反應相當敏感，當pH>6.0，茶樹生長不良，葉色發黃，有明顯的缺綠癥，葉齡縮短，新葉長出30 d枯焦脫落。pH<4.0的茶樹，發生氫離子中毒癥，葉色由綠轉暗再變紅，生理活動受阻，甚至死亡。由圖3可知，不同施肥模式下pH為4.01～5.80，其中，無機肥區在整個試驗過程中，土壤pH相對較低。說明長期施用化肥會降低茶園土壤的pH，降低0.32～1.88個單位。與空白區相比，有機肥區隨著種植時間的延長，茶園pH呈逐漸增加的趨勢。配方肥區和化肥減量區降低了土壤pH，但降低幅度不大，可將茶園土壤的pH控制在4.14～5.45。

2.2.3 土壤養分含量。

多年不同施肥模式定位監測養分含量見圖4。由圖4可知，各處理堿解氮含量：空白區80.00～129.00 mg/kg，平均為100.03 mg/kg;有機肥區83.00～176.00 mg/kg，平均為112.10 mg/kg;無機肥區117.00～20500 mg/kg，平均為164.57 mg/kg;配方肥區117.00～24100 mg/kg，平均為142.02 mg/kg;化肥減量區為80.00～248.00 mg/kg，平均為133.49 mg/kg。其中，無機肥區和配方肥區堿解氮含量最高，比空白區提高了6452%和4198%。

各處理速效磷含量：空白區4.60～33.40 mg/kg，平均為15.72 mg/kg;有機肥區10.10～28.70 mg/kg，平均為16.42 mg/kg;無機肥區15.60～112.50 mg/kg，平均為56.79 mg/kg;配方肥區10.00～116.40 mg/kg，平均為68.64 mg/kg;化肥減量區為10.70～116.60 mg/kg，平均為47.91 mg/kg。其中，配方肥區速效磷含量最高，比空白區和無機肥區分別提高了336.61%和20.86%，而有機肥區提升水平并不明顯。

各處理速效鉀含量：空白區53.00～164.00 mg/kg，平均為11590 mg/kg;有機肥區114.00～333.00 mg/kg，平均為17885 mg/kg;無機肥區96.00～168.00 mg/kg，平均為130.83 mg/kg;配方肥區94.00～194.00 mg/kg，平均為136.89 mg/kg;化肥減量區為95.41～176.00 mg/kg，平均為136.66 mg/kg。其中，有機肥區和配方肥區速效鉀含量最高，比空白區提高了43.51%和13.96%，而無機肥區提升效果相對較差。

2.3 茶園土壤肥力與茶葉產量相關關系

茶園土壤各基本肥力指標之間以及各肥力指標與茶葉產量存在一定的相關關系（表3），空白區，有機質與速效磷存在極顯著正相關，有機質與速效鉀、速效磷與產量、速效鉀與產量存在顯著正相關。有機肥區，有機質與堿解氮、有機質與速效鉀、有機質與pH、有機質與產量均存在正相關，其中，有機質與速效鉀呈極顯著正相關。堿解氮與產量、速效鉀與pH存在顯著正相關。無機肥區，有機質與堿解氮存在極顯著正相關，有機質與速效磷存在顯著正相關。有機質與pH、堿解氮與pH存在顯著負相關，速效磷與pH呈極顯著負相關。配方肥區，堿解氮與速效磷存在極顯著正相關，而堿解氮與pH、速效磷與pH存在極顯著負相關。速效鉀與產量存在顯著正相關。化肥減量區，有機質與堿解氮、有機質與速效磷、堿解氮與速效磷存在極顯著正相關。有機質與速效鉀、堿解氮與速效鉀、速效鉀與產量存在顯著正相關。有機質與pH、堿解氮與pH呈顯著負相關，速效磷與pH呈極顯著負相關。由此可見，土壤基礎肥力極大地影響了茶葉產量。

3 討論

3.1 長期不同施肥模式對茶葉產量的影響

從10年茶葉的平均產量看，茶葉產量與當年氣候、施肥量密切相關，但各施肥模式間產量也有一定差異。隨著種植時間的延長，空白區茶葉產量呈逐漸降低的趨勢。說明長期不施肥，土壤會變得越來越貧瘠，養分不能滿足茶樹的生長需求。有機肥區在整個過程中，茶葉產量呈緩慢上升趨勢，有機肥養分釋放緩慢，不能滿足當季茶樹的生長需求，但其后勁足，肥效長。這與馬俊永等[15]、Girma等[16]研究結果一致，馬俊永等[15]、Girma等[16]他們的研究結果顯示，即使在有效成分一致情況下，有機肥肥效也等于或低于化肥。單獨施用化肥與有機無機肥配施，均具有較明顯的增產作用，但二者差異不顯著。而化肥減量區表現為每年產量變化平緩，2013年開始產量呈上升趨勢，到2016年產量達到最大。這可能是由于隨著培肥時間的延長，有機無機肥配施和單獨施用有機肥處理土壤的基礎地力逐漸提高，當其本身可以提供足夠多的礦質養分時，不同的施肥方式之間產量差異會降低。而化肥減量配施有機肥處理的土壤養分不足，隨著時間的延長，有機質通過礦化作用逐漸釋放養分從而提高茶葉產量[17]。

3.2 長期不同施肥模式對茶園土壤基本肥力狀況的影響

土壤有機質是土壤微生物生活和茶樹多種營養的物質基礎，茶園有機質含量反映了茶園土壤熟化度和肥力指標[18]。研究表明，長期不施肥導致土壤有機質含量有所下降[19]。該研究結果與此一致，不施肥處理的土壤有機質含量并未呈逐年下降趨勢，而呈略上升再逐漸降低的趨勢。其原因為茶樹屬多年生常綠木本植物，以采收幼嫩的新梢為目標，在整個生育周期中，地上部旺盛生長，殘枝落葉回歸到土壤中經腐殖化過程，便可提升土壤有機質含量。隨著茶樹生長期的延長，茶樹缺肥后地上部生長緩慢，進而影響土壤中有機質含量。其他各施肥處理土壤有機質含量比2007年均有不同程度的提高。其中，土壤有機質含量的提高幅度以化肥減量配施有機肥最大，2016年比2007年增加了10.50 g/kg，提高了43.75%。

土壤pH對作物從土壤獲取養分的有效性存在顯著影響[20]。茶樹是喜歡酸性土壤和嫌鈣的植物。種植茶樹的土壤要求有一定酸堿度范圍，適宜茶樹生長的土壤pH為4.0～5.5[18]。當前茶園受自身因素和人為因素的影響，茶園土壤酸化日趨嚴重[21]。該研究發現長期施用化肥會降低茶園土壤的pH，降低0.32～1.88個單位，使土壤越來越不適宜茶樹生長。而施用有機肥，茶園土壤pH呈逐漸增加的趨勢。配方肥區和化肥減量區可將茶園土壤pH控制在適宜茶樹生長的范圍。

魏猛等[22]研究表明，施用有機肥顯著提高土壤有機質、全氮、有效磷和速效鉀含量，其中有機無機配施處理35年土壤有機質、全氮、有效磷、速效鉀平均含量分別較 CK提高1.20、1.18、16.13、0.95倍，增加幅度最為顯著。劉曉霞等[23]以水稻為試驗材料，連續多年開展田間肥效試驗，試驗后期化肥配施有機肥處理土壤有機質、全氮、有效磷和速效鉀含量顯著高于單施化肥，但二者緩效鉀含量差異不大。該研究經過10年試驗，土壤堿解氮含量以無機肥區和配方肥區最高，分別比空白區提高了64.52%和41.98%。配方肥區土壤速效磷含量為68.64 mg/kg，比空白區和無機肥區分別提高了336.61%和20.86%。有機肥區和配方肥區速效鉀含量較高，比空白區提高了43.51%和13.96%。說明土壤鉀庫是極大的，施肥可以明顯提高代換性鉀在全鉀中的比例[24-27]。

3.3 茶園土壤肥力與茶葉產量相關關系

對不同年份土壤各肥力指標之間以及肥力指標對應的茶葉產量進行相關分析可得，空白區速效磷與產量、速效鉀與產量存在顯著正相關。有機肥區堿解氮與產量存在顯著正相關。化肥減量區，有機質與堿解氮、有機質與速效鉀、有機質與pH、有機質與產量均存在正相關。陳歡等[28]在砂姜黑土上研究表明小麥產量與有機質、全氮、有效磷呈極顯著正相關，而與速效鉀相關性不顯著;魏猛等[22]研究發現小麥產量與土壤有機質、全氮、有效磷和速效鉀含量呈極顯著正相關關系。

該試驗中空白區和有機肥區有機質與pH存在正相關，而無機肥區、配方肥區、化肥減量區有機質與pH呈負相關，其中無機肥區和化肥減量區達顯著水平，具體原因有待進一步研究。

4 結論

4.1 長期不同施肥模式對茶葉產量的影響

與不施肥區相比，不同施肥處理均具有明顯的增產作用。化肥配施有機肥與單獨施用化肥產量差異不顯著，但隨著種植時間的延長，化肥配施有機肥增產潛力大，最有利于保證茶葉產量的穩定性。

4.2 長期不同施肥模式對茶園土壤基本肥力狀況的影響

化肥配施有機肥能提升茶園土壤有機質、堿解氮、速效磷與速效鉀含量，提高土壤pH，防止茶園土壤酸化。與單獨施化肥和單施有機肥相比，化肥與有機肥配施方式最為合理，有利于保持茶園土壤養分均衡，肥效長，后勁足，促進茶園生產力穩定。

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