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化肥减施处理对茶园土壤养分及茶叶品质的影响

2020-06-04杨浩瑜刘惠见张乃明贺婷邓洪包立

南方农业学报 2020年4期
关键词:土壤养分茶园

杨浩瑜 刘惠见 张乃明 贺婷 邓洪 包立

摘要:【目的】探索云南省勐海縣典型人工台地茶园的化肥减施增效技术模式,为指导茶农科学合理施肥及提高肥料利用率提供参考依据。【方法】设复合肥处理(T1)、减施30%化肥+土壤改良处理(T2)、控释肥替代30%化肥处理(T3)和有机肥替代30%化肥处理(T4)4个处理,每处理3次重复,共计12个试验小区,进行为期两年的试验,测定土壤pH和全氮、全磷、全钾、有效磷和速效钾含量,并记录茶叶品质和产量。【结果】与T1处理相比,T2处理的土壤pH提高12.96%;T3处理的土壤全氮、全磷、全钾、有效磷和速效钾含量提升最高,其增幅分别为22.63%、15.79%、13.95%、51.72%和28.34%,与T1处理间均达显著差异水平(P<0.05,下同);T4处理的土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量显著增加,增幅分别为10.94%、13.50%、18.42%和21.43%,其他土壤养分虽略有增加,但未达显著水平(P>0.05)。不同施肥措施下的茶园土壤肥力综合指数(IFI)表现为:T3处理(0.6749)>T4处理(0.6092)>T2处理(0.5677)>T1处理(0.5468)。2019年T3和T4处理的春季茶叶产量(224.06和211.23 kg/ha)显著高于其他处理,T4处理的茶叶茶多酚、氨基酸和咖啡碱含量均高于其他处理,较T1处理分别增加14.34%、36.41%和28.00%,故T4处理的茶叶品质最优。【结论】相对于复合施肥处理,其他3种替施处理对提升茶园土壤肥力和提高茶叶品质均有一定效果,其中控释肥替代30%化肥处理对提升茶园土壤养分肥力效果最优,而有机肥替代30%化肥施肥处理对提高茶叶产量和品质的效果最佳。

关键词: 茶园;化肥减施;土壤养分;茶叶品质

Abstract:【Objective】To explore the technical model of reducing fertilizer and increasing efficiency of typical artificial terrace tea gardens in Menghai County, Yunnan and provide reference for guiding tea farmers to scientifically and rationally fertilize and improve fertilizer utilization. 【Method】This study set four different treatments: compound chemical fertilizer treatment(T1), reduction of 30% fertilizer+soil improvement treatment(T2), controlled release fertilizer replacement of 30% chemical fertilizer treatment(T3) and organic fertilizer replacement of 30% fertilizer treatment(T4). Each treatment was set up three repeats, and a total of 12 test plots were tested for two years. The contents of soil pH, total nitrogen, total phosphorus, total potassium, available phosphorus and available potassium were detected and the tea quality and yield in each treatment were recorded. 【Result】Compared with T1 treatment, the soil pH under T2 treatment increased by 12.96%; the total nitrogen, total phosphorus, total potassium, available phosphorus and available potassium in soil under T3 treatment increased the most, with an increase of 22.63%, 15.79%, 13.95%, 51.72% and 28.34% respectively, all showed significant differences compared with T1 treatment(P<0.05, the same below). The soil organic matter, total nitrogen,available phosphorus and available potassium content increased significantly under T4 treatment, with the increase of 10.94%, 13.50%, 18.42% and 21.43% respectively, other soil nutrients increased slightly but did not reach significant levels(P>0.05). The tea garden soil fertility index(IFI) under different fertilization measures was:T3 treatment(0.6749)>T4 treatment(0.6092)>T2 treatment(0.5677)>T1 treatment(0.5468). Tea yield under T3 treatment(224.06 kg/ha) and T4 treatment(211.23 kg/ha) was significantly higher than other treatments in spring of 2019. Soils were sampled on the 15th of February, April, August and December in 2017 and April, August, October and December in 2018, and soil pH, organic matter, alkali-hydrolyzable nitrogen, available phosphorus and available potassium contents were detec-ted. Total nitrogen, total phosphorus and total potassium contents of soil samples in February and August in 2017 and June and December in 2018 were also detected. 【Conclusion】Compared with compound fertilization treatment, the other three different treatments have certain effects on improving soil fertility and improving tea quality in tea gardens. Controlled release fertilizer replacement of 30% chemical fertilizer treatment(T3) has the best effect on improving soil fertility in tea garden, while organic fertilizer replacement of 30% fertilizer treatment(T4) has the best effect on improving tea yield and quality.

0 引言

【研究意义】云南省是我国最大的茶叶产区之一,勐海县是云南省第一产茶大县,享有“普洱茶圣地”的美誉。种茶是当地茶农生活的主要经济来源,茶产业也是勐海县产业体系中最重要的一环。勐海县的茶园类型主要包括人工台地茶园、生态茶园和古树茶园,其中以人工台地茶园面积最大,随着种植年限的增加和化肥施用强度的不断提高,茶叶品质下降及养分流失导致面源污染等问题逐渐凸显。虽然自2012年以来勐海县加大了生态茶园建设力度,茶园化肥农药施用水平有所降低,但大多数茶园在化肥施用上仍存在施肥量大、施肥技术落后及肥水利用率低等问题。绝大部分茶园建植在降雨丰沛且相对集中的南方山坡与丘陵区,茶园养分流失导致茶园土壤肥力下降,影响茶叶产量及品质。此外,勐海县大部分台地茶园种植年限长,茶园土壤存在不同程度的酸化、板结和土地肥力退化等问题,严重影响茶叶品质及耕地质量。因此,研究化肥减施及替代肥料对土壤肥力和茶叶品质的影响和作用,对合理施肥、保护茶园生态环境具有重要现实意义。【前人研究进展】土壤是茶树生长的物质基础和所需营养元素的来源,土壤有机质和氮磷钾等元素的含量及有效性是影响茶叶产量与品质的重要因素(郇志飞等,2018)。长期施用单一化肥、过量施肥等不合理的施肥措施可能造成土壤酸化和板结,促使一些元素在作物体内富集,而威胁人体健康(Dang,2005;李杰,2009)。王玉红等(2016)研究发现在施用无机肥的基础上配施一定比例的有机肥对土壤养分含量影响较明显,除pH变化不明显外,有机质、全氮、有效磷和速效钾含量均有增加。对茶叶品质的理化量化审评主要是对茶叶的水浸出物、茶多酚、氨基酸、咖啡碱和酚氨比等量化指标进行评价。土壤氮含量提高能增加茶叶中含氮化合物如氨基酸和咖啡碱等的含量;土壤磷含量提高有利于增加茶多酚和水浸出物含量;钾素不参与茶叶物质组成,但在增强光合作用、提高酶活性和促进氮吸收方面有重要作用(韩莹,2011)。化肥减施对茶叶产量与品质的影响主要体现在优化氮磷钾施入比例,综合提高茶叶各品质指标(赵晓楠等,2018)。李萍萍等(2015)研究发现,70%有机肥配施30%化肥相对于施用单一肥料,茶叶内在品质成分累积量更高,产量也有所提升。在化肥减施前提下,缓控释肥与有机肥搭配施用对茶叶增产提质效果更好(刘声传等,2018)。王旭等(2015)研究表明,有机无机肥配施能显著提高春茶产量,并提高茶多酚、氨基酸、咖啡碱和水浸出物的含量,降低酚氨比,进而提升茶叶品质。在化肥减施的基础上,添施一定量的土壤调理剂也能改善茶园土壤理化性质,提高茶叶产量和品质。不同的腐殖酸类土壤调理剂对提高我国南方红壤区茶园土壤肥力和茶叶产量品质均有一定效果(陈秋金,2014)。虽然目前缓控释肥在茶树上的施用并不多,但已有研究表明茶園施用控释肥也能达到增产、提升茶叶品质的目的。刘腾飞等(2011)研究表明,施用茶树专用控释肥能显著提高氮磷元素的利用率,减少茶园氮磷流失,显著提高春茶产量的同时降低鲜叶酚氨比,提升茶叶品质。马立锋等(2017)的研究结果表明,控释氮肥与普通氮肥配施能兼顾氮素的速效性与长效性,降低肥料投入,并提高茶叶产量。【本研究切入点】已有文献中关于有机肥配施化肥对茶叶产量、品质和土壤肥力的影响研究较多,但涉及添加土壤调理剂、改良剂和缓控释肥以改善茶园养分流失状况及茶叶产量品质的研究较少。【拟解决的关键问题】通过设置有机肥、土壤改良剂和茶树专用控释肥替代一定量化肥4个处理,观察分析各处理对茶园土壤养分现状及茶叶品质的影响,以期为维持茶园土壤持续高效生产提供参考。

1 材料与方法

1. 1 研究区概况

试验于2017年2月—2018年12月在勐海县勐阿镇曼迈村一片集中连片的丘陵坡地茶园进行。该地区地处东经100°20′14″,北纬22°11′4″,属东南亚热带气候,具有明显的立体气候特征。坡度在20°左右,土壤类型为赤红壤,平均海拔1100 m,年平均气温18.5 ℃,霜期仅10 d左右,年均降雨量1341 mm,一年中生长发芽期达10个月左右。年日照时长1782.0~1811.0 h,其中干季平均日照5.6~6.1 h,雨季平均日照3.7~4.4 h。风向多为西风和偏南风,年平均风速1.0~1.5 m/s。独特的气候和自然资源优势为茶树生长提供了有利条件。

1. 2 供试材料

1. 2. 1 供试茶树 供试茶树品种为勐海大叶茶,茶龄30年,混合采样测定平均值,干茶基本品质成分含量为:水含率4.77%,茶多酚260.98 mg/g,氨基酸27.80 mg/g,咖啡碱34.85 mg/g,水浸出物389.72 mg/g。

1. 2. 2 供试土壤 茶园监测试验点供试土壤类型为赤红壤,其表层0~20 cm土样的基本理化性状为:pH 4.11,有机质55.11 g/kg,全氮2.39 g/kg,全磷0.73 g/kg,全钾5.17 g/kg,碱解氮206.47 mg/kg,有效磷4.05 mg/kg,速效钾55.96 mg/kg。

1. 2. 3 供试肥料 尿素(含N 46.4%),过磷酸钙(含P2O5 12.0%),硫酸钾(含K2O 50.0%),复合肥:镁立硼复合肥(N-P2O5-K2O=15-15-15,总养分45.0%),有机肥:敬农牌精制有机肥(含有机质45%,N-P2O5-K2O=2.83-3.65-3),控释肥:金正大茶树专用控释肥(N-P2O5-K2O=28-5-5),土壤改良剂:复合型土壤培肥剂(主要成分为S、CaO和腐殖酸)与含硫型土壤调理剂(主要成分为CaO和SiO2,土壤酸化板结专用)1∶1配合使用。

1. 3 试验设计

如表1所示,设复合肥(T1处理)、减施30%化肥+土壤改良剂(T2处理)、控释肥替代30%化肥(T3处理)和有机肥替代30%化肥(T4处理)4个处理,每处理3次重复,共计12个试验小区,各小区随机排列。试验小区面积48 m2(8 m×6 m),为防止各小区间水分和养分交换,用高度45 cm(埋入地下30 cm)、厚度2 cm的水泥板将其隔开,并在试验地外围设1 m宽的保护行。在茶丛蓬面边缘垂直向下的地方开沟施肥,施肥深度为10~20 cm,施肥后及时覆土。保持各处理的水分管理、病虫害防治等管理措施相同。

试验设计以减少氮投入量30%为基准,在此基础上补充少量磷、钾肥,保证施入的氮、磷、钾总量比为3∶1∶1。调研当地40余户茶农的施肥习惯后,各处理的化肥施用基线以年施氮量500 kg/ha为准,施磷量为166.67 kg/ha,施钾量为166.67 kg/ha。基肥于2017年4月施入,有机肥、控释肥、改良剂、磷肥和钾肥均作为基肥一次性施入;2017年6月初第1次追肥,2017年8月初第2次追肥;氮肥分3次施用,40%作为基肥,两次追肥各30%。各处理施肥种类和全年施肥总量如表1所示。

各试验小区按照五点混合取样法采集施肥点周边0~20 cm深度土壤约1 kg,采样的位置、厚度、宽度和深度尽量保持一致,土样混合均匀后自然风干磨细分别过0.149和1 mm筛,供分析测定。分别在2017年的2、4、8和12月及2018年的4、8、10和12月的15日在小区采集土样共8次,测定土样pH、有机质、碱解氮、有效磷和速效钾的含量;并测定2017年2和8月及2018年6和12月土样的全氮、全磷和全钾的含量。

该试验茶园每年2月中旬进入茶叶发芽期,直到11月下旬停止发芽,春季茶叶发芽量大,茶农习惯在每个月上、中、下旬采摘3次茶叶。小区茶叶采样时间为2017年3月和2019年3月,每月的10、20和30日采摘茶叶。茶叶采摘取一芽两叶,春茶采摘后进行蒸汽杀青,杀青后相应记录各试验小区茶叶的干毛茶重,各试验小区取部分杀青后的茶叶烘干磨细作室内分析,茶叶样品成分均交由云南农业大学龙润普洱茶学院测定分析。

1. 4 测定项目与方法

1. 4. 1 土样测定 pH:玻璃电极法(水土质量比为2.5∶1);土壤有机质含量:重铬酸钾容量法—外加热法;土壤全氮含量:半微量凯氏定氮法;土壤全磷含量:氢氧化钠熔融—钼锑抗比色法;土壤全钾含量:氢氧化钠熔融—火焰光度法;土壤碱解氮含量:碱解扩散法;土壤有效磷含量:0.5 mol/L碳酸氢钠浸提—钼锑抗比色法;土壤速效钾含量:醋酸铵浸提—火焰光度法。

1. 4. 2 茶叶样品品质成分测定 茶多酚采用酒石酸亚铁比色法(GB/T 8313—2002《茶 茶多酚测定》)测定;氨基酸采用茚三酮比色法(GB/T 8314—2002《茶 游离氨基酸总量测定》)测定;咖啡碱采用紫外分光光度法(GB/T 8312—2002《茶 咖啡碱测定》)测定;水浸出物采用全量法(GB/T 8305—2002《茶 水浸出物测定》)测定。

1. 5 评价方法

使用基于相关系数法的土壤肥力综合指数(Intergrated fertility index,IFI)对茶园土壤肥力进行综合评价。8个土壤养分评价指标中除pH外的7个指标均属于正相关型(S型)隶属度函数,即该类型指标数值越大,土壤肥力质量越高,但达到临界值后趋于稳定;pH属于抛物线型隶属度函数,即该指标在适合的范围内能显著提升土壤肥力水平,但过高或过低均会导致土壤肥力水平急剧下降。为便于计算,将函数曲线转化成折线,对应的函数表达式分别为:

1. 6 统计分析

采用Excel 2010和SPSS 21.0进行数据统计分析及制图。

2 结果与分析

2. 1 化肥减施处理对茶园土壤性质变化的影响

2. 1. 1 对茶园土壤pH的影响 如图1所示,整个试验期内各处理的土壤pH均在2017年4月施入化肥后达最高值。其中,施肥前各处理的土壤pH在4.08~4.15;2017年4月第1次施入化肥后,均迅速上升,其中T1处理增幅最大,提高31.33%;各处理的土壤pH在2017年12月测得的数据较第2次追肥后(8月初)有所下降,但在2018年4月施入底肥后均回升至峰值。T2处理下试验末期(2018年12月)的土壤pH较施肥前提高12.96%,增加幅度最大;T1处理次之,提高9.16%;T3和T4处理对土壤pH的影响稍弱,分别提升8.29%和7.35%。且试验中施入肥料后的各时期T1和T2处理土壤pH均高于T3和T4处理。

2. 1. 2 对茶园土壤有机质含量的影响 如图2所示,经过两年的试验期,T1处理的土壤有机质含量由56.20 g/kg降至54.85 g/kg,而T2、T3和T4处理的土壤有机质含量均有所提升,增幅分别为3.74%、8.99%和12.45%。由2018年12月测量得的数据可知,T4处理的土壤有机质含量较T1处理提高10.94%。

2. 1. 3 对茶园土壤全氮含量的影响 由图3可知,4种施肥处理下的茶园土壤全氮含量在第1年均表现出4月施入底肥后迅速上涨,在追肥后趋于稳定;在第2年6月含量达最高值,随后逐渐降低,T1和T2处理下降幅度大于T3和T4处理。可能是因为茶叶生长需氮量较大,2月尚未施肥,土壤全氮含量较低,施入基肥和追肥后全氮含量短期内会有较明显的增加,但随着时间推移,土壤养分经茶树吸收或其他途径损耗,其含量便逐渐降低。从整个试验期测定数据来看,施入底肥和2次追肥后4个处理下的土壤全氮含量均有明显提升,其中T3和T4处理效果较明显,增幅高于T1和T2处理。与施肥前相比,试验末期T3和T4处理的土壤全氮含量分别增加1.18和0.73 g/kg,且相对于T1处理均达显著差异水平(P<0.05,下同),较T1处理分别增长22.63%和13.50%。T1和T2处理的土壤全氮含量虽然在追肥后有显著提升,但在试验后期停止追肥后,其土壤全氮含量逐渐回降到施肥前水平。

2. 1. 4 對茶园土壤全磷含量的影响 不同施肥措施对茶园土壤全磷含量的影响如图4所示,试验前期未施肥时,各处理土壤全磷含量基本保持一致水平。试验末期(2018年12月)数据显示,T1、T2和T4处理的土壤全磷含量差异不显著(P>0.05,下同),分别为0.76、0.80和0.79 g/kg;T3处理的土壤全磷含量(0.88 g/kg)显著高于其他处理,较T1处理增加15.79%。整个试验期内,第1年追肥后各处理的全磷含量达最高值,T3处理增幅最高;在2018年整体有所下降,试验末期T1、T2和T4处理的全磷含量接近未施肥前。可见,用部分控释肥替代化肥施入能有效提高茶园土壤全磷含量,而添加土壤改良剂和有机肥替代部分化肥无明显效果。

2. 1. 5 对茶园土壤全钾含量的影响 如图5所示,在整个试验期内,T3处理的土壤全钾含量变化趋势与全磷含量表现出高度一致性,在第1年最后一次追肥后达最高值,次年逐渐降低,试验末期T3处理较T1处理增长13.95%;其他3個处理在试验末期土壤中全钾含量恢复到施肥前水平。2018年12月测定数据显示,各处理的土壤全钾含量表现为T3处理(5.88 g/kg)>T2处理(5.20 g/kg)>T4处理(5.19 g/kg)>T1处理(5.16 g/kg)。

2. 1. 6 对茶园土壤碱解氮含量的影响 不同施肥措施对茶园土壤碱解氮含量的影响如图6所示,T1处理的土壤碱解氮含量在2017年4月施入基肥后达峰值,T3和T4处理的峰值则相对滞后,在追肥后达最大值,可能是由于控释肥和有机肥料的养分释放相对缓慢,能长期保持相对较高的水平。试验末期(2018年12月)的数据表明,各处理的土壤碱解氮含量表现为T4处理(199.38 mg/kg)>T3处理(196.55 mg/kg)>T1处理(185.88 mg/kg)>T2处理(180.55 mg/kg),除T2处理外,其他处理的土壤碱解氮含量未表现出显著差异性。

2. 1. 7 对茶园土壤有效磷含量的影响 土壤有效磷表征土壤的直接供磷能力,也是评价土壤肥力的主要指标之一。从图7可知,整个试验期内2017年4月施入基肥后T1和T2处理的土壤有效磷含量达该年度峰值,而T3和T4处理的土壤有效磷含量均在追肥后达峰值。T1和T2处理的土壤有效磷含量均表现出在施入基肥后迅速增加,随后逐渐降低的变化趋势;T3和T4处理的土壤有效磷含量在每次施肥后均有所增长,其中T3处理的茶园土壤能长期保持相对较高的有效磷含量水平。2018年12月的数据显示,各处理的土壤有效磷含量水平表现为T3处理(13.26 mg/kg)>T4处理(10.35 mg/kg)>T1处理(8.74 mg/kg)>T2处理(8.09 mg/kg),T2处理中土壤有效磷含量显著低于T1处理,T3处理的土壤有效磷含量显著高于其他3个处理,T3和T4处理较T1处理分别增加51.72%和18.42%。

2. 1. 8 对茶园土壤速效钾含量的影响 不同施肥措施对茶园土壤速效钾含量的影响如图8所示,每年4月施入基肥后,各处理的茶园土壤速效钾含量达该年度峰值,之后逐渐降低,在试验末期接近未施肥前水平。2018年12月的数据显示,T3和T4处理的土壤速效钾含量均显著高于T1处理,增幅分别为28.34%和21.43%;对比其他处理,T2处理的土壤速效钾含量最低。

2. 2 化肥减施方案下的茶园土壤养分综合评价

2. 2. 1 评价指标隶属度值的确定 试验开展前期对勐海县全县范围内(以勐阿镇为主)的茶园土壤理化性质进行基本调查,作为确定各评价指标的隶属度函数曲线转折点取值的依据之一。由表2可知,勐海县茶园土壤养分水平存在广泛变异,其中,pH在3.80~6.16,平均值为4.89,部分茶园土壤酸化严重,pH低于平均值的样品数占总量的26.7%;有机质含量较高,范围在20.88~101.80 g/kg,平均值为53.50 g/kg;全氮、全磷和全钾含量平均值分别为2.22、1.12和12.60 g/kg,变异系数分别为0.3514、0.7321和0.8952,全磷和全钾含量变异幅度较大;碱解氮、有效磷和速效钾含量平均值分别为66.79、14.47和189.74 mg/kg,碱解氮和有效磷的变异系数高达1.0006和1.5681,属于强变异。

各评价指标所属隶属度函数曲线转折点取值的主要依据是试验区茶园土壤中养分的实际含量,并结合已有研究中类似的结论(傅海平等,2011),同时邀请土壤学领域相关行业专家对该取值进行打分,以此判定转折点取值是否合理,结果见表3。

确定隶属度函数曲线的转折点取值后,根据2018年12月各施肥处理评价指标的平均值,代入相应的函数计算各指标的隶属度值(Ni)(表4)。隶属度取值范围均在0.1~1.0,0.1表示土壤中该项肥力指标严重缺乏,1.0表示土壤中的该项肥力指标处于最优状态。

2. 2. 2 评价指标权重系数的确定 结合茶园土壤实际状况,本研究确定选用相关系数法计算评价指标权重。首先计算某项土壤肥力评价指标与其他评价指标间的相关系数,求平均值,再求出所有评价指标的相关系数平均值总和,二者比值即为该评价指标的权重系数(Wi)。若两项指标呈负相关,计算时取相关系数的绝对值。由表5可看出,pH、全磷和速效钾与其他指标的关联性较高,计算土壤综合肥力有较高的可信度;反之,有机质与其他指标的相关性较差,指标相对独立,对土壤综合肥力的代表性较低。

2. 2. 3 IFI 根据计算结果可知,不同施肥措施下茶园的IFI表现为T3处理(0.6749)>T4处理(0.6092)>T2处理(0.5677)>T1处理(0.5468),说明3种化肥减量施肥方案对提升茶园土壤肥力均有一定效果,其中以T3处理最为明显。

2. 3 不同化肥减施方案对茶叶产量及品质的影响

由表6可知,由于2017年3月尚未进行施肥处理,各试验小区间茶叶产量未表现出明显差异。经过两年的试验期,由2019年3月的数据可知,与T1处理相比,T3和T4处理的茶叶产量均有显著提高,增幅分别为16.27%和9.62%。T2处理复合肥虽然减施30%,但茶叶产量没有明显减少且与T1处理间无显著差异性,可能是因为减施后的氮肥量足以提供茶园茶叶的生长需求。可见,施用有机肥和控释肥替代部分化肥对茶叶增产效果显著。

不同处理下茶叶品质情况如表7所示,尚未施肥处理前,各试验小区茶叶茶多酚、氨基酸、咖啡碱和水浸出物的含量无显著差异。2017年4月开始施肥后,经过两年的试验期,与T1处理相比,T3和T4处理的茶叶茶多酚含量显著提高,分别达303.46和310.36 mg/g,增幅分别为11.80%和14.34%;T2处理的茶多酚含量虽稍有提升,但与T1处理无显著差异。T4处理的茶叶茶多酚平均含量最高,说明有机肥替代30%化肥处理对提升茶叶品质成分中的茶多酚含量效果最好。

2019年春茶季,T2、T3和T4处理的茶叶氨基酸含量均显著提高,分别达44.40、42.94和48.22 mg/g,分别比T1处理增加25.60%、21.47%和36.41%。说明添加土壤改良剂、控释肥和有机肥代替部分化肥均能增加茶叶氨基酸含量,其中以有机肥替代30%化肥处理效果最好。不同处理的茶叶中咖啡碱含量表现为T4处理(59.47 mg/g)>T3处理(48.15 mg/g)>T1处理(46.46 mg/g)>T2处理(44.82 mg/g),与T1处理相比,T2和T3处理的咖啡碱含量未表现出显著差异性,T4处理的咖啡碱含量显著提高,增幅为28.00%。不同处理的茶叶中水浸出物含量表现为T3处理(421.31 mg/g)>T4处理(405.05 mg/g)>T2处理(385.27 mg/g)>T1处理(382.25 mg/g)。与T1处理相比,其他处理的水浸出物含量均有提高,其中以T3处理增幅最大,为10.22%。

综上所述,T4处理对茶叶产量和品质的效果最佳。

3 讨论

赵金星等(2018)研究得出,在复合施肥的基础上增施改良剂可显著提高土壤的电导率和有机碳含量,降低土壤盐碱化程度,促进团粒结构形成。本研究结果表明,改良剂处理下土壤pH显著提高,有机质含量也有所增加,与上述研究结论不尽相同,主要原因可能是土壤改良剂的种类不同。土壤改良剂种类繁多,有针对土壤盐碱化问题的酸性改良剂,也有本研究所使用的专门针对酸化板结问题的碱性培肥剂和调理剂。但综合相关研究成果,不同种类的土壤改良剂均能提升土壤有机质含量。

大量研究表明,施用有机肥能显著提升土壤各养分含量(王玉红等,2016;梁利宝和冯鹏艳,2017;姜利红等,2018;吴立鹏等,2018)。本研究结果表明,与T1处理相比,T4處理的茶园土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量均显著增加,其他土壤养分虽然略有增加,但未达显著水平。施用有机肥会致使土壤各养分含量产生变化,而有机肥的成分、种类及比例是影响养分含量变化的主要因素。缓控释肥具有养分释放速度均衡,肥料利用率高的特点,控释肥的肥效期相较于复合肥料大幅延长(胡雪荻等,2018)。氮肥利用率低是茶园施肥面临的普遍问题,而缓控释肥料能有效解决这一问题。本研究中,与T1处理相比,T3处理的茶园土壤全氮、全磷、全钾、有效磷和速效钾含量均显著增加,增幅分别为22.63%、15.79%、13.95%、51.72%和28.34%,说明控释肥对土壤速效性养分提升较高,全氮、全磷和全钾含量均有所提高,其主要原因可能是控释肥对土壤肥力有积极影响,且勐海县当地温度高、湿度大,有利于加快有机质的分解从而增加氮、磷含量。

IFI中评价指标隶属度的计算已有统一函数公式,但对于确定各评价指标的权重系数方法繁多,尚无权威的统一标准。傅海平等(2011)采用主成分分析法确定评价指标的权重,对长沙县“百里茶廊”土壤养分供应能力和丰缺进行了准确评价;郇志飞等(2018)用相关系数法计算IFI对日照市茶园土壤进行养分评价。本研究采用相关系数法计算IFI,得出了控释肥替代部分化肥对提高茶园土壤综合肥力效果最好的结论。

通常以茶多酚、氨基酸、咖啡碱和水浸出物等指标评价茶叶品质。茶多酚是茶叶中多酚类物质的总称,主要由儿茶素、黄酮类化合物、花青素和(缩)酚酸等组成,茶多酚的氧化发酵程度主要影响着茶的口感浓淡;茶叶中的氨基酸主要为茶氨酸,能形成茶的鲜爽和甜味;咖啡碱能与儿茶素和茶黄素络合形成茶汤独有的爽口和回甘;水浸出物是茶叶中能被沸水萃取出的可溶性物质。这4种组分与茶汤的香气和滋味密切相关,是构成茶叶品质的核心因子(李静,2005)。陈秋金(2014)在减氮肥增施磷、钾肥的基础上添施腐殖酸类土壤调理剂后,可不同程度地增加茶青产量、茶多酚、咖啡碱和水浸出物含量。王旭等(2015)研究表明,有机无机肥配施能提高茶叶的品质性状,茶叶的发芽密度、百芽重、茶多酚、氨基酸和水浸出物均有不同程度提高,酚氨比降低。控释肥处理在春秋季能显著减少鲜叶中茶多酚含量,降低酚氨比,增加水浸出物含量(刘腾飞,2010)。本研究得出T4处理能显著增加茶叶产量和茶多酚、氨基酸和咖啡碱含量,T3处理能显著增加茶叶产量和水浸出物含量的结论,与殷根华和刘永红(2013)、何文彪等(2015)的研究结论相似。

4 结论

相对于复合施肥处理,其他3种替施处理对提升茶园土壤肥力和提高茶叶品质均有一定效果,其中控释肥替代30%化肥处理对提升茶园土壤养分肥力效果最佳,而有机肥替代30%化肥施肥处理对提高茶叶产量和品质的效果最佳。

参考文献:

陈秋金. 2014. 不同调理剂对茶园土壤理化性状及茶叶产量、品质的影响[J]. 福建农业学报,29(10): 1015-1020. [Chen Q J. 2014. Effect of soil conditioners on physical and chemical characteristics of soil and yield[J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences,29(10): 1015-1020.]

傅海平,张亚莲,常硕其,刘红艳,段继华,罗意. 2011. 茶园土壤肥力质量的综合评价[J]. 江西农业学报,23(3): 78-81. [Fu H P,Zhang Y L,Chang S Q,Liu H Y,Duan J H,Luo Y. 2011. Comprehensive evaluation of quality of soil fertility in tea garden[J]. Acta Agriculturae Jiangxi,23(3): 78-81.]

韩莹. 2011. 氮磷钾配施对茶树生理代谢和茶叶品质的影响[D]. 郑州:河南农业大学. [Han Y. 2011. The effect of nitrogen phosphate and potassjum proportion fertilizers on tea tree physiological metabolism and tea quality[D]. Zhengzhou: Henan Agricultural University.]

何文彪,黄小兵,汪艳霞,伊杰. 2015. 有机肥对山地茶园土壤及茶叶产量与品质的影响[J]. 贵州农业科学,43(11): 71-73. [He W B,Huang X B,Wang Y X,Yi J. 2015. Effects of organic fertilizer on soil and tea yield and quality of top-land tea garden[J]. Guizhou Agricultural Scien-ces,43(11): 71-73.]

胡雪荻,耿元波,梁涛. 2018. 缓控释肥在茶园中应用的研究进展[J]. 中国土壤与肥料,(1): 1-8. [Hu X D,Geng Y B,Liang T. 2018. The progress of controlled release fertili-zer applied in tea garden[J]. Soil and Fertilizer Sciences in China,(1): 1-8.]

郇志飞,潘继花,朱学礼,张梦亭,李丽萍,叶敦雨. 2018. 基于指数和法对日照市茶园土壤养分评价研究[J]. 山東农业科学,50(11): 105-110. [Huan Z F,Pan J H,Zhu X L,Zhang M T,Li L P,Ye D Y. 2018. Evaluation of soil nutrient status in tea garden of Rizhao City based on index summary method[J]. Shandong Agricultural Sciences,50(11): 105-110.]

姜利红,谢桂先,刘强,荣湘民,向秀媛,李波. 2018. 有机无机肥配施对双季稻田土壤微生物和碳库的影响[J]. 湖南农业大学学报(自然科学版),44(3): 295-300. [Jiang L H,Xie G X,Liu Q,Rong X M,Xiang X Y,Li B. 2018. Effects of combined application of organic and inorganic fertilizers on soil microbial and carbon pool in double rice paddy field[J]. Journal of Hunan Agricultural University(Natural Sciences),44(3): 295-300.]

李静. 2005. 不同肥料品种及其用量对茶叶产量和品质的影响研究[D]. 雅安:四川农业大学. [Li J. 2005. Effect of different kinds of fertilizers and its rate on yield and quality of tea[D]. Yaan: Sichuan Agricultural University.]

李杰. 2009. 施肥对环境的影响及对策[J]. 云南农业科技,(S): 67-68. [Li J. 2009. Effect of fertilization on environment and its countermeasure[J]. Yunnan Agricultural Science and Technology,(S): 67-68.]

李萍萍,林永锋,胡永光. 2015. 有机肥与化肥配施对茶叶生长和土壤养分的影响[J]. 农业机械学报,46(2): 64-69. [Li P P,Lin Y F,Hu Y G. 2015. Effects of compound application of organic and chemical fertilizers on growth,quality of tea plants and soil nutrient[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery,46(2): 64-69.]

梁利宝,冯鹏艳. 2017. 生物炭与有机肥、无机肥配施对采煤塌陷区复垦土壤理化性状的影响[J]. 水土保持学报,31(5): 305-308. [Liang L B,Feng P Y. 2017. Effects of biochar and combined application with organic,chemical fertilizers on physical and chemical properties of coal mining subsidence reclaimed soil[J]. Journal of Soil and Water Conservation,31(5): 305-308.]

刘声传,龙毅,林开勤,李燕,陈正武,周玉锋. 2018. 化肥减施对‘黔茶1号产量与品质的影响[J]. 中国农学通报,34(6): 60-64. [Liu S C,Long Y,Lin K Q,Li Y,Chen Z W,Zhou Y F. 2018. Effects of chemical fertilizer redu-cing on yield and quality of tea ‘Qiancha 1[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin,34(6): 60-64.]

刘腾飞. 2010. 控释肥对茶园土壤养分及茶叶产量和品质的影响[D]. 泰安:山东农业大学. [Liu T F. 2010. Effects of controlled-release fertilizer application on tea soil yield,quality and nutrient of tea garden[D]. Taian:Shandong Agricultural University.]

刘腾飞,张丽霞,张民,韩晓阳,彭正云,江崇焕. 2011. 控释肥对茶园生态环境及茶叶产量和品质的影响[J]. 山东农业科学,(3): 54-60. [Liu T F,Zhang L X,Zhang M,Han X Y,Peng Z Y,Jiang C H. 2011. Effect of controlled-release fertilizer on ecological environment of tea garden and yield and quality of tea[J]. Shandong Agricultural Sciences,(3): 54-60.]

马立锋,吕闰强,黄海涛,丁勇,周静峰,郑生宏,袁程晓,阮建云. 2017. 机械施肥对茶叶产量、品质和养分吸收的影响及经济效益分析[J]. 浙江农业科学,58(3): 391-395. [Ma L F,Lü R Q,Huang H T,Ding Y,Zhou J F,Zheng S H,Yuan C X,Ruan J Y. 2017. Effect of mechanical fertilization on tea yield,quality and nutrient uptake and economic benefit analysis[J]. Journal of Zhejiang Agricultural Sciences,58(3): 391-395.]

王军艳,张凤荣,王茹,贾小红,张彩月. 2001. 应用指数和法对潮土农田土壤肥力变化的评价研究[J]. 农村生态环境,17(3): 13-16. [Wang J Y,Zhang F R,Wang R,Jia X H,Zhang C Y. 2001. Study on the application of index sum method to the evaluation of the change of soil fertility in the field of tidal soil[J]. Rural Eco-Environment,17(3): 13-16.]

王旭,张崇玉,丁钊. 2015. 春茶的产量与品质对氮磷钾及有机肥配施的响应[J]. 贵州农业科学,43(11): 64-66. [Wang X,Zhang C Y,Ding Z. 2015. Effects of N,P,K and organic manure combined application on yield and quality of spring tea[J]. Guizhou Agricultural Sciences,43(11): 64-66.]

王玉红,王长松,陈莉萍,胡姚凯,金尤雅. 2016. 不同有机肥与无机肥配施对小麦产量、效益及土壤养分的影响[J]. 作物研究,30(5): 527-530. [Wang Y H,Wang C S,Chen L P,Hu Y K,Jin Y Y. 2016. Effects of the combined application of different organic and inorganic ferti-lizers on wheat yield,benefit and soil nutrient[J]. Crop Research,30(5): 527-530.]

吳立鹏,张士荣,娄金华,魏立兴,王凯荣,丁效东. 2018. 有机无机配施对滨海盐渍化土壤磷含量及水稻生长、产量的影响[J]. 华北农学报,33(1): 203-210. [Wu L P,Zhang S R,Lou J H,Wei L X,Wang K R,Ding X D. 2018. Effects of organic-inorganic fertilizer on soil P,the yield and growth of rice in coastal saline soil[J]. Acta Agriculturae Boreali-Sinica,33(1): 203-210.]

殷根华,刘永红. 2013. 不同有机肥对茶叶产量和品质的效应研究[J]. 农业科技通讯,(7): 93-95. [Yin G H,Liu Y H. 2013. Effects of different organic fertilizers on the yield and quality of tea[J]. Bulletin of Agricultural Science and Technology,(7): 93-95.]

赵金星,周伟,战英策,历永杰,高洪波,何松榆,张玉先,张明聪. 2018. 土壤改良剂对盐化草甸土物理性质及水稻产量的影响[J]. 作物杂志,(6): 138-143. [Zhao J X,Zhou W,Zhan Y C,Li Y J,Gao H B,He S Y,Zhang Y X,Zhang M C. 2018. Effects of a new soil ameliorants on soil physical properties and yield of rice in saline mea-dow soil[J]. Crops,(6): 138-143.]

赵晓楠,李玉红,芦阿虔,王岩. 2018. 有机肥对茶园土壤性状及茶叶品质的影响[J]. 江苏农业科学,46(15): 119-124. [Zhao X N,Li Y H,Lu A Q,Wang Y. 2018. Effects of organic fertilizer on soil properties and tea quality in tea garden[J]. Jiangsu Agricultural Sciences,46(15): 119-124.]

Dang M V. 2005. Soil-plant nutrient balance of tea crops in the northern mountainous region,Vietnam[J]. Agriculture,Ecosystems & Environment,105(1-2): 413-418.]

(责任编辑 邓慧灵)

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