摘要
为探究不同施肥措施对喀斯特茶园土壤及茶叶产量和品质的影响，建立合理的施肥模式。选择贵州省毕节市喀斯特地区集中连片茶园进行田间试验，设置对照（CK）和 4 种不同施肥措施：单施菜籽饼肥（T1）； 单施生物菌肥（T2）；单施有机肥（T3）；间作绿肥白三叶（T4）。研究不同施肥措施对土壤养分、土壤酶活性及茶叶产量、矿质元素、品质指标的影响。与 CK 相比，各处理中土壤养分提高最大的分别是 T1 中交换性钙 （3.46 cmol/kg），T2 中 pH（5.92）、全磷（0.85 g/kg）、全钾（10.10 g/kg）、有效锰（37.35 mg/kg）、有效铜（3.31 mg/kg）、交换性镁（0.60 mg/kg），T3 中有机质（60.54 g/kg）、全氮（3.91 g/kg）、碱解氮（286.75 mg/kg）、有效磷（8.50 mg/kg）、速效钾（126.58 mg/kg）、有效铁（4.65 mg/kg），T2 和 T3 对土壤养分的提升效果较好。各处理中土壤酶活性提高最大的分别是 T3 中脲酶［1.05 mg/（g·d）］、酸性磷酸酶［7.18 mg/（g·d）］，T4 中过氧化氢酶（3.03 mL/g），T1 中蔗糖酶［53.51 mg/（g·d）］，各处理对过氧化氢酶的影响不显著。各处理中茶叶产量提高最大的是 T3（1907 kg/hm2 ）；茶叶矿质元素提高最大的分别是 T3 中 N（20.14 g/kg）、P（3.15 g/kg）、Mg（0.97 g/kg）、Mn（478.47 mg/kg）、Cu（12.04 mg/kg），T2 中 K（22.06 g/kg）、Ca（1.53 g/kg）、Al（8.56 g/kg）、Fe （352.72 mg/kg）、Zn（43.60 mg/kg）； 茶叶品质提高最大的分别是 T3 中氨基酸（14.40 mg/kg）、咖啡碱 （24.78 mg/kg）、水浸出物（40.40%）、儿茶素（546.60 g/kg），T2 中茶多酚（131.1 mg/kg）。4 种施肥措施均在一定程度上提升了土壤肥力和茶叶品质，单施生物菌肥和有机肥对土壤养分和茶叶矿质元素的提升效果较好，单施有机肥对茶园土壤酶活性和茶叶产量及品质提升效果最佳，生物菌肥次之。土壤的有机质、碱解氮、有效磷、速效钾和磷酸酶含量与大部分茶叶营养指标呈显著正相关。主成分分析共提取出 4 个主成分，不同施肥处理效益的综合评价排序为单施有机肥 > 单施生物菌肥 > 单施菜籽饼肥 > 单施绿肥白三叶。
Abstract
The effects of different fertilization measures on soil and tea yield and quality of karst tea garden were explored in order to establish a reasonable fertilization mode．Field experiments were carried out in centralized continuous tea garden in karst area of Bijie City，Guizhou Province．Control group（CK）and four different fertilization measures were set up：application of rapeseed cake fertilizer（T1），application of biological fertilizer（T2），application of organic fertilizer（T3），intercropping with green manure and white trefoil（T4）．The effects of different fertilization measures on soil nutrients，soil enzyme activities，tea yield，mineral elements and tea quality elements were studied. Compared with CK，the largest increase in soil nutrients in each treatment was exchangeable calcium（3.46 cmol/kg）in T1，pH（5.92），total phosphorus（0.85 g/kg），total potassium（10.10 g/kg），available manganese（37.35 mg/kg），available copper（3.31 mg/kg），and exchangeable magnesium（0.60 mg/kg）in T2．The organic matter（60.54 g/kg），total nitrogen（3.91 g/kg），alkali-hydrolyzed nitrogen（286.75 mg/kg），available phosphorus（8.50 mg/kg）， available potassium（126.58 mg/kg），and available iron（4.65 mg/kg）in T3．T2 and T3 had better effects on soil nutrient enhancement．The largest increase in soil enzyme activity in each treatment was urease［1.05 mg/（g·d）］and acid phosphatase ［7.18 mg/（g·d）］in T3，catalase（3.03 mL/g）in T4，and sucrase［53.51 mg/（g·d）］in T1．The effects of each treatment on catalase were not significant．Among all treatments，T3（1907 kg/hm2 ）showed the largest increase in tea yield. N（20.14 g/kg），P（3.15 g/kg），Mg（0.97 g/kg），Mn（478.47 mg/kg）and Cu（12.04 mg/kg）in T3 and K（22.06 g/kg），Ca（1.53 g/kg），Al（8.56 g/kg），Fe（352.72 mg/kg），Zn（43.60 mg/kg）in T2 were the maximum increases in mineral elements of tea，respectively．The highest improvement of tea quality was amino acid（14.40 mg/kg），caffeine（24.78 mg/kg）， water extract（40.40%），catechin（546.60 g/kg）in T3 and tea polyphenols（131.1 mg/kg）in T2．The four fertilization measures all improved soil fertility and tea quality to a certain extent．The improvement effects of application of biological fertilizer and organic fertilizer on soil nutrients and tea mineral elements were better．The improvement effects of application of organic fertilizer on soil enzyme activity and tea quality were the best，followed by biological fertilizer．The contents of soil organic matter，alkali-hydrolyzed nitrogen，available phosphorus，available potassium and phosphatase were significantly positively correlated with the nutritional indexes of most tea leaves．A total of 4 principal components were extracted from the analysis of principal components．The comprehensive evaluation ranking of different fertilization treatment benefits was as follows：application of organic fertilizer > application of biological bacterial fertilizer > application of rapeseed cake fertilizer > application of green fertilizer and white clover．
Keywords
茶（Camellia sinensis L.）是世界上消费量最大的加工饮料，广泛种植于热带和亚热带地区，尤其是亚洲、非洲和拉丁美洲国家的相应地区[1]。由于茶叶中富含有益的抗氧化剂、维生素和氨基酸，在过去几十年中的受欢迎程度一直在稳步提高[2]。随着茶叶生产市场需求的不断增长和土地可用性的限制，越来越多的茶农开始使用人工施肥的方式来提高茶叶产量[3-4]。贵州省是典型的喀斯特地区，贵州省毕节市保存着贵州面积最广的古茶园，近年来，茶产业已成为毕节市经济增长的支柱产业。毕节市喀斯特地区土壤浅薄、保水能力弱，生长中局部和临时性干旱频繁，导致古茶树的开发利用和可持续生产受到严重影响，因此，研究不同施肥模式对喀斯特地区土壤和茶叶的影响具有积极意义。
大量学者对茶园不同配方施肥已做了诸多研究，张峻伟等[5] 在绿茶为主的茶园中研究发现，有机肥配施氨基酸叶面肥可提升 23% 的经济效益，朱寒阳等[6]对湖南省长沙市茶园的研究发现与 CK 相比，菜籽饼肥配施绿肥土壤酶活性提高了 2.15%～56.03%。在茶园中间作绿肥也可提升土壤肥力、降低茶园土壤重金属含量，对茶园土壤的生态环境改良具有积极作用[7]。土壤养分转化效率与其酶活性密切相关，合理施用肥料可为土壤酶提供更多的酶促基质，从而提高养分利用效率[8]。主成分分析根据特征向量和累积贡献率确定主成分的构成，可较为准确地了解各性状的综合表现，在科学研究中具有一定的理论和实际意义[9]。目前，运用主成分分析对土壤理化指标和植物经济品质进行综合评价已在杨梅[10]、烟草[11]、樱桃[12]和板栗[13]等植物上有所研究。茶叶研究方面，朱小花等[14]运用主成分分析对不同施肥处理对广西‘桂香’和‘金萱’茶品质影响的进行了研究；杨一山等[15] 运用相关性分析和主成分分析对不同产地金花茶叶主要活性成分含量及其与土壤因子的关系进行了研究。茶树对养分的需求因产地和品种的不同而有所区别，课题组前期对毕节市茶园土壤养分和管护进行了研究[16-17]。目前，针对喀斯特地区茶园施肥试验的相关研究鲜有报道，为了提高喀斯特地区茶园土壤肥力和品质，从而提高茶叶产量和品质，迫切需要采用优化施肥策略以助推茶产业健康发展。
为探究不同施肥模式下喀斯特茶园土壤和茶叶品质变化，本文通过田间试验，研究 4 种不同施肥措施对茶园土壤肥力、土壤酶活性、茶叶产量、矿质元素以及茶叶品质的影响，并运用相关性分析和主成分分析方法对不同施肥模式的效益进行综合评价，建立合理的施肥模式，研究指导喀斯特茶园管理，为贵州喀斯特地区茶产业的发展提供理论和实践基础。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验地位于贵州省毕节市亮岩镇核桃村集中连片茶园，地处 27°62′N、105°45′E，海拔 1289 m，属典型的喀斯特溶岩山区。亮岩镇年均温 13.2℃， 1 月平均气温 4.5℃，7 月平均气温 21.5℃。生长期年平均 265 d，无霜期年平均 280 d，年均降水量 1121.6 mm。
1.2 试验设计
供试茶树为同一种源的 10 年生扦插茶树，共设 5 个处理，每个处理 3 个重复，随机排列，设保护行。具体如下：对照（CK），不施肥；单施菜籽饼肥 300 kg/hm2 （T1）；单施生物菌肥 100 kg/hm2 （T2）；单施有机肥 300 kg/hm2 （T3）；间作绿肥白三叶 15 kg/hm2（T4）。T4 在距主干 45 cm 处进行撒播，深度控制在 4 cm 左右。供试肥料中菜籽饼肥养分含量为有机质 63%、N 4.6%、P2O5 2.48%、K2O 1.4%；生物菌肥的有效活菌数≥ 6 亿个 /g，有机质≥ 45%，含解淀粉芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌，N 2%、不含 P、K；有机肥含有机质 52%、有效活菌数 0.2 亿 /g、N 1.1%、P 4.6%、K 1.9%、Se 0.4%；绿肥为白三叶。试验于 2018 年 12 月开始，T1～T3 处理于每年 12 月一次性施肥，连续施肥 4 年，均在距茶树主干 20 cm 左右开沟施后盖土。T4 处理于每年 12 月在距主干 45 cm 处进行撒播，连续播种 4 年，深度控制在 4 cm 左右。
1.3 指标测定
1.3.1 土壤养分和酶活性
土壤采集时间为 2022 年 4 月，各处理按 5 点取样法采集 0～20 cm 土层样品，混匀带回实验室经风干除杂过筛后备用。土壤养分测定的指标及方法：土壤 pH 采用电位法；有机质采用重铬酸钾氧化法；全氮采用凯氏定氮法；碱解氮采用碱解扩散法；全磷和有效磷采用钼锑抗比色法；全钾和速效钾采用火焰光度法；交换性钙、交换性镁、有效铁、有效锰、有效铜采用分光光度法[18]。测定土壤脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶及蔗糖酶的活性：土壤脲酶、磷酸酶和蔗糖酶的活性均采用试剂盒进行测定，过氧化氢酶采用高锰酸钾容量法测定，其活性以 20 min 后每克土壤分解的过氧化氢的毫克数表示，每个指标设置 3 个重复。
1.3.2 茶叶产量与品质
茶叶采集时间为 2022 年 4 月，各处理随机取 3 个样方，样方面积为 33 cm×33 cm，调查样方内芽密度，测量一芽二叶百芽重量，记录当年春茶鲜叶重，以此计算总产量。采集一芽二叶鲜叶，蒸清固样 2 min 后烘干粉碎，用于茶叶矿质元素和品质指标测定。茶叶矿质元素测定的指标及方法：N 采用氮元素分析仪法，P 采用钼锑抗比色法，K 采用火焰光度计，Ca、Mg、Al、Cu、Fe、Zn、Mn 采用分光光度计。茶叶品质元素测定的指标及方法：氨基酸采用茚三酮比色法、咖啡碱采用紫外分光光度法、茶多酚采用福林酚比色法、水浸出物采用沸水浸提-重量法、儿茶素含量采用气相色谱法[19]，每个指标设置 3 个重复。
1.4 数据处理
利用 Excel 2013 统计并计算相关数据，用 SPSS 20.0 对数据进行描述性及方差分析、邓肯多重比较、相关性分析和主成分分析，采用 Origin 2021 进行作图。
2 结果与分析
2.1 不同施肥措施对土壤 pH 有机质及养分的影响
2.1.1 pH 和有机质
由表1可知，不同施肥措施对土壤养分存在显著影响。各处理土壤 pH 为 5.29～5.92，较 CK（4.97）均有所提高，其中，T2（5.92）提升最大，增幅达 19.11%；其次为 T4（5.63），增幅达 13.28%。T2 土壤 pH 显著高于 CK 和其余处理；各处理间土壤 pH 差异显著，且均显著高于 CK。板结土壤养分管理的成功取决于土壤有机质的提升，土壤有机质含量是茶园土壤成熟度和肥力水平的重要指标。各处理土壤有机质为 38.24～60.54 g/ kg，较 CK（38.05 g/kg）均有提高，其中，T2 （58.11 g/kg）和 T3（60.54 g/kg）有机质含量较 CK 分别显著提高 52.72% 和 59.11%，二者差异不显著，但均显著高于其余处理；T1（43.92 g/kg）、T4（38.24 g/kg） 有机质含量较 CK 有所提高，但差异不显著。
2.1.2 土壤大量元素
氮、磷和钾是贫瘠土壤中的关键限制养分，这些养分的外源供应最终决定了产量和品质[20]，与 CK 全氮含量（2.69 g/kg）相比，T1（2.86 g/kg）、 T2（3.19 g/kg）、T3（3.91 g/kg）分别提高了 6.32%、 18.59%、45.35%； 而 T4 全氮含量（2.45 g/kg） 与 CK 相比则降低了 8.92%。与 CK 全磷含量（0.55 g/kg） 相比，T1（0.77 g/kg）、T2（0.85 g/kg）、T3 （0.73 g/kg）均得到提高，而 T4（0.46 g/kg）降低了 0.09 g/kg。T1、T2、T3 与 CK、T4 间差异显著。与 CK 全钾含量（7.53 g/kg）相比，各处理均能提高全钾含量，且与 CK 间存在显著差异。与 CK 相比，4 组处理的 3 种速效养分（碱解氮、有效磷、速效钾）均得到有效提高，且 T3 增幅均为最大。碱解氮含量中，T3（286.75 mg/kg）较 CK（255.68 mg/kg）增幅达 12.15%；有效磷含量中，T3（8.50 mg/kg）较 CK（6.10 mg/kg）增幅达 39.34%，与各处理间差异显著；速效钾含量中，T3（126.58 mg/kg） 较 CK（117.00 mg/kg）增幅达 8.19%。
2.1.3 土壤中、微量元素
各处理交换性钙和交换性镁与 CK 相比均有所提高，其中，T1 交换性钙含量比 CK（2.62 cmol/ kg）提高了 0.84 cmol/kg，各处理与 CK 间存在显著差异；T2 交换性镁含量（0.60 mg/kg）较 CK（0.43 mg/kg）提高了 0.17 mg/kg，增幅达 39.34%。各处理土壤有效铁含量在 3.92～4.65 mg/kg，与 CK 间差异显著，T3 和 T4 的有效铁含量分别为 4.65 和 4.35 mg/kg，与 CK（3.09 mg/kg）相比，增幅分别为 50.49% 和 40.78%，与 CK 有效锰含量（21.12 mg/kg）相比，各处理均有所提高，T1 和 T2 的有效锰含量分别为 35.77 和 37.35 mg/kg，增幅较大，与 CK 和其余处理间差异显著。T1、T2、T3 中有效铜含量较 CK 均得到大幅度提高，而 T4 则由 CK（1.08 mg/kg）下降到 0.95 mg/kg。
表1不同施肥措施对土壤 pH、有机质及养分含量的影响
注：不同小写字母表示不同处理间存在显著差异（P<0.05）。下同。
2.2 不同施肥措施对土壤酶活性的影响
2.2.1 脲酶
脲酶活性可以反映土壤氮素状况，由图1可知，T1 的脲酶活性显著大于其余各处理，较 CK [0.63 mg/（d·g）]提高到 1.61 mg/（d·g），增幅最大。各处理脲酶活性均高于 CK，增幅为 19.05%～155.56%。T2 与 T3 间差异不显著，但显著高于 CK，T4 高于 CK，但差异不显著。
2.2.2 酸性磷酸酶
土壤酸性磷酸酶对土壤中有机磷的矿化分解有正向促进作用，有益于茶树对磷的吸收利用，土壤酸性磷酸酶是一种催化有机磷转化为无机磷的水解酶，对土壤 pH 值极为敏感[21]。由图1可知，CK 与 T4 酸性磷酸酶活性无显著差异，T1、T2、T3 与 CK 差异显著。与 CK 酸性磷酸酶[6.29 mg/（g·d）] 相比，T3[7.18 mg/（g·d）]酸性磷酸酶活性最强，增加了 0.89 mg/（g·d）。
2.2.3 过氧化氢酶
过氧化氢酶是一种重要的氧化还原酶，可以在一定程度上表征土壤生物氧化过程的强度。由图1可知，CK 与 4 种施肥措施在过氧化氢酶活性上差异并不显著，T2 和 T4 的过氧化氢酶活性分别为 2.99 和 3.03 mL/g，与 CK 过氧化氢酶活性（2.83 mL/g）相比有所提高，T1 和 T3 的过氧化氢酶活性分别为 2.73 和 2.61 mL/g，与 CK 过氧化氢酶活性 （2.83 mL/g）相比有所降低。
2.2.4 蔗糖酶
蔗糖酶为将土壤中蔗糖分子分解成能够被植物和土壤微生物吸收利用的葡萄糖和果糖的水解酶，为土壤生物体提供充足的能源，其活性反映土壤有机碳累积与分解转化的规律。由图1可知，各处理的蔗糖酶活性大小依次为 T1>T3>T2>T4>CK，不同施肥处理均提高了蔗糖酶活性，且各处理间均存在显著差异。T1、T3、T2、T4 蔗糖酶活性分别为 56.92、 53.51、47.49、42.86 mg/（g·d），与 CK[39.16 mg/（g·d）]相比，分别提高了 45.35%、36.64%、 21.27%、9.45%。
图1不同施肥措施对土壤酶活性的影响
注：不同小写字母表示不同处理间存在显著差异（P<0.05）。下同。
2.3 不同施肥措施对茶叶矿质元素的影响
茶树中元素的含量不仅受土壤地球化学特征的影响，还受茶树选择性积累某些元素能力的影响，自然地理环境以及制茶技术对茶叶微量元素含量有影响[14]。不同施肥措施下茶叶矿质元素含量如表2所示。
表2不同施肥措施对茶叶矿质元素的影响
2.3.1 茶叶大量元素
与 CK 相比，T1、T2、T3、T4 的大量元素 N、 P、K 含量均得到提高，其中 T1、T2、T3、T4 的 N 元素含量分别为 18.00、18.63、20.14、17.42 g/ kg，与 CK（16.36 g/kg）相比分别提高了 10.02%、 13.88%、23.11%、6.48%，可见，单施有机肥对 N 元素的提高效果最好。T1、T2、T3、T4 的 P 元素含量分别为 2.85、2.72、3.15、2.55 g/kg，与 CK（2.13 g/kg）相比分别提高了 33.80%、27.70%、47.89%、 19.72%，各处理与 CK 间差异显著。T1、T2、T3、T4 的 K 元素含量分别为 19.07、22.06、19.87、20.37 g/kg，与 CK（18.84 g/kg）相比分别提高了 1.22%、 17.09%、5.47%、8.12%，单施生物菌肥与 CK 间差异显著，提升效果最佳。
2.3.2 茶叶中、微量元素
各处理茶叶 Ca 元素含量在 1.34～1.53 g/kg，较 CK（1.26 g/kg）均有所提高，其中，T2（1.53 g/kg）提升最大，增幅达 21.43%；其次为 T3（1.51 g/kg），增幅达 19.84%。T2 与 CK 间差异显著。各处理茶叶 Mg 元素含量在 0.86～0.97 g/kg，较 CK（0.78 g/kg）均有所提高，其中，T3（0.97 g/kg）提升最大，增幅达 24.36%；其次为 T2（0.92 g/kg），增幅为 17.95%。各处理与 CK 间差异不显著。T2 中 Al 元素含量为 8.56 g/kg，与 CK（7.25 g/kg）相比增加了 1.31 g/kg，增幅最大；而 T4（7.20 g/kg）与 CK 相比则降低了 0.69%，T2 与各处理及 CK 间差异显著。与 CK 相比，不同施肥措施下金属元素 Fe、 Mn、Cu 含量均有所提高，Fe 元素中，T2 含量为 352.72 mg/kg，与 CK（298.76 mg/kg）相比增幅最大， T3（334.56 mg/kg） 次之；Mn 元素中，T3 含量为 478.47 mg/kg，与 CK（407.67 mg/kg）相比增幅最大， T2（469.42 mg/kg） 次之；Cu 元素中，T3 含量为 12.04 mg/kg，与 CK（9.47 mg/kg）相比增幅最大，T2 （11.76 mg/kg） 次之。Zn 元素中，T2 含量为 43.60 mg/kg，与 CK（30.05 mg/kg） 相比增幅最大，而 T1 中 Zn 含量（28.06 mg/kg）与 CK 相比则降低了 6.62%。
2.4 不同施肥措施对茶叶品质的影响
氨基酸含量与茶叶品质密切相关，由图2可知，与 CK 相比，各施肥处理均可在一定程度上提高氨基酸含量，T1、T2、T3、T4 氨基酸含量分别为 12.54、12.59、14.40、11.73 mg/g，与 CK（10.89 mg/g）相比分别增加了 15.15%、15.61%、32.23%、 7.71%，CK 与 T1、T2、T3 间差异显著，与 T4 间差异不显著。各施肥处理均可在一定程度上提高咖啡碱含量，T1、T2、T3、T4 咖啡碱含量分别为 22.77、 22.49、24.78、22.25 mg/g，与 CK（20.42 mg/g）相比分别增加了 11.51%、10.14%、21.35%、8.96%，各处理与 CK 间均存在显著差异。茶多酚是茶叶中多酚的总称，在医学界有“辐射克星”之称。茶多酚含量大小依次为 T2>T3>T1>T4>CK，不同施肥处理均能提高茶多酚含量。与 CK（96.54 mg/g）相比，T1 （121.05 mg/g）、T2 （131.10 mg/g）、T3 （126.62 mg/g）、 T4（114.30 mg/g）分别提高 25.39%、35.80%、31.16%、 18.40%。各处理间茶多酚含量均存在显著差异。水浸出物可以在一定程度上体现茶叶品质。T1、 T2、T3、T4 的水浸出物分别为 34.26%、36.52%、 40.40%、33.31%，与 CK 水浸出物（32.26%）相比， T3 水浸出物增幅最大，T2 和 T3 与 CK 间存在显著差异。各处理均能提高儿茶素含量，T1、T2、T3、T4 的儿茶素含量分别为 491.93、518.75、546.60、435.06 μg/g，与 CK（417.19μg/g）相比，T3 增幅最大，达3 1.02%，T1、T2、T3 与 CK 间存在显著差异。
图2不同施肥措施对茶叶品质的影响
2.5 不同施肥措施对茶叶产量的影响
不同施肥措施对茶叶产量的影响如表3所示， T3 的百芽重在所有处理中最大，为 48.47 g，其与 T2 处理间差异不显著，与其余各处理差异显著。发芽密度中，与 CK 相比，各处理均有所提高，增幅在 5.58%～47.13%，T4 处理与 CK 间差异不显著，T3 显著大于其余处理，T1 与 T2 处理间差异不显著。在鲜叶产量上，各处理从高到低依次为 T3>T2>T1>T4>CK，T3 鲜叶产量（1907 kg/hm2） 与 CK（1547.67 kg/hm2）相比提高了 359.33 kg/hm2，增幅达 23.21%。可见，单施有机肥对产量的提升效果最好。
表3不同施肥措施对茶叶产量的影响
2.6 土壤理化指标与茶叶营养指标的相关性
由图3分析可知，土壤理化指标与茶叶营养指标间存在不同程度的相关性。总的来看，土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾和磷酸酶含量与大部分茶叶营养指标呈显著正相关；土壤全氮、全钾、有效铜和交换性镁含量与少部分茶叶营养指标呈显著正相关；土壤 pH、全磷、有效锰、交换性钙、脲酶和蔗糖酶含量均与茶叶营养指标无显著相关； 土壤过氧化氢酶与大部分茶叶营养指标呈负相关； 茶叶 K 含量和 Se 含量与所有土壤理化指标无显著性相关；土壤有效铁仅与茶叶咖啡碱含量呈显著正相关。
2.7 不同施肥处理的营养生长效应评价
通过对 5 个不同施肥处理的 17 个土壤理化指标和 18 个茶叶营养指标的原始数据进行标准化处理，将标准化的数据通过主成分分析，以特征值大于 1 为标准，本试验共提取到 4 个主成分，且这 4 个主成分对综合品质的累计贡献率达到 100%，说明 4 个主成分包含原始数据 100% 的信息，解释了全部的原始信息，结果见表4。第 1 主成分的特征值为 25.08，方差贡献率 71.657%，是由除土壤 pH、脲酶和过氧化氢酶以及茶叶的 K、Zn 以外的所有土壤营养指标和茶叶营养指标组成的综合指数，其中土壤的有机质、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾和磷酸酶与茶叶的氨基酸、茶多酚、水侵出物、儿茶素、N、Ca、Mg、Cu、Mn、百芽重、发芽密度和鲜叶产量占了较高正荷载，因此，主成分1能够综合反映土壤和茶叶的营养指标。第 2 主成分的特征值为 5.328，方差贡献率 15.222%，是由土壤的 pH、过氧化氢酶和茶叶的 K、Zn 组成的综合指数，其中土壤的过氧化氢酶和茶叶的 K、Zn 占了较高正荷载。第 3 主成分的特征值为 2.752，方差贡献率 7.864%，主要反映了土壤的脲酶含量。第 4 主成分的特征值为 1.84，方差贡献率 5.258%，主要反映了土壤有效铁含量。
由于各主成分方差贡献率不同，在进行综合评价时，以成分特征向量与其特征值算术平方根的比值得出对应主成分得分系数，依据得分系数与数量性状标准化后的值得出前 5 个主成分的表达式，分别为：
图3土壤理化指标与茶叶营养指标的相关性
注：X1～X17 依次代表土壤 pH、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾、有效铁、有效锰、有效铜、交换性镁、交换性钙、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶；Y1～Y18 依次代表茶叶的氨基酸、咖啡碱、茶多酚、水浸出物、儿茶素含量、N、P、K、 Ca、Mg、Al、Cu、Fe、Zn、Mn、百芽重、发芽密度和鲜叶产量；* 在 0.05 级别（双尾），相关性显著；** 在 0.01 级别（双尾），相关性显著。
表4成分荷载分布、特征值和贡献率
注：X1～X17 依次代表土壤 pH、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾、有效铁、有效锰、有效铜、交换性镁、交换性钙、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶；Y1～Y18 依次代表茶叶的氨基酸、咖啡碱、茶多酚、水浸出物、儿茶素、N、P、K、Ca、Mg、Al、Cu、 Fe、Zn、Mn 含量及百芽重、发芽密度和鲜叶产量。
PC1=0.095X1+0.187X2+0.169X3+0.156X4+0.180 X5+0.182X6+0.192X7+0.198X8+0.146X9+0.154X10+ 0.171X11+0.168X12+0.128X13+0.091X14+0.183X15-0.079X16+0.150X17+0.187Y1+0.178Y2+0.187Y3+ 0.181Y4+0.198Y5+0.192Y6+0.185Y7+0.098Y8+0.195Y9+ 0.195Y10+0.144Y11+0.196Y12+0.170Y13+0.071Y14+ 0.199Y15+0.185Y16+0.193Y17+0.195Y18
PC2=0.290X1+0.063X2-0.097X3+0.037X4+ 0.169X5-0.048X6-0.099X7+0.019X8-0.019X9+ 0.077X10+0.080X11+0.201X12-0.285X13-0.235X14-0.162X15+0.370X16-0.210X17-0.123Y1-0.127Y2+0.098Y3-0.058Y4-0.030Y5-0.056Y6-0.124Y7+0.374Y8+0.082Y9-0.033Y10+0.238Y11-0.023Y12+0.198Y13+0.376Y14+0.004Y15+0.035Y16-0.099Y17+0.049Y18
PC3=0.271X1-0.134X2-0.240X3+0.230X4+ 0.100X5-0.232X6-0.037X7-0.059X8-0.104X9+ 0.364X10+0.192X11+0.171X12+0.153X13+0.424X14+ 0.013X15+0.096X16+0.267X17-0.118Y1-0.093Y2+ 0.131Y3-0.242Y4-0.003Y5-0.127Y6+0.028Y7-0.002Y8+0.050Y9+0.003Y10-0.171Y11+0.113Y12-0.033Y13-0.132Y14+0.016Y15-0.216Y16-0.046Y17-0.094Y18
PC4=0.257X1-0.175X2-0.198X3-0.359X4-0.049X5+0.061X6+0.088X7+0.049X8+0.485X9-0.078X10-0.265X11-0.002X12+0.224X13+0.024X14-0.102X15+0.223X16+0.038X17+0.073Y1+ 0.228Y2+ 0.126Y3-0.045Y4-0.085Y5+ 0.072Y6+0.181Y7+ 0.085Y8-0.032Y9+0.140Y10-0.228Y11-0.004Y12-0.192Y13+0.194Y14-0.064Y15-0.080Y16-0.053Y17+ 0.083Y18
以各主成分对应的贡献率为权重，可得到各种数量性状的综合得分（Dn），其表达式为：
Dn=0.71657PC1+0.15222PC2+0.07864PC3+ 0.05258PC4
根据前述主成分综合得分数学模型，计算出 5 个处理的肥料效应综合得分值和排序结果（表5），综合评价排序为 T3>T2>T1>T4>CK。
表5主成分得分与综合得分排名
3 讨论与结论
3.1 不同施肥处理对茶园土壤理化性质的影响
在茶园中开展施肥对土壤肥力的研究已有大量报道，本研究表明，配施不同的肥料均在不同程度上提高 pH，这与前人的研究结果类似[22]，原因可能是由于有机肥本身呈中性或弱碱性，与有机阴离子的脱羧作用和有机氮的氨化作用有关。CK 的 pH 为 4.97，处于茶树最适宜生长的 pH 范围，说明亮岩镇茶园土壤酸化现象并不严重。土壤有机质控制着碳、氮和其他主要养分的生物地球化学循环，对植物生长和维持土壤 pH 状态和结构起到正向作用[23]。林新坚等[24]对闽东茶园的不同培肥模式研究得出，有机肥的处理有机质平均增加 148.76%，本研究表明，单施生物菌肥和有机肥处理的有机质显著高于其他处理，但较前人研究结果增幅较小，这与单施一种肥料而不是复合施肥有关[25]。不合理的氮、磷、钾含量不仅会造成茶叶经济效益下降，还会对生态环境产生危害。许多研究者对此开展了大量研究[26]，本研究表明，单施菜籽饼肥、生物菌肥、有机肥都在一定程度上提高了土壤中氮、磷、钾的含量，与前人研究结果基本一致。碱解氮代表潜在可用的有机氮，作为土壤中速效氮素水平的一个重要指标，对土壤肥力具有重要意义[27]。本研究结果表明，3 种速效养分（碱解氮、有效磷、速效钾）在不同施肥处理下均有不同程度的提高，这与前人[28]的研究结果一致。研究表明，钙和镁的增加有助于所有土壤类型的总阳离子交换能力[29-30]。本试验中，不同施肥处理的大部分有效养分以及交换性钙和交换性镁均有所提高。有机肥料可以增加与养分转化有关的微生物和酶的活性，从而增加土壤可用养分，长期施用有机肥会提高土壤速效钾、有效磷，但会导致氮的有效性延迟[31]。因此，在实际生产过程中应配施其他肥料。土壤酶的活性作为土壤质量的指标，对土壤中有机物质的合成和降解至关重要，其在微生物、植物和动物分解过程的催化反应中起着关键作用[32]。前人研究普遍认为施肥可以提高土壤酶活性，本研究中，4 种处理的脲酶活性均与 CK 呈现显著差异且有所提高，这与朱寒阳等[6]的研究结果一致，在酸性磷酸酶和蔗糖酶方面也呈现出类似的趋势。但在过氧化氢酶活性上与前人研究结果有所差别，单施生物菌肥和间作白三叶的过氧化氢酶活性与 CK 相比较高，而单施有机肥和菜籽饼肥相对较低，且各处理间差异不显著。因此，在土壤施肥过程中通过过氧化氢酶来评价土壤肥力的变化应慎重考虑[24]。
3.2 不同施肥处理对茶树生长和茶叶产量与品质的影响
本研究结果表明，各施肥处理均在一定程度上提高了茶叶产量，其中，有机肥提升效果最明显，这与刘术新等[33]的研究结果类似。茶叶矿质元素是茶树产量及品质的物质基础，在调控茶树生理代谢和品质形成过程中作用明显。前人研究表明，K 是植物必需的大量元素，在细胞、酶、蛋白质、淀粉、纤维素和维生素的合成、营养物质的运输和吸收、赋予对非生物和生物胁迫的抗性以及提高作物质量方面发挥着关键作用[34]。本研究中 N、P、K 在 4 种施肥措施下均有提升，马立锋等[35]的研究也表明，控制施肥后茶叶中的 N、P、 K 含量显著高于对照。茶叶中的金属元素是机体组成成分，主要来源于肥料和土壤。在茶园土壤成土过程中常有 Fe、Mn 富集的现象，且茶树是典型的聚锰植物，Mn 对茶树生长有着特殊的意义，参与茶树的生理过程、促进多酚氧化酶的活性、维生素和氨基酸的合成，有利于提升茶叶品质。Cu 等微量元素是茶树生长所必需的营养元素，对茶叶品质也有重要影响[36]。Zn 与茶叶中某些酶的组分、生长素、蛋白质和淀粉的积累等呈正相关，其含量的高低直接影响着茶叶的品质[37]。本研究中，不同施肥处理都提高了 Ca、Mg、Fe、Mn、Cu 元素含量，但在茶叶中金属元素并非越多越好，严重时可能出现金属毒害，施用菜籽饼肥降低了 Al 和 Zn 元素含量。茶叶中的矿质元素含量与茶叶品质息息相关，N、P、K 等养分累积量的增加，茶树合成的氨基酸、咖啡碱、茶多酚等总量也随之增加，使其茶汤鲜爽，品质上乘。杨彬等[38]在云南对普洱茶的研究发现，不同施肥措施对茶叶品质有显著影响，其中儿茶素最高提升了 1.93%。本试验中，与 CK 相比，不同施肥处理都显著提高了氨基酸、咖啡碱、茶多酚、水浸出物以及儿茶素含量。研究结果与前人研究结果相似[39-40]。诸多研究表明，施肥可以有效提高土壤肥力、提升茶叶品质，但长期单施一种肥料也对茶树不利，在之后的研究中，进一步考虑各种肥料配施对茶树生长和健康发展意义重大。
3.3 不同施肥处理的综合效益评价
茶树养分吸收量与茶园土壤养分息息相关。前人研究表明，在茶园中施用有机肥后，土壤的 pH 值、全氮、有机质、有效磷、速效钾含量均显著增加[41-42]，基施有机肥可以显著促进茶叶的枝梢和叶片生长以及提高茶叶叶片中水浸出物、氨基酸、咖啡碱、茶多酚含量，同时促进茶树叶片中锌、铁、钙、镁等矿物质的吸收和积累[43]。施用生物菌肥可以增加土壤碱解氮、有效磷、速效钾的含量，同时微生物在固氮和解磷方面发挥重要作用，进而提高作物产量[44]。本研究施用的生物菌肥含有大量的解淀粉芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌，其在固氮和解磷、诱导作物产生过氧化氢酶，调节土壤的磷酸酶和脲酶中发挥作用，提高了土壤肥力和作物产量。相关性分析可以对土壤理化指标与作物产量和品质指标进行关联分析，从而对肥料养分投入后，作物产量、品质和土壤养分供应关系进行分析[45]。本研究相关性分析表明，不同施肥处理下茶叶品质指标和产量与土壤理化指标呈现不同程度的相关性，也表明茶叶品质的形成和产量与土壤因子相关。目前常用于经济特征综合评价的方法包括因子分析[46]、主成分分析（PCA）[47]、灰色关联分析[48]、理想解相似性排序偏好法（TOPSIS）[49] 等，这些方法各有其优缺点。本研究选取相关性分析和主成分分析相结合的方法对施肥效益进行综合评价。相关性分析结果、主成分分析结果和施肥处理的综合效益需要互相验证，以证明分析结果的正确性。本研究中，茶叶的产量和品质与土壤的有机质、碱解氮、有效磷、速效钾和磷酸酶呈显著正相关，与过氧化氢酶呈负相关。主成分分析中，第 1 主成分的贡献率为 71.657%，其中土壤的有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、磷酸酶和茶叶的氨基酸、茶多酚、水浸出物、儿茶素、N、Ca、Mg、 Cu、Mn 含量及百芽重、发芽密度及鲜叶产量占较高正荷载，能够综合反映土壤理化指标和茶叶产量与品质指标。同时，本研究中综合效益排名为第一的单施有机肥处理，其在上述土壤理化指标和茶叶产量与品质指标均高于其他施肥处理和 CK，验证了分析结果的正确性，表明本试验结果基本符合实际情况。
综上所述，与 CK 相比，4 种施肥措施均在一定程度上提升了亮岩镇土壤肥力和茶叶产量及品质，单施生物菌肥和有机肥对土壤养分和茶叶矿质元素的提升效果较好，单施有机肥对茶园土壤酶活性和茶叶产量及品质的提升效果最佳，生物菌肥次之。