油茶(Camellia oleifera Abel.)是山茶科(Theaceae)山茶属(Camellia)中含油量较高、具有经济栽培价值的植物，是世界四大木本油料树种之一，也是我国重要的经济树种，全国现有油茶栽培面积已超过4 500万hm²，在未来数年内其总面积可能达到6 000万hm^2[1-2]。油茶一般种植在交通不便、地势陡峭、立地条件差的山地，肥料运输和根部施肥很难实现机械化，施肥成本居高不下，造成了“人种天养”的不施肥状态，这导致了油茶生长差和产量低的现象，并呈现恶性循环^[3-4]。叶部营养又称根外营养，是植物获得营养的重要途径，与根部营养相比，叶面施肥可避免土壤对养分的固定，具有吸收快、效率高的优点，因此，叶面施肥可以降低施肥的交通运输成本和人工成本^[5]。无人机叶面施肥不受地形和交通条件的影响，也不需要人工挖穴和施肥覆土等工作程序，可以在各类油茶基地应用，在陡坡山地优势更为明显，每架次无人机日施肥面积可达10 hm²，具有极高的劳动效率，通过叶面施肥还可大大提高养分利用效率并及时补充叶面水分，同时无人机还可以进行植保、保花保果作业^[6-7]。

无人机高效应用于油茶叶面施肥，还需要解决诸多问题，如肥料种类、肥料浓度、灼伤叶片浓度阈值、不同生长期施肥配方、不同生长期施肥方法和日最佳施肥时间等^[8-9]，因此，本研究结合前期研究和油茶现有相关研究成果探讨各施肥因素及水平。施肥在油茶年生产周期的3个阶段较为重要，分别是春梢萌发期、花芽分化期、果实及花芽快速生长期。在油茶日生长周期中，8：00、12：00和17：00左右是叶面施肥的重要时期^[10]。在养分类型选择方面，首先要考虑氮(N)、磷(P)和钾(K)的配比与用量，其次要考虑氨基酸肥用量，再次要考虑硼(B)、镁(Mg)、铁(Fe)和钼(Mo)等元素配比及浓度水平^[11-12]。鉴于此，本课题组选择品种一致、林地条件和生长势接近的投产期油茶，开展多因素多水平正交试验，分析不同叶面施肥处理对油茶叶片、产量和茶果品质的影响，以获得不同生育期最佳的日叶面喷施时间、最佳肥料配比和浓度，旨在为无人机广泛应用于油茶叶面施肥提供理论依据，为现代化智慧油茶种植业奠定基础。

试验地位于贵州省松桃县盘信镇万亩油茶基地(27°59′50″N，109°17′19″E)，平均海拔690 m，地势东北高、西南低，属丘陵地貌。该地属中亚热带季风湿润性气候，年平均气温14 ℃，全年总日照时间1 278.6 h，年降水量1 100~2 000 mm，无霜期约270 d，夏无酷暑，雨量充沛。林地土壤类型主要为酸性红黄壤，土层深厚，土壤通透性良好，土壤有机质含量3.2~4.8 g·kg^-1，全N含量0.7~0.9 mg·kg^-1，全P含量0.2~0.4 mg·kg^-1，全K含量0.1~0.2 mg·kg^-1。

2019年4月，在立地条件相近的油茶林分内随机选择8 a林龄的‘湘林210号’(Camellia oleifera ‘Xianglin 210’)为研究对象，株行距为2 m×3 m，不同处理间树体、冠幅和树高大致相近。采用DPS 12.1软件进行正交试验设计(表 1)，在油茶3个生长阶段(growth stage, S)和日不同时间(daily fertilization time, T)进行叶片施肥试验，共27个处理，每处理10株油茶单株。营养元素种类和水平参考植物营养液配方^[13]，将硼酸(H₃BO₃)、硫酸镁(MgSO₄)、七水硫酸亚铁(FeSO₄·7H₂O)和四水合钼酸铵[(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O]配成100倍浓度母液备用，具体方法为分别称取尿素(CH₄N₂O的质量分数为46.7%)60 g、磷酸二氢钾(KH₂PO₄)136 g、氯化钾(KCl)75 g、H₃BO₃ 6.2 g、MgSO₄ 493 g、FeSO₄·7H₂O 2.78 g和(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O 0.25 g分别溶解后各自定容至10 L，施用时按照表 1配置水溶肥料溶液，通过喷雾器将5 L水溶肥料均匀喷施到油茶叶面上，喷施时尽可能使每个处理每个单株的施肥量相近。

施肥结束后60 d，选取每试验单株前、后、左、右4个方向当年春梢第3片叶，用植物营养速测仪(型号TYS-4N，北京金科利达公司)测定春梢叶片叶绿素含量、氮含量、叶片相对湿度(leaf surface relative humidity, RH)和叶片温度，每个方向重复测定6次，结果取平均值；分别于2019和2020年的10月下旬采果，测定每株油茶产量并记录总果数；随机选取30个茶果称重后用于后续其他指标的测定，测定茶果果高(果基到果顶的高度)、果径(横径和纵径均值)和果皮厚度，立即取出茶籽称重，称重后立即放置于105 ℃烘箱中烘至恒重，烘干茶籽取出种仁并称重，随后采用索氏抽提法测定种仁含油率。单果重、果型指数、鲜出籽率、鲜籽含水量、籽出仁率和种仁含油率计算公式如下:

式中：m_F表示单果重(g); m表示果实总质量(g); n表示果实个数；R_S表示出籽率(%); m_S表示鲜籽质量(g); R_W表示籽含水量(%)；m_S1表示干籽质量(g); R_K表示出仁率(%)；m_K表示干仁质量(g); R_O表示含油率(%)；R₁表示仁出油量(g)。

用Microsoft Excel 2010软件进行数据统计和作图，DPS 12.1软件进行方差分析，并用最小显著性差异(least significant difference, LSD)法进行多重比较。

叶面施肥试验因素对油茶相关指标的影响方差分析结果如表 2所示。氨基酸浓度和氮含量对油茶8个相关指标的影响达到显著水平(P < 0.05)，日施肥时间和不同生长阶段施肥对油茶4个相关指标的影响达到显著水平(P < 0.05)；不同生长阶段施肥和氮含量对油茶4个相关指标的影响达到极显著水平(P < 0.01)，日施肥时间对油茶2个相关指标的影响达到极显著水平(P < 0.01)，氨基酸浓度对油茶1个相关指标的影响达到极显著水平(P < 0.01)。

各试验因素对叶面温度的影响(除钾含量外)都表现为极显著(P < 0.01)，对叶绿素含量(除磷、硼和镁含量外)都有显著影响(P < 0.05)，其中，钾含量对油茶叶绿素含量影响极显著(P < 0.01)，对出仁率影响显著(P < 0.05)，这表明了钾元素为油茶生长的重要品质元素。虽然镁与油茶叶绿素的合成有关，但是需求量较少，土壤中的镁已经可以满足油茶正常生长需求。氮含量和氨基酸浓度对油茶生长和经济指标非常重要，油茶试验指标对不同生长阶段施肥和氮含量的影响的表现较敏感，而对氨基酸浓度的影响则表现得相对温和，因此，在不同生长阶段进行不同配方施肥是必要的，在施用氮元素时要根据栽培目标控制肥料用量。

正交试验通过极差分析可以了解试验因素对试验结果影响权重，可为试验因素和水平筛选提供依据，不同叶面施肥处理对油茶各指标影响的极差分析结果如表 3所示。10个试验因素对油茶相关指标的影响呈现一定差异，具体表现为(仅对权重前4位)：不同生长阶段叶面施肥对叶绿素含量、叶面湿度和出仁率的影响权重最大；日施肥时间对叶面温度和籽含水率的影响权重最大；氨基酸浓度对第2年茶果产量、单果重、出籽率、含油率和产油量的影响权重最大；氮含量对叶片氮含量、当年茶果产量、两年平均产量和结果数量的影响最大；磷含量对当年产量、果皮厚度、出籽率、出仁率和含油率也有较大影响；钾含量对叶绿素含量、叶面相对湿度、两年平均产量、平均籽重、籽含水率和出仁率有较大影响；硼含量对当年茶果产量、出籽率和产油量有较大影响；镁含量对叶片氮含量、叶面温度、结果数量和籽含水率有较大影响；铁含量对叶面相对湿度、单果重和平均籽重有较大影响；钼含量对平均籽重的影响权重最大，对叶片氮含量含油率、出仁率和第2年产量有较大影响。由此可知，不同生长阶段施肥、氨基酸浓度和氮含量等试验因素对油茶各项指标的影响最明显，其中受氨基酸浓度影响的指标较多，其次是受氮含量的影响。氨基酸肥一般是多种氨基酸及短肽的混合物，其中部分物质能够直接被油茶叶片吸收成为代谢中间产物直接被利用，部分物质还能提高油茶代谢水平，因此，氨基酸肥是非常重要的油茶叶面肥。氮素是植物重要的生命物质，分布在细胞的各个部位，对于长期进行生态栽培的油茶林，氮素营养是油茶丰产栽培重要的限定因子。

叶片是植物重要的光合器官，为植物生长提供能量和代谢中间产物，因此，叶片叶绿素含量和氮含量是施肥效果最直接的评价指标。不同叶面施肥处理对油茶叶片相关指标的影响多重比较结果如表 4所示。叶片叶绿素含量和叶片氮含量变化存在明显的线性关系，但是也有例外的情况(如处理6)，其他叶片指标变化规律不明显。处理17的油茶叶片叶绿素含量最高，其次是处理18，处理6最小；处理6叶片氮含量最高，其次是处理17，处理2最小；处理10油茶叶片叶面湿度最高，其次是处理17，处理6最小；处理16油茶叶片叶面温度最高，其次是处理15，处理21最低。植物叶片叶绿素含量与叶片氮含量呈线性相关，但是处理6出现反常现象，可能是因为处理6属于第1阶段(4月6日)施肥，该时期新叶尚未成熟，主要是老叶吸收养分，叶片吸收养分的能力较差，这需在后续研究中进一步验证。从油茶叶片叶绿素和氮含量来看，在第2阶段(5月5日)下午进行叶面喷施效果较好，该时期油茶叶片已趋向成熟，下午叶片气孔张开，这都是油茶叶片吸收叶面养分的有利条件。叶面相对湿度及温度差异对油茶叶片生命活动存在影响，但是在施肥研究中鲜有报道，需在下一步研究中通过其他方法来测定这两个指标，以进一步明确它们与施肥效果的关系。

提高茶果产量是施肥的重要目的，因此，茶果产量高低是判断施肥效果的重要依据。不同叶面施肥处理对油茶茶果产量的影响如图 1所示，处理23的当年茶果产量最高，处理20最低；处理12的第2年茶果产量最高，处理20最低；从平均茶果产量来看，处理12最高，其次是处理23，处理20最小。施肥对当年茶果产量的影响主要是通过促进茶果个体生长(6—8月)、提高茶籽经济指标(8—10月)及减少落果(7—8月)来实现的，而对第2年茶果产量的影响主要是通过促进花芽分化(4—5月)、促进花芽发育(6—9月)、改善授粉情况(11月)和帮助幼果过冬(12—2月)来实现的，因此，需针对不同的生长阶段选择正确的施肥配方。

	图 1 不同叶面施肥处理对油茶茶果产量的影响 Fig. 1 Effects of different fertilization treatments on yield
图选项

获得更高的茶籽产量是油茶丰产栽培的重要目标，茶果指标中出籽率是非常关键的指标，出籽率一般与果皮厚度呈负相关，因此，果大皮薄成为重要的育种目标，单果重越大果皮越薄则出籽率越高，但是单果重与结果数量关系复杂，只有当单果重和结果数量都增加的情况下，油茶产量才会提高，可通过多重比较来确定最佳的施肥处理。不同叶面施肥处理对茶果相关指标的影响多重比较分析结果如表 5所示，处理12的油茶果皮最厚，其次是处理10，处理20最薄；处理23茶果鲜出籽率最高，其次是处理26，处理19最小；处理12油茶结果数量最多，其次是处理23，处理20最少；处理25单果重最大，处理17最小；单果重与结果数量相关性不强，油茶单果重主要受自身遗传决定，其次是养分供应水平，茶果指标(果皮厚度和单果重)处于中等水平，结果数量和出籽率更高，因此，处理23的施肥效果最佳。

茶籽含水率、籽出仁率及仁含油率会影响油茶最终产油量，叶面施肥处理对茶籽相关指标的影响如表 6所示。处理15茶籽平均籽重最大，处理27最小；处理2茶籽含水率最高，其次是处理12，处理24最低；处理24茶籽出仁率最高，其次是处理26，处理7最低；处理1种仁含油率最高，处理21最低；处理26产油量最高，处理20最低。第3阶段(8月初)叶面施肥可降低茶籽含水率，提高茶籽出仁率，仁含油率也较高，因此，处理24的茶籽相关指标最佳。

在油茶叶面施肥处理的各试验因素中，不同生长阶段施肥对油茶叶片叶绿素含量的影响最大，其次为日施肥时间，再次为氮含量；各试验因素(除磷、硼和镁含量)对油茶叶片叶绿素含量都存在显著影响(P＜0.05)。施氮肥对叶片氮含量的影响最大，其次是在油茶不同发育阶段进行叶面喷施配方肥，再次为施钼肥，氮肥对叶片氮含量的影响达极显著水平。这可能是因为植物营养需求具有明显的阶段性，叶面施肥效率还与环境有关，与其他营养元素相比，施氮肥可以明显提高植物叶片叶绿素含量^[12-13]。处理17(S₂T₃AA₁N₂P₂K₃Fe₃Mo₂)的叶绿素含量最高(31.39)，处理6(S₁T₂AA₂N₂P₃K₃B₃)的叶片氮含量最高(13.5 mg·g^-1)，施肥时间与油茶叶片生长发育特点一致，4月新叶处于生长发育阶段，5月为新叶成熟阶段，8月为新叶生长健壮阶段，从而导致油茶对养分吸收的差异^[14]。

对大部分油茶树而言，施肥可不同程度地提高产量，这可能是油茶整体生物量增长的原因，氮含量对当年茶果产量影响最大，其次是磷含量，再次是硼含量，处理23(S₃T₂AA₁N₃P₂K₁B₃Mg₃Mo₂)的茶果产量最高(2 146 g)，即在8月上午12：00喷施稀释100倍的氨基酸、6 g·L^-1尿素、13.6 g·L^-1 KH₂PO₄、0.75 g·L^-1KCl、62 g·L^-1H₃BO₃、4 930 g·L^-1 MgSO₄和0.25 g·L^-1(NH₄)₆Mo₇O₂4·4H₂O。茶果一般生长在前一年春梢上，春梢在5月份后开始花芽分化，并与前一年幼果同步发育，油茶产量一般由油茶基础生物量、春梢数量及健壮程度决定，当年茶果产量主要取决于茶果数量、茶果大小等指标^[15]，8月份是油茶果快速膨大期，在该时期的上午进行叶面施肥，可以提高油茶抵抗高温和干旱的能力，从而减少落果，并促进果实膨大，实现高产。

氨基酸浓度对第2年茶果产量的影响最大，其次是氮肥，再次是不同施肥阶段，处理12(S₂T₁AA₂N₃P₃K₁B₂Mg₃Fe₂)的第2年茶果产量最高(4 508 g)，即在5月上午8：00喷施稀释10倍的氨基酸、6 g·L^-1尿素、136 g·L^-1 KH₂PO₄、0.75 g·L^-1 KCl、6.2 g·L^-1H₃BO₃、4 930 g·L^-1 MgSO₄和2.78 g·L^-1 FeSO₄·7H₂O；从两年平均茶果产量来看，氮含量影响最大，其次是氨基酸浓度，再次是钼含量，处理12(S₂T₁AA₂N₃P₃K₁B₂Mg₃Fe₂)的两年平均茶果产量最高，其次是处理23(S₃T₂AA₁N₃P₂K₁B₃Mg₃Mo₂)。当年开花是第2年茶果产量形成的基础，因此，第2年茶果产量主要取决于当年花芽分化的数量和质量，油茶成花转变是自主遗传的过程，其花芽分化数量和花芽发育质量一般与其营养状况直接相关^[16]。5月是油茶花芽分化的主要时期，高氮、磷、镁营养并配施一定量钾、硼、铁营养可以促进花芽分化，这与植物营养学所论述观点接近^[17]。

处理12(S₂T₁AA₂N₃P₃K₁B₂Mg₃Fe₂)的茶果果皮最厚，处理20(S₃T₁AA₃N₂P₂K₁B₃Mg₂Fe₃)的茶果果皮最薄，处理25(S₃T₃AA₂N₁P₁K₃B₂Mg₃Fe₁)的茶果单果重最大，处理12(S₂T₁AA₂N₃P₃K₁B₂Mg₃Fe₂)的茶果数量最多，处理23(S₃T₂AA₁N₃P₂K₁B₃Mg₃Mo₂)的茶果鲜出籽率最大，可见，氨基酸浓度对茶果果皮厚度、单果重及鲜出籽率的影响最大。目前，氨基酸肥虽未广泛应用在油茶上，但是其在其他作物上应用非常广，已有研究表明，氨基酸肥可以明显提高作物产量、品质和抗性^[18]。氮肥对茶果数量影响最明显，可能是由于试验区长期只进行割草不施肥的生态栽培模式，土壤中氮素营养较缺乏，这也体现了氮素是植物重要的营养元素。

茶籽出仁率及仁含油量直接决定了茶油的产量，茶籽质量也决定了茶油质量。钼含量对茶籽质量影响最大，日施肥时间对茶籽含水量影响最大；氨基酸浓度对仁含油率影响最大，其次是钾和磷含量；不同生长阶段叶面施肥对籽出仁率影响较大；氨基酸浓度对产油量影响最大，其次是氮肥，再次为不同生长阶段叶面施肥。从本研究结果来看，与磷钾肥相比，氨基酸肥对油茶种仁生长和油脂形成具有明显的促进作用，这是因为油茶叶片可以直接吸收氨基酸，氨基酸是植物多种代谢直接产物和原料^[19]。处理15(S₂T₂AA₃N₁P₃K₁B₂Mg₁Fe₃)的平均茶籽重最大，处理24(S₃T₂AA₁N₃P₃K₂B₁Mg₁Fe₂)的籽含水率最低、出仁率最高，处理1(S₁T₁AA₁N₁P₁K₁B₁Mg₁Fe₁)仁含油率最高。

综上分析可知，处理12(S₂T₁AA₂N₃P₃K₁B₂Mg₃Fe₂)、处理17(S₂T₃AA₁N₂P₂K₃Fe₃Mo₂)、处理23(S₃T₂AA₁N₃P₂K₁B₃Mg₃Mo₂)、处理24(S₃T₂AA₁N₃P₃K₂B₁Mg₁Fe₂)为较好的施肥处理。叶面喷施试验均未出现叶片灼伤现象，因此，为提高施肥效率，在缺肥林地可按照最大浓度进行喷施氮、磷、钾肥，中量和微量元素可按照最低浓度喷施，氨基酸肥按照本研究设定的浓度喷施，即在5—8月上午, 叶面喷施稀释10倍的氨基酸、6 g·L^-1CH₄N₂O、136 g·L^-1KH₂PO₄、75 g·L^-1KCL、6.2 g·L^-1H₃BO₃、493 g·L^-1MgSO₄和2.78 g·L^-1FeSO₄·7H₂O和0.25 g·L^-1(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O。对高度集约经营的林地，优先选择以产量为评价指标，按照相应试验的最佳配方进行施肥，经过数年集约经营后再考虑出籽率、出仁率和出油率等指标。