生物肥料在茶园中的应用研究进展

陈晓滨 刘少群 刘成 郑鹏

摘要    生物肥料是新型肥料重点发展方向之一。合理施肥有助于茶树生长，提高茶叶品质。本文结合我国近年来的研究成果，综合论述了生物肥料的分类、特点，归纳分析了施用生物肥料对茶树产量与品质的影响，并总结了生物肥料在我国主要省份茶园中的实践应用情况，以期为茶园的现代化建设与合理化施肥提供理论参考。

关键词    生物肥料;茶园;应用

中图分类号    S144;S571.1        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2020）12-0014-04                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）

茶在中国享有盛名，距今已有5 000年的歷史，在长期的贸易传播后，在全球都备受青睐[1]。中国不止茶叶种植早，同时也是世界茶园面积最大、茶叶产量最多的国家。2018年中国茶园面积接近293.33万hm2，茶叶产量约260万t，均居世界第一，分别占世界茶园总面积的60%、世界总产量的45%[2]。茶叶出口一直为中国政府创汇，2018年中国茶叶出口量为36.5万t，约占到世界茶叶贸易总量的1/5，出口金额17.8亿美元，位居世界第3位[2-3]。中国地域辽阔，气候多样，产茶区多达20多个省市1 000多个县域，茶业是许多山区发展的支柱产业，在帮助贫困地区脱贫致富、解决劳动力就业等问题上有突出贡献[2，4]。茶叶种植在一定条件下，产量越高，成本越低，质量越好，产值越高[5]。因此，大力发展茶叶产业、积极采取措施提高茶叶的质量和产量，无论是对于农户还是对国家，都有其重要意义。

茶树的生态、安全、高产、优质、高效栽培关键因素之一是茶树养分吸收及土壤营养补给。肥料是茶树的粮食，肥料调节是茶树营养补给的有效途径。施肥一方面能保证茶树营养生长及生殖生长所需要的元素充足供给;另一方面有利于改善茶园物质循环，维持养分平衡，降低土壤恶化程度，提高土壤潜在营养元素，进而影响茶叶生长提高茶叶产量和品质[6]。据统计，1970—1992年世界主要产茶国家茶叶年平均增产率为3.11%，其中土地贡献率25%、劳动力贡献率8%、肥料贡献率达41%[7]。在品质方面，适当调节氮肥的施用量能有效提高茶叶的产量，同时能有效提高茶叶本身咖啡碱和氨基酸的含量;而施用磷、钾肥在一定程度上，既可以促进类黄酮物质的形成以及增加茶多酚、氨基酸和咖啡碱的含量，又能促进茶叶叶底及色泽的改善，进而在外形上提高茶叶品质[6，8]。但目前中国茶园普遍存在不科学用肥的现象，严重制约了茶园的良性发展。

对化学肥料的过度依赖和施用，导致了肥效下降、利用率降低等现象的出现[9]，造成了有机肥使用不足、土壤养分比例失调、土壤质量下降、自然水源污染等一系列问题[10]。要解决这一系列问题，发展“绿色农业”“持续性农业”，就要减少化肥的使用量，寻找一种新型肥料来达到减肥增效的目的。生物肥料具有肥效高、无毒无污染的特性，不仅有增加土壤有益微生物、提高土壤活性、改良土壤的作用，还可以提供茶树全面营养、提高茶叶树势、产量和品质，还能保护生态环境，有利于推动农业可持续发展[11]。合理利用开发生物肥料，有广阔的应用前景，是中国农业实现持续发展的重要环节。

1    生物肥料定义及类别

1.1    定义

生物肥料又称微生物肥料，是将一种或多种有益微生物经大量人工培养，加入生物活性物质与其他营养元素，采用生物技术生产或具有生物特性的活体肥料。生物肥料的核心是有效微生物通过旺盛的生命活动，完成物质的转化并形成对茶树有益的代谢产物，其作用有改善植物营养作用、刺激和调控植物生长和抑制植物病虫害的发生等[12-16]。

1.2    分类

世界最早的生物肥料是1895年由德国推出的根瘤菌接种剂[17]，中国最早的生物肥料研究起源于20世纪50年代[15]。经历了半个多世纪的浮沉，生物肥料多样，依照不同的分类方法可分为以下几种[15-16，18]。①按照生物肥料中的微生物种类来分类，可分为细菌型（固氮、解磷、解钾等）、放线菌型（抗植物细菌性病原菌）、真菌型（多为促进根系生长）、复合型（多种微生物复合或有机、无机与微生物复合）。②按照作用特性来分类，可分为直接或间接为植物提供营养或元素以供其生长的肥料、促进和调控植物生长进程的肥料、防御植物病虫害的肥料、调节生态或改善土壤为主的肥料等。③按照肥料中添加菌种种类数量，可分为单一微生物肥料和复合微生物肥料，其中复合微生物肥料可以是添加多种菌种的肥料，也可以是添加了有机基质、有机肥或其他营养元素的肥料。④按照肥料形态，可分为液体类肥料（多为叶面肥或拌种肥）和固体类肥料（多以颗粒状或粉末状用于施基肥或追肥）。⑤根据茶园出现的生物肥料类型，可分为集有机肥、无机肥和生物肥于一体的复合肥料，有机质基质和有益菌类复合而成的微生物复合肥料，具有增产防病作用的微生物液体制剂等。

2    生物肥料特点

我国是一个农业大国，化肥消费量居世界之首，约占全世界化肥总生产量的1/3。但是，我国肥料生产与应用存在一系列问题，随着化肥施用量的增加，出现了肥效下降、利用率降低等现象。据可靠资料显示，1985—1995年的10年内，我国化肥使用量从1 700万t上升到3 300万t，翻了近一番，而粮食只增产了10%[9]。有接近50%的氮素化学肥料被损失浪费，化肥利用率远低于发达国家[19]。我国每年盲目施用化肥造成浪费100万t（栽种时增加肥料施用量、某些化肥的施用降低了另外肥料种类的肥效），经济损失达5亿元之多[2]。化肥的大量使用不仅造成了经济上的损失，更造成了相当程度的环境污染，如水污染、大气污染等。另外，大量使用化肥易造成土壤板结、土壤保水力下降、茶叶根系不发达、草地退化、荒漠化严重、土壤有益微生物衰死、茶树的抗性降低、茶叶品质整体下降等不良后果[6，9，14，20]。可见，研究开发应用新型肥料已是农业生产重要课题，生物肥料的出现，已被实践证明是取代茶园单一施用化肥的新方案。

与传统肥料相比，生物肥料具有如下优势特点：一是安全环保、无毒无污染。生物肥料可以提高化肥的利用率，减少其用量，是从根本上整治生态环境，保证茶叶的绿色无公害生产的必要因素[20]。二是可为植物生长提供营养。生物肥料的施用，能够直接为植物和土壤提供生殖生长及营养生长所需的养分和元素或间接通过分解植物难以吸收的物质为其提供营养和元素，从而提高作物的产量和品质[21-22]。三是改良土壤。生物肥料中的微生物通过旺盛的生命活动，积极参与养分循环，在繁殖的同时，能改善土壤板结状况，具有肥地养地、改良土壤的功效[13-14，23]。四是抵抗病虫害。生物肥料对某些病原微生物能够产生拮抗作用，减轻病虫害对作物的危害[16];微生物进入土壤萌发繁殖后，分泌大量的几丁质酶、胞外酶和抗生素等物质，可以有效抑制有害菌的生长和破坏其结构，成为土壤优势菌种，进一步有效控制病虫害发生;有益微生物产生的大量植物激素和有机酸，有利于喜酸性土壤的茶树生长，刺激其根系发育，根深则叶茂，明显增强作物的抗逆性[11]。五是发展前景广阔。生物肥料能保护农业生态环境，有利于实现农业可持续发展。绿色、可持续发展的农业已成为世界主流，有机、安全、无公害的茶叶生产需要生物肥料的助力。随着生物肥料研究的不断深入和应用不断扩大，适用植物种类越来越多，发掘的可应用微生物越来越多，相较于单一的某种微生物菌剂，更倾向于多种微生物结合，同时辅以其他无机和有机的营养物质共同作用，现代生物肥料往往一种肥料可实现多种功能，同时满足多种生产需要，发展前景广阔[11]。

然而，尽管生物肥料较传统肥料有上述优势，但目前我国对生物肥料的研究和使用年限不长，与传统肥料相比尚处于起步阶段，加上生物肥料固有的特点，在生物肥料的使用过程中尚存在一些问题，如：整体水平不高、技术创新不足、产品效果不够稳定[9，24];被本质特性限制，无法完全取代化肥的使用[12];受微生物生命周期限制，生物肥料易失去肥效;缺乏科学施肥指导，大多数人对生物肥料认识不足等[18，21，25]。

3    生物肥料对茶树的影响

3.1    生物肥料与其他类型肥料对茶树的影响比较

化肥、有机肥及生物肥料都是目前茶園广泛使用的肥料类型，几种肥料对茶树的作用效果不尽相同。韩海东等在有机茶园中开展生物有机肥与套种绿肥的肥效比较试验，结果显示，施用三炬生物有机肥的茶园产量2 584.5 kg/hm2，水浸出物含量为39.6%、茶多酚含量为15.5%，皆高于套种绿肥处理，而粗纤维含量为8.8%，低于套种绿肥的粗纤维含量15.8%。由此表明，施用生物肥料应用效果优于传统的套种绿肥，有利于提高茶叶产量及丰富其内含物质[26]。郑文忠等将“大地0A1号”生物有机肥与腐熟羊粪在有机茶园中进行了对比试验，结果表明，施用“大地0A1号”生物有机肥的茶树发芽密度及一芽一叶百芽重皆高于对照15%左右，鲜叶产量更高于对照40%以上，较对照组利润增加40 290元/hm2，且成品茶质量没有下降，与对照组相仿[27]。说明生物有机肥在茶园中的应用效果要优于普通有机肥。苏洪生等在茶树生物活性有机肥推广应用试验中得出结论，施用“风行”光合细菌叶面肥虽然投入略大于化肥，成品茶取得的效益与化肥相差不大，但从长远角度来看，施用生物肥料的效益是长期施用化肥无法比拟的[28]。陈仲斌等在茶园施用九隆升生物菌剂并进行效果比对，结果表明，生物肥料宜与其他肥料配施，增产效果显著，尤其是与有机肥料混施时效果最好[29]。

生物肥料对茶树的产量及质量有积极影响，无论是与化肥还是有机肥相比，都有其独到的优势，并且对生态友好，适于绿色农业发展。值得注意的是，生物肥料往往在与有机肥混施的情况下取得的肥料效果最好。

3.2    不同物质形态的生物肥料对茶树的影响

现今茶园常用生物肥料常以固体和液体2种形式出现，二者对茶树影响亦有一定程度的区别。陆洋[16]向茶树分别施用固体生物肥料及液体生物肥料，并将二者对茶树的作用效果进行了比对，结果发现，施用生物肥料的茶树萌芽及生长发育更早、更快，施用固体生物肥料的茶树芽萌发比对照组和施用液体生物肥料的茶树分别提早4 d和1～2 d，同时其萌芽、鱼叶开展、一芽一叶至三叶开展都比相同状况下的对照组和液体生物肥料要提前。施用生物肥料的茶树新梢生长速度明显比对照组快，液体生物肥料处理效果最显著，较对照组增长了49.0%，固体茶叶专用肥效果次之。施用生物肥料可提高茶叶产量，固体生物肥料组、液体生物肥料组与对照组相比，单位面积产量分别增加了7.9%和19.0%。施用生物肥料可以提高茶叶内含物质含量，并且提高茶叶感官评审得分，总评分的高低顺序为固体茶叶专用肥>液体茶叶专用肥>对照组。

施用生物肥料促进茶树发芽，且固体生物肥料>液体生物肥料;施用生物肥料明显促进茶树新梢生长，且液体生物肥料>固体生物肥料;施用生物肥料提高茶叶产量，且液体生物肥料>固体生物肥料;施用生物肥料可以改善茶叶品质，且固体生物肥料>液体生物肥料[16]。

3.3    不同土壤及地形条件下生物肥料对茶树的影响

李巨通过多点选择不同类型的茶园施用EM有机肥进行对比试验，结果表明，茶树施用生物肥料，可促进茶树新梢发芽，提高茶叶产量，保证茶叶品质，延长芽叶持嫩期，干茶条形优美、芽头大、口感好，并加强了茶树的耐湿性、耐寒性和对病虫害的抗性[30]。不同土壤及地形条件下进行的试验结果表明，坡度小、地势平整、腐殖层深厚或施过有机肥的茶园，施用生物肥料的效果好，一些坡度大、保水保肥能力差、土壤贫瘠的茶园，其施用生物肥料的效果差。

生物肥料相较于化肥、有机肥，除了对茶树的营养生长有益以外，也对安全环保及改善土壤状况有重要作用，符合现代绿色农业的要求。施用生物肥料时，选择复合有机肥或与其他有机肥混施效果较好，若土壤条件能达到一定的水平，施用生物肥料的效果會更佳。

4    生物肥料在茶园中的应用现状

随着生物肥料研究的不断深入、技术上的进步和国家政策的支持，生物肥料产业快速成长。据统计，目前生物肥料生产企业逾1 000家，遍布30个省、市、自治区，生物肥料年产量达千万吨级别，产值多达数百亿元。愈发受到人们关注的生物肥料，正逐渐成为生态示范区、绿色农业和有机茶园的首选，成为中国农业的重要板块[31-32]。目前，国内已有许多省市制定了无公害茶、生态茶和有机茶的相关规程和标准，同时在种植方面对化肥、农药的使用从严管理，普遍倡导施用生物肥料和生物农药[33]。

广东是重要的茶叶生产大省，也是中国茶叶消费和流通的主要省份。据统计，2018年广东省茶叶种植面积5.2万hm2，干毛茶产量8.5万t，全省估计茶叶产量超过10万t[34]。广东省很早就开始研究和利用生物肥料，2004年全省有20多家企业从事生物肥料的生产，年产量15万～25万t，但目前应用生物肥料仍较少[35]。目前，广东省茶园施肥主要以单质化肥、复合肥和有机肥为主。单质化肥中的主要作用物质包含有氮素、硫酸铵和硫酸钾等;茶业企业施用的有机肥以饼肥和商品有机肥为主，而茶农多以粪肥和沼气肥为主[36]。早在20世纪末广东省英德市就有在茶园施用“超大”生物有机肥的试验，结果表明，茶树发芽时间提早，芽叶数目和重量增加，一芽二叶长度较原来稍强，单位面积收入比对照组增长56.69%[37]。2016年陆洋在广东省广州市进行试验，结果表明，生物肥料能提高茶树产量、提升茶叶品质、促进茶树生枝发芽[16]。已有多个试验证明，生物肥料适用于广东省茶叶种植，但目前广东省生物肥料使用量较少，其潜在的巨大市场非常可观[38]。

浙江省作为中国茶叶出口大省，重视茶叶的可持续发展。在浙江省茶园中，投入养分N∶P2O5∶K2O平均为1.00∶0.25∶0.29，而高施肥区的比例为1.00∶0.48∶0.54，存在N、P2O5、K2O养分投入比例不合理、土壤酸化严重等问题，于是马立锋等人提出了“茶树专用肥+土壤酸化改良剂”高效施肥技术模式，根据茶园土壤农化性质和茶树生长需求配制了茶树专用肥（N∶P2O5∶K2O∶MgO=18∶ 8∶12∶2），在浙江省绍兴县进行了试验示范，结果表明，该技术模式化肥用量只达到浙江省总体施肥水平的25%，而产量却增加了7.8%，制成的成茶品质也略有提升，降本增效1 875元/hm2。在全国茶叶主产区的16个省进行肥效试验，产量和经济效益明显[39]。

山东省是“南茶北引”的成功案例，山东省日照绿茶被誉为“阳光海岸绿茶”，属中国高档绿茶。据报道，2013年，日照市茶园总面积达到1.33万hm2，产量过万吨，茶农直接收入突破11亿元，极大地推动了当地的经济发展[32]。山东省由于地理位置等原因，茶业起步较晚，更适宜发展新型农业，然而陈为堂等对日照500个茶园土壤样品进行化验分析，结果表明，日照市茶区土体肥分状况尚达不到中等水平，需要调整施肥种类、施肥方式和肥料用量。秦绪君等考察发现，日照市的一些农民主要施化肥，轻视有机肥，有的甚至只施用化肥而不考虑其他肥料[40]。

在河南省，李长喜在信阳市不同类型的茶园中进行生物肥料施用试验，结果显示，生物肥料生效迅速，茶树芽叶萌发早，茶叶产量提高，品质有所提升，经济效益好[41]。

在安徽省，俞美英等在合肥市对茶树施用生物有机肥“邦农”，结果表明，生物肥料处理后春茶采摘期提前4～7 d，喷后13 d左右新梢生长速度快。因此，生物肥料可以使春茶提前面世，使早春茶产量上升[42]。

云南省农业科学院使用“风行”光合细菌叶面肥对茶树进行处理，结果表明，生物肥料促进新梢早发、快发、多发，促使茶叶叶片浓绿、根茎发达，提高优质茶叶产量20%以上，提早茶叶采摘期7～10 d，同时明显增强茶树的抗病性、免疫力和抗逆、抗寒、抗旱性，延长茶树的营养生长期[43]。

生物肥料广泛适用于全国各个茶区，但大部分茶区仍以施化肥和有机肥为主要施肥手段，各省存在认知不足、推广措施不到位的问题。从2009年开始，我国农业生物产业迎来空前大发展机会，无论是产业模式的明确、群众认知的上升、推广力度的提升还是相关的政策惠利都为生物肥料的发展创造了机遇[44]。近年来，我国生物肥料急速成长，全国生物肥料企业年产量超过千万吨，应用土地面积突破666.67万hm2。

5    结论与展望

5.1    结论

（1）在化肥被大量滥用的前提下，施用生物肥料是实现我国农业可持续发展的重要环节。

（2）生物肥料在提高茶树的产量、质量，促使茶树生长和发芽，改良茶园的土壤和地质结构，降低茶园污染，提高茶叶产品的安全性等方面已经得到了试验和实践的充分证实。

（3）国内大部分省市已经认识到发展以及推行生物肥料的重要性，但推广力度和措施仍然不够，对农户的具体操作影响仍然有限。

5.2    展望

现如今，欧盟、日本、美国等都对茶叶中有害物质有严格的限量，许多发达国家提出和建立了安全食品生产系统[33]，足见世界范围内对食品安全、茶叶安全的重视。2019年我国中央一号文件指出，要加大农业面源污染治理力度，开展农业节肥节药行动，实现化肥农药使用量负增长。由此可见，我国也对绿色生态农业发展和建设加以重视。随着人们对无公害茶、生态茶、有机茶等无污染茶叶要求的提高，生物肥料在茶园中的应用将会愈加广泛[33]。为了进一步满足人民群众在生产实践中对生物肥料的合理需求，达成长远发展的目标，生物肥料应进一步解决速效性不足、商品化不足、施用方式不够简便、易失效难保存、单一施用效果不佳等问题。未来，生物肥料必将会有更大的发展，并进一步成为绿色生态茶业的重要推进者，发挥其具有的经济效益、社会效益和生态效益[21]。

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