馬立鋒，呂閏強，黃海濤，丁 勇，周靜峰，鄭生宏，袁程曉，阮建云*

(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所 農(nóng)業(yè)部茶樹生物學(xué)與資源利用重點實驗室，浙江 杭州 310008；2.紹興御茶村茶業(yè)有限公司，浙江 紹興 312037； 3.杭州市茶葉科學(xué)研究所，浙江 余杭 310000；4.安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 茶葉研究所，安徽 黃山 245600； 5.無錫市茶葉品種研究所，江蘇 無錫 214063；6.麗水市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院 茶葉研究所，浙江 麗水 323000； 7.恩施州農(nóng)業(yè)科學(xué)院 茶葉研究所，湖北 恩施 445000)

機械施肥對茶葉產(chǎn)量、品質(zhì)和養(yǎng)分吸收的影響及經(jīng)濟效益分析

馬立鋒1，呂閏強2，黃海濤3，丁 勇4，周靜峰5，鄭生宏6，袁程曉7，阮建云1*

(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所 農(nóng)業(yè)部茶樹生物學(xué)與資源利用重點實驗室，浙江 杭州 310008；2.紹興御茶村茶業(yè)有限公司，浙江 紹興 312037； 3.杭州市茶葉科學(xué)研究所，浙江 余杭 310000；4.安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 茶葉研究所，安徽 黃山 245600； 5.無錫市茶葉品種研究所，江蘇 無錫 214063；6.麗水市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院 茶葉研究所，浙江 麗水 323000； 7.恩施州農(nóng)業(yè)科學(xué)院 茶葉研究所，湖北 恩施 445000)

利用農(nóng)用耕作機械，在湖北恩施、浙江余杭、浙江紹興、浙江麗水、安徽宣城、江蘇無錫生產(chǎn)茶園，開展機械施肥對茶葉產(chǎn)量、品質(zhì)成分、養(yǎng)分吸收和經(jīng)濟效益研究，評價機械施肥在茶園中的適用性。根據(jù)機械與人工進行不同施肥方式的組合設(shè)立4個處理，即人工開溝施肥(基肥、追肥，對照)、機械施基肥+人工開溝施追肥、機械施肥(基肥、追肥)、機械施基肥+人工撒施追肥。結(jié)果表明，人工開溝施肥、機械施肥、機械施基肥+人工開溝施追肥之間茶葉產(chǎn)量、品質(zhì)成分(游離氨基酸總量、茶多酚含量、酚氨比)、營養(yǎng)元素吸收無顯著差異，但人工撒施追肥會降低茶葉產(chǎn)量，影響茶樹對營養(yǎng)元素的吸收。相比人工開溝施肥，機械施肥每年667 m2可增加純收入350元，機械施基肥+人工開溝施追肥可增加純收入137元。因此，茶園實施機械施肥，明顯減少施肥的成本投入，增加茶農(nóng)收入，適宜在茶園中推廣使用。

茶園； 機械施肥； 人工施肥； 新梢產(chǎn)量； 品質(zhì)成分； 養(yǎng)分吸收； 經(jīng)濟效益

茶葉是我國的重要經(jīng)濟作物之一，2015年我國茶園面積287.7萬hm2(其中采摘面積225.8萬hm2)，干毛茶227.8萬t，產(chǎn)值1 519.2億元[1]，而2015年我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值為60 863億元[2]，茶葉產(chǎn)值占我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值的2.5%，可見茶葉在我國農(nóng)業(yè)中具有重要作用。然而茶葉生產(chǎn)是一項勞動密集型產(chǎn)業(yè)，其中茶園施肥是保證茶葉高產(chǎn)、增加茶農(nóng)收入的重要環(huán)節(jié)，茶園的高施肥、高投入顯著增加了經(jīng)濟效益[3- 5]。但是隨著農(nóng)村勞動力的短缺現(xiàn)象越來越嚴重，施肥成本也隨之越來越高，不合理的施肥方式隨之產(chǎn)生，制約了我國茶產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，茶園機械化施肥在此背景下應(yīng)運而生。在其他作物上，我國施肥機械化發(fā)展迅速，也日趨成熟[6]，甚至已經(jīng)實現(xiàn)了較為先進的變量施肥機械及技術(shù)[7]；而茶樹大都生長于山區(qū)或半山區(qū)，生長環(huán)境的特殊性決定了機械施肥的難度，仍明顯落后于其他作物。

日本是茶園生產(chǎn)機械化程度較高的國家，實現(xiàn)了茶葉生產(chǎn)全程機械化[8]，即便是印度、斯里蘭卡、肯尼亞、越南等國就茶園耕作機械發(fā)展也較早、日趨成熟[9]，而我國茶園耕作機械發(fā)展相對滯后[9]，這制約了機械施肥的研究開展。因此，從僅有的幾篇文獻可見，與人工施肥相比，機械施肥使茶葉新梢發(fā)芽密度和鮮葉產(chǎn)量下降，但對鮮葉品質(zhì)成分影響不明顯[10]。機械施肥方式對茶葉成熟葉的葉綠素、主要礦質(zhì)元素含量影響不明顯，人工撒施對新梢品質(zhì)成分含量較其他處理都低[11]；機械雙側(cè)旋耕施肥顯著增加茶樹行間15～35 cm土壤的無機氮含量，機械旋耕使深層土壤無機氮含量明顯增加[12]。

由于我國茶園耕作機械的滯后，機械化施肥尚處于起步階段，這種新型施肥方式是否適用于茶園，會對茶葉產(chǎn)量、品質(zhì)、養(yǎng)分吸收產(chǎn)生怎樣的影響，缺少相關(guān)的數(shù)據(jù)，或從經(jīng)濟效益評價其適用性。

本研究通過機械施肥及其與人工施肥相結(jié)合的施肥方式與人工施肥進行比較，就施肥方式對茶葉產(chǎn)量、品質(zhì)成分、養(yǎng)分吸收的影響及經(jīng)濟效益進行了分析，試圖探明機械施肥替代人工施肥的可行性，為推行茶園機械施肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 處理設(shè)計

試驗于2011年10月至2013年10月分別在湖北恩施、浙江余杭、浙江紹興、浙江麗水、安徽宣城、江蘇無錫等6個試驗點同時開展。設(shè)4個處理，分別為人工開溝施肥(基肥、追肥)、機械施基肥+人工開溝施追肥、機械施肥(基肥、追肥)、機械施基肥+人工撒施追肥。

人工開溝施肥是在茶樹行中間開溝施肥，基肥開溝15～20 cm深度施肥，追肥5～10 cm深度施肥，施肥后進行土壤覆蓋；人工撒施是在茶樹行表面撒施，撒施后不進行土壤覆蓋；機械施基肥是將肥料在茶樹行間撒施后進行15～20 cm犁耕，機械施追肥從茶樹行間表面撒施后進行5～10 cm旋耕。

年施氮肥用量(純N計)300 kg·hm-2，其中基肥占30%(茶季結(jié)束，一般在10月中旬至11月中旬進行)，春茶催芽肥占30%(春茶開采前30～40 d，一般在2月初至中旬進行)，夏茶追肥占20%(春茶結(jié)束，一般在4月底至5月中旬進行)，秋茶追肥占20%(夏茶結(jié)束，一般在7月底至8月初進行)。每處理重復(fù)4次，小區(qū)面積120 m2，小區(qū)之間設(shè)立隔離行，防止處理之間相互干擾。同時配施磷肥(P2O5)70 kg·hm-2，鉀肥(K2O)150 kg·hm-2，鎂肥(MgO)30 kg·hm-2，基肥時一次性施入。

1.2 樣品采集與處理

按當(dāng)?shù)夭烧獦?biāo)準進行新梢采摘，每次采摘記錄產(chǎn)量?？紤]到試驗第1年新梢品質(zhì)成分在處理間可能不能體現(xiàn)差異，因此在試驗第2年(2013年)開始，每個茶季取新梢，微波殺青，70 ℃烘箱干燥36 h，粉碎后測定品質(zhì)成分以及氮、磷、鉀等養(yǎng)分含量。每個茶季結(jié)束后取褐色莖上第1片成熟葉，微波殺青，70 ℃烘箱干燥36 h，粉碎后測定全氮含量。

1.3 分析方法

1.3.1 茶葉中游離氨基酸總量、茶多酚含量測定

參照文獻[13]方法對茶葉新梢中游離氨基酸總量(茚三酮顯色法)，茶多酚含量(酒石酸鐵顯色法)進行測定。

1.3.2 茶葉樣品全氮含量測定

利用vario MAX CN元素分析儀(德國Elementar公司)進行茶葉樣品固體直接進樣分析。

1.3.3 茶葉中磷、鉀、鈣、鎂含量測定

采用干灰化法，用電感藕合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP，美國Thermo Fisher Scientific公司)測定。

1.3.4 效益計算方法

肥料投入按照每667 m2實際施用肥料價格計算；施肥投入按照施肥時使用的機械工作效率與人工施肥效率計算；茶葉收入按照鮮葉產(chǎn)量換算成干茶價格進行計算；凈收入按照茶葉收入- 肥料投入- 勞動力投入計算(本文不考慮其他投入支出)；節(jié)本增效以人工施肥(基肥、追肥)為對照進行差減法計算。

1.4 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)以算術(shù)平均值±標(biāo)準差表示，各數(shù)據(jù)的平均值、標(biāo)準差用Excel 2003軟件及SPSS 21.0軟件進行分析，采用LSD法對數(shù)據(jù)進行差異顯著性檢驗，Sigmaplot 12.5軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 施肥方式對茶葉產(chǎn)量的影響

圖1中每個箱體的變化顯示不同試驗點的差異程度，說明不同試驗點的機械施肥方式對產(chǎn)量的影響有所差異。2012年，4種施肥方式之間的春、夏、秋茶及全年產(chǎn)量都沒有產(chǎn)生顯著差異，但2013年機械施基肥、人工撒施追肥的茶葉產(chǎn)量開始下降，且全年產(chǎn)量出現(xiàn)顯著性下降。

從2012—2013年的茶葉平均產(chǎn)量來看，機械施肥(基肥、追肥)，機械施基肥+人工開溝施追肥，人工開溝施肥(基肥、追肥)之間無顯著性差異，而機械施基肥+人工撒施追肥的茶葉產(chǎn)量明顯下降。

以上結(jié)果可見，機械施肥(基肥、追肥)或者機械施基肥+人工開溝施追肥對茶葉產(chǎn)量不會產(chǎn)生明顯的影響，但是機械施基肥+人工撒施追肥的方式會降低茶葉產(chǎn)量。

2.2 施肥方式對茶葉品質(zhì)成分的影響

2013年對茶葉新梢進行品質(zhì)成分測定。圖2中每個箱體的變化顯示了不同試驗點的差異程度，說明不同試驗點的機械施肥方式對新梢游離氨基酸含量、茶多酚含量、酚氨比會產(chǎn)生差異。但4種施肥方式的新梢中游離氨基酸含量、茶多酚含量、酚氨比并無顯著性差異，可見，機械施肥(基肥、追肥)或者機械施基肥、人工施追肥對茶葉品質(zhì)成分不會產(chǎn)生明顯影響。

處理間無相同小寫字母表示0.05水平顯著差異，NS表示處理間無顯著差異，圖2～4同

圖2 施肥方式對新梢品質(zhì)成分的影響

2.3 施肥方式對茶樹營養(yǎng)元素吸收的影響

由圖3～4可知，機械施基肥、人工撒施追肥的成熟葉全氮含量有下降趨勢，但未達顯著性差異；對2012、2013年新梢中氮、鉀、磷、鈣、鎂的吸收情況分析表明，機械施肥(基肥、追肥)、人工開溝施肥(基肥、追肥)、機械施基肥+人工開溝施追肥對氮、鉀、磷、鈣、鎂等的吸收無明顯差異，但機械施基肥+人工撒施追肥的新梢對這些元素吸收量有降低趨勢，雖然沒有達到顯著差異，但這種施肥方式具有影響茶樹對營養(yǎng)元素吸收的可能性。

2.4 施肥方式的經(jīng)濟效益分析

對2013年的667 m2經(jīng)濟效益進行分析(表1)表明，同等養(yǎng)分投入情況下，施肥勞動力成本投入以人工開溝施肥(基肥、追肥)最高，其次為機械施基肥+人工開溝施追肥，機械施肥(基肥、追肥)處理最低，機械施肥與人工施肥之間產(chǎn)生顯著差異，667 m2每年平均最大差值為426元。茶葉銷售收入以機械施基肥+人工開溝施追肥最高，其次為人工開溝施肥(基肥、追肥)，機械施基肥+人工撒施追肥最低，667 m2每年平均最大差值為232元。因此，從全年凈收入來看，機械施肥(基肥、追肥)最高，其次為機械施基肥+人工開溝施追肥和機械基肥+人工撒施追肥，最低為人工開溝施肥(基肥、追肥)。由此可見，與人工開溝施肥(基肥、追肥)相比，機械施肥(基肥、追肥)每年可增加純收入350元，機械施基肥+人工開溝施追肥每年可增加純收入137元；機械施基肥+人工撒施追肥每年可增加純收入131元。茶園中實行施肥機械化可帶來明顯的經(jīng)濟效益。

圖3 不同施肥方式對茶樹成熟葉全氮含量和新梢氮素吸收的影響

圖4 不同施肥方式對新梢營養(yǎng)吸收的影響

表1 不同施肥方式對2013年667 m2經(jīng)濟效益的影響

注：同列無相同字母表示處理間0.05水平差異顯著。

3 小結(jié)與討論

從6個試驗點的數(shù)據(jù)結(jié)果可以看到，不同試驗點對機械施肥的響應(yīng)存在一定差異，這主要由氣候、生產(chǎn)條件等因素造成。而本研究主要就不同處理之間的比較，在綜合比較過程中這種差異就會消除，因此試驗點之間的這種差異并不會對研究結(jié)果產(chǎn)生明顯影響。

機械施肥兼有良好的耕作效果。研究表明，耕作有助于茶葉產(chǎn)量的增加和干物質(zhì)的累積[14]。一方面耕作改變了土壤的物理性狀，降低土壤容重，增加土壤孔隙度等[15]；另一方面耕作過程中會造成較大范圍的斷根現(xiàn)象，而斷根有利于根系的再生[16]，在一定程度上有利于茶樹對養(yǎng)分的吸收。75%的茶樹根系分布在0～30 cm土層中，而0～20 cm土層占到50%以上[17]。但在大田試驗結(jié)果中，機械施肥(基肥、追肥)或者機械施基肥、人工施追肥對茶葉產(chǎn)量、品質(zhì)、營養(yǎng)元素的吸收并沒有表現(xiàn)出顯著促進作用，這可能與本研究評估指標(biāo)的選擇不夠全面或者研究對象主要是新梢有關(guān)，新梢產(chǎn)量在整個茶樹生物量中只占很小部分[18]，或許機械施肥可能更多地對茶樹自身的生長產(chǎn)生影響，或者過度的斷根影響了茶樹生長[19]，這都需要進一步研究證實。然而在茶園中機械施肥+人工撒施的施肥方式使茶葉產(chǎn)量下降明顯，成熟葉全氮含量、新梢營養(yǎng)元素吸收具有下降趨勢，這與其他研究認為茶園撒施的施肥方式效果較差相一致[20]，這可能與茶園撒施方式有關(guān)，易造成營養(yǎng)元素的損失[21- 22]。

機械施肥與人工施肥差異在于機械施肥具有更高的工作效率。機械施肥(基肥、追肥)人工成本投入只占人工開溝施肥(基肥、追肥)的1/3，而茶葉的銷售收入差異不明顯，可見機械施肥主要優(yōu)勢在施肥過程中的成本投入明顯減少，因此與人工開溝施肥(基肥、追肥)相比，機械施肥(基肥、追肥)每年667 m2可增加純收入350元，機械施肥結(jié)合人工開溝施肥可增加純收入137元。然而也看到，機械施肥+人工撒施的施肥方式也可增加純收入131元，但人工撒施的施肥方式由于肥料的損失較大，會對環(huán)境造成污染；同時結(jié)果也表明，這種施肥方式下的茶葉產(chǎn)量出現(xiàn)明顯下降，對營養(yǎng)元素的吸收也有降低，因此在茶園中不推薦使用。由此可見，在我國茶園中如果能夠?qū)崿F(xiàn)施肥機械化，這將會為明顯緩解農(nóng)村勞動力短缺的現(xiàn)狀，給茶葉生產(chǎn)者帶來巨大經(jīng)濟收益。

綜上所述，茶園實施施肥機械化，不會對茶葉產(chǎn)量、品質(zhì)、營養(yǎng)元素的吸收產(chǎn)生負面影響，但明顯減少施肥的勞動力成本投入，增加茶葉生產(chǎn)者收入，適宜在茶園中推廣使用。

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(責(zé)任編輯：張瑞麟)

2016- 10- 09

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(201303012)；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(CARS- 23)；浙江省自然科學(xué)基金(LY13C150002)

馬立鋒(1972—)，男，浙江余姚人，副研究員，博士，從事茶樹營養(yǎng)和茶園施肥研究，E- mail：malf- 111@163.com。

阮建云，E- mail: jruan@mail.tricaas.com。

10.16178/j.issn.0528- 9017.20170309

S571

A

0528- 9017(2017)03- 0391- 05

文獻著錄格式：馬立鋒，呂閏強，黃海濤，等. 機械施肥對茶葉產(chǎn)量、品質(zhì)和養(yǎng)分吸收的影響及經(jīng)濟效益分析[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，58(3)：391- 395，402.