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        配方施肥對烏牛早茶苗營養(yǎng)生長及茶葉品質(zhì)的影響

        2019-08-13 08:55:35呂梅紀文娟王潤賢
        江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2019年1期
        關(guān)鍵詞:光合特性施肥生長量

        呂梅 紀文娟 王潤賢

        摘要:應(yīng)用三元二次通用旋轉(zhuǎn)施肥方案,分析氮、磷、鉀配比施肥對烏牛早盆栽茶苗各項指標的影響。結(jié)果表明,氮、磷、鉀施肥配比不同,對烏牛早茶苗的營養(yǎng)生長、光合特性和品質(zhì)特征影響不同。磷、鉀施肥質(zhì)量配比為1 ∶ 2時,有利于茶苗營養(yǎng)生長和茶葉品質(zhì)提升。其中T1處理(氮、磷、鉀施肥質(zhì)量配比為1.2 ∶ 0.4 ∶ 0.8)對烏牛早的苗高、地徑生長最有利;凈光合速率最大的處理為T9(氮、磷、鉀施肥質(zhì)量配比為1.5 ∶ 0.25 ∶ 0.5),葉綠素含量最高的處理為T17(氮、磷、鉀施肥質(zhì)量配比為0.75 ∶ 0.25 ∶ 0.5);茶葉品質(zhì)最好的處理為T4(氮、磷、鉀施肥質(zhì)量配比為 1.2 ∶ 0.1 ∶ 0.2)。所有施肥處理均能提高咖啡堿的含量,其中T4處理(氮、磷、鉀施肥質(zhì)量配比為1.2 ∶ 0.1 ∶ 0.2)最高,比對照提高了65.7%。兼顧烏牛早茶苗的生長、光合和茶葉品質(zhì),最終確定最佳施肥方案是T9處理(氮、磷、鉀施肥質(zhì)量配比為1.5 ∶ 0.25 ∶ 0.5)。

        關(guān)鍵詞:施肥;茶葉;生長量;光合特性;品質(zhì)成分

        中圖分類號: S571.106 文獻標志碼: A 文章編號:1002-1302(2019)01-0120-06

        施肥對茶葉產(chǎn)量、品質(zhì)的影響在茶樹的科學(xué)栽培管理中居于首位,不同地區(qū)茶園的施肥管理需因地制宜[1-2]。茶樹的生長及茶樹體內(nèi)代謝物的產(chǎn)生和變化與茶樹吸收的礦物營養(yǎng)的類型和濃度密切相關(guān)[3]。氮、磷、鉀是茶樹生長必需的礦質(zhì)營養(yǎng),茶樹在生長過程中,氮素營養(yǎng)的重要性是居首位的[4],且需求量最大,鉀素營養(yǎng)的需求量次之,磷素營養(yǎng)的需求量最少。合理的氮、磷、鉀元素配比,能促進茶樹的營養(yǎng)生長,增強幼齡茶園的樹勢,為成齡茶園豐產(chǎn)打下基礎(chǔ)[5]。

        烏牛早(Camellia sinensis ‘Wuniuzao)是句容地區(qū)廣泛栽培的優(yōu)良茶樹品種,具有萌芽早、密度大、芽頭肥壯、氨基酸含量高等優(yōu)點,是句容地區(qū)生產(chǎn)茅山長青、金山翠芽等高檔茶葉的重要原料。本研究以烏牛早為研究對象,根據(jù)大田管理數(shù)據(jù)進行推算和整理,并以其為基準進行試驗設(shè)計,采用三元二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計施肥方案,系統(tǒng)地探討氮、磷、鉀不同施肥配比對烏牛早茶樹生長、光合生理及茶葉品質(zhì)的影響,為烏牛早茶園平衡施肥提供理論依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 試驗地點

        試驗于2015年在江蘇茶博園大棚內(nèi)進行。試驗地位于蘇南寧鎮(zhèn)丘陵地帶,平均海拔為10~15 m,年均溫度變化范圍為 13~16 ℃,全年降水量為800~1 200 mm,屬于北亞熱帶季風(fēng)氣候。

        1.2 試驗材料

        選用生長基本一致的一年生無性系烏牛早茶苗,2015年2月底進行單株盆栽定植。盆的尺寸為21 cm×16 cm×17 cm(上口直徑×下口直徑×高),盆栽基質(zhì)為土壤、蛭石、珍珠巖(體積比=2 ∶ 1 ∶ 1,土壤來自試驗基地的烏牛早茶園中),基質(zhì)混勻,裝盆待用,每盆平均質(zhì)量為3 kg(不含盆)。

        1.3 試驗設(shè)計

        試驗肥料采用分析純試劑,分別為尿素(含N 46.4%),過磷酸鈣(含P2O5 14%),硫酸鉀(含K2O 51%)。采用二次通用旋轉(zhuǎn)設(shè)計,氮、磷、鉀3個因素5個水平共20個處理,另設(shè)1組作為對照,每個處理組和對照組都設(shè)5個重復(fù)。因素水平具體劃分:-1.682代表低水平,-1代表較低水平,0代表中等水平,1代表較高水平,1.682代表高水平。3月10日開始施肥,施肥的因素水平和試驗設(shè)計分別見表1和表2。

        1.4 指標測定與方法

        生長量指標測定:茶苗施肥前(3月14—16日),測量烏牛早茶苗的苗高和地徑的基礎(chǔ)值,茶苗均高為19.80 cm,地徑均值為3.17 mm。施肥后平均每45 d測定1次苗高、地徑(測定時間分別為4月28—30日,6月14—16日,8月1—3日,10月14—16日,12月1—3日)。茶苗的分枝數(shù)和最長分枝長度,自6月中旬起測定,8月、10月、12月的測定時間同上。待新梢新芽往下數(shù)第3張葉片成熟時測量葉片的長度和寬度,并根據(jù)葉乃興的方法[6]計算茶樹葉面積。

        光合特性的測定:選擇6月晴朗天氣的10:00—16:00,在大棚里采用GFS-3000光合測量系統(tǒng)測定每個施肥處理及對照組茶苗葉片的凈光合速率(Pn)、胞間CO2濃度(Ci)、蒸騰速率(Tr)及氣孔導(dǎo)度(Gs)等光合生理指標,每個光合指標重復(fù)測定5次,測定葉片選擇的是當季新梢成熟葉片(新芽往下數(shù)第3張葉)。

        葉綠素含量測定:參考選用李合生等的方法[7]。

        品質(zhì)指標測定:采摘1芽2葉,用烘箱法(120 ℃殺青、80 ℃ 烘至恒質(zhì)量)制成干茶,粉碎,過60目篩。水浸出物測定參照GB/T 8305—2013《茶 水浸出物測定》;游離氨基酸總量測定參照GB/T 8314—2002《茶 游離氨基酸總量測定》;茶多酚含量測定參照GB/T 8313—2002《茶 茶多酚測定》;咖啡堿含量測定參照GB/T 8312—2002《茶 咖啡堿測定》。

        1.5 數(shù)據(jù)處理

        用Excel、SPSS 18.0數(shù)據(jù)分析軟件對試驗數(shù)據(jù)進行分析,用Origin 9作圖軟件進行作圖。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 不同配比施肥對生長量的影響

        2.1.1 不同配比施肥對苗高、地徑的影響 由表3可見,烏牛早茶苗在4—6月生長相對緩慢,6—8月是苗高快速生長時期,8—12月是地徑快速增粗時期。

        由表3還可知,與基礎(chǔ)值相比,全年的苗高增長量在各施肥處理間差異較大,且在不同月份各施肥處理的苗高增長量不一致。4月,苗高增長量最大的為T5處理(增量為3.73 cm),最小的為T20處理(增量為0.87 cm);6月,苗高增長量最大的為T1處理(增量為6.95 cm),增量最小的為T20處理(增量為2.97 cm);8月,苗高增長量最大的為T1處理(增量為15.84 cm),增量最小的為T20處理(增量為6.42 cm);10月,苗高增長量最大的為T1處理(增量為 18.27 cm),增量最小額為T20處理(增量為9.15 cm);12月,苗高增長量最大的為T1處理(增量為20.00 cm),增量最小的為T5處理(增量為11.12 cm)。

        從全年的地徑生長量看,T16、T1處理對烏牛早茶苗地徑生長量的影響顯著。其中,T16處理的效果最好,其他依次是T1、T5、T13、T17處理,與對照間差異顯著,T20處理的效果最差,且低于對照。

        2.1.2 不同配比施肥對分枝數(shù)及最長分枝長度的影響 總體上,10—12月是烏牛早快速分枝的時期。由表4可見,8月份之前,T1處理能顯著促進茶苗分枝;8—10月分枝數(shù)最多的是T9處理,12月分枝數(shù)最多的是T10處理。烏牛早茶苗6月、8月的最長分枝均為T1處理,且與對照差異顯著;10月分枝長度最大的為T3處理;12月分枝長度最長的是T17處理。據(jù)統(tǒng)計,全年分枝總數(shù)最多的是T10處理,約14.03個,其次是T9處理,約13.77個,然后為T3處理,約13.39個,再然后為T17處理,約11.21個。由此可見,對促進分枝和枝條生長較為有利的處理是T10。

        2.1.3 不同配比施肥對葉面積的影響 圖1顯示的是不同施肥配比對烏牛早葉面積的影響。T9處理的葉面積最大并與對照差異顯著,說明該施肥配比能促進茶樹葉片的伸展。葉面積最小的施肥配比為T1處理,該處理雖然葉面積小于對照,但與對照差異不顯著,說明該施肥配比雖然抑制葉片的生長,但未達到顯著水平。

        2.2 不同配比施肥對生理特性的影響

        由表5可以看出,T17處理的葉綠素a(Chla)含量、葉綠素b(Chlb)含量及葉綠素總量[Chl(a+b)]均為最高,分別為 3.93、0.93、4.86 mg/g,且均與對照差異顯著。Chla含量最低的為T1處理(3.11 mg/g),Chlb含量和Chl(a+b)總量最低的均為T11處理,分別是0.64、3.77 mg/g,也均與對照差異達顯著水平。

        由表5還可以看出,不同施肥處理對烏牛早茶苗光合特性有一定的影響。細胞間隙CO2濃度(Ci)最大的是T12處理,為 335.41 μmol/mol;最小的為T3處理,為 233.02 μmol/mol,且這2個處理都與對照差異顯著。凈光合速率(Pn)最大的為T9處理,為6.59 μmol/(m2·s),且T9處理與T17處理差異不顯著,與其他各處理及對照差異均顯著;Pn最小的為T11處理,為1.69 μmol/(m2·s),且該處理與其他各處理及對照差異均顯著。葉片氣孔導(dǎo)度(Gs)最大的為T17處理,為 88.28 mmol/(m2·s),Gs最小的為T8處理,為25.69 mmol/(m2·s),且均與對照差異顯著。蒸騰速率(Tr)最大的為T17處理,為2.58 mmol/(m2·s),該處理與T6處理差異不顯著,與其他處理及對照差異顯著;Tr最小的為T8處理,為0.71 mmol/(m2·s),與T11處理差異不顯著,與其他處理及對照差異顯著。

        2.3 不同配比施肥對茶葉品質(zhì)的影響

        對烏牛早茶葉中的主要品質(zhì)成分進行測定,可以看出水浸出物、氨基酸、咖啡堿、茶多酚等表現(xiàn)不一。由表6可見,水浸出物含量最高的為T2處理,為35.48%,高于對照; 最低的為T3處理,為24.09%,低于對照,二者均與對照差異達顯著水平。咖啡堿含量最高的為T4處理,為3.33%,較對照高65.7%;最低的為T7處理,為2.43%,且均與對照差異達顯著水平。茶多酚含量最高的為T4處理,為26.65%,最低的為T2處理,為19.79%,都與對照差異達顯著水平;T2處理與T14處理之間沒有顯著差異但與其他各處理都有顯著差異。氨基酸含量最高的為T4處理,為2.83%,高于對照;最低的為T7處理,為2.36%,低于對照,二者均與對照差異顯著。

        不同施肥處理對烏牛早茶葉酚氨比都有一定的影響。酚氨比最小的施肥處理為T14,其酚氨比為7.08;最大的為T7處理,其酚氨比為10.34,均與對照差異顯著。對照的酚氨比為9.71,與對照差異不顯著的施肥配比有處理T4、T5、T6、T15、T16、T19,其余處理均與對照差異顯著,且除了T7處理之外,其他處理的酚氨比均小于對照。

        3 討論與結(jié)論

        茶樹作為以采摘嫩芽葉為目的的經(jīng)濟作物,其分枝數(shù)、最長分枝長度、葉面積與茶樹生長勢作為營養(yǎng)生長的重要組成部分,均與茶葉的產(chǎn)量息息相關(guān)。研究表明,株高、莖粗、分枝數(shù)是實生苗優(yōu)良單株篩選的重要依據(jù),而株高和莖粗呈正相關(guān),莖粗與葉片數(shù)呈正相關(guān)[8]。在本研究中,不同施肥配比對茶樹的生長量、光合特性及茶葉品質(zhì)的影響不同,但氮含量對上述指標的影響不顯著。一方面可能由于茶樹形態(tài)發(fā)生和茶葉品質(zhì)形成過程中對營養(yǎng)的需求量及比例不同,一方面可能與烏牛早茶園每年10月份前后施有機肥,導(dǎo)致茶園土壤養(yǎng)分含量較高有關(guān)。但這也符合茶園內(nèi)過量施氮肥的“報酬遞減率”[9-10],同時也說明,部分茶園在生產(chǎn)過程中存在追求產(chǎn)量而忽視如何提高投入產(chǎn)出比及緩解生產(chǎn)環(huán)境壓力等問題。

        3.1 施肥結(jié)構(gòu)對生長量的影響

        總體上,4—12月,在烏牛早茶樹生長過程中,每個配比的茶樹苗高、地徑增長量基本的趨勢都是隨著時間的延長先增加后降低,也就是說茶樹苗高生長較快的時期為6—8月,地徑的快速生長期在8—10月。

        在4月份,烏牛早苗高生長量各處理與對照差異均不顯著,可能因為距離施肥的時間不長,不同施肥配比對茶樹苗高的影響還未完全表現(xiàn)出來。在6—12月份,烏牛早苗高生長量最大的施肥處理均為T1處理,與對照差異顯著,其氮、磷、鉀施肥質(zhì)量配比=1.2 ∶ 0.4 ∶ 0.8。氮元素影響茶樹葉片的增長速率,磷元素影響茶樹的生長速率[11]。這與在施氮的基礎(chǔ)上,按氮磷質(zhì)量比例3 ∶ 1 配施對提高茶樹產(chǎn)量和改善茶葉品質(zhì)效果比較明顯的結(jié)論[4]相同,說明烏牛早茶苗對氮肥、磷肥的吸收具有協(xié)同作用。

        烏牛早作為灌木,是葉用植物,當年的主干加粗不明顯,說明其吸收的營養(yǎng)主要用于萌發(fā)新枝以及新枝新葉的生長。因此,在茶苗定植后的第1年里,應(yīng)將茶園管理重心在穩(wěn)定生長的基礎(chǔ)上向豐產(chǎn)、便于機械操作的樹形控制傾斜,及時進行定形修剪,促進主干增粗,平衡側(cè)枝發(fā)展,增加分枝層次,以形成豐滿的樹冠。

        綜合茶樹新梢分枝數(shù)、最長分枝長度和葉面積這3個生長指標,顯著促進烏牛早新梢萌發(fā)、生長、葉面積增大的施肥處理分別為T10、T17、T9處理,其氮、磷、鉀施肥質(zhì)量配比分別為0 ∶ 0.25 ∶ 0.5、0.75 ∶ 0.25 ∶ 0.5、1.5 ∶ 0.25 ∶ 0.5。試驗表明,在低氮水平下,外施磷鉀肥更有利于促進茶樹的新梢萌發(fā)、生長,這與在油茶上的試驗結(jié)論[12]相同。同樣,在較高氮肥用量的基礎(chǔ)上,配施磷、鉀肥(質(zhì)量比為1 ∶ 2)促進茶樹新梢萌發(fā)和生長的效果也較好。

        3.2 施肥結(jié)構(gòu)對生理特性的影響

        葉綠素是茶樹葉片進行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ),適當?shù)牡?、磷、鉀施肥配比能提高植物的光合作用[13]。但由于影響茶樹光合生理的因素較多,且各影響因素之間以及光合生理的各項指標之間聯(lián)系較為復(fù)雜,導(dǎo)致同一種施肥處理對光合生理各項指標的影響不完全一致??赡苡捎诒狙芯坎捎玫奶镩g土壤養(yǎng)分含量較高,所以葉綠素含量、光合性能與施氮量不呈直線關(guān)系。

        研究表明,Gs隨著氮肥施用量的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢[9],而Gs的變化直接影響了葉片碳同化所需要的CO2濃度及蒸騰速率。本試驗測定結(jié)果表明,葉綠素總含量最高的為T17處理,其Gs、Tr也最大,分別為88.28、2.58 mmol/(m2·s),但Pn卻在所有施肥處理中不是最大的,但顯著高于對照,說明葉綠素含量增加,Cs增加[14],Tr也隨之增加。

        3.3 施肥結(jié)構(gòu)對茶葉品質(zhì)成分的影響

        水浸出物、氨基酸、咖啡堿、茶多酚含量等是茶葉的主要品質(zhì)成分[15],但茶葉中氨基酸總量等重要組分含量的提高是氮、磷、鉀營養(yǎng)共同作用的結(jié)果[16]。氮是咖啡堿的組成成分之一,咖啡堿含量高低與茶葉品質(zhì)高低呈正相關(guān)[10]。在本研究中,所有處理的烏牛早咖啡堿含量都高于對照,其中T4處理最為明顯,其氮、磷、鉀施肥質(zhì)量配比為1.2 ∶ 0.1 ∶ 0.2。研究表明,氮素對綠茶品質(zhì)的影響與其他營養(yǎng)元素不一樣,在任何季節(jié)氮素都能改善綠茶的茶葉品質(zhì),而其他營養(yǎng)元素對茶葉品質(zhì)的改善具有季節(jié)性[17]。就氨基酸含量和酚氨比而言,本研究中T1、T2、T3、T4處理較T5、T6、T7、T8處理的氨基酸含量高,酚氨比均較其低,由此可見,氮肥與烏牛早茶葉中的氨基酸含量和酚氨比有直接關(guān)系。

        氨基酸含量、茶多酚含量、咖啡堿含量最高的施肥處理均為T4處理,水浸出物含量最高的處理為T2處理,其氮、磷、鉀施肥質(zhì)量配比為1.2 ∶ 0.4 ∶ 0.2,T4和T2處理的氮素水平較高,鉀素營養(yǎng)水平相同,但磷素營養(yǎng)水平差異較大,這可能由于磷素對綠茶品質(zhì)影響較小,且不同茶葉品質(zhì)對磷肥敏感程度的差異較大[18]。鉀能調(diào)節(jié)茶樹體內(nèi)的碳氮平衡,茶樹葉片鉀含量與葉片總氮、總磷含量均呈正的線性相關(guān),且缺鉀對茶葉香氣品質(zhì)有消極影響[19]。所以,對于改善句容當?shù)貫跖T缜锊杵焚|(zhì)而言,氮、磷、鉀素施肥質(zhì)量配比為1.2 ∶ 0.1 ∶ 0.2較合適,在施氮的基礎(chǔ)上,適當施入磷、鉀肥對改善茶葉品質(zhì)非常重要[20-21]。

        酚氨比作為茶葉品種適制性的生化指標,普遍認為,酚氨比小于8適制綠茶;在8~15之間紅綠兼制,大于15則適制紅茶。對于名優(yōu)綠茶,酚氨比≤11時,酚氨比越低,茶湯的滋味越鮮純[22]??偟膩碚f,施肥與茶葉品質(zhì)的形成密切相關(guān),在一定的肥量范圍內(nèi),能有效提高水浸出物、氨基酸、茶多酚、咖啡堿的含量。在施氮肥的基礎(chǔ)上,配施磷、鉀肥,又能提高茶葉整體品質(zhì)[5]。烏牛早作為句容地區(qū)茅山長青、茗苑曲毫等高級綠茶的優(yōu)良加工原料,已有多年的栽培歷史,試驗再次說明適當?shù)氖┓示芙档头影北?,提高烏牛早加工綠茶的茶葉品質(zhì)。當然,在茶園施肥管理中,既要根據(jù)當?shù)夭鑸@土壤營養(yǎng)情況施肥,還要根據(jù)茶樹品種本身的特性對茶園進行科學(xué)的施肥管理。

        另外,施用氨態(tài)氮肥,更有利于提高茶樹的產(chǎn)量和品質(zhì)[23-24],過磷酸鈣對綠茶的品質(zhì)最好,硫酸鉀能提高茶葉品質(zhì)成分[4]。但NH4+和K+相互作用會降低鉀肥的利用效率,長期施用大量的氨態(tài)氮肥會影響茶樹對鉀肥的吸收[25],而氮肥過剩又往往表現(xiàn)在缺鉀時,磷肥則必須在施氮的基礎(chǔ)上,按照氮磷比2 ∶ 1或3 ∶ 1才能有顯著效果[4]。

        綜上,從施肥結(jié)構(gòu)對烏牛早幼苗生長量、光合生理特性和茶葉品質(zhì)3個方面的影響綜合比較,T9處理在促進烏牛早新梢萌發(fā)、生長和葉面積增大等方面僅次于T10和T17處理。T9處理的凈光合速率最大,與T17處理差異不顯著,與其他各處理與對照均差異顯著。T9處理氨基酸含量最高,且與T4處理相同,酚氨比略低于對照,但差異不顯著。因此,兼顧烏牛早茶苗的生長、光合特性和茶葉品質(zhì)提升,確定了最佳施肥方案(氮、磷、鉀施肥質(zhì)量配比為1.5 ∶ 0.25 ∶ 0.5)。當然,在施用氮、磷、鉀素營養(yǎng)時,要結(jié)合茶樹的生長、土壤、天氣等狀況,且按一定的比例適時適地施用[26],即根據(jù)茶樹的需肥規(guī)律和營養(yǎng)特點、茶園土壤特性以及各種肥料的施肥效果進行平衡施肥。

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