饼肥替代化肥对茶叶产量品质和土壤肥力的影响

李 陈， 郭 龙， 刘佩诗， 常珺枫， 翁亚伟， 张 强， 马友华

(1.农田生态保育与污染防控安徽省重点实验室/安徽农业大学资源与环境学院，安徽合肥 230036；2.安徽省金寨县农业农村局农业技术推广服务中心，安徽六安 237000)

茶树是我国重要的经济作物，茶叶生产在我国经济文化发展中占据着极为重要的地位。安徽省金寨县麻埠镇是“六安瓜片”的原产地和主产区，2017年茶园面积为1 866.7 hm，产值为1.65亿元，茶业的迅猛发展给麻埠镇带来了巨大的经济效益。植茶年限的增长，也导致了茶叶产量的下降，同时为简化茶园管理成本，提高经济效益，化肥依赖性发展模式造成安徽省茶园土壤养分匮乏，土壤质量恶化，并进一步造成茶叶质量下降。

前人研究发现，有机肥配施化肥能显著改良土壤化学性质，促进土壤环境可持续发展。肥料的合理施用是茶树的合理性生长和茶叶产量显著性提高的根本之策。饼肥是油料种子榨油后的副产品，饼肥养分齐全、含量高、肥效持续时间长。饼肥的施用在提升土壤肥力、改良土壤微生物环境的同时，更能起到防病增产的作用。傅海平等研究表明，施用饼肥能有效促进茶树的生长发育状况，改良茶叶质量。类胡萝卜素的降解产物能有效提升茶叶质量。王芳等研究表明，通过施用饼肥能有效提升类胡萝卜素总量，并能有效促进类胡萝卜素的分解。陶湘辉等研究表明，与单施化肥相比，施用饼肥能有效提高咖啡碱、水浸出物等影响茶叶质量物质的含量。

前述研究证实了有机肥替代化肥能有效提高茶叶产量并改良茶叶品质。本研究在等氮基础上用饼肥替代化肥，对茶叶的产量、品质及对土壤肥力性质影响较大的土壤酶活性等相关指标进行分析，寻求饼肥最优配施比例，以期为茶树栽培中饼肥替代化肥合理施用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地点为安徽省六安市金寨县麻埠镇响洪甸村前进组安徽一笑堂茶业有限公司合作基地，瓜片原产地，地理位置31.53°N，116.16°E，海拔 87.5 m，属亚热带湿润季风气候。试验地供试土壤为黄棕壤，试验前采集茶园0～20 cm土层土壤进行测定，其土壤理化性质如下：pH值为4.31，碱解氮含量为159.92 mg/kg，全氮含量为1.58 g/kg，有机质含量为26.86 g/kg，有效磷含量为19.77 mg/kg。供试肥料为饼肥，含氮量为5.49%，PO含量为3.37%，KO含量为2.33%，有机质含量≥45%。试验选择5～10年树龄的舒茶早茶树。

1.2 试验设计

试验设CK(不施肥对照)、T1(常规施肥处理)、T2(饼肥30%等氮养分替代)、T3(饼肥50%等氮养分替代)、T4(饼肥70%等氮养分替代)、T5(饼肥100%等氮养分替代)等6个处理，每个处理重复3次，小区面积均为20 m，随机区组排列。

表1 不同处理肥料施用量

试验中氮肥、磷肥、钾肥分别为尿素(N含量为46%)、过磷酸钙(PO含量为12.5%)、硫酸钾(KO含量为52%)。上述各处理中全部有机肥、磷肥、钾肥及70%的氮肥于11月中旬做基肥沟施；30%的氮肥在第2年3月追施。其他条件按优质茶园栽培管理措施实施。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 茶叶生长指标的测定 在2019、2020年茶叶采摘期间(4—5月采摘1个月)统计各个试验小区产量、芽茶密度和百芽质量。根据当地采摘标准(采摘1芽1叶)收获各小区鲜叶，称质量并计算产量。使用0.3 m×0.3 m的方框在试验小区内随机选取3个小区统计芽叶密度，计算平均值。百芽质量为各处理区内分别随机取3个点采摘100个1芽1叶或1芽2叶，称质量并计算平均值。

1.3.2 茶叶质量指标的测定 茶叶化学成分测定：于采茶期采摘1芽1鲜叶，经100 ℃蒸汽杀青固样，80 ℃干燥后磨细，供茶叶内含物的测定使用。参照GB/T 8313—2018《茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》测定茶多酚含量。参照GB/T 8305—2002《茶 水浸出物测定》的差重法测定水浸出物含量。参照GB/T 8312—2002《茶 咖啡碱测定》中的紫外分光亮度法测定咖啡碱含量。

参照GB/T 8314—2002《茶 游离氨基酸总量测定》中的茚三酮比色法测定游离氨基酸含量。酚氨比为茶多酚含量与氨基酸含量的比值。炒茶后记录茶叶香气质量等感官性状，委托安徽农业大学茶与食品学院专家，按茶类工艺加工，对干样进行感官审评。

1.3.3 土壤理化指标测定 采用5点取样法采取表层土壤样品，采样时间为茶叶样品采集后。

土壤养分的测定：使用pH计测定土壤pH值；用重铬酸钾容量法测定有机质含量；参照NY/T 53—1987《土壤全氮测定法(半微量开氏法)》测定全氮含量；用碱解蒸馏法测定碱解氮含量；参照LY/T 1233—1999《森林土壤有效磷的测定》中的钼蓝比色法测定有效磷含量；参照LY/T 1236—1999《森林土壤速效钾的测定》乙酸铵浸提-火焰亮度法测定速效钾含量；用苯酚钠-次氯酸钠比色法测定土壤脲酶酶活性；用磷酸苯二钠比色法测定土壤酸性磷酸酶活性；用3，5-二硝基水杨酸比色法测定土壤蔗糖酶活性；用高锰酸钾滴定法测定土壤过氧化氢酶活性；用茚三酮比色法测定土壤蛋白酶活性。

1.4 数据处理

采用Excel对数据进行归类，采用SPSS 26.0、Origin软件进行数据统计分析，并对测定值进行多重比较(法)及显著性检验。

2 结果与分析

2.1 饼肥替代化肥处理对茶叶产量的影响

由图1可知，在不同比例饼肥替代化肥试验田，CK处理茶叶产量最低，为5 512.13 kg/hm。与CK处理相比，T1、T5处理茶叶产量增加39.64%、38.96%。试验为2年的连续试验，T5处理下茶叶产量的提升可能与有机肥料后期大量养分的释放存在一定的关系。等氮养分替代下，饼肥替代处理与全施化肥相比，随着饼肥替代比例的提升，茶叶产量随之提升，各处理间茶叶产量存在显著性差异。

2.2 饼肥替代化肥处理对茶叶产量构成指标的影响

由图2可知，T1处理未明显改变百芽质量。T1处理下百芽质量为29.63 g，与T1处理相比，T3、T4、T5处理百芽质量分别增加33.63%、32.51%、32.73%。T2、T3、T4、T5处理间无显著差异。各处理间芽茶密度无显著差异，饼肥替代处理下芽茶密度呈先增长后下降的趋势，T3处理下芽茶密度最高，为66.61个/m。通过对茶叶产量构成指标分析得出，合理的配施比例是提高茶叶产量性状的关键。

2.3 饼肥替代化肥对茶叶内在化学成分的影响

茶多酚、游离氨基酸、水浸出物、酚氨比等物质含量与茶叶品质息息相关，过高的茶多酚含量会导致茶叶苦涩，而酚氨比越低，茶叶品质越高。由表2、表3可知，2019年T4处理下茶叶茶多酚含量最低，相比于CK降低26.09%；2020年饼肥替代茶多酚含量均显著高于CK，提升幅度在28.57%～42.86%之间。2019、2020年间各处理游离氨基酸含量无显著性差异。与CK相比，2019年T2处理下水浸出物含量增幅为4.76%；2020年T4处理下水浸出物含量增幅为29.27%，与CK差异显著。2019年各处理酚氨比均显著高于CK，增幅在26.11%～38.11%之间。相较于2019年，2020年各处理下茶叶酚氨比明显降低，T4处理下酚氨比为3.31，饼肥替代对茶叶品质的提高具有正面影响。总体来看，随着肥饼含量的增加各处理间酚氨比呈现先上升后下降的趋势，50%饼肥替代下茶叶内在化学成分提升表现较好。

表2 2019年不同比例饼肥替代化肥处理对茶叶内在化学成分的影响

表3 2020年不同比例饼肥替代化肥处理对茶叶内在化学成分的影响

2.4 饼肥替代化肥对茶叶感官质量的影响

由表4可知，饼肥配施化肥对六安瓜片感官质量具有正面影响。2019年各处理中以T3处理感官评审综合评分最高，为87.4分，T2处理综合评分最低，为83.6分，相差3.8分。2020年各处理中T5处理综合评分最高，为93.3分，T1处理综合评分最低，为91.2分。综合2年分析发现，T1处理下茶叶感官质量分数偏低，与全施化肥相比，饼肥替代处理在对茶叶感官品质的提升表现优异。结果表明，50%～100%的饼肥替代化肥比例有效提升了茶叶感官质量评分。

表4 饼肥替代化肥下茶叶感官质量评分(2019—2020年)

2.5 饼肥替代化肥对土壤养分的影响

有机肥的施用可以有效调节土壤养分的匀衡供应，增加微生物的活性，提高作物养分利用率，减少化肥利用量。化肥的长期不合理使用，会破坏土壤结构，导致土壤酸化，茶园土壤最适pH值一般在5.0～6.5之间，过低的土壤pH值对茶树生长具有负面影响。由表5可知，2019年T5处理土壤pH值最高。随着有机肥替代比例的不断提高(T2～T5)，土壤碱解氮含量随之升高；全氮、有效磷含量呈先上升后下降趋势；有机质含量呈先下降后上升趋势，T5处理土壤有机质含量最高，为 27.32 g/kg。饼肥替代下，T4处理土壤全氮、有效磷含量最高，分别为1.75 g/kg、23.19 mg/kg。

有机肥替代对茶园土壤的影响是长期性的，在2020年试验发现，与全施化肥的T1处理相比，其他处理均有效遏制了茶园土壤的酸化趋势，T5处理下土壤pH值比T1处理提高0.66。由表6可知，随着饼肥替代比例的提高，不同处理下土壤养分含量与T1处理差异显著。T4处理下pH值和碱解氮、有机质、有效磷含量分别为4.73、185.53 mg/kg、27.61 g/kg、25.82 mg/kg，较T1处理分别增加14.53%、11.90%、2.30%、6.39%。综合2019—2020年数据进行分析，饼肥替代有助于提高茶园土壤肥力，70%及100%饼肥替代下，茶园土壤整体养分最佳。

2.6 饼肥替代化肥对茶园土壤中酶活性的影响

土壤酶活性的改变能显著影响到土壤物质、能量代谢和土壤质量水平。脲酶和酸性磷酸酶是土壤中水解类酶的主要组成部分，脲酶、蛋白酶、酸性磷酸酶可有效表征土壤氮磷有效性。由图3可知，随着饼肥替代化肥比例的升高，酶活性均有一定程度的提升。与CK处理相比，2019、2020年T5处理下脲酶酶活性增幅分别为33.33%、66.67%。各饼肥替代比例下，不同处理均有效地增加了酸性磷酸酶活性，其中T4处理下酸性磷酸酶活性提升幅度最高，酶活性为12.76 U/g。T4处理下蔗糖酶活性分别为9.97、11.48 U/g，与T1处理相比，酶活性增幅分别为42.84%、28.26%；2019年T5处理下过氧化氢酶活性为1.98 U/g，酶活性增幅为15.10%；2020年T3处理下过氧化氢酶活性为 3.72 U/g，酶活性增幅为65.31%。饼肥替代处理下，茶园土壤蛋白酶活性差异并不显著，2019年T4处理下蛋白酶活性较T1高1.58%，2020年T2处理下蛋白酶活性较T1处理高51.84%。综合数据分析，饼肥替代化肥处理对茶园土壤酶活性具有显著影响，50%～70%比例饼肥替代可有效改善茶园土壤理化性质。

表5 2019年不同比例饼肥替代化肥处理对茶园土壤养分的影响

表6 2020年不同比例饼肥替代化肥处理对茶园土壤养分的影响

3 讨论与结论

3.1 饼肥替代化肥利于茶叶品质提高

有机肥的施用有助于改良土壤养分供给情况，提高土壤养分供应效率，减少矿质肥料用量。饼肥替代化肥对茶叶品质的提升具有显著影响，茶多酚、游离氨基酸、水浸出物、酚氨比、咖啡碱等茶叶内在化学成分含量的高低对茶叶品质的影响至关重要。在以往针对六安瓜片等绿茶品质的提升中，主要通过施用茶叶专用肥，提高游离氨基酸、茶多酚含量，降低茶叶酚氨比，达到提高茶叶品质的目的。颜明娟等研究表明，有机无机肥配施能显著提高茶叶中游离氨基酸和茶多酚等茶叶品质指标物质的含量。本试验结果表明，连续多年饼肥替代处理能有效降低茶叶酚氨比，与CK相比，2020年T4处理茶叶酚氨比降低23.38%。饼肥替代比例过高会降低茶叶品质，30%～70%替代比例下，茶叶品质较优。张昆等研究表明，茶叶产量、品质等相关指标在70%有机肥配施化肥下最高。本试验表明，饼肥替代化肥比例在50%～70%时，茶叶产量及产量构成指标、内在化学成分、感官品质综合效果较好。

3.2 饼肥替代化肥利于改良茶园土壤理化性质

高产优质茶园的最适pH值范围为5.0～6.5，本试验茶园土壤严重酸化。吴志丹等经过多年试验发现，茶园土壤pH值提高幅度与有机肥料的配施比例呈正相关关系，有机肥配施化肥能有效改善茶园土壤酸化问题。吴道铭等研究表明，在合理的比例下，有机肥配施化肥能显著降低土壤酸化。与上述研究相似，经过2年饼肥替代试验，2020年T5处理下土壤pH值为4.79。随着饼肥配施比例的提高，茶园土壤pH改良效果更显著。T1处理与CK的pH值相比呈现酸化趋势，这与山楠等的研究结果相同，氮肥的使用对茶园土壤酸化起着相当关键的作用。饼肥的使用可有效延缓茶园土壤酸化趋势，合适的有机肥配施比例能显著改良土壤性质，提高土壤养分生物有效性。李倩等研究表明，有机质、有效磷、碱解氮含量与茶叶游离氨基酸和茶多酚等品质指标的含量呈现线性相关，施用有机肥能显著改良土壤肥力指标，进而改善茶叶品质。本试验结果表明，饼肥配施下与T1处理相比，土壤养分含量显著提升。有机肥配施化肥能有效改良茶园土壤物理化学结构，提高微生物活性。本试验中，相较单施化肥，连续多年有机肥替代更有助于提升脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶酶活性。通过分析不同比例饼肥替代下对茶叶产量、品质性状及土壤养分性状的影响，揭示了有机肥替代对茶园生产的有利影响。因此，为提高氮肥利用效率，提高茶叶产量，降低环境污染危害，应严格确定茶园饼肥施用比例。

3.3 结论

本试验结果表明，与CK处理相比，饼肥替代化肥处理能显著提高茶叶产量。饼肥替代下，茶叶百芽质量有显著性提高，芽茶密度指标与全施化肥相比并无明显差异。随着饼肥替代化肥比例的提升，2020年咖啡碱、水浸出物含量及酚氨比均呈现先上升再下降的趋势，70%比例饼肥替代化肥处理下酚氨比最低，为3.31，茶叶感官品质提升最具成效。综合分析，50%饼肥替代下，可促进养分的平衡供给， 对茶叶内在品质指标有较好的影响。对试验结果进行分析，饼肥替代化肥50%～70%比例下，茶园土壤酶活性最佳，70%饼肥替代下土壤肥力性质提升最为明显，茶园土壤pH值改良效果较好。综合饼肥配施对茶叶产量、品质、土壤养分性状的影响，初步认为茶园70%饼肥替代化肥下能较好改良茶园土壤性状、茶树生长发育状况及茶叶品质。