施肥模式對茶葉營養(yǎng)累積及土壤肥力的影響

李俊強(qiáng) 林利華 張帆

摘要：采用連續(xù)3年的田間定位試驗(yàn)方法，研究不施肥（CK）、全量化肥（NPK）、半量化肥+半量有機(jī)肥（NPKO）、全量有機(jī)肥（O）、全量化肥+豆科綠肥（NPKL）和半量化肥+半量有機(jī)肥+豆科綠肥（NPKOL）6種不同施肥模式對茶葉營養(yǎng)元素累積及土壤肥力的影響。結(jié)果表明，（1）不同施肥模式對茶葉的營養(yǎng)生長均起到了顯著的促進(jìn)作用，不同施肥模式均顯著提高了葉芽密度、葉芽長度和年產(chǎn)量，基本表現(xiàn)為NPKOL>NPKL>NPKO>NPK>O>CK，其中以NPKOL施肥模式提高最為顯著。（2）與對照（不施肥）相比，其他幾種不同施肥模式提高了茶園土壤的基本肥力（有機(jī)碳、全氮、全磷、全鉀、有效磷、有效氮和有效鉀含量），而顯著降低了土壤pH值。（3）不同施肥模式均在一定程度上增加了水浸出物、茶多酚、咖啡堿和游離氨基酸含量，大致表現(xiàn)為NPKOL>NPKL>NPKO>NPK>O>CK，并且不同施肥模式下水浸出物、茶多酚、咖啡堿和游離氨基酸均顯著高于對照，同時(shí)增加了茶葉中氮、磷和鉀養(yǎng)分累積量，其中NPKOL施肥模式試驗(yàn)效果最佳。主成分分析表明，茶多酚、氮積累量、pH值、有機(jī)碳和全氮是影響茶葉年產(chǎn)量最主要的影響因子，其荷載值（絕對值）分別達(dá)到了0.803、0.793、0.736、0.823、0.775。（4）NPKOL施肥模式的茶葉產(chǎn)量和茶葉營養(yǎng)物質(zhì)累積量最大，進(jìn)一步佐證了此培肥模式能促進(jìn)茶產(chǎn)量，值得在茶園施肥過程中進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：施肥模式;茶葉產(chǎn)量;營養(yǎng)累積;土壤肥力

中圖分類號： S571.106 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號：1002-1302（2019）07-0170-05

我國幅員遼闊，是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大國，不僅農(nóng)作物種植面積廣，作物種類繁多，且南北方因地域差異而具有不同的經(jīng)濟(jì)作物[1];我國南方多丘陵山地，茶樹廣泛分布，且成為當(dāng)?shù)刂饕慕?jīng)濟(jì)來源之一。近些年來，在生活水平日益提升的情況下，人們對茶葉的需求也日益增加，在此情況下，茶樹的種植面積明顯增多[2-3]。

我國是少有的大面積種植茶樹的國家，但是近些年來隨著土壤肥力的下降，大量的化肥在茶樹種植中使用，不合理的施肥不僅大大降低了茶的品質(zhì)，長遠(yuǎn)來看不利于土壤肥力和活力的保持[4]。施肥在茶樹種植中尤為重要，直接關(guān)乎茶葉產(chǎn)量和質(zhì)量，主要的產(chǎn)茶國不僅有中國，還有印度、斯里蘭卡等，通過對這些國家長期的實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，化肥施用使得茶葉產(chǎn)量提升了近41%，可見施肥對于茶葉產(chǎn)量提升作用明顯[5-6]。我國茶葉種植區(qū)主要在南方低山丘陵地區(qū)，該地區(qū)具有明顯的紅壤特點(diǎn)，有機(jī)質(zhì)含量相對較低，且具有較高的酸性，容易產(chǎn)生淋失，且沒有較高含量的有效氮，而茶樹對氮的需求較為明顯，這就影響了茶樹產(chǎn)量的提升和品質(zhì)的提高[7];但是如果過度施肥，在成本提升的情況下更容易導(dǎo)致土壤酸化甚至是明顯的水污染。施肥是否合理直接關(guān)乎肥料的利用效率，更關(guān)乎土壤長期肥力和活性的保持及增強(qiáng)，不合理的施肥將破壞土壤理化特性，易形成土壤板結(jié)等問題，因此合理施肥尤為重要。研究發(fā)現(xiàn)，在長期單一施用化肥的情況下，土壤更容易板結(jié)、酸化，形成明顯的營養(yǎng)不均衡[8-9]，化肥和有機(jī)肥的合理結(jié)合才能發(fā)揮肥料的效率，彌補(bǔ)我國南方紅壤有機(jī)質(zhì)含量低等不足。為了有效降低不合理施肥造成的土壤板結(jié)等問題，促進(jìn)茶葉生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展，開展合理的茶園培肥尤為重要，這樣不僅能夠有效提升肥料的利用效率和質(zhì)量，還能在增產(chǎn)提質(zhì)的同時(shí)促進(jìn)土壤肥力和活性的保持，使得茶葉生產(chǎn)和土壤保持具有協(xié)調(diào)性[10]。近些年來，不少學(xué)者對茶葉生產(chǎn)和施肥之間的關(guān)系展開了大量的實(shí)地調(diào)查，同時(shí)提出了較多的建議和改進(jìn)方法，這些研究多集中在施用化肥或者有機(jī)肥方面，但缺乏長期的觀測數(shù)據(jù)。本研究將從不同施肥模式下探究施肥與茶葉產(chǎn)量、土壤肥力保持之間的關(guān)系，并進(jìn)行連續(xù)3年的實(shí)地觀測研究，從而尋求更合理的施肥方式，以在提升茶葉質(zhì)量和產(chǎn)量的同時(shí)更好地保持土壤肥力和活性，為促進(jìn)茶產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展提供有益參考和借鑒。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)茶園位于四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，茶園所處區(qū)域呈現(xiàn)典型熱帶季風(fēng)氣候特點(diǎn)，且具有較高的年均氣溫，年均氣溫達(dá) 16 ℃，降水主要集中在夏季，有近1 000 mm的年降水量。該區(qū)域的土壤主要是黃棕壤，該茶場的產(chǎn)茶量并不高，并沒有過多的施肥，雖然管理方面一般，但是整體來說土壤肥力保持的較好;本研究所選擇的茶樹為6年樹齡的龍井43、舒茶早樹，屬于典型的無性系扦插良種。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)始于2014年5月至2017年9月，共設(shè)6種不同的施肥模式：不施肥（CK）、全量化肥（NPK）、半量化肥+半量有機(jī)肥（NPKO）、全量有機(jī)肥（O）、全量化肥+豆科綠肥（NPKL）和半量化肥+半量有機(jī)肥+豆科綠肥（NPKOL），每個(gè)處理3次重復(fù)，共計(jì)18個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積為6 m×6 m=36 m2，6個(gè)處理施肥量見表1。本試驗(yàn)施肥采用等氮量施用，并促進(jìn)其養(yǎng)分均衡;在每年的冬季將豆科綠肥施用于茶樹土行間。餅肥主要是菜籽餅肥，其氮含量在6.1%以上，且P2O5含量在4.1%以上，K2O含量在2.5%以上;而鉀肥主要是氯化鉀，K2O含量超過50%;化肥主要施用尿素、磷酸一銨、氯化鉀;試驗(yàn)中使用農(nóng)地樂牌有機(jī)肥。

為提升試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可對比性，本研究過程中將采取管理一致的大田管理模式，每年進(jìn)行3次灌溉，在試驗(yàn)過程中需要對各個(gè)分區(qū)進(jìn)行單獨(dú)的鮮質(zhì)量測定，并做好數(shù)據(jù)記錄，當(dāng)年累積的總鮮質(zhì)量產(chǎn)量就是其茶葉產(chǎn)量，此外，每年會(huì)選取茶葉進(jìn)行養(yǎng)分含量測定，主要是測定氮、磷、鉀指標(biāo)，同時(shí)在各個(gè)分區(qū)通過“S”形進(jìn)行根系土壤樣品采集，并將其充分混合，將1 kg新鮮土樣取出帶回試驗(yàn)室，置于冰箱保存，以便于相關(guān)成分測定。

1.3 測定方法

從2014年5月開始至2017年9月，3年內(nèi)每個(gè)月都要進(jìn)行鮮芽葉成分的測定，所取芽葉為1芽2葉，一方面分析其茶多酚、游離氨基酸等成分，另一方面對其生長密度、長度進(jìn)行測量并記錄。此外，還要分析土壤的主要養(yǎng)分及酸堿性，采樣方式為5點(diǎn)采樣。

主要的測定方法如下：利用沸水萃取法對水浸出物進(jìn)行測定，利用比色法來測定游離氨基酸、茶多酚含量[11]，借助電位法測定土壤pH值，通過硫酸消化法測定全氮含量[12];同時(shí)，還要對芽葉密度進(jìn)行測定，首先在試驗(yàn)分區(qū)內(nèi)隨機(jī)找取5個(gè)長、寬均為20 cm的生長蓬面，然后對其區(qū)域內(nèi)的芽葉數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)記錄。芽葉長度的測定方法如下：首先選擇3個(gè)區(qū)域，從中隨機(jī)摘取芽葉30個(gè)，然后對芽葉長度進(jìn)行測定，測定時(shí)從基部開始，直至芽葉頂端，最終的平均值即是其長度。

1.4 數(shù)據(jù)分析

對獲取的數(shù)據(jù)首先通過Excel 2007進(jìn)行整理，之后利用SPSS 15.0開展相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥模式對茶葉產(chǎn)量的影響

與CK施肥模式相比，其他幾種不同施肥模式均可在一定程度上提高茶葉的年產(chǎn)量，年產(chǎn)量的范圍為142.3～236.3 kg/hm2，提高幅度為18.55%～66.06%。其中，NPKOL施肥模式的茶葉年產(chǎn)量相對最高，為236.3 kg/hm2，比對照施肥模式提高66.06%，NPKL施肥模式的茶葉年產(chǎn)量次之，O施肥模式的茶葉年產(chǎn)量最低，為168.7 kg/hm2，僅比對照施肥模式提高18.55%，且不同施肥模式下茶葉年產(chǎn)量均顯著高于對照。不同施肥模式下葉芽密度和葉芽長度均表現(xiàn)為NPKOL>NPKL>NPKO>NPK>O>CK，不同施肥模式下的葉芽密度和葉芽長度均顯著高于對照，其中NPKOL和NPKL間差異不顯著，NPKO和NPK間差異不顯著;葉芽密度的范圍為26.3～49.5個(gè)/m2，提高幅度為13.31%～88.21%;葉芽長度的范圍為2.16～5.36 cm，提高幅度為62.96%～148.15%（表2）。

2.2 不同施肥模式對茶葉品質(zhì)的影響

與CK施肥模式相比，其他幾種不同施肥模式均在一定程度上提高茶葉品質(zhì)，不同施肥模式下水浸出物、茶多酚和游離氨基酸均表現(xiàn)為NPKOL>NPKL>NPKO>NPK>O>CK，咖啡堿表現(xiàn)為NPLOL>NPKL>NPK>NPKO>O>CK，不同施肥模式下水浸出物、茶多酚、咖啡堿和游離氨基酸含量均顯著高于對照，其中NPKOL和NPKL間差異不顯著，NPKO和NPK差異不顯著。水浸出物變化范圍為365.2～436.5 mg/g，提高幅度為1.67%～19.52%，NPKOL施肥模式下提高幅度最大（19.52%），O施肥模式下提高幅度最?。?.67%）;茶多酚含量變化范圍為235.1～298.3 mg/g，提高幅度為 9.27%～26.88%，NPKOL施肥模式下提高幅度最大（26.88%），O施肥模式下提高幅度最?。?.27%）;咖啡堿含量變化范圍為26.4～37.9 mg/g，提高幅度為8.71%～43.56%，NPKOL施肥模式下提高幅度最大（43.56%），O施肥模式下提高幅度最?。?.71%）;游離氨基酸含量變化范圍為25.3～59.8 mg/g，提高幅度為21.34%～136.36%，NPKOL施肥模式下提高幅度最大（136.36%），O施肥模式下提高幅度最?。?1.34%），詳見表3。

2.3 不同施肥模式對茶葉營養(yǎng)物質(zhì)累積量的影響

不同施肥模式對茶葉中氮、磷、鉀養(yǎng)分累積均有顯著的影響，與對照（不施肥）模式相比，其他幾種施肥模式均在一定程度上提高茶葉對氮、磷、鉀養(yǎng)分累積量，其增加幅度分別為10.78%～57.99、22.585%～80.65%、28.57%～71.43%。其中，NPKOL施肥模式下茶葉氮、磷、鉀累積量最高，分別為4.25、0.56、5.16 kg/hm2，比對照分別提高了57.99%、80.65%、71.73%，而NPKL施肥模式下茶葉氮、磷、鉀累積量次之。不同施肥模式下氮、磷、鉀養(yǎng)分累積量均表現(xiàn)為NPKOL>NPKL>NPKO>NPK>O>CK，不同施肥模式下氮、磷、鉀養(yǎng)分累積量均顯著高于對照，其中NPKOL和NPKL間差異不顯著，NPKO和NPK間差異不顯著（表4）。

2.4 不同施肥模式對茶葉土壤肥力狀況的影響

與對照（不施肥）模式相比，不同施肥模式均顯著降低了土壤pH值，土壤pH值變化范圍為6.02～6.98，降低幅度為6.30%～13.75%，NPKOL施肥模式下的土壤pH值下降幅度最大（13.75%），O施肥模式下土壤pH值下降幅度最小（6.30%），其中不同施肥模式下土壤pH值均顯著低于對照。不同施肥模式對茶葉土壤有機(jī)碳含量、全氮含量、全鉀含量、有效磷含量、有效氮含量、有效鉀含量均有顯著的影響：與對照（不施肥）模式相比，其他幾種不同施肥模式均在一定程度上提高茶葉土壤有機(jī)碳含量、全氮含量、全鉀含量、有效氮含量、有效磷含量、有效鉀含量，其增加幅度分別為28.89%～176.89、77.63%～210.53、10.47%～63.22%、37.08%～386.55%、58.41%～249.43%、104.80%～340.12%。其中，NPKOL施肥模式下茶葉土壤有機(jī)碳、全氮、全鉀、有效磷、有效氮、有效鉀含量最高，分別為17.25、2.36、26.98、46.32、217.87、68.79 mg/kg，比對照分別提高了176.89%、210.53%、63.22%、386.55%、249.43%、340.12%。不同施肥模式下土壤有機(jī)碳含量、全氮含量、全鉀含量、有效氮含量、有效磷含量、有效鉀含量均表現(xiàn)為NPKOL>NPKL>NPKO>NPK>O>CK，不同施肥模式下土壤有機(jī)碳、全氮含量、全鉀含量、有效氮含量、有效磷含量、有效鉀含量均顯著高于對照，其中NPKOL和NPKL間差異不顯著，NPKO和NPK間差異不顯著。對于土壤全磷而言，不同施肥模式下土壤全磷含量高于對照，但與對照之間差異并不顯著（表5）。

2.5 不同施肥模式下茶葉土壤肥力的主成分分析

在本試驗(yàn)過程中，將茶葉品質(zhì)、養(yǎng)分累積量、土壤肥力作為研究的原變量，待提取特征值后進(jìn)行降維，這樣能夠分析出顯著的相關(guān)系數(shù)。通過主成分分析發(fā)現(xiàn)，對于第1主成分而言，其特征值的變量解釋度達(dá)到了78%，成為最主要的解釋變量，前2個(gè)主成分的特征值超過了88%，說明這2個(gè)成分是主要的分析指標(biāo);通過因子載荷分析發(fā)現(xiàn)，茶多酚、氮積累量、pH值、有機(jī)碳、全氮的因子載荷絕對值均在0.73以上，說明其對茶葉產(chǎn)量的影響較大，詳見表6、表7。

3 討論與結(jié)論

合理的施肥自然能夠顯著提升茶葉的產(chǎn)量，有利于土壤肥力和活性的保持[13-14]，對于茶葉產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起著促進(jìn)作用，但是不合理的施肥則從長遠(yuǎn)來看明顯不利于茶葉產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展[15]。本試驗(yàn)從多個(gè)角度來探究施肥與茶葉生產(chǎn)之間的關(guān)系，采用6種施肥模式進(jìn)行了長達(dá)3年的實(shí)地觀測，發(fā)現(xiàn)5種施肥方式下茶葉產(chǎn)量均高于不施肥模式，其中效果最好的是NPKOL施肥方式。主要原因可能為該模式在施用化肥的基礎(chǔ)上添加有機(jī)肥及綠肥，茶葉所需的氮、磷、鉀養(yǎng)分，施用比例較為合理;其次，多種肥料合理搭配能夠形成相對較為豐富的養(yǎng)分，利于茶樹的生長發(fā)育，這樣自然容易形成較高的產(chǎn)量，尤其是茶樹對氮磷鉀含量需求較大，這樣較為豐富的養(yǎng)分能夠提升有機(jī)質(zhì)含量，促進(jìn)根系對養(yǎng)分的利用，增加微量元素含量以提升茶樹的抗病性等;再次，豆科綠肥的施用能夠?qū)諝庵械牡纬闪己玫墓痰饔?，且生草落葉凋零能夠帶來腐殖質(zhì)，為根系養(yǎng)分利用提供有利條件，增強(qiáng)茶樹生長所需養(yǎng)分，進(jìn)而提升茶樹產(chǎn)量;最后，套種能夠?qū)Σ鑸@氣候進(jìn)行微調(diào)節(jié)，利于茶樹生長[16-17]。

對于茶樹而言，氮元素不僅影響茶葉的生長，還會(huì)影響茶葉的質(zhì)量，尤其是色、香、味等，甘氨酸成分能夠提升茶葉的醇香，茶氨酸能夠提升茶葉的鮮爽;此外，茶多酚帶有苦澀味，其含量將直接制約茶品質(zhì)，該成分含量過高直接導(dǎo)致茶苦澀，其最適宜的含量在20%左右[18]，另外，該成分作為次生代謝物，在茶樹氮含量過低的情況下，葉片多酚含量將明顯上升，進(jìn)而導(dǎo)致茶葉品質(zhì)下降。在茶樹光合作用等生長發(fā)育過程中，磷成分參與其中，尤其是在酶的作用下增強(qiáng)能量傳遞，同時(shí)增進(jìn)茶葉香氣;茶樹的鉀含量在其新陳代謝等生理活動(dòng)中起著重要作用，且多種酶反應(yīng)也離不開鉀元素，通過研究發(fā)現(xiàn)，鉀含量與茶葉的質(zhì)量具有明顯的正相關(guān)關(guān)系，通過試驗(yàn)得知，茶葉氨基酸等含量能夠在施肥的情況下得以提升[19-20]。施肥模式雖然不同，但是施肥情況下茶多酚含量明顯上升，最主要的原因在于茶樹的不斷生長，在生長效應(yīng)的影響下，施肥的不同對于增加茶多酚含量起著促進(jìn)作用，但是代謝物的合成沒有相應(yīng)同比增加，這說明合理有效施肥能夠提升肥料的利用效率，同時(shí)對于茶品質(zhì)的提升起著促進(jìn)作用，進(jìn)而得到較好的經(jīng)濟(jì)效益[21-22]。研究發(fā)現(xiàn)，不僅咖啡堿含量與茶品質(zhì)存在較為明顯的正向關(guān)系，而且游離氨基酸含量也關(guān)乎茶品質(zhì)，在茶品質(zhì)較高的情況下，其水浸物越多。綜合來講，在茶樹氮、磷、鉀含量較高的情況下，茶品質(zhì)的提升更有保障[23]。本研究通過長時(shí)間的觀測數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，除了不施肥之外，其他5種施肥方式下茶樹氮、磷、鉀積累量均有明顯的提升，同時(shí)促進(jìn)了茶多酚、水浸出物成分積累，其中效果最好的是NPKOL施肥方式，這表明該施肥模式能夠使得茶葉品質(zhì)得以提升。

合理的施肥才能最大程度地降低土壤板結(jié)、活性喪失等，所選用的肥料及施肥方式都將影響肥料的利用效率。有學(xué)者通過研究發(fā)現(xiàn)，在大量氮肥影響之下，土壤原有的養(yǎng)分平衡將被打破，氮元素的拮抗作用使得作物的養(yǎng)分平衡受損，其氮元素的增產(chǎn)效果大大降低[24-25]，因此施肥必須合理、適量?；?、有機(jī)肥、綠肥的合理結(jié)合能夠互相促進(jìn)，使之發(fā)揮各自所長，最終促進(jìn)作物產(chǎn)量提升、品質(zhì)提高，同時(shí)利于土壤肥力和活性的保持[26-27]，本研究得出的結(jié)論也與其基本一致。通過長期的實(shí)地觀測分析，施肥模式雖然不同，但都不同程度地促進(jìn)了茶樹產(chǎn)量的提升，其有機(jī)質(zhì)等含量得以增加，尤其是含有機(jī)肥的NPKOL、O和NPKL施肥模式效果更為明顯，綜合來講，NPKOL施肥模式具有更好的增產(chǎn)效果和品質(zhì)提升效果，利于土壤肥力的保持。

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