茶树施肥

创建于 2026年7月1日 更新于 2026年7月1日 34,749 字 预计阅读 116 分钟

茶园施肥

在茶树整个生命周期的各个生育阶段,总是有规律地从土壤中吸收矿质营养,以保持其正常生长发育。采下的鲜叶中含有一定数量的营养元素,茶园土壤中各种营养元素的含量有限,且彼此间的比例也不平衡,不能随时满足茶树在不同生育时期对营养元素的要求。因此,为满足茶树生育所需,促使茶树新梢的正常生长,在茶树栽培过程中,人们根据茶树营养特点、需肥规律、土壤供肥性能与肥料效应,运用科学施肥技术进行茶园施肥。通过合理施肥以最大限度地发挥施肥效应,改良土壤,提高土壤肥力,满足茶树生育需要,提高鲜叶的有效成分含量。

一、营养元素与茶树生育的关系

构成茶树有机体元素有 40 多种,其中从环境中获取必需的营养元素,有碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、硫(S)、氯(Cl)、锰(Mn)、铁(Fe)、锌(Zn)、铜(Cu)、钼(Mo)和硼(B)等。此外,铝(Al)和氟(F)在茶树体内含量较高,但不是茶树生长的必需元素,氯在一般植物中是必需元素,但氯对茶树的生育作用尚不清楚,其需要量甚微,生产上未发现因缺氯而造成减产的现象,而在一些地方却出现施氯造成氯害的情况。碳、氢、氧主要来自空气和水,其他元素则主要来自土壤,各种元素在土壤中的含量见表 6 - 16。

根据植物生长对养分需求量的多少,将必需营养元素分成大量元素和微量元素。矿质营养中的氮、磷、钾、硫、镁、钙等在茶叶中含量较多,一般为千分之几到百分之几,称为大量元素,它们通常直接参与组成生命物质如蛋白质、核酸、酶、叶绿素等,并且在生物代谢过程和能量转换中发挥重要的作用;铁、锰、锌、硼、铜、钼等在茶树体内含量较低,只有百万分之几到十万分之几,茶树生长对它们需要量相当少,故称之为微量元素。矿质元素中含量多、作用大,且土壤常供应不足的是氮、磷、钾三种元素,称它们为茶树生长“三要素”。据石垣信三(1981)分析茶叶中的矿质元素含量如表6-17。

大量元素和微量元素在茶树体内的含量不尽相同,但是它们在茶树生长发育过程中都各自发挥着特殊的生理作用,任何元素的亏缺势必影响茶树的正常生育,进而影响茶叶产量和品质。这些营养元素在植物体内的主要功能、吸收形态见表6-18。了解主要营养元素的作用,对更好地掌握施肥技术具有一定的指导意义。

(一)三要素对茶树生育的影响

三要素对茶叶产量、品质的影响最直接显著,是茶园生产管理中经常从外部投入的元素,对其吸收规律、分布、作用了解的越清楚,就越能很好地利用这些规律指导生产。

1.氮素 氮是茶树中含量最高的矿质元素,在茶树全株中的含量约占干重的1.5%~2.5%,以叶片含量最高,特别是在分生组织的芽端、根尖和形成层较多。氮是蛋白质的主要成分,同时又是原生质的重要组成。氮还存在于酶类、叶绿体、咖啡碱、维生素B1、维生素B2、维生素B6和核酸等物质中。因而,氮素对茶树的生长发育的影响是多方面的。氮素供应充足时,蛋白质形成多,促进细胞分裂、伸长,叶绿素含量提高,光合作用增强,营养生长旺盛,增进茶芽萌发和新梢伸长,发芽多,着叶数多,叶大,节间长,生长快,嫩度提高,增加了新梢轮次,延长采摘时间,从而有效地提高茶叶产量(表 6-19)。同时,氮素在加强营养器官生长的过程中消耗了大量有机物质,抑制了生殖器官的生长发育。根据湖南省农业科学院茶叶研究所调查,施氮肥的茶果产量,仅为不施肥处理的20.4%左右。

氮是茶叶品质成分游离氨基酸、咖啡碱等化合物的重要组成部分,对茶叶的品质形成具有重要作用。增加氮肥施用量能提高茶叶的游离氨基酸含量,对改进绿茶的鲜爽度有良好作用。但是施氮肥往往降低茶叶中多酚类物质含量(表6-20),如果过量施用,对茶叶特别是红茶的品质产生不利影响。 Owuor和 Odhiambo(1994)的研究表明,与不施氮相比,施氮量每公顷200kg时,红茶产量增加31.6%,但品质明显下降,其中茶黄素含量降低6.1%,感官审评得分降低12.4%。因此,在各茶叶生产国中,生产红茶茶园年施氮肥量一般为每公顷200~300kg,而绿茶茶园一般为每公顷300~600kg。

茶树一年四季都不断地从土壤中吸收氮素。在长江中、下游地区,茶树4~9月所吸收的氮素主要用于地上部分的生长,其中春茶生长消耗的最多;10月到翌年3月所吸收的氮素主要贮存在根系中。茶树不同器官对氮素的需要时期亦有差别:根需氮主要在9~11月;茎需氮主要在7~11月,约占全年总吸收量的60%~70%;叶需氮主要在4~9月,约占全年总吸收量的80%~90%。

2.磷素 磷在茶树全株中的含量约占干重的0.3%~0.5%。茶树各器官中磷含量呈芽高于嫩叶,嫩叶高于根,根高于茎的趋势。而生长季节不同,茶树各器官的磷含量也有差异。春茶芽叶含磷量可达0.8%~12%,秋后老叶及落叶则在0.5%以下。在地上部分生长季节,根系的含磷量仅为0.6%左右;当地上部分处于休眠时,根系磷含量可达0.8%~1.2%。

磷在茶树体内主要以有机磷形态存在,是核酸、核蛋白、磷脂、植素、高能键磷酸化合物及各种酶等物质的重要成分。因此,磷对细胞间物质的交流,细胞内物质的积累,能量的贮存和传递,芽叶的形成,新梢的生长都有重大影响。磷促进茶树幼苗生长和根系分枝,提高根系的吸收能力有较好的效果。中国农业科学院茶叶研究所研究,茶树幼苗施磷后,根系的生长量比未施磷的增加2~3倍。磷素能加强茶树生殖器官的生长和发育,主要是促进花芽分化,增加开花与结实数目。磷素与氮素同时施用,对提高茶叶产量有显著效果。湖南省农业科学院茶叶研究所试验,单施磷肥的茶园比不施肥的10年平均增产2.7%,而氮、磷配合施用后,比单施氮的茶园增产33.8%。磷与茶树的碳、氮代谢密切相关,施磷肥能提高绿茶的氨基酸和水浸出物等含量,改善茶汤浓度和滋味。磷能增加鲜叶的多酚类含量,特别是提高没食子儿茶素(复杂儿茶素)的含量,对红茶色、香、味有良好影响(表6-21)。缺磷时茶树叶片中的花青素含量增高,颜色变紫,制成的茶叶颜色发暗,滋味苦涩,品质低劣。

茶树对土壤中的磷全年都可吸收,6~9月对磷的吸收强度较大,其中7、8月是吸收高峰期。地上部处于旺盛生长期间,根部吸收的磷主要分配到新生器官的幼嫩组织中,而秋冬季茶树吸收的磷多贮存于根系中,待翌年春再输送到地上部分供春梢生长利用。

3.钾素 钾在茶树全株中的含量约占干重的0.5%~1.0%,芽叶中一般含量为2%~2.5%,老叶含钾约为1.5%~2%,根系含钾约为1.7%~2%,茎部含钾约为0.3%~0.8%。钾是以 K+状态被茶树根系吸收,在茶树体内大都呈离子态,部分在原生质中呈吸附态,有较强的移动性和被再利用能力。钾在茶树体内起着维持细胞膨压,保证各种代谢过程的顺利进行的作用。钾是一些酶的活化剂,能促进核酸合成,增进蛋白质的形式,能促进糖的聚合,有利于维管束机械组织的发育,能促进糖的运输,提高茶树抗旱和抗寒能力,促进创伤愈合。钾能增加原生质的水合程度,黏度减少,对幼嫩组织的生长、物质的合成过程和各种生理机能的正常进行,都有促进作用。钾离子影响气孔运动,调节水分蒸腾和二氧化碳气体进入叶片,直接影响茶树的光合作用速率。中国茶区进行的多点多年试验表明,茶园施钾增产4.7%~29%(表6-22)。

钾还可增强茶树的抗病能力,茶云纹叶枯病、炭疽病等的发生都与茶树体内钾含量低有关。钾还被称为“品质元素”,对茶叶品质的影响是多方面的。试验表明,茶叶中茶多酚、儿茶素的含量会随施钾量的增加而变化,施钾肥使夏茶和秋茶的儿茶素总量均提高,特别是L-EGC和L-EGCG显著增加,从而利于提高红茶品质。茶氨酸合成中,需 K+做酶的活化剂,增施钾可增加氨基酸总量,有利于茶叶品质提高。据广东红碎茶地区试验结果,钾能改善红茶的汤色,对提高红茶品质有良好的作用。在绿茶、红茶和乌龙茶等产地试验表明(表6-23),施钾能明显提高茶叶中氨基酸、茶多酚和咖啡碱的含量,并在一定范围内随着钾肥用量增加而提高。对加工成品红茶茶黄素和茶红素含量的测定也表明,施钾肥300kg/hm²与不施钾肥相比,分别增加了47%和26%,从而明显改善了红茶的汤色和滋味。

在年生育周期中,茶树对钾吸收全年都有,以3、4月最高,以后渐有下降,各季芽梢中钾吸收率较均匀(表6-24)。茶树生长期间的4~10月,是茶树吸收钾量最多的时期,约占全年总吸收量的80%~90%。据安徽省茶叶研究所试验,5月份因采摘所消耗体内的钾约占地上部分生长总耗量的45%,6月份消耗23%,7月份以后,茶树根系从土壤中吸收的钾主要贮藏在根系和老叶片中,待来年再利用。茶树的树龄不同,对钾的需要量和利用率也不同,成龄采摘茶园钾的利用率可达45%,而幼龄茶园仅为10%。

氮、磷、钾被称为肥料三要素,影响茶树的生长发育,与鲜叶的产量和品种关系极为密切。三要素中氮肥的增产效果最为显著,但高产是在氮、磷、钾配合施用的情况下获得的。湖南省茶叶研究所在成龄茶园上先后近十年的三要素增产效应试验证明,单施氮肥的比不施肥的平均增产4.75倍,单施磷肥的只增产2.7%,单施钾肥的增产21.8%,而氮、磷、钾三要素配施的增产高达7.6倍;施磷、钾肥而不施氮肥的,因其生殖生长旺盛,花果多,茶叶产量比不施肥的下降8%(表6-25)。单施氮肥而缺磷或磷肥不足时效果不好的原因,是因为磷能促进碳水化合物的合成和转运,扭转由于氮肥过多而造成的碳氮比失调。氮多而缺磷时,抑制碳水化合物的合成和运转,失去蛋白质合成的碳素骨架,引起茶树体内 NH4​+累积过多而中毒,同时也限制了氮素的吸收。所以,氮、磷配合施用的效果较单施氮肥为好。单施磷肥而不施氮肥,会引起芽梢提早成熟,表现为早期出现驻芽,对夹叶多,促进开花结实。三要素对鲜叶品质也有一定的影响,单施氮肥的茶叶多酚类和水浸出物含量有下降趋向,若与磷、钾肥配合施用,则有所提高。

(二)其他大量元素对茶树生育的影响

大量元素对茶树的生育没有氮、磷这么直接、明显,但在茶树体内代谢中起着重要作用,它在茶叶中含量较高,达千分之几到百分之几,缺少时会对茶叶产量、品质带来影响。

1.钙 茶树体内钙含量一般占干物质的0.2%~1.2%,钙是以Ca2+离子形式被根系吸收,在茶树体内呈离子态、盐形式或与有机物结合。钙在茶树体内主要存在于成熟组织中,幼嫩组织中的含量较低。不同季节茶树新梢中钙含量表现为秋梢>春梢>夏梢。

茶树体内大部分钙与细胞壁中的果胶质结合,维持细胞壁结构,同时调节细胞膜透性和有关生理生化过程。在细胞膜上,钙起着把生物膜表面的磷酸基团与蛋白质的羧基连接起来的作用,从而维持细胞膜的完整性、渗透性和对离子的选择性吸收等功能。钙还起着信号传导的作用,与钙调蛋白(CAM)结合后激活CAM,继而激活植物体内多种酶如磷酸酯酶等,使细胞产生与信号相对应的生理反应。茶树体内的钙还有中和体内有机酸的作用,茶叶中的代谢产物草酸与钙作用形成不溶性草酸钙结晶,可避免酸过多而中毒,同时调节体内的酸度,使同化物质的转化和运输正常进行。一般情况下,茶园中不需补充钙,但在土壤酸化严重时,可中和土壤酸度,有利于硝化细菌等的活动。过量的钙,对茶树生长不利。

在茶树年发育周期中,4~6月吸收的钙量占全年的33%,7~8月占23%。茶树体内的钙一般不能被再利用,叶子中的钙越积越多,最后随叶脱落,转移出体外。

2.镁 茶树体内镁的含量因器官不同而有明显差异。据河合惣吾分析,茶树根系的含镁量高达1.79%,芽叶0.69%,树干0.4%。叶片的含镁量随叶龄的不同有差异,生长旺盛的嫩叶含镁量高于老叶。镁在茶树体内流动性较大,若吸收的镁超过其需要的最适用量时,多余的镁便在老叶中积累起来,在此情况下,老叶的镁含量又高于嫩叶。

镁在茶树体内既以离子态存在,也参与有机物的合成,其生理功能是多方面的。镁是叶绿素的重要组成成分,在叶绿素中的含量一般高达10%左右,是叶绿素卟啉环的中心原子,直接参与光合作用和磷酸化过程。茶树光合效能越高的叶片,其含镁量亦越高。研究表明,不同时期施用的镁肥增产效果不同,在茶树生长前期施镁肥只增产10%,而在后期施镁肥则可增产42%,镁和氮钾肥配合施用,增产效果更为明显。茶树体内的许多酶促反应须有镁参与,尤其是与茶叶品质密切相关的茶氨酸的合成必须有镁的参与。镁对核糖体起稳定作用,因此对核酸、蛋白质合成和呼吸作用等起重要作用。在咖啡碱形成过程中,次黄嘌呤的形成需镁离子的激化作用,并且合成咖啡碱的甲基供体S-腺苷蛋氨酸的活化酶须在镁参与下才能进行酶促反应。在缺镁的茶园中施镁能提高茶叶中儿茶素的含量,改善茶叶品质。镁对茶叶香气成分吡咯及其衍生物,与香气有关的脂肪族饱和或不饱和烃、醇、醛、酸、胺、亚胺、腈等的合成都有直接或间接的影响。据朱永兴等(2003)报道,在湖南地区喷施含镁叶肥,平均增产20.8%,并且氨基酸、咖啡碱和水浸出物含量分别比对照提高5.8%、9.2%和2.3%,酚氨比下降4.6%。

吴洵等测定,在茶树4~11月份的生长季节中,头茶吸收的镁占总量的34%,二茶占总量的31%,三茶和四茶分别占总量20%和15%,在茶季即将结束时,根系生长进入高峰期时,幼嫩根系对镁的吸收量亦多,土壤中的水溶性和代换性镁均可被茶树吸收利用。

3.硫 硫在茶树全株中的含量约占干重的0.6%~1.2%(按SO₂计),其分配为吸收根>输导根>叶片>茎,新梢硫含量是春季高于夏秋季。

硫是半胱氨酸和蛋氨酸的组分,因而也是多种蛋白质和酶的组成成分。茶树体内一些含硫酶在氮代谢和糖代谢中起着重要作用。硫与叶绿素形成有关,还可提高茶鲜叶的嫩度,促进新梢生长,降低对夹叶的比例。一些与茶叶品质关系较大的氨基酸(胱氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸等)都含硫。因此施硫能不同程度地改善鲜叶的内在品质,使得鲜叶的酚氨比值降低,咖啡碱含量提高,有利于绿茶品质的提高。试验表明,茶园施硫能获得显著的增产效果。在浙江、安徽和江苏等地的田间试验表明,施硫增产12.4%~23.4%,同时施硫还增加茶叶茶多酚和水浸出物的含量(表6-26),促进茶氨酸的合成,提高红茶茶红素和茶黄素含量。

茶树根系主要吸收土壤中的SO₄²⁻,此外根系和叶子还可吸收S²⁻、H₂SO₃⁻和SO₃²⁻、SO₂及含硫化合物。

(三)微量元素对茶树生育的影响

微量元素是一些在茶树体内内含量仅百分之几到十万分之几的一些元素,存在量微,但作用大,长期的茶叶采收,会造成这些元素的不足,进而影响茶树生育。

1.锌 茶树体内锌含量因器官不同而有较大差异,吸收根锌含量较高,可达252~613mg/kg,枝干为30~60mg/kg,成熟叶为29~30mg/kg。在年生长周期中,茶树新梢不同季节锌含量呈春梢>夏梢>秋梢。

锌主要是以 Zn2+形式被茶树吸收的。它是茶树体内许多酶的构成成分或活化剂,对呼吸作用、糖类转化、蛋白质合成等起到重要作用;锌能提高体内RuBP羧化酶和PEP羧化酶的活性,并且茶树叶绿体内的碳酸酐酶含有大量的锌,从而影响光合作用。锌是核糖体的组成成分,同时起着稳定维持核糖体结构的作用,缺锌时蛋白质合成受阻。锌还影响生长素的生物合成。研究表明,茶树叶片对锌有较强的吸收能力,叶面喷施锌肥之后,约24h可被全部吸收,被吸收的锌除被输送到芽叶,也有相当数量的锌被输送到根系。据在浙江、贵州等省试验,茶园喷锌后,茶树体内各种生理活动活跃,碳氮代谢增强,茶叶产量提高,新梢持嫩性增强,茶叶中的氨基酸、咖啡碱和水浸出物含量亦有提高,茶多酚含量稍有下降,对提高绿茶品质有利。马拉维试验,茶树喷锌,可增产茶叶15%,并使成茶中茶黄素含量增加,提高红茶的品质。

2.铜 铜在茶树新梢中含量一般为15~59mg/kg,且以幼嫩芽叶中的含量最高,随叶龄的增长而减少,梗中最少。

铜是以Cu+和Cu2+态被茶树根系吸收。它是茶树体内多种氧化酶(多酚氧化酶、抗坏血酸氧化酶和络氨酸酶等)的组成成分,参与体内氧化还原反应,与呼吸作用相关。铜可提高茶叶叶绿素的稳定性,促进光反应的进行。铜是蔗糖酶的阻化剂,缺铜,蔗糖的水解失去了阻化制约,使单糖的形成特别多。因此,铜有利于碳水化合物和蛋白质的合成,有利于茶叶产量和品质的提高。铜与茶叶加工中发酵密切相关,因此影响红茶加工的品质。据韩文炎等(1993)研究,通过土壤或叶面喷施铜,茶树吸收根中铜含量明显增加,多酚氧化酶和硝酸还原酶活性提高,碳、氮代谢加强,茶多酚、咖啡碱和蛋白质含量有不同程度的提高(表6-27),酚氨比提高,特别有利于红茶品质。

3.铁茶树铁的含量一般占干物质的0.01%~0.40%(按 Fe2​O3​计)。铁进入茶树体内处于被固定的状态,不易流动,地下部含量高,顶梢和侧梢中含量低。年生育周期内,芽梢中的铁含量表现为春梢>秋梢>夏梢。

铁主要以氧化态被茶树吸收。它对叶绿体构造组成和叶绿素生物合成有重要影响,铁是许多重要酶(过氧化氢酶、过氧化物酶、细胞色素氧化酶等)的组成成分,而且是固氮酶中的铁蛋白和钼铁蛋白的成分。因此,铁在茶树的光合、呼吸作用以及氮代谢中起着重要作用。铁能加速物质的氧化还原过程,与红茶发酵有密切关系。一般茶园均系富铁、铝化土壤,铁含是酸度较强的茶园土,铁的有效性较高,所以并不缺铁,在茶叶生产中很少发现缺铁的茶园。

4.锰茶树的含锰量远较一般农作物多,可达1000mg/kg以上,不同的器官和组织,锰含量有明显差异。老叶和成叶中锰含量在0.3%~0.4%,根、茎和种子锰含量仅为0.02%~0.05%。

锰是一些氧化酶的活化剂(异柠檬酸脱氢酶、a-戊二酸脱氢酶、柠檬酸合成酶等)。锰促进淀粉酶的活力。因此,锰能促进呼吸作用和物质转化,促进种子萌发和幼苗生长。没有锰的参与,茶叶中的维生素C就难以形成。锰是叶绿体的结构成分,锰是稳定叶绿体结构所必需的,适量锰能提高茶树光合率。锰催化硝酸盐的还原过程,影响茶树的氮代谢。锰由于催化多酚氧化酶活性而有利于红茶加工过程的发酵作用。据何电源等(1989)报道,在4种土壤树氨基酸含量趋向增加,特别是茶氨酸、天门冬氨酸含量有显著提高,分别比41%~90%和12%~48%。

茶树对土壤中锰的吸收利用主要决定于土壤活性锰含量、土壤pH以及锰与土元素之间的平衡关系。

5.硼 茶树中含硼量约为20~30mg/kg,随叶龄增加,成熟叶中含硼一般为15~45

硼以HBO32-和H2BO3形式被茶根系吸收。它参与维持细胞膜结构和细胞壁的形成,对分生组织(如芽等)的生长具有重要意义。硼参与氨基酸和蛋白质合成,调节碳水化合物代谢,参与糖类、淀粉等物质的运输。硼还是花粉萌发、花粉管伸长和受精过程所必需的,对开花结实有重要影响。硼是移动性很弱的元素,在叶片等部位的硼很难为新梢生长再利用。

6.钼 茶树体内钼含量很低,茶叶中仅含有0.5~0.8mg/kg。

钼是硝酸还原酶的重要组成成分,并与茶树氮素代谢有密切关系。因此,无论是叶面施钼或是根部施钼都可明显提高茶树硝酸还原酶的活性,促进茶树对土壤硝态氮的吸收和转化。钼还与茶树维生素合成有关。溶液培养试验表明,适宜浓度的钼促进茶苗光合作用,增强根系硝酸还原酶活性,有利于蛋白质和DNA的合成,茶氨酸、咖啡碱和儿茶素的含量也有所增加。

7.氯 茶树新梢中氯的含量一般为100~1000mg/kg,而成熟叶中的浓度较新梢高,为800~2000mg/kg。氯在植物体内的生理功能尚不十分清楚,已知氯不参与形成代谢产物,而以离子状态存在。它所起的生理作用与光系统II中氧气释放、植物渗透调节和电荷平叶生产中,目前尚未有缺氯报道。相反,生产上因大量施用含氯化肥而造成氯害,表现为叶尖先枯焦,然后向叶缘发展,再向主脉延伸。据试验,成熟叶片氯含量超过8g/kg芽二叶含氯量超过4g/kg,便出现不同的氯害现象。一般幼龄茶树对氯比较敏感,对氯有一定的耐受力,老龄茶树特别是进过台刈改造后的茶树对氯的忍耐性显著加强。

(四)其他元素对茶树生育的影响

除了以上大量元素和微量元素之外,茶树中还有二种特殊的元素,它们在茶叶中的含量水平远远超过其他农作。

1.铝 铝是地壳种含量最丰富的元素之一,占地壳重量的7.1%,也是土壤中最丰富的金属元素。以各种形态存在于土壤中的活性铝,对一般作物的生长是有害的,但茶树却具有非常强的耐铝能力,茶树体内聚积的铝要比同在酸性土壤中生长的其他植物几乎高10倍以上,被称为聚铝植物。茶树体内的铝主要分布于成熟叶或老叶中,成熟叶铝含量一般在1000mg/kg以上,老叶铝含量最高可达20000mg/kg,根中铝含量一般也达每千克几千毫克,新梢中铝含量一般为200~300mg/kg,枝干中铝含量最少。

铝能促进茶树的生长,主要表现为促进茶树根系的生长。与不施铝的茶树相比,供铝后茶树植株强壮、叶色深绿,叶绿素含量增加,净光合作用增强,二氧化碳同化能力提高,地上部生长快。铝对茶叶品质有一定的影响,能提高茶叶中氨基酸、茶多酚和水浸出物的含量。在红茶中铝和茶黄素络合使汤色红艳明亮,从而明显提高红茶的品质。

茶树根系对铝的吸收表现为可饱和特性:即开始1h的快速吸收过程,并在6h后转变为缓慢的吸收。铝促进茶树侧根生长的最适浓度为200μmol/L。

2.氟 茶树是一种富氟植物,对氟有很强的积累能力。一般植物叶片的氟含量多在2~20mg/kg,很少超过40mg/kg。但是,茶叶氟的含量却比一般植物高1~2个数量级。在茶树体内,氟主要累积于茶树成熟叶和老叶中,其浓度可达500~1500mg/kg,其分布特征为老叶成熟叶新梢根、茎,而在新梢上的分布则是以芽中含量最低,在新叶中随着叶位增加而明显提高,新梢上部叶片明显大于下部叶片。据对9个品种茶树含氟量分析,在成熟叶中氟的含量为836~1457mg/kg,在新梢中为81~158mg/kg,根和枝条中为6.4~19.8mg/kg。中国各主要茶类氟含量一般为2~1175mg/kg,平均为211.7mg/kg。不同茶类氟含量差异极大,绿茶、红茶中的氟含量低于乌龙茶,而以砖茶中氟含量最高。通常绿茶、红茶中的氟含量一般只有100~200mg/kg,而砖茶氟含量一般都达到300mg/kg以上。造成不同茶类氟含量差异的一个重要原因在于原料嫩度的不同,凡是用细嫩芽叶加工的茶叶含氟量低,粗老叶加工的茶叶含氟量就比较高。

茶树吸收的氟主要累积于成熟叶和老叶中,并与外界氟供应水平有密切关系,叶片氟的浓度随供氟水平的提高而增加。茶树对氟的吸收在pH5.5时最高,低于pH4.0和高于pH5.9时吸收下降。铝促进茶树对氟的吸收,在茶树木质部中有Al-F络合物存在,推测氟以AlF n​3−n形态由根向地上部运输。钙的作用与铝相反,显著降低茶树对氟的吸收,盆栽试验还表明施用石灰能显著降低茶树对氟的吸收。

虽然氟在茶树中大量积累,但是没有证据表明氟是茶树生长的必需元素。据阮宇成和方兴汉的研究(1981),营养液中氟浓度超过0.5mg/L时就对茶树生长产生不良影响,4~8mg/L时毒害作用严重,嫩叶叶缘、叶尖焦枯,顶芽枯死,根系发黑趋于死亡。

二、茶园土壤中主要养分的形态及对茶树养分吸收的影响

茶园土壤中养分以多种形态存在,不同存在的形态被茶树利用的效果有较大的差异,各种不同形态的存在形式在一定条件下发生转化,或转化为易被茶树吸收利用态,或转化为不易被茶树吸收利用态。

(一)土壤三要素的形态与吸收

三要素在土壤中存在形态决定了可被利用量的多少,认识了解它们的转化,对提高养分利用效率,促进茶树生育有着积极的作用。

1.氮素 茶园土壤氮素含量与土壤类型、施肥水平、气候条件、耕作等农业措施关系极为密切。中国红壤地区茶园土壤全氮含量为 0.14~3.35 g/kg,平均 0.97 g/kg± 0.55 g/kg。土壤中氮素形态可分为有机态和无机态两类,其中能被茶树直接吸收利用的无机态氮 (NH4​+和 NO3​−)仅占全氮量的 5%左右。绝大部分氮素以有机质形式存在,主要为蛋白质、嘧啶、嘌呤等不溶于水的大分子或与腐殖质结合在一起,必须经过土壤微生物的矿化后才能被茶树利用。无机态氮和水的大分子或与腐殖质结合在一起,必须经过土壤微生物的矿化后才能被茶树利用。无机态氮和部分有机物质中易分解和较简单的有机态氮统称为茶园土壤的有效氮。

土壤氮素形态的转化主要包括矿化作用和固定、硝化作用、反硝化作用、氨挥发、 NO3​−淋溶等过程(图 6-9)。

(1)矿化作用和固定。复杂的有机氮在土壤微生物作用下转化成简单无机氮 (NH3​)的过程称为有机氮矿化作用。首先有机氮在真菌、细菌等微生物作用下分解成氨基酸、酰胺和尿素等小分子有机氮,后者再进一步分解后释放出 NH3​。有机氮不能被茶树直接吸收,只有经过矿化作用成为铵态氮才能为茶树吸收。因此,矿化作用是土壤有机氮生物有效化的过程。

(2)硝化作用。在土壤微生物作用下, NH4​+被转化成 NO3​−的过程,由两个连续的阶段构成,首先在亚硝酸细菌作用下 NH4​+转变成 NO₂​−,后者再由硝酸细菌转变成 NO3​−,整个过程可用下列方程式表示:

NH4​+2O₂​​↔NO3−​+2H++H2​O

在硝化作用过程中,通常伴有 N2​O和 NO等气体产生。每氧化 1mol的 NH4​+,产生 2mol的 H+。因此,施用铵态氮肥经过硝化作用后,会导致茶园土壤酸化。由于需要氧气参与,硝化作用通常只在通气性良好的土壤中发生。土壤有机质含量对硝化速率有显著影响,一般有机质含量高的土壤硝化速率也高,一方面是由于有机质丰富的土壤,硝化细菌数量也多,另一方面丰富的有机质为硝化细菌活动提供充足的碳源。土壤 pH对硝化作用有显著影响,与中性和碱性土壤相比,酸性土壤的硝化作用明显较低。

(3)反硝化作用。硝态氮在微生物(反硝化细菌)的作用下最终转变成 N2​的过程,其反应过程大致可以描述为:

NO3​−→NO2​−→NO↑→N2​O→N2​↑

反硝化作用只在嫌气条件下才发生,是茶园土壤氮素损失的重要途径。通常认为反硝化作用只在中性以上土壤中才发生,而在酸性土壤特别是 pH<5的土壤中反硝化细菌的数量非常低。

(4)氨挥发。铵态氮肥施人土壤后,发生一系列变化。 NH4​+因为带有正电荷而被土壤胶体所吸附,转变成 NH3​后,则被释放到大气中。因此,氨挥发是茶园氮素损失的重要途径。在土壤中,氨以 NH4​+和 NH3​两种形态存在,两者之间的关系可用下列方程式表示:

NH4​+ +OH−↔NH3​↑+H2​O

较高的 pH和温度促使反应向右进行,即有利于氨气的形成。在酸性的茶园土壤中,施用硫酸铵等化学性质稳定的氮肥,通过氨挥发而造成氮素损失是比较低的。但是对于碳酸氢铵这类化学性质不稳定的氮肥,如果施用后没有及时覆土,会产生显著的氨挥发,造成氮素损失。对于尿素或含有尿素的复合肥,在水解过程中会产生 OH−使局部土壤 pH升高,也有可能产生氨挥发。

(5) NO3​−淋溶。由于硝酸根是阴离子,不易被土壤胶体所吸附,容易受降水或灌溉影响而向土壤深处移动。当雨量较大或灌溉水量较多时将 NO3​−淋洗到根系外,造成茶树难以吸收时,就构成了 NO3​−淋溶。在茶园中,氮素损失的一个重要途径就是硝酸根的淋溶。在施氮量比较高的茶园土壤内经常会累积大量的硝态氮。此外,在排水不良的茶园中,底土氧气不足,淋溶到底层土壤的 NO3​−很容易发生反硝化作用,造成氮素损失。

国内外同位素 15 N的试验结果表明,施人茶园中的氮肥只有不到一半被茶树吸收,其余的通过氨挥发、反硝化和 NO3​−淋溶等途径而损失,茶树的氮肥利用率一般仅为 10%∼50%。表 6-28是有关氮肥在茶园中被利用和在土壤中固定及损失的典型情况。茶园氮肥的利用率低,一方面造成投人浪费,加大生产成本;另一方面,还会产生如硝酸根污染地下水和造成水体富营养化、氧化氮等温室气体排放等严重的环境问题。表 6-28是有关各类型氮肥在各季节被淋失的情况。

2.磷素 茶园土壤中磷的含量决定于成土母质及土壤有机质含量,一般为 0.1∼3g/kg,通常施肥水平高的茶园土壤全磷含量也高。王晓萍(1991)比较了红壤茶区高产 (>3000 kg/hm²)和低产 (<750 kg/hm²)茶园全磷含量差异,高产茶园全磷为 0.53∼1.11 kg/kg,低产茶园为0.29~0.64g/kg,在茶园土壤剖面上的分布为上层>中层>下层。茶园土壤中磷的基本形态可以分为矿物态和难溶性磷、吸附态和易转化沉淀态磷、有机态磷、水溶性磷等几种,它们之间的转化过程可用图6-10来说明。

矿物态磷主要存在于磷灰石、氟磷灰石、磷铁矿、磷铝石、盐基性磷酸铁铝等含磷的矿物中,对茶树的生物有效性低,只有经过长期风化、缓慢分解后才被茶树吸收。

吸附态和易转化沉淀态磷为土壤胶体、铁铝氧化物吸附或与铁、铝、钙反应新生成沉淀部分,对茶树具有一定的有效性。同时,这一部分的磷也可以缓慢地转变成矿物态磷。根据形成的磷酸盐种类,将土壤中的无机磷成分与铁反应结合的铁磷(Fe-P)、与铝反应结合的铝磷(Al-P)、与钙反应结合的钙磷(Ca-P)和被铁、铝氧化膜包蔽的闭蓄态磷(O-P)。据研究,在红壤茶园各种无机磷中,以闭蓄态磷(O-P)含量最高,占全无机磷的31.5%~76.1%,铁磷占17.1%~48.8%,铝磷占0.65%~21.8%,钙磷最少,占1.65%~8.32%,总的趋势为闭蓄态磷>铁磷>铝磷>钙磷。

有机态磷指的是以有机状态存在的磷,包括微生物态磷和土壤腐殖质结合的磷,约占茶园土壤全磷的10%~50%,这部分磷主要来自茶树枯枝落叶或施用的有机肥。根据其矿化程度的难易程度,可分为易分解和难分解有机磷。易分解有机磷主要有磷酸肌醇、磷脂和核酸磷等,经矿化作用可转变成水溶性磷而被茶树吸收。而与土壤腐殖质结合的磷则较难分解。

水溶性磷是存在于土壤溶液中的磷,包括无机磷和小分子有机磷,是茶树吸收磷的主要来源。无机水溶性磷有H₂PO₄⁻和HPO₄²⁻,两者存在的比例受土壤溶液pH影响,在酸性茶园土壤中主要为H₂PO₄⁻。

茶树吸收的磷直接来自土壤溶液,有机磷、吸附态磷和易转化沉淀态磷只是部分有效或潜在有效,通常把这些能为茶树吸收的磷通称为有效磷。中国低丘红壤茶园土壤有效磷含量为痕量至87.9mg/kg,平均为8.9mg/kg(n=231),其频率分布状况见表6-29。

3.钾素 茶园土壤有效钾的最终来源是土壤含钾矿物的风化。茶园土壤全钾含量主要决定于成土母质、土壤机械组成和气候条件。降水比较充沛,钾的淋溶作用就比较强烈,造成土壤中钾库源逐步减少。据研究,从母质发育成茶园土壤后,钾的贫化率高达14.88%~28.30%。根据存在形式和有效性,土壤中的钾可以分为矿物态钾、缓效性钾、交换性钾和水溶性钾(图6-11)。

土壤中绝大部分钾以矿物形态存在,风化分解之前,这部分钾是不能为茶树吸收和利用的。缓效钾是指存在于土壤2:1矿物层间和一部分易分解矿物中的钾,它对茶树的有效性介于矿物钾和交换性钾之间,是茶园土壤钾的重要储备源。能为茶树直接利用的钾称为有效钾,包括水溶性和被土壤胶体吸附的交换性钾,通常只占全钾的5%以下(表6-30),是茶园土壤供钾能力主要指标。

据有关研究,中国茶园土壤有效钾含量变幅较大,在15.3~1031mg/kg之间,茶园土壤有效钾含量低于80mg/kg以下的占69%,多数分布在南方地区如广东、广西、云南等省(自治区);超过150mg/kg以上含钾丰富的茶园只占16.4%,主要出现在江苏、安徽、湖北等较北茶区。多点统计结果表明,中国茶园土壤有效钾的分布有着较为明显的地带性规律,有效钾含量与茶园所处纬度之间呈负相关,即有效钾含量自北向南逐渐降低。表6-31列出了中国主要茶园土壤类型有效钾的含量范围和供钾能力。

(二)茶园土壤其他元素的形态与吸收

与上述元素一样,茶园土壤中的许多元素都有不同的存在形态,并发挥出不同的作用。

1.镁 土壤中的镁按其存在形态和有效性常被划分成矿物态、交换性和水溶性镁。其中,只有后两者对茶树直接有效。茶园土壤全镁含量与成土母质有关,一般石灰岩和玄武岩发育的土壤全镁含量较高,而花岗岩、砂岩风化物上发育的土壤含镁较低。中国主要产茶省茶园的调查表明,多数茶园(约80%)的交换性镁含量在10~80mg/kg之间,交换性镁含量低于40mg/kg土样所占的比例在表土和心土分别为57.9%和64.0%,其平均含量分别仅为19.3mg/kg和19.0mg/kg,其中表土的交换性镁含量通常高于心土。受母质、黏土矿物、降水等影响,中国茶园土壤交换性镁含量自北向南逐渐降低,表现出明显的地带性特征(表6-32)。

2.硫 土壤中硫的形态包括无机硫和有机硫,无机硫中以硫酸根(SO4-)为主,存在于土壤溶液中,或为土壤可变正电荷所吸附,是茶树吸收的主要形态。有机硫存在于有机质中,不能为茶树直接吸收,必须通过矿化作用成为SO4-才能被利用。与茶树硫素营养状况直接有关的是茶园土壤中有效硫的含量。表6-33为中国部分茶园土壤有效硫的含量状况。

3.锌 茶园土壤锌含量与成土母质有较大关系,以沉积岩和变质岩上发育的土壤含量较高,而石英砂岩和花岗岩发育的土壤较低。低丘红壤茶园有效锌(0.1mol/LHCl提取)含量范围为0.3~19.5mg/kg,平均为1.9mg/kg,以0.5~2.5mg/kg之间的土壤占多数。一般认为茶树缺锌的土壤有效锌临界水平为0.8~1.0mg/kg。

4.铜 中国茶园土壤全铜含量,红黄壤为6~70mg/kg,紫色土为15~40mg/kg,棕壤为20~40mg/kg,砖红壤和赤红壤为15~150mg/kg;而有效铜含量多为0.19~5.3mg/kg,发育自花岗岩的红壤有效铜含量只有0.1~0.5mg/kg,红黏土、紫砂岩等发育的茶园土壤有效铜含量一般高于1mg/kg。茶树缺铜时土壤有效铜的临界值为0.5~0.6mg/kg,而优质高产茶园的土壤有效铜一般大于1.0mg/kg。

5.锰 土壤中对茶树有效的锰主要有水溶性、代换性及易还原等3种形态,植物吸收的主要是Mn2+。由于茶园土壤呈酸性或强酸性反应,锰的溶解能力强,有效锰含量高,一般缺锰茶园比较少。但是在一些长期严重酸化的茶园,锰的淋溶比较强烈,有可能出现缺锰现象。

6.铁 铁在酸性土壤中活性比较高,一般茶园土壤并不缺铁。但是锰、磷、铜等对茶树吸收铁有拮抗作用,如果土壤锰过量、施磷过多或叶面喷施波尔多液等,有可能诱发临时性缺铁现象。

7.铝 茶树对铝的吸收与土壤中铝的水平成正相关。据有关研究,茶园土壤交换性铝(1mol/LKCl浸提)含量为2.5~988mg/kg,平均为238mg/kg。茶园土壤交换性铝含量与土壤pH关系密切,随着pH增大,交换性铝含量急剧减少,在pH5.0以上的土壤中交换性铝含量很低。土壤交换性铝与交换性钙含量呈显著负相关(r=-0.575,p<0.0001),即交换性铝随着交换性钙含量增加而下降。

8.氟 茶树能通过根系从土壤或通过叶片从大气中吸收氟,前者是茶树积累氟的主要途径。据有关研究,茶树氟含量与土壤全氟或水溶性氟含量显著相关。中国主要宜茶土壤全氟含量一般为200~500mg/kg,水溶性氟含量一般不高于2.0mg/kg。马立锋等(2002)对湖北、湖南的55个茶园土壤样品的测定结果,土壤水溶性氟含量为0.03~1.05mg/kg。研究表明,茶园土壤氟的含量与附近其他植被土壤基本一致。从土层来看,0~5cm土层土壤氟含量最高,0~20cm土层次之,20~40cm土层较低。水溶性氟与土壤pH呈极显著正相关,与有机质、交换性铝、锰呈极显著负相关,与交换性钾、钙、镁、有效态磷呈极显著正相关。土壤水溶性氟受土壤固相对氟的吸附与解析反应所调控,茶园土壤对氟的吸附主要与土壤中无定形和羟基态铝的含量密切相关。

(三)土壤条件对茶树吸收的影响

中国茶区广阔,茶园土壤种类很多,成土条件、理化性质、肥力水平和耕作管理不同,因而对肥料的选择和用量也应有所差异。为了充分发挥肥料的效果,在生产上需要结合土壤条件,提出土壤培肥管理要求,才能达到充分利用养分的目的。

1.土壤酸碱度对茶树养分吸收的影响 土壤酸碱度对茶树养分吸收的影响,主要表现在以下几个方面:一是影响根表电荷性质和膜透性。通常酸性介质有利于植物吸收阴离子,而碱性介质则有利于阳离子的吸收。这是由于膜蛋白是一种两性胶体,介质反应可改变根细胞表面的电荷状况而影响对养料的吸收。在酸性反应中,由于 H+离子浓度增加,抑制了蛋白质分子中羧基的离解,而增加了氨基的离解,蛋白质分子中所带的电荷以正电荷为主,有利于从外界溶液中吸收阴离子如NO3−​等;反之,则有利于从外界溶液中吸取较多的阳离子如 NH4+​等。据有关研究,茶树对 NH4+​的吸收在 pH 4.0和 5.0时差别不大,而对 NO3−​的吸收则当 pH5. 0时最大,高于pH4.0的吸收速度;当pH6.0时,茶树对NO吸收明显减弱。

二是影响营养元素在土壤中的形态与有效性,例如钾、钙、镁、硫等营养元素在茶园土壤中,pH5~6时活性较高;酸性的茶园土壤(pH<5)由于含有较多的活性铝和活性铁,对磷的固定作用比较强烈,通过施用石灰适当提高土壤pH,则可以降低土壤对磷的固定,增加其有效性。随着土壤pH增加,微量元素锌、铜、铁、锰等在溶液中的溶解度逐渐下降,对茶树的有效性随之降低,因此他们的活性在酸性条件下较高;而钼则是当pH5.5以上时活性较高,当pH低于5.5时,随着pH的降低,钼的活性明显降低。

三是影响土壤微生物活动。土壤pH对土壤微生物类群及其生命活动有明显影响。在较低pH(<5.5)下,土壤微生物以真菌为主;pH较高时,细菌和放线菌数量将增加。土壤微生物类群和活力的变化,影响到有机质的矿化,这对于植物氮、磷和硫等元素的营养有显著影响。固氮菌偏爱中性土壤,硝化细菌和亚硝化细菌喜欢中型偏碱性反应的土壤。

另一方面,茶树是喜酸性土壤的植物,要达到经济栽培的效果,对土壤酸碱度的要求比较严格,一般矿质营养效果好的高产茶园,大多出现在pH4.5~5.5的土壤上,如果pH超过6.5,则茶树出现生育不良现象,影响严重的,甚至发生整株死亡。

2.土壤含氧量对茶树养分吸收的影响 植物根系只有在良好通气条件下才能保持正常的呼吸作用,满足养分吸收能量的需要。茶树根系呼吸旺盛,需要吸收氧气,排出二氧化碳,所以土体中与地面上的空气成分常不相同,往往土壤气体的含氧量比地上空气少,二氧化碳含量比地上空气多。在10~20cm深的土层,二氧化碳的含量为2%~4%,而在40~60cm土层有可能升高到10%~15%;通常认为土壤气体中氧气含量降低至10%~15%时对根系生长不会产生显著影响,而二氧化碳含量>5%时,就会对根系生长产生不良影响。低氧嫌气环境下,由于嫌气微生物的大量繁殖,所形成的终极产物如乙烯、甲烷、硫化物、氰化物、乙酸、丁酸和其他脂肪酸大量积累,对茶树根系产生毒害,抑制呼吸作用和养料吸收,甚至使茶树死亡。

土壤通气状况往往由于土壤质地不同而变化。在砂质土壤中空气流通比较好,使下层土壤空气的组成与表层土壤相比变化不大;但在黏质土壤中,下层土壤由于通气不良,氧的浓度降低较多,二氧化碳浓度升高。由于氧气供应不足,茶树根系呼吸作用受到抑制,对养分的吸收能力相应减弱。当雨季来临时,黏粒成分多的土壤容易发生氧气不足、二氧化碳过多的情况,茶树根系难于向下伸展,生长不良。对于这类茶园,应该多施有机肥,改善土壤结构,提高土壤肥力,促进茶树根系生长。

3.土壤水分对茶树养分吸收的影响水分是养分迁移和吸收的介质,它决定土壤中离子以扩散还是质流的方式迁移;水分可加速矿质养分的溶解和有机养分的矿化;水分过多也可能引起养分的流失。适宜的土壤含水量能促进茶树对养分的吸收,无论是否施钾,提高土壤的水分含量明显增加了茶树对钾的吸收。这是由于土壤水分含量影响茶树根系生长和在土壤中的分布以及养分元素在土壤中的迁移。当土壤相对含水量为70%~90%时,根系在土壤中的分布范围最广,根系总量和吸收根的重量最大,反映根系活性的脱氢酶活性也最高,此时对养分的吸收也最强;而当土壤相对含水量为50%或110%时,茶树根系的生长因土壤干旱或涝害而受抑制(表6-34)。因此,在实际生产中,通过合理的水分管理措施(例如干旱时灌溉、涝害时排除茶园积水等)能提高茶树对养分的吸收和利用。

4.根际微生物对茶树养分吸收的影响 由于根系活动向根际土壤释放大量的有机物质,大大促进了微生物的活动,使其数量远高于非根际土壤,为非根际土壤的10~100倍,因而根际微生物对茶树养料的吸收有着显著影响。根际细菌以革兰氏阴性杆菌为主,分别属于芽孢杆菌属、假单胞菌属、氮单胞杆菌属、克雷伯氏菌属、土壤杆菌属、欧文氏菌属、微球菌属、固氮菌属、葡萄球菌属、拜叶林氏菌属、德克斯氏菌属、节杆菌属等。微生物的分布总的趋势是根表多于根际、根际多于非根际。根际微生物对茶树养分吸收的影响主要表现在以下几方面:

一是影响土壤氮素营养。生活在根际附近的一些固氮微生物(包括细菌、放线菌和酵母等),能够从大气中固定相当数量的氮素,供给茶树利用;同时,根际的反硝化细菌也显著高于土体,根系分泌的有机物以及根系呼吸作用会引起根际的局部还原条件,成为反硝化作用的有利条件,造成氮素损失。根际固氮有益微生物的种类、数量越多,活跃程度就越高,茶叶品质就越好。目前研究较多的是VA菌根。近年的研究表明,VA菌根对茶树根系吸收磷、氮、钾、镁、铜、铁、锌等矿质营养具有促进作用,而且能协调茶苗对磷和锌的吸收,从而促进茶苗生长。接菌茶苗的植株不仅高度、根长、叶片数、植株干重及根干重都有显著提高,而且茶叶品质也有提高。接种VA菌根后,茶叶中叶绿素和咖啡碱含量增加,过氧化物酶活性降低,铁和儿茶素含量减少。

二是茶树根际有益微生物对茶树病原菌的抑制作用。根际微生物种群间存在着拮抗关系,放线菌类的链霉菌和诺卡氏菌所产生的多种抗菌素对茶树根部的多种病原菌具有抑制作用,特别是

对根腐类病菌、根癌病菌等拮抗效果明显,把根际周围分离的木霉菌分别与茶紫纹羽病菌、茶白绢病菌同皿对峙培养,结果发现,木霉菌周围产生了明显的抑制圈,说明前者对后者具有抑制作用。

三是茶树根际微生物对养分具有转化、活化和竞争作用。数量可观的微生物分泌的有机酸、酶、氨基酸等,可通过酸溶作用、对金属离子的螯合作用以及酶促作用等活化根际土壤中难溶性无机态和有机态养分,提高其有效性。如在石灰性土壤中可通过酸溶作用,在酸性土壤中通过对铁、铝的螯合作用来改善茶树的磷素营养;通过对 Zn2+Cu2+Fe2+等的螯合作用将有助于茶树对这些元素的吸收。但另一方面高密度的微生物也会产生一些不利影响,与茶树竞争有效养分,引起养分的生物固定,导致养分的耗竭与亏缺。但这种固定作用是暂时的,可通过微生物的生物周转重新释放出来。

三、茶园施肥技术

茶树生育需要外部供给一定量的养分,才能有较好的产出,养分的施用技术直接影响养分供给的效果,掌握好这些技术要领,是指导生产所必须具备的。

(一)茶园施肥的原则

茶园施肥,是人们有意识地施人某些营养物质,补充因茶叶采摘带走的养分,保持土壤肥力,创造营养元素的合理循环和平衡,以保证茶树良好的生长发育,达到不断提高茶叶产量、品质和效益的目的。因此,必须遵循经济、合理、科学的施肥原则,因时、因地、因茶树的不同品种和生育期,采用适当的施肥方法,适时、适量地施用,才能使茶园施肥发挥最大的效应。

1.重施有机肥,有机肥与无机肥相结合 茶树主要生长在水热条件好的亚热带和湿润热带区域的酸性土壤中,有机质积累虽较快,但分解也非常迅速,故一般有机质含量较低,理化性质质和效益的目的。因此,必须遵循经济、合理、科学的施肥原则,因时、因地、因茶树的不同品机肥是土壤中有机质的重要来源,它具有取材容易、积制简便、营养全面、有机质丰富、肥效缓慢而持久等特点。有机肥施人后,经过土壤微生物的分解,逐步转化成土壤腐殖质,促进土壤结构的改良,提高土壤胶体的吸附能力,有利于提高土壤的保水、保肥性能。同时,有机肥在分解过程中可产生许多有机胶体,可防止水溶性磷与茶园大量存在的活性铁接触。有机肥分解能释放出大量二氧化碳和形成各种有机酸,土壤表面二氧化碳含量提高,能加强光合作用的进行;有机酸能使土壤中原来难溶性的无机矿物盐类加速转化,变为茶树易于吸收的养分。有机肥含有茶树生长发育所需的各种营养元素,故施用有机肥还可解决某些元素的颉颃作用和微量元素缺少的问题。由于有机肥料中所含营养物较全面,茶园施用有机肥对提高茶叶品质具有良好的作用。但是全部施用有机肥,而不施无机化肥也不行,因有机肥料中营养元素的百分含量较无机化肥低,且供肥速度大多比较迟缓,不能满足茶树生长发育过程中需肥量大、吸收快的要求。此外,有机肥的积制、施用等都不及无机肥方便。因此,只有在重施有机肥的基础上,配合施用速效性的无机肥料,才能达到既满足茶树生长过程中的需肥要求,又不断改良土壤的目的。

2.氮肥为主,氮肥与钾肥和其他元素相结合 茶树栽培以采叶为主要经济目的,对氮素的需要量大,氮肥对茶叶增产效果亦最好,施用氮肥的经济效益往往也十分显著。因此,投产茶园都要及时施用氮肥。但长期施用大量氮肥,容易导致土壤理化性质恶化,土壤中各种营养元素之间的平衡失调,氮对其他元素的颉颃作用将会明显表现出来,有碍茶树对其他营养元素的吸收利用,并降低了氮肥的增产效果,甚至出现不同的缺素症,而使茶叶的产量和品质受到影响。因此,在氮肥为主的基础上,茶园施肥应配合施用适量的磷、钾肥和其他营养元素的肥料,以满足茶树对氮等各种营养元素的需要,又有利于保持土壤中各种营养元素的平衡关系。同时,磷、钾肥及其他营养元素只有在施氮肥的基础上才能发挥更好的增产效果,若施磷、钾肥量过多,则可能导致茶树生殖生长旺盛而影响茶叶产量和品质。

3.重施基肥,基肥与追肥相结合 茶树是多年生作物,在年生长周期中总是不停地吸收所需的养分,据同位素示踪显示,即使在低温越冬期间,地上部进入休眠状态时,地下部分仍有吸收能力,并把所吸收的营养物质贮存于根系等器官中,以供翌年春茶萌发生长之需。农谚“基肥足,春茶绿”反映了这个规律。实际上,基肥不仅对春茶有影响,而且对茶树全年的生长发育都有影响。因此,无论是幼龄茶园、成龄茶园或衰老茶园,都应重视基肥施用。同时,在茶树年生育过程中,其生长和需肥都具有明显的阶段性,只施基肥而不进行追肥就难以满足茶树生育对养分的需要。所以,必须针对茶树生长的不同时期对养分需要的实际情况,在施足基肥的基础上,及时地进行分期追肥。

4.掌握肥料性质,做到合理用肥 不同种类的肥料其性质和肥效均有不同:有的肥效快,有的肥效慢,有的易挥发,有的易引起肥害,有的不能混合使用。在茶园施肥时,应根据各种肥料的性质,掌握施用肥料的数量、方法、时间等,以提高施肥效果。

5.根部施肥为主,根部施肥与叶面施肥相结合 茶树的叶片也具有吸收养分的能力,有些微量元素须在根部施肥的基础上配合叶面施用才可获良好效果。因此在茶园施肥中除了进行根部施肥外,还可以进行叶面施肥。尤其是出现土壤干旱、湿害和病根等情况下,叶面施肥更显必要。但是由于茶树叶片的主要生理作用是进行光合和呼吸作用,对养分的吸收能力和数量都远不及根系。因此,茶园施肥要以根部施肥为主,适时辅以叶面施肥,两种施肥方式相互配合以发挥各自的效应。

6.因地制宜,灵活掌握 茶园施肥还要根据茶树品种特点、生长情况、茶园类型、生态条件以及所采用的其他农艺措施(灌溉、耕作和采摘等)的实际情况灵活操作。如茶树品种不同,早芽种与迟芽种的发芽时间相差15~30d,施肥时间就应不同。有的茶区春天干旱,气温低,春茶生长受到一定的限制,而夏、秋季气温高,雨水多,茶树长势猛,吸肥量多,施肥效果好,故可适当提高夏、秋茶追肥比例。幼龄茶园应适当提高磷、钾肥用量比例,以促进茶树的根茎生长,培养庞大的根系和粗壮的骨干枝。生产绿茶的茶园,可适当提高氮肥的比例,而生产红茶的则应提高磷肥的比例。茶园深耕配合深施有机肥才能发挥耕作的作用,灌溉与施肥相结合普遍可提高肥效。总之,茶园施肥受到各种因子的影响,并非是一项孤立的农业技术措施,施肥必须遵循因地制宜、灵活掌握的基本原则。

根据上述基本原则,提倡茶园科学施肥。每年在施无机肥的同时,要配合施用一定数量的有机肥,有机肥与无机肥相互平衡,使营养元素的供给缓急互补,互相促进。要把全年总施肥量的1/3作秋冬基肥施用,其余肥料用作追肥施用,保证茶树在不同物候期都能吸收足够且比例适宜的营养元素。推行植株营养诊断,测土配方施肥,因缺补缺,使氮、磷、钾及其他营养元素相互平衡。进行土壤与叶面施肥相结合,充分发挥它们各自的优点和长处,提高施肥效果。茶园平衡施肥有利于保持土壤肥力,创造营养物质合理循环条件,为根系生长营造良好的生态环境,使茶叶生产达到高产、优质和高效。

(二)茶园主要肥料种类和特点

可作茶园土壤施用的肥料种类很多,各种肥料的营养成分含量各不相同,对茶树生育和培肥土壤的作用也有差异。从大类上可将这些肥料分为有机、无机和生物肥料等。

1.有机肥茶 园施用的有机肥主要有:饼肥、厩肥、人粪尿、海肥、堆肥、腐殖酸类肥和绿肥等。饼肥是中国茶园中使用比较广泛的有机肥料,使用较多的有菜籽饼、大豆饼、花生饼、桐籽饼、棉籽饼、茶籽饼等,其营养成分完全,有效成分高,尤其是氮素含量丰富,碳氮比低,施用后养分释放迅速。厩肥主要有猪栏肥、牛栏肥、羊栏肥和兔栏肥等。厩肥碳氮比高,适宜用作茶园底肥和基肥,特别适用于新辟茶园、幼龄茶园以及土壤有机质含量低、理化性质差的茶园,是较理想的改土肥料。人粪尿一般呈中性,速效养分含量较高,可作基肥和追肥施用。堆肥是采用枯枝落叶、杂草、垃圾、绿肥、河泥、粪便等物质混杂在一起经过堆腐而成,其纤维素含量高,改土效果好,可促进茶树根系生长,提高茶叶的产量和品质。腐殖酸类肥料是利用泥炭、草炭等为原料,通过氨化后制成的,因其含有丰富的腐殖酸,而对提高茶园土壤有机质含量,改良土壤理化性质,增加土壤肥力等有良好效果。这些有机肥料营养成分较完全,肥效缓慢而持久,多作基肥用,有的经沤制腐熟后也可作追肥用。

为解决茶园所需的有机肥料,广大茶农在生产实践中,通过“种、养、积、造、铺”等途径,自力更生、因地制宜广辟肥源,积累了丰富的经验。

(1)种。在茶园间作绿肥是自力更生解决茶园有机肥来源的一条重要途径。茶园间作绿肥,尤其是豆科绿肥,能改良土壤理化性质,提高土壤有机质含量和含氮水平,还可减少地表径流,防止水土流失。此外,有的茶园绿肥可作为家畜饲料。因此,除幼龄和台刈改造的茶园应间作绿肥外,要充分利用茶园地边、路边、沟边、梯边、坎边、塘边及溪边等零星空闲地,种植多年生绿肥,如爬地兰、木豆、紫穗槐、胡枝子及葛藤等植物。为避免绿肥与茶树争肥、争水和争光现象发生,要因地制宜地选好绿肥种植。如1~2年生幼龄茶园,要选用日本草、伏花生、绿豆等矮生的或匍匐型绿肥。而3~4年生的茶园,则可选用乌豇豆、黑毛豆、小绿豆等早熟、矮生的绿肥。季节不同,种植的绿肥也不同。一般秋冬种植豌豆、苕子、黄花苜蓿、紫云英、肥田萝卜等,春夏种植的有黄豆、绿豆、大叶猪屎豆、木豆、田菁等。绿肥利用方式主要有:直接埋青、制堆肥、沤肥、作茶园覆盖物以及沼气原料和牲畜饲料。

(2)养。大力提倡茶场办养殖场,茶农养猪、牛、兔和家禽,利用畜禽粪便堆沤造肥。据统计,一头猪一年可积1t优质厩肥,不仅肥效高,且肥效持久,一般在秋冬季节作基肥施用。

(3)积。积土杂肥。要充分利用茶园杂草、山草、树叶、作物秆叶、草皮泥、林地表土、塘泥、河泥、沟泥等丰富资源,就地取材,进行堆沤后再作茶园肥料。要坚持季节性积肥和常年性积肥相结合,勤积勤管。

(4)制。一是利用当地肥源进行简单加工生产肥料,如将泥炭土粉碎后加入适量的氨水,经沤制熟化后成为腐殖酸铵肥料;将塘污泥等晒干粉碎后加入人畜粪尿并堆积后作茶园肥料。二是在有条件的茶区,可利用城市中粪便、垃圾、废水以及大型畜牧场的畜禽粪便等作为原料,经无害化处理后,用工厂化加工生产出有机肥,使有机肥生产形成工厂化、规模化、标准化和商品化,这将大大缓解茶区有机肥的不足,有利于茶园优化施肥技术和生态环境的改善。

(5)铺。是指茶园铺草。可在春夏季节,就近割草刈青铺园,或用茶园除草后的杂草,或用刈割种植的绿肥,或用粮食作物的秸秆以及茶树修剪下来的枝叶进行铺园。茶园铺草好处很多,既增加茶园土壤有机质,又有利于保持水土,应大力提倡,广为应用。

茶园施用的肥料种类很多,各种肥料的营养成分和副成分的含量、各自的物理、化学性质以及施入土壤后所产生的效应差异明显。所以,为更好地发挥施肥的增产作用和改善茶叶品质,应根据茶树的生物学特性、茶园土壤特性、茶区的气候特点以及茶园的耕作制度和管理水平等方面选择施用。

2.无机肥料 无机肥料又称化学肥料,按其所含养分分为氮素肥料、磷素肥料、钾素肥料、微量元素肥料和复混肥料等。茶园常用的氮素化肥按其组成可分为三大类:①铵态氮肥,主要有硫酸铵、氯化铵、碳酸氢铵、氨水等;②硝态氮肥,主要有硝酸钙、硝酸钠、硝酸铵等;③酰胺态氮肥,最常用的有尿素。茶园常用的磷素化肥有:过磷酸钙、钙镁磷肥、磷矿粉、钢渣磷肥、磷铵、骨粉等。茶园常用的钾素化肥有:硫酸钾、氧化钾、草木灰等。氮素化肥均属速效性肥料,施人土壤中易被茶树吸收而发挥其肥效,所以一般作追肥施用;而磷素在土壤中移动性极小,易被固定,后效期较长,故磷肥一般在秋季作基肥施用。茶园常用的微量元素肥料有硫酸锌、硫酸铜、硫酸锰、硫酸镁、硼酸、钼酸铵等,可用作基肥或追肥施人土中,生产上多采用叶面喷施。

复混肥料是含有氮、磷、钾三要素中的两种或两种以上元素的化学肥料,按其制造方法,分为复合肥料和混合肥料。复合肥料又称合成肥料,以化学方法合成,如磷酸二铵、硝酸磷肥、硝酸钾和磷酸二氢钾等。复合肥料养分含量较高,分布均匀,杂质少,但其成分和含量一般是固定不变的。混合肥料又称混配肥料,肥料的混合以物理方法为主,有时也伴有化学反应,养分分布较均匀。混合肥料的优点是灵活性大,可以根据需要更换肥料配方,增产效果好。根据茶树对养分的吸收特点和茶园土壤养分供应特性,各地陆续对适宜当地茶园土壤的茶树专用肥进行了研究。四川省茶业科学研究所试验表明,施用含有N、P、K、S、Mg、Zn等营养元素,且N、P、K比例为3:1.5:1.5的茶树专用肥,能促进茶芽早发、多发,其处理的茶多酚、氨基酸、咖啡碱、水浸出物等含量分别达到29.53%、3.38%、4.04%和42.50%,均显著高于不施肥的处理。国产复合肥经多年施用表明,施用氮、磷、钾比例为2:2:1所组成的铵态复合肥对促进幼龄茶树根系生长有良好效果,在施用14个月后,根的总重量要比施用硫铵增加约4~5倍。采叶茶园施用铵态复合肥比单施硫铵第一年增产4%,第二年增产15%,第三年增产达18%,并且对鲜叶中儿茶素、多酚类和水浸出物的含量亦有增加。

3.生物肥料 生物肥料是一种含有若干种高效、能固定大气中的氮、使土壤中磷素、钾素由不可利用态变为可利用态和促进植物吸收其他营养元素的微生物组成的活性肥料,亦称为微生物肥料。目前茶园微生物肥料归纳起来大致有三种类型。一类是茶园生物活性有机肥,它既含有茶树必需的营养元素,又含有可改良土壤物理性质的多种有机物,也含有可增强土壤生物活性的有益微生物体。如中国农业科学院茶叶研究所研制的“百禾福(Biofert)”,以畜、禽粪为主要原料,经过无害化处理后添加菜籽饼肥、腐殖质酸、土壤有益微生物活体以及氮、磷、钾、镁、硫等无机营养元素。生物活性有机肥是一种既提供茶树营养元素、又能改良土壤,既可作追肥、又可作基肥的综合性多功能肥料。另一类是微生物菌肥,即有益菌类与有机质基质混合而成的生物复合肥。常用的微生物包括固氮菌、固氮螺菌、磷酸盐溶解微生物和硅酸盐细菌。固氮菌剂中最有效的菌系为MAC68和MAC27,制剂中的微生物可合成生长素、维生素和抗菌物质。在印度等国推广使用结果表明,使用后每公顷可固氮30~40kg,并促进茶树根系发育,促进茶树根系对大量元素和微量元素的吸收,同时改善茶叶滋味。商品名为Phosphatica的磷酸盐溶解微生物制剂,其主要功能是促进土壤中水不溶性磷向可溶性磷转化,其中包含有各种作用不同的细菌、真菌和放线菌种。施用生物磷肥,能促进茶树根系发育,提高吸收营养物质的能力,可使每公顷增加30~50kgP2O5,茶叶产量比对照区增加20%~25%。若将生物氮肥和生物磷肥混用增效作用加强。第三类是微生物液体制剂。目前茶园使用的微生物肥料主要是广谱肥料,专用肥料很少。生物肥料的使用可改善土壤肥力,抑制病原菌活性,对环境不造成污染,并且使用成本低于化肥。生物肥料既可用作基肥,又可用作追肥施用。

(三)茶园营养诊断与施肥量确定

对茶树进行营养诊断,可确定茶园是否需要施肥,施多少,施什么肥,这方面的工作尽管已开展多年,但还是缺少快速、便捷、实用的诊断方法。

1.营养诊断的意义和作用 营养诊断是对茶树的营养水平及营养条件进行调查研究、综合分析的一项应用技术,即根据植株形态和生理生态变化,以及茶园土壤的营养条件来判断茶树的营养状况。茶树的生长发育与自身营养状况有密切联系,当营养失调(养分不足和过量,主要是不足),将导致生长异常,茶叶产量和品质降低。茶园营养诊断的目的是对已发生的生理障碍查找原因,制定消除障碍的措施,改善茶树的营养状况以提高经济效益;或者是对茶园土壤理化性质进行诊断,为制定合理的农技措施提供依据。

茶园营养诊断包括土壤诊断和植株营养诊断,土壤营养诊断是应用化学分析方法研究土壤中养分存在的状态、含量、变化规律、供应养分的能力以及土壤肥力变化规律等。通过土壤营养诊断以指导施肥。

由于土壤物理性质、土壤微生物、原生动物以及茶树根系分泌物等土体条件和气象条件对土壤养分的释放与吸附的动态平衡影响较大,土壤营养诊断存在一定局限性。即使利用较完善的土壤分析方法亦只能获得土壤供肥能力的一般概念,对确切计算供给养分仍有一定困难。因此,除了土壤诊断外,还必须进行植株营养诊断。土壤有效养分分析是估量下季、翌年茶树生长发育可能发生的植株营养亏盈状况,而植物无机成分分析,则可测知已被吸收的元素含量,能直接判断植物的营养水平。

茶树的养分含量水平与其生长和产量之间存在着一定的关系。营养元素极度贫乏时,植株生长便受到严重的抑制。在养分缺乏范围内,产量随着养分浓度的增加而提高;在养分充足范围内,增加养分浓度并不能进一步提高茶叶产量或品质,而是使“奢侈吸收”的养分逐渐增加,进一步发展就会产生毒害作用,产量反而下降。养分临界水平是茶树获得最高产量所需的最低养分浓度,低于此浓度时便引起生理障碍而影响产量;当养分浓度严重下降时,植株外部形态会出现种种异常症状。基于此,植株营养诊断就是应用化学分析方法,研究植株体内各种营养元素的含量、比例,不同生长发育时期吸收养分量的变化规律,营养元素对器官形成的作用,外界条件对茶树吸收营养元素的影响,以及植株营养水平对产量的形成,茶叶品质和植株抗病能力等的影响。

用植株分析值衡量需肥量也存在一定的困难,因为树体生长速率与体内矿质元素含量间并非永远保持正相关曲线,而且在严重缺乏和严重毒害的含量范围内,植株在形态上才表现出症状来,往往在潜在缺乏和潜在毒害范围内植株形态上并无症状表现。

尽管土壤和植株营养诊断还存在着一些问题和困难,但许多产茶国家仍根据土壤和植株的营养诊断综合分析结果来指导施肥,并且已取得了不少的成果。特别是随着大量先进精密仪器的应用、生物科学的迅速发展,使营养诊断的手段、方法和内容等方面都将有很大的提高。营养诊断对研究揭示茶树的营养规律,利用营养条件实行人为控制茶树的生长发育,获得茶叶高产优质高效,将发挥更大的作用。

2.营养诊断技术 营养诊断主要包括了茶树形态诊断、土壤和茶树的化学诊断,酶学诊断等。

(1)形态诊断。养分不足引起的缺素症,在茶树外部形态通常表现为器官有不正常生长和发育的提前或延迟。由于茶树体内各种营养元素的移动性和生理功能是不同的,因此营养失调时症状所出现的部位和外部形态也是不同的,即失调症状出现的部位和形态特征是有规律的,从形态诊断观察植株的长势、长相,或者特有的症状,可以分析判断所缺元素的种类和估计缺乏的程度。由于茶树的外观形态还受到土壤、气候和病害等因子的影响,如叶片失绿,既可能是缺素的症状表现,也可能是由于土壤水分过多或气温低等所造成。因此,形态诊断只能为进一步对土壤、植株化学诊断提供材料,进行形态营养诊断要考虑到各种可能的影响,综合分析研究。

为检验形态营养诊断的准确程度,还可采用缺素补给法进行辅助诊断,即当发现某种症状时,可采用喷施、涂抹、注射和叶脉浸渍等补给方法,使茶树植株获得引起生理障碍的元素后,形态特征应有所变化。若障碍症状消失,可能是缺乏该种元素,而若障碍症状加重,则可能是由其他原因所引起的。

综合各地研究,茶树缺素症状在形态上一般表现为:

茶树缺氮时,首先生长减缓,新梢萌发轮次减少,新叶变小,对夹叶增多;随缺氮严重,叶绿素含量明显减少,叶色黄无光泽,叶脉和叶柄逐渐显现棕色,叶质粗硬,叶片提早脱落,开花结实增多,新梢停止生长,最后全株枯萎。

缺磷初期,茶树生长缓慢,接着根系生长不良,吸收根提早木质化,逐步变成红褐色,嫩叶暗红,叶柄和主脉呈现红色,老叶暗绿。随缺磷发展,老叶失去光泽,出现紫红色块状的突起,花果少或没有花果,生育处于停止状态。

缺钾的茶树,初期与缺氮相似,即生长减缓,嫩叶褪绿,逐渐变成淡黄色,叶张薄、叶片小,对夹叶增多,节间缩短,叶脉及叶柄逐渐出现粉红色。接着老叶叶尖变黄,并逐步向基部扩大,使叶缘呈焦灼、干枯状,并向上或向下卷曲,下表皮有明显的焦斑,组织坏死,严重时,老叶提早脱落,枝条灰色、枯枝增多。缺钾的茶树还易感染茶饼病、云纹叶枯病和炭疽病以及其他茶树病害。

茶树缺钙首先表现在幼嫩芽叶上,嫩叶向下卷曲,叶尖呈钩状或匙状,色焦黄,逐渐向叶基发展。中期顶芽开始枯死,叶上出现紫红色斑块,斑块中央为灰褐色,边缘呈棕红色,质脆易破裂。以后老叶也会出现黄白色花斑,茎细节短,根系有腐烂枯死现象。

茶树缺镁初期,上部新叶绿色,下部老叶干燥粗糙,上表皮呈灰褐色,无光泽,有黑褐色或铁锈色突起斑块。中期老叶灰白或棕黄色,叶尖、叶缘开始坏死。后期幼叶失绿、老叶全部变灰白,出现严重的缺绿症,但主脉附近有一V形小区保持暗绿色,围绕一黄边。

茶树缺硫先表现嫩叶失绿,但主脉不红。直至后期下部老叶才会出现少量黄白色花斑,茎细节短,根系发黑。

缺铁茶树初期表现为顶芽淡黄,嫩叶花白而叶脉仍为绿色,形成网眼黄化。在后叶脉失绿,顶端芽叶全变黄,甚至白色,下部老叶仍呈绿色。

茶树缺锰症状首先发生在刚展开的幼叶上,即叶脉间形成杂色或黄色的斑块(从叶缘向内蔓延),而叶脉和斑块周围仍为绿色,成熟新叶轻微失绿,叶尖、叶缘和锯齿间出现棕褐色斑点,斑中央有红色坏死点,周围有黄色晕轮,斑块逐渐向主脉和叶基延伸扩大,随之斑块毗连成片,叶尖叶缘开始向下卷曲,易破裂。后期病叶脱落,顶芽枯死。

缺锌时,茶树嫩叶出现黄色斑块,叶狭小或萎黄,叶片两边产生不对称卷曲或是镰刀形,刚成熟的新叶中部出现淡黄色小点,中央白色,中期黄点迅速扩大,黄白色花斑更鲜明,后期叶小而皱缩扭曲,病斑呈灰白色,枯死后破裂成孔洞,继而病叶脱落。新梢发育不良,出现莲座叶丛,植株矮小,茎节短,根系发黑枯死。

茶树缺铜,初期在成熟新叶上出现形状规则、大小不等的玫瑰色小圆点,中央白色,中期病斑转为橘黄色,随之出现色的坏死病斑,后期病叶严重失绿,病斑扩大,叶缘坏死,但主脉仍为绿色。

(2)土壤化学诊断。土壤化学诊断是用化学测定法分析茶园土壤中的养分含量,然后与经验拟定的标准进行比较,以诊断营养元素的丰缺,亦可分别测定正常与异常植株所生长的土壤中的养分含量进行比较判断。土壤化学诊断与形态诊断所不同的是能准确提出定性和定量的依据,其目的是了解某一时期内土壤养分的动态变化及供肥水平。

土壤化学诊断的准确度与取样时间、方法、深度等有很大关系,取样方法的正确与否直接关系到所获得的土壤样品能否代表茶园的实际情况。根据诊断目的决定取样的时间,在发现茶树生理障碍时,应及时在发生障碍的植株周围取样。所取的土壤样品必须具有相对的代表性,要根据地貌特点、土壤类型、地块大小、施肥历史等决定样品数量,每个土壤样品通常由10个以上取样点取得的土壤混合而成。由于诊断分析的目的不同而取样深度也有所不同,一般取样深度为0~20cm,鉴于茶树根系分布较深的特点,茶园土壤取样深度应达到40cm左右。若要了解土壤上下层养分含量的变化,就要按土壤剖面分层进行取样,以获得可靠的分析数据。土壤取样时间一般全年可行,但以全年茶季结束后施基肥前比较好,此时取样分析的养分含量与茶叶产量的相关性最好,同时便于根据土壤测试情况,制定全年的施肥计划。

(3)茶树化学诊断。茶树化学诊断是用化学检测方法分析茶树所含的养分含量,然后进行比较,以诊断营养元素的丰缺。植株化学分析结果对判断养分的丰缺具有更直接、更可靠的意义。因为茶树体内某些元素的含量与其生长和茶叶产量品质之间存在着直接或间接的相关关系,某一营养成分过高或过低都将对茶树生育产生不利的影响,通过利用已知参数对照化学测定的结果,便可判断营养状况。茶树外部形态变化是生理变化的反映,因而往往迟于生理变化。化学测定诊断可以在缺素的较早阶段(外部形态往往还不太明显时)就为营养诊断提供可靠的信息。植株化学诊断为确定茶树施肥种类、数量、比例以及最佳的施肥时间与方法,提供科学的依据。

茶树营养元素含量与取样时间和部位有关。取样部位应当是选取树体营养元素反应灵敏的部分进行。东非茶叶研究所提出,取样是取成龄茶树新梢一芽三叶的一芽一叶、第三叶(不带梗);我国和其他产茶国认为,一般选取春茶一芽二、三叶和成熟叶为宜。取样时间除特殊目的外,基本上是在茶树新梢生长旺盛期进行。同时,不同营养元素在茶树中的移动性不一样,对于移动性强的营养元素,通常取成熟叶进行营养诊断;而对于移动性弱的元素,则选用新梢较好。表6-35中为在中非等国应用比较广泛的茶树营养元素的诊断指标。

(4)酶学诊断。许多营养元素,尤其是微量元素是酶的组成成分或活化剂,若缺少某种元素,那么与该元素关系密切的酶的数量和活性等就会发生变化,所以可根据最敏感酶的变化来诊断植株的营养状况,判断某元素的丰缺。酶的变化远早于植株的外部形态的变化,因此酶学诊断灵敏度高,有利于缺素症的早期诊断或潜性缺乏的诊断。一般情况下,植株缺乏氮时,硝酸还原酶和谷氨酸脱氢酶的活性降低。缺磷时,中型酸性磷酸酯酶活性提高。缺铜时,多酚氧化酶的活性提高。缺铁时,会使过氧化物酶的活性降低;缺锌时,碳酸酐酶活性会降低。而当柠檬酸脱氢酶活性降低时,就意味着缺锰。但由于酶学诊断技术条件要求高且严格,使其在实际应用中受到限制。

对红土壤和黄棕壤茶园土壤的测定分析结果表明,土壤尿酶、磷酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶和转化酶的活性越强,有机质、氮和磷含量等土壤主要肥力指标及茶叶产量指标也越高。不同肥力水平红壤茶园土壤的磷酸酶活性与有效磷含量,以及茶叶产量之间存在着高度的正相关关系,因而磷酸酶的活性可作为茶园土壤供磷强度的诊断指标。由于诸多原因,茶园土壤酶学诊断进展较缓慢。

除了上述诊断之外,还有利用土壤微生物进行诊断,如根据黑霉菌丝的多少来诊断土壤中钙、镁和钾的含量;根据菌丝体颜色的深浅来诊断镁、铜元素,而用小克银汉霉菌来诊断氮和磷。此诊断法目前在生产上应用很少。

3.施肥量确定 目前研究和应用较多得主要有“养分丰缺指标法”、“地力平衡法”、“目标产量法”和“肥料效应函数法”等。

(1)养分丰缺指标法。养分丰缺指标法是在取得土壤测试结果以后,将测定值与该养分的分级标准进行比较,以确定测试土壤的该养分是属于哪一级,根据不同级别确定施肥量,方法简单易行。该法在磷、钾、镁和微量元素推荐施肥方面应用比较广泛。表6-36为茶园钾、镁肥推荐标准。

(2)肥料效应函数法。肥料效应函数法是建立在肥料田间试验和生物统计基础上,肥料的增产效应反映了施肥量与产量间的关系,可用数学函数表示。应用正交试验、旋转回归设计、 D-饱和最优设计等,进行多点田间实验,借助电子计算机进行数据处理及方案选择,从而筛选出最优试验处理,根据肥料效应回归方程式,应用边际效应理论,可计算出代表性茶园的最佳施肥量,最大利润施肥量,最高产量施肥量和有限投资的最优施肥方案,以及氮、磷、钾养分经济最佳配合施用比例。

该法的优点是可以根据肥料效应回归方程式,计算实验茶园的最高产量施肥量、最佳经济施肥量和氮、磷、钾养分最佳配比等参数。其局限性是需要较多的田间实验,才能对某一地区茶园提出适宜的施肥量。

(3)目标产量法。目标产量法是 1960年美国土壤学家 E. Troug提出,根据一定的产量要求计算养分需要量。其公式为:

W=(UMs)/R

式中: W为养分需要量 (kg/hm²);U为一季作物的养分总吸收量 (kg/hm²);Ms​为土壤供肥量 (kg/hm²);R为肥料当季利用率(%)。

在茶园中可按下式计算养分需求量:

按照这一方法,先根据土壤条件、茶树生长状况,结合气候条件和管理水平,确定目标产量,该目标产量大致相当于在前 3年平均产量水平上加 10%~15%的增量。单位茶叶产量养分吸收量除了采摘新梢所含养分外,还包括茶树根、茎、叶(成熟叶)等新吸收的养分。土壤养分供应量可以根据土壤测定值和校正系数来计算:

土壤养分供应量 (kg/hm²)=校正系数测定值 (mg/kg)×0.32

系数 0.32是将土壤测定值由 (mg/kg)换算为 kg/hm²(假设茶园土壤溶重平均为 1.2g/cm³,有效土层 40cm)而得;校正系数一般根据田间试验结果来求得:

(4)以目标产量定氮法。采用目标产量法时,其中的关键因子是土壤养分供应量的确定。由于缺少可靠的茶园土壤氮素肥力测定方法,该法在茶园氮肥推荐中遇到较大困难。针对茶园土壤普遍缺氮以及茶树对氮素需求比较高的特点,可以采用以产经验定氮法。根据各地经验和田间实验结果,每生产 100kg干茶需要施用 12~15kg的氮素。表列出了茶园氮肥的参考用量(表 6-37)。对于磷、钾和其他营养元素则采用“以氮定磷、钾,其他营养元素因缺补缺”的办法,确定氮素后,按照适宜茶树生长的氮:磷:钾比例来确定磷和钾的含量。根据田间实验,目前认为氮:磷:钾的最佳配比大致为 4~2: 1: 1~2,根据土壤磷、钾的测试结果,对比例进行调整,如土壤严重缺磷,则增加磷的比例。其他营养元素如硫、镁和微量元素,则根据土壤分析结果,在缺乏时适量施用。

(四)茶园施肥时期与方法

掌握合理的施肥时间和施肥方法可使施人的养分发挥出最好的作用,否则,肥效低,作用小,达不到预期的目的。

1.茶园施肥时期与方法 各种营养元素经施肥进入土壤后,会发生一系列变化。正确合理地确定茶园施肥量,不仅关系到肥料的增产效果,而且也关系着土壤肥力的提高和茶区生态环境保护。施肥量不足,茶树生长得不到足够的营养物,茶园的生产潜力得不到发挥,影响茶叶产量、品质和效益。施肥量过多,尤其是化学肥料过多,茶树不能完全吸收,容易引起茶树肥害,恶化土壤理化性质,使茶树生育受到影响,并且造成挥发或淋失,降低肥料的经济效益。过多的肥料随地下渗水流动而污染茶区水源,危及人们健康。因此,应通过计量施肥,即用数量化的方法科学指导施肥,以提供平衡的养分,避免肥料浪费,确保矿质元素的良性循环,并获得最佳的经济效益。

依据茶树在总发育周期和年发育周期的需肥特性不同,各种肥料的性质和效应的差别,茶园施肥可分为底肥、基肥、追肥和叶面施肥等几种。

(1)底肥。底肥是指开辟新茶园或改种换植时施入的肥料,主要作用是增加茶园土壤有机质,改良土壤里理化性质,促进土壤熟化,提高土壤肥力,为以后茶树生长、优质高产创造良好的土壤条件。根据杭州茶叶试验场(1964)的测定,施用茶园底肥,能显著改善茶园土壤的理化性质,茶树生长也得到明显改善,到了第 4年,茶叶产量比不施底肥的增加 3.6倍。茶园底肥应选用改土性能良好的有机肥有机肥,如纤维素含量高的绿肥、草肥、秸秆、堆肥、厩肥、饼肥等,同时配施磷矿粉、钙镁磷肥或过磷酸钙等化肥,其效果明显优于单纯施用速效化肥的茶园。

施用时,如果底肥充足,可以在茶园全面施用;如果底肥数量不足,可集中在种植沟里施入,开沟时表土、深土分开,沟深40~50cm,沟底再松土15~20cm,按层施肥,先填表土,每层土肥混合均匀后再施上一层。

(2)基肥。基肥是在茶树地上部年生长停止时施用,以提供足够的、能缓慢分解的营养物质,为茶树秋、冬季根系活动和翌年春茶生产提供物质基础,并改良土壤。每年入秋后,茶树地上部慢慢停止生长,而地下的根系则进入生长高峰期,基肥施入,茶树大量吸收各种养分,使茶树根系积累了充足的养分,增强了茶树的越冬抗寒能力,为翌年春茶生长提供物质基础。据在杭州地区用同位素 15N示踪试验,在10月下旬茶树地上部分基本停止生长后,到翌年2月春茶萌发前的这一越冬期间,茶树从基肥吸收的氮素约有78%贮藏在根系,只有22%的量输到地上部满足枝叶代谢所需。2月下旬后,茶树根系所贮藏的养分才开始转化并输送到地上部,以满足春茶萌发生长。到5月下旬,即春茶结束,根系从基肥中吸收的氮素约有80%被输送到地上部分,其中输送到春梢中的数量最多,约占50%,而且在春茶期间茶树幼嫩组织中基肥氮占全氮中的比例最大。由此可见,基肥对次年春茶生产有很大的影响。

基肥施用时期原则上是在茶树地上部分停止生长即可进行,宜早不宜迟。因随气温不断下降,土温也越来越低,茶树根系的生长和吸收能力也逐渐减弱,适当早施可使根系吸收和积累到更多的养分,促进树势恢复健壮,增加抗寒能力,同时可使茶树越冬芽在潜伏发育初期便得到充分的养分。长江中下游广大茶区,茶树地上部一般在10月中、下旬才停止生长,9月下旬至11月上旬地下部生长处于活跃状态,到11月下旬转为缓慢。因此,基肥应在10月上、中旬施下。南部茶区因茶季长,基肥施用时间可适当推迟。基肥施用太迟,一则伤根难以愈合,易使茶树遭受冻害,二则缩短了根对养分的吸收时间,错过吸收高峰期,使越冬期内根系的养分贮量减少,降低了基肥的作用。

基肥施用量要依树龄、茶园的生产力及肥料种类而定。数量足、质量好是提高基肥肥料的保证。基肥应既含有较高的有机质以改良土壤理化特性,提高土壤保肥能力,又要含有一定的速效营养成分供茶树吸收利用。因此,基肥以有机肥为主,适当配施磷、钾肥或低氮的三元复合肥,最好混合施用厩肥、饼肥和复合肥,这样基肥具有速效性,有利于茶树越冬前吸收足够的养分;同时逐渐分解养分,以适应茶树在越冬期间缓慢吸收。幼龄茶园一般每公顷施15~30t堆、厩肥,或1.5~2.25t左右饼肥,加上225~375kg过磷酸钙,112.5~150kg硫酸钾。生产茶园按计量施肥法,基肥中氮肥的用量占全年用量的30%~40%,而磷肥和微量元素肥料可全部作基肥施用,钾、镁肥等在用量不大时可做基肥一次施用,配合厩肥、饼肥、复合肥和茶树专用肥等施入茶园。

茶园施基肥须根据茶树根系在土壤中分布的特点和肥料的性质来确定肥料施入的部位,以诱使茶树根系向更深、更广的方向伸展,增大吸收面,提高肥效。1~2年生的茶苗在距根颈10~15cm处开宽约15cm、深15~20cm平行于茶行的施肥沟施入。3~4年生的茶树在距根颈35~40cm处开深20~25cm的沟施入基肥。成龄茶园则沿树冠垂直向下开沟深施,沟深20~30cm。已封行的茶园,则在两行茶树之间开沟。如隔行开沟的,应每年更换施肥位置,坡地或窄幅梯级茶园,基肥要施在茶行或茶丛的上坡位置和梯级内侧方位,以减少肥料的流失。

(3)追肥。追肥是茶树地上部生长期间施用速效性肥料。茶园追肥的作用主要是不断补充茶树营养,促进当季新梢生长,提高茶叶产量和品质。在中国大部分茶区,茶树有较明显的休眠期和生长旺盛期。研究表明,茶树生长旺盛期间吸收的养分占全年总吸收量的65%~70%。在此期间,茶树除了利用贮存的养分外,还要从土壤中吸收大量营养元素,因此需要通过追肥来补充土壤养分。为适应各茶季对养分较集中的要求,茶园追肥需按不同时期和比例,分批及时施入。追肥应以速效化肥为主,常用的有尿素、碳酸氢铵、硫酸铵等,在此基础上配施磷、钾肥及微量元素肥料,或直接采用复混肥料。

第一次追肥是春茶前。秋季施人的基肥虽是春季新梢形成和萌发生长的物质基础,但只靠越冬的基础物质,难以维持春茶迅猛生长的需要。因此进行追肥以满足茶树此时吸收养分速度快、需求量多的生育规律。同位素示踪试验表明,长江中、下游茶区,3月下旬施入的春肥,春茶回收率只有12.3%,低于夏茶的回收率(24.3%)。因此,必须早施才能达到春芽早发、旺发、生长快的目的。按茶树生育的物候期,春梢处于鳞片至鱼叶初展时施下较宜。长江中、下游茶区最好在3月上旬施完。气温高、发芽早的品种,要提早施;气温低、发芽迟的品种则可适当推迟施。第二次追肥是于春茶结束后或春梢生长基本停止时进行,以补充春茶的大量消耗和确保夏、秋茶的正常生育,持续高产优质。长江中、下游茶区,一般在5月下旬前追施。第三次追肥是在夏季采摘后或夏梢基本停止生长后进行。每年7、8月间,长江中、下游广大茶区都有“伏旱”出现,气温高,土壤干旱,茶树生长缓慢,故不宜施追肥。“伏旱”来临早的茶区应于“伏旱”后施;“伏旱”来临迟的,则可在“伏旱”前施。秋茶追肥的具体时间应依当地气候和土壤墒情而定。对于气温高、雨水充沛、生长期长、萌芽轮次多的茶区和高产茶园,需进行第四次甚至更多的追肥。每轮新梢生长间隙期间都是追肥的适宜时间。

每次追肥的用量比例按茶园类型和茶区具体情况而定。单条幼龄茶园,一般在春茶前和春茶后,或夏茶后二次按5:5或6:4追施。密植幼龄茶园和生产茶园,一般按春茶前、春茶后和夏茶后三次4:3:3或5:2.5:2.5的用量比施入。高产茶园和南部茶区,年追肥五次的,则按2.5:1.5:2.5:2:1.5用量比于春茶前、春茶初采和旺采时、春茶后、夏茶后和秋茶后分别追肥。印度和斯里兰卡等国一般分为二次追施,在3月份施完全部磷、钾肥和一半氮肥,6月份再施余下的一半氮肥。日本磷、钾肥在春、秋季各半施用,氮肥则分4次,春肥占30%;夏肥分两次,各占20%;秋肥占30%。东非马拉维试验表明,在土壤结构良好的情况下,把全年氮肥分6次或12次施,虽年产量不比只分2~3次施的增加,但可使旺季的茶叶减少8%~22%,具有平衡各季进厂鲜叶量的好处。

追肥施用位置:幼龄茶园应离树冠外沿10cm处开沟;成龄茶园可沿树冠垂直开沟;丛栽茶园采取环施或弧施形式。沟深度视肥料种类而异,移动性小或挥发性强的肥料,如碳酸氢铵、氨水和复合肥等应深施,沟深10cm左右。易流失而不易挥发的肥料如硝酸铵、硫酸铵和尿素等可浅施,沟深3~5cm,施后及时盖土。

2.三要素在茶园中的使用 茶园肥料的施用,多以无机氮肥为主,但经若干年后,土壤中氮、磷、钾的比例就会越来越不协调,甚至发生严重的缺钾现象而影响到氮肥的增产效果,特别是经过几次较重的修剪或遭遇到几次较严重的病虫害后,会因缺钾而引起严重落叶,枝条干枯甚至枯死。在肥料三要素中固然以氮的增产作用最为明显,但仍以三要素配合施用增产幅度最大。

幼龄茶园因尚未开采,耗氮量不多,以培养健壮骨架与庞大根系为主要任务。三要素配合比例应特别增加磷、钾比重。印度、斯里兰卡和东非,一般幼龄茶园的三要素比例多采用1:2:2、1:2:3、1.3:0.9:1等配合比。日本则多用2.5:1:1。印度五龄前的幼龄茶树如用1:2:2比例时的实际施肥量是每公顷全年用硫酸铵31kg、三磷酸磷酸盐29kg、硫酸钾40kg。幼龄茶树生长迅速,必须随着树龄的增长来提高施肥水平,否则就会使生长受到抑制(表6-38、表6-39)。

三要素的配合比例,各地均进行了大量研究,同时随着产量的提高,各国成年茶园的配合比例也先后有些变化,总的趋向是增加氮素的比重。安徽祁门茶叶研究所认为制红茶最好是3:1.5:1,福建福安茶叶研究所以3:2:1为宜,台湾省多用3:1:1,红茶主产国分别推广的三要素配合比例是:印度阿萨姆4.5:1:2,南印度2:0.3~1:1,斯里兰卡4:1:2,东非是5:1:2,前苏联4:1.2:1。拟定三要素比例时应根据当地土壤分析资料来决定氮、磷、钾的比重。总的来看当前采叶茶园氮、磷、钾的比例多在2:1:1到4:1:1的变幅内。丰产茶园氮的比重还要加大,绿茶产区氮的比例可适当增加。

目前各国所推行的施氮量是:斯里兰卡225~270kg/hm²,南印度202.5kg/hm²,前苏联300kg/hm²以上,日本30kg/hm²以上。高产茶园的施氮量多在750kg/hm²以上。一些试验研究材料指出,每公顷茶园每次施氮量不超过112.5kg时(相当于硫酸铵562.5kg),不会出现肥害。施氮量即使高达997.5kg/hm²,只要配足磷钾肥和把氮素分多次施用,仍然可以增产。当施氮量在502.5~697.5kg/hm²以上时,就会使茶叶中多酚类和水浸出物含量减少,从而会使红茶品质降低。日本主要是生产绿茶,虽然施氮量特别高,对成茶的品质并没有什么不良影响。

关于氮肥的增产效应,据安徽省祁门茶叶研究所试验结果,以每年每公顷施150kg氮素的效果最好,七年平均每千克氮素增产鲜叶44.2kg。中国农业科学院茶叶研究所的试验结果是每公顷施茶籽饼2250kg作基肥,每千克氮素增产鲜叶50.61kg;在施基肥的基础上,每公顷增施氮素75~150kg,每千克氮素增产鲜叶40kg左右。综合国内外一些有关的试验结果来看,一般茶园以每年每公顷施氮素150kg左右,每千克氮素的增产效应为最高。

目前国内红茶产区有些人认为增加氮素用量后会降低多酚类含量而降低了红茶的品质。一般而言,过多施用氮肥而不配合磷钾肥,或是长期单施无机氮肥而不施有机肥料,是有降低多酚类和水浸出物的倾向,但对氮肥和红茶品质的影响问题,应根据具体问题来全面衡量来进行分析。优质应以一定的产量水平为基础,首先,目前我们生产茶园的一般施氮水平不是偏高而往往是不足。其次,我国茶园一向有施用有机肥的习惯,无机肥作为追肥施用,同时多配合使用磷肥,特别值得注意的是要了解增施氮肥对多酚类的影响,不应只从多酚类总含量方面来着眼,还应了解到施氮后多酚类中对品质起主要作用的儿茶素的含量变化不大,往往还促进了L-没食子儿茶素和L-表儿茶素没食子酸酯等对红茶品质特别有利的这类没食子酸酯儿茶素的合成。至于多酚类中对红茶品质不起主要作用的L-表没食子儿茶素、DL-没食子儿茶素、L-表儿茶素和DL-儿茶素等简单儿茶素则确有明显的减少。

氮肥用量与茶叶产量的关系,安徽祁门茶叶研究所经过多年研究后指出,在年施厩肥1.5t作基肥的基础上施用氮肥数量如表6-40。

浙江省杭州市茶叶试验场大面积生产茶园的施肥量,除基肥改用 2.25t/hm²饼肥外,作追肥的氮素用量与上表极为接近。日本茶园的施肥标准是以鲜叶产量100kg为基数的,每100kg鲜叶施氮3kg、磷1kg、钾1kg。鲜叶产量增加时按这一基数来递增。斯里兰卡每公顷年产干茶1125kg的茶园,一般每年施硫酸铵450kg(含氮20%),过磷酸钙150kg(含磷酸27%),氯化钾82.5kg(含钾60%)。

(五)茶树叶面施肥

茶树叶片除了依靠根部吸收矿质元素,也能吸收吸附在叶片表面的矿质营养。茶树叶片吸收养分的途径有两种:一是通过叶片的气孔进入叶片内部;二是通过叶片表面角质层化合物分子间隙向内渗透进入叶片细胞。据同位素试验表明,叶面追肥,尤其是微量元素的使用,可大大活化茶树体内酶体系,从而加强了根系的吸收能力;一些营养与化学调控为一体的综合性营养液,则具有清除茶树体内多余的自由基、促进新陈代谢、强化吸收机能、活化各种酶促反应及加速物质转化等作用。叶面施肥不受土壤对养分淋溶、固定、转化的影响,用量少,养分利用率高,施肥效益好,对于施用易被土壤固定的微量元素肥料非常有利。据斯里兰卡报道,用20%尿素喷茶叶叶背,只需4h即可把所喷的尿素吸收完毕。因而通过叶面追肥可使补充缺素现象尽快得以缓解。同时还能避免在茶树生长季节因施肥而损伤根系。在逆境条件下,喷施叶面肥还能增强茶树的抗性。例如干旱期间碱性叶面施肥,可适当改善茶园小气候,有利于提高茶树抗旱能力;而在秋季进行叶面喷施磷肥、钾肥,可提高茶树抗寒越冬能力。