茶树水溶性肥料产品现状及研究进展

张小琴，刘冠群，姜艳艳，席亚楠，曾廷廷，吕 军，王家伦，2

（1.贵州省茶叶研究所，贵阳 550006；2.国家茶叶产业技术体系遵义综合试验站，贵阳 550006）

水溶性肥料(Water soluble fertilizers，WSF)，是一种可完全、迅速溶于水的单质化学肥料、多元复合肥料或功能型有机水溶性固体或液体肥料，具有易被作物吸收特点，可用于灌溉施肥、叶面施肥、无土栽培、浸种蘸根等，按农业部行业标准可分为大量元素水溶肥料、中量元素水溶肥料、微量元素水溶肥料、氨基酸水溶肥料、腐植酸水溶肥料、有机水溶性肥料等[1]。农业部先后印发的《推进水肥一体化实施方案（2016-2020年）》《到2020年化肥使用量零增长行动方案》和《全国农业可持续发展规划（2015-2030年）》为水溶性肥料的快速发展提供了政策保障。随着水肥一体化技术的逐步成熟，水溶性肥料先后在小麦[2]、玉米[3]、水稻[4]等粮食作物，番茄、辣椒、黄瓜等蔬菜作物[5]，苹果[6]、葡萄[7]等果树作物上得到广泛应用。

茶树是我国重要经济作物之一，以叶片为收获对象，新梢氮、磷、钾含量分别达到4%～7%、0.3%～1%、2%～3%，养分的需求较大[8]。茶树同时是以收获幼嫩芽叶为目的的耐阴性作物，具有喜湿怕涝的习性，生长期嫩叶、绿色茎、吸收根含水量分别达75%、75%、56%，各器官含水量较大，对水分盈亏要求高[8]。根据《第三次全国国土调查主要数据公报》统计，全国茶园面积达168.47 万hm2，东起东经122°的台湾省东部海岸，西至东经95°的西藏自治区易贡，南自北纬18°的海南岛榆林，北到北纬37°的山东省荣成市，东西跨经度27°，南北跨纬度19°[8]。区域降水差别大、年降水不均、季节降水不均，易旱茶区工程性缺水和季节性缺水现象严重，冬季基肥和春季追肥存在施肥困难、肥料利用率低的现象。

随着农业节水技术的普及，以滴灌和微喷灌为主的微灌节水系统逐步应用到茶园[9-11]，但茶园水肥一体化集成技术的实际应用还不够成熟，符合茶树营养需求的专用水溶性肥料匮乏，配套的随水施肥策略缺乏。为此，本文就茶树水溶性肥料产品现状、专利申请现状和应用研究进展进行了综述，为研制适宜茶园叶面施用和微灌施用的水溶性肥料提供参考，对指导茶园筛选水溶性肥料具有借鉴作用。

1 茶树水溶性肥料产品现状

截止2020年，农业部登记在册的水溶性肥料14 913 个，其中茶树适用水溶肥119 个，占登记总数的0.80%，茶树专用水溶肥11 个，仅占0.074%；大量元素水溶性肥料3 567 个，其中茶树适用水溶肥4 个，占0.11%，茶树专用水溶肥0 个；中量元素水溶性肥料1 615 个，其中茶树适用水溶肥5 个，占0.31%，茶树专用水溶肥1 个，仅占0.062%；微量元素水溶性肥料2 621 个，其中茶树适用水溶肥15 个，占0.57%，茶树专用水溶肥0 个；氨基酸水溶性肥料3 201 个，其中茶树适用水溶肥48 个，占1.50%，茶树专用水溶肥6 个，仅占0.187%；腐殖酸水溶性肥料3 429 个，其中茶树适用水溶肥28 个，占0.82%，茶树专用水溶肥3 个，仅占0.087%；有机水溶性肥料480 个，其中茶树适用水溶肥19 个，占3.96%，茶树专用水溶肥1个，仅占0.208%。

在我国登记备案的水溶性肥料中，产品种类比重由大到小排序为大量元素水溶肥（23.92%）、腐殖酸水溶肥（22.99%）、氨基酸水溶肥（21.46%）、微量元素水溶肥（17.58%）、 中量元素水溶肥（10.83%）、 有机水溶肥（3.22%）。茶树适用的各类水溶肥比重由大到小排序为氨基酸水溶肥（40.34%）、腐殖酸水溶肥（23.53%）、有机水溶肥（15.97%）、微量元素水溶肥（12.61%）、中量元素水溶肥（4.20%）、大量元素水溶肥（3.36%），茶树专用的各类水溶肥比重由大到小排序为氨基酸水溶肥（54.55%）、腐殖酸水溶肥（27.27%）、有机水溶肥（9.09%）、中量元素水溶肥（9.09%）、微量元素水溶肥（0%）、大量元素水溶肥（0%）（见表1）。

表1 茶树水溶性肥料登记情况（截止2020年）Tab.1 Registration of water-soluble fertilizers in tea(up to 2020)

近几年，我国水溶性肥料行业迅速发展，登记备案数从2010年的3 318个[12]激增至2020年的14 913个，然而适应范围包含茶树的水溶肥仅占0.80%，适应范围只有茶树的仅占0.074%。茶树专用水溶性配方肥以氨基酸水溶肥（54.55%）、腐殖酸水溶肥（27.27%）两大功能性水溶肥为主，以水剂（81.82%）和粉剂（18.18%）形态存在，主要生产于山东（63.64%）和湖北（18.18%），其中叶面施用的水溶肥占90.91%，根部施用的水溶肥仅占9.09%（见图1）。

图1 茶树水溶性肥料产品结构Fig.1 Product structure of water-soluble fertilizer for tea

由此可见，市场上适用于茶树的水溶性肥料主要以叶面喷施的功能性水溶肥为主，针对茶树养分需求差异配置的配方水溶性肥料不足，适用于水肥一体化系统的茶树水溶性肥料不足，而茶树专用水溶肥的研制目前尚处于起步阶段。

2 茶树水溶性肥料专利现状

在国家专利网通过“水溶肥”和“茶”两个检索词检索发明专利发现，截止2020年涉及茶树水溶性肥料的公开发明专利15 件，其中专用于茶树的水溶肥专利数12 件，占80%，适用于茶树的水溶肥专利数3 件，占20.00%，授权专利0 件；通过“叶面肥”和“茶”两个检索词检索发明专利发现，截止2020年涉及茶树叶面肥的公开发明专利42 件，其中专用于茶树的叶面肥专利数42 件，占100.00%，适用于茶树的叶面肥专利数0件，占0%，授权专利4件，占9.52%。通过专利分析发现，茶树水溶性肥料专利仍然以叶面肥为主，用于灌溉施肥、无土栽培等的水溶肥较少（见表2）。

表2 茶树水溶性肥料国家发明专利检索情况（截止2020年）Tab.2 Retrieval of national invention patents for water-soluble fertilizers of tea(up to 2020)

3 茶树水溶性肥料研究进展

3.1 大量元素水溶肥

广义上大量元素水溶肥是指完全、迅速溶于水的大量元素单质水溶性肥料（如尿素、氯化钾等）、大量元素水溶性复合肥料（如磷酸一铵、磷酸二铵等）和行业标准NY1007 规定的大量元素水溶肥[1]。狭义上大量元素水溶肥是指以大量元素氮、磷、钾为主要成分且满足NY1007 技术要求的液体或固体水溶性肥料，固体产品大量元素含量≥50.00%，液体产品大量元素≥400 g/L。适宜比例的茶树大量元素水溶肥能有效减少传统施肥化肥用量，增加养分利用率、茶叶产量，提高茶叶生化成分含量。马立锋等提出的“有机肥+水肥一体化”高效滴灌施肥技术模式在化肥减量47%的情况下，增产19.5%，新梢养分利用率增加11.1%[13]。杨清霖等在化肥减施25%的情况下滴灌施入幼龄茶园大量元素水溶肥，亦可显著增加茶树树高、主干直径、树幅、修剪枝生物量、养分吸收量和养分利用率[14]。与单施尿素相比，幼龄茶园微喷灌施入茶树专用水溶肥追肥能缓解土壤有机质的分解消耗，提高土壤脲酶活性、茶叶茶多酚和氨基酸含量[15]。不同氮、钾水平的滴灌施肥试验表明，75 kg/hm2N 和81 kg/hm2K2O 处理下秋茶鲜叶产量最高，105 kg/hm2N处理下氨基酸、咖啡碱最高而酚氨比最小，54 kg/hm2K2O 处理下氨基酸、茶多酚、儿茶素、水浸出物含量最高[16]。孔晓君等人却研究表明，喷施0.5 kg/L和1.0 kg/L浓度的大量元素水溶性肥增加水浸出物和氨基酸含量，降低茶多酚和咖啡碱含量[17]。

文献分析发现，目前用于茶园的大量元素水溶肥主要有尿素、硝酸钾、磷酸一铵、磷酸二氢钾等一般水溶性肥料，以及通用型大量元素水溶性肥料（20-20-20），少见满足茶树生育养分需求的专用大量元素多元复合水溶肥报道。茶树大量元素水溶肥施用方式主要以根部滴灌施肥、微喷灌施肥为主，部分采用叶面喷施。用于微灌系统的水溶性肥料要求杂质少，水不溶物含量不大于0.5%或5 g/L[1]。在生产实际中需要根据配套的微灌设备、喷雾系统和水质要求来选择水溶性肥料种类。

3.2 微量元素水溶肥

微量元素水溶肥是指满足NY1428 技术要求的液体或固体水溶肥料，固体产品铜、铁、锰、锌、硼、钼等微量元素含量和≥10.0%，液体产品铜、铁、锰、锌、硼、钼等微量元素含量和≥100 g/L。微量元素是一些在茶树体内含量仅百分之几到十万分之几的一些元素，量微作用大，长期采收造成这些元素不足，影响茶树生育[18]。微量元素水溶肥通常在茶树营养元素缺乏时作为叶面肥施用，以含有机质成分的微量元素水溶肥效果最佳，能促进茶树新梢生长，提高茶叶产量，改善品质。与单喷尿素相比，“中茶早”微量元素水溶肥可在减少化肥施用量的同时增加茶叶产量，新梢发芽密度分别增加18.84%，百芽重增加2.92%，一芽一叶长度增加6.06%，产量增加9.08%[19]。而有机微量元素水溶肥较不含有机成分的微量元素水溶肥增产4.89%和32.03%[20]；叶面联合喷施锌肥和有机活性物质甘氨酸甜菜碱在保持白化茶树叶片的白化特性、提高幼叶锌和茶氨基酸含量方面较单施锌肥或甘氨酸甜菜碱更佳[21]。

3.3 功能型水溶肥

功能性水溶肥是指同时含有两种或两种以上无机营养元素与生物活性物质等有益物质的水溶性肥料，主要包含氨基酸水溶性肥、腐殖酸水溶肥和海藻酸水溶肥等。功能型水溶性肥料因含有功能性活性物质，对茶树的生长有良好的调节作用，能促进根系发育，优化根系结构；提高作物抗盐、抗旱、抗寒等抗逆性；改善品质，提高产量[1]。

与常规施肥对比，氨基酸水溶肥能提高秋茶产量品质及效益，氨基酸、茶多酚、水浸出物、咖啡碱分别提高1.02%、1.23%、2.21%、0.52%，增产19.9%，酚氨比降低1.64[22]。叶面喷施腐殖酸可溶性有机肥能显著提升茶叶中游离氨基酸的含量，下调酚氨比[23]。谷氨酸钠、CaCl2和VB6三种叶面肥能促进茶叶中GABA的富集，在浓度分别为5、5、0.3 g/L时，茶鲜叶GABA 含量最高[24]。机采茶园在春茶后采取叶面追肥，新梢密度提高44.3%～76.4%，芽叶机械组成更利于机采操作，机采产量提高75.7%～54.0%，高氮有机水溶肥增产效果最好，高钾有机水溶肥提质效果最好[25]。氨基酸水溶肥能有效促进受冻茶树的恢复生长[26]，在冬季休眠期叶面喷施能在降低土壤施肥水平的情况下提高春茶品质和产量[27]。叶面喷施多粘类芽孢杆菌生物肥能降低N2O通量，减少茶园N2O的排放[28]。

文献分析发现，已报道的功能型水溶性肥料主要用于叶面肥，未见用于根部灌溉施肥的功能型水溶性肥料报道。氨基酸、腐殖酸等功能性活性物质可以和中微量元素复合，用于叶面肥，也可以和大量元素复合，用于根部灌溉施肥。而用于茶树叶面肥的有益物质研究逐渐丰富，已有芽孢杆菌、VB6、甘氨酸甜菜碱等有益物质的报告。

4 研究展望与建议

4.1 茶树水溶性肥料的研发方向

通过综合分析茶树水溶性肥料产品结构和专利申请授权情况发现，国家授权的专利和茶树适用的水溶肥产品均主要以叶面喷施的功能性水溶肥为主，针对茶树养分需求差异配置的配方水溶性肥料不足，水肥一体化节水灌溉设施专用的水溶性肥料不足。因此，在茶树水溶性肥料的研发上提出水溶肥应针对叶面喷施、根部滴灌和微喷灌等施肥方式的不同和不同部位不同营养元素的吸收代谢特点进行针对性的研发。针对叶面喷施类茶树水溶性肥料，应充分考虑氨基酸等功能性物质、糖醇等生物活性物质、壳寡糖等免疫诱抗剂与中微量元素的复合作用；针对根部灌溉施用类茶树水溶性肥料，可以充分考虑氨基酸等功能性物质、土壤调节剂等有效助剂与大量元素的复合作用。

4.2 茶树水溶性肥料的应用研究趋势

茶树水溶性肥料的应用研究应考虑以产量和品质为综合目标的水肥耦合机制和节水节肥效应。针对叶面喷施类茶树水溶性肥料，营养元素叶面吸收协同效应、增香提质效果、是否适用于农用飞机喷施、抗非生物胁迫效果、抗主要病虫害效果将是其应用研究的重点；对于根部灌溉施用类茶树水溶性肥料，水肥耦合特性、增香提质效果、抗逆效果将是其应用研究的重点。

4.3 茶树水溶性肥料的筛选

在茶园实际生产中，可以根据施肥方式选择水溶性肥料产品，对于采用滴灌、微喷灌等微灌施肥的茶园，选择营养型大量元素水溶肥、单质水溶肥等完全水溶性肥料产品，宜采用高氮型大量元素水溶肥，不宜采用均衡型（或通用型）大量元素水溶肥，以茶树微灌专用水溶肥最佳。对于采用叶面喷施的茶园，宜选择腐殖酸、氨基酸等功能性营养型水溶性肥料产品，不宜选择激素等调节型水溶性肥料产品，以茶树专用叶面肥最佳。