有机肥替代化肥对茶园土壤质量及新梢养分吸收的影响

耿赛攀 马立锋 杨向德 方丽 姜艳艳 阮建云 郑健

摘要：在浙江武義大宗绿茶采摘茶园采用化肥减施和有机肥替代部分化肥模式试验。试验设置4种施肥模式，分别为不施肥、农户施肥、茶树专用肥+菜籽饼肥、茶树专用肥+猪粪肥。在总养分减施43%，其中化肥减量60%，有机肥替代化肥29%条件下，开展了不同施肥模式对土壤质量，新梢产量、品质、养分利用效率的相关研究。结果表明，在大宗绿茶采摘条件下，茶园化肥用量过大的情况下，化肥减施有机肥替代部分化肥模式，茶树对养分的吸收并没有明显改变，但明显提高了化肥利用率（2种有机肥替代化肥模式的化学N+P2O5+K2O肥料农学效率分别提高158.7%和154.3%），且有机肥的施用能明显提高土壤有机质含量，减小土壤容重，同时有减缓土壤酸化趋势，明显提升茶园土壤质量。在研究条件下，猪粪肥对改善土壤质量的效果要略好于菜籽饼肥;化肥减施有机肥替代部分化肥模式也有一定的增产效应，且不会改变新梢品质成分及成茶品质。

关键词：大宗绿茶采摘茶园;有机肥替代技术;土壤质量;养分利用率;新梢产量;品质

Effects of Organic Manure Replacing

Chemical Fertilizer on Soil Quality and

Young Shoots Nutrient Uptake in Tea Plantation

GENG Saipan1，2， MA Lifeng1*， YANG Xiangde1， FANG Li1， JIANG Yanyan1， RUAN Jianyun1*， ZHENG Jian3

1. Tea Research Institute， Chinese Academy of Agriculture Sciences/Key Laboratory of Tea Biology and Resource Utilization，

Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Hangzhou 310008， China; 2. Graduate School of Chinese Academy of

Agricultural Sciences， Beijing 100081， China; 3. Wuyi Qingjing Tea Co.， Ltd.， Wuyi 321201， China

Abstract： In the ordinary green tea gardens in Wuyi county， Zhejiang province， four fertilization modes were set up， including no fertilization， customary fertilization， rapeseed cake with special fertilizer for tea plants， pig manurewith special fertilizer for tea plants. Under the condition of 43% reduction of total nutrients （60% reduction of chemical fertilizer and 29% replacement rate of organic manure） field experiments were carried out to study the effects of different fertilization modes on soil quality， young shoot yield， quality and nutrient utilization efficiency of shoots. The results show that the amount of nutrients absorption by tea plants kept the same after chemical fertilizer reduction and organic fertilizer replacement under the current situation of excessive chemical fertilizer consumption in tea gardens. The utilization rate of chemical fertilizer （compared to conventional fertilization， agronomic efficiencies of chemical N， P and K application were increased by 158.7 % and 154.3%， respectively） was significantly increased. Organic manure could significantly increase the content of soil organic matter， reduce the soil bulk density， slowdown the trend of soil acidification， and significantly improve the soil quality of tea garden. The effect of pig manureon soil quality were better than that of rapeseed cake. Tea yield was  slightly increased after organic manure replacement of chemical fertilizer， which didn't change the quality of tea in this study.

Keywords： ordinary green tea gardens， organic manure replacing chemical fertilizer， soil quality， nutrient use efficiency， young shoot yield， quality

茶树是叶用經济作物，由于每年采摘带走大量养分，因此比其他农作物对养分的需求量更大。施肥对茶叶增产作用贡献率高达41%，远远高于其他农艺措施[1]。从20世纪40年代以来，化肥就广泛地应用于茶叶生产，增产提质作用明显，但是长期不合理施用化肥，造成茶园土壤酸化、板结、养分的不均衡化以及茶叶产量、品质下降，不仅肥料利用率低，而且造成浪费和环境污染[2-5]。合理施肥可调节土壤-茶树之间的平衡关系[6]，明显改善土壤质量[7]，对茶树光合作用及其生态生理因子有积极影响[8]，促进茶树生长，因此茶园合理的施肥模式对提升土壤质量、提高茶叶产量和品质至关重要[9-11]。

已有研究表明，有机肥、无机肥配合施用对茶叶增产、提质具有较好的效果[12-17]，但由于受到施肥观念的影响，施肥量普遍较大。倪康等[18]对我国茶园施肥现状调查结果表明，我国30%的茶园化肥过量施用，80%的茶园施用的化肥N、P、K比例不完全符合茶树养分需求，有机肥养分所占比例只有15%。进一步分析表明，我国约36%的茶园属于养分高投入（N、P2O5、K2O总养分≥750 kg/hm2），根据茶叶产量水平和养分含量，新梢N、P2O5和K2O的输出/输入比例分别为10.6%、10.2%和19.0%，养分利用效率低，通过估算可减施30%～40%的化肥用量[19]。而施肥时间随意、施肥方法以撒施为主[20]，与目前国家正在实施的化肥减量、有机肥替代化肥政策明显不符。为此，以浙江武义大宗绿茶为研究对象，通过茶园化肥减量、有机肥替代化肥模式开展研究，旨在探索在化肥减施条件下，通过有机肥替代、改变施肥方法、调整施肥时期以达到茶叶稳产、品质不减的技术措施，为茶园化肥减施技术提供科学依据。

一、材料与方法

1. 试验设计

试验于2016年9月至2020年12月在浙江省金华武义茶园（E119.676o，N28.543o）进行，茶树品种为当地群体种。

试验设4种施肥技术模式，分别为不施肥、农户施肥、茶树专用肥+菜籽饼肥（总量减43%，其中化肥减量60%，有机肥替代29%）、茶树专用肥+猪粪肥（总量减43%，其中化肥减量60%，有机肥替代29%）。

农户施肥模式在基肥时期（10月上旬）、春茶结束、2茶结束、3茶结束，分别按全年总养分的40%、20%、20%、20%施肥，肥料在茶行间撒施后再不作任何措施;有机肥替代化肥模式，有机肥作基肥（10月上旬），无机肥按化肥N的20%、20%、30%、30%，分别在10月上旬、次年2月上中旬、春茶结束、2茶结束后施用，基肥施用时机械深施10～20 cm，追肥施用时机械翻耕深度5～10 cm。施肥模式肥料具体施用情况见表1。

2. 样品采集与处理

按照当地大宗绿茶采摘标准进行机械采摘，对各施肥模式的鲜叶全部称重计产。同时，均匀混合取鲜叶样品，微波杀青后用60 ℃烘箱干燥至恒重，然后用植物粉碎机将样品粉碎过筛待测。一部分用于茶叶全N、P、K等元素含量测定，另一部分用于茶叶生化品质成分测定。将成茶样送农业农村部茶叶质量监督检验测试中心进行感官审评。

采用五点取样法，取样前去除表面落叶层，土样风干后一部分过20目筛测定pH值，一部分过100目筛测定有机质含量。

3. 样品分析与计算方法

（1）样品分析方法

新梢中茶多酚含量测定采用酒石酸亚铁比色法 [21]，游离氨基酸总量测定采用茚三酮比色法[22]。植物样品中全N含量采用元素分析仪（Vario macro cube）测定[23]，全P、全K含量采用湿消化法，电感耦合等离子体原子发射光谱仪（ICP-AES）测定[24]。土壤有机质含量采用元素分析仪（Vario macro cube）测定;pH值采用酸度计法（水土比1.0∶2.5）测定;土壤容重采用环刀法测定;具体操作方法参考《土壤农业化学分析方法》[25]。

（2）计算方法

茶叶中养分累积量=茶叶产量（干物质质量）×茶叶中养分含量 ÷ 1 000肥料偏生产力（PFP）、农学效率（AE）和表观回收率（RE）表征[26]。计算方法：RE=（Uf -U0）/ Rf，PFP=Yf   / Rf，AE=（Yf -Y0）/ Rf，式中Uf和U0分别为施肥和不施肥对照的茶树地上部养分吸收量;Yf和Y0分别为施肥和不施肥对照的茶叶产量;Rf为肥料用量。

4. 数据处理与统计分析

测定数据以平均值±标准偏差表示，不同处理间的差异采用单因素方差分析后，以Duncan法检验并进行均值的多重比较。采用SPASS 19.0统计软件统计分析，以Microsoft Excel作图。

二、结果与分析

1. 不同施肥模式对土壤质量的影响

对茶园土壤pH值、有机质含量和容重测定结果（表2）表明，土壤pH值以不施肥最高（5.17），农户施肥模式最低（4.53），施肥（包括施无机肥和有机肥）会显著降低土壤pH值，而有机肥的施用并没有明显降低土壤pH值，但有减缓土壤酸化趋势。

土壤有机质含量以不施肥最低（21.3 g/kg），“茶树专用肥+猪粪肥”模式最高（52.9 g/kg），有机肥施用能够明显提高土壤有机质含量，而且猪粪肥对土壤有机质的提升作用显著优于菜籽饼肥。

土壤容重以不施肥最大（1.52 g/cm3），“猪粪肥+茶树专用肥”模式最小（1.26 g/cm3），有机肥使用能明显降低土壤容重，猪粪肥对土壤容重的降低作用尤其明显，这与猪粪肥对土壤有机质含量提升作用明显优于菜籽饼肥相一致。

2. 不同施肥模式对茶叶产量、新梢养分吸收的影响

（1）不同施肥模式对茶叶产量的影响

各处理2018—2020年茶叶产量统计结果（表3）表明，施肥后（包括无机肥和有机肥）增产效应明显，平均增产9.7%～44.6%。与农户施肥模式相比，化肥减量后采用“茶树专用肥+菜籽饼肥”和“茶树专用肥+猪粪肥”2种施肥模式平均增產率分别提高2.4和4.9个百分点。猪粪肥对茶叶的增产效果略好于菜籽饼肥，但两者无显著性差异。

（2）不同施肥模式对新梢养分吸收、利用率的影响

不同施肥模式新梢养分吸收量分析结果（表4）表明，不施肥模式新梢对N、P、K的吸收累积量最低。与农户施肥模式相比，化肥减量后有机肥部分替代化肥模式新梢对养分吸收累积量略有上升。

不同施肥模式新梢养分利用效率分析结果（表5）表明，与农户施肥模式相比，化肥减量后有机肥部分替代化肥模式新梢养分回收率分别提高8.81和9.38个百分点。化肥农学效率分别提高158.7%和154.3%。化肥减施后，每投入1 kg化学N+P2O5+ K2O肥，能多生产9.2 kg茶叶，可见化肥减量有机肥替代化肥后明显提高化肥利用率，不同有机肥种类处理下新梢养分吸收利用率无显著性差异。

（3）不同施肥模式对茶叶品质的影响

对新梢中游离氨基酸总量、茶多酚含量、酚氨比测定结果（表6）表明，施肥后（包括化肥和有机肥）新梢中游离氨基酸总量有增加趋势，茶多酚含量、酚氨比有减少趋势，但各处理间并没有产生显著性差异。

2019年和2020年分别将不同施肥模式的鲜叶加工成茶样进行感官审评，审评结果（表7）表明，不施肥的茶园成茶感官审评总分比其他施肥模式的总分低1分左右;有机肥替代化肥模式成茶样总分与农户施肥模式基本接近;不同有机肥处理间也基本相同。

三、讨论

1. 有机肥替代部分化肥对茶园土壤质量的影响

茶园土壤pH值对茶树生长和茶叶品质有重要影响，要求茶园pH为4.0～6.5，最适为4.5～5.5[27-28]。本试验结果表明，施肥会降低土壤pH值。通过化肥减施有机肥替代部分化肥措施，土壤pH值并没有出现显著性改变，但有减缓土壤酸化趋势。

有机质作为土壤的重要组成部分，影响着土壤的保肥性、保水性、通气性等[29]，提高土壤有机质含量最直接的方法便是施用有机肥[30]，能较好地改善土壤的C/N比，激发土壤中微生物的生长，而微生物又会通过自身的固氮作用将氮储存在土壤中[12，31]，有效降低土壤容重，增加总孔隙度、土壤团聚体数量和稳定性，增强土壤保水保肥的能力[32]。本研究表明，施用有机肥能够明显提高土壤有机质含量，而且猪粪肥对土壤有机质提升作用显著优于菜籽饼肥，这可能与猪粪肥的有机质含量更高有关。有机肥能有效降低土壤容重，尤其是猪粪肥对土壤容重的降低作用尤其明显，这与猪粪肥对土壤有机质含量提升作用明显优于菜籽饼肥相一致，土壤有机质含量高，土壤疏松，土壤容重就相应减小。

2. 有机肥替代化肥对茶叶产量、品质的影响

本研究结果表明，化肥减量、有机肥替代部分化肥模式对茶叶具有一定的增产作用，这与大多数的研究结果相一致[11，33]，外源有机物进入土壤，参与土壤N（C）循环，并影响微生物的周转。通过土温、水分、微生物的共同作用，提高土壤养分和作物产量[34-35]。

化肥减量有机肥替代化肥后，茶树新梢中的游离氨基酸总量、茶多酚含量、酚氨比并没有产生显著性差异，所制成茶的感官审评结果也表明无显著性差异，可见有机肥替代化肥并不会明显改变新梢品质成分及成茶品质。

四、结论

目前茶园化肥用量过大的情况下，化肥减量有机肥替代化肥后，茶树对养分的吸收并没有明显改变，但明显提高化肥利用率（化学N+P2O5+K2O肥料农学效率分别提高158.7%和154.3%），且有机肥能明显提高土壤有机质含量，减小土壤容重，同时有减缓土壤酸化趋势，明显提升茶园土壤质量，且猪粪肥对改善土壤质量的效果要略好于菜籽饼肥。“茶树专用肥+菜籽饼肥”和“茶树专用肥+猪粪肥”这2种有机肥替代化肥模式对茶叶有一定的增产效应，平均增产率较农户施肥模式分别提高2.4和4.9个百分点，且不会明显改变新梢品质成分及成茶品质。

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