吳志丹，江福英，陳玉真，張 磊，楊如興，尤志明*

(1.福建省農業(yè)科學院茶葉研究所，福建 福州 350013；2.國家土壤質量福安觀測實驗站，福建 福安 355015)

安溪鐵觀音是茶中極品，為中國十大名茶之一。安溪縣現(xiàn)有茶園面積約4萬hm2(其中鐵觀音茶園面積近3萬hm2)，年產茶葉6.2萬噸，涉茶總產值250億元，農民人均純收入中有56%來自茶業(yè)，是全國最大的烏龍茶茶區(qū)、中國烏龍茶(名茶)之鄉(xiāng)。鐵觀音茶葉產量、品質與施肥密切相關。章明清等[1]研究提出鐵觀音茶園經濟施肥量，劉揚等[2]研究指出養(yǎng)分管理影響安溪茶園土壤的肥力狀況，施肥量過高或過低均不利于高品質茶葉的生產。肥料對鐵觀音成齡茶園茶葉產量的效應以氮為大，其次為鉀，鉀是成茶品質的肥料主效因子[3]；有機無機肥合理配施，能促進鐵觀音的速生快長，提高茶葉產量和品質[4]。但當前相關研究主要以單項技術或施肥單一要素為主，尚未形成系統(tǒng)化規(guī)范化的施肥技術模式，影響技術成果在生產中的應用，造成部分茶園化肥過量、不合理施用。為此，本研究基于3年的定位試驗，系統(tǒng)分析不同施肥技術模式對茶園土壤肥力、茶葉產質量及養(yǎng)分利用效率的影響，并比較不同模式的綜合經濟效益，以期為安溪鐵觀音茶園化肥減施增效提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗地位于安溪縣魁斗鎮(zhèn)鳳山村，25°9′39″N，118°8′46″E，海拔445 m，屬南亞熱帶海洋性季風氣候，年平均溫度19～21℃，年降雨量1600 mm。土壤類型為紅壤，試驗前土壤pH為4.26，有機質26.17 g·kg-1，全氮1.24 g·kg-1，堿解氮58.12 mg·kg-1，有效磷8.90 mg·kg-1，速效鉀135.28 mg·kg-1。

1.2 供試茶樹品種和肥料

供試茶樹品種為國家級茶樹良種鐵觀音，2004年種植，種植方式為雙條栽，條距40 cm，株距為30 cm，行距140 cm。試驗茶園采用機采茶園管理模式，生產閩南烏龍茶。

本試驗所用商品有機肥、茶樹專用有機無機復混肥、脲甲醛復合肥、復合肥、尿素均為市場采購，其中商品有機肥N、P2O5、K2O養(yǎng)分比例為2.70∶2.56∶1.74，有機質含量為58.32%；茶樹專用有機無機復混肥N、P2O5、K2O養(yǎng)分比例為21∶6∶9，有機質≥15%；脲甲醛復合肥N、P2O5、K2O養(yǎng)分比例為25∶7∶8；復合肥N、P2O5、K2O養(yǎng)分比例為15∶15∶15；尿素為大顆粒尿素，N≥46%。茶樹專用生物炭基肥：由福建省農業(yè)科學院茶葉研究所復配生產，N、P2O5、K2O養(yǎng)分比例為20∶5.7∶8.5。

1.3 試驗設計

本研究共設計7個處理(表1)，其中化肥減施增效技術模式5個，分別為專用肥、有機替代、新型肥料(脲甲醛復合肥)、新型肥料+有機肥和炭基肥模式，設置不施肥、常規(guī)施肥作為對照，其中常規(guī)施肥處理參照福建省安溪縣鐵觀音茶園常規(guī)施肥設置，各處理養(yǎng)分投入量見表2。試驗小區(qū)面積80 m2，4次重復，隨機區(qū)組排列。每年11月份施基肥，化肥減施增效技術模式施用方法為在茶樹大行間開溝10～15 cm深施用，常規(guī)施肥處理施用方法為在茶樹大行間撒施；3月上旬和7月下旬施用春茶追肥和秋茶追肥，所用肥料均勻撒施在茶樹大行間后結合除草覆土。茶園其他管理措施和采摘均按照當?shù)夭柁r管理方式進行。

表1 試驗處理設計

試驗施肥開始于2018年度基肥(施用時間為2017年11月上旬)。為消除試驗地原土壤肥料殘留效應，保證施肥對茶葉產量品質影響數(shù)據的有效性，試驗地2015～2017年度未進行施肥。

1.4 試驗方法

2018～2020年，每年按照閩南烏龍茶采摘標準，分別在茶葉采摘季節(jié)(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)采用單人采茶機進行全小區(qū)完全采摘，稱重測產，并在各標準地塊采摘鮮葉中隨機取樣500 g，微波殺青固樣，80℃烘箱干燥至恒重，粉碎制樣。一部分用于茶葉全氮、磷、鉀等礦質元素含量測定，一部分用于茶葉生化品質成分測定。在春茶期間，對各處理鮮葉統(tǒng)一采用閩南烏龍茶加工工藝制成成茶進行感官品質評價。

于2019年11月上旬(全年茶葉生產結束后，基肥施用前)，采用直徑為3 cm的土鉆在各小區(qū)間隨機選擇8個樣點采集0～20 cm土樣，風干、粉碎過篩，用于土壤理化性狀測試。

1.5 檢測方法

土壤pH的測定采用電位法(水土比2.5∶1)，土壤有機質采用高溫外加熱重鉻酸鉀氧化容量法，全氮采用硫酸催化劑消煮半微量凱氏定氮法，堿解氮采用堿解擴散法，有效磷采用0.5 mol·L-1NaHCO3浸提鉬銻抗比色法，速效鉀采用醋酸銨浸提火焰光度法，土壤有效鈣、鎂用DTPA浸提原子吸收法測定[5]。

茶葉中全氮、磷和鉀測定：茶葉樣品采用H2SO4-H2O2聯(lián)合消化法進行消煮，用凱氏定氮儀測定樣品中氮含量，用鉬銻抗比色法測定樣品中磷含量，用火焰光度計測定樣品中鉀含量[5]；茶葉品質成分測定：茶多酚總量采用酒石酸亞鐵比色法[6]、茶咖啡堿采用高效液相色譜HPLC 法[7]、水浸出物沸水浸提后測定[8]、游離氨基酸總量采用茚三酮比色法測定[9]。

表2 各試驗處理養(yǎng)分投入量

1.6 數(shù)據處理

數(shù)據采用算數(shù)平均值±標準差表示，采用Microsoft Excel 2016 進行均值和標準差計算，利用SPSS 18.0 統(tǒng)計軟件進行方差分析，采用LSD法對數(shù)據進行差異顯著性檢驗(P=0.05)。茶葉新梢的肥料利用率計算：

肥料農學效率(kg·kg-1)=(施肥區(qū)茶葉產量-不施肥區(qū)產茶葉產量)/養(yǎng)分用量

新梢養(yǎng)分回收率(%)=(施肥區(qū)養(yǎng)分吸收量-非施肥區(qū)養(yǎng)分吸收量)/養(yǎng)分用量×100%

養(yǎng)分用量以各處理氮磷鉀(N+P2O5+K2O)投入總量計，養(yǎng)分吸收量以全年茶葉采收量×茶葉氮磷鉀(N+P2O5+K2O)含量計[10]。

2 結果與分析

2.1 不同施肥模式對土壤理化性狀的影響

不施肥處理茶園土壤pH顯著高于常規(guī)施肥處理，而土壤堿解氮、有效磷、速效鉀則表現(xiàn)為下降。與常規(guī)施肥相比，專用肥模式、有機替代模式土壤pH表現(xiàn)為顯著提高，而新型肥料、新型肥料+有機肥、炭基肥模式處理土壤pH與常規(guī)施肥差異不顯著；新型肥料模式處理土壤有機質含量表現(xiàn)為顯著降低，而其他化肥減施增效技術模式土壤有機質含量與常規(guī)施肥差異不顯著。在化肥減施33%～53%、養(yǎng)分減施17%～41%的情況下，各化肥減施增效技術模式土壤堿解氮、速效鉀與常規(guī)

施肥處理差異不顯著，而有效磷表現(xiàn)為顯著下降(表3)。

從表3還可以看出，配施有機肥處理(有機替代、新型肥料+有機肥)土壤有效鎂、鈣含量表現(xiàn)為較大幅度提升，利于茶園土壤質量的保持和提高。

表3 化肥減施模式對茶園土壤性狀的影響

2.2 不同施肥模式對茶葉產量及新梢養(yǎng)分利用效率的影響

不施肥處理茶鮮葉產量表現(xiàn)為顯著下降，2018～2020年茶鮮葉年產量平均比常規(guī)施肥處理下降20.78%。在化肥減施33%～53%、養(yǎng)分減施17%～41%的情況下，各化肥減施增效技術模式茶鮮葉平均年產量比常規(guī)施肥提高648.04～1413.74 kg·hm-2，增產幅度為4.21%～9.18%，其中以新型肥料+有機肥、新型肥料模式處理增產幅度最高(表4)。

表4 化肥減施模式對茶鮮葉產量、養(yǎng)分利用效率的影響

各施肥處理養(yǎng)分新梢回收率為6.62%～13.46%，化肥減施增效技術模式處理新梢養(yǎng)分回收率比常規(guī)施肥提高3.37～6.84個百分點，其中以新型肥料模式處理效果最佳，達到13.46%，專用肥模式處理次之(13.04%)。各處理養(yǎng)分農學效率為1.11～2.59 kg·kg-1，化肥減施增效技術模式處理養(yǎng)分農學效率比常規(guī)施肥顯著提高0.63～1.48 kg·kg-1，提高幅度為57.39%～134.56%。

2.3 不同施肥模式對茶葉品質的影響

從茶葉烘干樣生化成分來看，與不施肥相比，施肥模式處理茶葉游離氨基酸含量略有升高，茶多酚含量略有降低，但差異均不顯著；酚氨比表現(xiàn)為降低，其中專用肥模式處理與不施肥處理差異顯著。與常規(guī)施肥處理相比，各化肥減施增效模式處理平均游離氨基酸總量差異不顯著，茶多酚含量和酚氨比表現(xiàn)為略有降低，但均與常規(guī)施肥處理差異不顯著；咖啡堿含量在1.60%～1.70%之間，水浸出物在38.36%～39.80%之間，處理間變化幅度小，差異不顯著(表5)。

從茶葉感官品質看，施肥處理感官審評得分高于不施肥處理。各化肥減施模式處理(除新型肥料模式處理外)成茶感官品質均優(yōu)于常規(guī)施肥處理，其中以有機替代和專用肥模式處理較優(yōu)(表5)。可見，合適的化肥減施增效技術模式在一定程度上對鐵觀音茶葉感官品質有提升作用。

表5 化肥減施模式對茶葉品質的影響

2.4 不同施肥模式經濟效益分析

由表6可知，5種化肥減施模式的鮮葉產值均明顯高于常規(guī)施肥和不施肥處理，與常規(guī)施肥處理相比，新型肥料+有機肥模式處理年鮮葉產值增加最多，每公頃提高0.98萬元；炭基肥模式處理增加最少，每公頃提高0.51萬元。從肥料投入成本看，配施有機肥模式(有機替代、新型肥料+有機肥)處理肥料投入成本較高，每公頃比常規(guī)施肥處理高0.13～0.16萬元；而專用肥、新型肥料、炭基肥模式處理肥料成本每公頃比常規(guī)施肥低0.02～0.06萬元。由于化肥減施模式改肥料撒施為溝施，年勞動力成本每公頃比常規(guī)施肥處理高0.30～0.34萬元。綜上所述，5種化肥減施模式的每公頃年凈增收比常規(guī)施肥處理提高0.08～0.62萬元，其中新型肥料模式處理提高幅度最大。

表6 不同施肥模式經濟效益分析

3 討論

合理施肥的原則是特定的氣候-土壤-作物體系在一定的經營管理措施下(輪作與耕作、品種、灌溉等)，能夠實現(xiàn)可獲得的目標產量、相應品質和經濟效益并維持或提高土壤肥力，將環(huán)境效應降低至可接受的范圍內的合理施肥量區(qū)間[11]。章明清等[1]研究提出鐵觀音茶園經濟施肥量為N 203～465 kg·hm-2、P2O585～130 kg·hm-2、K2O 98～191 kg·hm-2，依據不同土壤肥力等級設置施肥量；劉揚等[2]研究指出養(yǎng)分管理影響安溪茶園土壤的肥力狀況，施肥量過高或過低均不利于高品質茶葉的生產，建議年施氮量約為 200～400 kg·hm-2。但由于安溪鐵觀音茶園主要為山地茶園，土壤小尺度空間變異程度高，并以農戶經營為主體，限制了測土配方施肥技術的應用；而推薦施肥量范圍過寬，限制該區(qū)茶園養(yǎng)分的精準管理，需要普適性、茶農接受度高的施肥模式。本研究中的專用肥模式，采用茶樹專用有機無機復混肥一種肥料，操作簡便；與常規(guī)施肥相比，化肥減量施用33%，土壤pH顯著提高，有機質、全氮無顯著影響；新梢養(yǎng)分回收率提高6.42個百分點，養(yǎng)分農學效率提高0.99 kg·kg-1，茶葉平均增產5.55%，茶葉品質明顯改善，適合在安溪縣鐵觀音茶園推廣應用。有機替代模式與常規(guī)施肥相比，化肥減量施用33.47%(總養(yǎng)分減量17%)，土壤pH提升0.58個單位，有效鈣、鎂分別提升52.27%和221.89%，有效阻控和改良土壤酸化；新梢養(yǎng)分回收率提高3.37個百分點，養(yǎng)分農學效率提高0.63 kg·kg-1，茶葉平均增產6.39%，茶葉感官品質最優(yōu)；但由于有機肥體積大，養(yǎng)分含量低，造成肥料成本及施用人工成本均高于常規(guī)施肥，凈收益增幅最低。因此，推薦在交通便利或土壤酸化的鐵觀音茶園推廣應用有機替代模式。

本研究設計的新型肥料模式，與常規(guī)施肥相比，在提高茶葉產量、養(yǎng)分利用效率具有明顯效果，但其降低土壤pH、有機質含量和全氮含量，對茶葉感官品質提升亦無明顯效果。新型肥料+有機肥模式雖在提升茶園土壤質量、茶葉產量及養(yǎng)分利用效率方面具有相對優(yōu)勢，但在本研究中對茶葉品質提升效果有限，且肥料成本及施用人工成本最高。炭基肥模式與常規(guī)施肥相比，對土壤質量未表現(xiàn)出積極效果，且增產作用有限。因此，本研究中的新型肥料、新型肥料+有機肥、炭基肥模式有待于進一步優(yōu)化，提升其在鐵觀音茶園的綜合應用效果。

本研究經濟效益分析表明，與常規(guī)施肥相比，5種化肥減施模式的每年每公頃凈增收提高0.08～0.62萬元。由于不同品質茶葉價格估算的困難和不一致性，本試驗未考慮茶葉品質改變帶來的價格差異，僅用當?shù)夭枨嗥骄召弮r計算茶鮮葉產值。而化肥減施增效技術模式對茶葉品質具有一定的改善效果，因此化肥減施增效技術模式的經濟效益可能被低估，尤其是茶葉感官品質較佳的專用肥和有機替代模式。

4 結論

(1)通過專用肥、有機替代、新型肥料、新型肥料+有機肥和炭基肥5種化肥減施增效技術模式，安溪鐵觀音茶區(qū)化肥養(yǎng)分減量33%～53%(總養(yǎng)分投入量減少17%～41%)，茶葉產量提高4.21%～9.18%，茶葉品質不同程度改善，年每公頃凈增收0.08～0.62萬元。(2)專用肥模式(茶樹專用有機無機復混肥，養(yǎng)分減量33%)與常規(guī)施肥相比，土壤pH提高0.34；茶鮮葉產量提高5.55%，成茶感官審評得分提高1.38分；新梢養(yǎng)分回收率提高6.42個百分點，養(yǎng)分農學效率提高89.19%，每公頃年純收入增加0.37萬元。(3)有機替代模式(有機肥+茶樹專用有機無機復混肥，化肥養(yǎng)分減量47%，總養(yǎng)分減量17%)與常規(guī)施肥相比，土壤pH提高0.58，有效鎂、鈣含量分別提高52.27%和221.89%；茶鮮葉產量提高6.39%，成茶感官審評得分提高1.95分；新梢養(yǎng)分回收率提高3.37個百分點，養(yǎng)分農學效率提高56.76%，每公頃年純收入增加0.08萬元。(4)本研究中的專用肥和有機替代兩種化肥減施增效技術模式在安溪鐵觀音茶區(qū)適應性較好。