不同施肥處理對四個茶樹品種茶葉品質(zhì)的影響

李 佳，黃 瑋，馬丹妮，趙 華，王明樂，郭 飛，王 璞，王 郁，倪德江

華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝林學(xué)學(xué)院/園藝植物生物學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430070

茶樹 [Camellia sinensis(L.) O.Kuntze]是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物，其在整個生命周期和年生育過程中對養(yǎng)分的需求存在一定規(guī)律[1]。作為葉用經(jīng)濟(jì)作物，茶葉采摘與茶樹修剪帶走了大量的養(yǎng)分，合理的養(yǎng)分管理是保證茶樹正常生育及茶葉高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)的必要措施[2]。

茶園氮磷鉀養(yǎng)分管理與茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)密切相關(guān)。氮不僅影響茶芽萌發(fā)期和芽葉密度，還影響茶樹游離氨基酸、咖啡堿及茶多酚等重要內(nèi)質(zhì)成分的代謝[3-4]。磷缺乏影響茶樹對礦質(zhì)元素的吸收和茶多酚、游離氨基酸等次生代謝物的合成[5]。鉀影響茶葉產(chǎn)量、游離氨基酸及茶樹CO2同化速率及氣孔導(dǎo)度等[6-7]。

合理施肥對茶園生產(chǎn)及可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。當(dāng)茶樹缺磷時，葉片中氮鉀含量顯著降低，而缺鉀時，氮磷含量顯著降低[8]。氮磷鉀配方施肥被高度重視而在茶園養(yǎng)分管理中廣泛應(yīng)用推廣[9]。研究表明有機(jī)肥化肥混施和控釋肥代替方式可以減少N、P徑流，50%有機(jī)肥和50%化肥混施處理被證明為對茶園環(huán)境效益及經(jīng)濟(jì)效益最佳的處理[10]。不同茶樹品種，需肥特性存在較大的差異性，對不同施肥處理的響應(yīng)也有所不同[11]，化肥和有機(jī)肥對茶樹生育及茶葉品質(zhì)影響差異更顯著[12]，通過不同施肥處理探究不同茶樹的需肥特性對茶葉生產(chǎn)具有十分重要的意義。

本試驗(yàn)對四個茶樹品種設(shè)計復(fù)合肥、葉用經(jīng)濟(jì)作物專用肥、氮磷鉀配方施肥和有機(jī)肥等4個不同施肥處理，研究分析不同施肥處理對全年五輪次一芽二葉茶葉品質(zhì)的影響，旨在為茶園的科學(xué)施肥提供依據(jù)，為茶園生產(chǎn)創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及材料

試驗(yàn)于2018年在湖北省武漢市洪山區(qū)華中農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)茶場進(jìn)行，地理位置114°22′E、30°28′N。土壤 pH 值 4.21，全氮 1.21 g·kg-1，速效磷 20.4 mg·kg-1，速效鉀 65.8 mg·kg-1，該茶園土壤條件氮素充足，磷鉀屬于適宜水平。供試茶樹品種為10年樹齡的鄂茶10號、烏牛早、迎霜和福鼎大白茶，各茶樹品種試驗(yàn)地點(diǎn)位于同一片茶園。

1.2 施肥處理

本試驗(yàn)依據(jù)“以產(chǎn)定氮”的方法確定施氮量，根據(jù)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)茶園年每667 m2產(chǎn)干茶200 kg的標(biāo)準(zhǔn)，全年氮平均養(yǎng)分效率按30%計算，每667 m2需要純氮33 kg；除有機(jī)肥外，各施肥處理氮肥施用量相當(dāng)。本試驗(yàn)設(shè)計5個處理（表1），每個品種5個施肥處理，每個處理面積為20 m2，設(shè)置三個生物學(xué)重復(fù)。于2018年11月18日采用溝施方式以基肥一次性全部施入。2019年3月20日，按照基肥所施用氮素的20%追施尿素，即每個品種各試驗(yàn)處理施入0.43 kg。其中氮磷鉀配方施肥處理中的氮為酰胺態(tài)氮，而復(fù)合肥和葉用經(jīng)濟(jì)作物專用肥處理中的氮為銨態(tài)氮。

表1 施肥處理、施肥量及肥料成本Table 1 Fertilization treatments、fertilization amount and cost of fertilizer

1.3 茶葉取樣及品質(zhì)測定

按照一芽二葉標(biāo)準(zhǔn)于2019年4月1日和4月20日分別采摘了兩輪春茶，采摘兩輪春茶后進(jìn)行輕修剪，于2019年7月25日和8月7日分別采摘了兩輪夏茶，于2019年10月21日采摘一輪秋茶。采摘的一芽二葉樣品用蒸青方法固樣[13]，分別測定茶多酚[14]、游離氨基酸[15]和咖啡堿[16]等品質(zhì)成分含量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

使用Excel和SPSS 22.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類整理及統(tǒng)計學(xué)分析，采用LSD法進(jìn)行多重比較，P= 0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對茶多酚含量的影響

由圖1可知，不同施肥處理對不同茶樹品種與不同輪次茶葉中茶多酚含量影響各異，其中OF處理對第二輪春茶和兩輪夏茶茶多酚含量提升顯著。第一輪春茶，鄂茶10號葉用經(jīng)濟(jì)作物專用肥處理（SF）的茶葉中茶多酚含量顯著高于對照（CK），復(fù)合肥（CF）、配方施肥（FF）和有機(jī)肥處理（OF）與CK相比差異不顯著；福鼎大白茶的CF與SF處理均顯著高于CK；迎霜的CF、SF、FF處理與CK差異不顯著，OF顯著低于CK；烏牛早的CF與OF處理顯著高于CK，SF和FF與CK相比無顯著差異。第二輪春茶，鄂茶10號僅OF處理茶多酚顯著高于CK；福鼎大白茶的CF、SF和OF處理顯著高于CK；迎霜僅CF和OF處理顯著高于CK；烏牛早OF顯著高于CF、SF和FF，四個處理茶多酚含量均顯著高于CK。

圖1 不同施肥處理對四個茶樹品種五輪采摘批次茶葉茶多酚含量的影響Figure 1 Effects of different fertilizer treatments on tea polyphenol content in five rounds picking batches of four tea cultivars

第一輪夏茶，四個茶樹品種OF處理茶多酚含量均最高且顯著高于CK。鄂茶10號的FF顯著高于CK；福鼎大白茶的SF和FF顯著高于CK；迎霜及烏牛早的各施肥處理均顯著高于CK，烏牛早FF與OF無顯著差異。第二輪夏茶，鄂茶10號FF處理顯著高于CK，而CF顯著低于CK；福鼎大白茶SF處理顯著高于CK，CF與FF與CK相比無顯著差異；迎霜SF處理顯著高于OF，CF分別與FF、OF相比差異不顯著；烏牛早的SF和OF處理之間無顯著差異，F(xiàn)F顯著低于前兩者而高于CK。

秋茶中，鄂茶10號FF處理茶多酚含量顯著低于SF而高于CK，CF顯著低于CK；福鼎大白茶CF和FF處理顯著高于CK，OF與CK差異不顯著；迎霜的各處理之間差異均顯著，SF處理最高，OF顯著低于CK，其他處理均高于CK；烏牛早的CF和OF處理顯著高于CK，SF和FF顯著低于CK。

2.2 不同施肥處理對游離氨基酸含量的影響

由圖2可知，不同施肥處理的茶葉游離氨基酸含量在不同輪次和不同茶樹品種中表現(xiàn)出顯著差異，與其他處理相比，SF處理顯著提升除福鼎大白茶第二輪春茶以外各茶樹品種的游離氨基酸含量。第一輪春茶中，四個茶樹品種的SF處理茶葉中游離氨基酸含量最高，F(xiàn)F次之，均顯著高于CK。鄂茶10號OF處理顯著低于CK；福鼎大白茶與迎霜CF和OF處理與CK差異不顯著；烏牛早的CF處理顯著低于SF高于CK。第二輪春茶中，鄂茶10號FF及SF處理顯著高于CK，F(xiàn)F顯著高于SF；福鼎大白茶各施肥處理與CK差異均不顯著；迎霜的各施肥處理均顯著高于CK，SF最高；烏牛早SF、OF處理顯著高于CK，兩者之間無顯著差異。

第一輪夏茶中，鄂茶10號CF處理茶葉中游離氨基酸含量顯著高于CK和其他處理；福鼎大白茶FF和OF處理之間無顯著差異，兩者均顯著高于CK和其他處理；迎霜各施肥處理均顯著高于CK，F(xiàn)F最高，CF、SF和OF之間無顯著差異；烏牛早各施肥處理均顯著高于CK，其中OF顯著高于其他處理。第二輪夏茶中，鄂茶10號各施肥處理與夏茶第一輪表現(xiàn)一致；福鼎大白茶各施肥處理之間差異顯著且均顯著高于CK，其中CF最高；迎霜僅SF處理顯著高于CK；烏牛早各施肥處理均顯著高于CK，CF最高，SF和OF之間差異不顯著，兩者均顯著高于FF處理。

四個茶樹品種各施肥處理的秋茶游離氨基酸含量均顯著高于CK。鄂茶10號SF和FF處理最高，兩者之間差異不顯著；福鼎大白茶OF處理最高；迎霜FF處理最高；烏牛早SF處理最高。

2.3 不同施肥處理對咖啡堿含量的影響

由圖3可知，不同茶樹品種各輪次茶葉咖啡堿含量對相同施肥處理響應(yīng)不同，未見明顯規(guī)律。第一輪春茶中，鄂茶10號SF處理的茶葉中咖啡堿含量最高且顯著高于CK，CF與CK相比差異不顯著；福鼎大白茶SF和FF處理最高且均顯著高于CK ，OF與CK相比差異不顯著；迎霜CF處理最高且顯著高于CK；烏牛早CF、SF和OF處理之間差異不顯著，三者咖啡堿含量最高且均顯著高于CK。第二輪春茶，鄂茶10號SF處理咖啡堿含量最高且顯著高于CK；福鼎大白茶FF和SF處理之間差異不顯著，兩者咖啡堿含量最高且顯著高于CK；迎霜僅FF處理顯著高于CK；烏牛早SF、FF和OF處理顯著高于CK，CF與CK差異不顯著。

圖3 不同施肥處理對四個茶樹品種五輪采摘批次茶葉咖啡堿含量的影響Figure 3 Effects of different fertilizer treatments on caffeine content in five rounds picking batches of four tea cultivar

第一輪夏茶，鄂茶10號SF和OF處理咖啡堿含量最高且顯著高于CK，CF低于前兩者也顯著高于CK；福鼎大白茶各施肥處理咖啡堿含量均顯著高于CK，其中FF處理咖啡堿含量最高；迎霜僅FF處理顯著高于CK；烏牛早各施肥處理差異顯著且均顯著高于CK，其中OF處理咖啡堿含量最高。第二輪夏茶中，除鄂茶10號外，其他三個茶樹品種各施肥處理茶葉中咖啡堿含量均顯著高于CK。鄂茶10號CF處理顯著高于其他處理，其他處理與CK相比均無顯著差異；福鼎大白茶四個施肥處理之間無顯著差異，且均顯著高于CK；迎霜SF處理咖啡堿含量最高且顯著高于CK；烏牛早CF和OF處理之間差異不顯著，兩者咖啡堿含量最高且顯著高于CK。

秋茶中，除福鼎大白茶外，其他三個茶樹品種OF處理的咖啡堿含量顯著低于CK。鄂茶10號的SF處理咖啡堿含量最高且顯著高于CK；福鼎大白茶的SF處理顯著低于CK，CF處理最高且顯著高于CK；迎霜FF處理咖啡堿含量最高且顯著高于CK；烏牛早的CF和FF處理之間差異不顯著，兩者咖啡堿含量最高且顯著高于CK。

2.4 不同施肥處理對酚氨比的影響

由圖4可知，兩輪春茶中，福鼎大白茶CF處理和烏牛早中OF處理酚氨比顯著高于其他處理；兩輪夏茶中，鄂茶10號、福鼎大白茶和烏牛早CF酚氨比顯著低于其他處理，秋茶酚氨比未見明顯規(guī)律。

圖4 不同施肥處理對四個茶樹品種五輪采摘批次茶葉酚氨比的影響Figure 4 Effects of different fertilizer treatments on ratio of polyphenol to animo acid in five rounds picking batches of four tea cultivar

第一輪春茶中，鄂茶10號各施肥處理之間無顯著差異，且與CK相比無顯著差異；福鼎大白茶中，僅CF處理顯著高于CK；迎霜中，OF處理顯著低于CK，CF與CK無顯著差異；烏牛早中OF處理顯著高于其他處理，SF與FF顯著低于其他處理，兩者之間差異不顯著；而第二輪春茶中，鄂茶10號僅OF處理酚氨比顯著高于CK；福鼎大白茶各施肥處理變化與第一輪春茶一致；迎霜的兩輪春茶的SF和FF處理酚氨比均低于CK但差異不顯著；烏牛早的CF、SF和FF處理酚氨比顯著低于OF高于CK。

兩輪夏茶中，除第一輪夏茶的福鼎大白茶和烏牛早外，OF處理對酚氨比提升效果較其他處理更加顯著，而CF處理對除迎霜茶樹品種外的第二輪夏茶酚氨比具有顯著的降低效果，第二輪夏茶迎霜的各施肥處理酚氨比無顯著差異。

秋茶中鄂茶10號的SF處理茶葉中酚氨比最高，與CK差異不顯著，CF處理酚氨比最低且顯著低于CK；福鼎大白茶僅OF酚氨比顯著低于CK；迎霜中，僅SF處理顯著高于CK，其他處理均顯著低于CK；烏牛早的各施肥處理之間差異均顯著，僅OF處理高于CK，其他處理均顯著低于CK。

3 討論

茶樹對氮磷鉀的吸收呈現(xiàn)出季節(jié)性規(guī)律[1,17]。茶葉中茶多酚等內(nèi)質(zhì)成分積累與氮磷鉀水平密切相關(guān)[18]，本研究結(jié)果表明，不同施肥處理影響茶葉中茶多酚等內(nèi)質(zhì)成分含量，施肥處理對各內(nèi)質(zhì)成分含量變化的影響因茶樹品種而異。

除鄂茶10號和迎霜的第一輪春茶外，本試驗(yàn)CF處理對福鼎大白茶和烏牛早兩輪春茶、鄂茶10號和迎霜的第二輪春茶茶多酚含量提升效果顯著。前人研究發(fā)現(xiàn)，增加磷供應(yīng)提高茶多酚含量[19]，施用銨態(tài)氮提升類黃酮生物合成途徑相關(guān)基因表達(dá)量[20]。本試驗(yàn)中CF處理磷供應(yīng)較高，且氮素為銨態(tài)氮，推測福鼎大白茶和迎霜較鄂茶10號和烏牛早對磷供應(yīng)更加敏感。Chin等[21]和良劍等[22]均發(fā)現(xiàn)施用有機(jī)肥可顯著提高茶葉中茶多酚含量。Huang等[23]研究發(fā)現(xiàn)缺氮會導(dǎo)致茶樹體內(nèi)多種類黃酮物質(zhì)的積累。本試驗(yàn)OF處理顯著提升第二輪春茶和兩輪夏茶茶多酚含量，可能是因?yàn)樵撎幚碇械枯^低導(dǎo)致類黃酮積累，進(jìn)而引起茶多酚含量上升。

以春茶為原料所制的綠茶品質(zhì)決定了茶園經(jīng)濟(jì)收益高低，而春茶中游離氨基酸含量直接關(guān)系到所制綠茶品質(zhì)。Ding等[5]研究發(fā)現(xiàn)，磷過量處理會導(dǎo)致游離氨基酸含量顯著下降。與CF處理相比，本試驗(yàn)中SF處理對第一輪春茶游離氨基酸含量提升效果顯著，CF處理中供應(yīng)的磷約為SF處理的2.5倍，可能CF處理中因磷供應(yīng)量偏高導(dǎo)致第一輪春茶茶葉中游離氨基酸含量低于SF處理，且基肥施用時間距離春茶最近，對春茶影響較夏秋茶顯著。前人研究證實(shí)茶樹優(yōu)先吸收銨態(tài)氮[20,24]，本試驗(yàn)SF處理中的氮為銨態(tài)氮，而FF處理為酰胺態(tài)。除烏牛早外，第一輪春茶SF處理游離氨基酸水平顯著高于FF處理，而FF處理第二輪春茶游離氨基酸水平顯著高于SF處理，可能是因?yàn)轷０窇B(tài)氮較銨態(tài)氮肥效長使FF處理第二輪春茶游離氨基酸含量較SF處理顯著提升，其中福鼎大白茶游離氨基酸含量有提升趨勢，但差異不顯著。OF處理供應(yīng)氮磷鉀元素較其他處理低，對兩輪春茶游離氨基酸含量提升效果不顯著。

咖啡堿是茶樹中重要的含氮次生代謝物，各茶樹品種咖啡堿含量對不同施肥處理響應(yīng)不同且無明顯規(guī)律，表明茶樹咖啡堿代謝受到施肥和茶樹品種的交互影響，關(guān)于茶樹咖啡堿的代謝如何受施肥條件調(diào)控值得深入研究。各施肥處理對秋茶茶多酚、咖啡堿和游離氨基酸含量影響無明顯規(guī)律，可能與本試驗(yàn)施肥時間距離秋茶采摘時間間隔較長有關(guān)。

本試驗(yàn)CF、SF和FF處理氮水平相同，除茶樹品種和采摘批次外，氮磷鉀互作、磷鉀水平及氮形態(tài)的差異可能導(dǎo)致各處理間的茶葉內(nèi)質(zhì)成分含量表現(xiàn)出差異。有研究表明，氮和磷[25]、氮和鉀[26]之間存在互作現(xiàn)象；另有研究報道，硝酸鹽吸收轉(zhuǎn)運(yùn)取決于磷的供應(yīng)水平高低[27]，為氮磷互作提供了直接證據(jù)。蛋白激酶CIPK23參與硝酸鹽信號和鉀信號調(diào)節(jié)[26]，表明氮鉀之間也存在互作。

4 結(jié)論

以春茶所制的優(yōu)質(zhì)綠茶是茶園經(jīng)濟(jì)收益的重要組成部分，部分茶園也會兼制紅茶作為茶園經(jīng)濟(jì)收益的補(bǔ)充來源。CF和SF處理中氮均為銨態(tài)，肥效迅速，對春茶品質(zhì)成分影響顯著；CF處理中較多的磷有利于茶多酚含量提升，適合制紅茶，SF處理對游離氨基酸含量提升顯著，適合制綠茶。FF處理肥料成本最低，有利于茶園的節(jié)支增收，且因酰胺態(tài)氮肥效較長，對第二輪春茶游離氨基酸有顯著提升；OF處理對第二輪春茶及兩輪夏茶茶多酚含量提升顯著，可知有機(jī)肥對茶葉中茶多酚含量的提高效應(yīng)較遲且時效較長。

為保證茶葉品質(zhì)，需綜合考慮游離氨基酸和咖啡堿含量。研究表明當(dāng)咖啡堿含量處于品質(zhì)逆轉(zhuǎn)閾值（3.8% ～ 4.5%）[28]之內(nèi)時，茶葉品質(zhì)與其呈正相關(guān)關(guān)系。鄂茶10號和迎霜可使用SF處理獲得較優(yōu)的茶葉品質(zhì)，但考慮到肥料成本，推薦使用FF處理；福鼎大白茶和烏牛早使用FF處理既獲得較優(yōu)品質(zhì)茶葉又節(jié)省肥料成本?？傊噍^其他處理而言，F(xiàn)F處理能獲得較佳經(jīng)濟(jì)效益。

各茶樹品種OF處理夏茶茶多酚含量高于其他處理，有利于紅茶品質(zhì)形成；且有機(jī)肥處理對茶園土壤改良具有積極作用，有利于茶園的可持續(xù)發(fā)展。使用OF和FF處理混施方法對春茶和夏茶茶葉品質(zhì)影響尚不清楚，但OF處理肥效時間較長而FF處理肥效迅速，F(xiàn)F處理可提高春茶游離氨基酸含量而OF處理有利于夏茶多酚含量提升，推測混施方法可能既有利于春茶優(yōu)質(zhì)綠茶品質(zhì)形成又對夏茶紅茶品質(zhì)有益。