餅肥替代化肥對茶葉產量品質和土壤肥力的影響

李 陳， 郭 龍， 劉佩詩， ?，B楓， 翁亞偉， 張 強， 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.安徽省金寨縣農業農村局農業技術推廣服務中心，安徽六安 237000)

茶樹是我國重要的經濟作物，茶葉生產在我國經濟文化發展中占據著極為重要的地位。安徽省金寨縣麻埠鎮是“六安瓜片”的原產地和主產區，2017年茶園面積為1 866.7 hm，產值為1.65億元，茶業的迅猛發展給麻埠鎮帶來了巨大的經濟效益。植茶年限的增長，也導致了茶葉產量的下降，同時為簡化茶園管理成本，提高經濟效益，化肥依賴性發展模式造成安徽省茶園土壤養分匱乏，土壤質量惡化，并進一步造成茶葉質量下降。

前人研究發現，有機肥配施化肥能顯著改良土壤化學性質，促進土壤環境可持續發展。肥料的合理施用是茶樹的合理性生長和茶葉產量顯著性提高的根本之策。餅肥是油料種子榨油后的副產品，餅肥養分齊全、含量高、肥效持續時間長。餅肥的施用在提升土壤肥力、改良土壤微生物環境的同時，更能起到防病增產的作用。傅海平等研究表明，施用餅肥能有效促進茶樹的生長發育狀況，改良茶葉質量。類胡蘿卜素的降解產物能有效提升茶葉質量。王芳等研究表明，通過施用餅肥能有效提升類胡蘿卜素總量，并能有效促進類胡蘿卜素的分解。陶湘輝等研究表明，與單施化肥相比，施用餅肥能有效提高咖啡堿、水浸出物等影響茶葉質量物質的含量。

前述研究證實了有機肥替代化肥能有效提高茶葉產量并改良茶葉品質。本研究在等氮基礎上用餅肥替代化肥，對茶葉的產量、品質及對土壤肥力性質影響較大的土壤酶活性等相關指標進行分析，尋求餅肥最優配施比例，以期為茶樹栽培中餅肥替代化肥合理施用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地點為安徽省六安市金寨縣麻埠鎮響洪甸村前進組安徽一笑堂茶業有限公司合作基地，瓜片原產地，地理位置31.53°N，116.16°E，海拔 87.5 m，屬亞熱帶濕潤季風氣候。試驗地供試土壤為黃棕壤，試驗前采集茶園0～20 cm土層土壤進行測定，其土壤理化性質如下：pH值為4.31，堿解氮含量為159.92 mg/kg，全氮含量為1.58 g/kg，有機質含量為26.86 g/kg，有效磷含量為19.77 mg/kg。供試肥料為餅肥，含氮量為5.49%，PO含量為3.37%，KO含量為2.33%，有機質含量≥45%。試驗選擇5～10年樹齡的舒茶早茶樹。

1.2 試驗設計

試驗設CK(不施肥對照)、T1(常規施肥處理)、T2(餅肥30%等氮養分替代)、T3(餅肥50%等氮養分替代)、T4(餅肥70%等氮養分替代)、T5(餅肥100%等氮養分替代)等6個處理，每個處理重復3次，小區面積均為20 m，隨機區組排列。

表1 不同處理肥料施用量

試驗中氮肥、磷肥、鉀肥分別為尿素(N含量為46%)、過磷酸鈣(PO含量為12.5%)、硫酸鉀(KO含量為52%)。上述各處理中全部有機肥、磷肥、鉀肥及70%的氮肥于11月中旬做基肥溝施；30%的氮肥在第2年3月追施。其他條件按優質茶園栽培管理措施實施。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 茶葉生長指標的測定 在2019、2020年茶葉采摘期間(4—5月采摘1個月)統計各個試驗小區產量、芽茶密度和百芽質量。根據當地采摘標準(采摘1芽1葉)收獲各小區鮮葉，稱質量并計算產量。使用0.3 m×0.3 m的方框在試驗小區內隨機選取3個小區統計芽葉密度，計算平均值。百芽質量為各處理區內分別隨機取3個點采摘100個1芽1葉或1芽2葉，稱質量并計算平均值。

1.3.2 茶葉質量指標的測定 茶葉化學成分測定：于采茶期采摘1芽1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。參照GB/T 8313—2018《茶葉中茶多酚和兒茶素類含量的檢測方法》測定茶多酚含量。參照GB/T 8305—2002《茶 水浸出物測定》的差重法測定水浸出物含量。參照GB/T 8312—2002《茶 咖啡堿測定》中的紫外分光亮度法測定咖啡堿含量。

參照GB/T 8314—2002《茶 游離氨基酸總量測定》中的茚三酮比色法測定游離氨基酸含量。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質量等感官性狀，委托安徽農業大學茶與食品學院專家，按茶類工藝加工，對干樣進行感官審評。

1.3.3 土壤理化指標測定 采用5點取樣法采取表層土壤樣品，采樣時間為茶葉樣品采集后。

土壤養分的測定：使用pH計測定土壤pH值；用重鉻酸鉀容量法測定有機質含量；參照NY/T 53—1987《土壤全氮測定法(半微量開氏法)》測定全氮含量；用堿解蒸餾法測定堿解氮含量；參照LY/T 1233—1999《森林土壤有效磷的測定》中的鉬藍比色法測定有效磷含量；參照LY/T 1236—1999《森林土壤速效鉀的測定》乙酸銨浸提-火焰亮度法測定速效鉀含量；用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測定土壤脲酶酶活性；用磷酸苯二鈉比色法測定土壤酸性磷酸酶活性；用3，5-二硝基水楊酸比色法測定土壤蔗糖酶活性；用高錳酸鉀滴定法測定土壤過氧化氫酶活性；用茚三酮比色法測定土壤蛋白酶活性。

1.4 數據處理

采用Excel對數據進行歸類，采用SPSS 26.0、Origin軟件進行數據統計分析，并對測定值進行多重比較(法)及顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 餅肥替代化肥處理對茶葉產量的影響

由圖1可知，在不同比例餅肥替代化肥試驗田，CK處理茶葉產量最低，為5 512.13 kg/hm。與CK處理相比，T1、T5處理茶葉產量增加39.64%、38.96%。試驗為2年的連續試驗，T5處理下茶葉產量的提升可能與有機肥料后期大量養分的釋放存在一定的關系。等氮養分替代下，餅肥替代處理與全施化肥相比，隨著餅肥替代比例的提升，茶葉產量隨之提升，各處理間茶葉產量存在顯著性差異。

2.2 餅肥替代化肥處理對茶葉產量構成指標的影響

由圖2可知，T1處理未明顯改變百芽質量。T1處理下百芽質量為29.63 g，與T1處理相比，T3、T4、T5處理百芽質量分別增加33.63%、32.51%、32.73%。T2、T3、T4、T5處理間無顯著差異。各處理間芽茶密度無顯著差異，餅肥替代處理下芽茶密度呈先增長后下降的趨勢，T3處理下芽茶密度最高，為66.61個/m。通過對茶葉產量構成指標分析得出，合理的配施比例是提高茶葉產量性狀的關鍵。

2.3 餅肥替代化肥對茶葉內在化學成分的影響

茶多酚、游離氨基酸、水浸出物、酚氨比等物質含量與茶葉品質息息相關，過高的茶多酚含量會導致茶葉苦澀，而酚氨比越低，茶葉品質越高。由表2、表3可知，2019年T4處理下茶葉茶多酚含量最低，相比于CK降低26.09%；2020年餅肥替代茶多酚含量均顯著高于CK，提升幅度在28.57%～42.86%之間。2019、2020年間各處理游離氨基酸含量無顯著性差異。與CK相比，2019年T2處理下水浸出物含量增幅為4.76%；2020年T4處理下水浸出物含量增幅為29.27%，與CK差異顯著。2019年各處理酚氨比均顯著高于CK，增幅在26.11%～38.11%之間。相較于2019年，2020年各處理下茶葉酚氨比明顯降低，T4處理下酚氨比為3.31，餅肥替代對茶葉品質的提高具有正面影響。總體來看，隨著肥餅含量的增加各處理間酚氨比呈現先上升后下降的趨勢，50%餅肥替代下茶葉內在化學成分提升表現較好。

表2 2019年不同比例餅肥替代化肥處理對茶葉內在化學成分的影響

表3 2020年不同比例餅肥替代化肥處理對茶葉內在化學成分的影響

2.4 餅肥替代化肥對茶葉感官質量的影響

由表4可知，餅肥配施化肥對六安瓜片感官質量具有正面影響。2019年各處理中以T3處理感官評審綜合評分最高，為87.4分，T2處理綜合評分最低，為83.6分，相差3.8分。2020年各處理中T5處理綜合評分最高，為93.3分，T1處理綜合評分最低，為91.2分。綜合2年分析發現，T1處理下茶葉感官質量分數偏低，與全施化肥相比，餅肥替代處理在對茶葉感官品質的提升表現優異。結果表明，50%～100%的餅肥替代化肥比例有效提升了茶葉感官質量評分。

表4 餅肥替代化肥下茶葉感官質量評分(2019—2020年)

2.5 餅肥替代化肥對土壤養分的影響

有機肥的施用可以有效調節土壤養分的勻衡供應，增加微生物的活性，提高作物養分利用率，減少化肥利用量。化肥的長期不合理使用，會破壞土壤結構，導致土壤酸化，茶園土壤最適pH值一般在5.0～6.5之間，過低的土壤pH值對茶樹生長具有負面影響。由表5可知，2019年T5處理土壤pH值最高。隨著有機肥替代比例的不斷提高(T2～T5)，土壤堿解氮含量隨之升高；全氮、有效磷含量呈先上升后下降趨勢；有機質含量呈先下降后上升趨勢，T5處理土壤有機質含量最高，為 27.32 g/kg。餅肥替代下，T4處理土壤全氮、有效磷含量最高，分別為1.75 g/kg、23.19 mg/kg。

有機肥替代對茶園土壤的影響是長期性的，在2020年試驗發現，與全施化肥的T1處理相比，其他處理均有效遏制了茶園土壤的酸化趨勢，T5處理下土壤pH值比T1處理提高0.66。由表6可知，隨著餅肥替代比例的提高，不同處理下土壤養分含量與T1處理差異顯著。T4處理下pH值和堿解氮、有機質、有效磷含量分別為4.73、185.53 mg/kg、27.61 g/kg、25.82 mg/kg，較T1處理分別增加14.53%、11.90%、2.30%、6.39%。綜合2019—2020年數據進行分析，餅肥替代有助于提高茶園土壤肥力，70%及100%餅肥替代下，茶園土壤整體養分最佳。

2.6 餅肥替代化肥對茶園土壤中酶活性的影響

土壤酶活性的改變能顯著影響到土壤物質、能量代謝和土壤質量水平。脲酶和酸性磷酸酶是土壤中水解類酶的主要組成部分，脲酶、蛋白酶、酸性磷酸酶可有效表征土壤氮磷有效性。由圖3可知，隨著餅肥替代化肥比例的升高，酶活性均有一定程度的提升。與CK處理相比，2019、2020年T5處理下脲酶酶活性增幅分別為33.33%、66.67%。各餅肥替代比例下，不同處理均有效地增加了酸性磷酸酶活性，其中T4處理下酸性磷酸酶活性提升幅度最高，酶活性為12.76 U/g。T4處理下蔗糖酶活性分別為9.97、11.48 U/g，與T1處理相比，酶活性增幅分別為42.84%、28.26%；2019年T5處理下過氧化氫酶活性為1.98 U/g，酶活性增幅為15.10%；2020年T3處理下過氧化氫酶活性為 3.72 U/g，酶活性增幅為65.31%。餅肥替代處理下，茶園土壤蛋白酶活性差異并不顯著，2019年T4處理下蛋白酶活性較T1高1.58%，2020年T2處理下蛋白酶活性較T1處理高51.84%。綜合數據分析，餅肥替代化肥處理對茶園土壤酶活性具有顯著影響，50%～70%比例餅肥替代可有效改善茶園土壤理化性質。

表5 2019年不同比例餅肥替代化肥處理對茶園土壤養分的影響

表6 2020年不同比例餅肥替代化肥處理對茶園土壤養分的影響

3 討論與結論

3.1 餅肥替代化肥利于茶葉品質提高

有機肥的施用有助于改良土壤養分供給情況，提高土壤養分供應效率，減少礦質肥料用量。餅肥替代化肥對茶葉品質的提升具有顯著影響，茶多酚、游離氨基酸、水浸出物、酚氨比、咖啡堿等茶葉內在化學成分含量的高低對茶葉品質的影響至關重要。在以往針對六安瓜片等綠茶品質的提升中，主要通過施用茶葉專用肥，提高游離氨基酸、茶多酚含量，降低茶葉酚氨比，達到提高茶葉品質的目的。顏明娟等研究表明，有機無機肥配施能顯著提高茶葉中游離氨基酸和茶多酚等茶葉品質指標物質的含量。本試驗結果表明，連續多年餅肥替代處理能有效降低茶葉酚氨比，與CK相比，2020年T4處理茶葉酚氨比降低23.38%。餅肥替代比例過高會降低茶葉品質，30%～70%替代比例下，茶葉品質較優。張昆等研究表明，茶葉產量、品質等相關指標在70%有機肥配施化肥下最高。本試驗表明，餅肥替代化肥比例在50%～70%時，茶葉產量及產量構成指標、內在化學成分、感官品質綜合效果較好。

3.2 餅肥替代化肥利于改良茶園土壤理化性質

高產優質茶園的最適pH值范圍為5.0～6.5，本試驗茶園土壤嚴重酸化。吳志丹等經過多年試驗發現，茶園土壤pH值提高幅度與有機肥料的配施比例呈正相關關系，有機肥配施化肥能有效改善茶園土壤酸化問題。吳道銘等研究表明，在合理的比例下，有機肥配施化肥能顯著降低土壤酸化。與上述研究相似，經過2年餅肥替代試驗，2020年T5處理下土壤pH值為4.79。隨著餅肥配施比例的提高，茶園土壤pH改良效果更顯著。T1處理與CK的pH值相比呈現酸化趨勢，這與山楠等的研究結果相同，氮肥的使用對茶園土壤酸化起著相當關鍵的作用。餅肥的使用可有效延緩茶園土壤酸化趨勢，合適的有機肥配施比例能顯著改良土壤性質，提高土壤養分生物有效性。李倩等研究表明，有機質、有效磷、堿解氮含量與茶葉游離氨基酸和茶多酚等品質指標的含量呈現線性相關，施用有機肥能顯著改良土壤肥力指標，進而改善茶葉品質。本試驗結果表明，餅肥配施下與T1處理相比，土壤養分含量顯著提升。有機肥配施化肥能有效改良茶園土壤物理化學結構，提高微生物活性。本試驗中，相較單施化肥，連續多年有機肥替代更有助于提升脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶酶活性。通過分析不同比例餅肥替代下對茶葉產量、品質性狀及土壤養分性狀的影響，揭示了有機肥替代對茶園生產的有利影響。因此，為提高氮肥利用效率，提高茶葉產量，降低環境污染危害，應嚴格確定茶園餅肥施用比例。

3.3 結論

本試驗結果表明，與CK處理相比，餅肥替代化肥處理能顯著提高茶葉產量。餅肥替代下，茶葉百芽質量有顯著性提高，芽茶密度指標與全施化肥相比并無明顯差異。隨著餅肥替代化肥比例的提升，2020年咖啡堿、水浸出物含量及酚氨比均呈現先上升再下降的趨勢，70%比例餅肥替代化肥處理下酚氨比最低，為3.31，茶葉感官品質提升最具成效。綜合分析，50%餅肥替代下，可促進養分的平衡供給， 對茶葉內在品質指標有較好的影響。對試驗結果進行分析，餅肥替代化肥50%～70%比例下，茶園土壤酶活性最佳，70%餅肥替代下土壤肥力性質提升最為明顯，茶園土壤pH值改良效果較好。綜合餅肥配施對茶葉產量、品質、土壤養分性狀的影響，初步認為茶園70%餅肥替代化肥下能較好改良茶園土壤性狀、茶樹生長發育狀況及茶葉品質。