李 娟，章明清*，尤志明，章贊德，姚建族，蘇火貴

(1.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，福建 福州 350013；2.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，福建 福安 355015；3.大田縣農(nóng)田建設(shè)與土壤肥料技術(shù)推廣站，福建 大田 366100；4.永春縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，福建 永春 362600；5.安溪縣土壤肥料技術(shù)推廣站，福建 安溪 362400)

合理施肥是提高茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)鍵技術(shù)措施，但當(dāng)前施肥隨意性很大。對(duì)閩南、閩北、閩東15個(gè)重點(diǎn)產(chǎn)茶縣4.69萬畝茶園施肥現(xiàn)狀抽樣調(diào)查[1]，茶園總體施肥量(N+P2O5+K2O)平均為698.9 kg·hm-2。施肥不足與施肥過量的現(xiàn)象并存，約有65%的茶園氮肥施用量明顯偏低。同時(shí)20%的茶園氮肥施用量遠(yuǎn)高于合理施用區(qū)間(300～450 kg·hm-2)。過量施用氮肥，造成過多氮素在土壤中積累[2]，增加養(yǎng)分流失潛力[3]和N2O排放[4]以及茶園土壤CO2釋放速率[5]等環(huán)境問題。因此，研究和制定氮磷鉀施肥限量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)茶園合理施肥技術(shù)的推廣應(yīng)用具有十分重要的實(shí)用價(jià)值。近年來，在投產(chǎn)鐵觀音茶園[6]、白芽奇蘭茶園[7]、佛手茶園[8]的適宜施肥量，以及有機(jī)無機(jī)肥配施對(duì)提高茶園土壤質(zhì)量和茶葉品質(zhì)的效應(yīng)[9]等茶園科學(xué)施肥研究方面，福建取得一定進(jìn)展，為相關(guān)茶園減肥增效技術(shù)的研究和推廣應(yīng)用提供了最佳施肥量的科學(xué)依據(jù)。但目前還甚少涉及不同土壤肥力等級(jí)的佛手、黃棪和水仙茶園施肥限量標(biāo)準(zhǔn)的研究文獻(xiàn)公開發(fā)表，制約了相關(guān)茶園減肥增效技術(shù)模式的研究和推廣應(yīng)用。

因此，本研究對(duì)近年來在永春縣佛手、安溪縣黃棪和武夷山水仙等茶園上完成的22個(gè)氮磷鉀田間肥效試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行歸納總結(jié)，探討相關(guān)茶園的氮磷鉀施肥效應(yīng)和基于農(nóng)學(xué)效應(yīng)的施肥限量標(biāo)準(zhǔn)，以期為減肥增效技術(shù)模式的制定提供合理施肥量的科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

田間肥效試驗(yàn)設(shè)置10個(gè)處理，各處理及其施肥量見表1。其中，安溪縣黃棪茶試驗(yàn)設(shè)置7個(gè)處理，未設(shè)加或減30%鉀肥和有機(jī)肥等3個(gè)處理；武夷山市水仙茶試驗(yàn)未設(shè)空白處理。安溪縣黃棪茶園因采用矮化密植的種植模式，當(dāng)年肥效顯著，試驗(yàn)于2010年冬季至2011年秋季結(jié)束；永春縣佛手茶、武夷山水仙茶于2013年冬季至2016年秋季持續(xù)定位3年。各試驗(yàn)點(diǎn)均在秋茶采收后，選擇當(dāng)?shù)鼐哂写硇酝寥婪柿λ降?～8年投產(chǎn)茶園作為試驗(yàn)田。武夷山水仙茶試驗(yàn)為3次重復(fù)和隨機(jī)區(qū)組排列，其它各試驗(yàn)點(diǎn)均采用多點(diǎn)分散不設(shè)重復(fù)和區(qū)組排列的試驗(yàn)方法[6]，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)面積25 m2。供試茶葉選用當(dāng)?shù)卮竺娣e種植的佛手、黃棪和水仙等茶葉品種。

試驗(yàn)用的氮肥選用尿素(N 46%)，磷肥選用過磷酸鈣(P2O512%)，鉀肥則用硫酸鉀(K2O 50%)，有機(jī)肥采用肥料市場(chǎng)上銷售的商品有機(jī)肥(N+P2O5+K2O≥5%)。施肥方法分別為：在冬季施用基肥，其中氮鉀肥占總用量的20%，磷肥和有機(jī)肥全部做基肥挖溝深施；余下的氮鉀肥在春季和秋季做兩次追肥施用，每次施用量占總施肥量的40%，開淺溝施肥后覆土。試驗(yàn)區(qū)周圍設(shè)1m寬以上的保護(hù)行。

茶青采摘標(biāo)準(zhǔn)和其它的栽培管理措施與當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)一致。各試驗(yàn)點(diǎn)采收春茶和秋茶，采摘時(shí)按照各小區(qū)單收單稱，分別記錄茶青鮮重產(chǎn)量。

表1 氮磷鉀和有機(jī)肥田間肥效試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

注：OF表示施用商品有機(jī)肥；水仙1為雙石窩試驗(yàn)點(diǎn)，水仙2為三里亭試驗(yàn)點(diǎn)，各為2個(gè)試驗(yàn)。

1.2 土樣采集與測(cè)定

每個(gè)試驗(yàn)在實(shí)施前，參考江福英等[3]的取樣方法采集一個(gè)混合基礎(chǔ)土樣，取樣深度為0～30 cm。采用常規(guī)方法[14]測(cè)定土壤主要理化性狀(表2)，其中，pH為電位法，有機(jī)質(zhì)為重鉻酸鉀容量法，堿解氮為堿解擴(kuò)散法，有效磷為0.5 mol·L-1碳酸氫鈉提取-鉬銻抗比色，速效鉀為1 mol·L-1乙酸銨提取-火焰光度計(jì)測(cè)定。

文中試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理和計(jì)算方法與參考文獻(xiàn)[7]相同。聚類分析過程、聚類譜系圖繪制和數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析采用MATLAB R2015b軟件的統(tǒng)計(jì)分析工具箱完成。

表2 供試土壤主要理化性狀

注：安溪縣黃棪茶試驗(yàn)因有3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)未采集基礎(chǔ)土樣，表中數(shù)據(jù)為6個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)土樣測(cè)定結(jié)果平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果與分析

2.1 茶園施肥類別的定量分類

多年多點(diǎn)肥效試驗(yàn)資料的分類總結(jié)，是制訂不同土壤肥力等級(jí)推薦施肥方案的前提和基礎(chǔ)。茶青產(chǎn)量是茶園土壤肥力水平的綜合體現(xiàn)，因此，根據(jù)佛手、黃棪和水仙三種茶葉品種的多點(diǎn)田間肥效試驗(yàn)結(jié)果，采用歐氏距離-離差平方和法[10]對(duì)每個(gè)茶葉品種各試驗(yàn)點(diǎn)相關(guān)處理的茶青產(chǎn)量進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，將茶園劃分為“低產(chǎn)茶園”、“中產(chǎn)茶園”和“高產(chǎn)茶園”三個(gè)施肥類別(表3)。圖1佛手茶的結(jié)果表明，茶園施肥效應(yīng)可以清晰地劃分為3個(gè)類別，每個(gè)類別分別有2、4、3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)。

根據(jù)佛手和黃棪的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，利用各類別對(duì)應(yīng)試驗(yàn)點(diǎn)的處理(1)平衡施肥產(chǎn)量和處理(10)空白區(qū)產(chǎn)量進(jìn)行類別間均值差異顯著性檢驗(yàn)[7,10]。水仙試驗(yàn)點(diǎn)未設(shè)空白處理，不施氮肥處理的茶青產(chǎn)量與空白處理的茶青產(chǎn)量最相近，因而類別間均值差異顯著性檢驗(yàn)選用處理(1)平衡施肥產(chǎn)量和處理(2)不施氮產(chǎn)量?jī)蓚€(gè)處理。結(jié)果表明，在3個(gè)茶葉品種的各施肥類型中，兩兩類別間的平衡施肥產(chǎn)量和空白區(qū)產(chǎn)量或不施氮肥產(chǎn)量均值都具有顯著水平差異，說明表3的分類結(jié)果是有效的。

表3 茶園施肥類別的歐氏距離—離差平方和法系統(tǒng)聚類分析

注：表中產(chǎn)量數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，因黃棪的低產(chǎn)茶園只有一個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)且未設(shè)重復(fù)，無標(biāo)準(zhǔn)差。

2.2 佛手、黃棪和水仙茶園施肥效應(yīng)

根據(jù)各試驗(yàn)點(diǎn)的平衡施肥、不施氮肥、不施磷肥、不施鉀肥、不施有機(jī)肥等處理的茶青產(chǎn)量結(jié)果，按照茶葉品種及其茶園施肥類型對(duì)應(yīng)的各個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)分別總結(jié)施肥效應(yīng)，結(jié)果見表4。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，在高產(chǎn)茶園施肥類別中，由于生產(chǎn)條件較好，土壤對(duì)佛手、黃棪茶青產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率分別達(dá)到80.3%和75.6%，高于中低產(chǎn)茶園土壤對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率。

3個(gè)茶葉品種施用氮、磷、鉀化肥的平均增產(chǎn)效果分別為17.6%、10.6%和9.7%，佛手和水仙施用商品有機(jī)肥平均增產(chǎn)10.1%。因此，平均而言，施用氮肥具有最大的增產(chǎn)作用，施用磷、鉀肥和有機(jī)肥的增產(chǎn)效果大致相當(dāng)。但是，不同茶葉品種或茶園類型的施肥效應(yīng)有明顯差異。黃棪的氮肥平均增產(chǎn)效應(yīng)(21.3%)明顯高于佛手(17.8%)，佛手則遠(yuǎn)高于水仙(9.1%)；佛手和黃棪的磷鉀肥平均增產(chǎn)效應(yīng)大致相當(dāng)，但高于水仙的一倍或以上；佛手施用有機(jī)肥的增產(chǎn)效應(yīng)明顯高于水仙。在不同類型茶園中，中低產(chǎn)茶園施用氮磷鉀化肥普遍具有較高的茶青增產(chǎn)效果，但有機(jī)肥則不同，佛手高產(chǎn)茶園施用有機(jī)肥的增產(chǎn)效果大于中低產(chǎn)茶園，但水仙則是低產(chǎn)茶園的有機(jī)肥效果遠(yuǎn)高于中、高產(chǎn)茶園。

圖1 佛手茶施肥類別的系統(tǒng)聚類分析

在相同茶園類型內(nèi)取各試驗(yàn)點(diǎn)相同處理的茶青產(chǎn)量均值，以每千克N 4.3元、P2O55元、K2O 6元，每噸商品有機(jī)肥800元和每千克茶青6元的一般市場(chǎng)價(jià)計(jì)算不同施肥處理的凈增收效益(表4)。結(jié)果表明，在佛手和水仙茶園，平衡施肥或在此基礎(chǔ)上增施30%氮肥，普遍具有較高的凈增收；在黃棪茶園，平衡施肥處理的凈增收普遍高于其它處理。

表4 氮磷鉀和有機(jī)肥對(duì)茶青產(chǎn)量的施肥效應(yīng)

2.3 基于農(nóng)學(xué)效應(yīng)的茶園施肥限量標(biāo)準(zhǔn)

在高、中、低產(chǎn)茶園等級(jí)內(nèi)，將同一等級(jí)對(duì)應(yīng)的各個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)看成一次重復(fù)，根據(jù)茶青試驗(yàn)產(chǎn)量進(jìn)行二因素(處理×重復(fù))方差分析和LSD多重比較(表5)，明確不同施肥處理對(duì)茶青產(chǎn)量的影響。在此基礎(chǔ)上，以茶青產(chǎn)量水平和凈增收(表4)等農(nóng)學(xué)指標(biāo)為主要依據(jù)制定茶園施肥限量標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)果表明，佛手低產(chǎn)茶園的處理(6)和處理(1)在茶青產(chǎn)量上沒有顯著水平差異，但凈增收方面明顯高于處理(1)；佛手的中、高產(chǎn)茶園，處理(1)和處理(6)的茶青產(chǎn)量較高，但兩者間在產(chǎn)量水平和凈增收方面均沒有明顯差異。黃棪低產(chǎn)茶園只有一個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，不能進(jìn)行方差分析，但處理(1)的茶青產(chǎn)量和凈增收水平均為最佳；黃棪中、高產(chǎn)茶園的處理(1)和處理(6)的茶青產(chǎn)量均沒有顯著水平的差異，但處理(1)的凈增收水平均高于處理(6)。水仙低產(chǎn)茶園處理(1)的茶青產(chǎn)量水平顯著高于其它處理，凈增收水平也明顯最高；中產(chǎn)茶園處理(1)、處理(3)、處理(5)、處理(6)的茶青產(chǎn)量沒有顯著水平差異，但處理(6)凈增收的數(shù)量最大；高產(chǎn)茶園各處理產(chǎn)量水平?jīng)]有差異，但處理(1)的凈增收最高。

因此，根據(jù)化肥施用上“就低不就高”和凈增收上“就高不就低”的原則，以及所屬茶園施肥類別的試驗(yàn)點(diǎn)歸屬及其對(duì)應(yīng)表1試驗(yàn)設(shè)計(jì)施肥量，各茶葉品種和茶園施肥類型的氮磷鉀施肥限量標(biāo)準(zhǔn)見表6。結(jié)果表明，不同品種或施肥類別的茶園，因土壤供肥能力和茶青產(chǎn)量不同，氮磷鉀施肥限量標(biāo)準(zhǔn)有明顯差別。

表5 不同氮磷鉀和有機(jī)肥施用量對(duì)茶青產(chǎn)量的影響

注：黃棪低產(chǎn)茶園只有一個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)無重復(fù)試驗(yàn)，不能進(jìn)行方差分析。

表 6 不同茶園土壤肥力等級(jí)的施肥限量標(biāo)準(zhǔn)

注：茶青產(chǎn)量為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差；考慮到安溪茶園有機(jī)質(zhì)含量普遍偏低[11]，建議配施商品有機(jī)肥3000 kg·hm-2。

3 結(jié)論

(1)22個(gè)茶園氮磷鉀和有機(jī)肥試驗(yàn)表明，佛手、黃棪和水仙茶園可分別劃分為“低產(chǎn)茶園”、“中產(chǎn)茶園”和“高產(chǎn)茶園”等三種施肥類型，兩兩類別間的施肥效應(yīng)具有顯著水平的差異，結(jié)果為多年多點(diǎn)肥效試驗(yàn)資料的總結(jié)與制定施肥限量標(biāo)準(zhǔn)提供了基礎(chǔ)依據(jù)。

(2)佛手、黃棪和水仙等茶葉品種施用氮磷鉀化肥的茶青平均增產(chǎn)17.6%、10.6%和9.7%，施用商品有機(jī)肥平均增產(chǎn)10.1%。氮肥具有最大的增產(chǎn)作用，磷、鉀肥和有機(jī)肥的增產(chǎn)效果大致相當(dāng)，但不同茶葉品種或茶園類型的施肥效應(yīng)有明顯差異。

(3)平衡施肥處理和在此基礎(chǔ)上增加30%N肥處理普遍具有較高的茶青產(chǎn)量和凈增收，以茶青產(chǎn)量水平和凈增收等農(nóng)學(xué)指標(biāo)為主要依據(jù)制定了佛手、黃棪和水仙等茶園施肥限量標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)果表明，不同茶葉品種或施肥類別，因土壤供肥能力和茶青產(chǎn)量不同，氮磷鉀施肥量限量標(biāo)準(zhǔn)有明顯差別。