餅肥替代化肥對茶葉產(chǎn)量品質(zhì)和土壤肥力的影響

李 陳， 郭 龍， 劉佩詩， ?，B楓， 翁亞偉， 張 強， 馬友華

(1.農(nóng)田生態(tài)保育與污染防控安徽省重點實驗室/安徽農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，安徽合肥 230036；2.安徽省金寨縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，安徽六安 237000)

茶樹是我國重要的經(jīng)濟作物，茶葉生產(chǎn)在我國經(jīng)濟文化發(fā)展中占據(jù)著極為重要的地位。安徽省金寨縣麻埠鎮(zhèn)是“六安瓜片”的原產(chǎn)地和主產(chǎn)區(qū)，2017年茶園面積為1 866.7 hm，產(chǎn)值為1.65億元，茶業(yè)的迅猛發(fā)展給麻埠鎮(zhèn)帶來了巨大的經(jīng)濟效益。植茶年限的增長，也導(dǎo)致了茶葉產(chǎn)量的下降，同時為簡化茶園管理成本，提高經(jīng)濟效益，化肥依賴性發(fā)展模式造成安徽省茶園土壤養(yǎng)分匱乏，土壤質(zhì)量惡化，并進一步造成茶葉質(zhì)量下降。

前人研究發(fā)現(xiàn)，有機肥配施化肥能顯著改良土壤化學性質(zhì)，促進土壤環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。肥料的合理施用是茶樹的合理性生長和茶葉產(chǎn)量顯著性提高的根本之策。餅肥是油料種子榨油后的副產(chǎn)品，餅肥養(yǎng)分齊全、含量高、肥效持續(xù)時間長。餅肥的施用在提升土壤肥力、改良土壤微生物環(huán)境的同時，更能起到防病增產(chǎn)的作用。傅海平等研究表明，施用餅肥能有效促進茶樹的生長發(fā)育狀況，改良茶葉質(zhì)量。類胡蘿卜素的降解產(chǎn)物能有效提升茶葉質(zhì)量。王芳等研究表明，通過施用餅肥能有效提升類胡蘿卜素總量，并能有效促進類胡蘿卜素的分解。陶湘輝等研究表明，與單施化肥相比，施用餅肥能有效提高咖啡堿、水浸出物等影響茶葉質(zhì)量物質(zhì)的含量。

前述研究證實了有機肥替代化肥能有效提高茶葉產(chǎn)量并改良茶葉品質(zhì)。本研究在等氮基礎(chǔ)上用餅肥替代化肥，對茶葉的產(chǎn)量、品質(zhì)及對土壤肥力性質(zhì)影響較大的土壤酶活性等相關(guān)指標進行分析，尋求餅肥最優(yōu)配施比例，以期為茶樹栽培中餅肥替代化肥合理施用提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地點為安徽省六安市金寨縣麻埠鎮(zhèn)響洪甸村前進組安徽一笑堂茶業(yè)有限公司合作基地，瓜片原產(chǎn)地，地理位置31.53°N，116.16°E，海拔 87.5 m，屬亞熱帶濕潤季風氣候。試驗地供試土壤為黃棕壤，試驗前采集茶園0～20 cm土層土壤進行測定，其土壤理化性質(zhì)如下：pH值為4.31，堿解氮含量為159.92 mg/kg，全氮含量為1.58 g/kg，有機質(zhì)含量為26.86 g/kg，有效磷含量為19.77 mg/kg。供試肥料為餅肥，含氮量為5.49%，PO含量為3.37%，KO含量為2.33%，有機質(zhì)含量≥45%。試驗選擇5～10年樹齡的舒茶早茶樹。

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)CK(不施肥對照)、T1(常規(guī)施肥處理)、T2(餅肥30%等氮養(yǎng)分替代)、T3(餅肥50%等氮養(yǎng)分替代)、T4(餅肥70%等氮養(yǎng)分替代)、T5(餅肥100%等氮養(yǎng)分替代)等6個處理，每個處理重復(fù)3次，小區(qū)面積均為20 m，隨機區(qū)組排列。

表1 不同處理肥料施用量

試驗中氮肥、磷肥、鉀肥分別為尿素(N含量為46%)、過磷酸鈣(PO含量為12.5%)、硫酸鉀(KO含量為52%)。上述各處理中全部有機肥、磷肥、鉀肥及70%的氮肥于11月中旬做基肥溝施；30%的氮肥在第2年3月追施。其他條件按優(yōu)質(zhì)茶園栽培管理措施實施。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 茶葉生長指標的測定 在2019、2020年茶葉采摘期間(4—5月采摘1個月)統(tǒng)計各個試驗小區(qū)產(chǎn)量、芽茶密度和百芽質(zhì)量。根據(jù)當?shù)夭烧獦藴?采摘1芽1葉)收獲各小區(qū)鮮葉，稱質(zhì)量并計算產(chǎn)量。使用0.3 m×0.3 m的方框在試驗小區(qū)內(nèi)隨機選取3個小區(qū)統(tǒng)計芽葉密度，計算平均值。百芽質(zhì)量為各處理區(qū)內(nèi)分別隨機取3個點采摘100個1芽1葉或1芽2葉，稱質(zhì)量并計算平均值。

1.3.2 茶葉質(zhì)量指標的測定 茶葉化學成分測定：于采茶期采摘1芽1鮮葉，經(jīng)100 ℃蒸汽殺青固樣，80 ℃干燥后磨細，供茶葉內(nèi)含物的測定使用。參照GB/T 8313—2018《茶葉中茶多酚和兒茶素類含量的檢測方法》測定茶多酚含量。參照GB/T 8305—2002《茶 水浸出物測定》的差重法測定水浸出物含量。參照GB/T 8312—2002《茶 咖啡堿測定》中的紫外分光亮度法測定咖啡堿含量。

參照GB/T 8314—2002《茶 游離氨基酸總量測定》中的茚三酮比色法測定游離氨基酸含量。酚氨比為茶多酚含量與氨基酸含量的比值。炒茶后記錄茶葉香氣質(zhì)量等感官性狀，委托安徽農(nóng)業(yè)大學茶與食品學院專家，按茶類工藝加工，對干樣進行感官審評。

1.3.3 土壤理化指標測定 采用5點取樣法采取表層土壤樣品，采樣時間為茶葉樣品采集后。

土壤養(yǎng)分的測定：使用pH計測定土壤pH值；用重鉻酸鉀容量法測定有機質(zhì)含量；參照NY/T 53—1987《土壤全氮測定法(半微量開氏法)》測定全氮含量；用堿解蒸餾法測定堿解氮含量；參照LY/T 1233—1999《森林土壤有效磷的測定》中的鉬藍比色法測定有效磷含量；參照LY/T 1236—1999《森林土壤速效鉀的測定》乙酸銨浸提-火焰亮度法測定速效鉀含量；用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測定土壤脲酶酶活性；用磷酸苯二鈉比色法測定土壤酸性磷酸酶活性；用3，5-二硝基水楊酸比色法測定土壤蔗糖酶活性；用高錳酸鉀滴定法測定土壤過氧化氫酶活性；用茚三酮比色法測定土壤蛋白酶活性。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel對數(shù)據(jù)進行歸類，采用SPSS 26.0、Origin軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，并對測定值進行多重比較(法)及顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 餅肥替代化肥處理對茶葉產(chǎn)量的影響

由圖1可知，在不同比例餅肥替代化肥試驗田，CK處理茶葉產(chǎn)量最低，為5 512.13 kg/hm。與CK處理相比，T1、T5處理茶葉產(chǎn)量增加39.64%、38.96%。試驗為2年的連續(xù)試驗，T5處理下茶葉產(chǎn)量的提升可能與有機肥料后期大量養(yǎng)分的釋放存在一定的關(guān)系。等氮養(yǎng)分替代下，餅肥替代處理與全施化肥相比，隨著餅肥替代比例的提升，茶葉產(chǎn)量隨之提升，各處理間茶葉產(chǎn)量存在顯著性差異。

2.2 餅肥替代化肥處理對茶葉產(chǎn)量構(gòu)成指標的影響

由圖2可知，T1處理未明顯改變百芽質(zhì)量。T1處理下百芽質(zhì)量為29.63 g，與T1處理相比，T3、T4、T5處理百芽質(zhì)量分別增加33.63%、32.51%、32.73%。T2、T3、T4、T5處理間無顯著差異。各處理間芽茶密度無顯著差異，餅肥替代處理下芽茶密度呈先增長后下降的趨勢，T3處理下芽茶密度最高，為66.61個/m。通過對茶葉產(chǎn)量構(gòu)成指標分析得出，合理的配施比例是提高茶葉產(chǎn)量性狀的關(guān)鍵。

2.3 餅肥替代化肥對茶葉內(nèi)在化學成分的影響

茶多酚、游離氨基酸、水浸出物、酚氨比等物質(zhì)含量與茶葉品質(zhì)息息相關(guān)，過高的茶多酚含量會導(dǎo)致茶葉苦澀，而酚氨比越低，茶葉品質(zhì)越高。由表2、表3可知，2019年T4處理下茶葉茶多酚含量最低，相比于CK降低26.09%；2020年餅肥替代茶多酚含量均顯著高于CK，提升幅度在28.57%～42.86%之間。2019、2020年間各處理游離氨基酸含量無顯著性差異。與CK相比，2019年T2處理下水浸出物含量增幅為4.76%；2020年T4處理下水浸出物含量增幅為29.27%，與CK差異顯著。2019年各處理酚氨比均顯著高于CK，增幅在26.11%～38.11%之間。相較于2019年，2020年各處理下茶葉酚氨比明顯降低，T4處理下酚氨比為3.31，餅肥替代對茶葉品質(zhì)的提高具有正面影響?？傮w來看，隨著肥餅含量的增加各處理間酚氨比呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，50%餅肥替代下茶葉內(nèi)在化學成分提升表現(xiàn)較好。

表2 2019年不同比例餅肥替代化肥處理對茶葉內(nèi)在化學成分的影響

表3 2020年不同比例餅肥替代化肥處理對茶葉內(nèi)在化學成分的影響

2.4 餅肥替代化肥對茶葉感官質(zhì)量的影響

由表4可知，餅肥配施化肥對六安瓜片感官質(zhì)量具有正面影響。2019年各處理中以T3處理感官評審綜合評分最高，為87.4分，T2處理綜合評分最低，為83.6分，相差3.8分。2020年各處理中T5處理綜合評分最高，為93.3分，T1處理綜合評分最低，為91.2分。綜合2年分析發(fā)現(xiàn)，T1處理下茶葉感官質(zhì)量分數(shù)偏低，與全施化肥相比，餅肥替代處理在對茶葉感官品質(zhì)的提升表現(xiàn)優(yōu)異。結(jié)果表明，50%～100%的餅肥替代化肥比例有效提升了茶葉感官質(zhì)量評分。

表4 餅肥替代化肥下茶葉感官質(zhì)量評分(2019—2020年)

2.5 餅肥替代化肥對土壤養(yǎng)分的影響

有機肥的施用可以有效調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分的勻衡供應(yīng)，增加微生物的活性，提高作物養(yǎng)分利用率，減少化肥利用量?；实拈L期不合理使用，會破壞土壤結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致土壤酸化，茶園土壤最適pH值一般在5.0～6.5之間，過低的土壤pH值對茶樹生長具有負面影響。由表5可知，2019年T5處理土壤pH值最高。隨著有機肥替代比例的不斷提高(T2～T5)，土壤堿解氮含量隨之升高；全氮、有效磷含量呈先上升后下降趨勢；有機質(zhì)含量呈先下降后上升趨勢，T5處理土壤有機質(zhì)含量最高，為 27.32 g/kg。餅肥替代下，T4處理土壤全氮、有效磷含量最高，分別為1.75 g/kg、23.19 mg/kg。

有機肥替代對茶園土壤的影響是長期性的，在2020年試驗發(fā)現(xiàn)，與全施化肥的T1處理相比，其他處理均有效遏制了茶園土壤的酸化趨勢，T5處理下土壤pH值比T1處理提高0.66。由表6可知，隨著餅肥替代比例的提高，不同處理下土壤養(yǎng)分含量與T1處理差異顯著。T4處理下pH值和堿解氮、有機質(zhì)、有效磷含量分別為4.73、185.53 mg/kg、27.61 g/kg、25.82 mg/kg，較T1處理分別增加14.53%、11.90%、2.30%、6.39%。綜合2019—2020年數(shù)據(jù)進行分析，餅肥替代有助于提高茶園土壤肥力，70%及100%餅肥替代下，茶園土壤整體養(yǎng)分最佳。

2.6 餅肥替代化肥對茶園土壤中酶活性的影響

土壤酶活性的改變能顯著影響到土壤物質(zhì)、能量代謝和土壤質(zhì)量水平。脲酶和酸性磷酸酶是土壤中水解類酶的主要組成部分，脲酶、蛋白酶、酸性磷酸酶可有效表征土壤氮磷有效性。由圖3可知，隨著餅肥替代化肥比例的升高，酶活性均有一定程度的提升。與CK處理相比，2019、2020年T5處理下脲酶酶活性增幅分別為33.33%、66.67%。各餅肥替代比例下，不同處理均有效地增加了酸性磷酸酶活性，其中T4處理下酸性磷酸酶活性提升幅度最高，酶活性為12.76 U/g。T4處理下蔗糖酶活性分別為9.97、11.48 U/g，與T1處理相比，酶活性增幅分別為42.84%、28.26%；2019年T5處理下過氧化氫酶活性為1.98 U/g，酶活性增幅為15.10%；2020年T3處理下過氧化氫酶活性為 3.72 U/g，酶活性增幅為65.31%。餅肥替代處理下，茶園土壤蛋白酶活性差異并不顯著，2019年T4處理下蛋白酶活性較T1高1.58%，2020年T2處理下蛋白酶活性較T1處理高51.84%。綜合數(shù)據(jù)分析，餅肥替代化肥處理對茶園土壤酶活性具有顯著影響，50%～70%比例餅肥替代可有效改善茶園土壤理化性質(zhì)。

表5 2019年不同比例餅肥替代化肥處理對茶園土壤養(yǎng)分的影響

表6 2020年不同比例餅肥替代化肥處理對茶園土壤養(yǎng)分的影響

3 討論與結(jié)論

3.1 餅肥替代化肥利于茶葉品質(zhì)提高

有機肥的施用有助于改良土壤養(yǎng)分供給情況，提高土壤養(yǎng)分供應(yīng)效率，減少礦質(zhì)肥料用量。餅肥替代化肥對茶葉品質(zhì)的提升具有顯著影響，茶多酚、游離氨基酸、水浸出物、酚氨比、咖啡堿等茶葉內(nèi)在化學成分含量的高低對茶葉品質(zhì)的影響至關(guān)重要。在以往針對六安瓜片等綠茶品質(zhì)的提升中，主要通過施用茶葉專用肥，提高游離氨基酸、茶多酚含量，降低茶葉酚氨比，達到提高茶葉品質(zhì)的目的。顏明娟等研究表明，有機無機肥配施能顯著提高茶葉中游離氨基酸和茶多酚等茶葉品質(zhì)指標物質(zhì)的含量。本試驗結(jié)果表明，連續(xù)多年餅肥替代處理能有效降低茶葉酚氨比，與CK相比，2020年T4處理茶葉酚氨比降低23.38%。餅肥替代比例過高會降低茶葉品質(zhì)，30%～70%替代比例下，茶葉品質(zhì)較優(yōu)。張昆等研究表明，茶葉產(chǎn)量、品質(zhì)等相關(guān)指標在70%有機肥配施化肥下最高。本試驗表明，餅肥替代化肥比例在50%～70%時，茶葉產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成指標、內(nèi)在化學成分、感官品質(zhì)綜合效果較好。

3.2 餅肥替代化肥利于改良茶園土壤理化性質(zhì)

高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)茶園的最適pH值范圍為5.0～6.5，本試驗茶園土壤嚴重酸化。吳志丹等經(jīng)過多年試驗發(fā)現(xiàn)，茶園土壤pH值提高幅度與有機肥料的配施比例呈正相關(guān)關(guān)系，有機肥配施化肥能有效改善茶園土壤酸化問題。吳道銘等研究表明，在合理的比例下，有機肥配施化肥能顯著降低土壤酸化。與上述研究相似，經(jīng)過2年餅肥替代試驗，2020年T5處理下土壤pH值為4.79。隨著餅肥配施比例的提高，茶園土壤pH改良效果更顯著。T1處理與CK的pH值相比呈現(xiàn)酸化趨勢，這與山楠等的研究結(jié)果相同，氮肥的使用對茶園土壤酸化起著相當關(guān)鍵的作用。餅肥的使用可有效延緩茶園土壤酸化趨勢，合適的有機肥配施比例能顯著改良土壤性質(zhì)，提高土壤養(yǎng)分生物有效性。李倩等研究表明，有機質(zhì)、有效磷、堿解氮含量與茶葉游離氨基酸和茶多酚等品質(zhì)指標的含量呈現(xiàn)線性相關(guān)，施用有機肥能顯著改良土壤肥力指標，進而改善茶葉品質(zhì)。本試驗結(jié)果表明，餅肥配施下與T1處理相比，土壤養(yǎng)分含量顯著提升。有機肥配施化肥能有效改良茶園土壤物理化學結(jié)構(gòu)，提高微生物活性。本試驗中，相較單施化肥，連續(xù)多年有機肥替代更有助于提升脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶酶活性。通過分析不同比例餅肥替代下對茶葉產(chǎn)量、品質(zhì)性狀及土壤養(yǎng)分性狀的影響，揭示了有機肥替代對茶園生產(chǎn)的有利影響。因此，為提高氮肥利用效率，提高茶葉產(chǎn)量，降低環(huán)境污染危害，應(yīng)嚴格確定茶園餅肥施用比例。

3.3 結(jié)論

本試驗結(jié)果表明，與CK處理相比，餅肥替代化肥處理能顯著提高茶葉產(chǎn)量。餅肥替代下，茶葉百芽質(zhì)量有顯著性提高，芽茶密度指標與全施化肥相比并無明顯差異。隨著餅肥替代化肥比例的提升，2020年咖啡堿、水浸出物含量及酚氨比均呈現(xiàn)先上升再下降的趨勢，70%比例餅肥替代化肥處理下酚氨比最低，為3.31，茶葉感官品質(zhì)提升最具成效。綜合分析，50%餅肥替代下，可促進養(yǎng)分的平衡供給， 對茶葉內(nèi)在品質(zhì)指標有較好的影響。對試驗結(jié)果進行分析，餅肥替代化肥50%～70%比例下，茶園土壤酶活性最佳，70%餅肥替代下土壤肥力性質(zhì)提升最為明顯，茶園土壤pH值改良效果較好。綜合餅肥配施對茶葉產(chǎn)量、品質(zhì)、土壤養(yǎng)分性狀的影響，初步認為茶園70%餅肥替代化肥下能較好改良茶園土壤性狀、茶樹生長發(fā)育狀況及茶葉品質(zhì)。