‘白芽奇蘭’施肥效應(yīng)及其氮磷鉀適宜用量研究

章明清，李 娟，尤志明，孔慶波，黃綠林，姚寶全

(1.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，福建 福州 350013；2.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，福建 福安 355015；3.福建省平和縣土壤肥料技術(shù)推廣站，福建 平和 363700；4.福建農(nóng)田建設(shè)與土壤肥料技術(shù)推廣總站，福建 福州 350003)

?

‘白芽奇蘭’施肥效應(yīng)及其氮磷鉀適宜用量研究

章明清1，李 娟1，尤志明2，孔慶波1，黃綠林3，姚寶全4

(1.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，福建 福州 350013；2.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，福建 福安 355015；3.福建省平和縣土壤肥料技術(shù)推廣站，福建 平和 363700；4.福建農(nóng)田建設(shè)與土壤肥料技術(shù)推廣總站，福建 福州 350003)

為探討平和縣白芽奇蘭品種的施肥效應(yīng)及其推薦施肥量，在該縣茶葉主產(chǎn)區(qū)設(shè)置了定位2年的氮磷鉀化肥和有機(jī)肥田間肥效試驗(yàn)。系統(tǒng)聚類分析表明，根據(jù)茶青產(chǎn)量水平，可將茶園分為“高”、“中”、“低”產(chǎn)3種類型，其空白區(qū)和平衡施肥的茶青產(chǎn)量均值具有顯著水平差異。施用氮磷鉀化肥和有機(jī)肥的茶青平均增產(chǎn)13.9%、5.5%、11.3%和11.6%，其中高產(chǎn)茶園的氮磷肥增產(chǎn)效果大于中、低產(chǎn)茶園，但鉀肥和有機(jī)肥在低產(chǎn)茶園的增產(chǎn)效應(yīng)明顯高于“高”產(chǎn)茶園。高、中產(chǎn)茶園施用氮肥的凈增收高于磷鉀肥和有機(jī)肥，在低產(chǎn)茶園施用氮鉀肥和有機(jī)肥的凈增收大致相當(dāng)，磷肥的施肥效益最低。對茶青增產(chǎn)效應(yīng)和凈增收的分析表明，茶園的氮磷鉀化肥和有機(jī)肥的適宜施用量平均分別為N 347 kg·hm-2、P2O5105 kg·hm-2、K2O 116 kg·hm-2和商品有機(jī)肥3750 kg·hm-2，高、中產(chǎn)茶園要重視合理施用氮鉀肥，在低產(chǎn)茶園上要特別重視有機(jī)肥和化肥的配合施用。

白芽奇蘭，氮磷鉀，有機(jī)肥，推薦施肥

‘白芽奇蘭’是福建省烏龍茶珍稀良種，在平和縣的種植面積達(dá)到8000 hm2，年產(chǎn)茶葉1.1萬t，毛茶年產(chǎn)值7.5億元[1]，已成為地方名優(yōu)特產(chǎn)品，是平和縣西部山區(qū)農(nóng)村的特色支柱產(chǎn)業(yè)。有關(guān)茶園土壤管理和施肥技術(shù)已進(jìn)行過許多研究和推廣應(yīng)用。這些工作大都從茶園土壤肥力和肥料投入狀況[2-5]、茶樹氮磷鉀營養(yǎng)特性[6,7]、推薦施肥技術(shù)[8,9]以及施肥環(huán)境效應(yīng)[10-12]等方面開展研究，研究成果為制定相關(guān)區(qū)域茶園或茶葉種類的測土配方施肥技術(shù)方案及其推廣應(yīng)用提供了科學(xué)依據(jù)。但是，直到目前為止，針對平和縣白芽奇蘭品種的氮磷鉀施肥效應(yīng)及其推薦施肥還鮮見較為系統(tǒng)的研究報(bào)道。

為此，本文歸納總結(jié)近年來完成的9個(gè)氮磷鉀田間肥效試驗(yàn)結(jié)果，以期為白芽奇蘭茶的測土配方施肥技術(shù)的推廣應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

氮磷鉀和有機(jī)肥的田間肥效試驗(yàn)采用10個(gè)處理，各處理的施肥量見表1。試驗(yàn)于2013年秋茶采收后，在平和縣崎嶺鄉(xiāng)和九峰鎮(zhèn)選擇當(dāng)?shù)卮硇酝寥李愋秃头柿λ降耐懂a(chǎn)茶園作為試驗(yàn)田，設(shè)置9個(gè)田間試驗(yàn)。由于試驗(yàn)處理數(shù)較多，各試驗(yàn)點(diǎn)采用多點(diǎn)分散不設(shè)重復(fù)和區(qū)組排列的試驗(yàn)方法[13]，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)面積25 m2。

表1 氮磷鉀田間肥效試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

注：有機(jī)肥為商品有機(jī)肥，600元·t-1。

Note: A commercial organic fertilizer costing 600Yuan·ton-1was applied.

供試茶葉選用當(dāng)?shù)卮竺娣e種植的白芽奇蘭茶品種，試驗(yàn)于2015年秋茶收獲時(shí)結(jié)束，歷時(shí)2年定位試驗(yàn)。試驗(yàn)用的氮肥選用尿素(N 46%)，磷肥選用過磷酸鈣(P2O512%)，鉀肥則用硫酸鉀(K2O 50%)，有機(jī)肥采用肥料市場上銷售的商品有機(jī)肥。施肥方法分別為：在冬季施用基肥，其中氮鉀肥占總用量的20%，磷肥和有機(jī)肥全部做基肥全層深施；余下的氮鉀肥在春季和秋季做2次追肥施用，每次施用量占總施用量的40%，開淺溝施肥后覆土。試驗(yàn)區(qū)周圍設(shè)1 m以上寬的保護(hù)行。

茶青采摘標(biāo)準(zhǔn)和其它的栽培管理措施與當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)一致。各試驗(yàn)點(diǎn)采收春茶和秋茶，記錄茶青產(chǎn)量。采摘時(shí)按照各小區(qū)單收單稱，分別記錄鮮重產(chǎn)量。

1.2 土樣采集與測定

試驗(yàn)實(shí)施前，參考江福英等[3]的取樣方法采集1個(gè)混合基礎(chǔ)土樣，取樣深度為0～30 cm。采用常規(guī)方法[14]測定土壤主要理化性狀(表2)，其中，pH為電位法，有機(jī)質(zhì)為重鉻酸鉀容量法，堿解氮為堿解擴(kuò)散法，有效磷為0.5 mol·L-1碳酸氫鈉提取-鉬銻抗比色，速效鉀為1 mol·L-1乙酸銨提取-火焰光度計(jì)測定。

1.3 數(shù)據(jù)整理與計(jì)算

在確定茶園氮磷鉀施肥效應(yīng)類別數(shù)時(shí)，一般都是根據(jù)空白區(qū)產(chǎn)量水平或平衡施肥產(chǎn)量水平，人為劃分為3～5個(gè)等級，然后對多點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行歸納總結(jié)[9]。為減少人為因素的影響，本研究采用系統(tǒng)聚類分析方法。其中，表征各試驗(yàn)點(diǎn)氮磷鉀施肥效應(yīng)相似程度的指標(biāo)采用歐氏距離，計(jì)算公式為：

(1)

式中，i和l是試驗(yàn)點(diǎn)編號；i，l等于1，2，3，…，n；n為試驗(yàn)點(diǎn)總個(gè)數(shù)，n=9。j為各試驗(yàn)點(diǎn)處理編號；j等于1，2，3，…，m；m為試驗(yàn)處理數(shù)，m=10。例如，xij和xlj分別表示第i、l試驗(yàn)點(diǎn)的第j處理產(chǎn)量。

聚類分析中并類指標(biāo)采用離差平方和法，計(jì)算公式為：

(2)

表2 供試土壤主要理化性狀

F值計(jì)算公式[15]為：

(3)

本文聚類分析過程、聚類譜系圖繪制和數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析采用MATLAB R2014a軟件的統(tǒng)計(jì)分析工具箱完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 茶園氮磷鉀施肥效應(yīng)類別的定量分類

確定茶園施肥效應(yīng)類別是多點(diǎn)肥效試驗(yàn)結(jié)果歸納總結(jié)的基礎(chǔ)。根據(jù)9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的氮磷鉀田間肥效試驗(yàn)結(jié)果，應(yīng)用歐氏距離-離差平方和法對每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的10個(gè)處理茶青產(chǎn)量進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析。圖1結(jié)果表明，氮磷鉀施肥效應(yīng)可清晰地劃分為3個(gè)類別，每個(gè)類別均有3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，其中，2、3、5號試驗(yàn)點(diǎn)聚合成類別Ⅰ，1、7、9號試驗(yàn)點(diǎn)聚合成類別Ⅱ，4、6、8號試驗(yàn)點(diǎn)則聚合成類別Ⅲ。

根據(jù)各類別的處理1平衡施肥產(chǎn)量和處理10空白區(qū)產(chǎn)量，應(yīng)用公式(3)進(jìn)行類別間均值差異顯著性檢驗(yàn)。結(jié)果表明，類別Ⅰ和類別Ⅱ的F值為32.8，類別Ⅰ和類別Ⅲ的F值為52.4，類別Ⅱ和類別Ⅲ的F值為23.5，而F0.05的臨界值為9.6，說明在3個(gè)茶園類型中，兩兩類別間的平衡施肥產(chǎn)量和空白區(qū)產(chǎn)量均值具有顯著水平差異，分類是有效的。

因此，根據(jù)3個(gè)茶園類型對應(yīng)的試驗(yàn)點(diǎn)，分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果表明，類別Ⅰ的空白區(qū)產(chǎn)量為8647±1043 kg·hm-2，平衡施肥產(chǎn)量為11821±446 kg·hm-2；類別Ⅱ的空白區(qū)產(chǎn)量為6522±1367 kg·hm-2，平衡施肥產(chǎn)量為8753±770 kg·hm-2；類別Ⅲ的空白區(qū)產(chǎn)量為3289±1036 kg·hm-2，平衡施肥產(chǎn)量為5065±996 kg·hm-2。顯然，類別Ⅰ屬于高產(chǎn)茶園，土壤對茶青產(chǎn)量貢獻(xiàn)率達(dá)到73.1%；類別Ⅱ?qū)儆谥挟a(chǎn)茶園，土壤對茶青產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率為74.5%，與高產(chǎn)茶園相當(dāng)；類別Ⅲ則屬于低產(chǎn)茶園，土壤對茶青產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率只有64.9%。

圖1 氮磷鉀和有機(jī)肥施肥效應(yīng)類別的系統(tǒng)聚類分析Fig.1 System cluster analysis on effects of N, P, K, and organic fertilizations

2.2 不同茶園類型的氮磷鉀施肥效應(yīng)

根據(jù)各試驗(yàn)點(diǎn)的處理1～5的平衡施肥、不施氮肥、不施磷肥、不施鉀肥和不施有機(jī)肥的產(chǎn)量結(jié)果，按照3個(gè)茶園類型的各試驗(yàn)點(diǎn)歸屬，分別總結(jié)施肥效應(yīng)(表3)。結(jié)果表明，高產(chǎn)茶園由于生產(chǎn)條件較好，施肥氮磷鉀化肥的增產(chǎn)效果都高于中低產(chǎn)茶園，平均增產(chǎn)效果分別達(dá)到15.3%、6.6%和10.4%；高、中、低產(chǎn)茶園的化肥增產(chǎn)效果都是N>K>P，但有機(jī)肥則不同，低產(chǎn)茶園施用有機(jī)肥的增產(chǎn)效果達(dá)到17.3%，是高、中產(chǎn)茶園的2倍左右。無論是哪個(gè)產(chǎn)量等級茶園，每kg氮磷鉀化肥的茶青增產(chǎn)量都是K>P>N，其中，高產(chǎn)茶園的每kg氮磷鉀化肥的增產(chǎn)量是中、低產(chǎn)茶園的2～3倍。

以N 4.3元·kg-1、P2O55元·kg-1、K2O 6元·kg-1，商品有機(jī)肥600元·t-1和茶青10元·kg-1的平均市場價(jià)計(jì)算施肥效益。結(jié)果表明，在高、中產(chǎn)茶園，施用氮肥的凈增收高于鉀肥，施用鉀肥的凈增收則遠(yuǎn)高于磷肥；在低產(chǎn)茶園，施用氮、鉀肥的凈增收大致相當(dāng)，但遠(yuǎn)高于磷肥。與氮磷鉀化肥相比，在高、中產(chǎn)茶園，施用有機(jī)肥的凈增收明顯地低于氮鉀化肥，但高于磷肥；在低產(chǎn)茶園，施用有機(jī)肥的凈增收與氮鉀肥相當(dāng)，但遠(yuǎn)高于磷肥。

因此，在施肥上，高、中產(chǎn)茶園要重視合理施用氮鉀肥，在低產(chǎn)茶園上要特別重視有機(jī)肥和化肥的配合施用。

表3 氮磷鉀和有機(jī)肥對茶青產(chǎn)量的施肥效應(yīng)

2.3 茶園氮磷鉀和有機(jī)肥推薦施肥量

依據(jù)表1的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，利用不同處理的茶青產(chǎn)量水平及其凈增收來確定適宜施肥量。首先，在高、中、低產(chǎn)茶園等級內(nèi)，將各等級對應(yīng)的各個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)看成1次重復(fù)，根據(jù)茶青試驗(yàn)產(chǎn)量進(jìn)行2因素方差分析和LSD多重比較；然后，在相同茶園類型內(nèi)取各試驗(yàn)點(diǎn)相同處理的茶青產(chǎn)量均值，按照上述肥料和茶青市場均價(jià)計(jì)算各處理的凈增收，結(jié)果見表4。

方差分析表明，在高、中、低產(chǎn)茶園的10個(gè)施肥處理間，茶青產(chǎn)量具有顯著水平的差異，F(xiàn)值分別為16.2**、12.0**和45.3**。LSD多重比較表明，在高產(chǎn)茶園，平衡施肥處理、加30%氮肥處理、加30%鉀肥處理的茶青產(chǎn)量水平顯著高于其它7個(gè)處理，但3者間沒有顯著水平差異，凈增收分別僅相差0.5%和6.7%；在中產(chǎn)茶園，加30%氮肥處理、加30%鉀肥處理的茶青產(chǎn)量水平高于其它8個(gè)處理，但二者間沒有顯著水平差異，茶青產(chǎn)量僅相差1.4%，凈增收相差1.2%；在低產(chǎn)茶園，加30%氮肥處理、加30%鉀肥處理的茶青產(chǎn)量水平顯著高于其它8個(gè)處理，但二者間沒有顯著水平差異，茶青產(chǎn)量相差1.0%，凈增收相差1.6%。

表4 不同氮磷鉀和有機(jī)肥施用量對茶青產(chǎn)量的影響

注：同列不同小寫字母表示經(jīng)LSD法檢驗(yàn)在0.05水平上差異顯著(P<0.05)。

Note: On a same column, different lowercase letters indicate significant differences at the 0.05% level according to LSD.

根據(jù)化肥施用上“就低不就高”和凈增收上“就高不就低”的原則，結(jié)合表3的氮磷鉀化肥增產(chǎn)效應(yīng)，處理1、處理6、處理8分別是白芽奇蘭品種的高、中、低產(chǎn)茶園的最佳施肥處理，因而推薦施肥結(jié)果見表5。結(jié)果表明，與高產(chǎn)茶園相比，對生產(chǎn)條件尚好的中產(chǎn)茶園，適當(dāng)增施氮肥有利于顯著提高茶青產(chǎn)量和凈增收；對生產(chǎn)條件較差的低產(chǎn)茶園，要注重改良土壤，增施有機(jī)肥和鉀肥，促進(jìn)增產(chǎn)增收。

表5 不同土壤肥力等級或產(chǎn)量水平的白芽奇蘭茶園的推薦施肥量

注：茶青產(chǎn)量為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，數(shù)據(jù)是根據(jù)試驗(yàn)產(chǎn)量平均結(jié)果取整數(shù)而得。

Note: Yields of tea are mean ± standard deviation; and rounded data are based on averaged yields obtained from trials.

3 結(jié)論

(1)根據(jù)2年定位試驗(yàn)的10個(gè)處理茶青產(chǎn)量結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，表明白芽奇蘭茶園可分為高、中、低產(chǎn)3種類型，不同茶園類型的空白區(qū)和平衡施肥的茶青產(chǎn)量均值具有顯著水平差異。

(2)茶園施用氮磷鉀化肥和有機(jī)肥具有顯著的增產(chǎn)效果，茶青平均分別增產(chǎn)13.9%、5.5%、11.3%和11.6%。其中，高產(chǎn)茶園氮、磷肥的增產(chǎn)效應(yīng)大于中、低產(chǎn)茶園，但鉀肥和有機(jī)肥在低產(chǎn)茶園的增產(chǎn)作用高于高產(chǎn)茶園。高、中產(chǎn)茶園施用氮肥的凈增收分別達(dá)到16716 元·hm-2和9056元·hm-2，明顯高于磷鉀肥和有機(jī)肥，施用磷肥的凈增收最低；在低產(chǎn)茶園，施用氮鉀肥和有機(jī)肥的凈增收在6006～6560元·hm-2，而施用磷肥的凈增收只有其它肥料的30%左右。

(3)對各施肥處理的茶青產(chǎn)量和凈增收的統(tǒng)計(jì)分析表明，氮磷鉀化肥和有機(jī)肥的適宜施用量分別為N347 kg·hm-2、P2O5105 kg·hm-2、K2O116 kg·hm-2和商品有機(jī)肥3750 kg·hm-2，其中，中產(chǎn)茶園要重視增施氮肥，低產(chǎn)茶園要重視增施鉀肥和有機(jī)肥。

[1]陳樹發(fā).平和縣白芽奇蘭茶綠色防控技術(shù)[J].福建熱作科技,2013,38(3)：55-56.

[2]王峰，陳玉真，尤志明，等.不同類型茶園土壤團(tuán)聚體組成特征及穩(wěn)定性研究[J].茶葉科學(xué)，2014，34(2)：129-136.

[3]江福英，吳志丹，尤志明，等.閩東地區(qū)茶園土壤養(yǎng)分肥力質(zhì)量評價(jià)[J].福建農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2012,27(4)：379-384.

[4]阮建云,吳洵,石元值,等.中國典型茶區(qū)養(yǎng)分投入與施肥效應(yīng)[J].土壤肥料，2001，(5)：9-13.

[5]馬立鋒，陳紅金，單英杰，等.浙江省綠茶主產(chǎn)區(qū)茶園施肥現(xiàn)狀及建議[J].茶葉科學(xué)，2013，33(1)：74-84.

[6]尤雪琴，楊亞軍，阮建云.田間條件下不同園齡茶樹氮、磷、鉀養(yǎng)分需求規(guī)律的研究[J].茶葉科學(xué),2008,28(3):207-213.

[7]Debnath A, Barrow N J, Ghosh D, et al. Diagnosing P status and P requirement of tea(Camellia sinensis L.) by leaf and soil analysis[J]. Plant Soil,2011,341(341):309-319.

[8]林心炯，郭專，張文錦，等.烏龍茶經(jīng)濟(jì)合理施肥量的確定及其計(jì)算方法[J].茶葉科學(xué)簡報(bào)，1992，(1)：16-20.

[9]章明清，李娟，尤志明，等.投產(chǎn)鐵觀音茶園氮磷鉀施肥指標(biāo)研究[J].茶葉學(xué)報(bào)，2015，56(3)：151-158.

[10]Cheng Y, Wang J, Zhang J B, et al. Mechanistic insights into the effects of N fertilizer application on N2O-emissionpathways in acidic soil of a tea plantation[J]. Plant Soil, 2014,389(1-2):45-57.

[11]Liu Z A, Yang J P, Yang Z C, et al. Effects of rainfall and fertilizer types on nitrogen and phosphorus concentrations in surface runoff from subtropical tea fields in Zhejiang, China[J]. Nutr. Cycl. Agroecosyst,2012,93(3):297-307.

[12]Akinori Yamamoto, Hiroko Akiyama, TakujiNaokawa, et al. Lime-nitrogen application affects nitrification, denitrification, and N2O emission in an acidic tea soil[J]. Biol Fertil Soils,2014,(50):53-62.

[13]李娟，章明清，孔慶波，等.福建早稻測土配方施肥指標(biāo)體系研究[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2010，16(4):938-946.

[14]魯如坤．土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M]．北京：中國農(nóng)業(yè)科技出版社，2000：146-196.

[15]陳彥光. 基于MATLAB的地理數(shù)據(jù)分析[M].北京:高等教育出版社,2012,159-180.

[16]袁志發(fā),宋世德.多元統(tǒng)計(jì)分析：第二版[M].北京:科學(xué)出版社,2009,278-293.

Optimized N, P, K, and Organic Fertilizations for Baiya Qilan Tea

ZHANG Ming-qing1, LI Juan1, YOU Zhi-ming2, KONG Qing-bo1, HUANG Lv-ling3, YAO Bao-qun4

(1.SoilandFertilizerInstitute,FujianAcademyofAgriculturalSciences,Fuzhou,Fujian350013,China; 2.TeaResearchInstitute，F(xiàn)ujianAcademyofAgriculturalSciences,Fu’an,Fujian355015,China; 3.SoilandFertilizerStation,PinghecityAgricultureBureauinFujianProvince,Pinghe,Fujian, 362300,China; 4.FujianCroplandConstructionandSoilandFertilizerStation,Fuzhou,Fujian350003,China)

An experimentation on the N, P, K, and manure fertilizations was conducted in the tea producing areas in Pinghe County for two consecutive years to study the responses of Baiya Qilan tea to the various fertilizations for a recommendation on the cultivation. Based on tea yield, a system clustering analysis divided the plantations into high-, medium-, and low-yield classes. Regardless of their classifications, significant differences were observed on the average leaf yields between the plants under control and balanced fertilization applied on the plantations. The increases on yield over control due to the N, P, K, and manure fertilizations averaged 13.9%, 5.5%, 11.3%, and 11.6%, respectively. Among the plantations of different classes, N or P fertilizer showed a highest effect in the high-yield field. On the other hand, K or manure was more effective in the low-yield than the high-yield field. The net revenue of the high- or medium-yield tea plantation with N fertilization was higher than that of P, K, or manure. At the low-yield plantations, N or K rendered a similar financial return as manure fertilization did; while P, the least among all. Accordingly, it was concluded that, on average, the optimum application rates for the tea plantations on N, P, K, and commercial organic fertilizers were 347 kg N·hm-2, 105 kg P2O5·hm-2, 116 kg K2O·hm-2, and 3,750 kg·hm-2, respectively. And, for the medium- and low-yield plantations, it would be most effective and desirable to use appropriate applications of N and K; whereas, for the low-yield tea fields, a combination of organic and chemical fertilizers was recommended.

Baiya Qilan(Camelliasinensis); N; P; K; organic fertilizer; recommendation fertilization

2016-07-01 初稿；2016-08-11 修改稿

科技部國家科技支撐項(xiàng)目(2014BAD15B01)；農(nóng)業(yè)部測土配方施肥項(xiàng)目(2011～2015)；國家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目(2016YFD0200903)。

章明清(1963-)，男，博士，研究員，主要從事施肥原理與技術(shù)、施肥與環(huán)境領(lǐng)域研究。

E-mail: zhangmq2001@163.com

S147.21；S571.1

A

2096-0220(2016)03-0119-05