不同养分管理对有机茶产量、养分、品质及效益的影响

Effects of different nutrient management on the yield, nutrients, quality and benefits of organic tea

摘要

为促进有机茶产业增产提质增收，在贵州省湄潭县有机茶园，通过田间试验设置不施肥（CK）、施有机肥（O1）、有机肥配施微生物菌剂（O2）、有机肥配施氨基酸水溶肥（O3）4个处理，分析有机肥配施微生物菌剂和氨基酸水溶肥对有机茶产量、养分、品质和效益的影响，探讨高产高效有机茶园养分管理技术模式。结果表明：1）与O1处理相比，O2和O3处理春茶产量均显著提高17.10%（P<0.05），夏秋茶产量分别提高9.24%和11.24%，春茶发芽密度显著提高16.88%和16.67%（P<0.05），夏秋茶发芽密度处理间差异不显著。2）相比O1处理，O3处理春茶和夏秋茶氮质量分数分别显著提升9.83%和39.49%（P<0.05），磷质量分数分别显著提高16.26%和59.24%（P<0.05）。3）在茶叶品质方面，相比O1处理，O2和O3处理咖啡碱、茶多酚和氨基酸质量分数有所提升，O2处理春茶及夏秋茶酚氨比分别降低1.14和3.77，O3处理夏秋茶酚氨比显著提高12.84（P<0.05）。4）土壤理化性质分析显示，相比O1处理，O2处理茶园土壤pH显著提高0.42个单位（P<0.05），O2处理土壤有效磷和交换性镁质量分数显著提高13.55%和20.59%（P<0.05）。5）从成本收益来看，相比O1处理，O2和O3处理利润分别增加13 078和13 266元/hm²。综上，有机茶园增施微生物菌剂和氨基酸水溶肥，能够实现有机茶园增产提质增效，对推动有机茶产业健康可持续发展具有重要意义。

Abstract

To promote the production， quality and income of the organic tea industry. In the organic tea garden of Meitan County， Guizhou Province， four treatments were set up through field experiments， including no fertilizer （CK）， application of organic fertilizer （O1）， organic fertilizer combined with microbial agents （O2）， and organic fertilizer combined with amino acid water-soluble fertilizer （O3）. The aim is to analyze the effects of combining organic fertilizers with microbial agents and amino acid water-soluble fertilizers on the yield， nutrient content， quality， and economic benefits of organic tea， and to explore high-yield and efficient nutrient management techniques for organic tea gardens. The technical mode of nutrient management in high-yield and high-efficiency organic tea gardens was explored. The results showed that： 1）Compared with the O1 treatment， both O2 and O3 treatments significantly increased the spring tea yield by 17.10%（P<0.05）， and the summer and autumn tea yield by 9.24% and 11.24%， respectively. Compared with the O1 treatment， the germination density of spring tea was significantly increased by 16.88% and 16.67% for the O2 and O3 treatments， respectively（P<0.05）， and the differences between the treatments of the germination density of the summer and fall tea were not significant. 2）Compared with the O1 treatment， O3 treatments significantly increased the nutrient mass fractions by 9.83% and 39.49%（P<0.05）for spring and summer-autumn tea， and the phosphorus mass fractions were significantly increased by 16.26% and 59.24%（P<0.05）， respectively. 3）In terms of tea quality， the mass fractions of caffeine， tea polyphenols and amino acids were increased in the O2 and O3 treatments compared to the O1 treatment. The phenol-ammonia ratios of the spring and summer-autumn teas were reduced by 1.14 and 3.77 in the O2 treatment. In contrast， the summer-autumn teas' phenol-ammonia ratios significantly increased by 12.84 under the O3 treatment（P<0.05）. 4）The analysis of soil physicochemical properties showed that compared with the O1 treatment， the soil pH of the tea garden in the O2 treatment was significantly increased by 0.42 units（P<0.05）， and the effective phosphorus and exchangeable magnesium mass fractions were increased by 13.55% and 20.59%. 5）From the cost-benefit point of view， compared with the O1 treatment， O2 and O3 treatment profits increased by 13 078 and 13 266 yuan/hm²， respectively. In conclusion， the application of microbial fungicides and amino acid water-soluble fertilizers in organic tea gardens can realize the organic tea garden to increase production， improve the quality and efficiency of the organic tea industry， and promote the sustainable development of the organic tea industry is of great significance.

Graphical abstract

关键词

有机茶 / 产量与品质 / 经济效益 / 养分管理

Key words

organic tea / yield and quality / economic efficiency / nutrient management

有机茶是我国茶产业的重要组成部分^［1］。有机茶在生产过程中，不能施用任何人工合成的化学物质^［2］，减少了农药、化肥的使用，有效地保护了茶园生态环境，改善了茶园生物多样性和土壤肥力^［3-6］。大量研究表明，常规有机茶生产养分管理模式下，由于普通有机肥养分含量低和释放速率慢的特性，茶树生长的营养需求不能得到充分满足，导致有机茶园茶叶产量、品质和收益不高，制约了有机茶产业的高质量发展^［7-8］。有学者指出，优化茶园养分管理能够提升茶叶产量、品质和效益^［9-11］。王仔洲等^［12］研究显示，在茶园中叶面喷施氨基酸水溶肥能够显著增加茶叶氮和叶绿素含量，提高茶叶产量和品质。任红楼等^［13］研究证明，施用堆制安全、高效的生物有机肥能促进茶树生长，改善茶叶品质，提高茶园经济效益。周晨光等^［14］指出，应用解淀粉芽孢杆菌微生物菌剂可以显著提高茶叶的产量和品质。王艳平等^［15］研究表明，施用生物有机肥和微生物菌剂还可改善土壤肥力和土壤微生物群落结构。蔡利娅等^［16］和王磊等^［17］研究表明，在茶鲜叶即将萌发前，喷施活性氨基酸等生物叶面肥，不仅可以促进茶芽的萌发和生长，从而提高产量，还能促进茶鲜叶内含成分含量的提升，改变茶叶内含物组成比例，从而改善成品茶的品质。当前，以叶面营养调控和微生物菌剂为代表的养分管理技术已经在非有机茶园广泛应用且效果显著，但养分管理技术对有机茶园茶叶产量、品质和效益系统影响的研究较少。贵州省湄潭县是我国重要的茶叶产区，当前该区域有机茶叶生产低产、低效问题突出。本研究拟在贵州省湄潭县的有机种植认证茶园开展田间试验，分析有机肥配施微生物菌剂和氨基酸水溶肥对有机茶产量、养分、品质和效益的综合影响，探讨高产高效有机茶园养分管理技术模式，以期为地区有机茶产业高质量发展提供技术支撑。

1　材料与方法

1.1　试验地概况

试验地位于贵州省遵义市湄潭县复兴镇盛兴茶业有机茶种植基地。该区域属亚热带季风气候，年平均气温14.9 ℃，多年平均降雨量1 137 mm。试验茶园土壤类型为黄壤土，试验开始前土壤pH 4.81，有机质36.8 g/kg，全氮2.09 g/kg，有效磷20.3 mg/kg，速效钾200 mg/kg，交换性钙9.06 cmol/kg，交换性镁0.82 cmol/kg。

1.2　供试材料

供试茶树品种为‘丹桂’，于2013年种植。供试有机肥（总养分≥4%，1.8元/kg）由贵州武联肥业有限公司生产，有机生产资料检验报告编号：【黔】质检第W20220601897号。供试含氨基酸水溶肥料（氨基酸含量：135 g/L，21元/L）及微生物菌剂（含鱼蛋白、菌株活性酶，有效活菌数≥2亿/mL，42元/kg）由北京金福伊农生态农业有限公司生产，有机生产资料评估证明编号：CHCC-PG-21-009-01。

1.3　试验设计及管理

采用单因素试验设计，设置不施肥（CK）、普通有机肥（O1，基肥施用有机肥3 750 kg/hm²，追肥施用有机肥750 kg/hm²）、普通有机肥＋微生物菌剂（O2，基肥施用有机肥3 750 kg/hm²，追肥施用有机肥750 kg/hm²，微生物菌剂每次0.6 L/hm²）、普通有机肥＋氨基酸水溶肥（O3，基肥施用有机肥3 750 kg/hm²，追肥施用有机肥750 kg/hm²，氨基酸水溶肥每次3 L/hm²）共4个处理，每个处理3次重复。供试茶园长30 m，宽22.8 m，其中茶行宽1.5 m，行距0.4 m。将供试茶园平均分为12个小区，随机区组排列，每个小区面积为57 m²。

试验茶园耕作、病虫害防治和修剪等农事操作按照NY 5197—2002《有机茶生产技术规程》^［18］和贵州贵天下盛兴茶业有限公司有机茶管理规程执行。基肥于2022年12月施用，追肥于春茶结束后2023年4月施用。微生物菌剂采用灌根施用，氨基酸水溶肥采用叶面喷施，于2023年3月30日、4月25日、6月25日和9月25日施用。

1.4　测定项目及方法

根据茶树长势和采摘习惯，春茶2023年4月9日采摘，夏秋茶5月7日、7月7日及10月13日采摘。春茶人工采摘一芽二叶，夏秋茶机器采摘一芽四叶。每个小区随机采取3个样方框（样方大小0.33 m×0.33 m，面积为0.11 m²）内的芽头，记录发芽密度。各小区随机采100个芽头，调查百芽重。采摘试验小区内所有茶青，测算单位面积茶青产量。随后取样进行微波杀青、烘干并测算茶青含水率。茶叶使用粉碎机粉碎后参照NY/T 2017—2011《植物中氮、磷、钾的测定》^［19］测定氮、磷、钾含量，参照GB/T 30376—2013《茶叶中铁、锰、铜、锌、钙、镁、钾、钠、磷、硫的测定-电感耦合等离子体原子发射光谱法》^［20］测定钙、镁含量，参照GB/T 8312—2013《茶咖啡碱测定》^［21］测定咖啡碱含量，参照GB/T 8313—2018《茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》^［22］测定茶多酚含量，参照GB/T 8314—2013《茶游离氨基酸总量的测定》^［23］测定氨基酸含量。

采摘完夏秋茶后（2023年10月14日）进行土壤样品采集，按“S”形五点取样法在各小区采集0~20 cm土层样品。土壤样品去除杂质后室内自然风干，研磨过2 mm筛，参照《土壤农化分析》^［24］测定土壤pH、有机质、总氮、有效磷、速效钾、交换性钙和交换性镁含量。

肥料成本=单价×重量，产值=茶青单价×总产量，利润=产值-总成本。其中，施肥劳动力80元/人，人工采摘春茶26元/kg，机采夏秋茶1元/kg。春茶茶青售价60元/kg，夏秋茶售价6元/kg。

1.5　数据处理及分析

采用Microsoft Excel 2021和Origin 2021软件处理数据和作图，用IBM SPSS Statistics 27.0.1软件对数据进行单因素方差分析，并运用LSD检验法对显著性差异（P<0.05）进行多重比较。

2　结果与分析

2.1　不同养分管理模式对有机茶产量和茶叶农艺性状的影响

不同养分管理模式对有机茶产量、发芽密度、百芽重和含水率的影响如图1所示。各养分管理模式间茶青产量差异显著，与O1（普通有机肥）处理相比，O2处理春茶茶青产量显著增加17.10%（P<0.05），O3处理春茶和夏秋茶茶青显著增产17.10%和11.24%（P<0.05）。从发芽密度来看，各处理春茶发芽密度差异显著（P<0.05），夏秋茶发芽密度处理间差异不显著；与O1处理相比，O2和O3处理春茶发芽密度分别显著增加16.88%和16.67%（P<0.05）。不同养分管理模式间夏秋茶百芽重差异显著，与CK比较，O1、O2和O3处理夏秋茶百芽重分别显著增加14.42%、18.03%和16.75%（P<0.05）。不同养分管理模式间夏秋茶含水率差异显著，与CK和O1处理相比，O3处理夏秋茶含水率显著提升1.40和1.07个百分点。

2.2　不同养分管理模式对有机茶养分含量的影响

不同养分管理模式对茶叶氮、磷、钾、钙和镁含量的影响见表1。与CK和O1处理相比，O2处理春茶氮质量分数显著提升13.08%和11.84%（P<0.05），O3处理春茶氮质量分数显著提升11.07%和9.83%，O3处理夏秋茶氮质量分数显著提升40.03%和39.49%（P<0.05）。各施肥处理间春茶和夏秋茶磷质量分数均以O3处理最高，较CK处理显著提升20.89%和61.76%，较O1处理显著提升16.26%和59.24%（P<0.05）。O3处理春茶和夏秋茶钾质量分数均显著高于CK，较CK分别提升51.88%和6.34%（P<0.05）。与CK相比，春茶及夏秋茶钙质量分数均显著提高（P<0.05），增幅分别达96.92%~109.23%和67.71%~95.83%。各处理春茶和夏秋茶镁质量分数均以O2处理最高，较CK显著提升17.79%和4.17%（P<0.05）。

2.3　不同养分管理模式对有机茶品质的影响

不同养分管理模式对有机茶品质成分咖啡碱、茶多酚和氨基酸的影响如图2所示。施肥显著提升了夏秋茶咖啡碱含量，与CK处理比较，O1、O2和O3处理夏秋茶咖啡碱质量分数分别显著提升29.69%、35.67%和32.77%（P<0.05）；与O1处理比较，O2处理春茶咖啡碱质量分数显著提升22.54%（P<0.05）。各处理间茶多酚含量差异显著，与CK相比，O1、O2和O3处理春茶茶多酚质量分数显著降低31.40%、30.44%和24.16%（P<0.05）；与O1处理比较，O3处理夏秋茶茶多酚质量分数显著提高112.16%（P<0.05）。不同养分管理模式间茶叶氨基酸质量分数存在差异，与O1处理相比，O2处理夏秋茶氨基酸质量分数显著提高52.70%（P<0.05）。酚氨比是茶叶中茶多酚与氨基酸含量的比值，酚氨比高的茶叶滋味醇厚，酚氨比低则茶叶滋味鲜爽，常被用于判断茶叶品质与适制性^［25-26］。与CK相比，O2处理春茶和夏秋茶酚氨比分别显著降低2.28和8.41（P<0.05），表明在土施有机肥的基础上增施微生物菌剂，能提升有机茶滋味鲜爽度；O3处理夏秋茶酚氨比显著提高8.20（P<0.05），表明在土施有机肥的基础上喷施氨基酸水溶肥，能提升有机茶滋味醇厚度。

2.4　不同养分管理模式对茶园土壤理化性质的影响

不同养分管理模式对有机茶园土壤理化性质的影响见表2。施肥提升了茶园土壤pH，与CK相比，O1、O2和O3处理土壤pH分别提高了0.13、0.55和0.28个单位；与O1处理相比，O2处理土壤pH显著提高了0.42个单位（P<0.05）。施肥能提高有机茶园土壤有机质质量分数，与CK相比，O1和O2处理分别显著提升4.51%和4.26%（P<0.05）。不同养分管理模式下有机茶园土壤全氮质量分数差异不显著。施肥显著提升了土壤有效磷含量，与CK相比，O1、O2和O3处理分别显著增加31.02%、48.77%和36.06%（P<0.05）；与O1处理相比，O2处理土壤有效磷质量分数显著增加13.55%（P<0.05）。施肥显著提升了土壤速效钾含量，与CK相比，分别显著增加87.00%、74.00%和66.00%（P<0.05）。在施用普通有机肥基础上喷施氨基酸水溶肥导致土壤交换性钙质量分数显著降低，与CK相比，O3处理土壤交换性钙质量分数显著降低17.39%（P<0.05）。不同施肥处理间土壤交换性镁质量分数差异显著，与O1处理比较，O2处理土壤交换性镁质量分数显著提升20.59%，O3处理土壤交换性镁质量分数显著降低19.12%（P<0.05）。

2.5　不同养分管理模式对有机茶园成本收益的影响

不同养分管理模式下有机茶园成本收益结果见表3。与CK相比，O1处理总成本增加13 450元/hm²，产值增加13 480元/hm²，增收利润30元/hm²；O2处理下总成本增加22 339元/hm²，产值增加35 446元/hm²，增收利润13 108元/hm²；O3处理下总成本增加23 134元/hm²，产值增加36 429元/hm²，增收利润13 296元/hm²。相较于施用普通有机肥，有机茶园在施用普通有机肥的基础上增施微生物菌剂和氨基酸水溶肥，分别实现茶叶增收13 078和13 266元/hm²。

3　讨 论

氨基酸水溶肥是一种以氨基酸为主要原料制成的水溶性肥料，微生物菌剂是一种含有益生菌、有益细菌、真菌等微生物的复合制剂，二者在提高作物产量、品质和效益方面具有重要作用。本研究结果表明，与单施普通有机肥（O1）相比，增施微生物菌剂（O2）和氨基酸水溶肥（O3）能提高有机茶产量、养分含量和土壤理化性质。这可能是因为微生物菌剂和氨基酸水溶肥中的氨基酸和脂类等有益物质，可以促进植物的生长发育和平衡土壤养分。例如，微生物代谢产生的植酸酶^［27］，有助于将土壤中植物难吸收的有机态磷转化成可吸收态磷，提高了植物的吸磷效率^［28］。有益微生物可定殖于植物根部周围和土壤，从而达到提高土壤肥力和调节作物生长等作用^［29-30］。本研究表明，增施微生物菌剂和氨基酸水溶肥，春茶发芽密度显著高于常规施肥处理，而夏秋茶处理间发芽密度差异不显著。这可能是因为春季气温低，养分释放慢，增施微生物菌剂和氨基酸水溶肥能够提高土壤养分释放，并增加短期养分供应，直接促进有机茶生长；而夏秋季气温高，生长周期长，土壤养分供应充足，因而差异不明显^［31-32］。本研究结果显示，增施微生物菌剂和氨基酸水溶肥茶青含水率有所提升。这增强了茶青的持嫩性，使得成品茶在风味方面更容易表现出“鲜味”和“滑”的特征，而非“木质”和“粗”^［33］。

本研究发现与常规施肥相比，增施微生物菌剂和氨基酸水溶肥使春茶和夏秋茶茶多酚和氨基酸含量有所提升，表明微生物菌剂和氨基酸水溶肥有提高有机茶品质的作用。并且在茶树根部灌根施用微生物菌剂对有机茶氨基酸的提升效果优于叶面喷施氨基酸水溶肥。这可能是因为微生物菌剂可以促进根系茶氨酸的合成，并运输到地上部分新芽中积累。茶氨酸是茶树中特异并大量积累的一种非蛋白质氨基酸，其含量可占茶叶总游离氨基酸的70%以上^［34］。作物生长过程中，随着生物量的增加，养分在整个植株中的浓度会减少，存在养分稀释效应^［35-37］。本研究中增施氨基酸水溶肥处理春茶及夏秋茶茶青产量高于其他处理，但茶叶氨基酸含量没有显著提升，可能是受到茶叶增产导致的养分稀释效应的影响。与常规施肥相比，增施微生物菌剂使春茶及夏秋茶酚氨比分别降低1.14和3.77，酚氨比低（酚氨比<8）更适合制作绿茶^［38］。与常规施肥相比，增施氨基酸水溶肥处理夏秋茶茶多酚含量显著高于其他处理（P<0.05），酚氨比高达29.84，更适合制作红茶（酚氨比>15）^［38］。

经济效益是衡量养分管理技术能否实现有机茶提质、增产、增效的主要指标之一，也是茶企和茶农是否采纳该项技术最核心的问题。从成本收益来看，虽然增施氨基酸水溶肥的肥料价格、施肥人工及采摘费用增加，提高了投入成本，但是增施氨基酸水溶肥和微生物菌剂处理有机茶产值明显增加，分别比常规施肥处理增收13 078和13 266元/hm²。因此，采用氨基酸水溶肥和微生物菌剂在有机茶养分管理方面表现出巨大的应用潜力。同时，本研究仅考虑了单一的叶面喷施氨基酸水溶肥或灌根施用微生物菌剂，同时采用这2种技术是否能够进一步提升茶叶产量和效益，需要进一步的田间试验验证。

综上，在单施有机肥的传统有机茶园，通过养分管理短期增施微生物菌剂和氨基酸水溶肥，能够提升茶叶产量、品质和效益。有机茶生产主体可以根据自身需求，推广应用养分管理技术，做好茶叶加工品质监测，推进有机茶园绿色增产、提质、增效。值得注意的是，由于茶树的多年生特性，通过多年的田间实地观察，能够提高养分管理技术实施的准确性和稳健性，在未来的研究中十分必要。同时，需要进一步围绕有机茶园养分管理模式的增产、提质和增值的作用机制进行分析，评估有机茶叶生产加工产品的适制性、产品安全性，增施微生物菌剂与氨基酸水溶肥对提升土壤pH的适宜度需要进一步观测。

4　结 论

在有机茶园施用普通有机肥的基础上，增施微生物菌剂或氨基酸水溶肥能提高茶树发芽密度，从而提高茶青产量。施用微生物菌剂和氨基酸水溶肥提高了有机茶氮、磷、钾、钙和镁含量，有机茶咖啡碱、茶多酚和氨基酸含量也有所提升，提高了茶叶品质。有机茶园施用微生物菌剂和氨基酸水溶肥能够提高茶园土壤pH，改善茶园土壤酸化问题；施用微生物菌剂还能提高茶园土壤有机质、有效磷、速效钾、交换性钙和交换性镁含量，促进土壤肥力提升。从成本收益来看，增施高效微生物菌剂和氨基酸水溶肥较常规有机肥分别增收13 078和13 266元/hm²，增收效果显著。综上，在有机茶园施用普通有机肥基础上增施微生物菌剂和氨基酸水溶肥，对推进有机茶增产、提质、增效具有显著效益。本研究通过设置田间重复初步验证了技术的稳健性，为后续研究养分管理技术在有机茶叶生产中的价值和作用机制奠定了基础，对有机茶生产有一定的参考意义。

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基金资助

西南大学-四川美丰化工股份有限公司联合培养全日制专业学位研究生项目

四川美丰化工股份有限公司绿色高效作物专用肥开发项目(MFZBJJ-2021-FW-015)