茶叶是我国西南丘陵山区主要的特色经济产业之一，也是重庆实现乡村振兴的民生产业。茶树因其频繁采摘的特性，在采茶季会消耗大量的养分，而要实现茶园的优质高产必须保证充足的生长养分供给。已有的研究表明，合理施肥是快速增加土壤养分、有效提升土壤肥力、保障茶叶增产提质的一项重要管理措施；平衡施肥、有机无机配施可明显改善土壤微生物学特性^[1-4]。微生物参与土壤中一切生物地球化学循环过程。土壤微生物生物量是土壤活性养分的“库”和“源”，其中微生物生物量碳和氮与土壤有机质矿化密切相关，能够直接反映土壤碳素和氮素周转状况^[5-6]。土壤微生物通过分泌酶来体现其对养分的需求，土壤酶活性的强弱又表征土壤养分的转化能力，蔗糖酶参与土壤中碳水化合物的转化，脲酶参与土壤含氮有机物的转化，分别是土壤碳、氮循环的重要酶类^[7]；水解酶是土壤活性有机碳分解的驱动者，其中土壤 β-葡萄糖苷酶和土壤 β-纤维二糖苷酶不仅为土壤有机碳的分解吸收提供能量，还是土壤碳循环过程的代表指示物^[8-10]。可见，土壤微生物生物量和酶活性是土壤碳、氮养分和土壤肥力的重要评价指标。

科学合理地施肥是茶园生产管理中的重要环节，有机无机配施是目前常用的施肥方式，而有机肥、无机肥种类的选择和施用量的把控是保证茶叶优质高产的前提。近年来，各种作物均实行化肥减量施用，为保证作物品质与产量，一种新型肥料——缓释肥得到广泛应用，使用缓释肥替代普通化肥不仅能提高土壤酶活性^[11]，减缓养分的释放速度，保证作物不同生长期对养分的需求^[12]，同时还能改善作物品质，稳定作物产量^[13]。目前，关于不同施肥措施对土壤微生物学特性的影响研究多集中于大田作物土壤，有关长期定位施肥对山地丘陵区茶园土壤微生物学特性影响的研究报道较少。因此，本研究以重庆市茶叶核心生产地永川区茶园为对象，研究不同肥料配施脲甲醛缓释肥下土壤微生物生物量碳 （MBC）、微生物生物量氮（MBN）和相关土壤酶活性在不同茶叶生长期的变化规律，以期为建立科学合理的肥料配施模式，控制茶园化肥用量，促进茶叶可持续发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究样地概况

研究样地位于重庆市永川区茶山竹海 （105°53′E，29°22′N，海拔 569.9 m），属亚热带季风性湿润气候，年均气温 17.7℃，年均降水量 1015.0 mm，年均日照时数 1218.7 h，无霜期 317 d。样地主要茶树品种有福鼎大白茶、蜀永 1 号等，土壤类型为山地黄壤，基础肥力水平为 pH 4.11、有机质 22.19 g/kg、全氮 1.04 g/kg、全磷 0.32 g/kg 和全钾 15.67 g/kg。

1.2 试验设计

选择样地内幼龄茶园开展肥料配施试验，茶树品种为福鼎大白茶，2014 年 10 月定植，双行双株错窝种植，行距 × 丛距为 1.5 m×0.3 m。于茶树定植第二年开展施肥处理试验，选择中坡位置，茶园设置 50 m × 50 m 试验样地，将样地划分为 25 个 8 m×8 m 小区（图1）。基肥施用包括菌渣（T1）、生物炭 + 复合肥（T2）、有机肥（T3）、生物炭有机肥（T4）和复合肥（CK）5 种肥料配施类型，按 180 kg/hm² 纯氮量施用，追肥统一施用脲甲醛缓释肥，按 120 kg/hm² 纯氮量施用（表1）。基肥和追肥分别于每年 10 月下旬至 11 月上旬和次年 1 月下旬开沟施入茶园，每个处理重复 5 次，小区面积 64 m²。茶园按常规方式进行管理，6 和 10 月分别对茶树进行轻修剪，适时对茶园浇水除草，并根据茶园虫害发生情况进行防治。具体施肥量见表1。

注：每个斑块显示一个肥料配施处理。

1.3 样品采集与分析

于 2018 年春茶期（4 月）、夏茶期（7 月）和秋茶期（10 月）及 2019 年冬管期（2019 年 1 月），采用土钻采集 0～20 cm 土层样品，采样位置位于树冠下和树行间，在每个试验小区采集 4 钻土壤，混合作为一个土样。样品于 12 h 内带回实验室，剔除根系和杂质分为两部分，一部分自然风干用于测定土壤理化性质，另一部分过 2 mm 筛，存于 4℃冰箱待用，用于土壤速效养分和微生物活性测定。

土壤 MBC 和 MBN 含量采用改进的氯仿熏蒸-K₂SO₄ 浸提法测定，浸提液中的碳和氮采用总有机碳分析仪（TOC-VcPH + TNM-1，Shimazu Inc.， Kyoto，Japan）测定，土壤 MBC 和 MBN 含量由熏蒸土壤与未熏蒸土壤提取的总有机碳和全氮的差值除以转换系数（0.45）得到^[14]。土壤脲酶（URE）活性采用脲素比色法测定，土壤蔗糖酶（INV）活性用 3，5-二硝基水杨酸比色法^[15]测定，土壤 β-葡萄糖苷酶（BG）和土壤 β-纤维二糖苷酶（CBH）活性参考 Saiya-Cork 等^[16] 的方法测定，土壤铵态氮 （NH₄ ⁺-N）采用靛酚蓝比色法测定，硝态氮（NO₃^--N） 采用酚二磺酸比色法测定，土壤有效磷（AP）的测定采用 0.5 mol/L 碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法，土壤速效钾（AK）的测定采用 NH₄OAc 浸提-火焰光度法，土壤有机碳（SOC）测定采用重铬酸钾外加热法^[17]。称取新鲜土壤 30 g 加约等于田间持水量 60% 的水于 25℃下培养 7~15 d，取 15 g 土与 100 mL 精制氯仿分别置于烧杯中，利用真空干燥器反复抽滤直至除尽土壤吸附的氯仿，将培养后的土壤加入硫酸进行熏蒸、振荡，过滤，土壤滤液中的总氮 （DTN）使用连续流动分析仪测定，土壤可溶性有机氮（DON）含量采用公式 DON=DTN-（ NO₃^--N + NH₄ ⁺-N）计算^[18]。

1.4 数据处理

运用 Excel 2010 和 SPSS 20.0 对数据进行统计分析。采用双因素方差分析比较分析不同基肥类型、茶叶采收季节及其交互作用对土壤微生物生物量、土壤酶活性的影响。对同一茶叶采收季节不同基肥类型各指标进行单因素方差分析，LSD 法进行多重比较（α=0.05）。Pearson 相关系数分析土壤微生物生物量、土壤酶活性与土壤养分间的相关性。Linear regression 线性回归进行土壤微生物生物量、土壤酶活性与土壤养分之间的通径分析，计算直接和间接通径系数，运用 Origin Pro 2018 作图。

2 结果与分析

2.1 不同施肥措施茶园土壤微生物生物量碳、氮的变化

如图2 所示，土壤 MBC 随茶叶生长期推进呈先降后升的变化趋势。以冬管期最高，秋茶期最低。不同基肥配施脲甲醛缓释肥处理显著 （P<0.05）影响了 MBC（表2），同时处理效应随茶叶生长期不同而差异显著（P<0.05）。与对照相比，同一茶叶生长期内，有机肥配施脲甲醛缓释肥显著提高了春茶期 MBC 含量，提高幅度为 50.34%；菌渣配施脲甲醛缓释肥处理显著降低了夏茶期、秋茶期和冬管期 MBC 含量，降低幅度分别为 27.11%、 46.01% 和 35.67%。

土壤 MBN 随茶叶生长期推进逐渐下降 （图2）。不同基肥配施脲甲醛缓释肥处理显著 （P<0.05）影响了 MBN（表2），同时处理效应随茶叶生长期不同差异显著（P<0.05）。与对照相比，同一茶叶生长期内，生物炭有机肥配施脲甲醛缓释肥处理显著提高了春茶期和夏茶期 MBN 含量，提高幅度分别为 61.16% 和 25.27%；菌渣配施脲甲醛缓释肥处理显著降低了秋茶期和冬管期 MBN 含量，降低幅度分别为 37.70% 和 29.99%。

土壤微生物生物量碳氮比（C/N）随茶叶生长期推进呈现升—降—升的变化趋势（图2）。与对照相比，同一茶叶生长期内，有机肥配施脲甲醛缓释肥处理提高了春茶期、夏茶期和冬管期土壤微生物量 C/N，提高幅度分别为 51.23%、12.09% 和0.48 %；生物炭有机肥配施脲甲醛缓释肥处理降低了秋茶期土壤微生物量 C/N，降低幅度为 18.49%。

注：不同小写字母表示同一采样时期施肥处理间土壤微生物生物量的差异显著（P<0.05）。

注：** 表示 P<0.01，* 表示 P<0.05。

2.2 不同施肥措施土壤酶活性的变化

不同基肥配施脲甲醛缓释肥处理显著（P<0.05） 影响了土壤 β-葡萄糖苷酶（BG）、土壤 β-纤维二糖苷酶（CBH）、土壤脲酶（URE）和土壤蔗糖酶（INV）活性（表2），同时处理效应随茶叶生长期不同差异显著（P<0.05）。土壤 β-葡萄糖苷酶（BG）和土壤 β-纤维二糖苷酶（CBH）活性均随茶叶生长期推进呈先降后升的变化趋势（图3），以春茶期最高（除 T3 外），夏茶期最低。与对照相比，同一茶叶生长期内，菌渣配施脲甲醛缓释肥显著提升了春茶期土壤 BG 活性，提升幅度为 45.56%；有机肥配施脲甲醛缓释肥显著提升了秋茶期、冬管期的土壤 BG 活性和夏茶期土壤 CBH 活性，提升幅度分别为 56.0%、56.49% 和 62.50%。而春茶期、秋茶期和冬管期土壤 CBH 活性受到抑制，菌渣配施脲甲醛缓释肥显著降低了土壤 CBH 活性，降低幅度分别为 57.13%、29.05% 和 40.60%。土壤 URE 活性随茶叶生长期推进呈先降后升再降的变化趋势（图3），夏茶期最低；土壤 INV 活性随茶叶生长期推进呈逐渐下降的变化趋势。与对照相比，同一茶叶生长期内，菌渣配施脲甲醛缓释肥显著提升了春茶期土壤 URE 活性，提升幅度为 44.32%；有机肥配施脲甲醛缓释肥显著提升了夏茶期、秋茶期和冬管期土壤 URE 活性，提升幅度分别为 16.49%、 80.73% 和 34.62%。与之相反，与对照相比，同一茶叶生长期内，施肥处理土壤 INV 活性均受到抑制，生物炭 + 复合肥配施脲甲醛缓释肥显著降低了春茶期、夏茶期、秋茶期和冬管期土壤 INV 活性，降低幅度分别为 32.59%、46.55%、76.16% 和 56.42%。

2.3 土壤养分对土壤微生物生物量碳氮和酶活性的影响

从表3 和 4 结合来看，土壤 AP 对 MBC 的直接通径系数为 0.311，直接影响作用最大，通过各因素对 MBC 的间接通径系数为 0.231，与 MBC 之间呈极显著（P<0.01）正相关；土壤 NO₃^--N 对 MBN 的直接通径系数为 0.319，直接影响作用较大，通过各因素对 MBN 的间接通径系数为 0.220，与 MBN 之间呈极显著（P<0.01）正相关；DON 对土壤 BG 活性的直接通径系数为 0.261，直接影响作用最大，通过各因素对土壤 BG 活性的间接通径系数为-0.126，与土壤 BG 活性之间呈显著（P<0.05） 正相关；土壤 CBH 活性与土壤 SOC 和 DON 之间呈极显著（P<0.01）正相关；NO₃^--N 对土壤 URE 活性的直接通径系数为 0.330，直接影响作用最大，通过各因素的间接通径系数为-0.146，与土壤 URE 活性之间呈极显著（P<0.01）正相关；土壤 SOC 对土壤 INV 活性的直接通径系数为 0.615，直接影响作用最大，通过各因素对 SOC 的间接通径系数为 0.245，与土壤 INV 活性之间呈极显著（P<0.01） 正相关。

注：** 表示极显著相关（P<0.01），* 表示显著相关（P<0.05）。

3 讨论

3.1 不同施肥措施对茶园土壤微生物生物量碳、氮的影响

施肥可提高土壤 MBC、MBN 含量，并随季节转变波动明显。本研究发现，有机无机配施提高了春茶期茶园土壤 MBC、MBN 含量，其中有机肥配施缓释肥对土壤 MBC 和生物炭有机肥配施缓释肥对土壤 MBN 的促进作用最为显著。可见，春季气温的回升，受“春坝作用”影响，微生物较植物对养分更具有竞争力^[19-20]，有机肥中丰富的有机物料分解后为土壤微生物提供碳源和氮源，刺激其生长，促进微生物碳、氮的积累^[21]，添加了生物炭的有机肥更利于低含碳量的细菌繁殖^[22]，因此对微生物量氮提升显著。而本研究中菌渣配施缓释肥较其他施肥措施土壤 MBC 含量在不同季节均最低，这可能是由于菌渣的碳氮比较高，腐解相对较慢^[23]，造成碳素释放较低，对微生物分解碳素的激发作用弱^[24]。本研究双因素方差分析表明，土壤 MBC、MBN 均受季节及施肥和季节交互作用影响显著，其中茶园土壤 MBC 含量随季节变化先降后升，在冬管期达到最高，而土壤 MBN 含量则随季节变化逐渐下降。这主要是由于植物生长季土壤微生物对养分的竞争能力减弱，植物吸收土壤养分降低了底物水平，抑制微生物的生长^[25]，这与本研究土壤 MBC、MBN 与土壤养分呈正相关的结果吻合。冬季植物进入休眠期，不再和土壤微生物竞争土壤养分，同时秋季施肥增加了土壤养分，茶树修剪后的枝条归还茶园也导致高浓度的可溶性碳在冬季释放，土壤得以补充大量的碳源，促进微生物生长，土壤 MBC 回升，这与一些亚热带森林的研究结果一致^[26-29]。相关性和通径分析综合得出，土壤 AP 对 MBC 的直接影响作用最大，土壤中磷元素的增加能显著提高 MBC 含量，与凌小莉等^[30]、向君等^[31]的研究结果一致，这可能是由于 AP 含量的增加改变了土壤关键元素化学计量特征；土壤 NO₃^--N 对 MBN 的直接影响作用最大，NO₃^--N 作为土壤碱解氮中主要的无机态氮，主要来源为土壤 MBC，有机肥的施入促进了 MBN 矿化成无机态氮，增加了碱解氮的含量^[32]。

3.2 不同施肥措施对茶园土壤酶活性的影响

土壤 BG、CBH、URE 和 INV 作为土壤碳氮转化的关键酶，是研究土壤生态效应的有效传感器^[33-34]。本研究发现，不同基肥、茶叶生长期以及二者交互作用显著影响土壤酶活性。菌渣配施脲甲醛缓释肥显著提升了春茶期土壤 BG 活性，有机肥配施脲甲醛缓释肥显著提升了秋茶期、冬管期的土壤 BG 活性，而菌渣配施脲甲醛缓释肥显著降低了春茶期、秋茶期和冬管期土壤 CBH 活性，BG 和 CBH 同为参与碳循环的主要水解酶，菌渣、有机肥中的有机物料的输入刺激了土壤 BG 活性的增加，这与石丽红等^[35]、丁维婷等^[36]、张鑫等^[37] 对水稻、小麦和玉米中的研究结果一致。同时土壤中植株残留的纤维素等通过土壤 CBH 首先降解成纤维素二糖，给土壤 BG 提供了更多的反应底物，活性增强，随着碳源的不断增加，限制了氮源，而化肥的施入能迅速提高土壤中氮素养分含量，使得有机无机配施下土壤 CBH 活性相较单施化肥受到抑制，但并未影响土壤 BG 活性，仍较单施化肥提升，其作用机理还有待进一步研究。本研究中，菌渣配施脲甲醛缓释肥显著提升了春茶期土壤 URE 活性，有机肥配施脲甲醛缓释肥显著提升了夏茶期、秋茶期和冬管期土壤 URE 活性。菌渣的腐解为土壤提供了丰富的有机碳，土壤脲酶活性与 SOC 含量呈显著正相关（表3），前期为其活性提高创造了有利条件，但分解菌渣需要大量的土壤矿质氮，从而在分解过程中会与茶树生长产生争氮现象^[7，38]，有机肥在后期加速了缓释肥中氮素的释放，促进了茶树和微生物的生长，提高了土壤 URE 活性。而不同施肥措施土壤 INV 活性受到抑制，其中生物炭 + 复合肥配施脲甲醛缓释肥显著降低了茶叶不同生长期土壤 INV 活性，这可能与生物炭具有吸附性，进入土壤后吸附保护酶促反应结合位点，抑制酶促反应^[39]，加之生物炭 + 复合肥组合为化肥，土壤无有机质摄入，降低了酶活性。本研究还发现，土壤 BG、CBH 和 URE 活性均在夏茶期表现出最低值，这可能和茶树的特殊生长方式有关，春茶的频繁采摘提高了茶树对土壤中氮元素的吸收利用率，缓释肥逐渐释放氮元素来满足春茶期的需求，到夏茶期氮素量陡然降低，同时重庆高温高湿的气候特征，造成几种酶活性的下降。相关性和通径分析综合得出，土壤 DON 直接影响着土壤 BG 活性，土壤 NO₃^--N 则直接影响着土壤 CBH、URE 和 INV 活性。一方面是土壤 DON 是可被利用的有机氮，另一方面土壤 NO₃^--N 更受茶叶偏爱，同时有机肥的施入也促进了 2 种有效氮向微生物量氮转化，进而影响相关土壤酶活性。

4 结论

综合不同施肥措施对茶园土壤 MBC、MBN 和酶活性的影响，商品有机肥配施脲甲醛缓释肥有利于提升茶树产茶期内的土壤 MBC 含量，菌渣配施脲甲醛缓释肥有利于提升春茶期土壤 BG 和 URE 活性。因此，在重庆地区的茶园施肥管理中，可选用合适的基肥（商品有机肥或菌渣），搭配缓释肥作为追肥，提高土壤微生物学活性，提升茶园土壤质量。

参考文献