安溪铁观音茶园化肥减施增效技术模式研究

吴志丹，江福英，陈玉真，张 磊，杨如兴，尤志明*

(1.福建省农业科学院茶叶研究所，福建 福州 350013；2.国家土壤质量福安观测实验站，福建 福安 355015)

安溪铁观音是茶中极品，为中国十大名茶之一。安溪县现有茶园面积约4万hm2(其中铁观音茶园面积近3万hm2)，年产茶叶6.2万吨，涉茶总产值250亿元，农民人均纯收入中有56%来自茶业，是全国最大的乌龙茶茶区、中国乌龙茶(名茶)之乡。铁观音茶叶产量、品质与施肥密切相关。章明清等[1]研究提出铁观音茶园经济施肥量，刘扬等[2]研究指出养分管理影响安溪茶园土壤的肥力状况，施肥量过高或过低均不利于高品质茶叶的生产。肥料对铁观音成龄茶园茶叶产量的效应以氮为大，其次为钾，钾是成茶品质的肥料主效因子[3]；有机无机肥合理配施，能促进铁观音的速生快长，提高茶叶产量和品质[4]。但当前相关研究主要以单项技术或施肥单一要素为主，尚未形成系统化规范化的施肥技术模式，影响技术成果在生产中的应用，造成部分茶园化肥过量、不合理施用。为此，本研究基于3年的定位试验，系统分析不同施肥技术模式对茶园土壤肥力、茶叶产质量及养分利用效率的影响，并比较不同模式的综合经济效益，以期为安溪铁观音茶园化肥减施增效提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验地位于安溪县魁斗镇凤山村，25°9′39″N，118°8′46″E，海拔445 m，属南亚热带海洋性季风气候，年平均温度19～21℃，年降雨量1600 mm。土壤类型为红壤，试验前土壤pH为4.26，有机质26.17 g·kg-1，全氮1.24 g·kg-1，碱解氮58.12 mg·kg-1，有效磷8.90 mg·kg-1，速效钾135.28 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铁观音，2004年种植，种植方式为双条栽，条距40 cm，株距为30 cm，行距140 cm。试验茶园采用机采茶园管理模式，生产闽南乌龙茶。

本试验所用商品有机肥、茶树专用有机无机复混肥、脲甲醛复合肥、复合肥、尿素均为市场采购，其中商品有机肥N、P2O5、K2O养分比例为2.70∶2.56∶1.74，有机质含量为58.32%；茶树专用有机无机复混肥N、P2O5、K2O养分比例为21∶6∶9，有机质≥15%；脲甲醛复合肥N、P2O5、K2O养分比例为25∶7∶8；复合肥N、P2O5、K2O养分比例为15∶15∶15；尿素为大颗粒尿素，N≥46%。茶树专用生物炭基肥：由福建省农业科学院茶叶研究所复配生产，N、P2O5、K2O养分比例为20∶5.7∶8.5。

1.3 试验设计

本研究共设计7个处理(表1)，其中化肥减施增效技术模式5个，分别为专用肥、有机替代、新型肥料(脲甲醛复合肥)、新型肥料+有机肥和炭基肥模式，设置不施肥、常规施肥作为对照，其中常规施肥处理参照福建省安溪县铁观音茶园常规施肥设置，各处理养分投入量见表2。试验小区面积80 m2，4次重复，随机区组排列。每年11月份施基肥，化肥减施增效技术模式施用方法为在茶树大行间开沟10～15 cm深施用，常规施肥处理施用方法为在茶树大行间撒施；3月上旬和7月下旬施用春茶追肥和秋茶追肥，所用肥料均匀撒施在茶树大行间后结合除草覆土。茶园其他管理措施和采摘均按照当地茶农管理方式进行。

表1 试验处理设计

试验施肥开始于2018年度基肥(施用时间为2017年11月上旬)。为消除试验地原土壤肥料残留效应，保证施肥对茶叶产量品质影响数据的有效性，试验地2015～2017年度未进行施肥。

1.4 试验方法

2018～2020年，每年按照闽南乌龙茶采摘标准，分别在茶叶采摘季节(春茶：5月上旬；夏茶：6月中旬；暑茶：8月上中旬；秋茶：10月上中旬)采用单人采茶机进行全小区完全采摘，称重测产，并在各标准地块采摘鲜叶中随机取样500 g，微波杀青固样，80℃烘箱干燥至恒重，粉碎制样。一部分用于茶叶全氮、磷、钾等矿质元素含量测定，一部分用于茶叶生化品质成分测定。在春茶期间，对各处理鲜叶统一采用闽南乌龙茶加工工艺制成成茶进行感官品质评价。

于2019年11月上旬(全年茶叶生产结束后，基肥施用前)，采用直径为3 cm的土钻在各小区间随机选择8个样点采集0～20 cm土样，风干、粉碎过筛，用于土壤理化性状测试。

1.5 检测方法

土壤pH的测定采用电位法(水土比2.5∶1)，土壤有机质采用高温外加热重铬酸钾氧化容量法，全氮采用硫酸催化剂消煮半微量凯氏定氮法，碱解氮采用碱解扩散法，有效磷采用0.5 mol·L-1NaHCO3浸提钼锑抗比色法，速效钾采用醋酸铵浸提火焰光度法，土壤有效钙、镁用DTPA浸提原子吸收法测定[5]。

茶叶中全氮、磷和钾测定：茶叶样品采用H2SO4-H2O2联合消化法进行消煮，用凯氏定氮仪测定样品中氮含量，用钼锑抗比色法测定样品中磷含量，用火焰光度计测定样品中钾含量[5]；茶叶品质成分测定：茶多酚总量采用酒石酸亚铁比色法[6]、茶咖啡碱采用高效液相色谱HPLC 法[7]、水浸出物沸水浸提后测定[8]、游离氨基酸总量采用茚三酮比色法测定[9]。

表2 各试验处理养分投入量

1.6 数据处理

数据采用算数平均值±标准差表示，采用Microsoft Excel 2016 进行均值和标准差计算，利用SPSS 18.0 统计软件进行方差分析，采用LSD法对数据进行差异显著性检验(P=0.05)。茶叶新梢的肥料利用率计算：

肥料农学效率(kg·kg-1)=(施肥区茶叶产量-不施肥区产茶叶产量)/养分用量

新梢养分回收率(%)=(施肥区养分吸收量-非施肥区养分吸收量)/养分用量×100%

养分用量以各处理氮磷钾(N+P2O5+K2O)投入总量计，养分吸收量以全年茶叶采收量×茶叶氮磷钾(N+P2O5+K2O)含量计[10]。

2 结果与分析

2.1 不同施肥模式对土壤理化性状的影响

不施肥处理茶园土壤pH显著高于常规施肥处理，而土壤碱解氮、有效磷、速效钾则表现为下降。与常规施肥相比，专用肥模式、有机替代模式土壤pH表现为显著提高，而新型肥料、新型肥料+有机肥、炭基肥模式处理土壤pH与常规施肥差异不显著；新型肥料模式处理土壤有机质含量表现为显著降低，而其他化肥减施增效技术模式土壤有机质含量与常规施肥差异不显著。在化肥减施33%～53%、养分减施17%～41%的情况下，各化肥减施增效技术模式土壤碱解氮、速效钾与常规

施肥处理差异不显著，而有效磷表现为显著下降(表3)。

从表3还可以看出，配施有机肥处理(有机替代、新型肥料+有机肥)土壤有效镁、钙含量表现为较大幅度提升，利于茶园土壤质量的保持和提高。

表3 化肥减施模式对茶园土壤性状的影响

2.2 不同施肥模式对茶叶产量及新梢养分利用效率的影响

不施肥处理茶鲜叶产量表现为显著下降，2018～2020年茶鲜叶年产量平均比常规施肥处理下降20.78%。在化肥减施33%～53%、养分减施17%～41%的情况下，各化肥减施增效技术模式茶鲜叶平均年产量比常规施肥提高648.04～1413.74 kg·hm-2，增产幅度为4.21%～9.18%，其中以新型肥料+有机肥、新型肥料模式处理增产幅度最高(表4)。

表4 化肥减施模式对茶鲜叶产量、养分利用效率的影响

各施肥处理养分新梢回收率为6.62%～13.46%，化肥减施增效技术模式处理新梢养分回收率比常规施肥提高3.37～6.84个百分点，其中以新型肥料模式处理效果最佳，达到13.46%，专用肥模式处理次之(13.04%)。各处理养分农学效率为1.11～2.59 kg·kg-1，化肥减施增效技术模式处理养分农学效率比常规施肥显著提高0.63～1.48 kg·kg-1，提高幅度为57.39%～134.56%。

2.3 不同施肥模式对茶叶品质的影响

从茶叶烘干样生化成分来看，与不施肥相比，施肥模式处理茶叶游离氨基酸含量略有升高，茶多酚含量略有降低，但差异均不显著；酚氨比表现为降低，其中专用肥模式处理与不施肥处理差异显著。与常规施肥处理相比，各化肥减施增效模式处理平均游离氨基酸总量差异不显著，茶多酚含量和酚氨比表现为略有降低，但均与常规施肥处理差异不显著；咖啡碱含量在1.60%～1.70%之间，水浸出物在38.36%～39.80%之间，处理间变化幅度小，差异不显著(表5)。

从茶叶感官品质看，施肥处理感官审评得分高于不施肥处理。各化肥减施模式处理(除新型肥料模式处理外)成茶感官品质均优于常规施肥处理，其中以有机替代和专用肥模式处理较优(表5)。可见，合适的化肥减施增效技术模式在一定程度上对铁观音茶叶感官品质有提升作用。

表5 化肥减施模式对茶叶品质的影响

2.4 不同施肥模式经济效益分析

由表6可知，5种化肥减施模式的鲜叶产值均明显高于常规施肥和不施肥处理，与常规施肥处理相比，新型肥料+有机肥模式处理年鲜叶产值增加最多，每公顷提高0.98万元；炭基肥模式处理增加最少，每公顷提高0.51万元。从肥料投入成本看，配施有机肥模式(有机替代、新型肥料+有机肥)处理肥料投入成本较高，每公顷比常规施肥处理高0.13～0.16万元；而专用肥、新型肥料、炭基肥模式处理肥料成本每公顷比常规施肥低0.02～0.06万元。由于化肥减施模式改肥料撒施为沟施，年劳动力成本每公顷比常规施肥处理高0.30～0.34万元。综上所述，5种化肥减施模式的每公顷年净增收比常规施肥处理提高0.08～0.62万元，其中新型肥料模式处理提高幅度最大。

表6 不同施肥模式经济效益分析

3 讨论

合理施肥的原则是特定的气候-土壤-作物体系在一定的经营管理措施下(轮作与耕作、品种、灌溉等)，能够实现可获得的目标产量、相应品质和经济效益并维持或提高土壤肥力，将环境效应降低至可接受的范围内的合理施肥量区间[11]。章明清等[1]研究提出铁观音茶园经济施肥量为N 203～465 kg·hm-2、P2O585～130 kg·hm-2、K2O 98～191 kg·hm-2，依据不同土壤肥力等级设置施肥量；刘扬等[2]研究指出养分管理影响安溪茶园土壤的肥力状况，施肥量过高或过低均不利于高品质茶叶的生产，建议年施氮量约为 200～400 kg·hm-2。但由于安溪铁观音茶园主要为山地茶园，土壤小尺度空间变异程度高，并以农户经营为主体，限制了测土配方施肥技术的应用；而推荐施肥量范围过宽，限制该区茶园养分的精准管理，需要普适性、茶农接受度高的施肥模式。本研究中的专用肥模式，采用茶树专用有机无机复混肥一种肥料，操作简便；与常规施肥相比，化肥减量施用33%，土壤pH显著提高，有机质、全氮无显著影响；新梢养分回收率提高6.42个百分点，养分农学效率提高0.99 kg·kg-1，茶叶平均增产5.55%，茶叶品质明显改善，适合在安溪县铁观音茶园推广应用。有机替代模式与常规施肥相比，化肥减量施用33.47%(总养分减量17%)，土壤pH提升0.58个单位，有效钙、镁分别提升52.27%和221.89%，有效阻控和改良土壤酸化；新梢养分回收率提高3.37个百分点，养分农学效率提高0.63 kg·kg-1，茶叶平均增产6.39%，茶叶感官品质最优；但由于有机肥体积大，养分含量低，造成肥料成本及施用人工成本均高于常规施肥，净收益增幅最低。因此，推荐在交通便利或土壤酸化的铁观音茶园推广应用有机替代模式。

本研究设计的新型肥料模式，与常规施肥相比，在提高茶叶产量、养分利用效率具有明显效果，但其降低土壤pH、有机质含量和全氮含量，对茶叶感官品质提升亦无明显效果。新型肥料+有机肥模式虽在提升茶园土壤质量、茶叶产量及养分利用效率方面具有相对优势，但在本研究中对茶叶品质提升效果有限，且肥料成本及施用人工成本最高。炭基肥模式与常规施肥相比，对土壤质量未表现出积极效果，且增产作用有限。因此，本研究中的新型肥料、新型肥料+有机肥、炭基肥模式有待于进一步优化，提升其在铁观音茶园的综合应用效果。

本研究经济效益分析表明，与常规施肥相比，5种化肥减施模式的每年每公顷净增收提高0.08～0.62万元。由于不同品质茶叶价格估算的困难和不一致性，本试验未考虑茶叶品质改变带来的价格差异，仅用当地茶青平均收购价计算茶鲜叶产值。而化肥减施增效技术模式对茶叶品质具有一定的改善效果，因此化肥减施增效技术模式的经济效益可能被低估，尤其是茶叶感官品质较佳的专用肥和有机替代模式。

4 结论

(1)通过专用肥、有机替代、新型肥料、新型肥料+有机肥和炭基肥5种化肥减施增效技术模式，安溪铁观音茶区化肥养分减量33%～53%(总养分投入量减少17%～41%)，茶叶产量提高4.21%～9.18%，茶叶品质不同程度改善，年每公顷净增收0.08～0.62万元。(2)专用肥模式(茶树专用有机无机复混肥，养分减量33%)与常规施肥相比，土壤pH提高0.34；茶鲜叶产量提高5.55%，成茶感官审评得分提高1.38分；新梢养分回收率提高6.42个百分点，养分农学效率提高89.19%，每公顷年纯收入增加0.37万元。(3)有机替代模式(有机肥+茶树专用有机无机复混肥，化肥养分减量47%，总养分减量17%)与常规施肥相比，土壤pH提高0.58，有效镁、钙含量分别提高52.27%和221.89%；茶鲜叶产量提高6.39%，成茶感官审评得分提高1.95分；新梢养分回收率提高3.37个百分点，养分农学效率提高56.76%，每公顷年纯收入增加0.08万元。(4)本研究中的专用肥和有机替代两种化肥减施增效技术模式在安溪铁观音茶区适应性较好。