安溪鐵觀音茶園化肥減施增效技術(shù)模式研究

吳志丹，江福英，陳玉真，張 磊，楊如興，尤志明*

(1.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，福建 福州 350013；2.國(guó)家土壤質(zhì)量福安觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，福建 福安 355015)

安溪鐵觀音是茶中極品，為中國(guó)十大名茶之一。安溪縣現(xiàn)有茶園面積約4萬(wàn)hm2(其中鐵觀音茶園面積近3萬(wàn)hm2)，年產(chǎn)茶葉6.2萬(wàn)噸，涉茶總產(chǎn)值250億元，農(nóng)民人均純收入中有56%來(lái)自茶業(yè)，是全國(guó)最大的烏龍茶茶區(qū)、中國(guó)烏龍茶(名茶)之鄉(xiāng)。鐵觀音茶葉產(chǎn)量、品質(zhì)與施肥密切相關(guān)。章明清等[1]研究提出鐵觀音茶園經(jīng)濟(jì)施肥量，劉揚(yáng)等[2]研究指出養(yǎng)分管理影響安溪茶園土壤的肥力狀況，施肥量過(guò)高或過(guò)低均不利于高品質(zhì)茶葉的生產(chǎn)。肥料對(duì)鐵觀音成齡茶園茶葉產(chǎn)量的效應(yīng)以氮為大，其次為鉀，鉀是成茶品質(zhì)的肥料主效因子[3]；有機(jī)無(wú)機(jī)肥合理配施，能促進(jìn)鐵觀音的速生快長(zhǎng)，提高茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)[4]。但當(dāng)前相關(guān)研究主要以單項(xiàng)技術(shù)或施肥單一要素為主，尚未形成系統(tǒng)化規(guī)范化的施肥技術(shù)模式，影響技術(shù)成果在生產(chǎn)中的應(yīng)用，造成部分茶園化肥過(guò)量、不合理施用。為此，本研究基于3年的定位試驗(yàn)，系統(tǒng)分析不同施肥技術(shù)模式對(duì)茶園土壤肥力、茶葉產(chǎn)質(zhì)量及養(yǎng)分利用效率的影響，并比較不同模式的綜合經(jīng)濟(jì)效益，以期為安溪鐵觀音茶園化肥減施增效提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地位于安溪縣魁斗鎮(zhèn)鳳山村，25°9′39″N，118°8′46″E，海拔445 m，屬南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，年平均溫度19～21℃，年降雨量1600 mm。土壤類(lèi)型為紅壤，試驗(yàn)前土壤pH為4.26，有機(jī)質(zhì)26.17 g·kg-1，全氮1.24 g·kg-1，堿解氮58.12 mg·kg-1，有效磷8.90 mg·kg-1，速效鉀135.28 mg·kg-1。

1.2 供試茶樹(shù)品種和肥料

供試茶樹(shù)品種為國(guó)家級(jí)茶樹(shù)良種鐵觀音，2004年種植，種植方式為雙條栽，條距40 cm，株距為30 cm，行距140 cm。試驗(yàn)茶園采用機(jī)采茶園管理模式，生產(chǎn)閩南烏龍茶。

本試驗(yàn)所用商品有機(jī)肥、茶樹(shù)專(zhuān)用有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥、脲甲醛復(fù)合肥、復(fù)合肥、尿素均為市場(chǎng)采購(gòu)，其中商品有機(jī)肥N、P2O5、K2O養(yǎng)分比例為2.70∶2.56∶1.74，有機(jī)質(zhì)含量為58.32%；茶樹(shù)專(zhuān)用有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥N、P2O5、K2O養(yǎng)分比例為21∶6∶9，有機(jī)質(zhì)≥15%；脲甲醛復(fù)合肥N、P2O5、K2O養(yǎng)分比例為25∶7∶8；復(fù)合肥N、P2O5、K2O養(yǎng)分比例為15∶15∶15；尿素為大顆粒尿素，N≥46%。茶樹(shù)專(zhuān)用生物炭基肥：由福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所復(fù)配生產(chǎn)，N、P2O5、K2O養(yǎng)分比例為20∶5.7∶8.5。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究共設(shè)計(jì)7個(gè)處理(表1)，其中化肥減施增效技術(shù)模式5個(gè)，分別為專(zhuān)用肥、有機(jī)替代、新型肥料(脲甲醛復(fù)合肥)、新型肥料+有機(jī)肥和炭基肥模式，設(shè)置不施肥、常規(guī)施肥作為對(duì)照，其中常規(guī)施肥處理參照福建省安溪縣鐵觀音茶園常規(guī)施肥設(shè)置，各處理養(yǎng)分投入量見(jiàn)表2。試驗(yàn)小區(qū)面積80 m2，4次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。每年11月份施基肥，化肥減施增效技術(shù)模式施用方法為在茶樹(shù)大行間開(kāi)溝10～15 cm深施用，常規(guī)施肥處理施用方法為在茶樹(shù)大行間撒施；3月上旬和7月下旬施用春茶追肥和秋茶追肥，所用肥料均勻撒施在茶樹(shù)大行間后結(jié)合除草覆土。茶園其他管理措施和采摘均按照當(dāng)?shù)夭柁r(nóng)管理方式進(jìn)行。

表1 試驗(yàn)處理設(shè)計(jì)

試驗(yàn)施肥開(kāi)始于2018年度基肥(施用時(shí)間為2017年11月上旬)。為消除試驗(yàn)地原土壤肥料殘留效應(yīng)，保證施肥對(duì)茶葉產(chǎn)量品質(zhì)影響數(shù)據(jù)的有效性，試驗(yàn)地2015～2017年度未進(jìn)行施肥。

1.4 試驗(yàn)方法

2018～2020年，每年按照閩南烏龍茶采摘標(biāo)準(zhǔn)，分別在茶葉采摘季節(jié)(春茶：5月上旬；夏茶：6月中旬；暑茶：8月上中旬；秋茶：10月上中旬)采用單人采茶機(jī)進(jìn)行全小區(qū)完全采摘，稱(chēng)重測(cè)產(chǎn)，并在各標(biāo)準(zhǔn)地塊采摘鮮葉中隨機(jī)取樣500 g，微波殺青固樣，80℃烘箱干燥至恒重，粉碎制樣。一部分用于茶葉全氮、磷、鉀等礦質(zhì)元素含量測(cè)定，一部分用于茶葉生化品質(zhì)成分測(cè)定。在春茶期間，對(duì)各處理鮮葉統(tǒng)一采用閩南烏龍茶加工工藝制成成茶進(jìn)行感官品質(zhì)評(píng)價(jià)。

于2019年11月上旬(全年茶葉生產(chǎn)結(jié)束后，基肥施用前)，采用直徑為3 cm的土鉆在各小區(qū)間隨機(jī)選擇8個(gè)樣點(diǎn)采集0～20 cm土樣，風(fēng)干、粉碎過(guò)篩，用于土壤理化性狀測(cè)試。

1.5 檢測(cè)方法

土壤pH的測(cè)定采用電位法(水土比2.5∶1)，土壤有機(jī)質(zhì)采用高溫外加熱重鉻酸鉀氧化容量法，全氮采用硫酸催化劑消煮半微量凱氏定氮法，堿解氮采用堿解擴(kuò)散法，有效磷采用0.5 mol·L-1NaHCO3浸提鉬銻抗比色法，速效鉀采用醋酸銨浸提火焰光度法，土壤有效鈣、鎂用DTPA浸提原子吸收法測(cè)定[5]。

茶葉中全氮、磷和鉀測(cè)定：茶葉樣品采用H2SO4-H2O2聯(lián)合消化法進(jìn)行消煮，用凱氏定氮儀測(cè)定樣品中氮含量，用鉬銻抗比色法測(cè)定樣品中磷含量，用火焰光度計(jì)測(cè)定樣品中鉀含量[5]；茶葉品質(zhì)成分測(cè)定：茶多酚總量采用酒石酸亞鐵比色法[6]、茶咖啡堿采用高效液相色譜HPLC 法[7]、水浸出物沸水浸提后測(cè)定[8]、游離氨基酸總量采用茚三酮比色法測(cè)定[9]。

表2 各試驗(yàn)處理養(yǎng)分投入量

1.6 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用算數(shù)平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用Microsoft Excel 2016 進(jìn)行均值和標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算，利用SPSS 18.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析，采用LSD法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)(P=0.05)。茶葉新梢的肥料利用率計(jì)算：

肥料農(nóng)學(xué)效率(kg·kg-1)=(施肥區(qū)茶葉產(chǎn)量-不施肥區(qū)產(chǎn)茶葉產(chǎn)量)/養(yǎng)分用量

新梢養(yǎng)分回收率(%)=(施肥區(qū)養(yǎng)分吸收量-非施肥區(qū)養(yǎng)分吸收量)/養(yǎng)分用量×100%

養(yǎng)分用量以各處理氮磷鉀(N+P2O5+K2O)投入總量計(jì)，養(yǎng)分吸收量以全年茶葉采收量×茶葉氮磷鉀(N+P2O5+K2O)含量計(jì)[10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥模式對(duì)土壤理化性狀的影響

不施肥處理茶園土壤pH顯著高于常規(guī)施肥處理，而土壤堿解氮、有效磷、速效鉀則表現(xiàn)為下降。與常規(guī)施肥相比，專(zhuān)用肥模式、有機(jī)替代模式土壤pH表現(xiàn)為顯著提高，而新型肥料、新型肥料+有機(jī)肥、炭基肥模式處理土壤pH與常規(guī)施肥差異不顯著；新型肥料模式處理土壤有機(jī)質(zhì)含量表現(xiàn)為顯著降低，而其他化肥減施增效技術(shù)模式土壤有機(jī)質(zhì)含量與常規(guī)施肥差異不顯著。在化肥減施33%～53%、養(yǎng)分減施17%～41%的情況下，各化肥減施增效技術(shù)模式土壤堿解氮、速效鉀與常規(guī)

施肥處理差異不顯著，而有效磷表現(xiàn)為顯著下降(表3)。

從表3還可以看出，配施有機(jī)肥處理(有機(jī)替代、新型肥料+有機(jī)肥)土壤有效鎂、鈣含量表現(xiàn)為較大幅度提升，利于茶園土壤質(zhì)量的保持和提高。

表3 化肥減施模式對(duì)茶園土壤性狀的影響

2.2 不同施肥模式對(duì)茶葉產(chǎn)量及新梢養(yǎng)分利用效率的影響

不施肥處理茶鮮葉產(chǎn)量表現(xiàn)為顯著下降，2018～2020年茶鮮葉年產(chǎn)量平均比常規(guī)施肥處理下降20.78%。在化肥減施33%～53%、養(yǎng)分減施17%～41%的情況下，各化肥減施增效技術(shù)模式茶鮮葉平均年產(chǎn)量比常規(guī)施肥提高648.04～1413.74 kg·hm-2，增產(chǎn)幅度為4.21%～9.18%，其中以新型肥料+有機(jī)肥、新型肥料模式處理增產(chǎn)幅度最高(表4)。

表4 化肥減施模式對(duì)茶鮮葉產(chǎn)量、養(yǎng)分利用效率的影響

各施肥處理養(yǎng)分新梢回收率為6.62%～13.46%，化肥減施增效技術(shù)模式處理新梢養(yǎng)分回收率比常規(guī)施肥提高3.37～6.84個(gè)百分點(diǎn)，其中以新型肥料模式處理效果最佳，達(dá)到13.46%，專(zhuān)用肥模式處理次之(13.04%)。各處理養(yǎng)分農(nóng)學(xué)效率為1.11～2.59 kg·kg-1，化肥減施增效技術(shù)模式處理養(yǎng)分農(nóng)學(xué)效率比常規(guī)施肥顯著提高0.63～1.48 kg·kg-1，提高幅度為57.39%～134.56%。

2.3 不同施肥模式對(duì)茶葉品質(zhì)的影響

從茶葉烘干樣生化成分來(lái)看，與不施肥相比，施肥模式處理茶葉游離氨基酸含量略有升高，茶多酚含量略有降低，但差異均不顯著；酚氨比表現(xiàn)為降低，其中專(zhuān)用肥模式處理與不施肥處理差異顯著。與常規(guī)施肥處理相比，各化肥減施增效模式處理平均游離氨基酸總量差異不顯著，茶多酚含量和酚氨比表現(xiàn)為略有降低，但均與常規(guī)施肥處理差異不顯著；咖啡堿含量在1.60%～1.70%之間，水浸出物在38.36%～39.80%之間，處理間變化幅度小，差異不顯著(表5)。

從茶葉感官品質(zhì)看，施肥處理感官審評(píng)得分高于不施肥處理。各化肥減施模式處理(除新型肥料模式處理外)成茶感官品質(zhì)均優(yōu)于常規(guī)施肥處理，其中以有機(jī)替代和專(zhuān)用肥模式處理較優(yōu)(表5)?？梢?jiàn)，合適的化肥減施增效技術(shù)模式在一定程度上對(duì)鐵觀音茶葉感官品質(zhì)有提升作用。

表5 化肥減施模式對(duì)茶葉品質(zhì)的影響

2.4 不同施肥模式經(jīng)濟(jì)效益分析

由表6可知，5種化肥減施模式的鮮葉產(chǎn)值均明顯高于常規(guī)施肥和不施肥處理，與常規(guī)施肥處理相比，新型肥料+有機(jī)肥模式處理年鮮葉產(chǎn)值增加最多，每公頃提高0.98萬(wàn)元；炭基肥模式處理增加最少，每公頃提高0.51萬(wàn)元。從肥料投入成本看，配施有機(jī)肥模式(有機(jī)替代、新型肥料+有機(jī)肥)處理肥料投入成本較高，每公頃比常規(guī)施肥處理高0.13～0.16萬(wàn)元；而專(zhuān)用肥、新型肥料、炭基肥模式處理肥料成本每公頃比常規(guī)施肥低0.02～0.06萬(wàn)元。由于化肥減施模式改肥料撒施為溝施，年勞動(dòng)力成本每公頃比常規(guī)施肥處理高0.30～0.34萬(wàn)元。綜上所述，5種化肥減施模式的每公頃年凈增收比常規(guī)施肥處理提高0.08～0.62萬(wàn)元，其中新型肥料模式處理提高幅度最大。

表6 不同施肥模式經(jīng)濟(jì)效益分析

3 討論

合理施肥的原則是特定的氣候-土壤-作物體系在一定的經(jīng)營(yíng)管理措施下(輪作與耕作、品種、灌溉等)，能夠?qū)崿F(xiàn)可獲得的目標(biāo)產(chǎn)量、相應(yīng)品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益并維持或提高土壤肥力，將環(huán)境效應(yīng)降低至可接受的范圍內(nèi)的合理施肥量區(qū)間[11]。章明清等[1]研究提出鐵觀音茶園經(jīng)濟(jì)施肥量為N 203～465 kg·hm-2、P2O585～130 kg·hm-2、K2O 98～191 kg·hm-2，依據(jù)不同土壤肥力等級(jí)設(shè)置施肥量；劉揚(yáng)等[2]研究指出養(yǎng)分管理影響安溪茶園土壤的肥力狀況，施肥量過(guò)高或過(guò)低均不利于高品質(zhì)茶葉的生產(chǎn)，建議年施氮量約為 200～400 kg·hm-2。但由于安溪鐵觀音茶園主要為山地茶園，土壤小尺度空間變異程度高，并以農(nóng)戶經(jīng)營(yíng)為主體，限制了測(cè)土配方施肥技術(shù)的應(yīng)用；而推薦施肥量范圍過(guò)寬，限制該區(qū)茶園養(yǎng)分的精準(zhǔn)管理，需要普適性、茶農(nóng)接受度高的施肥模式。本研究中的專(zhuān)用肥模式，采用茶樹(shù)專(zhuān)用有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥一種肥料，操作簡(jiǎn)便；與常規(guī)施肥相比，化肥減量施用33%，土壤pH顯著提高，有機(jī)質(zhì)、全氮無(wú)顯著影響；新梢養(yǎng)分回收率提高6.42個(gè)百分點(diǎn)，養(yǎng)分農(nóng)學(xué)效率提高0.99 kg·kg-1，茶葉平均增產(chǎn)5.55%，茶葉品質(zhì)明顯改善，適合在安溪縣鐵觀音茶園推廣應(yīng)用。有機(jī)替代模式與常規(guī)施肥相比，化肥減量施用33.47%(總養(yǎng)分減量17%)，土壤pH提升0.58個(gè)單位，有效鈣、鎂分別提升52.27%和221.89%，有效阻控和改良土壤酸化；新梢養(yǎng)分回收率提高3.37個(gè)百分點(diǎn)，養(yǎng)分農(nóng)學(xué)效率提高0.63 kg·kg-1，茶葉平均增產(chǎn)6.39%，茶葉感官品質(zhì)最優(yōu)；但由于有機(jī)肥體積大，養(yǎng)分含量低，造成肥料成本及施用人工成本均高于常規(guī)施肥，凈收益增幅最低。因此，推薦在交通便利或土壤酸化的鐵觀音茶園推廣應(yīng)用有機(jī)替代模式。

本研究設(shè)計(jì)的新型肥料模式，與常規(guī)施肥相比，在提高茶葉產(chǎn)量、養(yǎng)分利用效率具有明顯效果，但其降低土壤pH、有機(jī)質(zhì)含量和全氮含量，對(duì)茶葉感官品質(zhì)提升亦無(wú)明顯效果。新型肥料+有機(jī)肥模式雖在提升茶園土壤質(zhì)量、茶葉產(chǎn)量及養(yǎng)分利用效率方面具有相對(duì)優(yōu)勢(shì)，但在本研究中對(duì)茶葉品質(zhì)提升效果有限，且肥料成本及施用人工成本最高。炭基肥模式與常規(guī)施肥相比，對(duì)土壤質(zhì)量未表現(xiàn)出積極效果，且增產(chǎn)作用有限。因此，本研究中的新型肥料、新型肥料+有機(jī)肥、炭基肥模式有待于進(jìn)一步優(yōu)化，提升其在鐵觀音茶園的綜合應(yīng)用效果。

本研究經(jīng)濟(jì)效益分析表明，與常規(guī)施肥相比，5種化肥減施模式的每年每公頃凈增收提高0.08～0.62萬(wàn)元。由于不同品質(zhì)茶葉價(jià)格估算的困難和不一致性，本試驗(yàn)未考慮茶葉品質(zhì)改變帶來(lái)的價(jià)格差異，僅用當(dāng)?shù)夭枨嗥骄召?gòu)價(jià)計(jì)算茶鮮葉產(chǎn)值。而化肥減施增效技術(shù)模式對(duì)茶葉品質(zhì)具有一定的改善效果，因此化肥減施增效技術(shù)模式的經(jīng)濟(jì)效益可能被低估，尤其是茶葉感官品質(zhì)較佳的專(zhuān)用肥和有機(jī)替代模式。

4 結(jié)論

(1)通過(guò)專(zhuān)用肥、有機(jī)替代、新型肥料、新型肥料+有機(jī)肥和炭基肥5種化肥減施增效技術(shù)模式，安溪鐵觀音茶區(qū)化肥養(yǎng)分減量33%～53%(總養(yǎng)分投入量減少17%～41%)，茶葉產(chǎn)量提高4.21%～9.18%，茶葉品質(zhì)不同程度改善，年每公頃凈增收0.08～0.62萬(wàn)元。(2)專(zhuān)用肥模式(茶樹(shù)專(zhuān)用有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥，養(yǎng)分減量33%)與常規(guī)施肥相比，土壤pH提高0.34；茶鮮葉產(chǎn)量提高5.55%，成茶感官審評(píng)得分提高1.38分；新梢養(yǎng)分回收率提高6.42個(gè)百分點(diǎn)，養(yǎng)分農(nóng)學(xué)效率提高89.19%，每公頃年純收入增加0.37萬(wàn)元。(3)有機(jī)替代模式(有機(jī)肥+茶樹(shù)專(zhuān)用有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥，化肥養(yǎng)分減量47%，總養(yǎng)分減量17%)與常規(guī)施肥相比，土壤pH提高0.58，有效鎂、鈣含量分別提高52.27%和221.89%；茶鮮葉產(chǎn)量提高6.39%，成茶感官審評(píng)得分提高1.95分；新梢養(yǎng)分回收率提高3.37個(gè)百分點(diǎn)，養(yǎng)分農(nóng)學(xué)效率提高56.76%，每公頃年純收入增加0.08萬(wàn)元。(4)本研究中的專(zhuān)用肥和有機(jī)替代兩種化肥減施增效技術(shù)模式在安溪鐵觀音茶區(qū)適應(yīng)性較好。