有機肥替代部分化肥對武夷山茶園土壤理化性質(zhì)的影響

徐斌

武夷山市茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心，福建 武夷山 354300

茶葉是我國重要的經(jīng)濟作物，我國茶園面積和茶葉產(chǎn)量均位居世界第一位[1]。近年來，隨著茶農(nóng)對茶葉高產(chǎn)的追求，有些地區(qū)茶園長期超量單施化肥、不施有機肥，造成茶園土壤養(yǎng)分不平衡現(xiàn)象普遍[2]，引起土壤酸化、養(yǎng)分流失、環(huán)境污染等問題[3]。俞慎等[4]研究表明，土壤有機質(zhì)是茶園土壤熟化程度和肥力水平的重要指標，較高的有機質(zhì)含量是獲得高品質(zhì)茶葉的必需條件，但有機肥總養(yǎng)分含量低、肥效慢，難以滿足作物對養(yǎng)分的需求。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，緩解目前茶園環(huán)境污染問題，同時能夠有效提升茶葉產(chǎn)量與品質(zhì)[5-7]。

2017 年，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布了《開展果菜茶有機肥替代化肥行動方案》等多種形式的茶園化肥減施增效技術(shù)方案，以促進茶產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展。在此背景下，研究茶園有機肥部分替代化肥技術(shù)對于區(qū)域茶園科學施肥意義重大[8]。2018年，武夷山市作為項目試點縣，在市茶葉核心產(chǎn)區(qū)和主要生產(chǎn)企業(yè)開展茶園有機肥替代部分化肥試驗，以期為武夷山茶園合理施肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

武夷山市位于福建省西北部，介于東經(jīng)117°37′22″～118°19′44″ 、北緯27°27′31″～28°04′49″之間，屬中亞熱帶季風濕潤氣候區(qū)，年均降水量1 960mm，年均氣溫19.7 ℃，相對濕度70%～85%。

1.2 試驗設(shè)計

在武夷山市核心產(chǎn)區(qū)和主要生產(chǎn)企業(yè)中選取31 家單位，在其生產(chǎn)基地分別設(shè)置常規(guī)施肥和有機肥替代部分化肥2組施肥模式，每組模式小區(qū)面積為100 m2，連續(xù)3年定位施肥。

在施肥前取土樣分析獲得土壤理化性質(zhì)和養(yǎng)分含量基礎(chǔ)信息。試驗茶園土壤容重（1.15±0.12） g/cm3、pH 4.78±0.49、有機質(zhì)（22.20±0.89） g/kg、全氮（0.10±0.03）%、堿解氮（87.1±24.8）mg/kg、有效磷（89.5±56.1）mg/kg、速效鉀（154.5±89.5）mg/kg、緩效鉀（422.2±389.3） mg/kg。

常規(guī)施肥模式化肥N∶P2O5∶K2O=10∶5∶6，每666.7 m2全氮施用量25 kg、P2O512.5 kg、K2O 15 kg。有機肥含N 2.85%、含P2O51.10%、含K2O 2.32%，2019年、2020年、2021年每666.7 m2有機肥施用量分別為250、350、450 kg，有機肥替代部分化肥處理具體N、P2O5、K2O 養(yǎng)分投入量見表1。有機肥采用溝施，避免表面撒施，開溝應在滴水線外側(cè)，挖深30 cm左右的施肥溝，基肥施用時期一般在每年11—12月?；矢鶕?jù)采摘次數(shù)進行1～2次追肥，1次追肥只追春肥，2次追肥分別在春季和秋（冬）季，肥料用量比例為春季∶秋（冬）季=6∶4。

表1 有機肥替代部分化肥處理每666.7 m2N、P2O5、K2O養(yǎng)分投入量kg

1.3 取樣與分析方法

在每個采樣區(qū)用多點混合法采集0～30 cm 土層土壤，將采集的土壤樣品帶回自然風干、剔除雜物后磨碎，分別過20 目和100 目篩待測。

茶園土壤樣品分析參照土壤農(nóng)化分析方法[9]，pH 測定采用電位法（水土比2.5∶1.0），有機質(zhì)含量采用外加熱重鉻酸鉀氧化-容量法測定，全氮含量采用半微量開氏定氮法測定，堿解氮含量采用堿解擴散法測定，有效磷含量采用碳酸氫鈉浸提-分光光度法測定，速效鉀含量采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定，緩效鉀含量采用硝酸浸提-火焰光度法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010 進行數(shù)據(jù)處理，利用SPSS 18.0 統(tǒng)計軟件進行配對t檢驗和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機肥替代化肥對土壤物理性質(zhì)的影響

2.1.1 有機肥替代化肥對土壤容重的影響

容重反映土壤的松緊度。容重小，表明土壤疏松多孔，結(jié)構(gòu)性良好；反之，表明土壤緊實板結(jié)而缺少團粒結(jié)構(gòu)。從圖1可以看出，2019—2021年，常規(guī)施肥處理土壤容重平均值基本保持不變，但有機肥替代部分化肥處理土壤容重下降幅度較大。經(jīng)過3年試驗，2021年有機肥替代部分化肥處理土壤容重下降到1.08 g/cm3，比試驗前低6.1%，表明茶園施用一定量的有機肥有助于改善土壤結(jié)構(gòu)。

2.1.2 有機肥替代化肥對土壤pH值的影響

適宜茶樹生長的土壤pH 范圍為4.5～6.0，當茶園土壤pH低于4.0時，茶樹生長受到抑制，影響茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)。2019—2021 年，有機肥替代部分化肥處理土壤pH 由4.75 提高到4.97，提高0.22個單位，提高幅度大于常規(guī)施肥處理。2020 年、2021年有機肥替代部分化肥處理土壤pH值分別比常規(guī)施肥處理提高了0.10、0.11個單位，均達顯著差異（圖2），表明茶園采取有機肥替代部分化肥施肥方式可有效緩解茶園土壤酸化。

圖2 有機肥替代化肥對土壤pH的影響

2.2 有機肥替代化肥對土壤化學性質(zhì)的影響

2.2.1 有機肥替代化肥對土壤有機質(zhì)含量的影響

2019—2021 年，常規(guī)施肥和有機肥替代部分化肥處理土壤有機質(zhì)含量都有提高，但有機肥替代部分化肥處理提高幅度更大。與常規(guī)施肥處理相比，2020 年、2021 年有機肥替代部分化肥處理土壤有機質(zhì)含量顯著提高，其中2021 年平均提高了6.9%（圖3），表明有機肥替代部分化肥可以有效提高土壤有機質(zhì)含量。

圖3 有機肥替代化肥對土壤有機質(zhì)含量的影響

2.2.2 有機肥替代化肥對土壤全氮含量的影響

2019—2021 年，常規(guī)施肥和有機肥替代部分化肥處理土壤全氮含量都有提高；有機肥替代部分化肥處理與常規(guī)施肥處理土壤全氮含量差異不顯著（圖4）。雖然有機肥替代部分化肥處理是由有機氮替代部分無機氮，從試驗結(jié)果看，仍可保持土壤氮素水平。

圖4 有機肥替代化肥對土壤全氮含量的影響

2.2.3 有機肥替代化肥對土壤堿解氮含量的影響

2019—2021年，常規(guī)施肥和有機肥替代部分化肥處理土壤堿解氮含量都有提高，但常規(guī)施肥處理提高幅度相對較大。與常規(guī)施肥相比，通過3年試驗，2021 年有機肥替代部分化肥處理土壤堿解氮含量下降5.6%（圖5），可能是由于有機肥替代化肥處理的部分氮為有機氮，需要經(jīng)礦化分解才能變?yōu)闊o機氮，導致土壤堿解氮含量低于常規(guī)施肥。

圖5 有機肥替代化肥對土壤堿解氮含量的影響

2.2.4 有機肥替代化肥對土壤有效磷含量的影響

2019—2021 年，常規(guī)施肥和有機肥替代部分化肥處理土壤有效磷含量呈下降趨勢，可能是由于有機肥替代部分化肥處理總磷肥投入量相比常規(guī)施肥處理少，因此通過3年試驗，2021年有機肥替代部分化肥處理土壤有效磷含量比常規(guī)處理下降12.8%（圖6）。

圖6 有機肥替代化肥對土壤有效磷含量的影響

2.2.5 有機肥替代化肥對土壤速效鉀含量的影響

2019—2021 年，常規(guī)施肥處理土壤速效鉀含量無明顯變化，有機肥替代部分化肥處理速效鉀含量呈下降趨勢。與常規(guī)施肥相比，通過3 年試驗，2021 年有機肥替代部分化肥處理土壤速效鉀含量降低8.0%（圖7）。

圖7 有機肥替代化肥對土壤速效鉀含量的影響

2.2.6 有機肥替代化肥對土壤緩效鉀含量的影響

2019—2021 年，常規(guī)施肥和有機肥替代部分化肥處理土壤緩效鉀含量均有提高，但有機肥替代部分化肥處理提高幅度相對較大（圖8）。與常規(guī)施肥相比，通過3年試驗，2021年有機肥替代部分化肥處理土壤緩效鉀含量增加7.3%。

圖8 有機肥替代化肥對土壤緩效鉀含量的影響

3 小結(jié)與討論

研究表明，隨著植茶年限的延長，土壤酸化程度會加重，有機肥能明顯提高土壤有機質(zhì)含量，減小土壤容重，同時減緩土壤酸化趨勢，明顯提升茶園土壤質(zhì)量[10-12]。在本研究中，武夷山茶園有機肥替代部分化肥處理，土壤容重隨著年限的增加呈現(xiàn)下降的趨勢，表明該模式有助于改善土壤結(jié)構(gòu)。同時有機肥替代部分化肥與單施化肥相比可以顯著提高土壤pH 及有機質(zhì)含量，土壤有機質(zhì)是酸性土壤pH 緩沖容量主要的影響因子之一[13]，有機質(zhì)含有大量的羥基和酚羥基，解離會產(chǎn)生大量的負電荷，影響土壤交換性鋁含量[14]，隨著土壤有機質(zhì)含量增加，可有效緩解茶園土壤酸化風險[11]。

施肥是提升土壤肥力水平的關(guān)鍵措施，施用有機肥是快速改善土壤肥力和微生物群落結(jié)構(gòu)的最有效措施[15]，而有機肥與化肥配施的方式能夠有效穩(wěn)定茶園土壤，為土壤提供養(yǎng)分[16-17]。從本研究結(jié)果來看，雖然第三年有機肥替代部分化肥處理總養(yǎng)分投入量與常規(guī)施肥相當，但N、P2O5、K2O養(yǎng)分投入量中有機形態(tài)占一半，而有機態(tài)養(yǎng)分需經(jīng)過礦化分解才能變?yōu)闊o機態(tài)被作物吸收利用，因此土壤速效養(yǎng)分含量低于常規(guī)施肥。化肥的投入對于快速增加土壤中的有效養(yǎng)分含量有明顯的作用，但從作物的需肥規(guī)律和肥料利用率的角度來看，有機肥含有的有機質(zhì)、養(yǎng)分和微生物可促進土壤生物活動以及團粒結(jié)構(gòu)的形成，增加了毛管孔隙數(shù)量和通氣性，使土壤變得疏松，改善土壤物理性狀，促進作物對養(yǎng)分的吸收[18]。

綜上所述，有機肥替代部分化肥可以降低武夷山茶園土壤容重、提高土壤pH 值，有機肥料的配合施用可以提高茶園土壤養(yǎng)分含量。當?shù)夭柁r(nóng)應適時進行測土，根據(jù)土壤養(yǎng)分含量變化情況，有針對性地進行配方施肥，并通過有機肥施用來減緩土壤酸化趨勢。有機肥替代化肥是化肥減施增效工程的有力措施之一，不僅能減少化肥的施用量，也能進一步改良茶園生態(tài)環(huán)境和土壤環(huán)境，也是綠色生態(tài)茶園的建設(shè)內(nèi)容之一，對武夷巖茶產(chǎn)業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展有著重要意義。