有机肥替代部分化肥对云南大叶茶产量和品质的影响

陈检锋，杨向德，马立锋，倪康，阮建云，付利波*

1.云南省农业科学院农业环境资源研究所，云南 昆明 650205；2.中国农业科学院茶叶研究所 农业农村部茶树生物学与资源利用重点实验室，浙江 杭州 310008

茶叶是我国重要的经济作物，在带动茶农增收致富过程中发挥着重要作用。全国18个主要产茶省（自治区、直辖市）的茶园总面积326.41万hm2，干毛茶总产量306.32 万t，总产值为2 928.14 亿元。无论是茶园面积，还是茶叶产量均位居世界第一位，但由于不合理施肥特别是化肥过量施用，不仅导致茶叶产量和品质的下降，还对生态环境造成严重破坏，比如土壤酸化、硝酸盐淋溶以及温室气体排放等[1-2]，严重制约了茶产业的绿色可持续发展。

有机肥含有丰富的有机质、氨基酸以及微量元素等养分。大量研究表明，施用有机肥能有效改善土壤结构[3]、提升土壤肥力[4]，以及增强土壤微生物活性[5]，从而促进作物生长和产量提升。但有机肥总养分含量低、肥效慢，难以满足作物养分需求，而化肥养分含量高，肥效快。因此，将有机肥和化肥配合施用不仅能够满足作物对养分的需求，还能有效改善土壤质量[6]，进而提高作物产量和品质。

目前，关于有机肥替代化肥对茶叶产量和品质影响的研究多集中于中小叶种茶树品种，而对大叶种茶树的研究相对较少，限制了有机替代模式在全国范围的推广应用。因此，本研究以凤庆大叶群体种为研究对象，开展田间试验，探究有机肥替代部分化肥对云南大叶茶产量和品质的影响，为促进云南茶产业的提质增效提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于云南省临沧市凤庆县洛党镇永和村（东经102°45'，北纬25°7'），海拔1 914 m，属中亚热带季风气候。年平均气温16.9 ℃；年平均降雨量1 366.6 mm，其中5—10月降雨量达到1 109.0 mm，超过全年降雨量的80%；年平均无霜期较长，达到292 d。供试茶树为20年生凤庆大叶群体种，种植模式为单行条栽，行距1.50 m，株距0.4 m。

1.2 试验设计

田间试验布置于2017年9月，设置不施肥（CK）、农民习惯施肥（FFP）和有机肥替代部分化肥（NPKM）3 个处理。FFP 处理肥料种类和施用量依据当地农民习惯，肥料种类为化肥和农家肥；NPKM 处理肥料用量根据茶叶的采摘量和茶树的需肥特性设定，肥料种类为配方肥和商用有机肥，各处理施肥量见表1。每个处理3个生物学重复，每个重复为5行10 m的试验小区。

表1 不同处理的施肥量 kg/hm2

每年3 次施肥，分别为夏茶追肥、秋茶追肥和基肥。其中有机肥、40%的氮肥和全部的磷钾肥作为基肥一次性施入，夏茶追肥与秋茶追肥均为30%的氮，施肥方式为沟施，施肥深度为15～20 cm，施肥后覆土。

1.3 取样和试验方法

茶叶产量统计：鲜叶采用手工采摘，标准为一芽二叶新梢，连续3年（2018—2020年）统计茶叶产量，每次对各个小区单独计产，茶叶年产量为1年内各小区产量总和。

茶叶取样与品质测定：每年进行1 次鲜叶取样（4月初），鲜叶采集后立即进行微波杀青固样、80 ℃烘箱干燥、粉碎制样，用于茶多酚、咖啡碱和游离氨基酸含量的测定。茶多酚、咖啡碱含量按《茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》（GB/T 8313—2018）测定[7]，游离氨基酸总量采用茚三酮比色法（GB/T 8314—2013）测定[8]。

1.4 数据处理

数据分析采用SPSS.22，One-way ANOVA 检测显著性差异，不同处理间采用Duncan新复极差多重比较法，使用SigmaPlot 12.5软件作图。

2 结果与分析

2.1 不同施肥模式对茶叶产量的影响

通过连续3年的田间监测统计发现，FFP处理和NPKM 处理的茶叶产量均比CK 有显著提高；3年平均产量FFP处理和NPKM处理较CK分别提高了38%和66%，NPKM 处理比FFP 处理的产量也显著提高了20%（图1）。

图1 不同施肥处理茶叶产量变化

2.2 不同施肥模式对茶叶品质的影响

调查发现，施肥显著提高了茶多酚含量，特别是NPKM处理的茶多酚含量比CK增加5.3～5.6个百分点。与茶多酚变化趋势一致，NPKM 处理的游离氨基酸含量最高，其次是FFP 处理，3年平均值处理间达到显著差异（P＜0.05）。FFP 处理和NPKM 处理的咖啡碱含量显著高于CK，但两个施肥处理间无显著差异。酚氨比测定结果表明，NPKM处理的酚氨比显著高于FFP处理和CK（图2）。

图2 不同施肥处理茶多酚、游离氨基酸、咖啡碱含量及酚氨比变化

2.3 茶叶产量与氮肥投入量之间的关系

本研究中将氮投入总量分为化学氮施用量（来自化肥）和有机氮施用量（来自有机肥），并探究它们与茶叶产量之间的关系。

研究发现（图3），茶叶产量与总施氮量呈先增加后降低的二次回归关系（R2=0.91，P＜0.01），在总施氮量为298 kg/hm2时，产量达到最大值。与总施氮量变化趋势一致，茶叶产量与化学氮施用量也表现为先增加后降低的二次回归关系（R2=0.91，P＜0.01），化学氮施用量在277 kg/hm2时，产量最高。不同于化学氮施用量，茶叶产量与有机氮施用量之间呈显著线性正相关关系（R2=0.83，P＜0.01）。

图3 茶叶产量与不同氮肥投入量之间的关系

2.4 茶叶品质与氮肥投入之间的关系

研究发现（图4），无论是茶多酚、游离氨基酸、咖啡碱含量还是酚氨比均与总施氮量和化学氮施用量之间呈先增加后降低的二次回归关系（R2=0.80～0.99，P＜0.01）；除咖啡碱外（二次函数，R2=0.81，P＜0.01），茶多酚、游离氨基酸含量以及酚氨比与有机氮施用量之间呈显著线性正相关（R2=0.78～0.99，P＜0.01）。

图4 茶叶品质成分含量与不同氮肥投入量之间的关系

3 小结与讨论

3.1 有机肥替代部分化肥对云南大叶茶产量的影响

茶树是多年生叶用作物，施肥是提高茶叶产量的重要农艺措施。本研究中，通过连续3年田间施肥发现，施肥使大叶茶的产量增加38%～66%，特别是有机肥替代部分化肥处理，其产量相比农民习惯施肥增加了20%。这与之前在中小叶种茶树上的研究结果一致，如孔晓君等[9]研究发现，减施化肥配施有机肥较普通化肥处理，其产量增加近13%。王子腾等[10]通过连续2年（2017—2018）田间试验发现，有机肥配施比例为20%～50%时，其茶叶产量较其他处理相比最高。颜明娟等[11]研究表明，在茶农习惯施氮量的基础上减氮20%配施有机肥能够提高茶叶产量。有机肥施用对产量的提升效应可能与有机肥增强土壤微生物活性有关，在其他作物系统上已经得到很好的验证，比如水稻[12]。

3.2 有机肥替代部分化肥对云南大叶茶品质的影响

茶多酚和氨基酸是茶叶中的重要呈味物质，其含量及比例直接决定茶叶的品质。茶多酚、氨基酸含量，以及酚氨比适当增加，有利于红茶品质的形成。本研究中，有机肥替代部分化肥处理的茶多酚、氨基酸含量以及酚氨比均最高，这和王凯等[13]对勐海大叶种的研究结果一致，研究结果表明，有机肥配施处理能显著提高大叶茶品质，其氨基酸、茶多酚和咖啡碱含量较常规施肥分别提高了36.41%、14.34%和28.00%。有机肥所含有的有机质、氨基酸以及微量元素等养分，在茶叶品质成分形成过程中发挥重要作用，这可能是配施有机肥提高茶叶品质的重要原因之一，具体机理解析需今后进一步探究。