廣東單叢茶區化肥減施增效技術模式研究

周波，陳勤，陳漢林，唐顥，黎健龍，陳佳琳，陳義勇，劉嘉裕，唐勁馳*

廣東單叢茶區化肥減施增效技術模式研究

周波1，陳勤2，陳漢林2，唐顥1，黎健龍1，陳佳琳2，陳義勇1，劉嘉裕1，唐勁馳1*

1. 廣東省農業科學院茶葉研究所/廣東省茶樹資源創新利用重點實驗室，廣東 廣州 510640；2. 潮州市茶葉科學研究中心，廣東 潮州 521000

通過田間試驗，研究了控釋肥、配方肥、有機替代和蚯蚓生物培肥4種化肥減施增效復合技術模式對廣東單叢茶區茶園土壤肥力、茶葉產量和品質的影響，并比較了不同模式的肥料農學效率和綜合經濟效益。結果表明，4種技術模式可減少化肥養分投入量20%~30%（總養分投入量減少17%~0），產量增加4.9%~12.3%，且品質均有不同程度提升，年經濟效益每公頃增加1.51~3.26萬元。其中，控釋肥模式的肥料農學效率和綜合經濟效益最高，分別比習慣施肥增加58.0%和10.9%；有機替代模式品質提升最顯著，氨基酸增加10.2%，可溶性糖增加9.6%，酚氨比下降13.4%。控釋肥和有機替代兩種化肥減施增效技術模式在廣東單叢茶區具有較好的應用前景。

單叢茶；化肥減施增效；品質成分；肥料農學效率；經濟效益

我國茶園化肥施用過量的問題突出，有30%~50%的茶園氮肥或磷鉀肥施用過量，并且多數養分比例不夠合理[1]。過量施用化肥雖短時間內會在一定程度上提升茶葉產量，但會導致土壤退化、環境污染、茶葉品質下降等問題[2-3]。茶園化肥減施增效勢在必行，農業部先后發布了《到2020年化肥使用量零增長行動方案》《開展果菜茶有機肥替代化肥行動方案》，全力推進茶園化肥減施增效技術的研發、示范與推廣應用[4-5]。

茶樹作為葉用植物，對土壤養分供應較為敏感，不同施肥方式、肥料種類和用量等都會影響茶葉的產量和品質[6-7]。因此，如何在減少化肥用量的同時，既保證產量穩定又提升品質，是茶園化肥減施增效的難點。劉威等[8]研究表明，有機肥與茶葉配方肥減量30%配施有利于茶葉產量和水浸出物含量的提高。伊曉云等[9]提出的有機肥替代化肥技術模式不僅可以增加茶葉中香氣成分、游離氨基酸和水浸出物的含量，還可以提高茶園土壤肥力及生物活性。馬立鋒等[10]研究表明，控釋氮肥與普通氮肥配施，茶葉產量可提高15.2%，每公頃茶園純收入增加2.01萬元。劉騰飛等[11]研究發現，茶樹專用控釋肥能增加茶葉產量并提高游離氨基酸的含量。周波等[12]和唐勁馳等[13]在金萱茶園連續10年的定位研究表明，蚯蚓生物有機培肥部分替代化肥，可減少化肥用量、提升土壤肥力和微生物活性，在保證茶葉產量的同時提升茶葉品質。綜上所述，關于茶園化肥減施技術的研究目前已取得較大進展，但是不同茶樹品種的需肥特性不同，各茶區的氣候及土壤特性也存在較大差異，這些都會在很大程度上影響茶園土壤培肥的效果。因此，各茶區應根據當地的土壤氣候特點以及主栽茶樹品種和茶農采摘習慣等因素，設計針對性的化肥減施增效技術模式。

單叢茶是廣東特有的高香型烏龍茶類，香氣濃郁高揚，產量高，但養分需求條件較為苛刻[14]。前期調查發現，單叢茶新梢平均氮、磷、鉀含量分別為36.53、2.75、11.66?g·kg-1，而土壤養分含量普遍偏低。近年來隨著單叢茶知名度不斷提升、產業規模不斷壯大，出現了重加工、輕茶園管理等問題，為追求產量而過量施用化肥現象嚴重[15]。為探索適合廣東單叢茶區的化肥減施增效技術模式，本研究針對單叢茶栽培特點以及當地氣候土壤條件設計了控釋肥、配方肥、有機替代和蚯蚓生物培肥4種茶園化肥減施增效技術模式，并在單叢茶核心產區開展了為期3年的定位試驗，系統分析不同技術模式對茶園土壤、茶葉產量和品質的影響，并比較不同模式的綜合經濟效益，以期為單叢茶區化肥減施增效提供理論和技術指導。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗區位于廣東省潮州市饒平縣嶺頭村（東經116°47′，北緯23°49′，海拔245?m），占地面積約0.5?hm2。試驗區氣候屬于亞熱帶海洋性季風氣候，常年光照充足，雨量充沛，年均日照時數2?114?h，年均氣溫21.4℃，年均降雨量1?475.9?mm。土壤類型為紅壤，pH值4.31，有機質含量19.78?g·kg-1，全氮含量0.38?g·kg-1，堿解氮含量79.38?mg·kg-1，有效磷含量4.73?mg·kg-1，速效鉀含量67.14?mg·kg-1。

1.2 供試茶樹品種和肥料

供試茶樹品種為國家級茶樹良種嶺頭單叢，樹齡3年，種植方式為單株栽培模式，行距1.60?m，株距0.90?m。

本試驗所用肥料包括商品有機肥、復合肥、配方肥、控釋肥、尿素等，所有肥料均為市售。其中，商品有機肥、復合肥和配方肥中N、P2O5、K2O養分比例分別為3.58∶0.98∶1.08、15∶15∶15和18∶10∶14；控釋肥為控釋氮肥，氮素含量為39.5%。生物培肥模式所用花生麩從當地市場購買，牛糞購買自周邊養牛場，稻稈購買自附近村莊，牛糞和秸稈均為自然風干后的材料。花生麩、牛糞、稻稈中N、P2O5、K2O養分比例分別為7.80∶1.62∶1.06、1.35∶0.74∶1.06、1.30∶0.05∶1.42。在當地田間采集表層優勢種蚯蚓，包括壯偉環毛蚓（）和皮質遠盲蚓（），自行繁育，挑選活潑健壯并且體重相近的成熟蚯蚓（兩種蚯蚓質量各占50%），預培養1周，用于試驗。

1.3 試驗設計

本試驗始于2016年11月，共設6個處理，3次重復，試驗設計見表1。每個小區長10?m，寬8?m（5行茶樹），相鄰小區間隔1.6?m（1行茶樹），試驗區周邊設5?m隔離帶。每年11月開溝施基肥，次年3月撒施追肥。2017年5月一次性投放蚯蚓于生物培肥處理小區，投入1次，其余年份只施用基肥和追肥。茶園管理和采摘等均按照當地茶農習慣方式進行。

1.4 樣品測定方法

1.4.1 樣品采集與產量測定

分別于2018年4月和2019年4月對各試驗處理小區采摘、稱重、測產（單叢茶區多數茶園只采一季春茶），采摘標準統一為一芽二葉。其中，2019年除測產外，采用0.33?m×0.33?m的方框，計算發芽密度；隨機選取100個芽頭，測量芽長，并稱重計算百芽重；采用蒸青法制作生化樣品，用于測試茶鮮葉品質成分和氮磷鉀營養元素含量。2019年10月，施肥之前按照5點混合法（間隔2?m，十字形布點）采集表層0~20?cm土壤，風干，用于測試土壤理化及微生物指標。

1.4.2 分析方法

土壤理化及微生物指標：pH、有機質、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀采用常規農化分析方法測定[16]；土壤基礎呼吸采用NaOH吸收法測定，用單位時間內單位土壤產生CO2的量表示；酸性磷酸酶采用磷酸苯二鈉比色法測定，活性用37℃恒溫培養1?d后單位土壤中生成酚的數量表示，單位為mg·g-1·d-1；轉化酶采用滴定法測定，活性用單位土壤在37℃培養1?d后滴定消耗的硫代硫酸鈉（0.1?mol·L-1）的數量表示，單位為mL·g-1·d-1；脲酶采用苯酚鈉比色法測定，活性用單位時間內單位土壤產生的NH4+-N的量表示，單位為g·kg-1·d-1；過氧化氫酶采用KMnO4容量法測定，活性以30?min內單位土壤消耗的高錳酸鉀（0.02?mol·L-1）的量表示，單位為mL·g-1[17]。

葉片品質成分和氮磷鉀含量的測定：氨基酸測定參照GB/T 8314—2013；茶多酚測定參照GB/T 8313—2018；咖啡堿的測定參照GB/T 8312—2013；可溶性糖的測定采用蒽酮比色法；水浸出物采用烘干稱重法進行測定。葉片氮磷鉀含量采用H2SO4-H2O2一次消煮全部測定的方法，全氮用凱氏定氮法定量，全磷用釩鉬黃比色法定量，全鉀用火焰光度法定量[16]。

1.5 肥料農學效率計算

（1）=(Y－Y)/

其中：為肥料農學效率，單位為kg·kg-1；Y為施肥處理的茶鮮葉產量，單位為kg·hm-2；Y為空白處理的茶鮮葉產量，單位為kg·hm-2；為肥料純養分（N、P2O5、K2O）投入總量，單位為kg·hm-2。

（2）=/

其中：為肥料偏生產力，單位為kg·kg-1；為施肥處理的茶鮮葉的產量，單位為kg·hm-2；為肥料純養分（N、P2O5、K2O）投入總量，單位為kg·hm-2。

1.6 數據分析

2 結果與分析

2.1 不同施肥模式對茶園土壤理化及微生物屬性的影響

土壤理化性質和微生物屬性可間接反映施肥對茶園土壤的影響（表2，表3）。在化肥減施20%，總養分量下降17%的情況下，控釋肥模式土壤全氮和堿解氮的含量均顯著高于習慣施肥，而配方肥模式與習慣施肥差異不顯著；在化肥減施30%，總養分量不變的情況下，有機替代和生物培肥模式的有機質、全氮、堿解氮含量均顯著高于習慣施肥，其中生物培肥模式有機質含量比習慣施肥增加57.6%，全氮含量增加77.6%，堿解氮含量增加31.1%。4種化肥減施技術模式對土壤酸堿度的影響與習慣施肥相比均未達到顯著水平。

控釋肥和配方肥模式與習慣施肥相比，在土壤基礎呼吸和土壤酶活性方面均未表現出顯著差異。有機替代和生物培肥模式與習慣施肥相比，顯著提升了土壤基礎呼吸量以及過氧化氫酶、脲酶、轉化酶的活性。

2.2 不同施肥模式對茶鮮葉產量的影響

如表4所示，2018年和2019年4種化肥減施技術模式的茶鮮葉產量均高于習慣施肥，但未達到顯著水平。從兩年產量的平均值分析，控釋肥模式茶鮮葉產量增加了9.9%，配方肥模式產量增加了4.9%，有機替代模式產量增加了8.1%，生物培肥模式產量增加了12.3%。表5所示，4種茶園化肥減施增效技術模式的芽頭密度、芽長、百芽重、茶鮮葉產量與習慣施肥相比均未達顯著差異。

2.3 不同施肥模式對茶鮮葉品質成分的影響

施肥模式對茶鮮葉品質成分的影響見表6。與習慣施肥相比，4種化肥減施模式的氨基酸含量都顯著增加（＜0.05），配方肥和有機替代模式增幅最大，分別為11.4%和10.2%。4種模式下咖啡堿含量的變化幅度較小，僅配方肥模式的增幅達到顯著水平，而控釋肥模式較習慣施肥略有下降。可溶性糖的含量都有所增加，除配方肥模式外其他3種模式的增幅均達到顯著水平，有機替代增幅最高，達9.6%。除生物培肥外，其他3種模式的茶多酚含量都有所下降，并且控釋肥和有機替代模式的下降幅度達到顯著水平。水浸出物的變化規律與茶多酚相反，除生物培肥模式外，其他的均升高，控釋肥和有機替代模式的升高幅度達到顯著水平，控釋肥模式增幅最高，達到3.2%。控釋肥、配方肥、有機替代3種模式的酚氨比都出現顯著下降，降幅最高的為有機替代模式，達13.4%，生物培肥模式則變化不顯著。

2.4 不同施肥模式對N、P、K元素吸收及肥料農學效率的影響

養分吸收情況和肥料農學效率是培肥效果的綜合反映。由表7可知，與習慣施肥相比，4種化肥減施模式茶鮮葉的氮磷鉀養分含量和吸收量均未出現顯著下降。4種模式的肥料農學效率顯著升高（＜0.05），控釋肥模式農學效率提升最大（58.0%），其次為生物培肥模式（39.5%），但4種減肥模式之間的差異不顯著。控釋肥和配方肥模式的肥料偏生產力顯著高于習慣施肥，分別增加了27.0%和21.8%；有機替代和生物培肥模式的肥料偏生產力也比習慣施肥分別增加了5.4%和7.2%，但增幅未達顯著水平。

2.5 不同施肥模式經濟效益分析

由表8可知，4種化肥減施模式的茶葉產值均明顯高于習慣施肥和施肥空白，與習慣施肥相比，配方肥模式增加最少，每公頃提高1.62萬元；生物培肥模式產值增加最多，每公頃增幅達到4.08萬元。生物培肥的施肥人工成本略高于其他施肥模式，每年每公頃高出0.12萬元。與習慣施肥相比，在肥料投入成本方面控釋肥和配方肥略低，每公頃分別比習慣施肥低0.11萬元和0.39萬元；有機替代和生物培肥模式的肥料投入成本偏高，較習慣施肥每公頃分別高出1.07萬元和0.64萬元。綜上所述，4種減肥模式的年綜合經濟效益與習慣施肥相比均有所提高，其中控釋肥模式增加最多，每公頃增加3.26萬元，生物培肥模式次之，每公頃增加3.15萬元。

表1 試驗處理設計

注：平均值±標準差（n=3），表中同一列數據后相同小寫字母者表示在方差分析中在0.05水平上無顯著差異，下同

Note: Mean±standard deviation (n=3). Values in the same column that contain same letters are not significantly different at 0.05 level, the same as below

表3 不同施肥模式對茶園土壤微生物屬性的影響

表4 不同施肥模式對茶鮮葉產量的影響 kg·hm-2

表5 不同施肥模式對芽頭長勢的影響

表6 不同施肥模式對茶鮮葉品質成分的影響

表7 不同施肥模式對N、P、K元素吸收及肥料農學效率的影響

表8 不同施肥模式經濟效益分析

3 討論

3.1 適當減施化肥未影響土壤養分供應

減少茶園化肥用量既是積極響應國家政策，也是茶產業發展的內在需求。合理施肥有利于土壤肥力和生物活性的維持，有利于茶葉穩產及品質提升，對茶產業的可持續發展至關重要[18]。減少化肥用量，最先受到影響的是土壤理化和微生物屬性指標[19]。本研究中，在化肥養分量減少20%，總養分量減少17%（控釋肥和配方肥模式）的情況下，土壤養分含量等理化指標未出現顯著下降，土壤微生物及酶的活性也未出現顯著變化。化肥養分量減少30%，總養分量維持不變時，與習慣施肥相比，有機質、全氮、堿解氮等都顯著增加，結合已有研究可知，有機養分投入量的增加會帶來土壤微生物及酶活性的增加，顯著增強土壤的保肥供肥能力[20]。

3.2 化肥適量減施在維持產量的基礎上促進品質提升

產量和品質是與茶葉產值密切相關的兩個指標。化肥減施增效技術模式的核心要求是在減少化肥用量的同時，保證產量，并提升品質。本研究中4種技術模式的茶鮮葉產量與習慣施肥相比均未下降，并且有4.9%~12.3%的小幅提升；茶葉中氨基酸的增加幅度都達到了顯著水平，最高增幅（配方肥）達11.4%；可溶性糖的含量也有所增加，最高增幅（有機替代）達9.6%，但配方肥增幅不顯著。此外，除生物培肥外，其他3種技術模式的酚氨比都顯著下降。綜合茶葉產量和品質，控釋肥和有機替代模式是比較有優勢的兩種化肥減施增效技術模式。

養分含量和吸收量主要由品種的遺傳因素決定，但也受土壤養分供應能力和根系吸收能力的影響。從養分吸收情況來看，4種技術模式的茶鮮葉中氮磷鉀養分含量和總吸收量與習慣施肥相比都未表現出顯著差異，說明在當地習慣施肥的基礎上，化肥養分用量減少20%（總養分用量減少17%），或化肥用量減少30%（總養分量不變）的水平不影響單叢茶的養分吸收和利用。從全國茶園的施肥和產量水平來看[1]，廣東單叢茶區的肥料總用量偏高，結合本研究結果，在當前化肥減施量30%的基礎上，化肥用量和總養分用量還有進一步減少的空間。但具體的減量范圍，尚需要進一步試驗驗證。

3.3 茶園化肥減施提升肥料農學效率并增加經濟效益

肥料農學效率是施肥增產效應的綜合體現，與肥料的種類、用量、施肥方式和茶園管理措施等都有關系。廣東單叢茶產區茶葉產值較高，這在一定程度上刺激了茶農對茶園的投入。整體來看，該茶區茶農的施肥管理水平較國內其他茶區來說相對先進，已經重視有機肥和磷鉀養分的投入，習慣施肥的農學效率也達到0.81?kg·kg-1，但化肥以及總養分的投入量仍然偏高[15]。因此，本文中的化肥減施技術模式是綜合有機肥和化肥等多種氮磷鉀養分投入的復合培肥模式，旨在減少化肥養分投入量。綜上發現，減少化肥養分用量（部分模式同時減少總養分用量）后，肥料農學效率均顯著提升，這也說明在單叢茶區減少化肥養分投入量可行。

從本研究經濟效益的分析（表8）來看，與習慣施肥相比，4種技術模式的經濟效益均明顯增加，其中控釋肥和生物培肥模式的純收入增幅較大，分別為10.9%和10.6%。但是，因為試驗小區產茶數量有限，很難準確評估品質提升帶來的價格增幅，所以本文在討論經濟效益的時候并沒有考慮品質提升帶來的價格增加因素，而有機替代的品質提升水平高于生物培肥模式。另外，生物培肥雖然具有一定的化肥減施增效及生態效果，但也有其自身的局限性，例如作物秸稈和蚯蚓的采購相對困難。綜上所述，在單叢茶區控釋肥和有機替代模式的適應性更好。但在實際推廣中，仍可以根據茶園自身情況進一步降低化肥及總養分量的投入。

4 結論

（1）通過控釋肥、配方肥、有機替代和蚯蚓生物培肥4種化肥減施增效技術模式，在單叢茶區減少化肥養分投入量20%~30%（總養分投入量減少17%~0），茶葉產量維持穩定，品質有不同程度提升，總體年經濟效益每公頃增加1.51~3.26萬元。

（2）控釋肥模式（化肥養分量減少20%，總養分量減少17%）與習慣施肥相比，土壤全氮和堿解氮含量顯著升高；產量和品質均有所提升，茶鮮葉產量增加9.9%，氨基酸含量增加4.5%，可溶性糖增加8.6%，水浸出物增加3.2%，酚氨比降低11.2%；綜合肥料農學效率提升58.0%，年純收入每公頃增加3.26萬元。

（3）有機替代模式（化肥養分量減少30%，總養分量不變）與習慣施肥相比，土壤肥力和微生物及酶活性顯著升高；茶鮮葉產量增加8.1%，氨基酸增加10.2%，可溶性糖增加9.6%，水浸出物增加2.5%，酚氨比下降13.4%；綜合肥料農學效率提升30.9%，年純收入每公頃增加1.51萬元。

（4）本研究中的控釋肥和有機替代兩種化肥減施增效技術模式在廣東單叢茶區適應性較好。

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Technical Approach of Saving and Improving Efficiency of Chemical Fertilizers in Dancong Tea Area of Guangdong

ZHOU Bo1, CHEN Qin2, CHEN Hanlin2, TANG Hao1, LI Jianlong1, CHEN Jialin2,CHEN Yiyong1, LIU Jiayu1, TANG Jinchi1*

1. Tea Research Institute, Guangdong Academy of Agricultural Sciences, Guangdong Provincial Key Laboratory of Tea Plant Resources Innovation and Utilization, Guangzhou 510640, China; 2. Chaozhou Tea Science Research Center, Chaozhou 521000, China

The study of four technical modes of saving and improving efficiency of chemical fertilizers were carried out through field trials. Soil fertility, tea yield and quality were investigated. After that, the fertilizer agronomic efficiency and comprehensive economic benefits were compared and analyzed. The results show that, the four technical approaches could reduce chemical fertilizer input by 20%-30% (reduce total nutrient input by 17%-0) without reducing fresh tea leaves yield. Tea qualities were slightly improved and the annual economic benefits were increased by 15.1-32.6 thousand CNY. Among four technical modes, the controlled-release fertilizer model had the highest agronomic efficiency and comprehensive economic benefits, increasing by 58.0% and 10.9% respectively compared to the control. The organic substitution model had the most significant quality improvement, with an increase of 10.2% in amino acids, 9.6% in soluble sugars, and a decrease of 13.4% in phenol-ammonia ratio. In summary, the two technical approach models of controlled release fertilizer and organic substitution in this study had good adaptabilities in Dancong tea area of Guangdong, and could be promoted and applied.

Dancong tea, saving and improving efficiency of chemical fertilizers, tea quality components, fertilizer agronomic efficiency, economic benefit

S571.1；S147.3

A

1000-369X(2020)05-607-10

2020-04-10

2020-06-10

國家重點研發計劃（2016YFD0200900）、廣東省重點領域研發計劃（2019B020214003）、“十三五”廣東省農業科學院學科團隊建設項目

周波，男，博士，副研究員，主要從事茶樹營養與生態栽培研究。*通信作者：tangjinchi@126.com