有機肥替代化肥對茶園土壤質量及新梢養分吸收的影響

耿賽攀 馬立鋒 楊向德 方麗 姜艷艷 阮建云 鄭健

摘要：在浙江武義大宗綠茶采摘茶園采用化肥減施和有機肥替代部分化肥模式試驗。試驗設置4種施肥模式，分別為不施肥、農戶施肥、茶樹專用肥+菜籽餅肥、茶樹專用肥+豬糞肥。在總養分減施43%，其中化肥減量60%，有機肥替代化肥29%條件下，開展了不同施肥模式對土壤質量，新梢產量、品質、養分利用效率的相關研究。結果表明，在大宗綠茶采摘條件下，茶園化肥用量過大的情況下，化肥減施有機肥替代部分化肥模式，茶樹對養分的吸收并沒有明顯改變，但明顯提高了化肥利用率（2種有機肥替代化肥模式的化學N+P2O5+K2O肥料農學效率分別提高158.7%和154.3%），且有機肥的施用能明顯提高土壤有機質含量，減小土壤容重，同時有減緩土壤酸化趨勢，明顯提升茶園土壤質量。在研究條件下，豬糞肥對改善土壤質量的效果要略好于菜籽餅肥;化肥減施有機肥替代部分化肥模式也有一定的增產效應，且不會改變新梢品質成分及成茶品質。

關鍵詞：大宗綠茶采摘茶園;有機肥替代技術;土壤質量;養分利用率;新梢產量;品質

Effects of Organic Manure Replacing

Chemical Fertilizer on Soil Quality and

Young Shoots Nutrient Uptake in Tea Plantation

GENG Saipan1，2， MA Lifeng1*， YANG Xiangde1， FANG Li1， JIANG Yanyan1， RUAN Jianyun1*， ZHENG Jian3

1. Tea Research Institute， Chinese Academy of Agriculture Sciences/Key Laboratory of Tea Biology and Resource Utilization，

Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Hangzhou 310008， China; 2. Graduate School of Chinese Academy of

Agricultural Sciences， Beijing 100081， China; 3. Wuyi Qingjing Tea Co.， Ltd.， Wuyi 321201， China

Abstract： In the ordinary green tea gardens in Wuyi county， Zhejiang province， four fertilization modes were set up，?including no fertilization， customary fertilization， rapeseed cake with special fertilizer for tea plants， pig manurewith special fertilizer for tea plants. Under the condition of 43% reduction of total nutrients （60% reduction of chemical?fertilizer and 29% replacement rate of organic manure） field experiments were carried out to study the effects of?different fertilization modes on soil quality， young shoot yield， quality and nutrient utilization efficiency of shoots.?The results show that the amount of nutrients absorption by tea plants kept the same after chemical fertilizer reduction?and organic fertilizer replacement under the current situation of excessive chemical fertilizer consumption in tea?gardens. The utilization rate of chemical fertilizer （compared to conventional fertilization， agronomic efficiencies of?chemical N， P and K application were increased by 158.7 % and 154.3%， respectively） was significantly increased.?Organic manure could significantly increase the content of soil organic matter， reduce the soil bulk density， slowdown the trend of soil acidification， and significantly improve the soil quality of tea garden. The effect of pig manureon soil quality were better than that of rapeseed cake. Tea yield was? slightly increased after organic manure replacement?of chemical fertilizer， which didn't change the quality of tea in this study.

Keywords： ordinary green tea gardens， organic manure replacing chemical fertilizer， soil quality， nutrient use efficiency， young shoot yield， quality

茶樹是葉用經濟作物，由于每年采摘帶走大量養分，因此比其他農作物對養分的需求量更大。施肥對茶葉增產作用貢獻率高達41%，遠遠高于其他農藝措施[1]。從20世紀40年代以來，化肥就廣泛地應用于茶葉生產，增產提質作用明顯，但是長期不合理施用化肥，造成茶園土壤酸化、板結、養分的不均衡化以及茶葉產量、品質下降，不僅肥料利用率低，而且造成浪費和環境污染[2-5]。合理施肥可調節土壤-茶樹之間的平衡關系[6]，明顯改善土壤質量[7]，對茶樹光合作用及其生態生理因子有積極影響[8]，促進茶樹生長，因此茶園合理的施肥模式對提升土壤質量、提高茶葉產量和品質至關重要[9-11]。

已有研究表明，有機肥、無機肥配合施用對茶葉增產、提質具有較好的效果[12-17]，但由于受到施肥觀念的影響，施肥量普遍較大。倪康等[18]對我國茶園施肥現狀調查結果表明，我國30%的茶園化肥過量施用，80%的茶園施用的化肥N、P、K比例不完全符合茶樹養分需求，有機肥養分所占比例只有15%。進一步分析表明，我國約36%的茶園屬于養分高投入（N、P2O5、K2O總養分≥750 kg/hm2），根據茶葉產量水平和養分含量，新梢N、P2O5和K2O的輸出/輸入比例分別為10.6%、10.2%和19.0%，養分利用效率低，通過估算可減施30%～40%的化肥用量[19]。而施肥時間隨意、施肥方法以撒施為主[20]，與目前國家正在實施的化肥減量、有機肥替代化肥政策明顯不符。為此，以浙江武義大宗綠茶為研究對象，通過茶園化肥減量、有機肥替代化肥模式開展研究，旨在探索在化肥減施條件下，通過有機肥替代、改變施肥方法、調整施肥時期以達到茶葉穩產、品質不減的技術措施，為茶園化肥減施技術提供科學依據。

一、材料與方法

1. 試驗設計

試驗于2016年9月至2020年12月在浙江省金華武義茶園（E119.676o，N28.543o）進行，茶樹品種為當地群體種。

試驗設4種施肥技術模式，分別為不施肥、農戶施肥、茶樹專用肥+菜籽餅肥（總量減43%，其中化肥減量60%，有機肥替代29%）、茶樹專用肥+豬糞肥（總量減43%，其中化肥減量60%，有機肥替代29%）。

農戶施肥模式在基肥時期（10月上旬）、春茶結束、2茶結束、3茶結束，分別按全年總養分的40%、20%、20%、20%施肥，肥料在茶行間撒施后再不作任何措施;有機肥替代化肥模式，有機肥作基肥（10月上旬），無機肥按化肥N的20%、20%、30%、30%，分別在10月上旬、次年2月上中旬、春茶結束、2茶結束后施用，基肥施用時機械深施10～20 cm，追肥施用時機械翻耕深度5～10 cm。施肥模式肥料具體施用情況見表1。

2. 樣品采集與處理

按照當地大宗綠茶采摘標準進行機械采摘，對各施肥模式的鮮葉全部稱重計產。同時，均勻混合取鮮葉樣品，微波殺青后用60 ℃烘箱干燥至恒重，然后用植物粉碎機將樣品粉碎過篩待測。一部分用于茶葉全N、P、K等元素含量測定，另一部分用于茶葉生化品質成分測定。將成茶樣送農業農村部茶葉質量監督檢驗測試中心進行感官審評。

采用五點取樣法，取樣前去除表面落葉層，土樣風干后一部分過20目篩測定pH值，一部分過100目篩測定有機質含量。

3. 樣品分析與計算方法

（1）樣品分析方法

新梢中茶多酚含量測定采用酒石酸亞鐵比色法 [21]，游離氨基酸總量測定采用茚三酮比色法[22]。植物樣品中全N含量采用元素分析儀（Vario macro cube）測定[23]，全P、全K含量采用濕消化法，電感耦合等離子體原子發射光譜儀（ICP-AES）測定[24]。土壤有機質含量采用元素分析儀（Vario macro cube）測定;pH值采用酸度計法（水土比1.0∶2.5）測定;土壤容重采用環刀法測定;具體操作方法參考《土壤農業化學分析方法》[25]。

（2）計算方法

茶葉中養分累積量=茶葉產量（干物質質量）×茶葉中養分含量 ÷ 1 000肥料偏生產力（PFP）、農學效率（AE）和表觀回收率（RE）表征[26]。計算方法：RE=（Uf -U0）/ Rf，PFP=Yf? ?/ Rf，AE=（Yf -Y0）/ Rf，式中Uf和U0分別為施肥和不施肥對照的茶樹地上部養分吸收量;Yf和Y0分別為施肥和不施肥對照的茶葉產量;Rf為肥料用量。

4. 數據處理與統計分析

測定數據以平均值±標準偏差表示，不同處理間的差異采用單因素方差分析后，以Duncan法檢驗并進行均值的多重比較。采用SPASS 19.0統計軟件統計分析，以Microsoft Excel作圖。

二、結果與分析

1. 不同施肥模式對土壤質量的影響

對茶園土壤pH值、有機質含量和容重測定結果（表2）表明，土壤pH值以不施肥最高（5.17），農戶施肥模式最低（4.53），施肥（包括施無機肥和有機肥）會顯著降低土壤pH值，而有機肥的施用并沒有明顯降低土壤pH值，但有減緩土壤酸化趨勢。

土壤有機質含量以不施肥最低（21.3 g/kg），“茶樹專用肥+豬糞肥”模式最高（52.9 g/kg），有機肥施用能夠明顯提高土壤有機質含量，而且豬糞肥對土壤有機質的提升作用顯著優于菜籽餅肥。

土壤容重以不施肥最大（1.52 g/cm3），“豬糞肥+茶樹專用肥”模式最小（1.26 g/cm3），有機肥使用能明顯降低土壤容重，豬糞肥對土壤容重的降低作用尤其明顯，這與豬糞肥對土壤有機質含量提升作用明顯優于菜籽餅肥相一致。

2. 不同施肥模式對茶葉產量、新梢養分吸收的影響

（1）不同施肥模式對茶葉產量的影響

各處理2018—2020年茶葉產量統計結果（表3）表明，施肥后（包括無機肥和有機肥）增產效應明顯，平均增產9.7%～44.6%。與農戶施肥模式相比，化肥減量后采用“茶樹專用肥+菜籽餅肥”和“茶樹專用肥+豬糞肥”2種施肥模式平均增產率分別提高2.4和4.9個百分點。豬糞肥對茶葉的增產效果略好于菜籽餅肥，但兩者無顯著性差異。

（2）不同施肥模式對新梢養分吸收、利用率的影響

不同施肥模式新梢養分吸收量分析結果（表4）表明，不施肥模式新梢對N、P、K的吸收累積量最低。與農戶施肥模式相比，化肥減量后有機肥部分替代化肥模式新梢對養分吸收累積量略有上升。

不同施肥模式新梢養分利用效率分析結果（表5）表明，與農戶施肥模式相比，化肥減量后有機肥部分替代化肥模式新梢養分回收率分別提高8.81和9.38個百分點。化肥農學效率分別提高158.7%和154.3%?；蕼p施后，每投入1 kg化學N+P2O5+ K2O肥，能多生產9.2 kg茶葉，可見化肥減量有機肥替代化肥后明顯提高化肥利用率，不同有機肥種類處理下新梢養分吸收利用率無顯著性差異。

（3）不同施肥模式對茶葉品質的影響

對新梢中游離氨基酸總量、茶多酚含量、酚氨比測定結果（表6）表明，施肥后（包括化肥和有機肥）新梢中游離氨基酸總量有增加趨勢，茶多酚含量、酚氨比有減少趨勢，但各處理間并沒有產生顯著性差異。

2019年和2020年分別將不同施肥模式的鮮葉加工成茶樣進行感官審評，審評結果（表7）表明，不施肥的茶園成茶感官審評總分比其他施肥模式的總分低1分左右;有機肥替代化肥模式成茶樣總分與農戶施肥模式基本接近;不同有機肥處理間也基本相同。

三、討論

1. 有機肥替代部分化肥對茶園土壤質量的影響

茶園土壤pH值對茶樹生長和茶葉品質有重要影響，要求茶園pH為4.0～6.5，最適為4.5～5.5[27-28]。本試驗結果表明，施肥會降低土壤pH值。通過化肥減施有機肥替代部分化肥措施，土壤pH值并沒有出現顯著性改變，但有減緩土壤酸化趨勢。

有機質作為土壤的重要組成部分，影響著土壤的保肥性、保水性、通氣性等[29]，提高土壤有機質含量最直接的方法便是施用有機肥[30]，能較好地改善土壤的C/N比，激發土壤中微生物的生長，而微生物又會通過自身的固氮作用將氮儲存在土壤中[12，31]，有效降低土壤容重，增加總孔隙度、土壤團聚體數量和穩定性，增強土壤保水保肥的能力[32]。本研究表明，施用有機肥能夠明顯提高土壤有機質含量，而且豬糞肥對土壤有機質提升作用顯著優于菜籽餅肥，這可能與豬糞肥的有機質含量更高有關。有機肥能有效降低土壤容重，尤其是豬糞肥對土壤容重的降低作用尤其明顯，這與豬糞肥對土壤有機質含量提升作用明顯優于菜籽餅肥相一致，土壤有機質含量高，土壤疏松，土壤容重就相應減小。

2. 有機肥替代化肥對茶葉產量、品質的影響

本研究結果表明，化肥減量、有機肥替代部分化肥模式對茶葉具有一定的增產作用，這與大多數的研究結果相一致[11，33]，外源有機物進入土壤，參與土壤N（C）循環，并影響微生物的周轉。通過土溫、水分、微生物的共同作用，提高土壤養分和作物產量[34-35]。

化肥減量有機肥替代化肥后，茶樹新梢中的游離氨基酸總量、茶多酚含量、酚氨比并沒有產生顯著性差異，所制成茶的感官審評結果也表明無顯著性差異，可見有機肥替代化肥并不會明顯改變新梢品質成分及成茶品質。

四、結論

目前茶園化肥用量過大的情況下，化肥減量有機肥替代化肥后，茶樹對養分的吸收并沒有明顯改變，但明顯提高化肥利用率（化學N+P2O5+K2O肥料農學效率分別提高158.7%和154.3%），且有機肥能明顯提高土壤有機質含量，減小土壤容重，同時有減緩土壤酸化趨勢，明顯提升茶園土壤質量，且豬糞肥對改善土壤質量的效果要略好于菜籽餅肥?！安铇鋵Ｓ梅?菜籽餅肥”和“茶樹專用肥+豬糞肥”這2種有機肥替代化肥模式對茶葉有一定的增產效應，平均增產率較農戶施肥模式分別提高2.4和4.9個百分點，且不會明顯改變新梢品質成分及成茶品質。

參考文獻

[1] SHUI S N， CHANG K S. Contributions of technical progress to the

tea economy-a quantitative assessment[R]. 1996.

[2] 劉宗岸， 楊京平， 楊正超， 等. 苕溪流域茶園不同種植模式下地表徑流氮磷流失特征[J]. 水土保持學報， 2012， 26（2）： 29-32， 44.

[3] 王峰， 陳玉真， 吳志丹， 等. 酸性茶園土壤氨揮發及其影響因素研究[J]. 農業環境科學學報， 2016， 35（4）： 808-816.

[4] LI S Y， LI H X， YANG C L， et al. Rates of soil acidification in tea? ? ?plantations and possible causes[J]. Agriculture Ecosystems & Environment， 2016， 233： 60-66.

[5] HAN W Y， XU J M， WEI K， et al. Estimation of N2O emission from? ? ? tea garden soils， their adjacent， vegetable garden and forest soils in? ? ?eastern China[J]. Environmental Earth Sciences， 2013， 70（6）： 2495-? ? ? 2500.

[6] 章慧玉， 王存剛， 徐國舉， 等. 土壤肥料與農業可持續發展[J]. 安徽農學通報， 2008， 14（21）： 94-95.

[7] 羅文. 不同施肥結構對紅壤丘陵茶園生態和茶樹生物學效應的影響[D]. 長沙： 湖南農業大學， 2007.

[8] 彭晚霞， 王克林， 宋同清， 等. 施肥結構對茶樹光合作用及其生態生理因子日變化的影響[J]. 生態學報， 2008， 28（1）： 84-91.

[9] DANG M V. Soil-plant nutrient balance of tea crops in the northern?? ? ? mountainous region， Vietnam[J]. Agriculture Ecosystems & Environ-? ? ? ment， 2005， 105（1/2）： 413-418.

[10] XUE D， YAO H， HUANG C. Microbial biomass， N mineralization and nitrification， enzyme activities， and microbial community diversity in tea orchard soils[J]. Plant & Soil， 2006， 288（1/2）：319-331.

[11] 李萍萍， 林永鋒， 胡永光. 有機肥與化肥配施對茶葉生長和土壤養分的影響[J]. 農業機械學報， 2015， 46（2）： 64-69.

[12] 王子騰， 耿元波， 梁濤， 等. 減施化肥和配施有機肥對茶園土壤養分及茶葉產量和品質的影響[J]. 生態環境學報， 2018， 27（12）： 2243-2251.

[13] 顏明娟， 林瓊， 吳一群， 等.不同施氮措施對茶葉品質及茶園土壤環境的影響[J]. 生態環境學報， 2014， 23（3）： 452-456.

[14] 曾婕， 張德全， 聞祿， 等. 長期不同施肥模式對茶葉產量與土壤肥力的影響[J]. 安徽農業科學， 2020， 48（3）： 161-166.

[15] 李俊強， 林利華， 張帆， 等. 施肥模式對茶葉營養累積及土壤肥力的影響[J]. 江蘇農業科學， 2019， 47（7）： 170-174.

[16] 陳玉真， 王峰， 吳志丹， 等. 化肥減施對烏龍茶產量、品質和肥料利用率及經濟效益的影響[J]. 茶葉科學， 2020， 40（6）： 758-770.

[17] 李果， 楊彬， 彭云， 等. 優化施肥技術對普洱現代茶園茶葉產量、養分含量及累積量的影響[J]. 西南農業學報， 2020， 33（6）： 1235-1240.

[18] 倪康， 廖萬有， 伊曉云， 等. 我國茶園施肥現狀與減施潛力分析[J]. 植物營養與肥料學報， 2019， 25（3）： 421-432.

[19] 阮建云， 馬立鋒， 伊曉云， 等. 茶樹養分綜合管理與減肥增效技術研究[J]. 茶葉科學， 2020， 40（1）： 85-95.

[20] 馬立鋒， 陳紅金， 單英杰， 等. 浙江省綠茶主產區茶園施肥現狀及建議[J]. 茶葉科學， 2013， 33（1）： 74-84.

[21] 中國國家標準化管理委員會. 茶葉中茶多酚和兒茶素類含量的檢測方法： GB/T 8313—2018[S]. 北京： 中國標準出版社， 2018： 1-5.

[22] 中國國家標準化管理委員會. 茶游離氨基酸總量的測定： GB/T 8314—2013[S]. 北京： 中國標準出版社， 2013： 1-5.

[23] 高翠萍， 李巖， 劉美英， 等. Vario MACRO cube元素分析儀測定土壤碳氮方法研究[J]. 北方農業學報， 2017， 45（1）： 76-79.

[24] 中國農業科學院茶葉研究所. 茶葉生理生化實驗技術手冊[M]. 上海： 上海科學技術出版社， 1984： 182-188.

[25] 魯如坤. 土壤農業化學分析方法[M]. 北京： 中國農業科技出版社， 2000.

[26] 張福鎖， 王激清， 張衛峰， 等. 中國主要糧食作物肥料利用率現狀與提高途徑[J]. 土壤學報， 2008， 45（5）： 915-924.

[27] 俞永明. 茶樹高產優質栽培新技術[M]. 北京： 金盾出版社， 2010.

[28] 吳洵. 茶園土壤酸化及防治[J]. 茶葉通訊， 1990， 5（4）： 21-23.

[29] 楊瑞吉， 楊祁峰， 牛俊義， 等. 表征土壤肥力主要指標的研究進展[J]. 甘肅農業大學學報， 2004（1）： 86-91.

[30] 孫宇龍， 張永利， 王燁軍， 等. 機采茶園有機替代技術對土壤肥力和茶葉產量品質的影響[J]. 中國農學通報， 2019， 35（21）： 43-49.

[31] 李鵬. 有機無機肥料配施對菠菜產量和品質及土壤養分含量的影響[D]. 北京： 中國農業科學院， 2009.

[32] 張黛靜， 張艷艷 ， 王艷杰， 等. 耕層調控與有機肥處理下麥田土壤和小麥冠層結構特性及其相互關系[J]. 應用生態學報， 2018， 29（2）： 538-546.

[33] 王建華， 馬軍偉， 俞巧鋼， 等. 有機肥部分替代化肥對茶葉產量與品質的影響[J]. 浙江農業科學， 2020， 61（4）： 689-691.

[34] 陳春梅， 謝祖彬， 朱建國. 土壤有機碳激發效應研究進展[J]. 土壤， 2006， 38（4）： 359-365.

[35] WITT C， CASSMAN K G， OTTOW J C G， et al. Soil microbial

biomass and nitrogen supply in an irrigated lowland rice soil as

affected by crop rotation and residue management[J]. Biology and

Fertility of Soils， 1998， 28（1）： 71-80.