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有机肥与控释复合肥配施对茶叶产量、品质和土壤化学性质的影响

花匠小妙招
2024-11-10 08:21

茶叶是我国重要的经济作物之一，在农业经济中占据重要地位[1]。近年来，随着生活水平不断提高，人们对茶叶的需求也日益增加，在此背景下，茶叶生产投入力度不断加大，我国茶园面积从2006年的1.46$subseteq $106 hm2增长到2018年的2.93$subseteq $106 hm2，干毛茶产量达到2.62$subseteq $106 kg，产值达到2157.3亿元[2]。

茶树是多年生木本植物，对养分需求具有多元性、喜铵性、聚铝性、低氯性和嫌钙性的特点，养分吸收利用规律呈明显的阶段性和季节性[3]。施肥是提高茶叶产量、品质及土壤肥力的重要农业措施之一[4]。我国茶园主要分布在低丘区，土壤有机质含量普遍较低，保肥能力差[5]。部分茶农为了获得更大的经济效益，大量且频繁的施用化肥（以施用尿素、复合肥等速效化肥为主），导致了肥料利用率低、生产成本高、茶叶品质下降、土壤酸化加剧、环境污染等一系列问题，严重制约了茶叶生产的可持续发展[6]。针对这一问题，以有机肥、无机肥相结合，基肥、追肥相结合的施肥方式逐渐受到关注并且已经对此开展了大量的研究[7-9]。刘术新等[10]的研究表明，施用有机肥能促进茶芽萌发，提高发芽密度、百芽质量和鲜叶产量。马立峰等[11]的试验结果表明，控释肥与常规化肥配合施用能显著提高茶树对氮、磷等主要矿质元素的吸收，提高养分利用率，较普通肥处理产量和经济效益分别提高15.2%和15.6%。颜明娟等[6]的试验结果表明：在茶农习惯施氮量的基础上减氮20%并增施有机肥显著提高茶叶产量和品质。这些试验结果表明，在无机肥基础上增施有机肥可明显促进茶叶产量和品质的提高。但大部分研究主要集中在常规化肥和有机肥配合施用的施肥模式[12-13]，而关于有机肥和控释复合肥配合施用对茶叶产量、品质、经济效益及土壤肥力影响的研究较少。因此，本研究通过3年的田间定位试验，对比研究了6种不同施肥处理（常规化肥、控释复合肥、有机肥 + 常规化肥、有机肥 + 控释复合肥、有机肥 + 70%常规化肥、有机肥 + 70%控释复合肥）对茶叶产量、品质及土壤化学性质的影响，旨在为筛选出简便实用、高产高效的茶叶施肥模式，推动茶园合理施肥提供科学依据。

1. 材料与方法

1.1 试验地点

试验地位于山东省日照市岚山区巨峰镇薄家口村（N35°18′，E119°10′），属温带半湿润季风气候，年平均气温为12.6℃，降雨量为857.1 mm。茶园土壤类型为棕壤，土壤基本性质为：pH 5.38，有机质含量10.52 g kg−1，全氮含量1.01 g kg−1，速效氮含量52.35 mg kg−1，有效磷含量49.36 mg kg−1，速效钾含量87.38 mg kg−1。

1.2 试验材料

供试茶树品种为龙井43，2013年5月定植。茶树种植方式为双行条栽，行距1.8 m，株距0.4 m。供试肥料包括：有机肥用羊粪（氮磷钾含量分别为N 0.76%、P2O5 0.52%、K2O 0.48%）和大豆种子（氮磷钾含量分别为N 6.25%、P2O5 1.2%、K2O 1.4%）按10∶1质量比（干重）混合腐熟而成，制成后有机肥氮磷钾含量分别为N 1.26%、P2O5 0.58%、K2O 0.56%；控释复合肥为山东金正大生态工程股份有限公司生产的“金正大茶树专用控释肥”（N∶P2O5∶K2O = 20∶6∶14），控释期3个月。其他肥料为大颗粒尿素（含N 46%）、磷酸二铵（含N 18%，P2O5 46%）、硫酸钾（含K2O 50%）。

1.3 试验设计

定位施肥试验于2016—2018年进行，共设6个施肥处理，各施肥处理的肥料种类及其用量见表1。其中，CF为常规化肥处理；CRF为控释复合肥处理；CF + OF为常规化肥 + 有机肥处理；CRF + OF为控释复合肥 + 有机肥处理；CF70% + OF为70%用量的常规化肥 + 有机肥处理；CRF70% + OF为70%用量的控释复合肥 + 有机肥处理。每个处理重复3次，小区面积为30 m2，随机区组排列。施肥方式为条施，施肥深度为15 cm。控释复合肥和有机肥作为基肥，于每年10月上旬一次性施入。化肥按照40%、25%、23%、12%的比例分别于3月中下旬、6月上旬、7月中旬、8月中旬施入。

表 1 施肥处理和施肥量

Table 1. Experiment design and fertilizer application amount

处理
Treatment养分含量(kg hm−2 yr−1)
Nutrient content肥料施用量(kg hm−2 yr−1)
Fertilizer applicationNP2O5K2O尿素磷酸二铵硫酸钾控释复合肥有机肥 CF300 90210575.6195.7420 0 0CRF300 90210 0 0 01500 0CF + OF524235345575.6195.7420 03000CF 70% + OF434208282402.9137.0294 03000CRF + OF524235345 0 0 015003000CRF 70% + OF434208282 0 0 010503000 1.4 样品的采集及分析

试验期间，按当地采摘标准在每个小区分别进行新梢采摘，每次采摘记录产量，每年累计茶青总产量为当年茶叶产量。取2018年4月春茶、6月夏茶和10月秋茶的茶青样品进行茶叶中水溶性浸出物、茶多酚和游离氨基酸总量测定。于2018年10月在各试验小区内按“S”型线路多点采集茶园表层（0 ~ 20 cm）土壤，充分混匀后四分法取500 g，风干，过筛。

茶叶样品的水浸出物、茶多酚和游离氨基酸含量分别采用GB/T 8305—2013茶水浸出物测定、GB/T 31740.2—2015茶制品第2部分：茶多酚和GB/T 8314—2013茶游离氨基酸总量的测定。土壤各项指标的测定方法参见鲍士旦[14]的方法，其中土壤pH测定：水土比为2.5∶1（体积比），pH计测定；土壤全氮含量测定：浓硫酸消煮，凯氏定氮法；土壤有机质含量测定：重铬酸钾－硫酸加热氧化法。土壤NH4 + -N、NO3−-N含量测定：0.01 mol L−1的CaCl2浸提，连续型流动注射仪（AA3-A001-02E，BRNA + LUEBBE，德国）测定，两者之和即为土壤无机氮含量。

1.5 数据处理

相关数据的处理与统计分析通过Microsoft Excel 2010和SAS（8.2）统计分析软件完成分析，ANOVA方差分析及Duncan差异显著性检验，比较不同处理间在P < 0.05的显著性水平。

2. 结果与分析

2.1 不同施肥模式的茶叶产量

常规化肥处理（CF）和控释复合肥处理（CRF）3年的平均茶叶产量差异不显著（表2），但是在试验的第二年和第三年CRF处理的鲜叶产量显著高于CF处理。化肥增施有机肥显著提高了茶叶鲜叶产量，与CF处理相比，鲜叶产量增产10.6% ~ 14.1%。其中，控释复合肥增施有机肥（CRF + OF）的增产效果显著优于常规化肥增施有机肥（CF + OF）。在减少化肥施用量30%的情况下，控释复合肥和常规化肥增施有机肥（CRF 70% + OF和CF 70% + OF）的产量与全量化肥增施有机肥的产量均无显著性差异。

表 2 不同施肥模式对茶叶产量的影响

Table 2. Effects of different fertilization treatments on the yield of tea

处理
Treatment年产量(kg hm−2)
Annual yield平均产量(kg hm−2)
Average yield增产(%)
Percentage of increase yield201620172018 CF3516.73 ± 75.50 b3563.35 ± 47.25 d3583.53 ± 64.22 d3554.52 ± 68.54 c 0.00CRF3492.18 ± 114.74 b3675.63 ± 54.66 c3656.33 ± 88.15 c3608.05 ± 84.01 c 1.51CF + OF3914.74 ± 88.46 a3946.49 ± 69.17 b3943.76 ± 63.98 b3934.98 ± 75.43 b10.70CF 70% + OF3922.54 ± 62.50 a3952.80 ± 73.23 b3920.15 ± 32.54 b3931.83 ± 53.87 b10.61CRF + OF3965.60 ± 87.62 a4042.17 ± 43.21 a4154.91 ± 72.21 a4054.21 ±55.11 a14.01CRF 70% + OF3921.22 ± 93.65 a4050.74 ± 56.26 a4180.62 ± 74.54 a4050.80 ± 60.40 a13.96 　　注：同列不同小写字母表示差异达5%显著水平。下同 2.2 不同施肥模式的茶园经济效益分析

经济分析结果表明，控释复合肥增施有机肥处理（CRF + OF和CRF 70% + OF）的总收入最高，CF + OF和CF 70% + OF次之，单施化肥处理总收入最低（表3）。肥料成本方面，CRF + OF处理的肥料成本最高，其次是CRF70% + OF > CF + OF > CF70% + OF > CRF > CF处理。在施肥用工方面，肥料一次性基施的CRF、CRF + OF、CRF70% + OF处理的肥料用工费用显著低于分次施肥的CF、CF 70% + OF和CF + OF处理。从净收入方面，CRF、CF + OF、CF 70% + OF、CRF + OF和CRF 70% + OF处理与CF处理相比经济效益分别增加4.8%、8.0%、9.0%、16.1%和18.3%。因此，从施肥方便性和农民纯收入方面综合考虑，CRF 70% + OF处理是最优推荐施肥措施。

表 3 不同施肥处理的茶叶经济效益分析

Table 3. Effects of different fertilization treatments on the economic benefits of tea

处理
Treatment总收入
Total revenue
(104 yuan hm−2 yr−1)肥料成本
Fertilizer cost
(104 yuan hm−2 yr−1)施肥人工成本
Labor cost of fertilization
(104 yuan hm−2 yr−1)其他成本
Other costs
(104 yuan hm−2 yr−1)净收入
Net profit
(104 yuan hm−2 yr−1)较CF增收
Change compared to CF
(%) CF14.22 ±0.27 d0.31 f0.60 a5.50 a7.81 ± 0.070 e0.00CRF14.43 ± 0.33 c0.60 e0.15 b5.50 a8.18 ± 0.10 d4.80CF + OF15.74 ± 0.30 b1.21 c0.60 a5.50 a8.43 ± 0.06 c7.96CF 70% + OF15.73 ± 0.21 b1.12 d0.60 a5.50 a8.51 ± 0.05 c9.00CRF + OF16.23 ± 0.22 a1.50 a0.15 b5.50 a9.07 ± 0.05 b16.14 CRF 70% + OF16.20 ± 0.24 a1.32 b0.15 b5.50 a9.23 ± 0.10 a18.27 　　注：普通尿素、磷酸二铵、硫酸钾、控释复合肥、有机肥的价格分别为：2180，3045，3000，4000，2750 yuan t−1。施肥用工：每次每公顷1500元。其它成本包括：修剪、灌溉、越冬防护、病虫害防治等。 2.3 不同施肥模式对茶叶品质的影响

于试验期间的第三年分别测定了春茶、夏茶和秋茶中的水浸出物含量（表4）。结果表明，同一肥料处理下，春茶中的水浸出物含量最高，秋茶次之，夏茶中的水浸出物含量最低。同一季节的茶类，增施有机肥处理的茶叶中水浸出物含量显著高于单施化肥处理。在春茶和秋茶中，CF和CRF处理之间差异不显著，但在夏茶中CRF处理的水浸出物含量显著高于CF处理。在春茶中CF + OF、CF 70% + OF、CRF + OF、CRF 70% + OF处理茶叶中的水浸出物含量差异性不显著。在夏茶中，控释复合肥增施有机肥处理茶叶中的水浸出物含量显著高于常规化肥增施有机肥处理。

表 4 不同施肥模式的茶叶水浸出物含量（2018年）

Table 4. The contents of tea water extracted by different fertilization treatments in 2018

处理
Treatment春茶
Spring tea
(mg g−1)夏茶
Summer tea
(mg g−1)秋茶
Autumn tea
(mg g−1) CF413.26 ± 5.25 b364.64 ± 3.21 d397.82 ± 5.54 cCRF414.48 ± 4.17 b376.91 ± 8.43 c401.79 ± 7.88 cCF + OF427.11 ± 8.01 a394.76 ± 3.78 b420.64 ± 6.92 aCF 70% + OF425.46 ± 7.23 a396.44 ± 1.63 b411.83 ± 2.78 bCRF + OF427.63 ± 5.15 a400.25 ± 2.15 a419.36 ± 4.66 aCRF 70% + OF431.67 ± 7.66 a401.71 ± 3.42 a421.51 ± 6.01 a

春茶中的茶多酚含量最低，秋茶次之，夏茶中的茶多酚含量最高（表5）。CF和CRF处理下，春茶和秋茶中的茶多酚含量无显著性差异，而夏茶中CRF处理的茶多酚含量显著低于CF处理。在春茶和秋茶中CF + OF、CF 70% + OF、CRF + OF、CRF 70% + OF处理茶叶中茶多酚含量差异性不显著，在夏茶中，控释复合肥增施有机肥处理茶叶中茶多酚含量显著低于常规化肥增施有机肥处理。减少化肥施用量30%增施有机肥与全量化肥增施有机肥相比茶叶中茶多酚含量无显著变化。

表 5 不同施肥模式的茶叶茶多酚含量（2018年）

Table 5. The contents of tea polyphenols under different fertilization treatments in 2018

处理
Treatment春茶
Spring tea
(mg g−1)夏茶
Summer tea
(mg g−1)秋茶
Autumn tea
(mg g−1) CF222.61 ± 4.43 a275.30 ± 4.62 a241.33 ±2.33 aCRF219.20 ± 3.72 a261.52 ± 5.60 b238.45 ± 2.74 aCF + OF211.44 ± 4.53 b251.93 ± 4.33 c233.29 ± 3.01 bCF 70% + OF212.36 ± 3.23 b247.37 ± 3.74 c234.85 ± 2.22 bCRF + OF211.82 ± 4.25 b240.01 ± 2.17 d233.58 ± 3.65 bCRF 70% + OF211.47 ± 4.56 b240.79 ± 2.46 d235.12 ± 2.17 b

春茶茶叶中的游离氨基酸总量高于秋茶，夏茶中含量最低（表6）。与CF处理相比，CRF处理显著提高了夏茶和秋茶中的游离氨基酸总量，而春茶中两者之间无显著性差异。与单施化肥相比，增施有机肥处理的茶叶游离氨基酸总量显著提高。在春茶和夏茶中CF + OF、CF 70% + OF、CRF + OF、CRF 70% + OF处理茶叶游离氨基酸总量差异性不显著，但在秋茶中，无论增施有机肥与否，控释复合肥处理茶叶游离氨基酸总量显著高于常规化肥处理。

表 6 不同施肥模式的茶叶游离氨基酸总量（2018年）

Table 6. Total free amino acid contents under different fertilization treatments in 2018

处理
Treatment氨基酸含量
Total free amino acid
(mg g−1)春茶
Spring tea夏茶
Summer tea秋茶
Autumn tea CF29.73 ± 0.11 b18.45 ± 0.78 c22.35 ± 0.25 dCRF30.55 ± 0.24 b19.93 ± 0.33 b23.73 ± 0.73 cCF + OF37.59 ± 0.38 a24.00 ± 0.61 a27.56 ± 0.28 bCF 70% + OF37.26 ± 0.83 a23.81 ± 0.52 a26.93 ± 0.41 bCRF + OF37.91 ± 0.75 a24.56 ± 0.73 a28.97 ± 0.34 aCRF 70% + OF37.46 ± 1.02 a24.13 ± 1.14 a28.57 ± 0.11 a

春茶的酚氨比最低，其次为秋茶和夏茶（表7）。与CF处理相比，CRF处理显著降低了夏茶和秋茶酚氨比，而春茶中两者之间无显著性差异。CF + OF、CF 70% + OF、CRF + OF、CRF 70% + OF处理的春茶、夏茶和秋茶的茶叶酚氨比显著低于CF和CRF处理，但CF + OF、CF 70% + OF、CRF + OF和CRF 70% + OF各处理之间差异不显著。

表 7 不同施肥模式的茶叶酚氨比（2018年）

Table 7. The phenol ammonia ratio under different fertilization treatments in 2018

处理
Treatment酚氨比
The phenol ammonia ratio春茶
Spring tea夏茶
Summer tea秋茶
Autumn tea CF7.51 ± 0.27 a15.09 ± 0.38 a10.81 ± 0.43 aCRF7.22 ± 0.22 a13.11 ± 0.26 b10.10 ± 0.38 aCF + OF5.60 ± 0.09 b10.56 ± 0.49 c 8.52 ± 0.33 bCF 70% + OF5.76 ± 0.11 b10.42 ± 0.55 c 8.71 ± 0.28 bCRF + OF5.61 ± 0.06 b 9.88 ± 0.59 c 8.10 ± 0.64 bCRF 70% + OF5.72 ± 0.10 b10.06 ± 0.31 c 8.26 ± 0.40 b 2.4 不同施肥模式下茶园土壤养分状况

从表8可以看出，连续3年单施控释复合肥和化肥显著降低了土壤pH（试验前土壤pH为5.38），增施有机肥处理对土壤pH无显著性影响，控释复合肥与常规化肥之间差异不显著，各增施有机肥处理之间差异不显著。与单施化肥相比，增施有机肥显著提高了茶园0 ~ 20 cm土层土壤有机质、全氮和速效氮含量。控释复合肥和普通肥处理之间土壤有机质和全氮含量无显著性差异。与普通肥相比，施用控释复合肥各处理的土壤速效氮含量显著高于普通肥处理。

表 8 不同施肥模式下茶园0 ~ 20 cm土壤pH、有机质、全氮、无机氮含量（2018年）

Table 8. The contents of soil pH, organic matter, total nitrogen, and inorganic nitrogen in the 0 ~ 20 cm depth under different fertilization treatments in 2018

处理
TreatmentpH有机质
Organic matter
(g kg−1)全氮
Total N
(g kg−1)无机氮
Inorganic N
(g kg−1) CF 5.25 ± 0.05 b 10.46 ± 0.05b 1.04 ± 0.04 b 62.57 ± 2.43 d CRF 5.29 ± 0.04 b 10.56 ± 0.06 b 1.07 ± 0.02 b 68.44 ± 1.52 c CF + OF 5.36 ± 0.02 a 11.54 ± 0.01 a 1.34 ± 0.02 a 73.67 ± 1.89 b CF 70% + OF 5.37 ± 0.03 a 11.54 ± 0.05 a 1.30 ± 0.03 a 71.30 ± 1.32 b CRF + OF 5.38 ± 0.02 a 11.58 ± 0.06 a 1.33 ± 0.04 a 82.65 ± 2.42 a CRF 70% + OF 5.37 ± 0.06 a 11.60 ± 0.03 a 1.33 ± 0.01 a 79.96 ± 1.70 a

3. 讨论

3.1 不同施肥模式与茶叶产量、经济效益和品质的关系

控释肥能够控制养分释放，具有养分利用率高、增产稳产、减少环境污染等优点，近年来已在茶叶生产中开展不少研究[15-17]，结果表明，与习惯施肥相比，施用控释肥可提高茶叶产量，维持茶叶品质，提高氮素利用率，减少肥料用量。目前有关控释复合肥配施有机肥对茶叶增产效果的研究较少。本研究通过3年的田间定位试验，研究了6种施肥模式对茶叶产量的影响，结果表明，在相同施肥量的情况下，在茶叶上一次性施用“茶树专用控释肥”可以达到常规化肥分次施用的效果，而且随着种植年限的增加增产效果更加显著，这与刘腾飞等[18]的研究结果一致。在化肥的基础上增施羊粪和豆饼发酵制备的有机肥可显著提高茶叶鲜叶产量和净收益，与常规化肥处理相比，鲜叶产量增产10.6% ~ 14.1%，净收益提高8.0% ~ 18.3%。其中，控释复合肥增施有机肥的增产、增收效果显著优于常规化肥增施有机肥。这说明控释复合肥与有机肥配合施用能充分发挥不同养分的优势在茶树上实现一次性施肥，是一种稳产高效的施肥模式。在减少化肥施用量30%的情况下，控释复合肥和常规化肥增施有机肥的产量与全量化肥增施有机肥的产量均无显著性差异，由此可见，当地农民的习惯施肥是不科学的，在保证茶叶产量不减产的情况下，配施有机肥可减少30%的化肥施用量。

合理施肥是增加茶叶中营养物质积累、提高茶叶品质的重要途径。茶叶水浸出物、茶多酚、游离氨基酸总量等生化成分的高低是衡量茶鲜叶品质的物质基础，酚氨比是衡量茶鲜叶品质的重要指标[19-20]。配施有机肥可通过改善茶园土壤物理、化学和生物学性状，促进养分的平衡供给，提高茶叶产量和品质。本研究结果表明，增施有机肥处理的茶叶中水浸出物含量显著高于单施化肥处理，这与王子腾等[5]的报道一致。控释复合肥增施有机肥处理在提高夏茶中的水浸出物含量效果优于常规化肥增施有机肥处理，与常规化肥处理相比，施用控释复合肥能显著提高夏茶和秋茶中的游离氨基酸总量。无论增施有机肥与否，控释复合肥处理秋茶茶叶游离氨基酸总量显著高于常规化肥处理。增施有机肥能够显著降低茶叶中茶多酚含量、酚氨比、以及茶叶的苦涩味，其中控释复合肥减少用量30%并增施有机肥处理的施用效果最好，可能的原因是有机肥和控释复合肥配合施用；既能保证养分的供应强度又能提供更加全面的养分供应[21]。

3.2 不同施肥模式的茶园耕层土壤养分含量变化

有机肥替代化肥是培肥土壤的一项重要措施，有机肥与化肥，尤其是与控释肥配合施用比单施化肥或有机肥优势更明显，是化肥减施增效的有效途径。本研究表明，连续3年单施控释复合肥和化肥显著降低了土壤pH，增施有机肥处理对土壤pH无显著性影响，说明施用有机肥可缓解因施肥造成的土壤酸化，这与Yang 等[22]研究结果一致，因此在茶园土壤酸化和养分阳离子缺乏的情况下，推荐用有机肥料部分替代化肥。与单施化肥相比，增施有机肥显著提高了茶园0 ~ 20 cm土层土壤有机质、全氮和无机氮含量。增加土壤中有机质含量有助于改善土壤结构，提高土壤的保水、保肥能力。增施有机肥处理的土壤无机氮含量较单施常规化肥处理有所升高，是由于常规化肥施入土壤后易发生硝酸盐的淋溶、铵态氮的挥发及氮的径流损失[23]，而有机肥中的有机氮矿化过程缓慢，损失小，容易在土壤中存留[24]。与普通肥相比，控释肥对土壤有机质和全氮含量无差异性影响。与普通肥相比，施用控释复合肥各处理的土壤速效氮含量显著高于普通肥处理，原因可能是控释复合肥能够控制养分释放，减少养分淋溶损失，增加后期养分供给[25]。

4. 结论

在本试验条件下，一次性基施控释复合肥能够满足茶树整个生育期对养分的需求，达到常规化肥1年4次施用的增产效果，而且随着施肥时间的延长，增产效果更加显著。另外，一次性基施控释复合肥还可提高夏茶中水浸出物含量和游离氨基酸总量，降低茶多酚含量和酚氨比。

与单施常规化肥相比，增施有机肥处理显著提高了茶叶产量，增产幅度在10.6% ~ 14.0%，净收益增加8.0% ~ 18.3%，并且显著提高了茶叶水浸出物和游离氨基酸总量，降低茶多酚含量和酚氨比。其中控释复合肥增施有机肥的增产提质效果优于常规化肥增施有机肥处理，茶叶平均产量提高了3.0%，净收益增加7.6% ~ 8.5%。

增施有机肥显著提高了茶园0 ~ 20 cm土壤pH、有机质、全氮和速效氮含量。与常规施用化肥相比，施用控释复合肥除土壤速效氮含量显著提高外，其他肥力指标差异性不显著。

与全量化肥增施有机肥相比，减少化肥施用量30%并增施有机肥处理的茶叶产量及品质均无显著性差异。因此，在保证茶叶产量、净收益、品质和土壤肥力的前提下，配合施用有机肥可减少30%的化肥用量。通过以上指标的综合分析，本文推荐控释复合肥用量减少30%再配合施用有机肥的施肥模式在当地茶园生产中应用。