不同培肥模式下闽东茶园水土及其氮磷流失特征

王利民, 林新坚, 黄东风, 李卫华, 范 平

(福建省农业科学院 土壤肥料研究所, 福建 福州 350013)

不同培肥模式下闽东茶园水土及其氮磷流失特征

王利民, 林新坚, 黄东风, 李卫华, 范 平

(福建省农业科学院 土壤肥料研究所, 福建 福州 350013)

摘要：[目的] 研究不同培肥模式对闽东茶园水土及其氮磷流失的影响，为该区茶园水土流失评价及防控提供科学依据。 [方法] 通过径流小区试验，设置6个处理：全量化肥(NPK)，半量化肥+半量有机肥(1/2 NPKOM)，全量有机肥(OM)，全量化肥+豆科绿肥(NPKL)，半量化肥+半量有机肥+豆科绿肥(1/2NPKOM+L)和不施肥(CK)。 [结果] 不同培肥处理下径流流失量的大小顺序为：OM>1/2 NPKOM>CK>NPKL>1/2NPKOM+L>NPK，泥沙流失量表现为：OM>1/2 NPKOM>NPKL>CK>NPK>1/2NPKOM+L；OM处理中径流携带的全氮、可溶性氮、硝态氮、铵态氮、全磷、可溶性磷等氮磷组分的流失量均较高，而1/2 NPKOM+L中这些氮磷组分流失量则相对较低，且泥沙结合态的全氮、全磷流失量在各处理中也有类似的变化规律。 [结论] 1/2NPKOM+L处理在减控茶园水土及其氮磷流失方面具有良好的保土保肥效果。

关键词：培肥模式; 茶园; 水土流失; 氮磷流失

福安市地处福建省东北部，位于闽东的中心。该市气候温和，雨量充沛，非常适宜茶树生长，是生产绿茶和花茶的主产区，素有“中国茶叶之乡”的美誉。茶区主要集中分布于丘陵、山地，以山坡梯层茶园为主[1]。茶园土壤母质多为花岗岩，具有深厚的风化壳，结构松散，抗侵蚀能力弱，在缺乏植被而又没有水土保持措施的情况下极易发生水土流失。现有茶园水土流失面积达9.1×103hm2，占该市茶园面积的60%，侵蚀模数为11.2 t/(hm2·a)[2]。此外，水土流失过程中伴随着氮、磷养分的大量流失，不仅造成周边环境的水体富营养化，而且通过土壤淋滤作用，导致地下水硝酸盐等物质含量超标，降低了农产品质量，对人体的健康构成威胁[3]。同时，人为的不合理施肥，会进一步加剧水土及其氮磷养分的流失，并导致茶园土壤生产力下降[4-5]。因此，在红黄壤区如何实施科学培肥，减少水土及其氮磷养分流失一直是科学研究的热点[6-8]。已有的研究结果[3,9-12]表明，土地利用、植被类型、降雨特性以及地形的差异均会造成水土及其氮磷流失的变化。但是，这些相关研究多数集中在黄土高原和紫色土地区，而对红黄壤区茶园的研究鲜见报道。鉴于此，本研究围绕该区茶园水土流失问题，分析不同培肥模式下茶园水土及其携带的氮、磷组分流失特征，探讨各培肥措施与水土及其氮磷流失的关系，为闽东茶园水土流失评价及防控提供科学依据。

1研究区概况

定位试验径流小区设在福建省福安市郊。该市位于福建省东北沿海(119°23′—119°51′E，26°41′—27°24′N)，属于中亚热带海洋性季风气候。地貌以中、低山，丘陵为主，适宜茶树生长。地带性土壤为红、黄壤。试验始于2006年，测得试验地土壤的平均基础肥力水平为pH值5.19，有机质质量分数7.40 g/kg，全氮含量为0.40 g/kg，全磷为0.10 g/kg，全钾为22.40 g/kg，碱解氮58.34 mg/kg，有效磷含量为0.87 mg/kg，速效钾为77.20 mg/kg。年均温19.3 ℃，年日照时数1 836.6 h，年降水量1 539.9 mm，3—9月为雨季，降水量占年总降水量的81.5%，10月份至翌年2月份为旱季。

2材料与方法

2.1　试验设计

试验设在福建隽永天香茶业有限公司茶叶基地，采用随机区组试验设计，共6个处理，分别为CK(不施肥)；NPK：全量化肥；1/2 NPKOM：半量化肥+半量有机肥；OM：全量有机肥；NPKL：全量化肥+豆科绿肥〔圆叶决明(CassiarotundifoliaPers.，34721品系)〕；1/2 NPKOM+L：半量化肥+半量有机肥+豆科绿肥。每处理重复3次，共18个小区，每个小区面积为4.55 m×3.00 m。另外，每小区各设两个大小相同的径流池和分流池(1.50 m×1.50 m×1.50 m)。池壁用砖和水泥建成，池底用混泥土浇筑；池壁为双砖结构，用水泥粉砌砖墙的内、外壁，以免出现渗漏；池顶端铺设水泥板，防止雨水及杂物入池。为防止小区之间、小区和周边地块之间的串水现象，使用隔离埂隔开。隔离埂为单砖浆砌的墙体，水平防渗性强，墙体高50 cm，其中地下部分40 cm，地上部分10 cm。此外，圆叶决明播种量为7.5 kg/hm2，每年冬季自然枯萎于茶园行间表土，其成熟的种子也随之散落，在次年春天自然萌发。有机肥中有机质质量分数368.9 g/kg，全N 9.0 g/kg，全P (P2O5)22.90 g/kg，全K 5.29 g/kg。化肥分别用尿素、磷酸一铵和氯化钾。

供试茶树为黄观音(Camelliasinensis)，2006年5月定植。由于茶树树龄较小，养分需求量较少，2006年10月19日和2007年4月3日两次施肥水平较低，即N 51.45 kg/hm2，P2O516.95 kg/hm2和K2O 16.95 kg/hm2；此后按照正常水平施肥,施肥量详见表1。

表1　各处理小区的施肥量　kg/hm2

注： CK为不施肥；NPK为施全量化肥；1/2 NPKOM为施半量化肥+半量有机肥；OM为施全量有机肥；NPKL为施全量化肥+豆科绿肥；1/2 NPKOM+L为施半量化肥+半量有机肥+豆科绿肥。下同。

2.2　样品采集与测定

数据采用SAS 8.02软件进行ANOVA方差分析和Duncan’s新复极差法多重比较。

3结果与分析

3.1　不同培肥模式下闽东茶园水土流失特征

3.1.1不同培肥模式下茶园地表径流流失特征不同培肥模式下茶园地表径流流失特征如图1所示。由图1可得，径流流失的大小顺序为：OM>1/2 NPKOM>CK>NPKL>1/2 NPKOM+L>NPK。表明套种圆叶决明的NPKL和1/2 NPKOM+L两种培肥模式的径流流失量较小，因为套种圆叶决明，其地上部分的枝叶能减少雨滴溅蚀以及拦截部分降水，加之地下部分根系的穿插作用，使土壤具有良好的孔隙结构，从而增加水分入渗，减少了地表径流[15]。NPK处理的径流流失量最小，这一定程度上是受土壤质地的影响所致。因为单施化肥NPK处理的土壤中粗砂粒和中砂粒含量均处于较高水平，而粉粒和黏粒含量则都较低，导致土壤蓄水保肥性能差[13,16]，从而增强了土壤水分入渗，减少了地表径流的流失。

3.1.2不同培肥模式下茶园地表径流中泥沙流失特征由图1可知，不同培肥模式下泥沙流失量变化趋势与径流流失特征相似，流失量有大到小表现为：OM>1/2 NPKOM>NPKL>CK>NPK>1/2 NPKOM+L。单施有机肥OM处理虽可提升土壤的肥力水平[16]，但同时土壤流失量也较大。因此，施用有机肥的同时，需结合圆叶决明套种，进行综合培肥处理，才能有效控制土壤流失。

图1　研究区不同培肥模式下茶园地表产流产沙特征

注：不同小写字母表示各处理间存在显著差异(p<5%)。下同；处理1为CK， 2为NPK， 3为1/2NPKOM， 4为OM， 5为NPKL， 6为1/2NPKOM+L。

3.2　不同培肥模式下闽东茶园氮磷流失特征

表2　不同培肥模式下茶园地表径流氮、磷组分流失特征

注：表中数据为平均值±标准差; 不同小写字母表示各处理间存在显著差异(p<5%)。下同。

3.2.2不同培肥模式下茶园泥沙中氮、磷养分流失特征茶园小区泥沙中携带的氮、磷流失特征详见表3。由表3可以看出，OM处理的土壤TN，TP流失量均较高，而1/2 NPKOM+L处理则较低。因此，虽然施用有机肥可以促进与氮、磷循环元素有关酶的活性，从而增加土壤有效氮、磷的含量[24-25]，但是在茶园施用有机肥的同时，应套种圆叶决明，才能达到培肥保肥的作用。此外，处理CK，NPK，1/2 NPKOM，OM，NPKL及1/2 NPKOM+L的径流携带的TN质量分数分别是泥沙的2.78，1.12，2.99，3.02，4.52和3.01倍，而TP则分别是泥沙的0.80，1.32，0.72，0.26，0.56，1.35倍。

表3　不同培肥模式下茶园地表泥沙氮、磷流失特征

4结 论

(1) 不同培肥模式对茶园地表径流流失量影响存在明显差异。单施有机肥的OM处理径流流失量大，但配施化肥、并套种圆叶决明后，可以减控地表径流的损失。

(2) 不同培肥处理对茶园表土泥沙侵蚀量影响存在显著差异。1/2 NPKOM+L处理的土壤流失量较小，能有效降低茶园土壤的流失，而OM处理下茶园产沙量相对较大。

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Effect of Different Fertilization Patterns on Losses of Soil, Water and Nitrogen, Phosphorus from Tea Garden in Eastern Fujian Province

WANG Limin, LIN Xinjian, HUANG Dongfeng, LI Weihua, FAN Ping

(InstituteofSoilandFertilizer,FujianAcademyofAgriculturalSciences,Fuzhou,Fujian350013,China)

Abstract：[Objective] The effect of fertilization patterns on losses of soil, water and nitrogen, phosphorus from tea garden in eastern Fujian Province was studied in order to provide a scientific basis for evaluation and prevention and control of soil and water loss in this region. [Methods] The experiment contained six treatments: no fertilization(CK), chemical fertilizers(NPK), half-organic manure plus half-chemical fertilizers(1/2 NPKOM), organic manure(OM), legume stover returned plus chemical fertilizers(NPKL), half-organic manure plus legume stover returned plus half-chemical fertilizers(1/2 NPKOM+L). [Results] Among all the treatments, water losses were ranked as OM>1/2 NPKOM>NPKL>CK>NPK>1/2 NPKOM+L, and soil losses followed the orders of OM>1/2 NPKOM>NPKL>CK>NPK>1/2 NPKOM+L. Furthermore, the OM treatment had maximum concentrations of soil nutrients including total N (TN), dissolved N (DN), NO3—N, —N, total P(TP) and dissolved P(DP) losses in runoff, while the 1/2 NPKOM+L treatment had minimum concentrations of those nitrogen and phosphorus fractions compared to other fertilizer treatments. Similarly, the contents of TN, TP in sediment were the highest in OM treatment, but the lowest in 1/2 NPKOM+L treatment. [Conclusion] The 1/2 NPKOM+L treatment could be considered as a better choice of fertilization practice with respect to reducing soil, water, and nitrogen, phosphorus nutrient losses from tea soils in the region.

Keywords:fertilization pattern; tea garden; soil and water loss; nitrogen and phosphorus loss

文献标识码：A

文章编号：1000-288X(2015)04-0069-04

中图分类号：S157.3

通信作者：林新坚(1956—),男(汉族),福建省永泰县人,学士,研究员,主要从事土壤微生物技术与土壤培肥研究。E-mail:xinjianlin@163.com。

收稿日期：2014-06-20修回日期：2014-07-02

资助项目：国家科技支撑计划项目“主要类型农牧废弃物制肥质量控制及产业化循环利用集成示范”(2012BAD14B15-6); 福建省农业科学院博士科研启动基金项目(2010BS-7); 福建省自然科学基金项目(2011J05057)； 福建省农业科学院青年人才创新项目(2014CX-5)

第一作者：王利民(1979—),男(汉族),江西省鹰潭市人,博士,主要从事土壤改良利用研究。E-mail:gb898@126.com。