武夷山市位于福建省西北部，介于东经117°3722—118°1944、北纬27°2731—28°0449之间，属中亚热带季风湿润气候区，年均降水量1960 mm，年均气温19.7 ℃，相对湿度70%～85%。
该研究在武夷山市核心产区和主要生产企业中选取31家单位，在其生产基地分别设置常规施肥和有机肥替代部分化肥2组施肥模式，每组模式小区面积为100 m²，连续3年定位施肥（有机肥替代部分化肥处理具体N、P₂O₅ 、K₂O养分投入量见表1），研究有机肥替代部分化肥对茶园土壤理化性质的影响。
1. 有机肥替代化肥对土壤容重的影响
容重反映土壤的松紧度。容重小，表明土壤疏松多孔，结构性良好；反之，表明土壤紧实板结而缺少团粒结构。茶园施用一定量的有机肥有助于改善土壤结构。2019—2021年，常规施肥处理土壤容重平均值基本保持不变，但有机肥替代部分化肥处理土壤容重下降幅度更大。经过3年试验，2021年有机肥替代部分化肥处理土壤容重比试验前低6.1%。
适宜茶树生长的土壤pH范围为4.5～6.0，当茶园土壤pH低于4.0时，茶树生长受到抑制，影响茶叶产量和品质。采取有机肥替代部分化肥施肥方式可有效缓解茶园土壤酸化。2019—2021年，有机肥替代部分化肥处理土壤pH由4.75提高到4.97，提高0.22个单位，提高幅度大于常规施肥处理。
二、有机肥替代化肥对土壤化学性质的影响
1. 有机肥替代化肥对土壤有机质含量的影响
2019—2021年，常规施肥和有机肥替代部分化肥处理土壤有机质含量都有提高，但有机肥替代部分化肥处理提高幅度更大，其中2021年平均提高了6.9%（图3），表明有机肥替代部分化肥可以有效提高土壤有机质含量。
2019—2021年，常规施肥和有机肥替代部分化肥处理土壤全氮含量都有提高；有机肥替代部分化肥处理与常规施肥处理土壤全氮含量虽然差异不显著（图4），但是可以说明有机肥可保持土壤氮素水平。2019—2021年，常规施肥和有机肥替代部分化肥处理土壤碱解氮含量都有提高，但常规施肥处理提高幅度相对较大（图5），可能是由于有机肥替代化肥处理的部分氮为有机氮，需要经矿化分解才能变为无机氮，导致土壤碱解氮含量低于常规施肥。
2019—2021年，常规施肥和有机肥替代部分化肥处理土壤有效磷含量呈下降趋势，可能是由于有机肥替代部分化肥处理总磷肥投入量相比常规施肥处理少，因此通过3年试验，2021年有机肥替代部分化肥处理土壤有效磷含量比常规处理下降12.8%（图6）。2019—2021年，常规施肥处理土壤速效钾含量无明显变化，与常规施肥相比，2021年有机肥替代部分化肥处理土壤速效钾含量降低8.0%（图7）。2019—2021年，常规施肥和有机肥替代部分化肥处理土壤缓效钾含量均有提高，但有机肥替代部分化肥处理提高幅度相对较大（图8）。与常规施肥相比，2021年有机肥替代部分化肥处理土壤缓效钾含量增加7.3%。
对31个试验点连续3年监测结果表明，与常规施肥相比，有机肥替代部分化肥处理土壤pH提高了0.22个单位，土壤有机质含量提高6.9%，土壤容重降低；虽然有机肥替代化肥处理无机氮肥投入量减半，但有机物料的投入仍可保持茶园土壤的总氮水平。土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量分别比常规施肥下降5.6%、12.8%、8.0%，原因在于虽然第三年有机肥替代部分化肥处理总养分投入量与常规施肥相当，但N、P₂O₅、K₂O养分投入量中有机形态占一半，而有机态养分需经过矿化分解才能变为无机态被作物吸收利用，因此土壤速效养分含量低于常规施肥。因此，将有机肥和化肥配合施用不仅能够满足作物对养分的需求，还能有效改善土壤质量，缓解目前茶园环境污染问题，同时能够有效提升茶叶产量与品质。
