水肥一体化技术下不同施肥处理对茶园茶叶品质及经济效益的影响

史芳源，刘嘉裕，唐 颢*

（1.英德市农业技术推广中心，广东英德 513000；2.广东省农业科学院茶叶研究所，广东广州 510640）

英德市位于粤北地区，是广东省主要茶产区之一，当地茶叶品种“英红九号”享誉世界。英德红茶也是中国地理标志产品。2022 年底，英德市茶园种植面积约1.4 万hm2，英德茶产业标准化、规模化、产业化的行业发展趋势日渐明显，其中90%以上茶园种植英红九号。英红九号属无性系大叶型茶树品种，具有萌芽早、生育期长、品质优良、产量高等特点。为不断提高英德红茶的品牌影响力，在扩大种植面积、增加茶叶产量的同时，提高茶叶品质显得尤为重要。

目前，茶园水肥一体化技术应用较少，还未成熟应用于茶园[1]。当前茶园施肥模式存在着较多缺点，如部分茶叶生产者苛求茶叶的有机栽培，长期不施化肥，导致茶园土壤贫瘠；个别个体种植户为了追求产量，偏施化肥，超量使用农药，导致茶园土壤肥力不平衡、茶园环境风险加剧[2]。据统计，我国茶园养分投入总量（N+P2O5+K2O）为678 kg·hm-2[3]，英德茶区总养分量为1 016.5 kg·hm-2，其中化肥用量为1 618.5 kg·hm-2。茶园管理人员对茶叶种植肥料需求规律和高效利用机理及土壤培肥缺乏深入认识，化肥替代产品研发应用落后及施肥配套装备缺乏，导致化肥过量使用。当地部分茶园尝试运用茶园智能水肥一体化技术，提高水肥利用率，实现茶园管理省工、省时、省水，建设智慧茶园[4-5]。为了探究最优水肥一体操作方案，为茶园使用水肥一体化技术提供依据，本文通过田间试验，研究有机肥替代化肥、水肥一体化技术在茶园运用后的土壤养分效应、促产提质效果、安全性等。

1 材料与方法

1.1 试验地点

广东省农业科学院茶叶研究所基地（位于英德市），选择具备滴灌条件的茶园0.44 hm2，作为水肥一体化试验地。茶园区域内有符合灌溉压力用水要求的水源管路可接入使用。

1.2 供试材料

种植品种为英红九号，栽培规格为双行条植，大行距1.5 m，小行距、株距35～40 cm，树龄约10 年。配肥装置：每套配肥装置由1个肥液罐、1台比例注肥泵和1 个过滤器组成。比例注肥泵注入的溶液定量精确，具有精确一致的比例浓度，可实现定量施加肥液。根据试验设计要求共需配置3套配肥装置。UPVC管路：灌溉系统主、支管采用UPVC 供水管材、管件，管路连接采用承口粘接方式，管路地面铺设安装。每个分区配置各自独立的供水管路。

1.3 试验设计

将面积约0.15 hm2的茶田均分为5 个灌溉区，即有机肥水灌区、有机+化学肥水灌区、化学肥水灌区、常规施肥灌区、无肥水灌区。设置3 个重复小区。滴管器来自广东弘科农业机械研究开发有限公司。滴灌器采用内镶贴片式滴灌带，滴头水流量2.7 L·h-1，间距为30 cm，布置间距为1.5 m。每条滴灌带用旁通阀与管路连接，方便开、关滴灌带，调整阀门开度可调节平衡各滴灌带出水压力均匀。控制5个灌溉区，每个灌区安装一套电磁阀控制器，控制器可预置灌溉时间实现自动灌溉作业。控制器为干电池式，无需外接电源。

试验以不施肥、习惯施肥为对照，设有机水溶肥滴灌、化肥滴灌、有机肥+化肥滴灌等处理，施肥量以纯氮用量计算（见表1）。习惯施肥与滴灌处理保持施氮量相当，即全年每667 m2施氮量15 kg（通过调查20个当地习惯施肥样本后得到的平均习惯施肥数值）。习惯施肥时，采用配方肥[m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=22∶5∶13]，全年肥量分夏茶、秋茶期间各3 次施完。滴灌施肥时，先按1∶5 的肥水比将氮肥完全溶解后，通过比例式施肥器将肥液泵入滴灌系统，然后随水施入茶树根际。

表1 不同施肥处理的茶叶生长性状比较

1.4 试验方法

1.4.1 调查与采样

1）生长性状的调查。新梢发芽密度、百芽重（1芽2 叶）于3、5 月春茶第1 轮茶和夏茶第1 轮茶时调查。2）茶叶产量。按照茶树全年采茶时期（3、5、7、8、10 月）分5 个轮次采摘鲜叶样，统计各处理全年不同轮次的茶鲜叶实际采摘量，即为产量数据。采摘标准为1芽2叶。

1.4.2 茶叶生化成分分析

鲜叶经微波杀青固定后，75 ℃烘干备用。1）水浸出物含量按照《茶水浸出物测定》（GB/T 8305—2013）进行测定；2）茶多酚总量按照《茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》（GB/T 8313—2018）进行测定；3）游离氨基酸总量按照《茶游离氨基酸总量的测定》（GB/T 8314—2013）进行测定；4）咖啡碱含量。按照《茶咖啡碱测定》（GB/T 8312—2013）进行测定；5）可溶性糖含量按照采用蒽酮比色法进行测定。

1.4.3 茶叶感官评审

按照《茶叶感官审评方法》（GB/T 23776—2018）进行。

1.4.4 数据分析

利用Excel、SPSS 22.0 软件对试验数据进行处理分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理的茶叶生长性状比较

从表2可知，与不施肥相比，化肥滴灌、有机肥+化肥滴灌处理的1 芽2 叶长度、百芽重、发芽密度均有提高，有机水溶肥滴灌、化肥滴灌处理的产量显著高于对照组，但略低于习惯施肥。与不施肥相比，习惯施肥和化肥滴灌处理产量显著增加。

表2 不同施肥处理的茶叶生长性状比较

2.2 不同施肥处理的茶叶品质成分含量比较

从表3 可知，不同施肥处理对茶叶品质的影响，氨基酸和咖啡碱含量在有机水溶肥滴灌处理中最高，水浸出物在不施肥处理中含量最高。氨基酸、咖啡碱、水浸出物含量在习惯施肥处理中最低。然而，可溶性糖含量为习惯施肥处理最高，其次为化肥滴灌处理中最高。茶多酚在不施肥、有机肥+化肥滴灌处理中含量最高。

表3 不同施肥处理的茶叶品质成分含量比较 单位：%

2.3 不同施肥处理的茶叶香气成分比较

如表4 所示，不施肥、习惯施肥、有机水溶肥滴灌、化肥滴灌均检出40 种香气成分，有机肥+化肥滴灌检出39种。在香气成分检测指标中均值含量最高的成分主要有β-芳樟醇（38.27%）、氧化芳樟醇II（呋喃型）（5.57%）、水杨酸甲酯（4.67%）、3-甲基丁醛（4.65%）、反-2-己烯醛（4.18%）。在茶样香气物质中，以β-芳樟醇为主的萜烯醇类和酯类物质含量较高。

表4 不同施肥处理的茶叶香气成分含量比较 单位：%

2.4 不同施肥处理的茶叶感官审评结果比较

表5 结果表明，在茶叶感官盲评中，不施肥、习惯施肥、化肥滴灌处理成茶样品综合得分较好，均为89.1 分。有机水溶肥滴灌与有机肥+化肥滴灌处理略低于前者，总分分别为88.7、88.4 分。由表5 可知，主要得分差别在于汤色、香气与滋味项目。有机水溶肥、化肥滴灌、有机肥+化肥滴灌处理在香气和滋味的评价里面，均出现“青”与“闷”的扣分项。导致茶叶“青”与“闷”的原因主要来自于茶鲜叶加工的萎凋、揉捻与发酵等环节，与茶鲜叶不相关。

表5 不同施肥处理的茶叶感官审评结果比较

2.5 不同施肥处理的茶园经济效益比较

表6 表明，在茶园经济利润中，习惯施肥处理的利润最高，化肥滴管组的利润为第二。基于茶叶感官评审差别不大，认为各处理茶叶品质无显著差别。按照干茶市场均价625 元·kg-1计算，主要影响茶园收入的为茶鲜叶产量。通过茶园调查得知，茶园年综合成本每667 m2为6 000～7 000元。传统习惯施肥方式中，随着茶园面积的增加，每667 m2管理成本基本不变；而在有滴灌设施的茶园中，水肥利用率提高，水肥成本下降[6]，每667 m2人工成本会随着茶园面积的增加而减少，即在不同规模的茶园中利润会不同。在本试验中，由于试验田为667 m2，习惯施肥经济效益最高。但随着茶园面积的扩大，滴灌增加的人工成本就可忽略不计[7]，因此化肥滴灌是利润较高的一种施肥方式。

表6 不同施肥处理的茶园每667 m2经济效益比较

3 结论与讨论

本试验探讨了水肥一体化茶园中不施肥、习惯施肥、有机水溶肥滴灌、化肥滴灌、有机肥+化肥滴灌对茶叶品质及经济效益的影响。试验表明，茶叶生长性状（1芽2叶长度、百芽重、产量）整体评价最优的是化肥滴灌处理，而产量最高的是习惯施肥处理；茶叶品质成分中，咖啡碱含量最高的是有机水溶肥处理，茶多酚含量最高的是有机肥+化肥滴灌处理，各处理对茶叶生长性状及营养价值的影响差异未达到显著水平，但习惯施肥、化肥滴灌处理均较不施肥处理产量显著增加。茶叶香气成分主要成分β-芳樟醇含量相对多的是化肥滴灌处理，β-芳樟醇组分高决定了茶叶香气特征更浓郁。茶叶感官评审中不施肥、习惯施肥、化肥滴灌处理的茶样品综合得分最高，这与通常人们所认为的“纯有机肥施肥所制成的茶叶滋味最好”不符合。综合茶叶产量和质量评价得出结论，在每667 m2纯氮量15 kg 的条件下，茶园采用水肥一体化施肥与习惯施肥取得的经济效益相当，可以采用习惯施肥；在水肥一体化茶园中，建议采用化肥滴灌，有利于取得良好的经济效益。