茶树品种对生物量累积与养分分配的影响

茶树品种对生物量累积与养分分配的影响

朱芸，尤雪琴，伊晓云，倪康，阮建云*

中国农业科学院茶叶研究所，浙江 杭州 310008

为明确不同品种茶树的物质、养分积累及分配特性，本研究以10龄的龙井43、薮北和奥绿茶树为研究对象，考察了3个品种茶树的生物量以及养分量在地上部留存、新梢采摘、修剪和凋落物中的分配。结果表明，地上部留存的生物量以及新梢产量均为龙井43>薮北>奥绿；而修剪物的生物量则呈相反的趋势；凋落物的生物量未在品种间表现出明显差异。5种主要养分元素在3个品种间均表现为叶片含量高于树茎；但在新梢、修剪物和凋落物中的分配则与品种相关。地上部留存部分的养分累积量为龙井43>薮北>奥绿，而通过采摘、修剪与凋落物形式移出的养分总量表现为奥绿>龙井43>薮北；其中龙井43新梢养分累积量占地上部移出总量的比例最高（63.7%~85.0%），薮北为37.4%~60.2%；修剪是奥绿转移物质和养分的主要形式，其养分累积量占地上部总移出量的66.6%~91.2%。本研究结果有利于根据品种优势和茶园生产模式制定针对性的养分管理措施，为优化茶园施肥、提高养分利用效率提供依据。

品种；生物量；养分；新梢；修剪；凋落物

茶树是我国南方地区重要的经济作物之一，我国茶树种植面积和产量均居世界首位[1]。我国有30%左右的茶园化肥施用过量，80%的茶园化肥氮磷钾比例施用不完全符合茶叶养分需求[2]。同时，我国茶树种质资源丰富，育成良种数量多，但品种间的遗传差异性，使其在田间栽培上通常需要采用差异化的养分管理措施，以满足其适制茶类的品质需求[3]。因而在当前倡导的“化肥零增长”大背景下，探明不同品种茶树生长过程中物质积累与养分需求及分配规律，对指导茶园合理施肥、优质适产，保障茶园生态环境以及茶园生产持续发展有着重要意义。

明确物质养分积累、分配规律是提出有效栽培措施、保证作物高产的基础。前人对主要粮食、油料等作物全生育期物质及养分积累动态已有大量研究，涵盖不同生育期、品种以及中微量养分等[4-5]。而对于茶园养分管理，大部分集中在施肥对茶树产量和品质的影响，以及相关转运机制的研究[6-10]。养分吸收利用上，伍炳华等[11]采用水培试验对不同品种茶树磷、钾吸收动力学进行了研究；王新超[12]利用盆栽试验比较了不同品种茶树生物量与氮素效率，并对其产生差异的形态、生理生化机制进行了阐述；马立锋[13]针对不同采摘模式茶园，分析了氮肥用量与成熟叶片、新梢以及修剪物氮素吸收与利用的关系；尤雪琴[14]通过田间试验探讨了不同树龄茶树物质积累与养分吸收及分配的关系。

上述研究多是采用盆栽、水培模拟试验，或限于单一元素和品种，缺少对田间条件下不同品种间茶树物质养分积累与分配的对比。再者，茶树为多年生作物，不同树龄间也有着明显差异，加之研究取样上的困难，因而缺少系统性研究。本研究选取了10龄龙井43、薮北和奥绿茶园，通过对不同品种茶树地上部留存以及地上部各部位物质养分积累、分配的研究，以期为茶园养分管理和茶树种质资源的合理选择以及茶园实际生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验茶园位于浙江省绍兴市御茶村茶场（29°56′N，120°41′E），供试茶园土壤为花岗岩风化物发育的红黄壤，茶树种植时的土壤基本理化性状：pH 3.5，有机质23.5 g·kg-1，全氮2.0 g·kg-1，有效磷430 mg·kg-1，速效钾210 mg·kg-1。

试验茶园地势平坦，种植有龙井43、薮北和奥绿3个品种茶树。茶树均为双条种植，行距1.8 m，株距0.4 m，种植密度为每公顷4万株。

茶园全年施肥量折合N、P2O5和K2O分别为914、397 kg·hm-2和359 kg·hm-2。

1.2 试验方法与样品测定

样品采集于树龄10年茶树，按照茶树地上部留存、新梢采摘、修剪物、凋落物共4部分分别采集。

地上部留存：于秋茶结束后，分别随机选取5株茶树，从基部台刈，将茶树植株分为树茎和叶片两部分样品。

新梢：根据新梢长势采摘，新梢生长至一芽四五叶时机采，用作蒸青茶。

修剪物：在每个品种茶行中随机选取1 m2作为采样区，收集修剪物，每个小区设4个采样点。

凋落物：于茶树树冠下铺设塑料网，收集落叶区面积为0.7 m×1.0 m，每个小区设4个采样点，依据落叶量在试验期内平均每2个月收集1次凋落物。

收集的植物样品经称重后杀青烘干，记为生物量；部分新鲜样品烘干后用粉碎机磨细后用于养分含量测定，其中氮含量采用凯氏定氮法测定，磷、钾、钙和镁含量采用湿消化法，电感耦合等离子体原子发射光谱仪（ICP-AES）测定[15]。

1.3 数据处理与分析

测定数据以平均值±标准偏差（Mean±SD）表示，不同品种间的差异采用单因素方差分析（Oneway-ANOVA）后，以LSD法检验并进行均值的多重比较，上述统计分析采用SPSS 20.0（IBM，美国）软件进行。

2 结果与分析

2.1 茶树生物量分配

3个品种地上部留存部分的株高较为接近，但冠幅存在显著差异，薮北的冠幅显著低于其他两个品种（表1）。茶树地上部生物量主要累积在树茎，叶片仅占地上部生物量的16%~20%；龙井43的生物量比薮北和奥绿分别高34.8%和50.9%，但未有显著差异。

从物质分配而言，茶树生物量通过新梢采摘、修剪和凋落物3种形式移出。不同品种地上部新梢产量呈显著差异，龙井43新梢产量最高，是薮北和奥绿产量的2.2倍和3.5倍。修剪生物量则具有相反的趋势，奥绿修剪物最多，但龙井43和薮北差异不大。3个品种凋落物的生物量未表现出明显差异，均保持在200 kg·hm-2左右。茶树移出的总生物量为奥绿>龙井43>薮北，其中龙井43以采摘新梢为主，新梢产量占地上部转移总量的69.5%；薮北的新梢产量和修剪生物量比例接近，分别占40%左右；而奥绿的生物量主要以修剪物的形式移出，占总量的82.5%，新梢产量仅占10.4%。3个品种中，奥绿的生物量大部分以修剪物的形式移出，降低了经济效益，龙井43移出总生物量虽仅为奥绿的一半，但因修剪物和凋落物的占比较低，新梢产量反而是奥绿的3.5倍，因此能获得更好的经济效益。

2.2 茶树地上部留存与输出部分养分含量

茶树地上部叶片与树茎养分含量变化趋势均为N>K>Ca>P>Mg（表2）。茶树叶片中养分含量均显著高于树茎，其中叶片中N含量是树茎中的5~6倍，P含量是树茎中的2~3倍，K含量是树茎中的2~3倍，Ca含量是树茎中的2倍，Mg含量是树茎中的3倍。叶片养分含量和树茎中N、P含量未表现出品种差异性，但奥绿树茎中K、Ca和Mg含量明显高于其他两个品种，分别比龙井43和薮北高7.3%~34.8%，21.2%~56.3%和1.7%~66.7%。

茶树新梢与修剪物中养分含量为N>K>Ca>P>Mg，而凋落物中养分含量则为N>Ca>K>P>Mg。整体而言，各部位中新梢的养分含量略高，其中N含量是修剪和凋落物中的1.4~2.9倍，K含量是修剪和凋落物中的0.7~4.8倍，P、Mg含量差异不大，Ca含量则以凋落物中略高。各部位养分含量表现出明显的品种差异。新梢N、Ca含量以奥绿种较高，P、K含量则以龙井43较高；修剪物N含量以龙井43最高，P、K含量奥绿最高；凋落物中薮北N、K和Mg含量明显较高，P、Ca含量则以龙井43更高。

2.3 茶树地上部留存与输出部分养分累积量

如表3所示，茶树地上部留存的养分累积量为N>K>Ca>P>Mg。叶片N累积量略高于树茎，但差异并不显著；树茎P、K和Ca累积量明显高于叶片，分别为叶片的1.2~1.9倍，1.2~2.5倍和1.5~3.2倍，Mg累积量相差不大。品种间养分累积量整体呈现为龙井43>薮北>奥绿，但并未达到显著差异。

表1 茶树地上部生物量的分配特性

注：**表示叶片与树茎间达到极显著（<0.01）。不同小写字母表示品种间达到显著性差异（<0.05）。下同

Notes: ** represent highly significant difference between leaf and stem. Different small letters indicate significant differences among different cultivars. The same below

表2 不同品种茶树地上部养分含量

表3 不同品种茶树地上部养分累积与分配

注：*和ns分别表示叶片与树茎间达到显著（<0.05）和无差异（>0.05）

Notes: * represent significant difference between leaf and stem. Ns indicates no significant difference between leaf and stem

茶树新梢与修剪物中的养分累积量为N>K>Ca>P>Mg，凋落物中则为N>Ca>K>P>Mg。综合茶树地上部留存与移出部分的养分来看，龙井43中整体养分累积量N︰P︰K︰Ca︰Mg为100︰8︰45︰18︰5，薮北中养分累积量N︰P︰K︰Ca︰Mg为100︰9︰45︰21︰6，奥绿中养分累积量N︰P︰K︰Ca︰Mg为100︰12︰50︰25︰6，其中，奥绿中P、K和Ca比例略高，整体比例相差不大。从养分分配来看，凋落物中的养分累积量最低；龙井43和薮北新梢采摘中的养分较高，奥绿则以修剪物中的养分累积最多。茶树地上部养分移出总量为奥绿>龙井43>薮北。且不同品种在新梢采摘、修剪和凋落物中的养分积累量有着显著的差异。龙井43新梢养分累积量最高，其N、P、K、Ca、Mg累积量分别是其他两个品种的2.2~2.4倍，2.4~3.8倍，3.1~6.5倍，2.2~2.8倍和2.3~4.1倍。奥绿修剪带走的养分显著高于龙井43和薮北，N、P、K、Ca、Mg累积量分别能达到3.8~6.7倍，9.9~17.1倍，8.0~13.7倍，5.6~9.9倍和4.1~10.9倍。3个品种间的凋落物N、P和Ca积累量无显著差异，K、Mg积累量以薮北最高。就分配比例而言，龙井43新梢养分累积量占地上部转移总量的比例最高，为63.7%~85.0%，修剪和凋落物中差异不大；薮北新梢养分累积量占地上部转移总量的37.4%~60.2%，其次为修剪物，凋落物最低；奥绿新梢和凋落物中的养分比例均较低，修剪物中的养分累积量占地上部总转移量的66.6%~91.2%，说明奥绿主要以修剪的方式将养分进行了转移。

3 讨论

龙井43、薮北和奥绿均是世界上优良的茶树品种。其中，龙井43是我国国家级无性系名优茶品种，发芽早，育芽能力强，表现出明显的产量优势，在浙江省主导推广，具有很好的市场地位[16]；薮北和奥绿均为日本品种，因产量高，适应性强，制煎茶品质极优而在日本迅速繁殖与推广，也是我国大力引进和大规模培育的品种[17]。研究表明，3个茶树品种中，龙井43地上部留存部分生物量最高，较另外两个品种高出34.8%~50.9%，表明龙井43本身即具有较强的生物量优势。从地上部移出生物总量来看，奥绿显著高于其他两个品种，但其中修剪生物量占有很大比重，约为转移生物总量的80%以上；龙井43则以新梢采摘为主，新梢产量占地上部转移总量的70%左右；薮北种新梢和修剪生物量均占40%左右。与其他作物不同，茶树作为多年生叶用经济作物，新梢采摘对茶树的经济产值具有重要贡献。各品种新梢采摘量表现为龙井43>薮北>奥绿，而修剪物的生物量则呈相反的趋势。这主要与品种间的特性差异紧密相关。龙井43发芽早、育芽能力强，新梢生长快能够更早达到采摘标准，年周期内便能进行多次采摘，采摘后轻修剪；薮北育芽能力较强，但次于龙井43，故采取深修剪；而奥绿种发芽晚，且采摘后新梢容易衰老、生长缓慢，故减少采摘次数并进行重修剪以更新树冠。这也正是因为品种本身所具备的差异才使得生产中需要采取差异化的管理措施。

新梢N、P、K、Ca和Mg养分累积量与生物量一致，为龙井43>薮北>奥绿。表明龙井43对各养分的吸收利用效率更高，同时茶树地上部养分分配在一定程度上也反映了该养分在茶树体内的运转能力[18]。虽然奥绿地上部养分移出总量保持最高，但66.6%~91.2%的养分随着修剪物转移，仅7.7%~24.8%的养分进入了新梢。龙井43新梢中的养分占比高达63.7%~85.0%，其养分向新梢的运输能力强于薮北和奥绿，这对于以新梢为目的的茶树生产有着至关重要的意义，也表明不同品种茶树养分转运与代谢能力存在差异。另一方面，阮建云等[18]指出茶树生物量与根系吸氮能力有着显著的正相关关系，认为茶树根系养分吸收能力的差异是导致品种间养分利用效率和生物量差异的重要原因。王新超[12]在研究不同品种茶树对氮素的响应时也发现，相对于薮北种而言，龙井43对氮素的响应更加敏感，同时，龙井43也确实具有更大的根系活跃吸收面积。

本研究还发现，3个品种地上部整体养分累积总量存在差异，其中薮北种的N、P、K、Ca和Mg累积量明显较低，龙井43和奥绿差异不大（表3）。说明薮北种对养分的需求量少，因而在生产茶园中需要根据不同品种对养分的需求特性调控养分输入，协调养分供给与吸收。另一方面，茶树地上部整体N、P2O5、K2O养分累积总量分别为81.4~115.7 kg·hm-2、16.9~30.2 kg·hm-2和44.5~64.5 kg·hm-2（表3），而田间施肥量折合N、P2O5、K2O分别为914、397、359 kg·hm-2，且修剪物和凋落物归还土壤，因而N、P、K养分出现大量盈余。一方面，施肥和修剪物归还能够带入有机碳和养分，对土壤肥力培育起着关键的作用[19-20]，如奥绿树势强，80%左右的修剪物还田，土壤有机质含量与有效态养分能够得到一定的提高，但大量的养分盈余势必造成养分损失与资源浪费，加剧环境风险[21-23]。

我国茶树资源品种繁多，种植面积广泛，目前各区域茶树养分管理策略还相对单一，难以发挥各品种的基因型优势。了解和明确不同品种茶树物质累积与养分分配规律，有利于根据品种优势和养分效率差异有针对性地制定合理、有效的田间管理措施，为茶园养分管理和资源合理配置提供依据。

4 结论

茶树地上部留存生物量以及新梢产量均为龙井43>薮北>奥绿，修剪物的生物量呈相反的趋势，凋落物的生物量未在品种间表现出明显差异。茶树叶片养分含量显著高于树茎；养分含量在新梢、修剪物和凋落物中的分配与品种相关。茶树地上部留存的养分累积量为龙井43>薮北>奥绿；而通过新梢采摘、修剪与凋落物形式移出的养分总量表现为奥绿>龙井43>薮北；其中龙井43以新梢采摘为主，薮北新梢和修剪均占有较大比例，奥绿则以修剪为主。

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Effect of Different Tea Cultivars on Biomass Accumulation and Nutrient Distribution

ZHU Yun, YOU Xueqin, YI Xiaoyun, NI Kang, RUAN Jianyun*

Tea Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Hangzhou 310008, China

In order to clarify the characteristics of biomass accumulation and nutrient distribution of different tea cultivars, the 10-year-old tea gardens of Longjing 43, Yabukita and Kyomidori cultivars were selected, and the biomass and nutrient distribution among aboveground remain, young shoots, pruning and litters were investigated. The results show that Longjing 43 had a larger biomass of aboveground remain and young shoots, followed by Yabukita and Kyomidori.The biomass of the pruning shows an opposite trend, but there was no significant difference among the cultivars.The five main nutrient concentrations in leaves were higher than those in stem. However, their distributions in young shoots, pruning and litters were related to the cultivars. The nutrient accumulation in aboveground remain of Longjing43 was the highest, followed by Yabukita and Kyomidori. While, the total nutrient removed by young shoots, pruning and litters were Kyomidori>Longjing 43>Yabukita.Among them, the nutrient accumulation in young shoots of Longjing43 accounted for 63.7%-85.0% of the total aboveground remain, which was 37.4%-60.2% for Yabukita.Pruning was the chief form of substances and nutrients transformation in Kyomidori, so the nutrient accumulation of pruning accounted for 66.6%-91.2% of the total aboveground remain. This study is beneficial to formulate targeted nutrient management strategiesaccording to cultivars advantages and tea garden production mode. It is also providing a basis for optimizing the fertilization and improving the efficiency of nutrient utilization.

cultivars, biomass, nutrient, young shoots, pruning, litter

S571.1；S143.1

A

1000-369X(2020)06-751-07

2019-11-26

2020-07-29

中国农业科学院科技创新工程协同创新任务（CAAS-XTCX2016015）

朱芸，女，硕士，主要从事茶树营养与施肥管理方面的研究，zhuyun@tricaas.com。*通信作者：jruan@tricaas.com