我国茶园施肥现状与减施潜力分析

倪 康，廖万有，伊晓云，牛司耘，马立锋，石元值，张群峰，刘美雅，阮建云*

（1 中国农业科学院茶叶研究所，浙江杭州 310008；2 安徽省农业科学院茶叶研究所，安徽黄山 224560）

茶树是我国重要的经济作物之一，据统计，2015年我国茶树种植面积已达到260多万公顷，年产量200多万吨，均位居世界第一[1]。随着区域农业经济结构的调整，新型茶区快速发展，在部分地区已经成为农民增收的主导产业[2-3]。

作为叶用植物，茶树多种植在山坡地等养分贫瘠的土壤中，施肥可以增加土壤对茶树的养分供应，从而维持茶树正常的生理代谢过程，对茶叶产量和品质提升具有重要意义[4-5]。随着无性系茶树品种的大面积推广，以及部分茶农片面追求高产，茶园化肥用量逐渐增加[6-8]。过量施肥不仅增加了生产成本，也会导致如土壤酸化、面源污染、温室气体排放等环境质量问题[9-11]。为了进一步促进茶产业提质增效，削减限制茶叶绿色生产的重要障碍因子，农业部发布“2020年化肥使用量零增长行动方案”、“开展果菜茶有机肥替代化肥行动方案”，示范推广多种形式的茶园化肥减施增效技术方案[12-13]。

明晰茶园施肥水平、养分来源与施肥习惯等是制定合理的茶园养分管理策略与量化茶园化肥减施潜力的基础。由于我国茶区土壤类型多样，土壤肥力差异明显，且所制茶类丰富，茶园施肥习惯与采摘模式均具有鲜明的地方特色，这些因素均造成了茶园施肥水平具有极大的区域差异。此外，前期关于茶园施肥调查的报道多局限于浙江、安徽、福建等名优茶产区，而对茶树种植面积巨大的贵州、云南等西南地区以及新发展的山东、陕西等地区的施肥现状还不清楚，制约了我国茶园化肥减施技术标准与规程的建立[14-16]。

本文依托国家茶产业技术体系，于2010—2014年对我国茶叶主产区的施肥现状进行了调查，旨在通过对调查结果的分析，发掘我国茶园施肥中存在的问题，为制定合理的减肥基准与实施化肥减施途径提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究方法

2010—2014年，依托国家茶产业技术体系31个试验站，在我国茶叶主产区选择具有代表性的茶树种植户 (个体农户、统一管理的农民合作社、茶企业)，对施肥情况进行了问卷调查。调查共收集了6849份资料，包括14个省级行政区，67个地市区域茶区，覆盖茶园面积10.5万公顷，约占我国茶园总面积的4%。调查区域样本数、面积如表1所示。

为方便统计，肥料分为单质化肥 (straight fertilizer，SF)、复合肥 (compound fertilizer，CF)、有机肥 (organic fertilizer，OF) 三大类。其中复合肥按照是否测土配方，分为通用复合肥 (regular compoundfertilizer，RCF) 与茶树专用配方复合肥 (specialty compound fertilizer，SCF)；有机肥按照来源分为饼肥 (菜籽饼、桐油饼、茶籽饼等)、畜禽粪肥 (猪粪、鸡粪、牛粪等)、沼气肥 (沼液、沼渣等)、绿肥、商品有机肥共五类。调查数据中化肥养分含量以包装袋注明的参数为准，商品有机肥养分含量以地方部门的检测数据为准，饼肥、农家肥等一般有机肥以检测数据为准，缺乏有机肥检测数据的参考《中国有机肥料养分数据集》提供的平均值[17]。

表 1 施肥现状调查茶园地点及面积Table 1 Locations of the surveyed tea gardens and the areas in this study

1.2 数据处理与分析

本研究在每个地市区域茶园内根据调查样本的各养分用量以及茶园面积计算养分用量的面积加权平均值以代表各地市区域的施肥水平；在此基础上，参考地市的茶园面积计算面积加权平均值作为相应省份的养分平均用量；而总体茶园的养分用量则是各省茶园养分用量的面积加权平均值。采用面积加权平均算法的主要原因是：1) 调查样本施肥量差异大，呈非正态分布，直接算术平均，均值容易受到奇异值的影响，如果奇异值样本的茶园面积小，加权平均会稀释极值效应，而如果奇异值样本的茶园面积大，那么该施肥量在该地区的养分投入总量中具有较大比重，也不应忽视；2) 中位数虽然也可以处理奇异值的影响，但在本研究中，数据常呈双峰分布 (两极分化)，中位数的代表性较差，不宜用于后续养分用量评价。

根据现行的推荐施肥模式中的氮肥总量控制，以及适宜养分比例原则[18]，本研究设定氮肥投入超过N 450 kg/hm2、磷肥投入超过P2O5150 kg/hm2、钾肥投入超过K2O150 kg/hm2为投入过量。此前的联网试验结果也显示，在生产茶园中，只要养分比例适宜、施肥方式正确，氮肥投入量在N 300～450 kg/hm2时均能满足高产要求，或者略有增产[19]。此外，本研究将氮磷钾养分投入量分为5个范围以进行细分，其中氮 (N) 分为0～150、150～300、300～450、450～600、大于 600 kg/hm2，磷 (P2O5)、钾(K2O) 肥则分为 0～60、60～90、90～120、120～150、大于150 kg/hm2。文中氮、磷、钾养分用量也分别采用N、P2O5、K2O表示，样本比例以符合约束条件的样本数占样本总数的百分比表示。

化肥减施潜力估算中，本文根据各地市区域内调查样本中的化肥过量 (化肥养分总用量大于750 kg/hm2) 的样本比例，采用面积加权平均估算了各省茶园的化肥减施的潜在面积。按照茶园养分限量标准 (450-150-150)，以过量施肥茶园中养分用量的中位数为化肥减施的参考值，结合各省份的茶园面积，计算直接化肥减量 (情景Ⅰ) 和有机肥替代20%基础上化肥减量 (情景Ⅱ) 下茶园的化肥减施的潜在面积和养分削减潜力。

2 结果与分析

2.1 茶园化肥施用现状

由我国茶园养分用量(表2)可知，茶园年均N、P2O5、K2O投入量分别为491、147、158 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O比例为1∶0.32∶0.34。不同省份茶园的养分用量差异极大，山东、湖北、湖南、江西四省茶园的年均养分用量均高于1000 kg/hm2，总养分投入量最大的是山东，超过2000 kg/hm2，总养分用量最低的地区是重庆，为449 kg/hm2。最高与最低用量间相差近4倍。

我国茶园年均化肥用量678 kg/hm2，其中化肥N、P2O5、K2O 投入量分别444、115、119 kg/hm2，提供了茶园养分90%的氮、78%的磷及75%的钾(表2)。在养分构成上，湖北、湖南、江西三省的化肥氮用量最高，超过N 600 kg/hm2，而化肥氮用量较低的是福建、陕西和重庆，不足N 300 kg/hm2；化肥磷养分用量较高的省份有山东、江苏、福建，均高于P2O5180 kg/hm2，用量较低的是陕西、河南、重庆，不足P2O560 kg/hm2；山东、江西、福建、江苏化肥钾养分投入量较高，高于K2O 190 kg/hm2；而陕西、重庆、云南三地的化肥K2O用量则不足70 kg/hm2。

表 2 不同产区茶园养分用量 (kg/hm2)Table 2 Nutrient application rates in tea gardens of different regions

化肥养分的形式有单质化肥和配方复合肥两种，其中化肥氮中，除江西、山东分别有19%和61%的茶园习惯施用碳酸氢铵外，多数茶园的化肥氮是尿素(图1A)。化肥磷的单质肥料主要是过磷酸钙、钙镁磷肥，其中过磷酸钙是单质磷肥的主要形式，仅安徽、湖北、山东、四川、重庆等地有25%～55%的茶园以钙镁磷肥形式补充磷养分 (图1B)。单质钾肥的主要形式是硫酸钾，调查中未发现施用氯化钾的样本。

复合肥是茶园磷钾肥的主要来源，化肥P2O5、K2O养分中分别有96%、94%来自复合肥。然而调查中发现我国茶园施用的复合肥主要是等比例的三元复合肥 (15-15-15、16-16-16或者18-18-18)，而施用茶树专用配方肥的样本比例不足20%，除湖南、江西茶区的茶树专用配方肥施用比例较高外，多数地区的复合肥是等养分比例的通用复合肥 (表3)。

2.2 茶园有机肥施用

我国茶园施用有机肥的普及率大约在46%，且在各省间具有较大差异 (表2)。江苏与河南茶园施用有机肥较为普遍，调查样本中有超过80%的茶园施用了有机肥。总体上茶园有机肥普及率仍然较低，调查的14个省份中，仅7个省份的有机肥普及率超过50%，而云南、江西、福建茶园的有机肥施用的样本比例较低，仅为30%左右。

图 1 茶园单质化肥氮 (A)、磷 (B) 肥与有机肥 (C) 主要来源分布Fig. 1 Relative proportions of different straight N (A) and P (B) fertilizers and organic fertilizers (C)applications in collected samples

表 3 茶园单质化肥与复合肥养分用量 (kg/hm2)Table 3 Straight fertilizer and compound fertilizer application rates in tea gardens

我国茶园年均有机肥养分用量为118 kg/hm2，有机养分占总养分投入量的15% (表2)。不同省份之间有机养分替代比例差异也极大，其中云南、江西、湖北、福建四地的有机养分比例均不足10%，而陕西、山东茶区的有机养分用量比例高达45%与55%。N、P2O5、K2O的有机养分的平均替代率分别为10%、22%、25%，其中山东、陕西两地茶园的N、P2O5、K2O的有机替代率最高，平均为28%、67%、71%，是全国平均值的近3倍；江西茶区的有机养分替代率最低，N、P2O5、K2O养分的有机替代率均不足5%。

茶园有机肥中77%的有机肥为饼肥和农家肥。饼肥施用比例较高的有湖北、湖南、江苏、陕西、浙江等地；安徽、福建、河南、山东、云南、重庆等地的有机肥以农家肥为主；部分地区施用了沼气肥，占有机肥比例的4%，其中沼气肥比例较高的是湖北、重庆和四川；约有18%的有机肥是商品有机肥，贵州、浙江和江西有相当比例茶园施用商品有机肥，江西茶园约有63%的调查茶园施用了商品有机肥 (图 1C)。

2.3 茶园养分运筹

肥料分次施用可以保证茶树在不同时期的养分供给，避免集中施肥导致的养分损失和浪费。目前茶园推荐施肥方案中[18]，氮肥以“一基三追”四次施肥为主，通过施用秋冬基肥、春肥或催芽肥、夏肥、秋肥，及时补充采摘和树冠修剪造成的养分损失，并有助于树冠恢复。有机肥、磷钾肥则在秋冬基肥期一次性施入[23]。调查显示，茶农较为重视基肥和催芽肥施用，80%的调查茶园施用基肥和催芽肥(表4)。施用基肥的样本比例较低的是福建茶区，仅有35%，而施用催芽肥比例较低的是云南茶区，仅有29%的调查茶园施用催芽肥。进行春、夏追肥的样本比例分别为49%和28%，远低于秋冬基肥和催芽肥，其主要原因可能与多数地区不开采夏秋茶的习惯有关。

有机肥主要用作基肥，但部分茶园在追肥中也施用了有机肥，调查显示在“一基三追”中，施用有机肥的茶园样本比例为47%、7%、3%、3%，分别占施肥样本的58%、9%、6%、10% (表4)。化肥主要用作包括催芽肥在内的追肥，催芽肥、夏肥和秋肥追施养分的91%、94%、90%来自化肥 (表5)。复合肥主要用作基肥，78%的调查茶园使用复合肥作基肥，而追肥主要使用尿素。

表 4 分次施肥的茶园在调查样本中的比例Table 4 Proportions of tea gardens applying chemical and organic fertilizers in different seasons in the surveyed samples

在养分分配上，全年67%的氮、81%的磷、82%的钾用于基肥和催芽肥 (表5)。推荐的氮肥运筹比例一般为3∶3∶2∶2，但是调查发现，福建茶园氮肥在基肥中的分配比例偏低，而大部分施用于夏季追肥；陕西茶园74%的氮施用于秋冬基肥，一般不施春夏追肥；云南茶区36%的氮肥主要用于4—5月的春追肥，高于催芽肥近2倍。磷肥和钾肥则主要施用在基肥期，符合推荐的茶园磷钾肥一次性施用原则，追肥期间的磷钾养分主要是由追施复合肥带入。

2.4 茶园化肥减施潜力分析

依据设定的养分(N-P2O5-K2O)用量上限 (450-150-150)，我国茶园平均有30%的茶园存在过量施用化肥的问题，除河南、陕西、安徽、重庆四省的化肥过量施用比例略低外，其余各省的化肥过量施用比例均超过20%，而湖南与江西的比例超过50%。氮、磷、钾化肥施用过量的茶园面积分别约占32.2%、24.8%、26.6%。其中，过量施用氮肥比例较高的是湖南、江西、四川、湖北，湖南有超过一半茶园化肥氮用量超过450 kg/hm2；过量施用磷、钾的省份主要是福建、江西、贵州、湖南、江苏、湖北，有超过30%的面积，特别是福建，其过量施用化肥磷、钾的茶园面积比例分别高达53.8%与60.9% (表6)。

表 5 养分元素在茶园肥料分次施用中的分配比例Table 5 Nutrients distribution in split fertilization in the surveyed tea gardens

化肥过量施用茶园的N、P2O5、K2O的化肥养分投入量分别为659、189、193 kg/hm2，按现有的推荐标准和模式，共约75万公顷的茶园需要减施化肥(表7)。按照直接减量至推荐用量 (情景Ⅰ) 或者有机肥替代20% (情景Ⅱ) 的模式，预计分别可减施36%、48%的化肥养分用量。化肥减施潜力比较大的区域主要是湖北、福建、江苏、山东，估计可减施40%以上的化肥用量，其中湖北主要是氮肥减施，福建需要减施磷钾养分用量。如果考虑有机肥替代20%的情景，湖北、湖南、福建、江苏、江西、山东地区可减施50%以上的化肥用量 (表7)。参照过量施肥的茶园面积计算，两种减肥模式每年可分别减少茶园化肥总养分用量28万吨与37万吨。

3 讨论

3.1 我国茶园化肥养分总用量普遍过高

全国茶园年均化肥养分用量678 kg/hm2，据2015年茶树种植面积估算，我国茶园年均化肥养分用量近200万吨，与全国棉花、油料作物的化肥用量相当[20]。不同省份间的差异极其显著，湖北、湖南、江西、山东区域的化肥投入量是全国平均值的1.5倍，而重庆、陕西茶园化肥用量只有全国平均值的一半 (表2)。实际上，即使在同一省份，不同样本间的肥料用量差异也极大，这与当地的施肥习惯、采摘模式、经济收益等因素密切相关，马立锋等对浙江各地茶园的施肥现状调查也显示，不同市县内氮肥用量的变异系数在25%～150%，用量的极值可差 100 倍[16]。

尽管土壤肥力、气候条件、茶树品种、茶叶采摘标准、采摘制度均会对茶叶实际产量造成影响，但在一定区域内，对产量影响最大的是采摘标准与采摘模式，春茶一芽三叶的产量是一芽一叶的1.1～2.1倍[21]，大宗茶产量是名优茶产量的数倍至数十倍[22]。因此，茶园中常用的推荐施肥方法是以产定氮法，每产100 kg干茶需要施用12～15 kg氮素，但该方法主要根据大宗茶采摘模式下的试验结果，不适用于采制名优茶的茶园[23]。由于茶树采摘模式差异导致的产量变化，如果依据养分回收率计算适宜的养分用量，那么统计数值将具有极大的变异性，不利于对区域尺度进行评价与宏观指导。依据田间试验，结合土壤肥力分析制定的测土配方施肥方法在多数作物上较为可靠，然而由于茶园多种植在山地、丘陵地区，土壤肥力空间变异性巨大，需要大量的分析样本才能获得可靠的推荐施肥量，茶园实际运用困难。因此本研究以目前茶园施肥的推荐用量 (450-150-150) 作为限量基准值，作为过量施肥的评价参考线，对不同茶区的化肥用量水平进行了评价。

表 6 茶园化肥N、P2O5、K2O养分投入量 (kg/hm2) 区间分布Table 6 Application regimes of the chemical nutrients (N, P2O5, K2O) in surveyed tea gardens

我国茶园中的氮肥过量施用相对较为普遍，14个调查省份中，大约30%多的面积过量施氮，高于磷、钾过量施用的面积比例，在一定程度上表明茶园施肥中偏施氮肥的现象仍然存在 (表6)。氮在茶树营养生理功能中具有重要意义，也是对茶树产量以及品质形成最重要的营养元素，在茶树新梢生长发育以及茶氨酸、茶多酚的合成过程中发挥关键作用[23-24]。湖南、湖北、江西等地的氮肥过量施用现象较为严重，这可能与该地区主产大宗茶以及采摘轮次较多的生产模式有关，而以生产名优春茶为主的浙江、安徽、江苏、河南地区的平均氮素用量与过量施氮的比例也较低[18-19]。过量施氮对茶园的危害不仅体现在产量的下降，还会加剧茶园土壤的酸化，不仅会加剧养分淋失，恶化土壤养分供给能力，还会加速土壤中铝的活化，增加铝的迁移性，严重影响周边的水体环境质量和茶树的正常生长[10-11，20]。

在以往调查中，经常发现茶农偏施氮肥，忽视磷钾肥投入，而本研究结果表明，我国茶园中磷肥或者钾肥过量施用现象开始凸显，特别是福建、江西、湖南等地，近50%以上的茶园磷钾养分投入过量 (表6)。尽管磷、钾养分投入可以显著影响茶树的抗性以及品质成分含量，但是过量施用磷、钾肥，会造成养分比例失衡，导致其它营养元素缺乏和生殖生长过旺的问题，会因大量消耗树体养分，而抑制茶树营养生长，引发产量下降、品质降低等问题[7，21，23]。化肥磷、钾的过量投入主要源于复合肥的过量施用，复合肥具有养分元素多样、省时省工的优点，在茶园中的施用较为普遍 (表3)。鉴于目前部分茶区茶农倾向于施用复合肥 (表3)，但常见的等养分比例的三元复合肥 (15-15-15、16-16-16、18-18-18)，其养分配比并不符合茶树养分的需求特性，容易造成磷钾养分的过量投入 (表2)。茶树营养需求特征为高氮低磷[23]，全国主要茶区100多个田间试验的验证结果发现，根据茶树营养特性研制的茶树专用配方复合肥具有优良的节本增效效果[19]。因此推广适宜茶树需求的配方复合肥是化肥减施的重要途径之一。

表 7 茶园化肥减施潜力估算Table 7 Estimation of potential reduction amounts of chemical fertilizer application

3.2 我国茶园的有机肥施用普及率不够

茶园养分有机替代是化肥减施的重要途径，茶园施用有机肥不仅有利于减少化肥投入，而且可以改善土壤质量，提高茶叶品质[24-26]。由于茶园有机肥比例的长期田间定位试验的缺乏，不同茶园的适宜有机养分替代比例还不甚清楚。福建福安地区10年不同的有机肥比例试验结果表明，在氮肥用量300 kg/hm2时，25%左右的有机养分替代比例下，其产量和品质均能保证，而50%的有机替代率会显著降低产量[27]。

我国目前有机肥施用比例尚可，表明茶农对有机肥效果的认可度较高，但是主要是在名优茶产区，比如河南、江苏、山东等地。而云南、江西等地的有机肥施用的普遍性仍然较低，这主要与茶园的经济收益与茶园地形有关。很多茶园建设在坡地、丘陵，地势较高，而有机肥养分含量低，用量较大，且施肥需要的劳动力成本较高，在缺乏合适的机器条件下，难以大范围在山地茶园推广。因此，需要在技术装备手段上有所突破，研制生产出适应不同地形条件的有机肥施用装备，以节省劳力成本，从而普及有机肥施用。

3.3 分次施用的养分还存在养分形态不合理问题

养分的分次施用不仅能满足茶树不同时期的养分需求，而且可以有效减少施肥量和养分损失。施用秋冬基肥可以有效地补充当年采摘造成的养分损失，并为来年春茶储备树体养分，是春茶新梢发育和质量的基础[23]。调查结果表明，我国8成以上茶园有施用基肥的习惯 (表4)。茶园基肥一般推荐施用有机肥，并配施一定量化肥，但调查结果显示，目前茶园施用的基肥主要还是以化肥特别是复合肥为主。推荐基肥期氮用量为全年氮用量的30%～40%，我国绝大部分茶区较为符合 (表5)。

春季是茶树越冬后的快速生长期，养分需求量大，春茶采摘前追肥 (催芽肥) 能够显著提升春茶品质，对名优茶生产至关重要[23]。有近80%的调查茶园施用了催芽肥，表明茶叶生产中对春季催芽肥的重要性具有清晰的认识 (表4)。催芽肥主要供应茶树生长所需的速效养分，主要是供应新梢生长所需的氮素，因此肥料类型应当主要是化学氮肥，调查也显示催芽肥主要为化肥，只有山东、河南等地的部分茶园在催芽肥期间施用有机肥，可能会造成速效养分的供应脱节 (表4)。

在夏秋茶采摘区，需要追肥以补充春茶采摘所造成的养分损失，确保后续夏秋茶产量[23]。我国的安徽、浙江、江苏等名优茶产区因多只采春茶，采收春茶后一般不追肥，而以大宗茶为主的湖北、湖南、四川等地，春茶采摘后追肥的比例较高，但夏茶后追肥的样本比例较低。一般建议秋茶后追肥的用量要低，20%左右为宜，以避免茶树恋青，造成冻害，但是调查也发现福建茶区在夏茶后追肥中分配的养分比例过高。

目前制约茶树养分分次施用的主要因素是施肥成本与气候条件。茶园大多地形复杂，肥料主要依靠人工施用，成本攀升较快，而肥料价格相对较为低廉，因此通过增加施肥量、减少施肥次数是节省人工成本的重要方式。此外，部分茶区的干湿季节变化明显，追肥期间恰逢旱季，肥料难以溶解，也不推荐在此期间追肥。以云南为例，该地区茶园施用催芽肥的比例较低，主要与当地春季属于旱季有关，此时施用化肥，不利于茶树吸收，但是鉴于催芽肥的重要性，建议这些区域可考虑以水带肥，比如滴灌施肥等水肥一体化技术，一方面解决水的问题，另一方面可以通过灌溉系统，解决人工的问题。

此外，除了基肥追肥结合、养分平衡，还要注意大量元素与中微量元素养分的平衡施用，尽管对中微量元素与大量元素的协同增效已有了一些研究，但是实践中发现茶农对此认识仍然存在不足，鲜有茶树种植单元施用中微量元素肥，还需要进一步示范推广[28-29]。

4 结论

我国茶园过量施用化肥问题突出，超过茶园面积的30%过量施氮，50%以上的茶园磷钾养分投入偏高，养分比例不合理。施用有机肥的茶园比例46%，有机养分占总养分的比例只有15%。按照目前的推荐养分用量计算，化肥用量减施潜力达36%，如果增加有机养分的比例到20%，化肥减施的潜力可达48%，每年可减少茶园化肥养分用量28～37万吨。

茶园化肥减施需遵循以下几点：1) 养分总量控制，不同区域差异化减施。湖北、湖南等地茶园主要减少氮肥，而福建、江西、山东主要是减少磷、钾养分投入；2) 在云南、江西、福建茶区重点推广有机肥施用，并制定适宜的有机养分替代率；3) 推广高氮低磷的茶树专用配方复合肥，以替代目前常用的等养分比例复合肥，降低磷钾养分的过量投入。

致谢：感谢国家茶产业技术体系各综合试验站对数据调查工作的支持与协助。