生物有機肥替代化肥對茶葉生長、品質及土壤肥力的影響

常珺楓，劉佩詩，周曉天，郭 龍，李 陳，祝尊友，翁亞偉，馬友華*

（1．農田生態保育與污染防控安徽省重點實驗室，安徽農業大學資源與環境學院，安徽 合肥 230036；2．金寨縣農業技術推廣服務中心，安徽 六安 237000）

近年來，通過有機肥替代不同比例的化肥，在作物產量不降低甚至增加的前提下降低化肥的施用，是我國深入開展化肥零增長行動，加快推進綠色農業發展的重要措施［1］。2017年農業部發布了《開展果蔬茶有機肥替代化肥行動方案》，旨在以有機肥替代化肥促進資源的持續循環利用，緩解經濟生產與生態環保之間的矛盾，促進農業發展［2］。通過有機肥和化肥的配合施用有緩釋控釋的效果，可以改善土壤的理化性質，增加土壤肥力，緩解目前茶園環境污染問題，同時能夠有效提升茶葉產量與品質［3-4］。目前研究比較多的有機肥料是有機肥（尤其是畜禽糞便）與生物有機肥，他們在提升土壤肥力方面有各自的優勢［5］。生物有機肥能夠有效地改良因化肥施用導致的土壤板結，是一種新型、高效、安全的兼具微生物肥料和有機肥效應的肥料，生物有機肥改善作物根際微生物群，提高植物的抗病蟲能力，在茶園土壤改良中得到應用［6-7］。周陳等［8］研究了生物有機肥的施入能夠改善土壤環境，增加土壤微生物的數量，對維持微生物的活性和生態穩定性都具有重要的作用，同時也促使作物增產。施用有機肥可以有效地改善茶園土壤微生物多樣性，改變微生物群落結構，從而支持更多的土壤生態系統功能［9］；李慶康等［10］、李巨［11］、俞燎遠等［12］、韋靜峰等［13］的研究表明，生物有機肥在一定程度上能夠減少土壤板結，促進茶樹根系發育，為茶樹提供較好的生長環境，最終對茶葉起到增產提質增效的良好效果。六安瓜片是中國十大名茶之一，其品種優良、口感純正。六安瓜片產自中國著名茶鄉安徽省六安市，是六安市最重要的經濟作物，也是支撐六安市經濟發展的重要資源［14］。本試驗研究不同比例生物有機肥的施用對茶樹的芽茶密度、百芽質量、茶葉的內含物質和感官品質、茶園土壤理化性質的影響，為明確生物有機肥替代化肥比例對六安瓜片產量、品質及茶園土壤肥力影響、促進茶農增產增收提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本研究區域位于安徽省六安市金寨縣油坊店鄉面沖村蔣灣組，地處大別山主脈北坡。該區域屬于北亞熱帶濕潤季風氣候，特點是季風明顯、四季分明、氣候溫和、雨量充沛。海拔133.35 m，屬于緩坡平地類型，土壤類型是黃棕壤土，扁石泥土種，土壤質地為重壤。土壤的基本理化性質為：pH 5.11、堿解氮124.7 mg/kg、全氮0.25 g/kg、速效鉀60 mg/kg、有機質16.45 g/kg、有效磷9.34 mg/kg。

1.2 試驗設計

生物有機肥替代不同比例的化肥處理如下：

處理一（CK）：不施任何肥料；

處理二（CF）：全部化肥，其中化肥氮磷鉀量分別為0.73、0.40、0.53 kg/hm2；

處理三（30%F）：30%生物有機肥+70%化肥，生物有機肥用量為8.26 kg/hm2；

處理四（50%F）：50%生物有機肥+50%化肥，生物有機肥用量為13.77 kg/hm2；

處理五（70%F）：70%生物有機肥+30%化肥，其中生物有機肥用量為19.28 kg/hm2；

處理六（100%F）：100%生物有機肥，生物有機肥用量為27.55 kg/hm2。

本試驗于2019～2020年連續兩年進行，試驗小區面積為20 m2，各處理隨機排列，3次重復。有機肥和磷肥、鉀肥2018年11月中旬作基肥一次性施入，化肥中氮肥的70%與基肥一起施入，30%氮肥于2019年1月中旬施入。試驗小區茶園管理按當地優質栽培技術進行，兩年的施肥量一致。

試驗所用的茶樹品種為小綠茶。生物有機肥總養分（N+P2O5+K2O）大于等于5%、有效活菌數大于等于3億/g、有機質大于等于45%。所施的化肥種類有尿素、磷酸一銨、硫酸鉀，當地市場購買。

1.3 觀測指標與方法

1.3.1 茶葉生長指標的測定

百芽質量：各處理區內分別隨機取3個點采摘100個一芽一葉或一芽二葉，稱量計算平均值。

茶芽密度：各小區隨機采摘1 m2內的芽頭，記錄芽頭個數［15］。

1.3.2 茶葉品質指標的測定

茶葉化學成分測定：在采茶期采摘一芽一葉鮮葉，經100 ℃蒸汽殺青固樣，80 ℃干燥后磨細，供茶葉內含物的測定使用。

茶多酚：參照GB/T 8313-2008酒石酸亞鐵比色法測定。水浸出物：參照GB/T 8305—2002差重法測定。咖啡堿：參照GB/T 8312—2002紫外分光光度法測定。

游離氨基酸：參照GB/T 8314—2002茚三酮比色法測定。

酚氨比：為茶多酚含量與氨基酸含量的比值。

炒茶后記錄茶葉香氣品質等感官性狀，委托安徽農業大學茶葉專家，按規范要求干樣感官評審。

1.3.3 土壤理化指標測定

pH使用pH儀直接測定［16］，有機質采用重鉻酸鉀容量法［16］測定。全氮參照GB 7173—87半微量開式法測定。有效磷參照LY/T 1233—1999鉬藍比色法測定。速效鉀參照LY/T 1236—1999乙酸銨浸提-火焰光度法測定。

1.4 數據處理

采用Excel 2016對數據進行歸類，試驗數據采用SPSS 26.0進行數理統計分析，計算每處理3個重復小區測定值的平均值及標準差，并對測定值進行多重比較（LSD法）及顯著性檢驗［15］。

2 結果與分析

2.1 生物有機肥替代化肥施用對茶樹生長的影響

茶樹的發芽密度和百芽重量是構成茶葉產量的基本因素，不同施肥處理對茶園土壤環境和茶樹生長產生了不同的影響，從而影響茶樹的產量［17］。生物有機肥不同替代比例對百芽量和芽茶密度的影響見表1。由表1可知，與2019年相比，各施肥處理的百芽重量和百芽密度均略有降低（2020年該試驗地降雨比2019年多，采茶時間推遲是導致各因素比去年低的主要原因。6種處理茶葉百芽重量 的 排 列 順 序 為50%F＞70%F＞CF＞100%F=30%F＞CK（2020年），50%F＞CF＞70%F＞100%F＞30%F＞CK（2019年）。百芽重量的大體趨勢為先升后降，50%F處理百芽重量最大。芽茶密度表現為70%F＞50%F＞100%F＞CF＞CK＞30%F（2020年），70%F＞30%F＞CF＞50%F＞100%F＞CK（2019年）。芽茶密度的大體趨勢為先升后降，70%F處理芽茶密度最高。由此表明，每年各施肥處理大體上比同年不施肥處理高，70%F處理顯著高于CK和CF，50%F與CF處理效果相當，其他生物有機肥處理略低于化肥處理。

表1 生物有機肥替代化肥不同比例對茶葉百芽重量和芽茶密度的影響

2.2 生物有機肥替代化肥施用對茶園茶葉品質的影響

2.2.1 生物有機肥替代化肥施用對茶葉內含成分的影響

生物有機肥不同替代比例對茶葉內含成分的影響見表2和表3。由表2和表3可知，不同處理下茶葉水浸出物、茶多酚、氨基酸、咖啡堿含量和酚氨比值影響存在顯著差異。茶多酚是茶葉中多羥基酚類化合物的復合物，由30種以上的酚類物質組成，是決定茶葉色、香、味和功效的主要成分，在感官上為苦澀味［18］。綜合來看，茶多酚呈現先降低后升高的趨勢，50%F處理最為穩定，不同比例的生物有機肥處理下100%F處理茶多酚的含量最高。茶葉中的游離氨基酸具有焦糖香和類似味精的鮮爽味，游離氨基酸的含量與茶葉品質具有正相關性［19］。在不同比例的生物有機肥替代化肥處理中，隨著生物有機肥含量的增加，游離氨基酸的含量呈現先升高后下降的趨勢，50%F處理游離氨基酸含量最高，其次是30%F處理，50%F和30%F處理均比CF和CK處理高。茶葉中的酚氨比一般用來衡量茶葉的適制性，在茶葉的感官評審中，酚氨比表現為茶湯中滋味的苦澀與鮮爽比例特征，酚氨比含量越低鮮爽度越高［20］。在不同比例的生物有機肥替代化肥處理中，隨著生物有機肥含量的增加，酚氨比呈現先降低后升高的趨勢，其中以50%F處理下酚氨比最低，其次是30%F和70%F處理。咖啡堿是一種苦味物質，能興奮中樞神經，增強大腦皮質的興奮過程，從而振奮精神、增進思維，提高效率［21］。與CK相比，2019年生物有機肥處理的咖啡堿含量有所降低，30%F處理的咖啡堿含量比CF高。2020年生物有機肥處理的咖啡堿含量均比CK和CF高，且呈現依次升高的趨勢，各處理間顯著性較高，綜合來看，30%F處理的咖啡堿含量較穩定，其含量比CF處理高。茶葉水浸出物是茶葉中可溶于水的各種物質的總稱，是反映茶葉品質的綜合性指標［18］。綜合兩年數據，在不同生物有機肥替代化肥處理中，隨著生物有機肥施用含量的增加水浸出物大體呈先升高后降低的趨勢，其中以50%F處理的水浸出物含量最高，其次是70%F處理。

表2 2020年生物有機肥替代化肥不同比例對茶葉內含成分的影響 （%）

表3 2019年生物有機肥替代化肥不同比例對茶葉內含成分的影響 （%）

2.2.2 生物有機肥替代化肥施用對茶葉感官品質的影響

茶葉品質是茶葉中眾多化合物尤其是能溶于茶湯的物質對人體感官刺激的綜合效應。茶葉感官品質由湯色、外形、香氣、滋味四大要素構成［22］。2019～2020年生物有機肥不同替代比例對茶葉感官品質的影響見表4。由表4可知，2019年CK處理感官品質較CF、30%F和50%F處理略高，70%F和100%F處理比CK處理高。不同施肥處理中70%F和100%F處理得分最高；湯色無明顯差異，其中30%F處理得分最高；70%F和100%F處理茶葉的香氣比CK處理高，其他處理均低于CK處理；100%F處理茶葉滋味得分最高，其次是CK、CF、70%F處理；在30%F和70%F處理下茶葉葉底得分最高。因2020年降雨原因采茶時間有所推遲，2020年茶葉感官品質整體偏低，但其特征趨勢與2019年相似。

表4 2019～2020年生物有機肥替代化肥不同比例對茶葉感官品質的影響

2.3 生物有機肥替代化肥施用對茶園土壤養分的影響

有機肥料施用為土壤提供了有機碳源增加微生物活性，促進土壤有機碳和養分的轉化，提高土壤養分含量［23］。生物有機肥不同替代比例對茶園土壤基本性狀的影響見表5、6。從表5可以看出，與CK相比，施用生物有機肥可以有效提高土壤全氮、速效鉀、有機質、有效磷含量，土壤pH基本穩定。隨著生物有機肥施用含量的增加，2020年pH及有機質、速效鉀、有效磷含量大體呈現依次升高的趨勢。全氮呈先升高后降低的趨勢，70%F處理最高。從表6可以看出，與CK相比，除70%F處理外其他生物有機肥處理均提高了土壤pH；30%F、50%F、70%F 處理均提高了速效鉀的含量；30%F和50%F處理均提高了土壤中有效磷和全氮的含量。施用生物有機肥整體上可以提高土壤肥力，但2019年整體規律性不大。因連續施用生物有機肥的疊加效應，2020年茶園土壤基本理化性質呈規律性變化。

表5 2020年生物有機肥替代化肥不同比例對茶園土壤養分的影響

表6 2019年生物有機肥替代化肥不同比例對茶園土壤養分的影響

3 討論

本試驗研究結果表明，50%F和70%F處理能夠有效地提高茶葉的產量和品質及土壤肥力。施用有機肥是快速改善土壤肥力和微生物群落結構的最有效措施［24］。有機肥與化肥配施的方式能夠有效地穩定茶園土壤，為土壤提供養分，同時提高了茶葉的品質和產量［25-26］。有機肥的施用可以減緩肥力釋放，從而延長肥效時間，減少肥力流失［27-28］。本研究中生物有機肥替代化肥總體上能夠有效地提高茶葉的芽茶密度和百芽重量，促進茶葉增產，同時提高土壤肥力。吳杰［29］、韋靜峰等［13］、徐福樂等［30］的研究表明，生物有機肥能夠改善土壤環境、提高肥料利用率、促進茶樹生長。朱旭君等［31］研究發現，在茶園中施氮能顯著提高春茶的產量和品質，有機肥含量為50%以上時效果更好，以75%最佳。本研究中生物有機肥也符合有機肥使茶葉增產提質的效果，同時可以提高土壤養分含量，以50%生物有機肥替代化肥為最佳，其次是70%生物有機肥替代化肥。生物有機肥作為有機肥的一種，對茶葉同樣具有增產提質的作用，可獲得較好的經濟效益，也可作為一種優質肥料在金寨縣茶園推廣應用［32］。

另外，生物有機肥的施用時間以及基肥和追肥的施用比例均會對茶葉產量品質和茶園經濟效益以及茶園土壤肥力產生影響，這些問題也有待進一步研究。

4 結論

（1）茶園施用生物有機肥與不施肥的CK處理相比，在50%F和70%F處理下茶樹的芽茶密度和百芽重量均有所提高，且效果最佳，與化肥施用相近。

（2）茶園生物有機肥施用中50%F處理對茶葉內含物質的影響效果最佳。隨著生物有機肥替代化肥不同比例的增加，游離氨基酸和水浸出物含量呈先升高后降低的趨勢，且以50%F處理最高；咖啡堿含量隨著生物有機肥施入量的增加依次增加；茶多酚含量和酚氨比隨著生物有機肥施入量的增加呈先降低后升高的趨勢。綜合得出，70%F處理茶多酚含量最低，50%F處理茶多酚含量有所提升但提升效果較小，50%F處理酚氨比最低，70%F和100%F處理下感官品質最佳。

（3）本試驗結果表明，隨著生物有機肥施用量的增加，土壤pH、有機質、速效鉀、有效磷整體呈依次升高的趨勢，土壤全氮呈先升高后降低的趨勢，以70%F處理土壤全氮含量最高。

（4）50%F處理提高茶樹的生長指標從而提高茶葉的產量；其內含物質是最優的，茶葉的感官品質沒有下降，同時土壤中各營養元素的含量均有所提高，其次是70%F處理。