有机肥替代部分化肥对武夷山茶园土壤理化性质的影响

徐斌

武夷山市茶产业发展中心，福建 武夷山 354300

茶叶是我国重要的经济作物，我国茶园面积和茶叶产量均位居世界第一位[1]。近年来，随着茶农对茶叶高产的追求，有些地区茶园长期超量单施化肥、不施有机肥，造成茶园土壤养分不平衡现象普遍[2]，引起土壤酸化、养分流失、环境污染等问题[3]。俞慎等[4]研究表明，土壤有机质是茶园土壤熟化程度和肥力水平的重要指标，较高的有机质含量是获得高品质茶叶的必需条件，但有机肥总养分含量低、肥效慢，难以满足作物对养分的需求。因此，将有机肥和化肥配合施用不仅能够满足作物对养分的需求，还能有效改善土壤质量，缓解目前茶园环境污染问题，同时能够有效提升茶叶产量与品质[5-7]。

2017 年，农业农村部发布了《开展果菜茶有机肥替代化肥行动方案》等多种形式的茶园化肥减施增效技术方案，以促进茶产业绿色发展。在此背景下，研究茶园有机肥部分替代化肥技术对于区域茶园科学施肥意义重大[8]。2018年，武夷山市作为项目试点县，在市茶叶核心产区和主要生产企业开展茶园有机肥替代部分化肥试验，以期为武夷山茶园合理施肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

武夷山市位于福建省西北部，介于东经117°37′22″～118°19′44″ 、北纬27°27′31″～28°04′49″之间，属中亚热带季风湿润气候区，年均降水量1 960mm，年均气温19.7 ℃，相对湿度70%～85%。

1.2 试验设计

在武夷山市核心产区和主要生产企业中选取31 家单位，在其生产基地分别设置常规施肥和有机肥替代部分化肥2组施肥模式，每组模式小区面积为100 m2，连续3年定位施肥。

在施肥前取土样分析获得土壤理化性质和养分含量基础信息。试验茶园土壤容重（1.15±0.12） g/cm3、pH 4.78±0.49、有机质（22.20±0.89） g/kg、全氮（0.10±0.03）%、碱解氮（87.1±24.8）mg/kg、有效磷（89.5±56.1）mg/kg、速效钾（154.5±89.5）mg/kg、缓效钾（422.2±389.3） mg/kg。

常规施肥模式化肥N∶P2O5∶K2O=10∶5∶6，每666.7 m2全氮施用量25 kg、P2O512.5 kg、K2O 15 kg。有机肥含N 2.85%、含P2O51.10%、含K2O 2.32%，2019年、2020年、2021年每666.7 m2有机肥施用量分别为250、350、450 kg，有机肥替代部分化肥处理具体N、P2O5、K2O 养分投入量见表1。有机肥采用沟施，避免表面撒施，开沟应在滴水线外侧，挖深30 cm左右的施肥沟，基肥施用时期一般在每年11—12月。化肥根据采摘次数进行1～2次追肥，1次追肥只追春肥，2次追肥分别在春季和秋（冬）季，肥料用量比例为春季∶秋（冬）季=6∶4。

表1 有机肥替代部分化肥处理每666.7 m2N、P2O5、K2O养分投入量kg

1.3 取样与分析方法

在每个采样区用多点混合法采集0～30 cm 土层土壤，将采集的土壤样品带回自然风干、剔除杂物后磨碎，分别过20 目和100 目筛待测。

茶园土壤样品分析参照土壤农化分析方法[9]，pH 测定采用电位法（水土比2.5∶1.0），有机质含量采用外加热重铬酸钾氧化-容量法测定，全氮含量采用半微量开氏定氮法测定，碱解氮含量采用碱解扩散法测定，有效磷含量采用碳酸氢钠浸提-分光光度法测定，速效钾含量采用乙酸铵浸提-火焰光度法测定，缓效钾含量采用硝酸浸提-火焰光度法测定。

1.4 数据处理

采用Excel 2010 进行数据处理，利用SPSS 18.0 统计软件进行配对t检验和相关性分析。

2 结果与分析

2.1 有机肥替代化肥对土壤物理性质的影响

2.1.1 有机肥替代化肥对土壤容重的影响

容重反映土壤的松紧度。容重小，表明土壤疏松多孔，结构性良好；反之，表明土壤紧实板结而缺少团粒结构。从图1可以看出，2019—2021年，常规施肥处理土壤容重平均值基本保持不变，但有机肥替代部分化肥处理土壤容重下降幅度较大。经过3年试验，2021年有机肥替代部分化肥处理土壤容重下降到1.08 g/cm3，比试验前低6.1%，表明茶园施用一定量的有机肥有助于改善土壤结构。

2.1.2 有机肥替代化肥对土壤pH值的影响

适宜茶树生长的土壤pH 范围为4.5～6.0，当茶园土壤pH低于4.0时，茶树生长受到抑制，影响茶叶产量和品质。2019—2021 年，有机肥替代部分化肥处理土壤pH 由4.75 提高到4.97，提高0.22个单位，提高幅度大于常规施肥处理。2020 年、2021年有机肥替代部分化肥处理土壤pH值分别比常规施肥处理提高了0.10、0.11个单位，均达显著差异（图2），表明茶园采取有机肥替代部分化肥施肥方式可有效缓解茶园土壤酸化。

图2 有机肥替代化肥对土壤pH的影响

2.2 有机肥替代化肥对土壤化学性质的影响

2.2.1 有机肥替代化肥对土壤有机质含量的影响

2019—2021 年，常规施肥和有机肥替代部分化肥处理土壤有机质含量都有提高，但有机肥替代部分化肥处理提高幅度更大。与常规施肥处理相比，2020 年、2021 年有机肥替代部分化肥处理土壤有机质含量显著提高，其中2021 年平均提高了6.9%（图3），表明有机肥替代部分化肥可以有效提高土壤有机质含量。

图3 有机肥替代化肥对土壤有机质含量的影响

2.2.2 有机肥替代化肥对土壤全氮含量的影响

2019—2021 年，常规施肥和有机肥替代部分化肥处理土壤全氮含量都有提高；有机肥替代部分化肥处理与常规施肥处理土壤全氮含量差异不显著（图4）。虽然有机肥替代部分化肥处理是由有机氮替代部分无机氮，从试验结果看，仍可保持土壤氮素水平。

图4 有机肥替代化肥对土壤全氮含量的影响

2.2.3 有机肥替代化肥对土壤碱解氮含量的影响

2019—2021年，常规施肥和有机肥替代部分化肥处理土壤碱解氮含量都有提高，但常规施肥处理提高幅度相对较大。与常规施肥相比，通过3年试验，2021 年有机肥替代部分化肥处理土壤碱解氮含量下降5.6%（图5），可能是由于有机肥替代化肥处理的部分氮为有机氮，需要经矿化分解才能变为无机氮，导致土壤碱解氮含量低于常规施肥。

图5 有机肥替代化肥对土壤碱解氮含量的影响

2.2.4 有机肥替代化肥对土壤有效磷含量的影响

2019—2021 年，常规施肥和有机肥替代部分化肥处理土壤有效磷含量呈下降趋势，可能是由于有机肥替代部分化肥处理总磷肥投入量相比常规施肥处理少，因此通过3年试验，2021年有机肥替代部分化肥处理土壤有效磷含量比常规处理下降12.8%（图6）。

图6 有机肥替代化肥对土壤有效磷含量的影响

2.2.5 有机肥替代化肥对土壤速效钾含量的影响

2019—2021 年，常规施肥处理土壤速效钾含量无明显变化，有机肥替代部分化肥处理速效钾含量呈下降趋势。与常规施肥相比，通过3 年试验，2021 年有机肥替代部分化肥处理土壤速效钾含量降低8.0%（图7）。

图7 有机肥替代化肥对土壤速效钾含量的影响

2.2.6 有机肥替代化肥对土壤缓效钾含量的影响

2019—2021 年，常规施肥和有机肥替代部分化肥处理土壤缓效钾含量均有提高，但有机肥替代部分化肥处理提高幅度相对较大（图8）。与常规施肥相比，通过3年试验，2021年有机肥替代部分化肥处理土壤缓效钾含量增加7.3%。

图8 有机肥替代化肥对土壤缓效钾含量的影响

3 小结与讨论

研究表明，随着植茶年限的延长，土壤酸化程度会加重，有机肥能明显提高土壤有机质含量，减小土壤容重，同时减缓土壤酸化趋势，明显提升茶园土壤质量[10-12]。在本研究中，武夷山茶园有机肥替代部分化肥处理，土壤容重随着年限的增加呈现下降的趋势，表明该模式有助于改善土壤结构。同时有机肥替代部分化肥与单施化肥相比可以显著提高土壤pH 及有机质含量，土壤有机质是酸性土壤pH 缓冲容量主要的影响因子之一[13]，有机质含有大量的羟基和酚羟基，解离会产生大量的负电荷，影响土壤交换性铝含量[14]，随着土壤有机质含量增加，可有效缓解茶园土壤酸化风险[11]。

施肥是提升土壤肥力水平的关键措施，施用有机肥是快速改善土壤肥力和微生物群落结构的最有效措施[15]，而有机肥与化肥配施的方式能够有效稳定茶园土壤，为土壤提供养分[16-17]。从本研究结果来看，虽然第三年有机肥替代部分化肥处理总养分投入量与常规施肥相当，但N、P2O5、K2O养分投入量中有机形态占一半，而有机态养分需经过矿化分解才能变为无机态被作物吸收利用，因此土壤速效养分含量低于常规施肥。化肥的投入对于快速增加土壤中的有效养分含量有明显的作用，但从作物的需肥规律和肥料利用率的角度来看，有机肥含有的有机质、养分和微生物可促进土壤生物活动以及团粒结构的形成，增加了毛管孔隙数量和通气性，使土壤变得疏松，改善土壤物理性状，促进作物对养分的吸收[18]。

综上所述，有机肥替代部分化肥可以降低武夷山茶园土壤容重、提高土壤pH 值，有机肥料的配合施用可以提高茶园土壤养分含量。当地茶农应适时进行测土，根据土壤养分含量变化情况，有针对性地进行配方施肥，并通过有机肥施用来减缓土壤酸化趋势。有机肥替代化肥是化肥减施增效工程的有力措施之一，不仅能减少化肥的施用量，也能进一步改良茶园生态环境和土壤环境，也是绿色生态茶园的建设内容之一，对武夷岩茶产业的绿色可持续发展有着重要意义。