有機(jī)肥替代部分化肥對(duì)武夷山茶園土壤理化性質(zhì)的影響

徐斌

武夷山市茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心，福建 武夷山 354300

茶葉是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物，我國茶園面積和茶葉產(chǎn)量均位居世界第一位[1]。近年來，隨著茶農(nóng)對(duì)茶葉高產(chǎn)的追求，有些地區(qū)茶園長(zhǎng)期超量單施化肥、不施有機(jī)肥，造成茶園土壤養(yǎng)分不平衡現(xiàn)象普遍[2]，引起土壤酸化、養(yǎng)分流失、環(huán)境污染等問題[3]。俞慎等[4]研究表明，土壤有機(jī)質(zhì)是茶園土壤熟化程度和肥力水平的重要指標(biāo)，較高的有機(jī)質(zhì)含量是獲得高品質(zhì)茶葉的必需條件，但有機(jī)肥總養(yǎng)分含量低、肥效慢，難以滿足作物對(duì)養(yǎng)分的需求。因此，將有機(jī)肥和化肥配合施用不僅能夠滿足作物對(duì)養(yǎng)分的需求，還能有效改善土壤質(zhì)量，緩解目前茶園環(huán)境污染問題，同時(shí)能夠有效提升茶葉產(chǎn)量與品質(zhì)[5-7]。

2017 年，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布了《開展果菜茶有機(jī)肥替代化肥行動(dòng)方案》等多種形式的茶園化肥減施增效技術(shù)方案，以促進(jìn)茶產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展。在此背景下，研究茶園有機(jī)肥部分替代化肥技術(shù)對(duì)于區(qū)域茶園科學(xué)施肥意義重大[8]。2018年，武夷山市作為項(xiàng)目試點(diǎn)縣，在市茶葉核心產(chǎn)區(qū)和主要生產(chǎn)企業(yè)開展茶園有機(jī)肥替代部分化肥試驗(yàn)，以期為武夷山茶園合理施肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

武夷山市位于福建省西北部，介于東經(jīng)117°37′22″～118°19′44″ 、北緯27°27′31″～28°04′49″之間，屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，年均降水量1 960mm，年均氣溫19.7 ℃，相對(duì)濕度70%～85%。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在武夷山市核心產(chǎn)區(qū)和主要生產(chǎn)企業(yè)中選取31 家單位，在其生產(chǎn)基地分別設(shè)置常規(guī)施肥和有機(jī)肥替代部分化肥2組施肥模式，每組模式小區(qū)面積為100 m2，連續(xù)3年定位施肥。

在施肥前取土樣分析獲得土壤理化性質(zhì)和養(yǎng)分含量基礎(chǔ)信息。試驗(yàn)茶園土壤容重（1.15±0.12） g/cm3、pH 4.78±0.49、有機(jī)質(zhì)（22.20±0.89） g/kg、全氮（0.10±0.03）%、堿解氮（87.1±24.8）mg/kg、有效磷（89.5±56.1）mg/kg、速效鉀（154.5±89.5）mg/kg、緩效鉀（422.2±389.3） mg/kg。

常規(guī)施肥模式化肥N∶P2O5∶K2O=10∶5∶6，每666.7 m2全氮施用量25 kg、P2O512.5 kg、K2O 15 kg。有機(jī)肥含N 2.85%、含P2O51.10%、含K2O 2.32%，2019年、2020年、2021年每666.7 m2有機(jī)肥施用量分別為250、350、450 kg，有機(jī)肥替代部分化肥處理具體N、P2O5、K2O 養(yǎng)分投入量見表1。有機(jī)肥采用溝施，避免表面撒施，開溝應(yīng)在滴水線外側(cè)，挖深30 cm左右的施肥溝，基肥施用時(shí)期一般在每年11—12月。化肥根據(jù)采摘次數(shù)進(jìn)行1～2次追肥，1次追肥只追春肥，2次追肥分別在春季和秋（冬）季，肥料用量比例為春季∶秋（冬）季=6∶4。

表1 有機(jī)肥替代部分化肥處理每666.7 m2N、P2O5、K2O養(yǎng)分投入量kg

1.3 取樣與分析方法

在每個(gè)采樣區(qū)用多點(diǎn)混合法采集0～30 cm 土層土壤，將采集的土壤樣品帶回自然風(fēng)干、剔除雜物后磨碎，分別過20 目和100 目篩待測(cè)。

茶園土壤樣品分析參照土壤農(nóng)化分析方法[9]，pH 測(cè)定采用電位法（水土比2.5∶1.0），有機(jī)質(zhì)含量采用外加熱重鉻酸鉀氧化-容量法測(cè)定，全氮含量采用半微量開氏定氮法測(cè)定，堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定，有效磷含量采用碳酸氫鈉浸提-分光光度法測(cè)定，速效鉀含量采用乙酸銨浸提-火焰光度法測(cè)定，緩效鉀含量采用硝酸浸提-火焰光度法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，利用SPSS 18.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行配對(duì)t檢驗(yàn)和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)肥替代化肥對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響

2.1.1 有機(jī)肥替代化肥對(duì)土壤容重的影響

容重反映土壤的松緊度。容重小，表明土壤疏松多孔，結(jié)構(gòu)性良好；反之，表明土壤緊實(shí)板結(jié)而缺少團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。從圖1可以看出，2019—2021年，常規(guī)施肥處理土壤容重平均值基本保持不變，但有機(jī)肥替代部分化肥處理土壤容重下降幅度較大。經(jīng)過3年試驗(yàn)，2021年有機(jī)肥替代部分化肥處理土壤容重下降到1.08 g/cm3，比試驗(yàn)前低6.1%，表明茶園施用一定量的有機(jī)肥有助于改善土壤結(jié)構(gòu)。

2.1.2 有機(jī)肥替代化肥對(duì)土壤pH值的影響

適宜茶樹生長(zhǎng)的土壤pH 范圍為4.5～6.0，當(dāng)茶園土壤pH低于4.0時(shí)，茶樹生長(zhǎng)受到抑制，影響茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)。2019—2021 年，有機(jī)肥替代部分化肥處理土壤pH 由4.75 提高到4.97，提高0.22個(gè)單位，提高幅度大于常規(guī)施肥處理。2020 年、2021年有機(jī)肥替代部分化肥處理土壤pH值分別比常規(guī)施肥處理提高了0.10、0.11個(gè)單位，均達(dá)顯著差異（圖2），表明茶園采取有機(jī)肥替代部分化肥施肥方式可有效緩解茶園土壤酸化。

圖2 有機(jī)肥替代化肥對(duì)土壤pH的影響

2.2 有機(jī)肥替代化肥對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

2.2.1 有機(jī)肥替代化肥對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響

2019—2021 年，常規(guī)施肥和有機(jī)肥替代部分化肥處理土壤有機(jī)質(zhì)含量都有提高，但有機(jī)肥替代部分化肥處理提高幅度更大。與常規(guī)施肥處理相比，2020 年、2021 年有機(jī)肥替代部分化肥處理土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著提高，其中2021 年平均提高了6.9%（圖3），表明有機(jī)肥替代部分化肥可以有效提高土壤有機(jī)質(zhì)含量。

圖3 有機(jī)肥替代化肥對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響

2.2.2 有機(jī)肥替代化肥對(duì)土壤全氮含量的影響

2019—2021 年，常規(guī)施肥和有機(jī)肥替代部分化肥處理土壤全氮含量都有提高；有機(jī)肥替代部分化肥處理與常規(guī)施肥處理土壤全氮含量差異不顯著（圖4）。雖然有機(jī)肥替代部分化肥處理是由有機(jī)氮替代部分無機(jī)氮，從試驗(yàn)結(jié)果看，仍可保持土壤氮素水平。

圖4 有機(jī)肥替代化肥對(duì)土壤全氮含量的影響

2.2.3 有機(jī)肥替代化肥對(duì)土壤堿解氮含量的影響

2019—2021年，常規(guī)施肥和有機(jī)肥替代部分化肥處理土壤堿解氮含量都有提高，但常規(guī)施肥處理提高幅度相對(duì)較大。與常規(guī)施肥相比，通過3年試驗(yàn)，2021 年有機(jī)肥替代部分化肥處理土壤堿解氮含量下降5.6%（圖5），可能是由于有機(jī)肥替代化肥處理的部分氮為有機(jī)氮，需要經(jīng)礦化分解才能變?yōu)闊o機(jī)氮，導(dǎo)致土壤堿解氮含量低于常規(guī)施肥。

圖5 有機(jī)肥替代化肥對(duì)土壤堿解氮含量的影響

2.2.4 有機(jī)肥替代化肥對(duì)土壤有效磷含量的影響

2019—2021 年，常規(guī)施肥和有機(jī)肥替代部分化肥處理土壤有效磷含量呈下降趨勢(shì)，可能是由于有機(jī)肥替代部分化肥處理總磷肥投入量相比常規(guī)施肥處理少，因此通過3年試驗(yàn)，2021年有機(jī)肥替代部分化肥處理土壤有效磷含量比常規(guī)處理下降12.8%（圖6）。

圖6 有機(jī)肥替代化肥對(duì)土壤有效磷含量的影響

2.2.5 有機(jī)肥替代化肥對(duì)土壤速效鉀含量的影響

2019—2021 年，常規(guī)施肥處理土壤速效鉀含量無明顯變化，有機(jī)肥替代部分化肥處理速效鉀含量呈下降趨勢(shì)。與常規(guī)施肥相比，通過3 年試驗(yàn)，2021 年有機(jī)肥替代部分化肥處理土壤速效鉀含量降低8.0%（圖7）。

圖7 有機(jī)肥替代化肥對(duì)土壤速效鉀含量的影響

2.2.6 有機(jī)肥替代化肥對(duì)土壤緩效鉀含量的影響

2019—2021 年，常規(guī)施肥和有機(jī)肥替代部分化肥處理土壤緩效鉀含量均有提高，但有機(jī)肥替代部分化肥處理提高幅度相對(duì)較大（圖8）。與常規(guī)施肥相比，通過3年試驗(yàn)，2021年有機(jī)肥替代部分化肥處理土壤緩效鉀含量增加7.3%。

圖8 有機(jī)肥替代化肥對(duì)土壤緩效鉀含量的影響

3 小結(jié)與討論

研究表明，隨著植茶年限的延長(zhǎng)，土壤酸化程度會(huì)加重，有機(jī)肥能明顯提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，減小土壤容重，同時(shí)減緩?fù)寥浪峄厔?shì)，明顯提升茶園土壤質(zhì)量[10-12]。在本研究中，武夷山茶園有機(jī)肥替代部分化肥處理，土壤容重隨著年限的增加呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，表明該模式有助于改善土壤結(jié)構(gòu)。同時(shí)有機(jī)肥替代部分化肥與單施化肥相比可以顯著提高土壤pH 及有機(jī)質(zhì)含量，土壤有機(jī)質(zhì)是酸性土壤pH 緩沖容量主要的影響因子之一[13]，有機(jī)質(zhì)含有大量的羥基和酚羥基，解離會(huì)產(chǎn)生大量的負(fù)電荷，影響土壤交換性鋁含量[14]，隨著土壤有機(jī)質(zhì)含量增加，可有效緩解茶園土壤酸化風(fēng)險(xiǎn)[11]。

施肥是提升土壤肥力水平的關(guān)鍵措施，施用有機(jī)肥是快速改善土壤肥力和微生物群落結(jié)構(gòu)的最有效措施[15]，而有機(jī)肥與化肥配施的方式能夠有效穩(wěn)定茶園土壤，為土壤提供養(yǎng)分[16-17]。從本研究結(jié)果來看，雖然第三年有機(jī)肥替代部分化肥處理總養(yǎng)分投入量與常規(guī)施肥相當(dāng)，但N、P2O5、K2O養(yǎng)分投入量中有機(jī)形態(tài)占一半，而有機(jī)態(tài)養(yǎng)分需經(jīng)過礦化分解才能變?yōu)闊o機(jī)態(tài)被作物吸收利用，因此土壤速效養(yǎng)分含量低于常規(guī)施肥。化肥的投入對(duì)于快速增加土壤中的有效養(yǎng)分含量有明顯的作用，但從作物的需肥規(guī)律和肥料利用率的角度來看，有機(jī)肥含有的有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分和微生物可促進(jìn)土壤生物活動(dòng)以及團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，增加了毛管孔隙數(shù)量和通氣性，使土壤變得疏松，改善土壤物理性狀，促進(jìn)作物對(duì)養(yǎng)分的吸收[18]。

綜上所述，有機(jī)肥替代部分化肥可以降低武夷山茶園土壤容重、提高土壤pH 值，有機(jī)肥料的配合施用可以提高茶園土壤養(yǎng)分含量。當(dāng)?shù)夭柁r(nóng)應(yīng)適時(shí)進(jìn)行測(cè)土，根據(jù)土壤養(yǎng)分含量變化情況，有針對(duì)性地進(jìn)行配方施肥，并通過有機(jī)肥施用來減緩?fù)寥浪峄厔?shì)。有機(jī)肥替代化肥是化肥減施增效工程的有力措施之一，不僅能減少化肥的施用量，也能進(jìn)一步改良茶園生態(tài)環(huán)境和土壤環(huán)境，也是綠色生態(tài)茶園的建設(shè)內(nèi)容之一，對(duì)武夷巖茶產(chǎn)業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展有著重要意義。