戶杉杉 ，高水練，郭 彬，潘榮藝，張 帥，王苗苗，向 萍，林金科*

（1.福建農(nóng)林大學(xué) 園藝學(xué)院，福建 福州350002；2.福建農(nóng)林大學(xué) 安溪茶學(xué)院，福建 福州350002）

化肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中扮演著重要角色，21世紀(jì)中后期以來(lái)，增加化肥投入量成為提高農(nóng)作物產(chǎn)量的快速、高效舉措之一。茶樹(shù)作為一種多年生的木本經(jīng)濟(jì)作物，在中國(guó)以及世界各地被廣泛種植，2017年全球茶園面積超過(guò)470萬(wàn)hm2。但是，茶園大量施用化肥不僅破壞了土壤微循環(huán)系統(tǒng)，造成了土壤理化性狀的惡化,還降低了肥料利用率，破壞了生態(tài)環(huán)境，進(jìn)而影響了茶樹(shù)正常生長(zhǎng)發(fā)育和茶葉品質(zhì)[1-3]，逐漸引起人們對(duì)茶園綠肥改良措施和化肥高效施用技術(shù)的關(guān)注[4]。紫花苜蓿（學(xué)名：Medicago sativa.），豆科、苜蓿屬，多年生草本，高30～100 cm，根粗壯，深入土層，根莖發(fā)達(dá)，味道清香，產(chǎn)量高且穩(wěn)定[5]，適應(yīng)性廣，對(duì)土壤要求不嚴(yán)，可作茶園綠肥。套種紫花苜蓿，可改善鹽堿地，增加土壤堿解氮及速效磷含量[6]，調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分。紫花苜蓿根系具有固氮作用，較高的枝干可避免夏日光照灼燒，增加茶園漫射光，提高茶樹(shù)凈光合作用[7]。紫花苜蓿等豆科作物枝葉莖稈田間覆蓋還可提高土壤有機(jī)質(zhì)以及氮含量[8]。研究表明，每hm2施用綠肥7500 kg可以減少氮肥 67.5～90 kg[9,10]，翻壓紫云英可降低田間 40%左右施肥量，長(zhǎng)期套種并進(jìn)行豆科綠肥回田可降低小麥田和甜瓜園15%～30%施肥量[11]。套種紫花苜?？梢愿纳拼筇锷鷳B(tài)[6]，豐富田間生物種群數(shù)量，較對(duì)照捕食性天敵數(shù)增加103.7%，瓢蟲(chóng)類增加70.9%，有效降低蟲(chóng)害發(fā)生率[12]。套種紫花苜蓿還可以提高土壤酶活性，脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶分別提高29.60%、52.07%和32.77%[8]，可作為土壤改良劑[13-14]。

目前，關(guān)于茶園套種紫花苜蓿對(duì)土壤改良以及茶園減施化肥方面的研究報(bào)道較少。為深入研究套種紫花苜蓿對(duì)茶園土壤化學(xué)性狀及茶葉品質(zhì)影響，明確套種紫花苜蓿是否可以減少茶園化肥施用量，本試驗(yàn)假設(shè)套種紫花苜蓿可減少30%施肥量，研究常規(guī)施用量、常規(guī)施用量 ×70% （T1） 和常規(guī)施用量 ×70% + 套種紫花苜蓿 （T2）等不同施肥模式對(duì)茶園土壤養(yǎng)分、土壤酶活性、新梢生長(zhǎng)、茶葉品質(zhì)成分的影響，旨在為茶園化肥減施增效提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2017年3月～2018年9月,在廣東省英德市英紅鎮(zhèn)廣東省茶葉科學(xué)研究所試驗(yàn)茶園開(kāi)展。試驗(yàn)地位于東經(jīng)113°23'27",北緯24°18'03"，海拔 30 m，年均氣溫 20℃ ,年均日照 1862 h,年均降雨量 2000 mm；試驗(yàn)茶樹(shù)品種為鴻雁12號(hào)，樹(shù)齡3年；供試土壤基本情況：黃紅壤，全氮含量1.32 g/kg，全磷含量0.08 g/kg，全鉀含量10.64 g/kg，堿解氮含量52.45 mg/kg，有效磷含量42.85 mg/kg，速效鉀含量128.07 mg/kg，有機(jī)質(zhì)含量1.61%。

本試驗(yàn)設(shè)三個(gè)重復(fù)試驗(yàn)區(qū)，每個(gè)試驗(yàn)區(qū)80 m2并設(shè)三種施肥處理，各處理隨機(jī)排列。施肥處理分別為：CK（對(duì)照），常規(guī)施肥[NPK（15 ∶15 ∶15）225 kg/hm2]；T1， 常規(guī)施肥量×70%[NPK（15 ∶15 ∶15）157.5 kg/hm2]；T2，常規(guī)施肥量 ×70%[NPK（15 ∶15 ∶15）157.5 kg/hm2]+ 套種紫花苜蓿（品種為先行者，種植密度4.5～6 kg/hm2）。施肥時(shí)間分別為：2017年 7月3日（秋茶用肥），2018年2月1日（春茶用肥），2018年5月25日（夏茶用肥）。

1.2 取樣與測(cè)定方法

2017年 8月 26日、2018年 3月 15日、2018年7月5日，分3次采取茶園土壤和茶鮮葉樣品，取樣時(shí)間分別簡(jiǎn)寫(xiě)為2017.08、2018.03、2018.07。

土樣采集：采用五點(diǎn)取樣法，每個(gè)小區(qū)按“S”選取五點(diǎn)，用取土器直接采取30 cm土層，將五點(diǎn)土樣進(jìn)行混合、拌勻，撿剔雜物，一部分裝入土樣管并放置-22℃冰箱冷凍保存，用于部分酶活性檢測(cè)。另一部分則放置陰涼處風(fēng)干，用于常規(guī)養(yǎng)分測(cè)定。

土樣檢測(cè)：土壤養(yǎng)分測(cè)定方法參照鮑士旦《土壤農(nóng)化分析》第三版[15]；土壤脲酶測(cè)定參照苯酚鈉—次氯酸鈉比色法[16]；土壤磷酸酶活性測(cè)定參照磷酸苯二鈉比色法[17]；土壤蔗糖酶活性測(cè)定參照3,5- 二硝基水楊酸比色法[18]；土壤過(guò)氧化氫酶活性測(cè)定參照高錳酸鉀滴定法[19]。

茶樣采集：使用測(cè)產(chǎn)框（33cm×33cm）采摘每季第一輪一芽二葉茶鮮葉，每個(gè)小區(qū)采取10框，測(cè)定發(fā)芽密度、一芽二葉百芽重和第一輪鮮葉產(chǎn)量，并及時(shí)進(jìn)行烘干殺青（120℃殺青10 min，80℃烘至足干），用于茶鮮葉品質(zhì)測(cè)定。

茶葉品質(zhì)測(cè)定方法：茶多酚測(cè)定參照 GB/T 8313-2008 （福林酚比色法）；咖啡堿測(cè)定參照GB/T 8312-2013；水浸出物測(cè)定參照 GB/T 8305-2013；茶葉游離氨基酸測(cè)定參照 GB/T 8314-2013。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用 Excel 2016、SPSS 21 和 Cannoco 4.5 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 套種紫花苜蓿對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

不同處理的茶園土壤養(yǎng)分含量結(jié)果表明（表1），減少茶園化肥施用量在短時(shí)間內(nèi)會(huì)減少土壤中各養(yǎng)分含量（2017.08），特別是T1處理，與CK相比，全磷、有效磷、全鉀、速效鉀含量分別降低了26.93%、64.37%、50.22%和33.59%，差異均達(dá)極顯著水平。隨著紫花苜蓿生長(zhǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，T2處理土壤各養(yǎng)分含量呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，且增長(zhǎng)速度大于T1處理。至紫花苜蓿生長(zhǎng)11個(gè)月（2018.07），除全鉀含量外，土壤中全量養(yǎng)分含量均高于CK處理；其中，土壤全氮和全磷含量分別增加了16.99%和30.43%，均達(dá)顯著水平。土壤有機(jī)質(zhì)含量較CK和T1處理分別增加39.79%和13.62%。紫花苜蓿為豆科植物，具有固氮作用，能提高土壤氮含量，相對(duì)于氮元素而言，鉀元素被吸收或流失后，沒(méi)有額外的外源補(bǔ)充，故T1和T2處理土壤中全鉀含量低于CK處理。

對(duì)比不同處理水平下土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量數(shù)據(jù)可得出，T2處理顯著高于其他處理，在2018.07時(shí)，較CK處理分別增加了34.86%、73.83%和38.81%，可見(jiàn)，隨著時(shí)間推移，CK處理有效磷呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，速效鉀呈現(xiàn)先增加后穩(wěn)定趨勢(shì)，T1處理兩者均呈現(xiàn)先增加后穩(wěn)定趨勢(shì)，并且速效鉀含量高于CK處理。這與熊興梅[20]和C Giacometti[21]“當(dāng)土壤中肥料施用量超過(guò)一定值，則會(huì)影響土壤中微生物和蛋白酶活性，進(jìn)而降低土壤中養(yǎng)分活化率，降低肥料利用率”結(jié)論一致。

表1 三種施肥處理對(duì)茶園土壤養(yǎng)分的影響Table 1 Effects of three fertilization treatments on soil nutrients in tea garden

2.2 套種紫花苜蓿對(duì)土壤酶活性的影響

土壤質(zhì)量不僅僅取決于土壤的理化性狀，土壤酶活性對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分含量也密切相關(guān)，特別是脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶等直接影響土壤中氮、磷、碳的循環(huán)[22]。套種紫花苜蓿對(duì)茶園土壤酶活性的影響結(jié)果顯示（表2），套種紫花苜蓿可提高茶園土壤酶活性，特別是脲酶、酸性磷酸酶和過(guò)氧化氫酶較CK處理分別提高106.74%、25.49%和40.00%（P＜0.01）。蔗糖酶表現(xiàn)為前期（2017.08）CK處理高于其他處理，但隨著套種苜蓿時(shí)間延長(zhǎng)，T2處理逐漸高于CK處理，在2018.07時(shí)較CK處理增加41.82%（P＜0.01）。通過(guò)減施化肥（T1）也可以較小幅度提高土壤中酶活性，其中脲酶和過(guò)氧化氫酶較CK處理分別提高52.25%和14.29%（P＜0.05），蔗糖酶和酸性磷酸酶較CK處理略有下降。這表明土壤蔗糖酶和酸性磷酸酶易受肥料施用影響，過(guò)氧化氫酶對(duì)肥料響應(yīng)不敏感。

表2 三種施肥處理對(duì)茶園土壤酶活性的影響Table 2 Effect of three fertilization treatments on soil enzyme activity in tea garden

2.3 套種紫花苜蓿對(duì)茶樹(shù)生長(zhǎng)的影響

套種紫花苜?？娠@著增加茶葉一芽二葉百芽重（圖1），較CK處理，可顯著增加9.21%～11.13%（P＜0.05）。單純減施化肥（T1）會(huì)顯著降低第一輪茶葉產(chǎn)量以及發(fā)芽密度，較CK處理分別降低23.33%～27.37%（P＜0.01）和13.46%～17.97%（P＜0.01）。T2處理第一輪茶葉產(chǎn)量和發(fā)芽密度較CK處理不顯著。可見(jiàn)，單純減少30%的化肥施用量會(huì)降低茶葉產(chǎn)量，但是通過(guò)套種紫花苜?？山鉀Q因減施化肥所造成的茶葉產(chǎn)量以及發(fā)芽密度下降等問(wèn)題。

圖1 三種施肥處理對(duì)茶樹(shù)生長(zhǎng)的影響Fig.1 Effect of three fertilization treatments on the growth of tea plant

2.4 套種紫花苜蓿對(duì)茶葉品質(zhì)的影響

與常規(guī)施肥處理（CK）相比，T1和T2處理下茶葉品質(zhì)間均具有顯著性差異（圖2）。其中，茶葉中水浸出物含量三季均表現(xiàn)為T(mén)2＞CK＞T1，在2018.07時(shí)，T2處理較CK處理增加3.29%，T1較CK處理降低9.86%。說(shuō)明減施化肥在一定程度上會(huì)降低茶葉水浸出物含量，套種苜?？梢栽黾铀鑫锖?。隨著施肥量的改變，茶多酚含量表現(xiàn)為T(mén)2＜CK＜T1，可見(jiàn)，套種紫花苜?？捎行Ы档筒瓒喾雍?，且隨著套種時(shí)間延長(zhǎng)，降低顯著性增強(qiáng)，2018.07時(shí)，T2較CK、T1處理分別降低5.08%和19.68%。原因可能為套種紫花苜蓿會(huì)增加茶園光合呼吸量，增加空氣濕度，并且紫花苜蓿對(duì)茶葉有一定遮蔭效果，因此相對(duì)于CK和T1處理，茶多酚含量會(huì)相對(duì)較低。

茶葉咖啡堿含量表現(xiàn)為T(mén)2＞CK＞T1，三季均呈極顯著性差異。隨著套種時(shí)間的延長(zhǎng)，咖啡堿含量逐漸增加，2018.07時(shí)，T2處理較CK處理增加5.26%，且較2017.08， T2處理增加3.90%。茶葉中游離氨基酸含量表現(xiàn)為T(mén)2＞T1＞CK，除2017.08外，其他兩季不同處理間均具顯著性差異，T2處理較CK處理分別增加 12.00% （2018.03） 和 7.40 %（2018.07）。原因可能為前期土壤養(yǎng)分含量已經(jīng)完全滿足茶樹(shù)生長(zhǎng)，短時(shí)間減施化肥對(duì)其影響較小，但隨著減施化肥時(shí)間延長(zhǎng)，差異逐漸凸顯，可見(jiàn)套種紫花苜?？稍黾硬枞~游離氨基酸含量。

圖2 套種紫花苜蓿對(duì)茶葉品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of interplanting alfalfa on tea quality

2.5 土壤養(yǎng)分、土壤酶活性與茶葉品質(zhì)間的RDA分析

為了進(jìn)一步揭示套種紫花苜蓿后茶園土壤養(yǎng)分、酶活性以及茶葉品質(zhì)之間的互相影響關(guān)系，采用冗余分析（RDA）方法對(duì)這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析。數(shù)據(jù)表明（圖3A），第一數(shù)據(jù)軸和第二數(shù)據(jù)軸對(duì)土壤養(yǎng)分含量與茶葉品質(zhì)成分含量間關(guān)系的解釋力分別為93.10%和0.90%。CK與T1和T2處理顯著區(qū)別，且與茶多酚含量密切相關(guān)；T1和T2則較為聚集，其中T2處理與土壤中速效鉀和全磷，茶葉中游離氨基酸含量關(guān)系較為密切；T1處理與土壤全鉀、堿解氮含量關(guān)系較為密切。說(shuō)明減施化肥以及減施加套種紫花苜蓿對(duì)茶園土壤養(yǎng)分供給量影響均較為明顯，除茶多酚外，兩種處理與茶葉品質(zhì)間關(guān)系較為明顯。

由圖3A中茶葉品質(zhì)與土壤養(yǎng)分關(guān)系可得：水浸出物、咖啡堿以及游離氨基酸均與土壤中養(yǎng)分呈正相關(guān)關(guān)系，其中土壤全氮和堿解氮與茶葉水浸出物、有效磷與咖啡堿、全磷和速效鉀與游離氨基酸間影響最為顯著。而茶多酚與土壤養(yǎng)分間夾角均為鈍角，呈負(fù)相關(guān)關(guān)系?？梢?jiàn)，土壤養(yǎng)分特別是有效態(tài)養(yǎng)分含量的豐缺對(duì)茶葉品質(zhì)成分含量的影響最為突出。

土壤養(yǎng)分與酶活性的RDA排序圖顯示（圖3B），第一數(shù)據(jù)軸和第二數(shù)據(jù)軸對(duì)土壤養(yǎng)分與酶活性間關(guān)系的解釋力分別為86.60%和7.80%。圖中土壤養(yǎng)分和酶活性傾向于T2處理，與CK和T1處理關(guān)系不顯著，說(shuō)明土壤酶活性和土壤養(yǎng)分受紫花苜蓿生長(zhǎng)影響較為突出，套種紫花苜蓿可以改善茶園土壤，增加土壤肥力。從圖中可直觀看出，酸性磷酸酶和蔗糖酶與有效磷和全磷、過(guò)氧化氫酶與速效鉀、脲酶和有機(jī)質(zhì)間均存在極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），說(shuō)明土壤酶活性的提高可以改善茶園土壤養(yǎng)分含量。

圖3 土壤養(yǎng)分、土壤酶活性以及茶葉品質(zhì)間的RDA二位排序圖Fig. 3 RDA two-order map between soil nutrient, soil enzyme activity and tea quality

對(duì)茶葉品質(zhì)與土壤酶活性的分析表明，第一數(shù)據(jù)軸和第二數(shù)據(jù)軸對(duì)茶葉品質(zhì)與酶活性間關(guān)系的解釋力分別為88.90%和0.20%，茶葉品質(zhì)與土壤酶活性相關(guān)性軸1和軸2特征值分別為0.96和0.61。圖3C所示，T2處理與土壤酶活性呈正相關(guān)關(guān)系，與茶多酚呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。其中咖啡堿與蔗糖酶和酸性磷酸酶、游離氨基酸與過(guò)氧化氫酶之間均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），茶多酚與CK處理呈正相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明套種紫花苜蓿可提高酶活性與茶葉品質(zhì)間的正向響應(yīng)關(guān)系，酶活性的提高對(duì)提高茶葉品質(zhì)成分含量有促進(jìn)作用。

3 小結(jié)與討論

3.1 套種紫花苜?？梢栽黾油寥烙行B(tài)養(yǎng)分含量

試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著套種紫花苜蓿時(shí)間不斷延長(zhǎng)，土壤中堿解氮、有效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量相對(duì)其他處理明顯增加，分別為66.48%、141.82%、97.75%和65.84%。這與馮建文等[23]和Dennis等[24]研究結(jié)果一致。單純減施化肥在一定程度上也會(huì)增加土壤中有效態(tài)養(yǎng)分含量，其中以速效鉀和有機(jī)質(zhì)最為明顯，較CK處理分別增加12.27%和23.04%，說(shuō)明長(zhǎng)時(shí)間大量施用化肥會(huì)破壞土壤養(yǎng)分正常循環(huán)，降低土壤養(yǎng)分有效性[25-26]，抑制作物生長(zhǎng)。土壤有效態(tài)養(yǎng)分含量的增加，很大程度上取決于土壤微生物的驅(qū)動(dòng)[27]。減施化肥有效降低了土壤中化肥殘留量，套種的紫花苜蓿通過(guò)根系代謝，調(diào)節(jié)土壤pH[28-29]，改善土壤微環(huán)境，進(jìn)而豐富了土壤微生物種群數(shù)，促進(jìn)養(yǎng)分循環(huán)。

3.2 套種紫花苜蓿可以提高土壤酶活性

土壤酶作為土壤中物質(zhì)轉(zhuǎn)化與養(yǎng)分循環(huán)的催化劑，直接影響土壤肥力的高低，其活性是土壤肥力高低的一個(gè)有效指標(biāo)[30]。土壤酶活性易受不同農(nóng)藝處理、田間管理等措施影響[31]。本試驗(yàn)結(jié)果表明適當(dāng)減施化肥、套種紫花苜蓿均可以增加土壤酶活性。套種紫花苜蓿相對(duì)于CK處理，脲酶、磷酸酶、過(guò)氧化氫酶、蔗糖酶均顯著提高106.74%、25.49%、40.00%和41.82%。T2處理不同季節(jié)土壤酶活性數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，第一次（2017.08）和第三次（2018.07）取樣，土壤中酶活性均顯著高于第二次（2018.03）采樣。原因可能是第一次和第三次采樣處于暑秋季，溫度高，茶樹(shù)、紫花苜蓿生長(zhǎng)旺盛，根系代謝增強(qiáng)，土壤中微生物活動(dòng)增加。此外，行間覆蓋紫花苜蓿，增加了土壤中有機(jī)質(zhì)含量，有機(jī)物質(zhì)的加速分解，為酶促反應(yīng)提供了充足的底物，對(duì)土壤酶活性激活效應(yīng)增強(qiáng)[32]，從而提高酶活性。而化肥過(guò)多施入，造成土壤理化性狀發(fā)生改變，影響有機(jī)物質(zhì)代謝循環(huán)[33]，故CK處理土壤酶活性呈下降趨勢(shì)。

3.3 套種紫花苜?？梢源龠M(jìn)茶樹(shù)生長(zhǎng)和改善茶葉品質(zhì)

減少化肥施用量并套種紫花苜蓿對(duì)茶梢芽葉密度和第一輪茶葉產(chǎn)量無(wú)顯著性影響, 但可增加一芽二葉百芽重,改善茶葉品質(zhì)。T2處理下茶鮮葉中水浸出物、咖啡堿、游離氨基酸和一芽二葉百芽重較CK處理分別增加3.29%、5.26%、12.00%和9.21%，茶多酚下降5.08%。這與韓文炎等[34-35]人研究結(jié)果相一致，土壤有效氮的增加會(huì)降低茶葉中多酚含量。RDA分析發(fā)現(xiàn)，套種紫花苜蓿茶園土壤養(yǎng)分、土壤酶活性、茶葉品質(zhì)三者間的相關(guān)性增強(qiáng)，除茶多酚外，土壤養(yǎng)分與茶葉品質(zhì)以及土壤酶活性與茶葉品質(zhì)間關(guān)系均表現(xiàn)為正相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明土壤養(yǎng)分含量和酶活性的提高，有利于茶樹(shù)生長(zhǎng)和茶葉品質(zhì)的提高。此外，套種紫花苜蓿茶園相對(duì)于純茶園種植模式，增加茶園空氣濕度，降低茶園溫度，進(jìn)而減少茶多酚含量[36]。

綜上可知，在減少化肥用量30%的基礎(chǔ)上套種紫花苜蓿（4.5～6 kg/hm2），增加了茶園土壤中有效態(tài)養(yǎng)分含量，提高了土壤酶活性，改善了茶葉品質(zhì)，增強(qiáng)了“土壤養(yǎng)分、酶活性、茶葉品質(zhì)”三者之間的正相關(guān)關(guān)系，達(dá)到了茶園化肥減施增效的目的。