养猪场发酵床垫料与氮肥配施对茶树光合特性与茶叶产量的影响

吴寿华

摘 要：为探明养猪场发酵床垫料施用对茶树生长的影响，开展田间试验，研究在基肥施用发酵床垫料0、20、40 t/hm2处理下，春季追施氮肥0、67.5、135.0 kg/hm2对茶树光合特性与茶叶产量的影响。结果表明，施用发酵床垫料处理在一定程度上提高茶树叶绿素含量和茶树净光合速率，但差异不显著（P>0.05）。追施氮肥显著提高茶树叶绿素含量和茶树净光合速率（P<0.05），提高幅度随着氮肥施用量的增加而增加。发酵床垫料的施用、春茶追施氮肥显著提高茶叶产量（P<0.05），而发酵床垫料与氮肥配施之间的交互作用对茶叶产量的影响不显著（P>0.05）。综合各处理，以中量发酵床垫料配施常规施用量的氮肥处理（T5）茶树叶片叶绿素含量、净光合速率和茶叶产量最高，适宜茶园施用。

关键词：发酵床垫料；氮肥；茶树；光合特性；产量

中图分类号：S14 文献标志码：A 论文编号：2014-0653

0 引言

隨着现代农业的发展，非再生资源严重耗竭与环境污染问题逐渐凸显，如何合理利用资源，健康持续地发展农业和改善农业生态环境成为研究的重要课题[1]。近几年，福建省养猪业规模日益扩大，2010年福建省生猪出栏数1900多万头，产生粪污约7000万t（粪、尿、污水），对生态安全和城乡居民身体健康构成威胁。福建省自2006年开始推广微生物发酵床养猪技术，目前已达到年出栏350万头的规模，但是针对用后废弃垫料，尚无良好的处理方法[2]。大量研究表明，将畜禽粪便无害化处理后作为肥料农田回用，是国内外解决畜禽粪便利用的主要途径[3]。吴巍等[4]研究表明，猪粪型有机肥可以提高土壤速效氮、速效磷的含量，提高作物产量。焦军霞等[5]研究表明，合理配施猪粪等有机肥可以减少土壤氮、磷等营养元素的淋失，对减少农业面源污染具有重要作用。

福建省是中国的产茶大省，2012年全省共有茶园面积21.33万hm2，居全国第5位；茶叶产量31万t，居全国第1位[6]。但福建主产区普遍不施或少施有机肥，这不利于茶园土壤的可持续利用[7]。江福英等[2]研究表明，合理配施养猪场发酵床垫料可以促进茶园土壤有机碳固持，提高茶叶产量。林斌等[8]研究表明，施用猪粪、沼渣、沼液等有机肥料可以显著提高乌龙茶茶叶产量和品质。光合作用是植物积蓄能量和形成有机物的过程，也是植物产量和质量形成的基础，对茶叶产量和品质起着决定性作用。而当前关于猪粪有机肥料对茶树光合作用生理的影响还少见报道。为此，在茶叶上开展了养猪场发酵床垫料与氮肥配施试验，研究养猪场发酵床垫料和氮肥配合施用对茶树光合生理及其茶叶产量的影响，以期为养猪场发酵床垫料在茶树种植中的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于福建省福安市松罗乡王家村（26°56'N，119°46'E，H=600 m），该区域属中亚热带秋季风气候，年均降雨量1646 mm，年无霜期285天，年平均温度19.3℃。茶园土壤为花岗岩风化坡积的壤质红壤。种植茶树品种为‘铁观音，树龄8年。试验前茶园0～20 cm土层土壤pH 3.97，有机质含量2.25%，全氮1.32 g/kg，C/N为9.89，有效氮108.65 mg/kg，有效磷14.29 mg/kg，有效钾65.90 mg/kg。

1.2 试验材料与试验设计

试验设茶树基肥施用不同用量的养猪场发酵床垫料、茶树追肥施用不同用量化肥2个因素。茶树基肥施用养猪场发酵床垫料0、20、40 t/hm2 3个水平；春茶追肥设0、67.5、135.0 kg/hm2 3个水平，以不施肥处理为对照CK（发酵床垫料施用量为0 t/hm2，春茶追肥施氮量为0 kg/hm2）计9个处理，详见表1，各处理小区均在基肥施用时同时施用磷肥（过磷酸钙）150 kg/hm2和钾肥（硫酸钾）150 kg/hm2。小区长6 m，宽4.5 m（3条行），面积27 m2，每处理3次重复，完全随机排列。发酵床垫料作为基肥于2012年10月5日施用，春茶追肥于2013年2月22日施用。

养猪场发酵床垫料来自宁德市农业科学研究所养猪场，pH 7.99，有机质含量58.62%，全氮含量1.12%，全磷含量为1.13%，全钾含量为1.94%；氮肥品种为市售大颗粒尿素。

1.3 测试项目及方法

1.3.1 光合速率的测定 光合速率采用LI-6400便携式光合测量系统（COR，USA）测定，气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）等参数均由测量仪器读出。测定过程选在晴朗天气的上午9：00—11：30完成，测定叶片选择为当季新梢成熟叶片（新芽往下数第3叶），每个小区测定重复数为3次[9]。

1.3.2 叶绿体色素含量的测定 在光合速率测定后选取各处理部位一致、完全展开及成熟完好的叶片（新芽往下数第3叶），避开主脉，剪取0.100 g叶片称重后置于50 mL具塞试管中，采用80%的丙酮液浸提叶绿体色素，将浸提液用分光光度法测定[10]。

于2013年5月采用33.3 cm×33.3 cm调查框随机在采摘面上调查芽头密度；各小区随机采摘蛀牙中小开面1芽3叶新梢100个秤重测定采摘芽叶重；各小区采摘中小开面1芽3叶新梢，调查春茶鲜叶产量。

1.4 数据处理

采用Excel 2003软件对数据进行处理，采用DPS 7.0软件进行方差分析，多重比较采用邓肯新复极差法（SSR）。

2 结果与分析

2.1 发酵床垫料与氮肥配施对茶树叶片叶绿素含量的影响

发酵床垫料与氮肥配施对茶树叶片叶绿素含量的影响见表2。从表2可以看出，春茶追施氮肥对茶树叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量和叶绿素a/b值均有显著地提高（P<0.05），提高幅度随着氮肥施用量的增加而提高。其中氮肥减半施用处理（T1、T4和T7均值）叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量和叶绿素a/b值分别比CK处理平均提高55.36%、0.32%、42.26%和54.90%；常规施肥氮处理（T2、T5和T8均值）叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量和叶绿素a/b值分别比CK处理平均提高102.12%、5.61%、79.15%和91.46%。而发酵床垫料作为基肥施用在一定程度上提高了茶树叶绿a、叶绿素b、叶绿素总量和叶绿素a/b值，但差异未达到显著水平（P>0.05），发酵床垫料与氮肥配施之间的交互作用对茶树叶绿a、叶绿素b、叶绿素总量和叶绿素a/b值的影响也不显著（P>0.05）。

叶绿素的含量与氮素供应密切相关，从表2还可以出，各处理中茶树叶片叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量均以中量发酵床垫料配施常规施用量的氮肥处理（T5）最高，说明在这条件下茶树具有较高的氮吸收水平。

2.2 发酵床垫料与氮肥配施对茶树叶片光合特性的影响

发酵床垫料与氮肥配施对茶树叶片光合特性的影响见表3。由表3可知，春茶追施氮肥显著提高茶树叶片的净光合速率（P<0.05），提高幅度随着氮肥施用量的增加而增大，其中氮肥减半施用处理（T1、T4和T7均值）茶树叶片净光合速率比CK处理平均提高17.17%；常规施肥氮处理（T2、T5和T8均值）茶树叶片净光合速率比CK处理平均提高26.45%，以中量发酵床垫料配施常规施用量的氮肥处理（T5）最高。而添加发酵床垫料处理茶树叶片净光合速率也有一定的提高，但差异不显著（P>0.05），表现为在不追施氮肥的条件下，基肥施用发酵床垫料处理（T3、T6）茶树净光合速率分别比CK提高13.09%和4.76%；在氮肥减半施用的条件下，基肥施用发酵床垫料处理（T4、T7）茶树净光合速率分别比T1处理提高4.05%和7.61%；在常规施氮水平下，基肥施用发酵床垫料处理（T5、T8）茶树净光合速率分别比T2处理提高5.90%和3.60%。发酵床垫料与氮肥配施之间的交互作用对茶树叶片净光合速率的影响未达到显著水平（P>0.05）。

发酵床垫料与氮肥配施对茶树叶片气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率的影响见表3。从表3可以看出，发酵床垫料、氮肥的施用以及之间的交互作用对茶树叶片气孔导度均具有一定的提高作用，但差异不显著（P>0.05）；发酵床垫料、氮肥的施用以及之间的交互作用对茶树叶片胞间CO2浓度的影响不显著（P>0.05）；氮肥施用显著提高茶树叶片蒸腾速率（P<0.05），而发酵床垫料的施用以及发酵床垫料与氮肥配施之间的交互作用对茶树叶片蒸腾速率的影响不显著（P>0.05）。

2.3 发酵床垫料与氮肥配施对茶叶产量的影响

发酵床垫料与氮肥配施对茶叶产量的影响见表4。由表4可知，春茶追施氮肥显著提高茶树芽头密度（P<0.05），其中氮肥减半施用处理（T1、T4和T7均值）茶树芽头密度比CK处理平均提高14.25%；常规施肥氮处理（T2、T5和T8均值）茶树芽头密度比CK处理平均提高15.63%。而发酵床垫料的施用以及发酵床垫料与氮肥配施之间的交互作用对茶树芽头密度的影响不显著（P>0.05）。

从表4可以看出，发酵床垫料的施用、春茶追施氮肥显著提高茶叶百芽重（P<0.05）。表现为在不追施氮肥的条件下，施用发酵床垫料处理（T3、T6）茶叶百芽重分别比CK提高8.57%和6.08%；在氮肥减半施用的条件下，基肥施用发酵床垫料处理（T4、T7）茶叶百芽重分别比T1处理提高1.53%和2.75%；在常规施氮水平下，基肥施用发酵床垫料处理T5、T8茶叶百芽重分别比T2处理提高1.76%和2.34%。氮肥减半施用处理（T1、T4和T7均值）茶叶百芽重比CK处理平均提高18.45%；常规施肥氮处理（T2、T5和T8均值）茶叶百芽重比CK处理平均提高23.45%。

从表4还可以看出，發酵床垫料的施用、春茶追施氮肥显著提高茶叶产量（P<0.05），而发酵床垫料与氮肥配施之间的交互作用对茶叶产量的影响不显著（P>0.05）。各处理中，以中量发酵床垫料配施常规施用量的氮肥处理（T5）产量最高，比T2、T8处理分别提高0.57%和0.28%，但差异不显著（P>0.05）。

3 结论

（1）养猪场发酵床垫料作为基肥施用在一定程度上提高了茶树叶绿a、叶绿素b、叶绿素总量和叶绿素a/b值，但差异未达到显著水平（P>0.05）；春茶追施氮肥显著提高茶树叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量和叶绿素a/b值（P<0.05），提高幅度随着氮肥施用量的增加而增大。

（2）养猪场发酵床垫料作为基肥施用在一定程度上提高茶树净光合速率，但差异不显著（P>0.05）；春茶追施氮肥显著提高茶树叶片的净光合速率（P<0.05），提高幅度随着氮肥施用量的增加而增大。

（3）养猪场发酵床垫料的施用、春茶追施氮肥均显著提高茶叶产量（P<0.05）。各处理中，以中量发酵床垫料配施常规施用量的氮肥处理（T5）产量最高，初步认为T5是发酵床垫料较优的茶园应用模式。

4 讨论

茶树通过光合作用将太阳能转化为化学能的过程在茶叶细胞的叶绿体中进行。叶绿体色素是光合作用的物质基础，叶绿素含量及其消长与光合强度密切相关[11]。叶绿素含量的高低在很大程度上反映着茶树的生长状况和光合作用的强弱[12]。植物叶绿素含量水平与土壤养分供应水平密切相关，土壤养分的全面平衡供给促进植物叶绿素含量的提高[13]。本研究表明，春茶追施化学氮肥显著提高茶树叶片叶绿素含量，说明氮肥的施用在促进茶树和光合作用的提高上具有显著的作用；而施用发酵床垫料也在一定程度上提高茶树的叶绿素含量，但差异未达显著水平，表明发酵床垫料施用对茶树生长的促进可能需要在较长时间才能表现，而对当季茶叶的生长促进作用有限。

茶树光合作用受到茶树营养供应的影响，在本研究中，追施氮肥在提高茶树叶绿素含量的同时促进茶树净光合速率的提高，说明氮素是提高茶树光合作用的主要因素。已有的研究表明[14-15]，增加氮肥施用水平能提高植物叶片叶绿素含量，增强PSI和PSII的电子窗体能力，延长叶片的叶绿素含量缓降期和光合速率高值持期，改善植物光合作用。据报道[16]，中国有70%～80%的茶园土壤都缺乏氮素，施用氮肥的增产效果已被试验和生产所证实。氮肥对茶树生育的影响是多方面的，氮素供应充足时，生理活性加强，营养生长旺盛，促进了茶芽萌发和新梢深长，使发芽多，着叶数多，生长快，嫩度提高，使适采时间延长[16]。因此，提高氮肥利用率的一直都是茶树栽培的研究重点。江福英等[2]的研究表明，红壤茶园施用养猪场发酵床垫料可以提高土壤有机质含量，提高土壤质量，对茶叶产量的形成具有积极的影响。在本研究中，基肥施用发酵床垫料在一定程度上提高了茶树的光合作用，以中量发酵床垫料配施常规施用量的氮肥处理（T5）最高，说明合理的配施可以提高茶树对氮肥的吸收。

茶树作为多年生叶片采摘植物，要在一个位置固定生长，加上茶树营养特性和选择吸收的特点，容易偏好吸收某几种养分，长期下去很容易造成土壤养分不平衡。研究表明，施用有机肥可以缓解这个矛盾[17-18]。在本研究中，基肥施用发酵床垫料显著提高了茶树叶片百芽重和茶叶产量，这可能与施用有机肥促进了茶园土壤养分的平衡供给有关。

笔者报道了养猪场发酵床垫料作为基肥施用对茶树光合特性和茶叶产量的影响，表明施用发酵床垫料在一定程度上提高茶树叶绿素含量和茶树净光合速率，显著提高茶叶产量，其中以中量发酵床垫料配施常规施用量的氮肥处理（T5）最佳。但本研究观测时间较短，养猪场发酵床垫料在茶园上的最佳施肥用量及施用方法还有待于进一步观测验证。

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