茶園土壤有機肥施用效應和施肥技術

劉佩詩，黃 瑜，甘曼琴，高琳琳，馬友華

（安徽農業大學資源與環境學院，安徽 合肥 230036）

保障茶園土壤肥力和健康是提高茶葉品質和產量的重要前提。眾多的研究認為不合理的茶園施肥和土壤環境不斷惡化，是導致茶葉單產低、品質差的主要原因［1-3］。據統計，我國約有30%的茶園過量施用化肥，約80%的茶園施用的化肥氮磷鉀比例不完全符合茶葉養分需求，其中有機肥僅占茶園施肥的15%，茶園土壤不斷酸化且肥力水平下降［4］。因此，如何有效提高茶園土壤肥力和保障土壤健康，解決茶園土壤施肥不合理和施肥技術問題，是我國茶葉種植保持可持續發展的關鍵。

隨著農業生產和投入的日益增長，農業廢棄物產出也不斷擴大，如何讓農業廢棄物成為一種安全、有效的有機肥料供給植物生長發育成為新的切入點。有機肥在改良茶園土壤的同時可以提升茶葉品質［5-6］，對茶樹生長、茶葉產量等都有積極作用［7-9］。研究表明，有機-無機肥配合施用營養全面，能夠滿足茶樹生長各方面需要，配施比例為20%～50%時，土壤養分、茶葉品質及產量均達最優［10］。茶葉對色香味等品質要求較為特殊，而茶園中施用有機肥可以提高茶葉原有自然風味，味濃耐泡，品質提高［11］。鑒于此，本文圍繞茶園施用有機肥對茶園土壤肥力的影響、對茶樹生長發育和茶葉品質的影響、施肥技術及安全性分析4個方面展開綜述，以期為有機肥在茶園土壤改良、提高茶葉產量和品質等方面的應用提供理論依據。

1 有機肥施用對茶園土壤肥力的影響

1.1 有機肥對茶園土壤物理性狀的影響

土壤結構、土壤水分和空氣狀況等土壤物理性狀不僅直接決定土壤的通氣透水性，還進一步影響茶樹的根系生長和水分、養分的吸收。羅文［12］發現，土壤容重適宜，有較多疏松多孔的團粒結構，持水導氣能力強，有利于茶樹根系生長和增加地上部生物量。茶園生產中，施用有機肥可有效改良土壤結構、提高土壤肥力，進而提升茶葉的產量和品質［13-14］。研究表明，相比于不施肥，長期連續施用不同類別有機肥的茶園土壤，增加了14.28%的田間持水量，降低了14.59%的土壤容重［15-16］。黃海濤等［15］研究了有機肥對0～20和20～40 cm土層水分和容重的影響，結果表明，菜餅肥處理下茶園土壤水分的增加效果明顯，較空白處理增幅5.7%～10.7%；深層土壤容重降低，降幅為3.8%。此外，長期施用有機肥可以增加土壤有機質的膠結作用和土壤微生物活性，從而有利于土壤大團聚體的形成，改善團聚體的粒徑分布，有利于茶園土壤質量健康［17］。長期定位試驗研究表明，相比單施化肥處理，施用菌渣有機肥的土壤表層有機碳提高了43.1%～104.21%，>5 mm的大團聚體含量提高了15.2%～41.39%，>0.25 mm的水穩性團聚體含量提升了2.31%～7.31%，且隨著菌渣施用量的增加而增加［18-19］。

1.2 有機肥對茶園土壤養分的影響

茶樹的生長發育與土壤養分密切相關，茶園土壤最適pH為4.0～5.5，當pH小于4時，通常認為土壤酸化嚴重。土壤嚴重酸化會導致土壤環境惡化、影響營養元素的吸收［20］。研究表明，茶園施用有機肥料緩解了土壤酸化，全量有機肥處理（pH=4.65）較化肥處理（pH=3.93）增幅最大，達18.3%［21］。有機肥在提高茶園土壤pH的同時，也提高了肥料利用率，促進了養分的吸收與平衡［22-24］。吳志丹等［21］通過連續4年研究，比較了全量化肥、25%、50%、75%和100%有機肥替代化肥5種處理對茶園土壤肥力的影響，結果表明100%有機肥替代化肥處理效果最佳，土壤有機質、全氮、有效磷和速效鉀較單施化肥處理分別提高了22.74%、32.23%、233.50%和56.63%。土壤速效養分的含量與土壤全量養分含量密切相關。研究表明，茶園配施有機肥增加了土壤活性有機碳儲量［23］，進一步提升有機質、全氮含量，保持速效養分供應的穩定性。林新堅等［25］采取連續4年田間定位試驗發現，配施有機肥處理對土壤有機質、全氮、全磷影響顯著，其中全量有機肥處理各含量較化肥處理分別增加233.59%、301.66%、296.19%。此外，陳默涵等［26］比較了豬糞堆肥、沼渣和綠肥3種有機肥對春茶的影響，結果表明豬糞堆肥對土壤改良效果較好，土壤pH、有機質、堿解氮和有效磷含量較不施肥處理分別增加了6.60%、28.48%、73.83%和28.12%。相較于化肥處理，1/2茶葉配方肥+1/2有機肥+豆科綠肥處理更有利于土壤全氮、全磷、水解氮和速效鉀含量的提升，增幅分別為135.82%、138.12%、75.72%和40.38%［25］。此外吳崇書等［27］研究發現，長期單施化肥土壤具有較高的NO3--N/NH4+-N和有效態無機氮含量，而有機肥和化肥配施的土壤協調了土壤養分的轉化，降低了的土壤氮磷流失的風險，有利于生態環境的健康發展。

1.3 有機肥對茶園土壤微生物性質的影響

在土壤生態系統中微生物是最活躍的組成成分，對土壤物質循環、能量流動具有重要作用。經有機肥處理的微生物碳和微生物氮含量分別為129.00和28.98 mg·kg-1，較空白處 理提高了142.66%和66.17%［28］。吳志丹等［21］通過連續定位試驗表明，配施有機肥顯著提高土壤微生物商（微生物生物量碳/土壤有機碳），提升幅度38.46%～43.85%，其中25%～50%有機肥替代化肥處理降低了茶園土壤微生物生物量碳/微生物生物量氮，表明有機肥和化肥合理配施有利于土壤形成較為理想的微生物種群結構。土壤酶來自于微生物，動植物殘體是土壤有機質和無機養分轉化的直接調控者［29］。研究表明長期配施有機肥能增加過氧化氫酶、脲酶、轉化酶和磷酸酶的活性，維持土壤養分循環［29］。丁力等［30］研究表明，相比不施肥，當豬糞有機肥用量為15008 kg·hm-2時，蛋白酶和脲酶的活性達到最大值，分別為2.7和2.6 mg·g-1，之后隨著豬糞施用量的繼續增加酶活性呈現下降的趨勢。近年來，磷脂脂肪酸分析、熒光定量、高通量測序等微生物測序方法被廣泛應用于土壤微生群落的研究。施用有機肥對土壤微生物群落結構的影響比單施無機肥效果明顯，且施用有機肥能夠顯著提高茶園土壤微生物生物量碳以及磷脂脂肪酸含量［28］。有機肥處理的茶園土壤，微生物相對豐度有所提升［21，31］，微生物活性的相關指標均顯著高于常規化肥處理［32］，土壤肥料利用率顯著提高。

2 有機肥施用對茶樹生長和茶葉品質的影響

2.1 有機肥對茶樹生長的影響

發芽密度和百芽質量是影響茶葉產量的重要因素。施用有機肥的茶樹，生長性狀與施用化肥的茶樹有所差異，發芽密度、百芽質量、鮮葉產量均有所提高［8］。不同種類有機肥中，施用豬糞有機肥提升了39.9%的茶樹發芽密度，49.1%的百芽質量和52.6%的葉面積，提升效果顯著［26］。研究發現茶園配施25%～50%的有機肥有利于提高茶葉產量和品質，75%～100%的有機肥替代對茶葉產量和品質產生負面影響［21］。相較于施用化肥，茶園配施20%的有機肥提升了9.2%的茶葉產量［10］。大量研究表明沼渣、生物有機肥等均能顯著提升茶葉產量，增產幅度為40%～115%［33-36］。在茶農習慣施氮量（175 kg·hm-2·年-1）的前提下降低20%的氮投入，同時施用有機肥并不影響茶葉產量的提升，春茶產量較上一年增產12.68%［37］，此外茶樹的產量與土壤養分密切相關［38］。

2.2 有機肥對茶葉品質與質量的影響

內在品質：有機肥施用有利于茶葉水浸出物、茶多酚、氨基酸等含量的提高。劉術新等［8］將豬糞沼液、雞糞堆肥和海產品殘渣3種不同有機肥與單施化肥作對比，發現3種有機肥施用后茶葉中茶多酚含量和酚氨比均有所降低，降幅分別為3.77%～7.71%和20.85%～30.92%，而游離氨基酸、咖啡堿、水浸出物含量均有不同幅度提升，游離氨基酸含量增幅最大，達21.58%～33.62%。同時也有研究表明，植物源和動物源的有機肥對茶葉氨基酸和茶多酚的影響不一致。李磊［33］對比了多種有機肥對茶葉品質的影響發現，生物廄肥和微量元素葉面肥同時施用效果最佳，茶葉氨基酸含量較不施肥處理提升了5%～15%，而茶多酚含量降低了7.7%～13.6%。王子騰等［10］研究了有機肥和化肥不同配比對綠茶品質的影響發現，20%～50%的有機肥配比提升了5.3%～9.4%夏茶水浸出物的含量，降低了春夏綠茶的酚氨比，其中春茶降幅最大，達15.7%～17.8%，說明過高的有機肥配比不利于綠茶品質的形成，20%～50%有機肥配施化肥對綠茶品質提升效果最好。

外在品質：茶葉的外在品質主要包括茶葉感官評審的外形、湯色、香氣、滋味、葉底等方面。有機肥施入茶園土壤，茶葉的香氣濃度、持久度、滋味濃厚度、耐泡性和茶湯色度等方面均有不同程度的提升。研究表明，相較于不施肥和施用化肥，茶園施入沼肥能顯著提高夏茶的滋味和湯色得分，施入菜籽餅肥能提高春茶的滋味和香氣［34］。吳志丹等［21］對烏龍茶茶葉感官品質進行評審發現，25 %有機肥替代化肥處理茶葉滋味和香氣品質最高，顯著高于全量化肥處理?？祻﹦P等［6］研究發現，不同種類有機肥施入茶園土壤不同程度地提升了茶葉感官品質。茶葉外在品質的影響因素較為復雜，主要與有機肥種類、施用量和茶葉內在化學成分等緊密相關。

3 茶園土壤有機肥施肥技術

茶園土壤的供肥能力主要取決于土壤養分的含量，尤其是有效態養分含量及其存在形態和在土層中的分布。施肥是維持茶園土壤肥力的主要措施之一，但不同的有機肥料進入土體后其分解轉化形式不同。因此，正確合理地確定茶園施肥量，不僅關系到肥料的增產效果，也關系著茶園土壤肥力的提高和茶區生態環境的保護。如何合理地施肥，確立科學的肥料種類、施肥時期、施肥量、施用方式成為亟待解決的施肥技術問題。

有機肥料種類和施肥時間：有機肥種類主要分為植物源有機肥和動物源有機肥。其中，植物源有機肥主要有菜餅肥、豆餅肥、桐子油枯、蠶沙肥，其中菜餅肥較為常用；動物源有機肥主要有豬糞、牛糞、羊糞、雞糞等；此外，針對于茶園土壤環境特殊性，相繼研發了茶樹專用有機肥和生物有機肥等可以專一和高效地改善茶園土壤的有機肥。

有機肥分解速率相比化肥較慢，無論對幼齡（三四年生茶樹）、成齡（定型后至第一次自然更新）還是老齡茶樹（自然更新以后），重施基肥都是維持其生長的重要舉措，因此有機肥一般作為基肥施入茶園土壤。研究表明，茶樹地上部停止生長后為有機肥最佳施肥時期，一般在10月中旬至11月上旬，以保證茶樹越冬根系活動所需營養，同時為來年茶芽萌發提供養分。

有機肥施用量：茶園土壤有機肥施用量與茶樹種類密切相關?？祻﹦P等［6］的研究發現，生產綠茶為主的茶園，相比于施用4500 kg·hm-2菜籽餅肥以及3900 kg·hm-2茶樹專用肥，施用3900 kg·hm-2微平衡生態肥生產效應最大；而生產紅茶為主的茶園，施用5100 kg·hm-2茶樹專用肥則更有利于茶葉增產。此外，有機肥與適量無機肥配施對茶樹生長也具有積極意義。陰代權［39］研究表明，將磷鉀肥和無機氮肥的15%～20%與有機肥混合一起施用，既可以提高無機肥施用效果，又能降低有機肥碳氮比，從而更加合理地使用有機肥。茶園施用富硒有機葉面肥，噴施量為120 mL·hm-2時效果最佳，有助于茶樹生長［40］。

有機肥施用方式：茶園土壤的有機肥施用方式，應根據茶樹的生長狀況來制定。幼齡茶樹，適宜距根頸10～15 cm處平行茶行開溝，施用生物有機肥（寬約15 cm，深約15～20 cm）。成齡茶樹，適宜沿樹間垂直下位置開溝深施生物有機肥（溝深15～20 cm）；此外成齡茶樹還可采用隔行開溝施肥，應注意每年更換開溝位置，坡地茶園，基肥要施入茶行上坡位置或茶行內側方位，以減少養分的流失。老齡期茶樹應采取修剪措施，以達到更新復壯的目的，更新后的施肥參照幼齡茶樹進行［41］。同時，劉玉珍［42］研究指出有機肥溝施不宜太淺，以防根系被誘導集中在淺層土壤，從而降低茶樹抵御寒凍等自然災害的能力。

采用“有機肥無機肥配施”、“有機肥水肥一體化”、“有機肥機械深施”等施肥模式對茶園土壤肥力培育也有積極意義。程博一等［43］研究發現，相比常規施肥，采用覆膜溝施可以增加茶園產量，土壤表層和深層pH分別下降8.16%和5.30%，表層和深層有機質、全氮、有效磷、速效鉀等均有不同程度提升。

4 有機肥茶園施用安全性分析

4.1 有機肥施用重金屬殘留安全問題

重金屬殘留威脅茶葉和人體安全，動物源有機肥中常含有大量的Cu、Zn、Cd、Pb、Cr、As，有機肥施用后茶樹中出現重金屬殘留問題［44-46］。研究結果表明，茶葉中重金屬含量與土壤中重金屬密切相關，動物源有機肥是茶樹生長環境中重金屬的重要來源之一。董占榮［47］研究表明，施用含有高量Cu、Zn的豬糞對土壤中Cu、Zn積累的貢獻較大，豬糞中重金屬Cu、Zn每年對土壤輸入量約2.31、2.42 mg·kg-1，危害土壤健康。重金屬殘留問題取決于有機肥的種類，有機肥因原料的不同，營養元素及有毒有害物質含量具有差異性。應關注不同有機肥增施下長期茶園定位試驗結果的對比性研究，在茶園施用有機肥時應明確有機肥的原料來源、有毒有害物質含量等，從源頭控制重金屬污染風險。此外，有機肥對重金屬還起到調節作用，影響茶葉對重金屬的吸收，長期施用化肥則會降低土壤酸堿度，使重金屬的活性增強［8］。何文勝等［48］研究發現施用有機肥處理的紅茶，其重金屬Pb、As、Hg、Cd的 含 量依 次 為0.160、0.016、0.008、0.035 mg·kg-1，低于普通土壤種植的茶葉。

4.2 有機肥施用抗生素與激素安全問題

土壤有機肥施用還存在著抗生素與激素殘留問題，威脅到土壤微生物群落穩定以及人體健康。研究表明，畜禽養殖業大約使用了全部抗生素的50%，其中進入畜禽體內40%～90%的抗生素又通過糞便排泄出來［44］。由畜禽糞便處理而來的動物源有機肥可檢測到抗生素殘留，其含量因不同的畜禽種類和管理水平而呈現較大的變化范圍。施用商品有機肥相比于常規施用化肥增加了土壤中抗生素含量和抗生素抗性基因豐富度［49］。研究表明，畜禽糞便中諸如四環素類抗生素殘留很可能對生態環境中的微生物群落造成一定影響［50-51］。張慧敏等［52］對浙北地區土壤中四環素類抗生素殘留測定表明，施用動物源有機肥，農田表層土壤土霉素、四環素和金霉素的平均含量分別為未施有機肥農田的38、13和12倍。此外，畜禽糞便處理而來的動物源有機肥還可能含有一些環境激素（如有機氯農藥、多環芳烴等），其對土壤和人體也可能帶來一些風險。因此，茶園土壤施用動物源有機肥可能會引起抗生素、激素等安全問題，為減少抗生素與激素對人的危害，施入有機肥時應考慮優先選用植物源類有機肥，動物源有機肥需經過無害化綜合處理后再施入茶園土壤。

4.3 有機肥中病原微生物

以畜禽糞便為原料發酵生產動物源有機肥應經過無害化處理，殺死諸如大腸桿菌、沙門氏菌等可以通過糞便傳染人類的病原微生物以及病毒。農田施用未經處理或無害化不完全的畜禽糞便有機肥時，其所含的病原微生物在土壤中積累可能對環境和人類健康造成威脅。張樹清等［53］調查發現，豬糞、雞糞中總大腸桿菌的數量在35×102～3.0×1010cfu·g-1之間，其他細菌數在3.0×102～2.8×109cfu·g-1之 間，蛔 蟲 卵 在0.2～14.8個·g-1之間。病原生物、蛔蟲卵等隨糞肥進入土壤后，影響作物生長，威脅食品質量安全。因此，在選擇茶園有機肥料時應盡量選擇無害化處理完全的有機肥，降低由此帶來的風險。

5 展望

有機肥在改善土壤理化性狀和提高土壤微生物活性等方面具有良好的環境效應，同時對茶樹的生長指標、茶葉的產量和內含成分也具有積極的經濟效應。為滿足茶樹正常生長所需，有機肥和化肥的配合施用，可以改善之前茶園因長期單施化肥而引起的一系列土壤問題。此外，適宜茶園土壤的有機肥與化肥的配施比例及其對茶葉的作用和有機肥施用的安全性還有待深入研究。進一步為政府出臺相關地方標準、農技部門對茶農的技術指導、茶農選擇適宜的有機肥料提供理論依據，從而保證茶園土壤健康和茶葉品質。同時，還應引導有機肥產品生產專業化、規?；桶踩?，推廣高效合理的“茶-沼-畜”施肥模式，發展有機無機結合的綠色、安全茶葉產業。