有機肥替代部分化肥對云南大葉茶產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

陳檢鋒，楊向德，馬立鋒，倪康，阮建云，付利波*

1.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境資源研究所，云南 昆明 650205；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部茶樹生物學(xué)與資源利用重點實驗室，浙江 杭州 310008

茶葉是我國重要的經(jīng)濟作物，在帶動茶農(nóng)增收致富過程中發(fā)揮著重要作用。全國18個主要產(chǎn)茶?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）的茶園總面積326.41萬hm2，干毛茶總產(chǎn)量306.32 萬t，總產(chǎn)值為2 928.14 億元。無論是茶園面積，還是茶葉產(chǎn)量均位居世界第一位，但由于不合理施肥特別是化肥過量施用，不僅導(dǎo)致茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)的下降，還對生態(tài)環(huán)境造成嚴重破壞，比如土壤酸化、硝酸鹽淋溶以及溫室氣體排放等[1-2]，嚴重制約了茶產(chǎn)業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展。

有機肥含有豐富的有機質(zhì)、氨基酸以及微量元素等養(yǎng)分。大量研究表明，施用有機肥能有效改善土壤結(jié)構(gòu)[3]、提升土壤肥力[4]，以及增強土壤微生物活性[5]，從而促進作物生長和產(chǎn)量提升。但有機肥總養(yǎng)分含量低、肥效慢，難以滿足作物養(yǎng)分需求，而化肥養(yǎng)分含量高，肥效快。因此，將有機肥和化肥配合施用不僅能夠滿足作物對養(yǎng)分的需求，還能有效改善土壤質(zhì)量[6]，進而提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)。

目前，關(guān)于有機肥替代化肥對茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)影響的研究多集中于中小葉種茶樹品種，而對大葉種茶樹的研究相對較少，限制了有機替代模式在全國范圍的推廣應(yīng)用。因此，本研究以鳳慶大葉群體種為研究對象，開展田間試驗，探究有機肥替代部分化肥對云南大葉茶產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，為促進云南茶產(chǎn)業(yè)的提質(zhì)增效提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于云南省臨滄市鳳慶縣洛黨鎮(zhèn)永和村（東經(jīng)102°45'，北緯25°7'），海拔1 914 m，屬中亞熱帶季風(fēng)氣候。年平均氣溫16.9 ℃；年平均降雨量1 366.6 mm，其中5—10月降雨量達到1 109.0 mm，超過全年降雨量的80%；年平均無霜期較長，達到292 d。供試茶樹為20年生鳳慶大葉群體種，種植模式為單行條栽，行距1.50 m，株距0.4 m。

1.2 試驗設(shè)計

田間試驗布置于2017年9月，設(shè)置不施肥（CK）、農(nóng)民習(xí)慣施肥（FFP）和有機肥替代部分化肥（NPKM）3 個處理。FFP 處理肥料種類和施用量依據(jù)當?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣，肥料種類為化肥和農(nóng)家肥；NPKM 處理肥料用量根據(jù)茶葉的采摘量和茶樹的需肥特性設(shè)定，肥料種類為配方肥和商用有機肥，各處理施肥量見表1。每個處理3個生物學(xué)重復(fù)，每個重復(fù)為5行10 m的試驗小區(qū)。

表1 不同處理的施肥量 kg/hm2

每年3 次施肥，分別為夏茶追肥、秋茶追肥和基肥。其中有機肥、40%的氮肥和全部的磷鉀肥作為基肥一次性施入，夏茶追肥與秋茶追肥均為30%的氮，施肥方式為溝施，施肥深度為15～20 cm，施肥后覆土。

1.3 取樣和試驗方法

茶葉產(chǎn)量統(tǒng)計：鮮葉采用手工采摘，標準為一芽二葉新梢，連續(xù)3年（2018—2020年）統(tǒng)計茶葉產(chǎn)量，每次對各個小區(qū)單獨計產(chǎn)，茶葉年產(chǎn)量為1年內(nèi)各小區(qū)產(chǎn)量總和。

茶葉取樣與品質(zhì)測定：每年進行1 次鮮葉取樣（4月初），鮮葉采集后立即進行微波殺青固樣、80 ℃烘箱干燥、粉碎制樣，用于茶多酚、咖啡堿和游離氨基酸含量的測定。茶多酚、咖啡堿含量按《茶葉中茶多酚和兒茶素類含量的檢測方法》（GB/T 8313—2018）測定[7]，游離氨基酸總量采用茚三酮比色法（GB/T 8314—2013）測定[8]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)分析采用SPSS.22，One-way ANOVA 檢測顯著性差異，不同處理間采用Duncan新復(fù)極差多重比較法，使用SigmaPlot 12.5軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥模式對茶葉產(chǎn)量的影響

通過連續(xù)3年的田間監(jiān)測統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)FP處理和NPKM 處理的茶葉產(chǎn)量均比CK 有顯著提高；3年平均產(chǎn)量FFP處理和NPKM處理較CK分別提高了38%和66%，NPKM 處理比FFP 處理的產(chǎn)量也顯著提高了20%（圖1）。

圖1 不同施肥處理茶葉產(chǎn)量變化

2.2 不同施肥模式對茶葉品質(zhì)的影響

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，施肥顯著提高了茶多酚含量，特別是NPKM處理的茶多酚含量比CK增加5.3～5.6個百分點。與茶多酚變化趨勢一致，NPKM 處理的游離氨基酸含量最高，其次是FFP 處理，3年平均值處理間達到顯著差異（P＜0.05）。FFP 處理和NPKM 處理的咖啡堿含量顯著高于CK，但兩個施肥處理間無顯著差異。酚氨比測定結(jié)果表明，NPKM處理的酚氨比顯著高于FFP處理和CK（圖2）。

圖2 不同施肥處理茶多酚、游離氨基酸、咖啡堿含量及酚氨比變化

2.3 茶葉產(chǎn)量與氮肥投入量之間的關(guān)系

本研究中將氮投入總量分為化學(xué)氮施用量（來自化肥）和有機氮施用量（來自有機肥），并探究它們與茶葉產(chǎn)量之間的關(guān)系。

研究發(fā)現(xiàn)（圖3），茶葉產(chǎn)量與總施氮量呈先增加后降低的二次回歸關(guān)系（R2=0.91，P＜0.01），在總施氮量為298 kg/hm2時，產(chǎn)量達到最大值。與總施氮量變化趨勢一致，茶葉產(chǎn)量與化學(xué)氮施用量也表現(xiàn)為先增加后降低的二次回歸關(guān)系（R2=0.91，P＜0.01），化學(xué)氮施用量在277 kg/hm2時，產(chǎn)量最高。不同于化學(xué)氮施用量，茶葉產(chǎn)量與有機氮施用量之間呈顯著線性正相關(guān)關(guān)系（R2=0.83，P＜0.01）。

圖3 茶葉產(chǎn)量與不同氮肥投入量之間的關(guān)系

2.4 茶葉品質(zhì)與氮肥投入之間的關(guān)系

研究發(fā)現(xiàn)（圖4），無論是茶多酚、游離氨基酸、咖啡堿含量還是酚氨比均與總施氮量和化學(xué)氮施用量之間呈先增加后降低的二次回歸關(guān)系（R2=0.80～0.99，P＜0.01）；除咖啡堿外（二次函數(shù)，R2=0.81，P＜0.01），茶多酚、游離氨基酸含量以及酚氨比與有機氮施用量之間呈顯著線性正相關(guān)（R2=0.78～0.99，P＜0.01）。

圖4 茶葉品質(zhì)成分含量與不同氮肥投入量之間的關(guān)系

3 小結(jié)與討論

3.1 有機肥替代部分化肥對云南大葉茶產(chǎn)量的影響

茶樹是多年生葉用作物，施肥是提高茶葉產(chǎn)量的重要農(nóng)藝措施。本研究中，通過連續(xù)3年田間施肥發(fā)現(xiàn)，施肥使大葉茶的產(chǎn)量增加38%～66%，特別是有機肥替代部分化肥處理，其產(chǎn)量相比農(nóng)民習(xí)慣施肥增加了20%。這與之前在中小葉種茶樹上的研究結(jié)果一致，如孔曉君等[9]研究發(fā)現(xiàn)，減施化肥配施有機肥較普通化肥處理，其產(chǎn)量增加近13%。王子騰等[10]通過連續(xù)2年（2017—2018）田間試驗發(fā)現(xiàn)，有機肥配施比例為20%～50%時，其茶葉產(chǎn)量較其他處理相比最高。顏明娟等[11]研究表明，在茶農(nóng)習(xí)慣施氮量的基礎(chǔ)上減氮20%配施有機肥能夠提高茶葉產(chǎn)量。有機肥施用對產(chǎn)量的提升效應(yīng)可能與有機肥增強土壤微生物活性有關(guān)，在其他作物系統(tǒng)上已經(jīng)得到很好的驗證，比如水稻[12]。

3.2 有機肥替代部分化肥對云南大葉茶品質(zhì)的影響

茶多酚和氨基酸是茶葉中的重要呈味物質(zhì)，其含量及比例直接決定茶葉的品質(zhì)。茶多酚、氨基酸含量，以及酚氨比適當增加，有利于紅茶品質(zhì)的形成。本研究中，有機肥替代部分化肥處理的茶多酚、氨基酸含量以及酚氨比均最高，這和王凱等[13]對勐海大葉種的研究結(jié)果一致，研究結(jié)果表明，有機肥配施處理能顯著提高大葉茶品質(zhì)，其氨基酸、茶多酚和咖啡堿含量較常規(guī)施肥分別提高了36.41%、14.34%和28.00%。有機肥所含有的有機質(zhì)、氨基酸以及微量元素等養(yǎng)分，在茶葉品質(zhì)成分形成過程中發(fā)揮重要作用，這可能是配施有機肥提高茶葉品質(zhì)的重要原因之一，具體機理解析需今后進一步探究。