广东单丛茶区化肥减施增效技术模式研究

周波，陈勤，陈汉林，唐颢，黎健龙，陈佳琳，陈义勇，刘嘉裕，唐劲驰*

广东单丛茶区化肥减施增效技术模式研究

周波1，陈勤2，陈汉林2，唐颢1，黎健龙1，陈佳琳2，陈义勇1，刘嘉裕1，唐劲驰1*

1. 广东省农业科学院茶叶研究所/广东省茶树资源创新利用重点实验室，广东 广州 510640；2. 潮州市茶叶科学研究中心，广东 潮州 521000

通过田间试验，研究了控释肥、配方肥、有机替代和蚯蚓生物培肥4种化肥减施增效复合技术模式对广东单丛茶区茶园土壤肥力、茶叶产量和品质的影响，并比较了不同模式的肥料农学效率和综合经济效益。结果表明，4种技术模式可减少化肥养分投入量20%~30%（总养分投入量减少17%~0），产量增加4.9%~12.3%，且品质均有不同程度提升，年经济效益每公顷增加1.51~3.26万元。其中，控释肥模式的肥料农学效率和综合经济效益最高，分别比习惯施肥增加58.0%和10.9%；有机替代模式品质提升最显著，氨基酸增加10.2%，可溶性糖增加9.6%，酚氨比下降13.4%。控释肥和有机替代两种化肥减施增效技术模式在广东单丛茶区具有较好的应用前景。

单丛茶；化肥减施增效；品质成分；肥料农学效率；经济效益

我国茶园化肥施用过量的问题突出，有30%~50%的茶园氮肥或磷钾肥施用过量，并且多数养分比例不够合理[1]。过量施用化肥虽短时间内会在一定程度上提升茶叶产量，但会导致土壤退化、环境污染、茶叶品质下降等问题[2-3]。茶园化肥减施增效势在必行，农业部先后发布了《到2020年化肥使用量零增长行动方案》《开展果菜茶有机肥替代化肥行动方案》，全力推进茶园化肥减施增效技术的研发、示范与推广应用[4-5]。

茶树作为叶用植物，对土壤养分供应较为敏感，不同施肥方式、肥料种类和用量等都会影响茶叶的产量和品质[6-7]。因此，如何在减少化肥用量的同时，既保证产量稳定又提升品质，是茶园化肥减施增效的难点。刘威等[8]研究表明，有机肥与茶叶配方肥减量30%配施有利于茶叶产量和水浸出物含量的提高。伊晓云等[9]提出的有机肥替代化肥技术模式不仅可以增加茶叶中香气成分、游离氨基酸和水浸出物的含量，还可以提高茶园土壤肥力及生物活性。马立锋等[10]研究表明，控释氮肥与普通氮肥配施，茶叶产量可提高15.2%，每公顷茶园纯收入增加2.01万元。刘腾飞等[11]研究发现，茶树专用控释肥能增加茶叶产量并提高游离氨基酸的含量。周波等[12]和唐劲驰等[13]在金萱茶园连续10年的定位研究表明，蚯蚓生物有机培肥部分替代化肥，可减少化肥用量、提升土壤肥力和微生物活性，在保证茶叶产量的同时提升茶叶品质。综上所述，关于茶园化肥减施技术的研究目前已取得较大进展，但是不同茶树品种的需肥特性不同，各茶区的气候及土壤特性也存在较大差异，这些都会在很大程度上影响茶园土壤培肥的效果。因此，各茶区应根据当地的土壤气候特点以及主栽茶树品种和茶农采摘习惯等因素，设计针对性的化肥减施增效技术模式。

单丛茶是广东特有的高香型乌龙茶类，香气浓郁高扬，产量高，但养分需求条件较为苛刻[14]。前期调查发现，单丛茶新梢平均氮、磷、钾含量分别为36.53、2.75、11.66 g·kg-1，而土壤养分含量普遍偏低。近年来随着单丛茶知名度不断提升、产业规模不断壮大，出现了重加工、轻茶园管理等问题，为追求产量而过量施用化肥现象严重[15]。为探索适合广东单丛茶区的化肥减施增效技术模式，本研究针对单丛茶栽培特点以及当地气候土壤条件设计了控释肥、配方肥、有机替代和蚯蚓生物培肥4种茶园化肥减施增效技术模式，并在单丛茶核心产区开展了为期3年的定位试验，系统分析不同技术模式对茶园土壤、茶叶产量和品质的影响，并比较不同模式的综合经济效益，以期为单丛茶区化肥减施增效提供理论和技术指导。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验区位于广东省潮州市饶平县岭头村（东经116°47′，北纬23°49′，海拔245 m），占地面积约0.5 hm2。试验区气候属于亚热带海洋性季风气候，常年光照充足，雨量充沛，年均日照时数2 114 h，年均气温21.4℃，年均降雨量1 475.9 mm。土壤类型为红壤，pH值4.31，有机质含量19.78 g·kg-1，全氮含量0.38 g·kg-1，碱解氮含量79.38 mg·kg-1，有效磷含量4.73 mg·kg-1，速效钾含量67.14 mg·kg-1。

1.2 供试茶树品种和肥料

供试茶树品种为国家级茶树良种岭头单丛，树龄3年，种植方式为单株栽培模式，行距1.60 m，株距0.90 m。

本试验所用肥料包括商品有机肥、复合肥、配方肥、控释肥、尿素等，所有肥料均为市售。其中，商品有机肥、复合肥和配方肥中N、P2O5、K2O养分比例分别为3.58∶0.98∶1.08、15∶15∶15和18∶10∶14；控释肥为控释氮肥，氮素含量为39.5%。生物培肥模式所用花生麸从当地市场购买，牛粪购买自周边养牛场，稻秆购买自附近村庄，牛粪和秸秆均为自然风干后的材料。花生麸、牛粪、稻秆中N、P2O5、K2O养分比例分别为7.80∶1.62∶1.06、1.35∶0.74∶1.06、1.30∶0.05∶1.42。在当地田间采集表层优势种蚯蚓，包括壮伟环毛蚓（）和皮质远盲蚓（），自行繁育，挑选活泼健壮并且体重相近的成熟蚯蚓（两种蚯蚓质量各占50%），预培养1周，用于试验。

1.3 试验设计

本试验始于2016年11月，共设6个处理，3次重复，试验设计见表1。每个小区长10 m，宽8 m（5行茶树），相邻小区间隔1.6 m（1行茶树），试验区周边设5 m隔离带。每年11月开沟施基肥，次年3月撒施追肥。2017年5月一次性投放蚯蚓于生物培肥处理小区，投入1次，其余年份只施用基肥和追肥。茶园管理和采摘等均按照当地茶农习惯方式进行。

1.4 样品测定方法

1.4.1 样品采集与产量测定

分别于2018年4月和2019年4月对各试验处理小区采摘、称重、测产（单丛茶区多数茶园只采一季春茶），采摘标准统一为一芽二叶。其中，2019年除测产外，采用0.33 m×0.33 m的方框，计算发芽密度；随机选取100个芽头，测量芽长，并称重计算百芽重；采用蒸青法制作生化样品，用于测试茶鲜叶品质成分和氮磷钾营养元素含量。2019年10月，施肥之前按照5点混合法（间隔2 m，十字形布点）采集表层0~20 cm土壤，风干，用于测试土壤理化及微生物指标。

1.4.2 分析方法

土壤理化及微生物指标：pH、有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾采用常规农化分析方法测定[16]；土壤基础呼吸采用NaOH吸收法测定，用单位时间内单位土壤产生CO2的量表示；酸性磷酸酶采用磷酸苯二钠比色法测定，活性用37℃恒温培养1 d后单位土壤中生成酚的数量表示，单位为mg·g-1·d-1；转化酶采用滴定法测定，活性用单位土壤在37℃培养1 d后滴定消耗的硫代硫酸钠（0.1 mol·L-1）的数量表示，单位为mL·g-1·d-1；脲酶采用苯酚钠比色法测定，活性用单位时间内单位土壤产生的NH4+-N的量表示，单位为g·kg-1·d-1；过氧化氢酶采用KMnO4容量法测定，活性以30 min内单位土壤消耗的高锰酸钾（0.02 mol·L-1）的量表示，单位为mL·g-1[17]。

叶片品质成分和氮磷钾含量的测定：氨基酸测定参照GB/T 8314—2013；茶多酚测定参照GB/T 8313—2018；咖啡碱的测定参照GB/T 8312—2013；可溶性糖的测定采用蒽酮比色法；水浸出物采用烘干称重法进行测定。叶片氮磷钾含量采用H2SO4-H2O2一次消煮全部测定的方法，全氮用凯氏定氮法定量，全磷用钒钼黄比色法定量，全钾用火焰光度法定量[16]。

1.5 肥料农学效率计算

（1）=(Y－Y)/

其中：为肥料农学效率，单位为kg·kg-1；Y为施肥处理的茶鲜叶产量，单位为kg·hm-2；Y为空白处理的茶鲜叶产量，单位为kg·hm-2；为肥料纯养分（N、P2O5、K2O）投入总量，单位为kg·hm-2。

（2）=/

其中：为肥料偏生产力，单位为kg·kg-1；为施肥处理的茶鲜叶的产量，单位为kg·hm-2；为肥料纯养分（N、P2O5、K2O）投入总量，单位为kg·hm-2。

1.6 数据分析

2 结果与分析

2.1 不同施肥模式对茶园土壤理化及微生物属性的影响

土壤理化性质和微生物属性可间接反映施肥对茶园土壤的影响（表2，表3）。在化肥减施20%，总养分量下降17%的情况下，控释肥模式土壤全氮和碱解氮的含量均显著高于习惯施肥，而配方肥模式与习惯施肥差异不显著；在化肥减施30%，总养分量不变的情况下，有机替代和生物培肥模式的有机质、全氮、碱解氮含量均显著高于习惯施肥，其中生物培肥模式有机质含量比习惯施肥增加57.6%，全氮含量增加77.6%，碱解氮含量增加31.1%。4种化肥减施技术模式对土壤酸碱度的影响与习惯施肥相比均未达到显著水平。

控释肥和配方肥模式与习惯施肥相比，在土壤基础呼吸和土壤酶活性方面均未表现出显著差异。有机替代和生物培肥模式与习惯施肥相比，显著提升了土壤基础呼吸量以及过氧化氢酶、脲酶、转化酶的活性。

2.2 不同施肥模式对茶鲜叶产量的影响

如表4所示，2018年和2019年4种化肥减施技术模式的茶鲜叶产量均高于习惯施肥，但未达到显著水平。从两年产量的平均值分析，控释肥模式茶鲜叶产量增加了9.9%，配方肥模式产量增加了4.9%，有机替代模式产量增加了8.1%，生物培肥模式产量增加了12.3%。表5所示，4种茶园化肥减施增效技术模式的芽头密度、芽长、百芽重、茶鲜叶产量与习惯施肥相比均未达显著差异。

2.3 不同施肥模式对茶鲜叶品质成分的影响

施肥模式对茶鲜叶品质成分的影响见表6。与习惯施肥相比，4种化肥减施模式的氨基酸含量都显著增加（＜0.05），配方肥和有机替代模式增幅最大，分别为11.4%和10.2%。4种模式下咖啡碱含量的变化幅度较小，仅配方肥模式的增幅达到显著水平，而控释肥模式较习惯施肥略有下降。可溶性糖的含量都有所增加，除配方肥模式外其他3种模式的增幅均达到显著水平，有机替代增幅最高，达9.6%。除生物培肥外，其他3种模式的茶多酚含量都有所下降，并且控释肥和有机替代模式的下降幅度达到显著水平。水浸出物的变化规律与茶多酚相反，除生物培肥模式外，其他的均升高，控释肥和有机替代模式的升高幅度达到显著水平，控释肥模式增幅最高，达到3.2%。控释肥、配方肥、有机替代3种模式的酚氨比都出现显著下降，降幅最高的为有机替代模式，达13.4%，生物培肥模式则变化不显著。

2.4 不同施肥模式对N、P、K元素吸收及肥料农学效率的影响

养分吸收情况和肥料农学效率是培肥效果的综合反映。由表7可知，与习惯施肥相比，4种化肥减施模式茶鲜叶的氮磷钾养分含量和吸收量均未出现显著下降。4种模式的肥料农学效率显著升高（＜0.05），控释肥模式农学效率提升最大（58.0%），其次为生物培肥模式（39.5%），但4种减肥模式之间的差异不显著。控释肥和配方肥模式的肥料偏生产力显著高于习惯施肥，分别增加了27.0%和21.8%；有机替代和生物培肥模式的肥料偏生产力也比习惯施肥分别增加了5.4%和7.2%，但增幅未达显著水平。

2.5 不同施肥模式经济效益分析

由表8可知，4种化肥减施模式的茶叶产值均明显高于习惯施肥和施肥空白，与习惯施肥相比，配方肥模式增加最少，每公顷提高1.62万元；生物培肥模式产值增加最多，每公顷增幅达到4.08万元。生物培肥的施肥人工成本略高于其他施肥模式，每年每公顷高出0.12万元。与习惯施肥相比，在肥料投入成本方面控释肥和配方肥略低，每公顷分别比习惯施肥低0.11万元和0.39万元；有机替代和生物培肥模式的肥料投入成本偏高，较习惯施肥每公顷分别高出1.07万元和0.64万元。综上所述，4种减肥模式的年综合经济效益与习惯施肥相比均有所提高，其中控释肥模式增加最多，每公顷增加3.26万元，生物培肥模式次之，每公顷增加3.15万元。

表1 试验处理设计

注：平均值±标准差（n=3），表中同一列数据后相同小写字母者表示在方差分析中在0.05水平上无显著差异，下同

Note: Mean±standard deviation (n=3). Values in the same column that contain same letters are not significantly different at 0.05 level, the same as below

表3 不同施肥模式对茶园土壤微生物属性的影响

表4 不同施肥模式对茶鲜叶产量的影响 kg·hm-2

表5 不同施肥模式对芽头长势的影响

表6 不同施肥模式对茶鲜叶品质成分的影响

表7 不同施肥模式对N、P、K元素吸收及肥料农学效率的影响

表8 不同施肥模式经济效益分析

3 讨论

3.1 适当减施化肥未影响土壤养分供应

减少茶园化肥用量既是积极响应国家政策，也是茶产业发展的内在需求。合理施肥有利于土壤肥力和生物活性的维持，有利于茶叶稳产及品质提升，对茶产业的可持续发展至关重要[18]。减少化肥用量，最先受到影响的是土壤理化和微生物属性指标[19]。本研究中，在化肥养分量减少20%，总养分量减少17%（控释肥和配方肥模式）的情况下，土壤养分含量等理化指标未出现显著下降，土壤微生物及酶的活性也未出现显著变化。化肥养分量减少30%，总养分量维持不变时，与习惯施肥相比，有机质、全氮、碱解氮等都显著增加，结合已有研究可知，有机养分投入量的增加会带来土壤微生物及酶活性的增加，显著增强土壤的保肥供肥能力[20]。

3.2 化肥适量减施在维持产量的基础上促进品质提升

产量和品质是与茶叶产值密切相关的两个指标。化肥减施增效技术模式的核心要求是在减少化肥用量的同时，保证产量，并提升品质。本研究中4种技术模式的茶鲜叶产量与习惯施肥相比均未下降，并且有4.9%~12.3%的小幅提升；茶叶中氨基酸的增加幅度都达到了显著水平，最高增幅（配方肥）达11.4%；可溶性糖的含量也有所增加，最高增幅（有机替代）达9.6%，但配方肥增幅不显著。此外，除生物培肥外，其他3种技术模式的酚氨比都显著下降。综合茶叶产量和品质，控释肥和有机替代模式是比较有优势的两种化肥减施增效技术模式。

养分含量和吸收量主要由品种的遗传因素决定，但也受土壤养分供应能力和根系吸收能力的影响。从养分吸收情况来看，4种技术模式的茶鲜叶中氮磷钾养分含量和总吸收量与习惯施肥相比都未表现出显著差异，说明在当地习惯施肥的基础上，化肥养分用量减少20%（总养分用量减少17%），或化肥用量减少30%（总养分量不变）的水平不影响单丛茶的养分吸收和利用。从全国茶园的施肥和产量水平来看[1]，广东单丛茶区的肥料总用量偏高，结合本研究结果，在当前化肥减施量30%的基础上，化肥用量和总养分用量还有进一步减少的空间。但具体的减量范围，尚需要进一步试验验证。

3.3 茶园化肥减施提升肥料农学效率并增加经济效益

肥料农学效率是施肥增产效应的综合体现，与肥料的种类、用量、施肥方式和茶园管理措施等都有关系。广东单丛茶产区茶叶产值较高，这在一定程度上刺激了茶农对茶园的投入。整体来看，该茶区茶农的施肥管理水平较国内其他茶区来说相对先进，已经重视有机肥和磷钾养分的投入，习惯施肥的农学效率也达到0.81 kg·kg-1，但化肥以及总养分的投入量仍然偏高[15]。因此，本文中的化肥减施技术模式是综合有机肥和化肥等多种氮磷钾养分投入的复合培肥模式，旨在减少化肥养分投入量。综上发现，减少化肥养分用量（部分模式同时减少总养分用量）后，肥料农学效率均显著提升，这也说明在单丛茶区减少化肥养分投入量可行。

从本研究经济效益的分析（表8）来看，与习惯施肥相比，4种技术模式的经济效益均明显增加，其中控释肥和生物培肥模式的纯收入增幅较大，分别为10.9%和10.6%。但是，因为试验小区产茶数量有限，很难准确评估品质提升带来的价格增幅，所以本文在讨论经济效益的时候并没有考虑品质提升带来的价格增加因素，而有机替代的品质提升水平高于生物培肥模式。另外，生物培肥虽然具有一定的化肥减施增效及生态效果，但也有其自身的局限性，例如作物秸秆和蚯蚓的采购相对困难。综上所述，在单丛茶区控释肥和有机替代模式的适应性更好。但在实际推广中，仍可以根据茶园自身情况进一步降低化肥及总养分量的投入。

4 结论

（1）通过控释肥、配方肥、有机替代和蚯蚓生物培肥4种化肥减施增效技术模式，在单丛茶区减少化肥养分投入量20%~30%（总养分投入量减少17%~0），茶叶产量维持稳定，品质有不同程度提升，总体年经济效益每公顷增加1.51~3.26万元。

（2）控释肥模式（化肥养分量减少20%，总养分量减少17%）与习惯施肥相比，土壤全氮和碱解氮含量显著升高；产量和品质均有所提升，茶鲜叶产量增加9.9%，氨基酸含量增加4.5%，可溶性糖增加8.6%，水浸出物增加3.2%，酚氨比降低11.2%；综合肥料农学效率提升58.0%，年纯收入每公顷增加3.26万元。

（3）有机替代模式（化肥养分量减少30%，总养分量不变）与习惯施肥相比，土壤肥力和微生物及酶活性显著升高；茶鲜叶产量增加8.1%，氨基酸增加10.2%，可溶性糖增加9.6%，水浸出物增加2.5%，酚氨比下降13.4%；综合肥料农学效率提升30.9%，年纯收入每公顷增加1.51万元。

（4）本研究中的控释肥和有机替代两种化肥减施增效技术模式在广东单丛茶区适应性较好。

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Technical Approach of Saving and Improving Efficiency of Chemical Fertilizers in Dancong Tea Area of Guangdong

ZHOU Bo1, CHEN Qin2, CHEN Hanlin2, TANG Hao1, LI Jianlong1, CHEN Jialin2,CHEN Yiyong1, LIU Jiayu1, TANG Jinchi1*

1. Tea Research Institute, Guangdong Academy of Agricultural Sciences, Guangdong Provincial Key Laboratory of Tea Plant Resources Innovation and Utilization, Guangzhou 510640, China; 2. Chaozhou Tea Science Research Center, Chaozhou 521000, China

The study of four technical modes of saving and improving efficiency of chemical fertilizers were carried out through field trials. Soil fertility, tea yield and quality were investigated. After that, the fertilizer agronomic efficiency and comprehensive economic benefits were compared and analyzed. The results show that, the four technical approaches could reduce chemical fertilizer input by 20%-30% (reduce total nutrient input by 17%-0) without reducing fresh tea leaves yield. Tea qualities were slightly improved and the annual economic benefits were increased by 15.1-32.6 thousand CNY. Among four technical modes, the controlled-release fertilizer model had the highest agronomic efficiency and comprehensive economic benefits, increasing by 58.0% and 10.9% respectively compared to the control. The organic substitution model had the most significant quality improvement, with an increase of 10.2% in amino acids, 9.6% in soluble sugars, and a decrease of 13.4% in phenol-ammonia ratio. In summary, the two technical approach models of controlled release fertilizer and organic substitution in this study had good adaptabilities in Dancong tea area of Guangdong, and could be promoted and applied.

Dancong tea, saving and improving efficiency of chemical fertilizers, tea quality components, fertilizer agronomic efficiency, economic benefit

S571.1；S147.3

A

1000-369X(2020)05-607-10

2020-04-10

2020-06-10

国家重点研发计划（2016YFD0200900）、广东省重点领域研发计划（2019B020214003）、“十三五”广东省农业科学院学科团队建设项目

周波，男，博士，副研究员，主要从事茶树营养与生态栽培研究。*通信作者：tangjinchi@126.com