機(jī)械施肥對(duì)茶園土壤物理特性、茶葉產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

張永利，王燁軍，蘇有健，丁勇，孫宇龍，羅毅，廖珺，廖萬(wàn)有*

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機(jī)械施肥對(duì)茶園土壤物理特性、茶葉產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

張永利，王燁軍，蘇有健，丁勇，孫宇龍，羅毅，廖珺，廖萬(wàn)有*

（安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，安徽黃山，245000）

通過(guò)田間試驗(yàn)以人工開(kāi)溝施基肥和追肥（DD）為對(duì)照，研究了機(jī)械施基肥、人工開(kāi)溝施追肥(MD)，機(jī)械施基肥、機(jī)械施追肥（MM），機(jī)械施基肥、人工撒施追肥（MB）等機(jī)械施肥方式對(duì)茶園土壤物理性狀、茶葉產(chǎn)量及品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：機(jī)械施肥對(duì)春茶前、夏季茶園土壤緊實(shí)度有較好的降低作用，降幅為MM>MB>MD，MM處理可以明顯改善土壤物理性狀、降低土壤緊實(shí)度；機(jī)械施基肥對(duì)土壤緊實(shí)度的降低作用僅能維持到夏季；與DD處理相比，MB會(huì)顯著增加表層土壤容重，MM和MD處理未對(duì)土壤容重產(chǎn)生顯著影響；施肥方式對(duì)表層及夏季土壤含水量的影響比較明顯，其中MM處理對(duì)夏季土壤含水量的增加作用最大；與DD處理相比，機(jī)械施肥或人工撒施鮮葉產(chǎn)量下降，但不顯著（P>0.05），對(duì)春、夏茶葉品質(zhì)成分亦無(wú)顯著影響。因此，茶園機(jī)械施肥對(duì)茶園土壤物理性狀無(wú)不良影響，甚至稍有改善，對(duì)春、夏茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)無(wú)顯著影響，可以替代人工施肥。

茶園；機(jī)械施肥；土壤；物理性狀；產(chǎn)量；品質(zhì)

茶葉是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物，也是城鄉(xiāng)居民生活的必需品。近年來(lái)，我國(guó)茶葉生產(chǎn)快速發(fā)展，面積不斷擴(kuò)大，產(chǎn)量不斷增加，2016年茶園面積293.48 萬(wàn)hm2，采摘茶園面積240.12 hm2，產(chǎn)量達(dá)240多萬(wàn)t，產(chǎn)值1680億元，分別比2015年增加2.6%、7.4%、7.0%和10.5%，均位居世界第一[1]。茶葉已成為茶產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)地區(qū)和一些貧困山區(qū)的支柱產(chǎn)業(yè)。但在茶葉生產(chǎn)中，茶園作業(yè)勞力消耗占整個(gè)茶葉生產(chǎn)的80%以上，茶園耕作作業(yè)如深翻、施肥等異常繁重。然而我國(guó)農(nóng)村勞動(dòng)力大量轉(zhuǎn)移，勞力短缺，工價(jià)猛漲，導(dǎo)致茶園管理成本快速升高，已成為制約全國(guó)茶產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的瓶頸和難題。因此，茶園作業(yè)機(jī)械化成為茶葉生產(chǎn)中最迫切的需求。

我國(guó)茶園大多分布在山區(qū)或丘陵地帶，機(jī)械化操作難度較大，在一定程度上阻礙了茶園機(jī)械發(fā)展，導(dǎo)致茶園機(jī)械明顯落后于糧油等其他大宗作物，我國(guó)茶園機(jī)械整體水平也不及國(guó)外一些茶區(qū)[2-4]。目前，我國(guó)茶園修剪、病蟲害防治、采摘等作業(yè)機(jī)械設(shè)備和技術(shù)已日趨成熟，但機(jī)械施肥仍相對(duì)落后，使用范圍狹小。

國(guó)內(nèi)目前在機(jī)械施肥方面僅有少量報(bào)道[5-8]，在機(jī)械施肥對(duì)茶園土壤物理性狀、產(chǎn)量和品質(zhì)的系統(tǒng)分析方面尚未見(jiàn)報(bào)道。為此，本研究設(shè)置人工開(kāi)溝施基肥、追肥，機(jī)械施基肥、人工開(kāi)溝施追肥，機(jī)械施基肥、機(jī)械施追肥，機(jī)械施基肥、人工撒施追肥4種施肥方式處理，測(cè)定春茶前、春茶后、夏茶、秋茶4次施肥前各處理0～30cm土層的土壤容重、土壤含水量、土壤緊實(shí)度，測(cè)定春茶、夏茶、秋茶機(jī)采鮮葉產(chǎn)量，檢測(cè)新梢和成熟葉的氨基酸、茶多酚等生化成分及全氮，以探討不同施肥方式對(duì)茶園土壤物理性狀、茶葉產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，探究茶園機(jī)械施肥的效果，為解決茶園機(jī)械施肥技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)地點(diǎn)及供試材料

試驗(yàn)于2011年9月至2013年9 月在安徽郎溪縣十字鋪茶場(chǎng)二分場(chǎng)12隊(duì)進(jìn)行（119°08′59″E, 31°00′33″N, 海拔70 m）。供試茶園為45年生祁門櫧葉種，單條栽，長(zhǎng)勢(shì)一般，機(jī)械采摘，全年鮮葉產(chǎn)量1000～1200 kg/667m2。試驗(yàn)地處長(zhǎng)江中下游，地貌為緩坡丘陵，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)。供試土壤為第四紀(jì)紅色粘土發(fā)育的黃紅壤，土層深厚，0～30 cm土壤基本理化性狀為：pH 3.99，有機(jī)質(zhì)16.48 g/kg，速效磷14.35 mg/kg，速效鉀89.22 mg/kg，全氮1.09 mg/kg。供試機(jī)械設(shè)備為南京農(nóng)機(jī)所研制的SC-12型茶園管理機(jī)。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)處理：T1，人工溝施基肥，人工溝施追肥（DD）；T2，機(jī)械施基肥、人工溝施追肥（MD）；T3，機(jī)械施基肥、機(jī)械施追肥（MM）；T4，機(jī)械施基肥、人工撒施追肥（MB）。每小區(qū)2行（3m），各小區(qū)間1個(gè)保護(hù)行，小區(qū)面積3m×40m=120m2，地塊面積2880m2。試驗(yàn)設(shè)置4次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。

各處理氮肥施用量為310kg/hm2，分4次施用，基肥、春追各施30%，夏追、秋追各施20%。鉀肥施用量為165 kg/hm2，在秋季基肥時(shí)一次性施入。供試氮肥為尿素（含N 46%），鉀肥為氯化鉀（含K2O 60%）。

1.3測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1土壤物理性狀測(cè)定

在茶園施肥或修剪前用土壤緊實(shí)度儀（TJSD-750和TJSD-750-III）以 S 型布點(diǎn)法測(cè)定0～30 cm土層的土壤緊實(shí)度，每小區(qū)4點(diǎn)；用環(huán)刀法測(cè)定0～15cm和15～30cm土層的土壤容重，每小區(qū)2點(diǎn)，同時(shí)用烘干法測(cè)定對(duì)應(yīng)土層的土壤含水量。

1.3.2茶葉產(chǎn)量及品質(zhì)測(cè)定

各小區(qū)在機(jī)械采摘鮮葉時(shí)，計(jì)鮮葉產(chǎn)量。采集部分機(jī)采生產(chǎn)葉作為新梢樣品，微波固樣，烘干粉碎，采用碳氮分析儀（德國(guó)Elementar公司）測(cè)定全氮；按GB 8313-2012、GB 8314-2012方法測(cè)定茶多酚、游離氨基酸含量。

1.4數(shù)據(jù)分析

采用 Excel 2007和 SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和方差分析，采用Duncan方法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1不同施肥方式對(duì)土壤緊實(shí)度的影響

不同施肥方式下0～30cm茶園土壤緊實(shí)度如圖1所示，其中3.12、5.13、7.9、9.16分別為春茶前、春茶后、夏茶和秋季。春茶前，與DD處理相比，MD、MM、MB等 3個(gè)機(jī)械施基肥處理降低了0～20cm土壤緊實(shí)度，降幅為MM>MB>MD，其中MM處理的0～10cm土壤緊實(shí)度顯著低于其他處理，MB處理還降低了20～30 cm土壤緊實(shí)度。

春茶后，與DD處理相比，3個(gè)機(jī)械施基肥處理使絕大部分土層土壤緊實(shí)度降低，10～20cm、20～30cm和0～30 m土壤緊實(shí)度的平均降幅均為MM>MB>MD；MM處理4～20cm的土壤緊實(shí)度顯著降低，MD處理6～10cm土壤緊實(shí)度顯著降低；可見(jiàn)與DD相比，機(jī)械施基肥可以降低春茶后土壤緊實(shí)度，MD與MB對(duì)春茶后土壤緊實(shí)度的影響差異不大，MM處理可以明顯改善土壤物理性狀、降低土壤緊實(shí)度。

夏季時(shí)，與DD處理相比，0～30cm土壤緊實(shí)度的平均降幅為MM>MB>MD，MM處理使4～30cm土壤緊實(shí)度降低，部分土層降低效果顯著，MB處理使5～25cm和28～30cm處土壤緊實(shí)度降低，部分土層降低效果顯著?？梢?jiàn)機(jī)械施基肥、追肥對(duì)夏茶時(shí)土壤緊實(shí)度的降低作用最好，其次為機(jī)械施基肥、人工撒施追肥，人工開(kāi)溝施追肥效果最差。

秋季時(shí)，與DD處理相比，3個(gè)機(jī)械施基肥處理使0～10cm土壤緊實(shí)度略有降低，降幅為MM>MB>MD；但在10～20cm土層，機(jī)械施基肥處理土壤緊實(shí)度 增 加 （P>0.05），增 幅MD>MM=MB?？梢?jiàn)由于田間管理的踐踏作用和天氣干旱因素，機(jī)械施基肥對(duì)土壤緊實(shí)度的降低作用僅能維持到夏季，在秋季需要繼續(xù)機(jī)械施基肥以維持對(duì)茶園土壤緊實(shí)度的改善效果。

圖1 不同施肥方式對(duì)茶園土壤緊實(shí)度的影響

2.2 不同施肥方式對(duì)土壤容重的影響

不同施肥方式對(duì)土壤容重的影響如圖2所示。春茶后，0～15cm土 層 土 壤 容 重 為MB>MD>DD>MM，與DD處理相比，MB和MD處理使0～15cm土壤容重增加，其中MB處理達(dá)顯著水平，而MM處理使表土容重略有降低；MM與MB、MD相比0～15cm土壤容重顯著降低。這是因?yàn)镸B處理在春、夏追肥均為撒施后免耕，田間管理和茶葉采摘導(dǎo)致土壤壓實(shí)板結(jié)，而MD處理在春、夏追肥時(shí)均為人工開(kāi)溝，松碎土壤尤其是大土塊的能力不如機(jī)械翻耕。由此可見(jiàn)在同樣基肥施用方式下，機(jī)械施追肥在春茶后對(duì)土壤容重的降低作用好于人工開(kāi)溝和撒施；同樣開(kāi)溝追肥條件下，人工開(kāi)溝施基肥對(duì)土壤容重的降低作用好于機(jī)械施基肥。夏茶時(shí)，與DD處理相比，MD處理0～15cm土壤容重降低；由于免耕造成土壤板結(jié)，MB處理土壤容重增加；各處理0～30 cm土壤容重?zé)o差異，說(shuō)明機(jī)械施肥和人工開(kāi)溝對(duì)土壤容重的影響到夏季時(shí)已經(jīng)消失?？梢?jiàn)，與傳統(tǒng)的DD施肥方式相比,人工撒施追肥會(huì)顯著增加表層土壤容重，機(jī)械施基肥或追肥均不會(huì)對(duì)土壤容重產(chǎn)生顯著影響。

圖2 不同施肥方式下茶園土壤容重

注：不同小寫字母表示不同處理間差異顯著（P<0.05）。下同。

2.3 不同施肥方式對(duì)土壤含水量的影響

不同施肥方式下茶園土壤含水量如圖3所示，可以看到春茶前不同施肥方式，對(duì)土壤0～40cm深度內(nèi)的含水量，無(wú)顯著性差異作用。春茶后，0～15cm土層土壤含水量為DD>MD>MM≌MB，這是因?yàn)闄C(jī)械耕作使土壤更加細(xì)碎、疏松，表土易于干燥，土壤含水量降低；15～30cm土層土壤含水量受施肥方式的影響較小，各處理無(wú)顯著性差異。夏茶時(shí)，0～15cm土層土壤含水量為MM>MD>DD>MB，MM施肥方式顯著高于MB，這是因?yàn)?、6月份雨水多，機(jī)械耕作使土壤更加疏松，通透性好，蓄水能力更強(qiáng)，而MB處理，在春夏季均為人工撒施后免耕處理，土壤板結(jié)，雨水不易滲透；15～30cm土層土壤含水量無(wú)顯著性差異。由此可見(jiàn)，不同施肥方式對(duì)0～15cm土層土壤含水量影響比較明顯，不同施肥方式的土壤含水量在夏季差異更大，其中MM處理（機(jī)械施基肥、追肥）夏季土壤含水量最高。

圖3 不同施肥方式下茶園土壤含水量

2.4 不同施肥方式對(duì)茶葉產(chǎn)量的影響

不同施肥方式下春、夏、秋各季茶葉鮮葉產(chǎn)量如表1所示，與DD處理相比，機(jī)械施基肥3個(gè)處理春、夏、秋及全年鮮葉產(chǎn)量均有所降低。春茶鮮葉產(chǎn)量為DD>MM>MD>MB，MB處理顯著低于DD處理，相對(duì)產(chǎn)量?jī)H為DD處理的90.4%，其他處理間無(wú)顯著差別；夏茶、秋茶及全年鮮葉產(chǎn)量均為DD>MD>MM>MB，但各處理間無(wú)顯著差別。由此可見(jiàn)，施肥方式對(duì)春茶產(chǎn)量的影響最大，其次是夏茶，與傳統(tǒng)的人工開(kāi)溝施肥相比，機(jī)械施肥或人工撒施鮮葉產(chǎn)量下降，但并不顯著。

表1 不同施肥方式下各季茶葉鮮葉產(chǎn)量比較（產(chǎn)量：kg/hm2）

2.5 不同施肥方式對(duì)茶樹(shù)新梢品質(zhì)的影響

不同施肥方式下春、夏茶季茶樹(shù)新梢的品質(zhì)成分含量如表2所示，可以看到，春茶時(shí)，與DD處理相比，MD處理提高了游離氨基酸含量，降低了茶多酚含量，酚氨比值降低，苦澀味降低，易形成淡而鮮爽的滋味，茶葉品質(zhì)得到提高；MB處理游離氨基酸含量最低，茶多酚含量增加，酚氨比最高，茶葉品質(zhì)較差。夏茶時(shí)，與DD處理相比，MD處理提高了新梢游離氨基酸含量，3個(gè)機(jī)械施肥處理新梢茶多酚含量均有不同程度增加，酚氨比均增加，夏茶品質(zhì)下降。但各處理春、夏茶的游離氨基酸、茶多酚、酚氨比均無(wú)顯著差別，因此，與人工開(kāi)溝施肥相比，機(jī)械施肥或人工撒施等施肥方式對(duì)春、夏茶新梢的品質(zhì)成分并無(wú)顯著影響。

表2 不同施肥方式下春、夏茶新梢的品質(zhì)成分含量

3 討論

3.1 機(jī)械施肥對(duì)茶園土壤物理性狀的影響

本試驗(yàn)的研究結(jié)果表明，與人工開(kāi)溝施基肥和追肥處理（DD）相比，機(jī)械施基肥可以降低春茶前、春茶后、夏茶時(shí)0～30cm土壤緊實(shí)度，平均降幅為MM>MB>MD，其中MM處理對(duì)部分土層土壤緊實(shí)度的降低作用顯著。在機(jī)械施基肥的基礎(chǔ)上機(jī)械追肥，通過(guò)耕作可以打破田間管理和茶葉采摘造成的土壤壓實(shí)板結(jié)，降低土壤容重，增加土壤孔隙度，提高土壤通透性能，提高土壤保水性能[9]?？梢?jiàn)，茶園機(jī)械施肥改變了土壤的物理性狀，而土壤物理性狀會(huì)造成土壤水、氣和熱的差異，從而直接或間接影響土壤微生物活性,促進(jìn)了營(yíng)養(yǎng)元素的釋放和循環(huán)[10]和礦質(zhì)養(yǎng)分的供應(yīng)狀況，也會(huì)影響一些含氮化合物如蛋白質(zhì)、咖啡堿等茶葉品質(zhì)成分的形成，從而影響茶樹(shù)的生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)[11-12],因此，茶葉品質(zhì)與土壤物理性狀有一定的相關(guān)性，如氨基酸、咖啡堿與容重成負(fù)相關(guān)[13]，茶多酚、水浸出物與容重成正相關(guān)[14]，與土壤總孔隙度的關(guān)系則相反[15]。

3.2 機(jī)械施肥對(duì)茶園產(chǎn)量的影響

本試驗(yàn)機(jī)械施肥對(duì)春、夏、秋季茶園產(chǎn)量的影響結(jié)果表明，與傳統(tǒng)開(kāi)溝施肥（DD）相比，機(jī)械施基肥3個(gè)處理（MM、MD、MB）春、夏、秋及全年鮮葉產(chǎn)量均有所降低，其中MB處理產(chǎn)量最低，與馬立峰等人2013年的結(jié)果基本一致[5]?？赡芤?yàn)椴鑸@行間布滿相互交錯(cuò)的根系，耕作會(huì)造成斷根現(xiàn)象，越是成齡茶樹(shù)、耕作深度越深、幅度越寬，耕作對(duì)茶樹(shù)造成的傷根越嚴(yán)重[16]，本研究中秋季機(jī)械施基肥時(shí)，機(jī)械對(duì)茶樹(shù)根系傷害比較大，斷根愈合慢，影響了茶樹(shù)對(duì)養(yǎng)分的吸收。由于人工撒施追肥處理（MB），整個(gè)茶園采摘季節(jié)均是免耕，踩踏造成土壤板結(jié)，通透性差，有機(jī)質(zhì)分解轉(zhuǎn)化比較慢，土壤肥力低，土壤含水量低，春季土溫回升慢，影響茶樹(shù)根系對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收；另外，撒施追肥方式下，氮肥易通過(guò)氨揮發(fā)、氮淋失造成損失[17]，肥料利用率低，因此，導(dǎo)致茶葉產(chǎn)量降低。

3.3 機(jī)械施肥對(duì)茶葉品質(zhì)的影響

試驗(yàn)茶園為綠茶產(chǎn)區(qū)，影響綠茶品質(zhì)的主要物質(zhì)有茶多酚、氨基酸、水溶性糖、咖啡堿等。氨基酸是茶湯中鮮爽味的主要成味物，同時(shí)也參與茶葉香氣的生成，氨基酸含量越高，茶葉的鮮爽度和香味越好。茶多酚是茶葉的主要呈味呈色物質(zhì)，是茶湯色澤的主要體[18]。綠茶特有的濃厚、鮮爽回甘與茶多酚、氨基酸含量及其比例密切相關(guān)。本研究中，與傳統(tǒng)開(kāi)溝施肥DD相比，MD處理春茶氨基酸含量增加，茶多酚含量降低，春茶品質(zhì)稍有提高，夏茶氨基酸含量增加，茶多酚含量增加，夏茶品質(zhì)稍有下降，可以推測(cè)秋季基施對(duì)春茶品質(zhì)稍有提高，春、夏人工開(kāi)溝追肥對(duì)茶葉品質(zhì)略有不利；MM處理對(duì)春茶和夏茶氨基酸、茶多酚及酚氨比無(wú)影響，可見(jiàn)機(jī)械施肥對(duì)茶葉品質(zhì)無(wú)不良影響；MB處理降低了春茶氨基酸含量，增加了夏茶茶多酚含量，茶葉酚氨比增加，茶葉品質(zhì)較差，可見(jiàn)人工撒施降低了茶葉品質(zhì)，不宜在茶園使用。

4 結(jié)論

人工撒施追肥會(huì)顯著增加表層土壤容重，降低表層土壤含水量，使茶園鮮葉產(chǎn)量降低，春茶和夏茶酚氨比增加，茶葉品質(zhì)下降，不宜在茶園使用。

機(jī)械施基肥對(duì)春茶前、夏季茶園土壤緊實(shí)度有較好的降低作用。機(jī)械施基肥和追肥可顯著降低部分土層土壤緊實(shí)度，可明顯增加夏季土壤含水量，還可略微降低表層土壤容重，對(duì)茶園土壤物理性狀有較好改善作用。機(jī)械施基肥和追肥對(duì)茶園鮮葉產(chǎn)量和品質(zhì)成分無(wú)顯著影響。因此，機(jī)械施肥可以替代人工開(kāi)溝施肥和人工撒施追肥。

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（責(zé)任編輯：蔣文倩）

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（CARS-23）

S571.1

A

1006-5768（2018）01-023-006

2017-11-13

張永利（1986-），女，碩士，助理研究員，主要從事植物營(yíng)養(yǎng)與土壤質(zhì)量研究。Email：zh042zyl@126.com。

廖萬(wàn)有（1962-），男，學(xué)士，研究員，主要研究方向?yàn)椴鑸@土壤肥料與質(zhì)量提升。Email：lwanyou@126.com。