茶樹水溶性肥料產品現狀及研究進展

張小琴，劉冠群，姜艷艷，席亞楠，曾廷廷，呂 軍，王家倫，2

（1.貴州省茶葉研究所，貴陽 550006；2.國家茶葉產業技術體系遵義綜合試驗站，貴陽 550006）

水溶性肥料(Water soluble fertilizers，WSF)，是一種可完全、迅速溶于水的單質化學肥料、多元復合肥料或功能型有機水溶性固體或液體肥料，具有易被作物吸收特點，可用于灌溉施肥、葉面施肥、無土栽培、浸種蘸根等，按農業部行業標準可分為大量元素水溶肥料、中量元素水溶肥料、微量元素水溶肥料、氨基酸水溶肥料、腐植酸水溶肥料、有機水溶性肥料等[1]。農業部先后印發的《推進水肥一體化實施方案（2016-2020年）》《到2020年化肥使用量零增長行動方案》和《全國農業可持續發展規劃（2015-2030年）》為水溶性肥料的快速發展提供了政策保障。隨著水肥一體化技術的逐步成熟，水溶性肥料先后在小麥[2]、玉米[3]、水稻[4]等糧食作物，番茄、辣椒、黃瓜等蔬菜作物[5]，蘋果[6]、葡萄[7]等果樹作物上得到廣泛應用。

茶樹是我國重要經濟作物之一，以葉片為收獲對象，新梢氮、磷、鉀含量分別達到4%～7%、0.3%～1%、2%～3%，養分的需求較大[8]。茶樹同時是以收獲幼嫩芽葉為目的的耐陰性作物，具有喜濕怕澇的習性，生長期嫩葉、綠色莖、吸收根含水量分別達75%、75%、56%，各器官含水量較大，對水分盈虧要求高[8]。根據《第三次全國國土調查主要數據公報》統計，全國茶園面積達168.47 萬hm2，東起東經122°的臺灣省東部海岸，西至東經95°的西藏自治區易貢，南自北緯18°的海南島榆林，北到北緯37°的山東省榮成市，東西跨經度27°，南北跨緯度19°[8]。區域降水差別大、年降水不均、季節降水不均，易旱茶區工程性缺水和季節性缺水現象嚴重，冬季基肥和春季追肥存在施肥困難、肥料利用率低的現象。

隨著農業節水技術的普及，以滴灌和微噴灌為主的微灌節水系統逐步應用到茶園[9-11]，但茶園水肥一體化集成技術的實際應用還不夠成熟，符合茶樹營養需求的專用水溶性肥料匱乏，配套的隨水施肥策略缺乏。為此，本文就茶樹水溶性肥料產品現狀、專利申請現狀和應用研究進展進行了綜述，為研制適宜茶園葉面施用和微灌施用的水溶性肥料提供參考，對指導茶園篩選水溶性肥料具有借鑒作用。

1 茶樹水溶性肥料產品現狀

截止2020年，農業部登記在冊的水溶性肥料14 913 個，其中茶樹適用水溶肥119 個，占登記總數的0.80%，茶樹專用水溶肥11 個，僅占0.074%；大量元素水溶性肥料3 567 個，其中茶樹適用水溶肥4 個，占0.11%，茶樹專用水溶肥0 個；中量元素水溶性肥料1 615 個，其中茶樹適用水溶肥5 個，占0.31%，茶樹專用水溶肥1 個，僅占0.062%；微量元素水溶性肥料2 621 個，其中茶樹適用水溶肥15 個，占0.57%，茶樹專用水溶肥0 個；氨基酸水溶性肥料3 201 個，其中茶樹適用水溶肥48 個，占1.50%，茶樹專用水溶肥6 個，僅占0.187%；腐殖酸水溶性肥料3 429 個，其中茶樹適用水溶肥28 個，占0.82%，茶樹專用水溶肥3 個，僅占0.087%；有機水溶性肥料480 個，其中茶樹適用水溶肥19 個，占3.96%，茶樹專用水溶肥1個，僅占0.208%。

在我國登記備案的水溶性肥料中，產品種類比重由大到小排序為大量元素水溶肥（23.92%）、腐殖酸水溶肥（22.99%）、氨基酸水溶肥（21.46%）、微量元素水溶肥（17.58%）、 中量元素水溶肥（10.83%）、 有機水溶肥（3.22%）。茶樹適用的各類水溶肥比重由大到小排序為氨基酸水溶肥（40.34%）、腐殖酸水溶肥（23.53%）、有機水溶肥（15.97%）、微量元素水溶肥（12.61%）、中量元素水溶肥（4.20%）、大量元素水溶肥（3.36%），茶樹專用的各類水溶肥比重由大到小排序為氨基酸水溶肥（54.55%）、腐殖酸水溶肥（27.27%）、有機水溶肥（9.09%）、中量元素水溶肥（9.09%）、微量元素水溶肥（0%）、大量元素水溶肥（0%）（見表1）。

表1 茶樹水溶性肥料登記情況（截止2020年）Tab.1 Registration of water-soluble fertilizers in tea(up to 2020)

近幾年，我國水溶性肥料行業迅速發展，登記備案數從2010年的3 318個[12]激增至2020年的14 913個，然而適應范圍包含茶樹的水溶肥僅占0.80%，適應范圍只有茶樹的僅占0.074%。茶樹專用水溶性配方肥以氨基酸水溶肥（54.55%）、腐殖酸水溶肥（27.27%）兩大功能性水溶肥為主，以水劑（81.82%）和粉劑（18.18%）形態存在，主要生產于山東（63.64%）和湖北（18.18%），其中葉面施用的水溶肥占90.91%，根部施用的水溶肥僅占9.09%（見圖1）。

圖1 茶樹水溶性肥料產品結構Fig.1 Product structure of water-soluble fertilizer for tea

由此可見，市場上適用于茶樹的水溶性肥料主要以葉面噴施的功能性水溶肥為主，針對茶樹養分需求差異配置的配方水溶性肥料不足，適用于水肥一體化系統的茶樹水溶性肥料不足，而茶樹專用水溶肥的研制目前尚處于起步階段。

2 茶樹水溶性肥料專利現狀

在國家專利網通過“水溶肥”和“茶”兩個檢索詞檢索發明專利發現，截止2020年涉及茶樹水溶性肥料的公開發明專利15 件，其中專用于茶樹的水溶肥專利數12 件，占80%，適用于茶樹的水溶肥專利數3 件，占20.00%，授權專利0 件；通過“葉面肥”和“茶”兩個檢索詞檢索發明專利發現，截止2020年涉及茶樹葉面肥的公開發明專利42 件，其中專用于茶樹的葉面肥專利數42 件，占100.00%，適用于茶樹的葉面肥專利數0件，占0%，授權專利4件，占9.52%。通過專利分析發現，茶樹水溶性肥料專利仍然以葉面肥為主，用于灌溉施肥、無土栽培等的水溶肥較少（見表2）。

表2 茶樹水溶性肥料國家發明專利檢索情況（截止2020年）Tab.2 Retrieval of national invention patents for water-soluble fertilizers of tea(up to 2020)

3 茶樹水溶性肥料研究進展

3.1 大量元素水溶肥

廣義上大量元素水溶肥是指完全、迅速溶于水的大量元素單質水溶性肥料（如尿素、氯化鉀等）、大量元素水溶性復合肥料（如磷酸一銨、磷酸二銨等）和行業標準NY1007 規定的大量元素水溶肥[1]。狹義上大量元素水溶肥是指以大量元素氮、磷、鉀為主要成分且滿足NY1007 技術要求的液體或固體水溶性肥料，固體產品大量元素含量≥50.00%，液體產品大量元素≥400 g/L。適宜比例的茶樹大量元素水溶肥能有效減少傳統施肥化肥用量，增加養分利用率、茶葉產量，提高茶葉生化成分含量。馬立鋒等提出的“有機肥+水肥一體化”高效滴灌施肥技術模式在化肥減量47%的情況下，增產19.5%，新梢養分利用率增加11.1%[13]。楊清霖等在化肥減施25%的情況下滴灌施入幼齡茶園大量元素水溶肥，亦可顯著增加茶樹樹高、主干直徑、樹幅、修剪枝生物量、養分吸收量和養分利用率[14]。與單施尿素相比，幼齡茶園微噴灌施入茶樹專用水溶肥追肥能緩解土壤有機質的分解消耗，提高土壤脲酶活性、茶葉茶多酚和氨基酸含量[15]。不同氮、鉀水平的滴灌施肥試驗表明，75 kg/hm2N 和81 kg/hm2K2O 處理下秋茶鮮葉產量最高，105 kg/hm2N處理下氨基酸、咖啡堿最高而酚氨比最小，54 kg/hm2K2O 處理下氨基酸、茶多酚、兒茶素、水浸出物含量最高[16]。孔曉君等人卻研究表明，噴施0.5 kg/L和1.0 kg/L濃度的大量元素水溶性肥增加水浸出物和氨基酸含量，降低茶多酚和咖啡堿含量[17]。

文獻分析發現，目前用于茶園的大量元素水溶肥主要有尿素、硝酸鉀、磷酸一銨、磷酸二氫鉀等一般水溶性肥料，以及通用型大量元素水溶性肥料（20-20-20），少見滿足茶樹生育養分需求的專用大量元素多元復合水溶肥報道。茶樹大量元素水溶肥施用方式主要以根部滴灌施肥、微噴灌施肥為主，部分采用葉面噴施。用于微灌系統的水溶性肥料要求雜質少，水不溶物含量不大于0.5%或5 g/L[1]。在生產實際中需要根據配套的微灌設備、噴霧系統和水質要求來選擇水溶性肥料種類。

3.2 微量元素水溶肥

微量元素水溶肥是指滿足NY1428 技術要求的液體或固體水溶肥料，固體產品銅、鐵、錳、鋅、硼、鉬等微量元素含量和≥10.0%，液體產品銅、鐵、錳、鋅、硼、鉬等微量元素含量和≥100 g/L。微量元素是一些在茶樹體內含量僅百分之幾到十萬分之幾的一些元素，量微作用大，長期采收造成這些元素不足，影響茶樹生育[18]。微量元素水溶肥通常在茶樹營養元素缺乏時作為葉面肥施用，以含有機質成分的微量元素水溶肥效果最佳，能促進茶樹新梢生長，提高茶葉產量，改善品質。與單噴尿素相比，“中茶早”微量元素水溶肥可在減少化肥施用量的同時增加茶葉產量，新梢發芽密度分別增加18.84%，百芽重增加2.92%，一芽一葉長度增加6.06%，產量增加9.08%[19]。而有機微量元素水溶肥較不含有機成分的微量元素水溶肥增產4.89%和32.03%[20]；葉面聯合噴施鋅肥和有機活性物質甘氨酸甜菜堿在保持白化茶樹葉片的白化特性、提高幼葉鋅和茶氨基酸含量方面較單施鋅肥或甘氨酸甜菜堿更佳[21]。

3.3 功能型水溶肥

功能性水溶肥是指同時含有兩種或兩種以上無機營養元素與生物活性物質等有益物質的水溶性肥料，主要包含氨基酸水溶性肥、腐殖酸水溶肥和海藻酸水溶肥等。功能型水溶性肥料因含有功能性活性物質，對茶樹的生長有良好的調節作用，能促進根系發育，優化根系結構；提高作物抗鹽、抗旱、抗寒等抗逆性；改善品質，提高產量[1]。

與常規施肥對比，氨基酸水溶肥能提高秋茶產量品質及效益，氨基酸、茶多酚、水浸出物、咖啡堿分別提高1.02%、1.23%、2.21%、0.52%，增產19.9%，酚氨比降低1.64[22]。葉面噴施腐殖酸可溶性有機肥能顯著提升茶葉中游離氨基酸的含量，下調酚氨比[23]。谷氨酸鈉、CaCl2和VB6三種葉面肥能促進茶葉中GABA的富集，在濃度分別為5、5、0.3 g/L時，茶鮮葉GABA 含量最高[24]。機采茶園在春茶后采取葉面追肥，新梢密度提高44.3%～76.4%，芽葉機械組成更利于機采操作，機采產量提高75.7%～54.0%，高氮有機水溶肥增產效果最好，高鉀有機水溶肥提質效果最好[25]。氨基酸水溶肥能有效促進受凍茶樹的恢復生長[26]，在冬季休眠期葉面噴施能在降低土壤施肥水平的情況下提高春茶品質和產量[27]。葉面噴施多粘類芽孢桿菌生物肥能降低N2O通量，減少茶園N2O的排放[28]。

文獻分析發現，已報道的功能型水溶性肥料主要用于葉面肥，未見用于根部灌溉施肥的功能型水溶性肥料報道。氨基酸、腐殖酸等功能性活性物質可以和中微量元素復合，用于葉面肥，也可以和大量元素復合，用于根部灌溉施肥。而用于茶樹葉面肥的有益物質研究逐漸豐富，已有芽孢桿菌、VB6、甘氨酸甜菜堿等有益物質的報告。

4 研究展望與建議

4.1 茶樹水溶性肥料的研發方向

通過綜合分析茶樹水溶性肥料產品結構和專利申請授權情況發現，國家授權的專利和茶樹適用的水溶肥產品均主要以葉面噴施的功能性水溶肥為主，針對茶樹養分需求差異配置的配方水溶性肥料不足，水肥一體化節水灌溉設施專用的水溶性肥料不足。因此，在茶樹水溶性肥料的研發上提出水溶肥應針對葉面噴施、根部滴灌和微噴灌等施肥方式的不同和不同部位不同營養元素的吸收代謝特點進行針對性的研發。針對葉面噴施類茶樹水溶性肥料，應充分考慮氨基酸等功能性物質、糖醇等生物活性物質、殼寡糖等免疫誘抗劑與中微量元素的復合作用；針對根部灌溉施用類茶樹水溶性肥料，可以充分考慮氨基酸等功能性物質、土壤調節劑等有效助劑與大量元素的復合作用。

4.2 茶樹水溶性肥料的應用研究趨勢

茶樹水溶性肥料的應用研究應考慮以產量和品質為綜合目標的水肥耦合機制和節水節肥效應。針對葉面噴施類茶樹水溶性肥料，營養元素葉面吸收協同效應、增香提質效果、是否適用于農用飛機噴施、抗非生物脅迫效果、抗主要病蟲害效果將是其應用研究的重點；對于根部灌溉施用類茶樹水溶性肥料，水肥耦合特性、增香提質效果、抗逆效果將是其應用研究的重點。

4.3 茶樹水溶性肥料的篩選

在茶園實際生產中，可以根據施肥方式選擇水溶性肥料產品，對于采用滴灌、微噴灌等微灌施肥的茶園，選擇營養型大量元素水溶肥、單質水溶肥等完全水溶性肥料產品，宜采用高氮型大量元素水溶肥，不宜采用均衡型（或通用型）大量元素水溶肥，以茶樹微灌專用水溶肥最佳。對于采用葉面噴施的茶園，宜選擇腐殖酸、氨基酸等功能性營養型水溶性肥料產品，不宜選擇激素等調節型水溶性肥料產品，以茶樹專用葉面肥最佳。