耿賽攀 馬立鋒 楊向德 方麗 姜艷艷 阮建云 鄭健
摘要:在浙江武義大宗綠茶采摘茶園采用化肥減施和有機(jī)肥替代部分化肥模式試驗(yàn)。試驗(yàn)設(shè)置4種施肥模式,分別為不施肥、農(nóng)戶施肥、茶樹(shù)專用肥+菜籽餅肥、茶樹(shù)專用肥+豬糞肥。在總養(yǎng)分減施43%,其中化肥減量60%,有機(jī)肥替代化肥29%條件下,開(kāi)展了不同施肥模式對(duì)土壤質(zhì)量,新梢產(chǎn)量、品質(zhì)、養(yǎng)分利用效率的相關(guān)研究。結(jié)果表明,在大宗綠茶采摘條件下,茶園化肥用量過(guò)大的情況下,化肥減施有機(jī)肥替代部分化肥模式,茶樹(shù)對(duì)養(yǎng)分的吸收并沒(méi)有明顯改變,但明顯提高了化肥利用率(2種有機(jī)肥替代化肥模式的化學(xué)N+P2O5+K2O肥料農(nóng)學(xué)效率分別提高158.7%和154.3%),且有機(jī)肥的施用能明顯提高土壤有機(jī)質(zhì)含量,減小土壤容重,同時(shí)有減緩?fù)寥浪峄厔?shì),明顯提升茶園土壤質(zhì)量。在研究條件下,豬糞肥對(duì)改善土壤質(zhì)量的效果要略好于菜籽餅肥;化肥減施有機(jī)肥替代部分化肥模式也有一定的增產(chǎn)效應(yīng),且不會(huì)改變新梢品質(zhì)成分及成茶品質(zhì)。
關(guān)鍵詞:大宗綠茶采摘茶園;有機(jī)肥替代技術(shù);土壤質(zhì)量;養(yǎng)分利用率;新梢產(chǎn)量;品質(zhì)
Effects of Organic Manure Replacing
Chemical Fertilizer on Soil Quality and
Young Shoots Nutrient Uptake in Tea Plantation
GENG Saipan1,2, MA Lifeng1*, YANG Xiangde1, FANG Li1, JIANG Yanyan1, RUAN Jianyun1*, ZHENG Jian3
1. Tea Research Institute, Chinese Academy of Agriculture Sciences/Key Laboratory of Tea Biology and Resource Utilization,
Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Hangzhou 310008, China; 2. Graduate School of Chinese Academy of
Agricultural Sciences, Beijing 100081, China; 3. Wuyi Qingjing Tea Co., Ltd., Wuyi 321201, China
Abstract: In the ordinary green tea gardens in Wuyi county, Zhejiang province, four fertilization modes were set up,?including no fertilization, customary fertilization, rapeseed cake with special fertilizer for tea plants, pig manurewith special fertilizer for tea plants. Under the condition of 43% reduction of total nutrients (60% reduction of chemical?fertilizer and 29% replacement rate of organic manure) field experiments were carried out to study the effects of?different fertilization modes on soil quality, young shoot yield, quality and nutrient utilization efficiency of shoots.?The results show that the amount of nutrients absorption by tea plants kept the same after chemical fertilizer reduction?and organic fertilizer replacement under the current situation of excessive chemical fertilizer consumption in tea?gardens. The utilization rate of chemical fertilizer (compared to conventional fertilization, agronomic efficiencies of?chemical N, P and K application were increased by 158.7 % and 154.3%, respectively) was significantly increased.?Organic manure could significantly increase the content of soil organic matter, reduce the soil bulk density, slowdown the trend of soil acidification, and significantly improve the soil quality of tea garden. The effect of pig manureon soil quality were better than that of rapeseed cake. Tea yield was? slightly increased after organic manure replacement?of chemical fertilizer, which didn't change the quality of tea in this study.
Keywords: ordinary green tea gardens, organic manure replacing chemical fertilizer, soil quality, nutrient use efficiency, young shoot yield, quality
茶樹(shù)是葉用經(jīng)濟(jì)作物,由于每年采摘帶走大量養(yǎng)分,因此比其他農(nóng)作物對(duì)養(yǎng)分的需求量更大。施肥對(duì)茶葉增產(chǎn)作用貢獻(xiàn)率高達(dá)41%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他農(nóng)藝措施[1]。從20世紀(jì)40年代以來(lái),化肥就廣泛地應(yīng)用于茶葉生產(chǎn),增產(chǎn)提質(zhì)作用明顯,但是長(zhǎng)期不合理施用化肥,造成茶園土壤酸化、板結(jié)、養(yǎng)分的不均衡化以及茶葉產(chǎn)量、品質(zhì)下降,不僅肥料利用率低,而且造成浪費(fèi)和環(huán)境污染[2-5]。合理施肥可調(diào)節(jié)土壤-茶樹(shù)之間的平衡關(guān)系[6],明顯改善土壤質(zhì)量[7],對(duì)茶樹(shù)光合作用及其生態(tài)生理因子有積極影響[8],促進(jìn)茶樹(shù)生長(zhǎng),因此茶園合理的施肥模式對(duì)提升土壤質(zhì)量、提高茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)至關(guān)重要[9-11]。
已有研究表明,有機(jī)肥、無(wú)機(jī)肥配合施用對(duì)茶葉增產(chǎn)、提質(zhì)具有較好的效果[12-17],但由于受到施肥觀念的影響,施肥量普遍較大。倪康等[18]對(duì)我國(guó)茶園施肥現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果表明,我國(guó)30%的茶園化肥過(guò)量施用,80%的茶園施用的化肥N、P、K比例不完全符合茶樹(shù)養(yǎng)分需求,有機(jī)肥養(yǎng)分所占比例只有15%。進(jìn)一步分析表明,我國(guó)約36%的茶園屬于養(yǎng)分高投入(N、P2O5、K2O總養(yǎng)分≥750 kg/hm2),根據(jù)茶葉產(chǎn)量水平和養(yǎng)分含量,新梢N、P2O5和K2O的輸出/輸入比例分別為10.6%、10.2%和19.0%,養(yǎng)分利用效率低,通過(guò)估算可減施30%~40%的化肥用量[19]。而施肥時(shí)間隨意、施肥方法以撒施為主[20],與目前國(guó)家正在實(shí)施的化肥減量、有機(jī)肥替代化肥政策明顯不符。為此,以浙江武義大宗綠茶為研究對(duì)象,通過(guò)茶園化肥減量、有機(jī)肥替代化肥模式開(kāi)展研究,旨在探索在化肥減施條件下,通過(guò)有機(jī)肥替代、改變施肥方法、調(diào)整施肥時(shí)期以達(dá)到茶葉穩(wěn)產(chǎn)、品質(zhì)不減的技術(shù)措施,為茶園化肥減施技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)。
一、材料與方法
1. 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
試驗(yàn)于2016年9月至2020年12月在浙江省金華武義茶園(E119.676o,N28.543o)進(jìn)行,茶樹(shù)品種為當(dāng)?shù)厝后w種。
試驗(yàn)設(shè)4種施肥技術(shù)模式,分別為不施肥、農(nóng)戶施肥、茶樹(shù)專用肥+菜籽餅肥(總量減43%,其中化肥減量60%,有機(jī)肥替代29%)、茶樹(shù)專用肥+豬糞肥(總量減43%,其中化肥減量60%,有機(jī)肥替代29%)。
農(nóng)戶施肥模式在基肥時(shí)期(10月上旬)、春茶結(jié)束、2茶結(jié)束、3茶結(jié)束,分別按全年總養(yǎng)分的40%、20%、20%、20%施肥,肥料在茶行間撒施后再不作任何措施;有機(jī)肥替代化肥模式,有機(jī)肥作基肥(10月上旬),無(wú)機(jī)肥按化肥N的20%、20%、30%、30%,分別在10月上旬、次年2月上中旬、春茶結(jié)束、2茶結(jié)束后施用,基肥施用時(shí)機(jī)械深施10~20 cm,追肥施用時(shí)機(jī)械翻耕深度5~10 cm。施肥模式肥料具體施用情況見(jiàn)表1。
2. 樣品采集與處理
按照當(dāng)?shù)卮笞诰G茶采摘標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行機(jī)械采摘,對(duì)各施肥模式的鮮葉全部稱重計(jì)產(chǎn)。同時(shí),均勻混合取鮮葉樣品,微波殺青后用60 ℃烘箱干燥至恒重,然后用植物粉碎機(jī)將樣品粉碎過(guò)篩待測(cè)。一部分用于茶葉全N、P、K等元素含量測(cè)定,另一部分用于茶葉生化品質(zhì)成分測(cè)定。將成茶樣送農(nóng)業(yè)農(nóng)村部茶葉質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心進(jìn)行感官審評(píng)。
采用五點(diǎn)取樣法,取樣前去除表面落葉層,土樣風(fēng)干后一部分過(guò)20目篩測(cè)定pH值,一部分過(guò)100目篩測(cè)定有機(jī)質(zhì)含量。
3. 樣品分析與計(jì)算方法
(1)樣品分析方法
新梢中茶多酚含量測(cè)定采用酒石酸亞鐵比色法 [21],游離氨基酸總量測(cè)定采用茚三酮比色法[22]。植物樣品中全N含量采用元素分析儀(Vario macro cube)測(cè)定[23],全P、全K含量采用濕消化法,電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(ICP-AES)測(cè)定[24]。土壤有機(jī)質(zhì)含量采用元素分析儀(Vario macro cube)測(cè)定;pH值采用酸度計(jì)法(水土比1.0∶2.5)測(cè)定;土壤容重采用環(huán)刀法測(cè)定;具體操作方法參考《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》[25]。
(2)計(jì)算方法
茶葉中養(yǎng)分累積量=茶葉產(chǎn)量(干物質(zhì)質(zhì)量)×茶葉中養(yǎng)分含量 ÷ 1 000肥料偏生產(chǎn)力(PFP)、農(nóng)學(xué)效率(AE)和表觀回收率(RE)表征[26]。計(jì)算方法:RE=(Uf -U0)/ Rf,PFP=Yf? ?/ Rf,AE=(Yf -Y0)/ Rf,式中Uf和U0分別為施肥和不施肥對(duì)照的茶樹(shù)地上部養(yǎng)分吸收量;Yf和Y0分別為施肥和不施肥對(duì)照的茶葉產(chǎn)量;Rf為肥料用量。
4. 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析
測(cè)定數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示,不同處理間的差異采用單因素方差分析后,以Duncan法檢驗(yàn)并進(jìn)行均值的多重比較。采用SPASS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件統(tǒng)計(jì)分析,以Microsoft Excel作圖。
二、結(jié)果與分析
1. 不同施肥模式對(duì)土壤質(zhì)量的影響
對(duì)茶園土壤pH值、有機(jī)質(zhì)含量和容重測(cè)定結(jié)果(表2)表明,土壤pH值以不施肥最高(5.17),農(nóng)戶施肥模式最低(4.53),施肥(包括施無(wú)機(jī)肥和有機(jī)肥)會(huì)顯著降低土壤pH值,而有機(jī)肥的施用并沒(méi)有明顯降低土壤pH值,但有減緩?fù)寥浪峄厔?shì)。
土壤有機(jī)質(zhì)含量以不施肥最低(21.3 g/kg),“茶樹(shù)專用肥+豬糞肥”模式最高(52.9 g/kg),有機(jī)肥施用能夠明顯提高土壤有機(jī)質(zhì)含量,而且豬糞肥對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的提升作用顯著優(yōu)于菜籽餅肥。
土壤容重以不施肥最大(1.52 g/cm3),“豬糞肥+茶樹(shù)專用肥”模式最小(1.26 g/cm3),有機(jī)肥使用能明顯降低土壤容重,豬糞肥對(duì)土壤容重的降低作用尤其明顯,這與豬糞肥對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量提升作用明顯優(yōu)于菜籽餅肥相一致。
2. 不同施肥模式對(duì)茶葉產(chǎn)量、新梢養(yǎng)分吸收的影響
(1)不同施肥模式對(duì)茶葉產(chǎn)量的影響
各處理2018—2020年茶葉產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果(表3)表明,施肥后(包括無(wú)機(jī)肥和有機(jī)肥)增產(chǎn)效應(yīng)明顯,平均增產(chǎn)9.7%~44.6%。與農(nóng)戶施肥模式相比,化肥減量后采用“茶樹(shù)專用肥+菜籽餅肥”和“茶樹(shù)專用肥+豬糞肥”2種施肥模式平均增產(chǎn)率分別提高2.4和4.9個(gè)百分點(diǎn)。豬糞肥對(duì)茶葉的增產(chǎn)效果略好于菜籽餅肥,但兩者無(wú)顯著性差異。
(2)不同施肥模式對(duì)新梢養(yǎng)分吸收、利用率的影響
不同施肥模式新梢養(yǎng)分吸收量分析結(jié)果(表4)表明,不施肥模式新梢對(duì)N、P、K的吸收累積量最低。與農(nóng)戶施肥模式相比,化肥減量后有機(jī)肥部分替代化肥模式新梢對(duì)養(yǎng)分吸收累積量略有上升。
不同施肥模式新梢養(yǎng)分利用效率分析結(jié)果(表5)表明,與農(nóng)戶施肥模式相比,化肥減量后有機(jī)肥部分替代化肥模式新梢養(yǎng)分回收率分別提高8.81和9.38個(gè)百分點(diǎn)?;兽r(nóng)學(xué)效率分別提高158.7%和154.3%。化肥減施后,每投入1 kg化學(xué)N+P2O5+ K2O肥,能多生產(chǎn)9.2 kg茶葉,可見(jiàn)化肥減量有機(jī)肥替代化肥后明顯提高化肥利用率,不同有機(jī)肥種類(lèi)處理下新梢養(yǎng)分吸收利用率無(wú)顯著性差異。
(3)不同施肥模式對(duì)茶葉品質(zhì)的影響
對(duì)新梢中游離氨基酸總量、茶多酚含量、酚氨比測(cè)定結(jié)果(表6)表明,施肥后(包括化肥和有機(jī)肥)新梢中游離氨基酸總量有增加趨勢(shì),茶多酚含量、酚氨比有減少趨勢(shì),但各處理間并沒(méi)有產(chǎn)生顯著性差異。
2019年和2020年分別將不同施肥模式的鮮葉加工成茶樣進(jìn)行感官審評(píng),審評(píng)結(jié)果(表7)表明,不施肥的茶園成茶感官審評(píng)總分比其他施肥模式的總分低1分左右;有機(jī)肥替代化肥模式成茶樣總分與農(nóng)戶施肥模式基本接近;不同有機(jī)肥處理間也基本相同。
三、討論
1. 有機(jī)肥替代部分化肥對(duì)茶園土壤質(zhì)量的影響
茶園土壤pH值對(duì)茶樹(shù)生長(zhǎng)和茶葉品質(zhì)有重要影響,要求茶園pH為4.0~6.5,最適為4.5~5.5[27-28]。本試驗(yàn)結(jié)果表明,施肥會(huì)降低土壤pH值。通過(guò)化肥減施有機(jī)肥替代部分化肥措施,土壤pH值并沒(méi)有出現(xiàn)顯著性改變,但有減緩?fù)寥浪峄厔?shì)。
有機(jī)質(zhì)作為土壤的重要組成部分,影響著土壤的保肥性、保水性、通氣性等[29],提高土壤有機(jī)質(zhì)含量最直接的方法便是施用有機(jī)肥[30],能較好地改善土壤的C/N比,激發(fā)土壤中微生物的生長(zhǎng),而微生物又會(huì)通過(guò)自身的固氮作用將氮儲(chǔ)存在土壤中[12,31],有效降低土壤容重,增加總孔隙度、土壤團(tuán)聚體數(shù)量和穩(wěn)定性,增強(qiáng)土壤保水保肥的能力[32]。本研究表明,施用有機(jī)肥能夠明顯提高土壤有機(jī)質(zhì)含量,而且豬糞肥對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)提升作用顯著優(yōu)于菜籽餅肥,這可能與豬糞肥的有機(jī)質(zhì)含量更高有關(guān)。有機(jī)肥能有效降低土壤容重,尤其是豬糞肥對(duì)土壤容重的降低作用尤其明顯,這與豬糞肥對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量提升作用明顯優(yōu)于菜籽餅肥相一致,土壤有機(jī)質(zhì)含量高,土壤疏松,土壤容重就相應(yīng)減小。
2. 有機(jī)肥替代化肥對(duì)茶葉產(chǎn)量、品質(zhì)的影響
本研究結(jié)果表明,化肥減量、有機(jī)肥替代部分化肥模式對(duì)茶葉具有一定的增產(chǎn)作用,這與大多數(shù)的研究結(jié)果相一致[11,33],外源有機(jī)物進(jìn)入土壤,參與土壤N(C)循環(huán),并影響微生物的周轉(zhuǎn)。通過(guò)土溫、水分、微生物的共同作用,提高土壤養(yǎng)分和作物產(chǎn)量[34-35]。
化肥減量有機(jī)肥替代化肥后,茶樹(shù)新梢中的游離氨基酸總量、茶多酚含量、酚氨比并沒(méi)有產(chǎn)生顯著性差異,所制成茶的感官審評(píng)結(jié)果也表明無(wú)顯著性差異,可見(jiàn)有機(jī)肥替代化肥并不會(huì)明顯改變新梢品質(zhì)成分及成茶品質(zhì)。
四、結(jié)論
目前茶園化肥用量過(guò)大的情況下,化肥減量有機(jī)肥替代化肥后,茶樹(shù)對(duì)養(yǎng)分的吸收并沒(méi)有明顯改變,但明顯提高化肥利用率(化學(xué)N+P2O5+K2O肥料農(nóng)學(xué)效率分別提高158.7%和154.3%),且有機(jī)肥能明顯提高土壤有機(jī)質(zhì)含量,減小土壤容重,同時(shí)有減緩?fù)寥浪峄厔?shì),明顯提升茶園土壤質(zhì)量,且豬糞肥對(duì)改善土壤質(zhì)量的效果要略好于菜籽餅肥?!安铇?shù)專用肥+菜籽餅肥”和“茶樹(shù)專用肥+豬糞肥”這2種有機(jī)肥替代化肥模式對(duì)茶葉有一定的增產(chǎn)效應(yīng),平均增產(chǎn)率較農(nóng)戶施肥模式分別提高2.4和4.9個(gè)百分點(diǎn),且不會(huì)明顯改變新梢品質(zhì)成分及成茶品質(zhì)。
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