长期不同有机肥替代比例对茶园土壤养分动态的影响

[目的]有机肥部分替代化肥是茶园实现“化肥零增长”的一个重要途径。研究不同有机肥替代比例对土壤养分变化及茶叶产量的影响,为茶园合理高效施用有机肥提供参考。[方法]长期定位试验于2007年在福建省宁德市进行,供试茶树于2006年栽种。试验处理包括不施氮肥对照(CK)、氮磷钾化肥(NPK)处理,以及氮投入总量不变条件下以猪粪替代25%(OM25)、50%(OM50)、75%(OM75)、100%(OM100)化肥氮的有机肥替代处理。氮肥每年分3次追施,磷、钾肥和有机肥一次性基施。于2018-2019年间定期采集表层(0-20 cm)土壤样品,测定土壤养分含量、茶叶产量,同时检测降雨量和地表温度。[结果]施肥显著提高土壤养分含量,但同一养分含量年际间的变异幅度随着有机氮替代比例的上升而增加,除铵态氮含量外,NPK与OM25处理的养分含量及年际间变异系数无显著差异,二者均低于其他有机肥替代比例处理。OM25处理土壤铵态氮平均含量与其他处理相比提升了1.42~3.35倍,显著高于其他处理(P<0.05);硝态氮平均含量的变异系数在有机肥替代处理下超过150%,其含量随有机肥替代比例的升高逐渐提高,但没有表现出显著差异(P>0.05)。CK和NPK处理的土壤钙、镁、锰、铜和锌元素的平均含量显著低于较高的有机肥替代比例处理,OM100处理下土壤有效钙、镁、锰、铜和锌元素的平均含量较最低的CK分别提高了4.12、13.83、2.77、12.32和36.32倍。随着有机肥替代比例的增加,表层土壤pH和速效钾含量随之上升,而铵态氮含量和茶叶的鲜叶产量则呈下降趋势。除铵态氮外,土壤养分含量与取样前7天的降雨量之间存在显著的负相关关系,土壤铵态氮和硝态氮含量与任意阶段的地表温度之间存在显著的负相关关系。[结论]全有机肥模式不利于茶叶增产和土壤养分的供应,且土壤pH的升高对茶树生长有明显的限制作用,降雨过多和地表温度过高也会加剧养分流失风险。低有机质替代比例可以保证氮素的充足和稳定供应,且不会引起pH明显变化,因此是较为适宜的茶园有机肥替代比例。

氮肥和留养时间对夏秋茶生长和品质的影响

【目的】研究夏秋茶生产技术,提高夏秋茶产量和品质,从而增加茶农收入。【方法】本研究设计RT1(留养28 d后采摘)和RT2(留养38 d后采摘)两个留养时间,CK(不施氮肥)、N1(全年氮肥用量300kg N·ha^(-1))和N2(全年氮肥用量600 kg N·ha^(-1))三个氮肥施用水平,研究施肥和留养对两轮次夏秋茶采摘新梢生长和品质的影响(其中第二轮新梢留养时间均为30 d)。【结果】施用氮肥提高了夏秋茶产量,其中RT1两轮次夏秋茶总产量N1和N2处理分别较CK提高了20.2%和31.5%,RT2处理施肥后产量略有增加。施用氮肥主要提高了第二轮次新梢的氨基酸含量和氮含量,对第一轮次新梢品质未有显著影响,施用氮肥后RT1和RT2处理新梢氨基酸分别较CK处理提高16.2%~16.8%和8.8%~9.1%、RT2新梢氮浓度较CK提高了5.7%~6.2%,两个氮肥处理间未见显著差异。延长留养时间提高了夏秋茶产量,两轮次新梢总产量RT2比RT1提高86%~124%,且主要由第一轮采摘新梢产量的提高引起。留养时间影响新梢机械组成和氨基酸含量,第一轮新梢1芽4叶及以上组分在RT1处理下占49.1%,RT2处理下提高到约76.5%;第二轮新梢在同样留养时间下,RT1处理以1芽4叶及以上为主(占45.4%),而RT2以1芽2叶和1芽3叶为主(分别占比39.5%和39.2%);不同留养时间新梢成熟度的差异也导致了新梢氨基酸含量的差异,第一轮新梢氨基酸含量RT2较RT1下降了7.9%~26.4%,而第二轮新梢氨基酸含量RT2比RT1高29.2%~38.3%。【结论】施用氮肥可以提高夏秋茶产量和第二轮次新梢的品质,留养时间可以改变夏秋茶产量和品质,因此茶农在开展夏秋茶生产时要应注重施用氮肥从而提高夏秋茶的产量和氨基酸含量,同时应根据生产需求进行留养和采摘。

不同复合生态模式茶园的经济效益及生态效益研究

【目的】研究不同类型复合生态茶园经济效益及茶园土壤肥力的差异,为茶园管理与决策优化提供科学指导。【方法】试验地位于浙江省,始于2012年。供试茶园包括单一种植(CK)、茶草复合(GT)、茶菌复合(BT)和茶禽复合(PT)4种生态模式,均已持续经营10年。2019—2021年调查了茶叶产量、收入与支出明细,2021年采集0—60 cm茶园土壤测定pH、有机质、养分含量等指标,利用模糊综合评判法对土壤进行了综合肥力评价。以茶园收入作为经济指标,土壤pH、土壤有机质(SOM)、综合肥力作为生态指标,对不同类型茶园经济与生态效益进行了对比分析。【结果】1)CK模式茶园3年茶叶平均产量为189 kg/hm^(2),净收入为65000元/hm^(2)。GT、PT和BT模式的茶叶平均产量分别较CK模式提高了63.5%、79.4%和99.2%,3年平均净收入提高了66.7%、99.7%和83.7%,BT模式中的黑木耳和PT模式中的散养鸡带来的附加收入,分别占该模式总收入的40.9%和22.1%。CK、GT、PT和BT模式下茶园的产投比分别是2.57、3.23、3.69和2.51,GT和PT模式的产投比高于CK模式,而BT模式产投比与CK模式相当。2)CK模式0—20 cm土层土壤pH由10年前的4.23下降至3.69,而GT、PT和BT模式的土壤pH分别上升至6.93、4.55和5.41,GT模式缓解茶园土壤酸化的效果最佳,BT模式其次,PT模式也有一定的效果。与CK模式相比,GT、PT和BT模式茶树根区土壤0—20 cm土层SOM无显著差异,20—40和40—60 cm土层SOM显著提升,0—60 cm土层SOM含量GT、PT和BT模式分别较CK提高了39.5%、21.8%和7.54%(P<0.05),GT模式增加土壤有机质的效果明显优于PT模式,后者又明显优于BT模式;GT、PT和BT模式下0—20 cm土层土壤肥力指数较CK模式下分别提高了77.6%、68.3%和44.8%,GT和PT模式提升表层土壤肥力指数的效果优于BT模式。CK模式下40—60 cm土层土壤铵态氮和硝态氮含量显著高于0—20 cm土层,分别是表层土壤的1.58和2.57倍,而其他3个复合生态模式下40—60 cm土层土壤铵态氮和硝态氮含量多低于0—20 cm土层,降低了养分淋溶风险。【结论】与单一种茶模式相比,复合生态栽培模式在茶园经济效益和生态效益方面有明显优势,调查的3个复合模式各有优势。茶禽、茶菌复合模式较茶草模式提高茶叶产量的效果更大,还通过茶、菌收入显著提高了茶园净收入,茶禽模式的产投比最高。而茶草复合模式缓解茶园土壤酸化问题、增加茶园土壤有机质含量、提升土壤肥力、降低氮淋溶风险的生态效益大大高于茶菌和茶禽复合模式。

茶叶专用肥减肥增产增收效果研究

近年来,茶园化肥施用对产量和环境的影响越来越受到关注,随着化肥使用量零增长行动的推进,如何合理有效施用肥料成为目前的生产和研究热点。由于缺乏科学的施肥指导,当前我国茶园施肥中存在着施用过量、养分比例不平衡等问题。

茶园有机肥使用和有机肥替代化肥技术

有机肥替代化肥技术是实现茶园化肥"零增长"的重要技术之一,有机肥的施用不仅可以提高茶叶品质,增加茶叶水浸出物、氨基酸和香气成分的含量,还可以改善茶园土壤理化性状,增加土壤养分含量,提高土壤酶活性。茶园主要使用的有机肥有菜饼肥、豆饼肥、牛粪有机肥和羊粪有机肥及其他商品有机肥等。茶园有机肥应早施、深施,并配合化肥施用,用量依据茶园土壤养分状况、茶叶养分需求量和有机肥的养分含量确定,种类上应选用符合国家标准由正规厂家生产的有机肥产品。综合有机肥施用效果和不同茶类需肥特性,提出了"有机肥+配方肥"模式、"茶-沼-畜"模式、"有机肥+水肥一体化"模式和"有机肥+机械深施"模式4种有机肥替代化肥技术模式,并说明了各模式的具体施肥方法。

生菜、菠菜和番茄幼苗利用不同形态无机磷的差异研究

在砂培条件下,分别以磷酸二钙(DCP)、磷酸八钙(OCP)、氟磷灰石(FA)、磷酸铝(Al-P)和磷酸铁(Fe-P)作为单一P源,研究了不同形态的无机P对生菜、菠菜和番茄的有效性以及这3种蔬菜对其吸收利用的差异。结果表明3种蔬菜对各种形态无机P的利用存在显著差异:生菜利用各形态无机P的能力为DCP>OCP>Al-P>Fe-P>FA:菠菜为DCP、OCP>Al-P>Fe-P>FA;番茄从生物量角度分析为Al-P、DCP>OCP>Fe-P>FA,从P积累量角度分析为DCP>OCP>Al-P>Fe-P>FA。

我国茶园施肥现状与减施潜力分析

【目的】茶树是我国重要的经济作物之一,合理施肥是保证茶叶高产优质的重要措施,受茶树品种、采摘模式、栽培水平的影响,我国不同地区茶园间施肥量存在较大的差异。厘清我国茶园施肥现状,分析不同茶区施肥水平的差异,寻求差异化的减肥途径,对实现我国茶园化肥减施增效,促进茶产业可持续发展具有重要意义。【方法】依托国家茶产业技术体系试验站,本研究于2010—2014年期间在我国主要茶区调查了5000多个茶树种植单元,约占我国茶园总面积的5%。调查内容包括氮磷钾肥料品种、用量、施用时间、施用方式以及茶园面积、茶树品种、施肥成本等信息。根据肥料养分含量计算不同种植单元的氮磷钾养分投入量,有机养分替代比例,并以现行的茶园推荐施肥标准作为施肥评价依据,对不同区域茶园的施肥水平进行了评价。【结果】我国茶园的养分投入总量(N+P_2O_5+K_2O)为796 kg/hm^2,施用有机肥的茶园样本比例为46%,按纯养分计,茶园有机养分投入量平均占总养分投入量的15%。各省茶区年均养分投入量为N 281～745 kg/hm^2、P_2O_5 72～485kg/hm^2、K_2O 76～961 kg/hm^2。参照目前的推荐肥料用量,我国有30%左右茶园存在化肥过量施用问题,其中山东、湖北、湖南、江西、四川、福建等地过量施肥问题较为突出。复合肥已成为茶园的重要肥料品种,80%的茶园施用的是等养分比例的复合肥,茶园中磷肥或者钾肥过量施用现象开始凸显,福建、江西、湖南等地过半茶园磷、钾养分投入过量。根据过量施肥茶园的现有施肥水平,通过总量控制和增加有机肥比例等途径,大约可削减30%～40%的化肥用量。【结论】我国30%的茶园化肥过量施用,80%的茶园施用的化肥氮磷钾比例不完全符合茶叶养分需求,有机肥养分所占比例偏低,只有15%。依据不同茶区养分具体管理方式、茶叶栽培特点以及土壤条件,因地制宜采取差异化的茶园化肥减施策略,大约可削减30%～40%的化肥用量。

控释氮肥对茶叶产量、品质和氮素利用效率及经济效益的影响

通过田间试验,研究了控释氮肥对茶园土壤无机氮含量、茶叶产量、品质成分、氮素利用效率和茶叶中氮磷等主要矿质元素吸收的影响,比较了不同施肥方式对经济效益的影响。结果表明,不同氮肥处理间土壤无机氮含量无显著差异,但控释肥处理土壤中无机氮变化幅度较小,而且比较稳定。与普通氮肥相比,控释氮肥单施或与普通氮肥配施,茶叶产量分别提高7.5%和15.2%。施控释氮肥对茶叶游离氨基酸总量、茶多酚含量、酚氨比值不会产生明显的影响。控释氮肥能促进茶树对氮、磷等主要矿质元素的吸收,提高茶树新梢氮素利用率,其中新梢氮素利用效率(NUE),控释氮肥和普通氮肥配施比普通氮肥高5.38个百分点,比单施控释氮肥高2.39个百分点,新梢氮素偏生产率(PNE),控释氮肥和普通氮肥配施比普通氮肥处理高1.16 kg·kg-1,比单施控释氮肥高0.57 kg·kg-1。与普通氮肥相比,单施控释氮肥每年每公顷增加纯收入0.93万元,控释氮肥和普通氮肥配施增加纯收入2.01万元。本研究结果表明,控释氮肥与普通氮肥配施增产、增效明显。

茶树养分综合管理与减肥增效技术研究

茶叶产业是我国南方具有比较优势的特色农业和农民增收的支柱产业,但是我国当前茶园施肥中存在较多问题,主要表现为过量施肥、茶树专用肥占比少、有机养分替代率较低和表面撒施等落后施用方法,造成养分损失大、生产成本升高、环境风险增大。针对这些问题,本文从精准养分用量、有机肥替代部分化肥、调整肥料结构、改进施肥方法和配套土壤改良等5个方面总结提出了茶园养分综合管理技术策略,建立了茶园氮素总量控制、磷钾基准配比和用量基准,提出有机肥替代部分化肥的适宜比例与技术,研制茶树专用肥基础配方和稳铵缓释功能性肥料,改进优化追肥时期、深施与机械施肥相结合的施肥方法。茶园养分综合管理技术在农民/合作社生产茶园示范应用过程中节本增效效果显著。

基于矿物元素指纹的龙井茶产地溯源

龙井茶由于外形、工艺的一致性,无法通过外观特征来识别其产地,茶叶中元素组成因气候条件和土壤类型不同而有所差异,形成茶叶产地的元素指纹。本研究通过测定不同产区龙井茶中多种元素含量及同位素比率,借助化学计量学工具建立龙井茶产地区分模型。从西湖龙井、越州龙井和钱塘龙井3个产区采集102个春茶样本,采用微波消解-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)、稳定同位素质谱(EA-IRMS)测定51种元素含量及18种元素同位素比率;运用正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)、逐步线性判别分析(FLDA)、决策树C5.0和神经网络(BP-ANN)4种判别方法对龙井茶进行产区判别。结果表明,4种方法所构建的模型对模型构建样本回代验证的正确判别率均在92%以上,而4种模型的交叉验证准确率以FLDA准确率最高,达到92.17%,决策树C5.0和BP-ANN模型略低,但也在84%以上,4种模型对外部样本的预测准确度均在80%以上,其中以OPLS-DA最高,达93.33%。不同产区龙井茶的矿质元素指纹结合化学计量学工具可以有效对龙井茶产地进行溯源;FLDA和OPLS-DA模型较适合龙井茶产地溯源。通过多元统计分析建立不同产区龙井茶判别模型,为龙井茶品牌的原产地保护提供了鉴定。

高磷土壤施用磷肥对小白菜和苋菜产量及肥料利用率的影响

采用土培试验,在高磷(O lsen-P为117 mg/kg土)条件下种植小白菜和苋菜,施用0 mg/kg,50 mg/kg,100 mg/kg,200 mg/kg,400 mg/kg磷肥(P2O5),探讨高磷土壤施用磷肥对小白菜和苋菜产量及肥料利用率的影响。结果表明:与不施用磷肥相比,在高磷土壤上施用50 mg/kg,100 mg/kg,200 mg/kg磷肥(P2O5)并未提高小白菜和苋菜产量,施用400 mg/kg磷肥(P2O5)对小白菜有显著增产效果,但对苋菜没有增产效果;随磷肥施用量的增加,小白菜和苋菜地上部磷积累量都有增加的趋势,施用400 mg/kg磷肥(P2O5)处理小白菜和苋菜地上部磷积累量均最高,且分别显著高于对应的不施用磷肥处理;小白菜各施磷肥处理间磷肥利用率均没有显著差异,施用50 mg/kg磷肥(P2O5)处理的磷肥利用率为6.70%,小白菜其它施磷肥处理和苋菜的所有施磷肥处理磷肥利用率均低于5.00%;随着磷肥施用量的增加,小白菜体内磷利用效率下降;与不施磷肥处理相比,各施磷肥处理苋菜体内磷素利用效率没有下降。

基于稳定同位素比率差异的西湖龙井茶产地溯源分析

通过测定不同产区扁形茶稳定同位素比率,借助化学计量学工具探索建立西湖龙井茶产地区分模型。从山东、四川、浙江、贵州等扁形茶主产区代表性取样,采用稳定同位素质谱测定样品中碳、氢、氧、氮、锶、铅、镉稳定同位素比率,对其进行方差分析,采用逐步线性判别(FLDA)、决策树C5.0和神经网络方法构建模型进行产地区分。结果表明,不同产地扁形茶中稳定同位素比率表现出产地差异。δD、δ18 O受陆地效应和高程效应影响较大,并且二者有较好的正相关关系,88 Sr/86 Sr比值随地区纬度增加而增大,在不同产地扁形茶间差异尤为显著。FLDA和BP-ANN模型对外部样本的预测能力相对较差,分别为76%和84%;决策树算法模型回代验证准确率为91.35%,对外部样本的预测准确度达到92%。结果表明,在西湖龙井茶产地判别中,采用基于稳定同位素比率的决策树算法模型可取得较好的效果。

氮肥对夏秋季茶树吸收根生物量和养分储量的影响

以12年生龙井43茶树为研究对象,在7月至翌年1月利用土钻法对连续5a施用不同氮肥处理后的茶树吸收根生物量和养分含量进行了研究。结果表明茶树吸收根生物量在0.34-0.72 mg/dm3之间,碳、氮、磷、钾和镁储量变异范围分别为12.6-25.2 mg/dm^3、4.55-11.2 mg/dm^3、0.47-1.19 mg/dm^3、1.31-4.05 mg/dm^3、0.30-1.19 mg/dm^3。茶树吸收根生物量和各养分含量随月份变化呈现双峰型,峰值分别在8月和翌年1月,而7月和11月生物量和养分储量均较低。与不施肥对照相比,施用氮肥影响茶树吸收根生物量,氮肥施用对茶树吸收根生物量的影响因氮肥施用时间而异。不同氮肥施用水平下茶树吸收根总碳浓度和总碳含量均不存在显著差异。受氮肥施用时间影响,施氮对茶树吸收根氮浓度的影响不同月份间存在差异,其中7月、8月和1月施氮处理下氮浓度较高,而9月、10月和11月不施氮处理下氮浓度较高。氮肥施用对各月份茶树吸收根氮养分储量均没有显著影响。氮肥施用降低了部分月份茶树吸收根磷、钾和镁的浓度和储量。施用中等用量的氮肥能缩小茶树吸收根夏秋季氮磷钾镁养分储量的月份间差异。

中国茶树镁营养研究进展与展望

镁是植物叶绿素的中心原子,直接参与茶树茶氨酸合成等酶促反应,对茶树生长和茶叶品质形成的作用已被广泛证实。然而,我国茶园主要分布在普遍缺镁的酸性红壤区,且茶园镁肥投入相对偏低。因此,茶树镁营养机制研究和茶园镁营养管理对促进茶叶提质增效具有重要意义。本文从茶园土壤镁供给、茶树镁营养需求、镁营养调控茶叶品质形成、镁素与其他养分互作等4个方面综述了近三十年以来我国茶园镁营养研究工作与进展。针对我国茶园土壤中镁含量匮乏,镁肥投入量不足,营养机制不清等问题,提出了未来茶树镁营养研究的需求与展望。

低浓度镉对大白菜苗期生长及营养元素吸收积累的影响研究

在实验室用水培模拟轻度污染土壤，研究低浓度Cd（5μmol／L）对不同Cd耐性的4个大白菜品种苗期生长及营养元素吸收积累的影响。结果表明，低浓度Cd对耐性强的品种的生长有促进作用，对耐性差的品种的生长有抑制作用。5μmol／L Cd显著促进大白菜根系对S、Cu的吸收，分别增加22．0％～58．0％、45．9％～116．0％，但抑制S、Cu向地上部转运：大白菜地上部K、P、Ca、Mg、Mn、Zn含量受到Cd的较强抑制，且抑制程度存在品种差异。

茶园不同施肥方式对土壤化学性质的影响

设人工撒施、人工开沟施肥、机械旋耕施肥、机械中间犁耕施肥深10cm、机械中间犁耕施肥深20cm、机械双侧旋耕施肥深10cm、机械双侧旋耕施肥深20em、不施肥旋耕、不施肥中间犁耕、不施肥双侧旋耕10个处理，研究了3种不同施肥方式对茶园土壤化学性质的影响。结果表明：机械双侧旋耕施肥显著增加了行间15—35cm范围土壤的无机氮含量，机械旋耕使深层土壤无机氮含量明显增加；人工撒施、人工开沟施肥、机械旋施处理土壤有效钾含量均较高，其中人工撒施处理有效钾含量最稳定，机械中间犁耕施肥深10cm处理效果最差；土壤有效磷含量以机械双侧旋耕施肥深20cm、3个不施肥处理最高，机械旋耕、机械中间犁耕施肥深10cm、机械中间犁耕施肥深20cm、机械双侧旋耕施肥深10cm处理较低。

不同品种大白菜苗期吸收积累镉的差异研究

利用实验室水培模拟轻度镉污染土壤研究了13个大白菜品种苗期吸收积累镉的差异。结果表明,不同品种大白菜地上部和根部的镉含量存在显著差异,其中,603大白菜地上部镉含量较低(104.7 mg kg-1),耐性指数较高,在轻度镉污染土壤上种植603大白菜有利于降低镉污染的人类健康风险。不同大白菜品种在受到Cd胁迫时,其叶绿素含量和组成均有显著差异,为耐性机理研究提供了理论依据。

浙江茶园化肥减施增效技术模式及示范应用效果

针对浙江省茶园施肥存在的主要问题,采用精准肥料用量、调整肥料结构、有机肥替代化肥、改进施肥方式、配套土壤改良等技术途径与模块,提出6套浙江茶园化肥减施增效技术模式,在浙江省茶园进行了3年示范应用,在化肥减量23%~88%的情况下,与浙江省平均施肥模式(或当地习惯施肥模式)相比,新梢养分利用率明显增加,增产作用明显,对绿茶的品质也有一定的提升作用,同时每公顷节本增效1.17万~2.25万元。

“有机肥+茶树专用肥”高效施用技术模式

针对浙江省茶园有机肥用量不足、化肥用量较大的茶园,提出了“有机肥+茶树专用肥”高效施肥技术模式。2017—2019年进行试验示范结果表明,与浙江省平均施肥水平(或当地习惯施肥)相比,化肥减量幅度23%~75%,平均增产5.5%,新梢养分利用率提高3.3个百分点,绿茶品质有所提升,每公顷节本增效14325元。“有机肥+茶树专用肥”高效施肥技术模式在浙江茶园有明显的增产提质、增效增收效果。

茶园不同施肥方式对茶树养分和鲜叶品质相关成分的影响

2011～2012年，开展了人工撒施、机械旋耕和机械犁耕3种施肥方式对茶树养分和鲜叶品种相关成分的影响研究。试验设10个处理，对成熟叶叶绿素、氮、磷、钾以及春茶一芽二叶品质相关成分进行分析。结果表明：机械双侧旋耕2个处理的春茶一芽二叶品质成分含量较其它处理高，人工撒施对新梢品质成分含量较其他处理都低，不施肥的3个处理茶叶酚氨比最高，其中机械中间犁耕处理茶叶酚氨比较低；施肥方式对茶叶成熟叶叶绿素、主要矿质元素含量影响不明显。