论文部分内容阅读
摘 要：为给茶园化肥减施增效提供依据和技术支撑，本研究以黔东北1个9龄无性系‘福鼎大白茶’茶园为研究对象，设置5个处理，CK：对照，不施肥;CF：习惯施肥;T1：化肥减施量32.1%;T2：化肥减施量33.8%;T3：化肥减施量46.0%，比较分析不同处理对茶叶产量、品质、养分利用率和经济效益的影响。结果表明T1、T2、T3的全年干茶叶产量分别为3524.1、3644.4、3835.7 kg/hm2，显著高于CF（3127.3 kg/hm2），T1、T2、T3、CF的这一指标显著高于CK （2172.6 kg/hm2）;各季度T1的酚氨比最低，秋季CF、T1、T2之间的酚氨比无显著差异，春、夏季CF、T2、T3之间的酚氨比无显著差异;总体上，T1、T2、T3新梢年氮、磷、钾素的吸收量和利用率高于CF，T3效果最好;各施肥处理的年纯收入显著高于CK（3.69万元/hm2）;相较于CF，T1、T2、T3每年分別节本增效1.48、1.39、1.52万元/hm2。茶园肥料沟施效果好于撒施，T1、T3化肥减施增效较好，T3更好。建议调整茶树专用肥氮、磷、钾元素配比，增加茶树专用肥的有机肥及其有机质含量;T3增加有机肥替代比例。
关键词：茶园;施肥技术;产量;品质;养分利用率;经济效益
中图分类号：S571.1 文献标识码：A
Yield， Quality， Nutrient Use Efficiency and Economic Profit of Tea under Different Fertilizer Reduction Techniques in Tea Garden
LIU Shengchuan1， LIN Kaiqin2， LIANG Sihui2， HE Ping2， WEI Jie2， YAN Donghai2， XU Lin1， HE Guoju1， ZHOU Yufeng2*
1. School of Biological and Environmental Engineering， Guiyang University， Guiyang， Guizhou 550005， China; 2. Tea Research Institute， Guizhou Academy of Agricultural Sciences， Guiyang， Guizhou 550006， China
Abstract： To provide valuable resources and techniques for saving fertilizer and improving fertilizer efficiency in tea garden， a tea garden planted with 9-year-old clonal cultivar ‘Fudingdabaicha’， located in northeast Guizhou Province， was selected to conduct field tests. We performed the analysis of the effects of five treatments on tea yield， quality， nutrient use efficiency and economic profit. The five treatments were 1） the control （CK）， no fertilizer， 2） conventional fertilization （CF）， 3） treatment 1， 2 and 3 （T1， T2， T3）. 32.1%， 33.8% and 46.0% chemical fertilizer was reduced in T1， T2 and T3 compared with CF， respectively. The annual yield of dry tea from T1， T2 and T3 was 3524.1， 3644.4 and 3835.7 kg/hm2， respectively， which was significantly higher than that of CF （3127.3 kg/hm2 ）， while the value in T1， T2， T3 and CF was significantly higher than that of CK （2172.6 kg/hm2）. The lowest the ratio of tea polyphenols to free amino acids （TP/AA） in each season among five treatments was observed in T1. No significant difference for TP/AA were observed among CF， T1 and T2 in autumn. There were no significant difference of TP/AA among CF， T2 and T3 in spring and summer. In general， the annual nitrogen （N）， phosphorus （P） and potassium （K） uptake amount and use efficiency was higher in T1， T2 and T3 than in CF， the best effect was observed in T3. The annual net income of each fertilization treatment was significantly higher than that of CK （36 900 yuan/hm2）. Compared with CF， the annual net income could be increased by 14 800， 13 900 and 15 200 yuan/hm2， respectively. Our data showed that fertilizer furrow application is better than broadcast application in tea garden， and indicated that T1 and T3 contributed more to saving fertilizer and improving fertilizer efficiency compared to CF， while T3 was better. Our results suggested that the proportion of N， P and K should be adjusted， and the content of organic fertilizer and organic matter should be increased in tea special fertilizer. Additionally， the replacement ratio of organic fertilizer should be increased in T3. Keywords： tea garden; technique of fertilization; yield; quality; nutrient use efficiency; economic profit
DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.09.022
茶叶是我国重要的经济作物，对促进农村经济发展和国家解决“三农”问题具有重要的现实意义。多年生叶用植物茶树需肥量大，过量使用化肥，不仅增加成本、污染环境，还会危及茶叶质量安全和销售等，如何减少茶园化肥施用量，提高养分利用率，保障茶园环境友好十分紧迫[1-2]。为实现农作物化肥减施增效，国内外在化肥配制、有机肥替代化肥、新型高效肥料创新、化肥施用限量、施肥技术等方面持续开展研究[3-4]。2015年以来，我国高度重视化肥减施增效，深入开展化肥零增长行动，已提前实现2020年化肥零增长的目标。尤其在水稻、玉米、小麦三大粮食作物这方面的研究及其推广较好，化肥利用率稳步提高[5-7]。在茶树方面，已有不少研究表明茶园沟施效果好于撒施[8]、机械开沟施肥效果优于人工开沟施肥[9]、新型肥料减施增效优于传统肥料[10-11]、有机肥替代部分化肥减施增效更好[12-13]。然而，当前我国茶园施肥中依然存在过量施肥、养分比例不当、茶树专用肥占比少、有机养分替代率较低和撒施等问题[14-15]。为此，本研究通过对施茶树专用有机无机复混肥、控释肥、控释肥搭配微生物有机肥与习惯施肥、不施肥进行比较，就不同施肥方式对茶叶产量、品质成分、养分利用率及经济效益进行了分析，旨在为提高茶叶品质、产量，实现茶园化肥减施增效和茶产业绿色发展提供依据和技术支撑。
1 材料与方法
1.1 材料
2017年10月至2018年10月，于贵州省思南县晨曦生态農业专业合作社（SN）茶园开展田间试验。该基地海拔970 m，地理坐标28°1′50″ N，108°9′1″ E，品种为无性系‘福鼎大白茶’，树龄9年。施基肥前试验地的土壤肥力如表1所示，总体肥力较差，尤其缺有机质、氮肥和磷肥。
复合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）、茶树专用复混肥（N∶P2O5∶K2O=11∶5∶4，有机质≥20%）、控释肥（N∶P2O5∶K2O=22∶8∶12）、微生物有机肥（有机质≥60%，腐植酸≥20%，有效活菌数≥0.40×108/g，总养分含量≥5%，N∶P2O5∶K2O=2∶1∶1）、尿素（总氮≥46.4%）。
1.2 方法
1.2.1 试验设计 采用由相同技术模式组成的、随机排列的小区对比模式，共3个小区（重复），各小区每个技术模式的施肥面积333.5 m2。
本试验共设置5个处理（表2），对照（CK）一年四季不施肥，施药、锄草、修剪等管理方式同其他技术模式。习惯施肥方式（CF）基肥和追肥均采用行间撒施。施肥新模式1、2、3（T1、T2、T3）为茶树专用有机无机复混肥、控释肥、微生物有机肥替代化肥技术模式。
各处理养分用量如表3所示，相较于CF，T1、T2、T3的化肥减施量分别为32.1%、33.8%、46.0%，氮素减施量分别为10.1%、21.4%、19.8%。
1.2.2 样品采集、处理、检测 春茶采摘一芽二叶，夏秋茶机采，记录产量。春、夏、秋各观测发芽密度1次，调查每点（33.3 cm×33.3 cm）10 cm叶层范围内萌动芽以上的芽梢数。分别取春、夏、秋第1轮茶的一芽二叶，测百芽重。每次计产时，随机称取鲜叶500 g，杀青烘干称重，检测非水分含量（干叶含量）。从每个处理小区机采鲜叶中随机称取150 g鲜叶，按单芽、一芽一叶、一芽二叶、一芽三叶、其他（一芽四叶、对夹叶、单片、破碎芽叶、老叶梗等）进行分类、称重，检测鲜叶机械组成[18]。采摘第1轮春、夏、秋茶的一芽二叶，及时杀青、烘干，制作理化样，分别采用GB 5009.3—2016、GB/T 8305—2013、GB/T 8312— 2013、GB/T 8313—2018和GB/T 8314—2013检测水分、水浸出物、咖啡碱、茶多酚和游离氨基酸含量。采用NY/T 2017—2011检测氮、磷、钾含量。指标检测均为3次重复。
1.2.3 新梢氮、磷、钾素利用率计算及各模式经济效益分析 参照董庆玲等[19]、朱海等[20]方法，计算氮、磷、钾素利用效率相关指标。
新梢氮、磷、钾素积累量（kg/hm2）=新梢干物质量×新梢含氮、磷、钾量。
新梢氮、磷、钾肥农学效率（kg/kg）=（施氮、磷、钾区新梢产量–不施氮、磷、钾区新梢产量）/氮、磷、钾施用量。
新梢氮、磷、钾的表观回收率（%）=（施氮、磷、钾区新梢氮、磷、钾吸收量–不施氮、磷、钾区新梢氮、磷、钾肥吸收量）/氮、磷、钾施用量。
氮、磷、钾的农学生理效率（kg/kg）=（施氮、磷、钾肥区产量–不施氮、磷、钾区新梢产量）/（施氮、磷、钾肥区新梢氮、磷、钾吸收量–不施氮、磷、钾区新梢氮、磷、钾吸收量）。
根据当地茶叶生产实际情况调研（表4），统计全年产值、劳动力成本、肥料成本，估算每个模式的经济效益。
1.3 数据处理
化肥减施量以CF为对照。利用SPSS 20.0软件对相关试验数据进行方差、LSD多重比较分析[21]。
2 结果与分析
2.1 发芽密度和一芽二叶百芽干重
如图1A所示，春茶发芽密度为T3>T1> T2>CF>CK，夏、秋茶发芽密度为T3>T1>CF> T2>CK。T3的春、夏、秋发芽密度显著大于其他处理。 图1B显示，春夏茶T2、T3、CF的一芽二叶百芽干重显著大于CK，秋茶除了T 一芽二叶百芽干重都显著大于CK。春、夏、秋茶的一芽二叶百芽干重，在T1、T2、T3、CF之间无显著差异。
2.2 鲜叶、干茶产量与机采鲜叶机械组成
春茶鲜叶产量为T3>T2>T1>CF>CK，夏茶鲜叶产量为T3>T1>T2>CF>CK，秋茶鲜叶产量为T3>T2>T1>CF>CK，全年鲜叶产量为T3>T1> T2>CF>CK（图2A）。各处理间的鲜叶非水分含量无显著差异（图2B）。施肥处理的全年干茶叶产量显著高于CK（2172.6 kg/hm2），T1、T2、T3的全年干茶叶产量分别为3524. 3644.4，3835.7 kg/hm2，显著高于CF（3127.3 kg/hm2）（图2C）。
机采鲜叶机械组成如表5所示，总体来看，所有处理的一芽四叶、对夹叶、单片、破碎芽叶、老叶梗等占的比列较高，机采效果差，所采鲜叶适制大宗茶，T1和T3的机采效果略好于其他处理。
2.3 生化成分差异
全年各处理茶样的水浸出物≥40%（图3B）。春、夏季，各处理的咖啡碱含量无显著差异，秋季CK和T3的咖啡碱含量显著低于CF和T1（图3E）。各季度T1的酚氨比最低，秋茶CF、T1、T2之间的酚氨比无显著差异，春、夏季，CF、T2、T3之间的酚氨比无显著差异（图3F）。从酚氨比分析来看，相较于春、夏、秋季CF的绿茶品质，T1效果更好，T2接近，CK和T3的秋茶略差。
2.4 5个处理对新梢全氮、磷、钾素积累量的影响
施肥处理的茶树春、夏、秋季新梢氮和磷含量显著高于CK（图4A，B）。春季，T1、T3的新梢氮含量显著高于T2，不显著高于CF;夏、秋季，CF、T1、T2、T3新梢氮含量无显著差异（图4A）。春季T1、T2、T3新梢磷含量不显著高于CF;夏季CF的磷含量显著高于T2、T 与T1无显著差异;秋季T2、T3的磷含量显著高于CF、T1（图4B）。春季，T1钾含量显著低于其他处理;夏季CF、T1的钾含量显著高于CK、T2，与T3无显著差异;秋季CK钾含量显著低于施肥处理，T3钾含量显著高于CF、T 与T2无显著差异（图4C）。综合来看，施肥能有效增加茶树新梢对氮、磷、钾的积累量，T3模式更能促进氮、钾素的吸收。
2.5 5个处理对新梢年均氮、磷、钾素吸收量及其表观回收率、农学效率、农学生理效率的影响
如表6所示，CK的新梢全年氮素吸收量显著低于其他处理，T1、T2、T3的新梢全年氮素吸收量显著高于CF。T2、T3的氮素表观回收率和农学效率优于CF、T1。各处理间氮素农学生理效率无显著差异。结果表明施肥能够显著提高茶树新梢全年氮素吸收量，T1、T2、T3的氮素利用率优于CF，T3效果更好。
施肥能够显著提高茶树新梢全年磷素吸收量，T1、T2、T3的效果好于CF，T2、T3效果更优（表6）。由表6可知，施肥也可显著提高茶树新梢全年钾素吸收量，相较于CF，T1、T2、T3的效果更好，T3效果最优。
2.6 不同处理的经济效益分析
从表7可以看出，CF、T1、T2、T3的全年茶叶产值和纯收入显著高于CK，T1、T2、T3的全年茶叶产值和纯收入显著高于CF。T1、T2、T3的年纯收入分别为6.36、6.27、6.40万元/hm2，无显著差异，T3的经济效益略优。相较于CF年 纯收入4.88万元/hm2，T1、T2、T3的每年每公顷纯收入分别增收1.48、1.39、1.52万元。
3 讨论
茶树新梢中氮、磷、钾的含量分别可达4%～ 7%、0.3%～1%、2%～3%，需求养分较大，尤其是氮[22]。本研究表明施肥处理（CF、T1、T2、T3）的茶园茶叶产量、品质和经济效益显著优于不施肥处理（CK）。习惯施肥（CF）主要采用撒施，肥料易于挥发和淋失，土壤易于板结，降低茶树抗旱性。相较于CF，本研究采用開沟施肥的T1、T2、T3化肥减施量分别为32.1%、33.8%、46.0%，T1、T2、T3全年干叶产量显著高于CF，T1和T3的机采效果略好于CF，4个处里间的绿茶品质差异不大，T1、T2、T3化肥利用率优于CF。这与刘声传等[11-12]、马立锋等[23]、杨浩瑜等[24]的研究结论一致，再次表明，相较于撒施，即使在减少一定量化肥用量的情况下，茶园沟施的综合效果更好。
确定茶园氮、磷和钾基准配比和用量基准，是实现茶园化肥减施增效的重要前提[15]。贵州茶园主要施用等养分比例的高浓度复合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15或17∶17∶17），不符合茶树叶片养分需求，磷、钾养分过量，浪费肥料[25]。农业农村部发布《2018年果菜茶有机肥替代化肥技术指导意见》，要求茶园施用的复合肥N∶P2O5∶K2O=18∶8∶12或相近配方。经过多年研究，阮建云等[15]提出了不同生产方式茶园的氮、磷和钾基准配比和用量基准，对于大宗茶混合生产方式茶园（春茶名优茶、夏秋茶大宗茶），每年氮300～450 kg/hm2（400～450 kg/hm2效果好，不超过450 kg/hm2），磷（P2O5）、钾（K2O）分别为60～90 kg/hm2（不超过150 kg/hm2）和60～ 120 kg/hm2（不超过150 kg/hm2）。这也是本研究CF施用等养分比例的高浓度复合肥，导致综合效益差的原因。本研究的T1施用的茶树专用复混肥N∶P2O5∶K2O=11∶5∶4，磷养分含量略高，钾养分略低，也许改成N∶P2O5∶K2O=11∶4∶5，效果更好。茶树新梢的镁含量为干重的0.12%～ 0.3%，施镁肥可增产9%～38%，提高茶叶品质[26]。阮建云等[15]建议茶园每年施镁（MgO）40～60 kg/hm2，其团队研制的茶树专用肥（N∶P2O5∶K2O∶MgO=18∶8∶12∶2）效果好，已在浙江推广。本研究的施肥模式，若是补上镁肥，效果也许更好。 新型肥料（缓/控释肥）养分利用更高效、环境更友好，替代传统、常规的低效化肥产品，是提升施肥效率的重要技术措施[3]。与已有不少研究结果一致[11-12，27-28]。本研究再次表明相对于常规肥料，控释肥具有更好的综合效益，尤以控释肥与有机肥配施效果更好。
有机肥替代化肥技术是实现茶园化肥“零增长”的重要技术之一，施用有机肥不仅可以提高茶叶品质，还可改善土壤理化性质[29-32]。我国主要茶区进行的有机肥替代化肥试验显示，以有机肥替代化肥氮的30%效果最好[29，33]。有机肥搭配化肥施用时，有机肥养分含量一般为总施肥量养分含量的20%～30%[29]。农业农村部发布《2018年果菜茶有机肥替代化肥技术指导意见》，要求大宗绿茶茶园每年基肥施商品畜禽粪有机肥3000～4500 kg/hm2、茶树专用肥（N∶P2O5∶K2O=18∶8∶12或相近配方）450～750 kg/hm2。在本研究中，T1的酚氨比低于CF，这可能与该技术模式的氮素含量较高有关，但其产量、化肥利用率低于T2、T 经济效益低于T 表明该茶树专用肥的有机无机配比还有待改善，也许增加有机质含量、降低化肥含量效果更好。此外，本研究T3的产量、化肥利用率、经济效益最好，但存在酚氨比略高于CF的现象，这可能与该模式的有机肥替代率偏低，需增加有机肥施用量有关，若每公顷增施1500 kg，其品质、产量可能更好，但成本增加不少，其综合效益有待进一步研究。
本研究从氮、磷和钾基准配比和用量、调整肥料结构、有机肥替代部分化肥、改进施肥方式方面，综合研究了不同施肥技术对茶园产量、品质、化肥利用率、经济效益的影响，初步认为茶树专用肥（T1）、控释肥配施有机肥（T3）的化肥减施效果较好，尤以T3模式效果更好。但还存在着茶树专用肥的氮、磷和钾配比不当，茶树专用肥的有机肥及其有机质含量偏低，T3模式有机肥替代比例偏低，以及所有施肥模式缺乏镁肥等缺陷，还需进一步深入研究。
参考文献
[1] 倪 康， 蔡晓明， 阮建云. 践行绿色发展理念——推进茶园化肥农药减施[J]. 植物生理学报， 2016， 52（12）： 1766-1767.
[2] Chen C F， Lin J Y. Estimating the gross budget of applied nitrogen and phosphorus in tea plantations[J]. Sustainable Environment Research， 2016， 26（3）： 124-130.
[3] 周 卫. 化学肥料减施增效调控途径[J]. 高效施肥， 2016（37）： 3-5.
[4] Zhang J J， Ding X P， Ullah W C， et al. Nutrient expert improves nitrogen efficiency and environmental benefits for winter wheat in China[J]. Agronomy Journal， 2018， 110（2）： 696-706.
[5] 付浩然， 李婷玉， 曹寒冰， 等. 我国化肥减量增效的驱动因素探究[J]. 植物营养与肥料学报， 2020， 26（3）： 561-580.
[6] 柳 瑞， Hafeez A， 李恩琳， 等. 减氮配施稻秆生物炭对稻田土壤养分及植株氮素吸收的影响[J]. 应用生态学报， 2020， 31（7）： 2381-2389.
[7] Klikocka H， Cybulska， Nowak A. Efficiency of fertilization and utilization of nitrogen and sulphur by spring wheat[J]. Polish Journal of Environmental Studies， 2017， 26（5）： 2029-2036.
[8] 程博一， 韩艳娜， 李叶云， 等. 施肥模式对茶叶品质、产量构成及土壤肥力的影响[J]. 中国生态农业学报， 2014， 22（5）： 525-533.
[9] 马立锋， 吕闰强， 黄海涛， 等. 机械施肥对茶叶产量、品质和养分吸收的影响及经济效益分析[J]. 浙江农业科学， 2017， 58（3）： 391-395， 402.
[10] 王子腾， 耿元波， 梁 涛， 等. 减施化肥和配施有机肥对茶园土壤养分及茶叶产量和品质的影响[J]. 生态环境学报， 2018， 27（12）： 2243-2251.
[11] 刘声传， 龙 毅， 林开勤， 等. 化肥减施对 ‘黔茶1号’ 产量与品质的影响[J]. 中国农学通报， 2018， 34（6）： 60-64.
[12] 劉声传， 林开勤， 周弟鑫， 等. 茶园控释复合肥肥效与施用技术研究[J]. 中国土壤与肥料， 2019（4）： 164-171.
[13] 王建华， 马军伟， 俞巧钢， 等. 有机肥部分替代化肥对茶叶产量与品质的影响[J]. 浙江农业科学， 2020， 61（4）： 689-691.
[14] 倪 康， 廖万有， 伊晓云， 等. 我国茶园施肥现状与减施潜力分析[J]. 植物营养与肥料学报， 2019， 25（3）： 421-432. [15] 阮建云， 马立锋， 伊晓云， 等. 茶树养分综合管理与减肥增效技术研究[J]. 茶叶科学， 2020， 40（1）： 85-95.
[16] 骆耀平. 茶树栽培学[M]. 5版. 北京： 中国农业出版社， 2018： 223.
[17] 中华人民共和国农业部. NYT/T653-2004茶叶产地环境条件技术[S]. 北京： 中国标准出版社， 2004.
[18] 刘德和， 肖 星， 殷丽琼， 等. 云南茶园机械采摘适应性研究[J]. 山东农业科学， 2015，47（4）： 49-51.
[19] 董庆玲， 娄焕昌， 张 慧， 等. 普通和控释尿素配合深施提高冬小麦花期旗叶光合性能与氮素利用效率[J]. 植物营养与肥料学报， 2019， 25（7）： 1134-1145.
[20] 朱 海， 杨劲松， 姚荣江， 等. 有机无机肥配施对滨海盐渍农田土壤盐分及作物氮素利用的影响[J]. 中国生态农业学报， 2019， 27（3）： 441-450.
[21] 吕振通， 张凌云. SPSS统计分析与应用[M]. 北京： 机械工业出版社， 2010： 144-172.
[22] Chen C S， Zhong Q S， Lin Z H， et al. Screening tea varieties for nitrogen efficiency[J]. Journal of Plant Nutrition， 2017， 40（12）： 1797-1804.
[23] 马立锋， 倪 康， 伊晓云， 等. 浙江茶园化肥减施增效技术模式及示范应用效果[J]. 中国茶叶， 2019， 41（10）： 40-43.
[24] 杨浩瑜， 刘惠见， 张乃明， 等. 化肥减施处理对茶园土壤养分及茶叶品质的影响[J]. 南方农业学报， 2020， 51（4）： 887-896.
[25] 尼姣姣， 王 勇， 卢小娜， 等. 贵州湄潭‘黔湄601’茶叶施肥现状及优化对策[J]. 中国热带农业， 2017（1）： 36-39.
[26] 张群峰. 茶树镁营养添镁茶更香[J]. 中国农资， 2019（10）： 17.
[27] 韩文炎， 马立锋， 石元值， 等. 茶树控释氮肥的施用效果与合理施用技术研究[J]. 植物营养与肥料学报， 2007，13（6）： 1148-1155.
[28] 马立锋， 苏孔武， 黎金兰， 等. 控释氮肥对茶叶产量、品质和氮素利用效率及经济效益的影响[J]. 茶叶科学， 2015， 35（4）： 354-362.
[29] 伊晓云， 马立锋， 石元值， 等. 茶园有机肥使用和有机肥替代化肥技术[J]. 中国茶叶， 2018， 40（6）： 10-13.
[30] Ren C H. Integrated emergy and economic evaluation of tea production chains in Anxi， China[J]. Ecological Engineering， 2013， 60： 354-362.
[31] Das S， Borua P K， Bhagat R M. Soil nitrogen and tea leaf properties in organic and conventional farming systems under humid sub-tropical conditions[J]. Organic Agriculture， 2016， 6（2）： 119-132.
[32] 劉 威， 张永瑞， 任倩倩， 等. 有机肥与茶叶配方肥配施对茶叶产量和品质的影响[J]. 湖北农业科学， 2019， 58（5）： 73-75.
[33] 吴志丹， 尤志明， 江福英， 等. 配施有机肥对茶园土壤性状及茶叶产质量的影响[J]. 土壤， 2015， 47（5）： 874-879.
责任编辑：白 净
关键词：茶园;施肥技术;产量;品质;养分利用率;经济效益
中图分类号：S571.1 文献标识码：A
Yield， Quality， Nutrient Use Efficiency and Economic Profit of Tea under Different Fertilizer Reduction Techniques in Tea Garden
LIU Shengchuan1， LIN Kaiqin2， LIANG Sihui2， HE Ping2， WEI Jie2， YAN Donghai2， XU Lin1， HE Guoju1， ZHOU Yufeng2*
1. School of Biological and Environmental Engineering， Guiyang University， Guiyang， Guizhou 550005， China; 2. Tea Research Institute， Guizhou Academy of Agricultural Sciences， Guiyang， Guizhou 550006， China
Abstract： To provide valuable resources and techniques for saving fertilizer and improving fertilizer efficiency in tea garden， a tea garden planted with 9-year-old clonal cultivar ‘Fudingdabaicha’， located in northeast Guizhou Province， was selected to conduct field tests. We performed the analysis of the effects of five treatments on tea yield， quality， nutrient use efficiency and economic profit. The five treatments were 1） the control （CK）， no fertilizer， 2） conventional fertilization （CF）， 3） treatment 1， 2 and 3 （T1， T2， T3）. 32.1%， 33.8% and 46.0% chemical fertilizer was reduced in T1， T2 and T3 compared with CF， respectively. The annual yield of dry tea from T1， T2 and T3 was 3524.1， 3644.4 and 3835.7 kg/hm2， respectively， which was significantly higher than that of CF （3127.3 kg/hm2 ）， while the value in T1， T2， T3 and CF was significantly higher than that of CK （2172.6 kg/hm2）. The lowest the ratio of tea polyphenols to free amino acids （TP/AA） in each season among five treatments was observed in T1. No significant difference for TP/AA were observed among CF， T1 and T2 in autumn. There were no significant difference of TP/AA among CF， T2 and T3 in spring and summer. In general， the annual nitrogen （N）， phosphorus （P） and potassium （K） uptake amount and use efficiency was higher in T1， T2 and T3 than in CF， the best effect was observed in T3. The annual net income of each fertilization treatment was significantly higher than that of CK （36 900 yuan/hm2）. Compared with CF， the annual net income could be increased by 14 800， 13 900 and 15 200 yuan/hm2， respectively. Our data showed that fertilizer furrow application is better than broadcast application in tea garden， and indicated that T1 and T3 contributed more to saving fertilizer and improving fertilizer efficiency compared to CF， while T3 was better. Our results suggested that the proportion of N， P and K should be adjusted， and the content of organic fertilizer and organic matter should be increased in tea special fertilizer. Additionally， the replacement ratio of organic fertilizer should be increased in T3. Keywords： tea garden; technique of fertilization; yield; quality; nutrient use efficiency; economic profit
DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.09.022
茶叶是我国重要的经济作物，对促进农村经济发展和国家解决“三农”问题具有重要的现实意义。多年生叶用植物茶树需肥量大，过量使用化肥，不仅增加成本、污染环境，还会危及茶叶质量安全和销售等，如何减少茶园化肥施用量，提高养分利用率，保障茶园环境友好十分紧迫[1-2]。为实现农作物化肥减施增效，国内外在化肥配制、有机肥替代化肥、新型高效肥料创新、化肥施用限量、施肥技术等方面持续开展研究[3-4]。2015年以来，我国高度重视化肥减施增效，深入开展化肥零增长行动，已提前实现2020年化肥零增长的目标。尤其在水稻、玉米、小麦三大粮食作物这方面的研究及其推广较好，化肥利用率稳步提高[5-7]。在茶树方面，已有不少研究表明茶园沟施效果好于撒施[8]、机械开沟施肥效果优于人工开沟施肥[9]、新型肥料减施增效优于传统肥料[10-11]、有机肥替代部分化肥减施增效更好[12-13]。然而，当前我国茶园施肥中依然存在过量施肥、养分比例不当、茶树专用肥占比少、有机养分替代率较低和撒施等问题[14-15]。为此，本研究通过对施茶树专用有机无机复混肥、控释肥、控释肥搭配微生物有机肥与习惯施肥、不施肥进行比较，就不同施肥方式对茶叶产量、品质成分、养分利用率及经济效益进行了分析，旨在为提高茶叶品质、产量，实现茶园化肥减施增效和茶产业绿色发展提供依据和技术支撑。
1 材料与方法
1.1 材料
2017年10月至2018年10月，于贵州省思南县晨曦生态農业专业合作社（SN）茶园开展田间试验。该基地海拔970 m，地理坐标28°1′50″ N，108°9′1″ E，品种为无性系‘福鼎大白茶’，树龄9年。施基肥前试验地的土壤肥力如表1所示，总体肥力较差，尤其缺有机质、氮肥和磷肥。
复合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）、茶树专用复混肥（N∶P2O5∶K2O=11∶5∶4，有机质≥20%）、控释肥（N∶P2O5∶K2O=22∶8∶12）、微生物有机肥（有机质≥60%，腐植酸≥20%，有效活菌数≥0.40×108/g，总养分含量≥5%，N∶P2O5∶K2O=2∶1∶1）、尿素（总氮≥46.4%）。
1.2 方法
1.2.1 试验设计 采用由相同技术模式组成的、随机排列的小区对比模式，共3个小区（重复），各小区每个技术模式的施肥面积333.5 m2。
本试验共设置5个处理（表2），对照（CK）一年四季不施肥，施药、锄草、修剪等管理方式同其他技术模式。习惯施肥方式（CF）基肥和追肥均采用行间撒施。施肥新模式1、2、3（T1、T2、T3）为茶树专用有机无机复混肥、控释肥、微生物有机肥替代化肥技术模式。
各处理养分用量如表3所示，相较于CF，T1、T2、T3的化肥减施量分别为32.1%、33.8%、46.0%，氮素减施量分别为10.1%、21.4%、19.8%。
1.2.2 样品采集、处理、检测 春茶采摘一芽二叶，夏秋茶机采，记录产量。春、夏、秋各观测发芽密度1次，调查每点（33.3 cm×33.3 cm）10 cm叶层范围内萌动芽以上的芽梢数。分别取春、夏、秋第1轮茶的一芽二叶，测百芽重。每次计产时，随机称取鲜叶500 g，杀青烘干称重，检测非水分含量（干叶含量）。从每个处理小区机采鲜叶中随机称取150 g鲜叶，按单芽、一芽一叶、一芽二叶、一芽三叶、其他（一芽四叶、对夹叶、单片、破碎芽叶、老叶梗等）进行分类、称重，检测鲜叶机械组成[18]。采摘第1轮春、夏、秋茶的一芽二叶，及时杀青、烘干，制作理化样，分别采用GB 5009.3—2016、GB/T 8305—2013、GB/T 8312— 2013、GB/T 8313—2018和GB/T 8314—2013检测水分、水浸出物、咖啡碱、茶多酚和游离氨基酸含量。采用NY/T 2017—2011检测氮、磷、钾含量。指标检测均为3次重复。
1.2.3 新梢氮、磷、钾素利用率计算及各模式经济效益分析 参照董庆玲等[19]、朱海等[20]方法，计算氮、磷、钾素利用效率相关指标。
新梢氮、磷、钾素积累量（kg/hm2）=新梢干物质量×新梢含氮、磷、钾量。
新梢氮、磷、钾肥农学效率（kg/kg）=（施氮、磷、钾区新梢产量–不施氮、磷、钾区新梢产量）/氮、磷、钾施用量。
新梢氮、磷、钾的表观回收率（%）=（施氮、磷、钾区新梢氮、磷、钾吸收量–不施氮、磷、钾区新梢氮、磷、钾肥吸收量）/氮、磷、钾施用量。
氮、磷、钾的农学生理效率（kg/kg）=（施氮、磷、钾肥区产量–不施氮、磷、钾区新梢产量）/（施氮、磷、钾肥区新梢氮、磷、钾吸收量–不施氮、磷、钾区新梢氮、磷、钾吸收量）。
根据当地茶叶生产实际情况调研（表4），统计全年产值、劳动力成本、肥料成本，估算每个模式的经济效益。
1.3 数据处理
化肥减施量以CF为对照。利用SPSS 20.0软件对相关试验数据进行方差、LSD多重比较分析[21]。
2 结果与分析
2.1 发芽密度和一芽二叶百芽干重
如图1A所示，春茶发芽密度为T3>T1> T2>CF>CK，夏、秋茶发芽密度为T3>T1>CF> T2>CK。T3的春、夏、秋发芽密度显著大于其他处理。 图1B显示，春夏茶T2、T3、CF的一芽二叶百芽干重显著大于CK，秋茶除了T 一芽二叶百芽干重都显著大于CK。春、夏、秋茶的一芽二叶百芽干重，在T1、T2、T3、CF之间无显著差异。
2.2 鲜叶、干茶产量与机采鲜叶机械组成
春茶鲜叶产量为T3>T2>T1>CF>CK，夏茶鲜叶产量为T3>T1>T2>CF>CK，秋茶鲜叶产量为T3>T2>T1>CF>CK，全年鲜叶产量为T3>T1> T2>CF>CK（图2A）。各处理间的鲜叶非水分含量无显著差异（图2B）。施肥处理的全年干茶叶产量显著高于CK（2172.6 kg/hm2），T1、T2、T3的全年干茶叶产量分别为3524. 3644.4，3835.7 kg/hm2，显著高于CF（3127.3 kg/hm2）（图2C）。
机采鲜叶机械组成如表5所示，总体来看，所有处理的一芽四叶、对夹叶、单片、破碎芽叶、老叶梗等占的比列较高，机采效果差，所采鲜叶适制大宗茶，T1和T3的机采效果略好于其他处理。
2.3 生化成分差异
全年各处理茶样的水浸出物≥40%（图3B）。春、夏季，各处理的咖啡碱含量无显著差异，秋季CK和T3的咖啡碱含量显著低于CF和T1（图3E）。各季度T1的酚氨比最低，秋茶CF、T1、T2之间的酚氨比无显著差异，春、夏季，CF、T2、T3之间的酚氨比无显著差异（图3F）。从酚氨比分析来看，相较于春、夏、秋季CF的绿茶品质，T1效果更好，T2接近，CK和T3的秋茶略差。
2.4 5个处理对新梢全氮、磷、钾素积累量的影响
施肥处理的茶树春、夏、秋季新梢氮和磷含量显著高于CK（图4A，B）。春季，T1、T3的新梢氮含量显著高于T2，不显著高于CF;夏、秋季，CF、T1、T2、T3新梢氮含量无显著差异（图4A）。春季T1、T2、T3新梢磷含量不显著高于CF;夏季CF的磷含量显著高于T2、T 与T1无显著差异;秋季T2、T3的磷含量显著高于CF、T1（图4B）。春季，T1钾含量显著低于其他处理;夏季CF、T1的钾含量显著高于CK、T2，与T3无显著差异;秋季CK钾含量显著低于施肥处理，T3钾含量显著高于CF、T 与T2无显著差异（图4C）。综合来看，施肥能有效增加茶树新梢对氮、磷、钾的积累量，T3模式更能促进氮、钾素的吸收。
2.5 5个处理对新梢年均氮、磷、钾素吸收量及其表观回收率、农学效率、农学生理效率的影响
如表6所示，CK的新梢全年氮素吸收量显著低于其他处理，T1、T2、T3的新梢全年氮素吸收量显著高于CF。T2、T3的氮素表观回收率和农学效率优于CF、T1。各处理间氮素农学生理效率无显著差异。结果表明施肥能够显著提高茶树新梢全年氮素吸收量，T1、T2、T3的氮素利用率优于CF，T3效果更好。
施肥能够显著提高茶树新梢全年磷素吸收量，T1、T2、T3的效果好于CF，T2、T3效果更优（表6）。由表6可知，施肥也可显著提高茶树新梢全年钾素吸收量，相较于CF，T1、T2、T3的效果更好，T3效果最优。
2.6 不同处理的经济效益分析
从表7可以看出，CF、T1、T2、T3的全年茶叶产值和纯收入显著高于CK，T1、T2、T3的全年茶叶产值和纯收入显著高于CF。T1、T2、T3的年纯收入分别为6.36、6.27、6.40万元/hm2，无显著差异，T3的经济效益略优。相较于CF年 纯收入4.88万元/hm2，T1、T2、T3的每年每公顷纯收入分别增收1.48、1.39、1.52万元。
3 讨论
茶树新梢中氮、磷、钾的含量分别可达4%～ 7%、0.3%～1%、2%～3%，需求养分较大，尤其是氮[22]。本研究表明施肥处理（CF、T1、T2、T3）的茶园茶叶产量、品质和经济效益显著优于不施肥处理（CK）。习惯施肥（CF）主要采用撒施，肥料易于挥发和淋失，土壤易于板结，降低茶树抗旱性。相较于CF，本研究采用開沟施肥的T1、T2、T3化肥减施量分别为32.1%、33.8%、46.0%，T1、T2、T3全年干叶产量显著高于CF，T1和T3的机采效果略好于CF，4个处里间的绿茶品质差异不大，T1、T2、T3化肥利用率优于CF。这与刘声传等[11-12]、马立锋等[23]、杨浩瑜等[24]的研究结论一致，再次表明，相较于撒施，即使在减少一定量化肥用量的情况下，茶园沟施的综合效果更好。
确定茶园氮、磷和钾基准配比和用量基准，是实现茶园化肥减施增效的重要前提[15]。贵州茶园主要施用等养分比例的高浓度复合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15或17∶17∶17），不符合茶树叶片养分需求，磷、钾养分过量，浪费肥料[25]。农业农村部发布《2018年果菜茶有机肥替代化肥技术指导意见》，要求茶园施用的复合肥N∶P2O5∶K2O=18∶8∶12或相近配方。经过多年研究，阮建云等[15]提出了不同生产方式茶园的氮、磷和钾基准配比和用量基准，对于大宗茶混合生产方式茶园（春茶名优茶、夏秋茶大宗茶），每年氮300～450 kg/hm2（400～450 kg/hm2效果好，不超过450 kg/hm2），磷（P2O5）、钾（K2O）分别为60～90 kg/hm2（不超过150 kg/hm2）和60～ 120 kg/hm2（不超过150 kg/hm2）。这也是本研究CF施用等养分比例的高浓度复合肥，导致综合效益差的原因。本研究的T1施用的茶树专用复混肥N∶P2O5∶K2O=11∶5∶4，磷养分含量略高，钾养分略低，也许改成N∶P2O5∶K2O=11∶4∶5，效果更好。茶树新梢的镁含量为干重的0.12%～ 0.3%，施镁肥可增产9%～38%，提高茶叶品质[26]。阮建云等[15]建议茶园每年施镁（MgO）40～60 kg/hm2，其团队研制的茶树专用肥（N∶P2O5∶K2O∶MgO=18∶8∶12∶2）效果好，已在浙江推广。本研究的施肥模式，若是补上镁肥，效果也许更好。 新型肥料（缓/控释肥）养分利用更高效、环境更友好，替代传统、常规的低效化肥产品，是提升施肥效率的重要技术措施[3]。与已有不少研究结果一致[11-12，27-28]。本研究再次表明相对于常规肥料，控释肥具有更好的综合效益，尤以控释肥与有机肥配施效果更好。
有机肥替代化肥技术是实现茶园化肥“零增长”的重要技术之一，施用有机肥不仅可以提高茶叶品质，还可改善土壤理化性质[29-32]。我国主要茶区进行的有机肥替代化肥试验显示，以有机肥替代化肥氮的30%效果最好[29，33]。有机肥搭配化肥施用时，有机肥养分含量一般为总施肥量养分含量的20%～30%[29]。农业农村部发布《2018年果菜茶有机肥替代化肥技术指导意见》，要求大宗绿茶茶园每年基肥施商品畜禽粪有机肥3000～4500 kg/hm2、茶树专用肥（N∶P2O5∶K2O=18∶8∶12或相近配方）450～750 kg/hm2。在本研究中，T1的酚氨比低于CF，这可能与该技术模式的氮素含量较高有关，但其产量、化肥利用率低于T2、T 经济效益低于T 表明该茶树专用肥的有机无机配比还有待改善，也许增加有机质含量、降低化肥含量效果更好。此外，本研究T3的产量、化肥利用率、经济效益最好，但存在酚氨比略高于CF的现象，这可能与该模式的有机肥替代率偏低，需增加有机肥施用量有关，若每公顷增施1500 kg，其品质、产量可能更好，但成本增加不少，其综合效益有待进一步研究。
本研究从氮、磷和钾基准配比和用量、调整肥料结构、有机肥替代部分化肥、改进施肥方式方面，综合研究了不同施肥技术对茶园产量、品质、化肥利用率、经济效益的影响，初步认为茶树专用肥（T1）、控释肥配施有机肥（T3）的化肥减施效果较好，尤以T3模式效果更好。但还存在着茶树专用肥的氮、磷和钾配比不当，茶树专用肥的有机肥及其有机质含量偏低，T3模式有机肥替代比例偏低，以及所有施肥模式缺乏镁肥等缺陷，还需进一步深入研究。
参考文献
[1] 倪 康， 蔡晓明， 阮建云. 践行绿色发展理念——推进茶园化肥农药减施[J]. 植物生理学报， 2016， 52（12）： 1766-1767.
[2] Chen C F， Lin J Y. Estimating the gross budget of applied nitrogen and phosphorus in tea plantations[J]. Sustainable Environment Research， 2016， 26（3）： 124-130.
[3] 周 卫. 化学肥料减施增效调控途径[J]. 高效施肥， 2016（37）： 3-5.
[4] Zhang J J， Ding X P， Ullah W C， et al. Nutrient expert improves nitrogen efficiency and environmental benefits for winter wheat in China[J]. Agronomy Journal， 2018， 110（2）： 696-706.
[5] 付浩然， 李婷玉， 曹寒冰， 等. 我国化肥减量增效的驱动因素探究[J]. 植物营养与肥料学报， 2020， 26（3）： 561-580.
[6] 柳 瑞， Hafeez A， 李恩琳， 等. 减氮配施稻秆生物炭对稻田土壤养分及植株氮素吸收的影响[J]. 应用生态学报， 2020， 31（7）： 2381-2389.
[7] Klikocka H， Cybulska， Nowak A. Efficiency of fertilization and utilization of nitrogen and sulphur by spring wheat[J]. Polish Journal of Environmental Studies， 2017， 26（5）： 2029-2036.
[8] 程博一， 韩艳娜， 李叶云， 等. 施肥模式对茶叶品质、产量构成及土壤肥力的影响[J]. 中国生态农业学报， 2014， 22（5）： 525-533.
[9] 马立锋， 吕闰强， 黄海涛， 等. 机械施肥对茶叶产量、品质和养分吸收的影响及经济效益分析[J]. 浙江农业科学， 2017， 58（3）： 391-395， 402.
[10] 王子腾， 耿元波， 梁 涛， 等. 减施化肥和配施有机肥对茶园土壤养分及茶叶产量和品质的影响[J]. 生态环境学报， 2018， 27（12）： 2243-2251.
[11] 刘声传， 龙 毅， 林开勤， 等. 化肥减施对 ‘黔茶1号’ 产量与品质的影响[J]. 中国农学通报， 2018， 34（6）： 60-64.
[12] 劉声传， 林开勤， 周弟鑫， 等. 茶园控释复合肥肥效与施用技术研究[J]. 中国土壤与肥料， 2019（4）： 164-171.
[13] 王建华， 马军伟， 俞巧钢， 等. 有机肥部分替代化肥对茶叶产量与品质的影响[J]. 浙江农业科学， 2020， 61（4）： 689-691.
[14] 倪 康， 廖万有， 伊晓云， 等. 我国茶园施肥现状与减施潜力分析[J]. 植物营养与肥料学报， 2019， 25（3）： 421-432. [15] 阮建云， 马立锋， 伊晓云， 等. 茶树养分综合管理与减肥增效技术研究[J]. 茶叶科学， 2020， 40（1）： 85-95.
[16] 骆耀平. 茶树栽培学[M]. 5版. 北京： 中国农业出版社， 2018： 223.
[17] 中华人民共和国农业部. NYT/T653-2004茶叶产地环境条件技术[S]. 北京： 中国标准出版社， 2004.
[18] 刘德和， 肖 星， 殷丽琼， 等. 云南茶园机械采摘适应性研究[J]. 山东农业科学， 2015，47（4）： 49-51.
[19] 董庆玲， 娄焕昌， 张 慧， 等. 普通和控释尿素配合深施提高冬小麦花期旗叶光合性能与氮素利用效率[J]. 植物营养与肥料学报， 2019， 25（7）： 1134-1145.
[20] 朱 海， 杨劲松， 姚荣江， 等. 有机无机肥配施对滨海盐渍农田土壤盐分及作物氮素利用的影响[J]. 中国生态农业学报， 2019， 27（3）： 441-450.
[21] 吕振通， 张凌云. SPSS统计分析与应用[M]. 北京： 机械工业出版社， 2010： 144-172.
[22] Chen C S， Zhong Q S， Lin Z H， et al. Screening tea varieties for nitrogen efficiency[J]. Journal of Plant Nutrition， 2017， 40（12）： 1797-1804.
[23] 马立锋， 倪 康， 伊晓云， 等. 浙江茶园化肥减施增效技术模式及示范应用效果[J]. 中国茶叶， 2019， 41（10）： 40-43.
[24] 杨浩瑜， 刘惠见， 张乃明， 等. 化肥减施处理对茶园土壤养分及茶叶品质的影响[J]. 南方农业学报， 2020， 51（4）： 887-896.
[25] 尼姣姣， 王 勇， 卢小娜， 等. 贵州湄潭‘黔湄601’茶叶施肥现状及优化对策[J]. 中国热带农业， 2017（1）： 36-39.
[26] 张群峰. 茶树镁营养添镁茶更香[J]. 中国农资， 2019（10）： 17.
[27] 韩文炎， 马立锋， 石元值， 等. 茶树控释氮肥的施用效果与合理施用技术研究[J]. 植物营养与肥料学报， 2007，13（6）： 1148-1155.
[28] 马立锋， 苏孔武， 黎金兰， 等. 控释氮肥对茶叶产量、品质和氮素利用效率及经济效益的影响[J]. 茶叶科学， 2015， 35（4）： 354-362.
[29] 伊晓云， 马立锋， 石元值， 等. 茶园有机肥使用和有机肥替代化肥技术[J]. 中国茶叶， 2018， 40（6）： 10-13.
[30] Ren C H. Integrated emergy and economic evaluation of tea production chains in Anxi， China[J]. Ecological Engineering， 2013， 60： 354-362.
[31] Das S， Borua P K， Bhagat R M. Soil nitrogen and tea leaf properties in organic and conventional farming systems under humid sub-tropical conditions[J]. Organic Agriculture， 2016， 6（2）： 119-132.
[32] 劉 威， 张永瑞， 任倩倩， 等. 有机肥与茶叶配方肥配施对茶叶产量和品质的影响[J]. 湖北农业科学， 2019， 58（5）： 73-75.
[33] 吴志丹， 尤志明， 江福英， 等. 配施有机肥对茶园土壤性状及茶叶产质量的影响[J]. 土壤， 2015， 47（5）： 874-879.
责任编辑：白 净