貴州湄潭縣茶園土壤的理化性狀特征

呂 剛，趙 賓，趙國宣，任明強(qiáng)

（貴州省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院，貴州貴陽550018）

貴州湄潭縣茶園土壤的理化性狀特征

呂 剛，趙 賓，趙國宣，任明強(qiáng)

（貴州省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院，貴州貴陽550018）

為合理布局貴州區(qū)域茶園，提高茶葉產(chǎn)量和質(zhì)量，促進(jìn)貴州茶葉生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展，采用土壤地球化學(xué)調(diào)查方法對湄潭縣茶葉種植區(qū)代表性茶園土壤理化性狀特征進(jìn)行系統(tǒng)研究。結(jié)果表明：研究區(qū)內(nèi)碎屑巖背景區(qū)茶園土壤主要為黃壤類黃砂泥土，土壤質(zhì)地以砂壤、壤粘土為主，土壤風(fēng)化程度較低、肥力較高、養(yǎng)分供應(yīng)條件較好，所產(chǎn)茶葉氨基酸含量較高，適宜生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)綠茶；碳酸鹽巖背景區(qū)茶園土壤主要為黃壤類黃粘泥土，表層土壤為壤粘土質(zhì)地，土壤風(fēng)化程度高，隨土層的深度增加，土壤質(zhì)地愈加粘重，通氣透水性能差，土壤中有效氮和有效鉀等養(yǎng)分含量較低，但所產(chǎn)茶葉茶多酚含量較高，種植茶葉宜采用淺耕與深耕相結(jié)合，并需增施有機(jī)肥、氮肥和鉀肥。

茶園；土壤；碎屑巖；碳酸鹽巖；理化性狀；湄潭縣；貴州

茶產(chǎn)業(yè)是貴州特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，2014年5月貴州省人民政府在“貴州茶產(chǎn)業(yè)提升三年行動計(jì)劃（2014—2016年）”中提出了“提升質(zhì)量、確保品質(zhì)”的發(fā)展方向，到2016年全省茶葉種植面積達(dá)46.67萬hm2，投產(chǎn)茶園33.33萬hm2。湄潭縣是貴州茶葉生產(chǎn)的代表性區(qū)域，據(jù)2010年貴州省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院《湄潭縣優(yōu)質(zhì)茶葉產(chǎn)地農(nóng)業(yè)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查成果報告》（以下簡稱成果報告）報道，該區(qū)域內(nèi)茶園主要分布在碎屑巖和碳酸鹽巖2類不同巖石背景區(qū)。韓曉彤等［1-7］分別研究貴州、四川、安徽、浙江和湖南等地茶葉與地質(zhì)背景的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，地質(zhì)背景對茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)都有不同程度的影響；陳玉真等［8-14］的研究表明，茶園土壤的理化性狀直接影響茶樹生長和茶葉品質(zhì)。趙華富等［15-22］對茶園土壤理化性狀作了探索和研究?？梢?，掌握茶園土壤理化性狀是茶園管理的重要依據(jù)。目前，尚未見從農(nóng)業(yè)地質(zhì)角度出發(fā)針對湄潭縣茶葉種植區(qū)茶園土壤理化性狀特征的系統(tǒng)研究。鑒于此，筆者以成果報告的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，研究不同巖石背景區(qū)茶園土壤的理化性狀特征，旨在為區(qū)域農(nóng)業(yè)種植和茶園合理布局、合理耕作與施肥，提高茶葉與其他農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于湄潭縣城南，面積143.75km2，是湄潭縣茶葉主要產(chǎn)區(qū)及茶葉種植的代表性區(qū)域，按區(qū)域巖石背景條件由面積相當(dāng)?shù)臇|西兩部分組成。東部以碳酸鹽巖背景為主，主要為丘陵溶蝕地貌，海拔高程800～900m，相對高差多在30～50m；出露地層為中上寒武統(tǒng)高臺組至石冷水組（∈2g-sh）、婁山關(guān)群（∈2-3ls）地層，巖性以白云巖為主，石灰?guī)r較少；第四系以殘積（Qel）成因?yàn)橹?，分布廣泛，厚度多在1～10m，局部大于10m。西部以硅質(zhì)陸源碎屑巖（碎屑巖）背景為主，主要為低中山侵蝕地貌，海拔高程800～1 250m，相對高差多在300～400m；出露地層主要為寒武系下統(tǒng)明心寺組（∈1m）、金頂山組（∈1j）地層，巖性以砂巖、砂巖夾頁巖和砂巖夾泥巖為主；第四系以坡積（Qdl）成因?yàn)橹?，從山頂至山腳坡積物厚度總體呈現(xiàn)逐漸增厚的趨勢，山頂厚度一般在0.3～0.5m，山腳則多在1m以上。

1.2 供試材料

1.2.1 土壤 茶園表層土壤，湄潭縣城南某茶場。

1.2.2 試劑 稀HCl、H2O2、0.5mol/L NaOH、草酸、草酸銨、乙酸銨、檸檬酸鈉、碳酸氫鈉和連二亞硫酸鈉，市購。

1.3 土壤理化性狀的測定

1.3.1 土樣采集 1）表層土樣采集。在同一地塊以“X”型多點(diǎn)組合采樣方式采集茶園0～20cm深度土壤樣品，碎屑巖背景區(qū)共采集41件，碳酸鹽巖背景區(qū)共采集58件。2）剖面土樣采集。按照土壤發(fā)生層次表土層（A）、心土層（B）和底土層（C）進(jìn)行土壤分層，用100cm3的環(huán)刀取每層原狀土樣，3次重復(fù)，2類不同巖石背景區(qū)各采集土壤剖面3個；同時，以刻槽取樣的方式同樣按照土壤發(fā)生層次進(jìn)行剖面土壤樣品采集，碎屑巖背景區(qū)采樣土壤剖面9個，碳酸鹽巖背景區(qū)采樣土壤剖面15個。

1.3.2 測定方法 土壤容重、田間持水量、總孔隙度、毛管孔隙度及非毛管孔隙度采用環(huán)刀法測定；土壤質(zhì)地采用吸管法測定；土壤粉粒經(jīng)磨細(xì)后，直接采用X射線衍射分析測定其礦物組成，土壤粘粒用檸檬酸鈉-碳酸氫鈉-連二亞硫酸鈉祛除游離氧化鐵，Mg2＋飽和后，用甘油水溶液處理，制成定向薄膜，采用X衍射分析測定其礦物組成；土壤全量測定N采用半微量開氏法測定，P采用磷鉬藍(lán)分光光度法測定，K采用原子吸收分光光度法測定，Ca、Mg采用原子吸收光譜法測定，F(xiàn)e、S采用X射線熒光光譜法測定，Mo采用示波極譜法測定，B采用粉末發(fā)射光譜法測定，Mn采用等離子質(zhì)譜法測定，Zn、Cu采用王水回流消解-火焰原子吸收法測定；土壤有機(jī)質(zhì)采用油浴加熱-重鉻酸鉀容重法測定，有效氮采用擴(kuò)散法測定，有效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定，有效鉀采用乙酸銨提取-火焰光度計(jì)法測定，有效硼采用沸水浸提-甲亞胺比色法測定，有效鉬采用草酸-草酸銨溶液浸提極譜法測定，有效錳、銅、鋅、鐵采用DTPA浸提-原子吸收法測定，pH采用電位法測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤質(zhì)地

汪汾等［23］研究認(rèn)為，碎屑巖背景區(qū)土壤主要為黃壤類黃砂泥土，碳酸鹽巖背景區(qū)則主要為黃壤類黃粘泥土。從表1可知，碎屑巖背景區(qū)茶園土壤為黃壤類黃砂泥土，其表土層土壤質(zhì)地以砂壤、壤粘土為主，心土層以壤粘土、粘土為主，底土層以壤粘土為主；碳酸鹽巖背景區(qū)茶園土壤為黃壤類黃粘泥土，其表土層土壤質(zhì)地以壤粘土和粘土為主，心土層以粘土和重粘土為主，底土層以重粘土為主。隨深度增加粘性增強(qiáng)，粉砂與細(xì)砂粒（0.2～0.002mm）比例從表土層的40.63%減至底土層的20.74%，而粘粒（＜0.002mm）比例則從表土層的57.2%增至底土層的77.46%，碎屑巖背景區(qū)該比例變化較小。

表1 不同巖石背景區(qū)剖面土壤的質(zhì)地Table 1 Soil texture of sections from different rocks

2.2 土壤比重、容重、田間持水量及固、液、氣三相比

從表2可知，2類巖石背景區(qū)茶園土壤比重的變化不大，碎屑巖背景區(qū)茶園土壤不同層次容重稍大，但田間持水量稍小。在垂直方向上隨土壤深度增加2類巖石背景區(qū)茶園土壤容重和田間持水量的變化趨勢一致，但碳酸鹽巖背景區(qū)茶園土壤田間持水量的變化幅度遠(yuǎn)大于碎屑巖石背景區(qū)。

表2 不同巖石背景區(qū)茶園土壤的比重、容重、田間持水量及固、液、氣三相比Table 2 Density，bulk density and field capacity of tea garden soil from different rocks

2.3 土壤的風(fēng)化程度

土壤的理化性狀與其風(fēng)化程度密切相關(guān)，而砂粒/粘粒和粉砂/粘粒能夠較好地反映土壤的風(fēng)化程度。李志洪等［24］認(rèn)為，砂粒/粘粒和粉砂/粘粒愈小，土壤風(fēng)化程度愈高，反之風(fēng)化程度低。從表3可知，碎屑巖背景區(qū)土壤砂粒/粘粒及粉砂/粘粒遠(yuǎn)大于碳酸鹽巖背景區(qū)土壤，碎屑巖背景區(qū)土壤砂粒/粘粒及粉砂/粘粒在土壤垂直方向變化表現(xiàn)不明顯，而碳酸鹽巖背景區(qū)土壤從表土層→心土層→底土層呈明顯逐漸減小趨勢，且變化幅度較大。說明，碳酸鹽巖背景區(qū)土壤風(fēng)化程度遠(yuǎn)高于碎屑巖背景區(qū)土壤，且隨著深度增加風(fēng)化程度升高。

2.4 土壤pH

茶樹生長要求偏酸性的土壤環(huán)境，在堿性環(huán)境生長被抑制甚至不能生長。因此，pH是茶園土壤的一個重要指標(biāo)，適宜茶樹生長的pH 4.0～5.5［25］。成果報告表明，湄潭縣茶園表層土壤pH 3.8～5.42，大部分長勢優(yōu)良的茶園土壤pH 4～5；2種巖石背景區(qū)茶園土壤pH無明顯差異。

表3 不同巖石背景區(qū)茶園土壤的風(fēng)化程度Table 3 Ratio of sand grain and clay and the ratio of powder sand and clay in soil layers from different rocks

2.5 土壤的礦物組成

土壤礦物經(jīng)過表生風(fēng)化作用為土壤提供礦質(zhì)養(yǎng)分，土壤學(xué)上按0.02～0.002mm和＜0.002mm（2μm）2種粒級把土壤礦物分為粉粒礦物和粘粒礦物［26］。從表4可知，碎屑巖背景區(qū)茶園土壤礦物以粉粒礦物為主，在垂直方向隨土層深度增加粉粒礦物有所減少，粘粒礦物有所增加；碳酸鹽巖背景區(qū)茶園表層土壤中粉粒礦物與粘粒礦物所占比例基本一致，但在垂直方向隨土層深度增加逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐哉沉５V物為主，粉粒礦物大量減少，粘粒礦物大量增加。粉粒礦物中長石、綠泥石和石英含量在碎屑巖背景區(qū)土壤中相對較高，而高嶺石和云母含量則在碳酸鹽巖背景區(qū)土壤中相對較高；粘粒礦物中綠泥石、蒙脫石、云母和石英含量在碎屑巖背景區(qū)土壤中相對較高，而高嶺石和蛭石含量則在碳酸鹽巖背景區(qū)相對較高。

2.6 土壤礦質(zhì)養(yǎng)分特征

茶園地質(zhì)背景不同，礦物組成各具特點(diǎn)，表現(xiàn)在土壤礦質(zhì)養(yǎng)分特征上亦不相同。從表5和表6可知，碎屑巖背景區(qū)茶園表層土壤主要營養(yǎng)元素N、P和Mn元素含量相對較高，而Ca、Fe、Mg、B、Mo、Zn和Cu元素含量在碳酸鹽巖背景區(qū)相對較高；碎屑巖背景區(qū)茶園表層土壤有機(jī)質(zhì)、有效氮、有效磷、有效鉀、有效硼、有效錳、有效銅、有效鋅和有效鐵的含量均高于碳酸鹽巖背景區(qū)，有效鉬則以碳酸鹽巖背景區(qū)較高。

表4 不同巖石背景區(qū)土壤不同發(fā)生層次土壤的礦物組成Table 4 The composition of minerals in soil layers from different rocks %

表5 不同巖石背景區(qū)茶園表層土壤主要營養(yǎng)元素或氧化物的含量Table 5 The amount of main nutrition elements or oxide in surface soil from different rocks

表6 不同巖石背景區(qū)茶園表層土壤主要營養(yǎng)元素的有效含量Table 6 Effective dose of main nutrition elements in surface soil from different rocks

3 結(jié)論與討論

對于茶樹生長而言，土壤質(zhì)地以砂壤土—壤粘土最為適宜；茶園土壤表土層和心土層的固、液和氣三相比分別為50%∶20%∶30%和55%∶30%∶15%最佳［25］。按照《優(yōu)良茶園的土壤標(biāo)準(zhǔn)》（黔131-87）要求，通常0～20cm土壤容重在1～1.2g/cm3、田間持水量在26%左右適宜茶樹生長。對比湄潭縣茶葉主要產(chǎn)區(qū)茶園土壤條件，2類巖石背景區(qū)茶園表土層土壤均適宜于茶樹生長，只是在碳酸鹽巖背景區(qū)隨著土層深度增加，土壤質(zhì)地粘重，田間持水量增大，土壤通氣透水性差，植物根系難以下扎，不利于作物的生長。有研究［15］認(rèn)為，采用深耕可以改變土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)根系生長。針對碳酸鹽巖背景區(qū)心土層土質(zhì)粘重的特點(diǎn)，需采取淺耕與深耕相結(jié)合，使土壤結(jié)構(gòu)更適宜于茶樹的生長，從而提高茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)。

從土壤的風(fēng)化程度看，碳酸鹽巖背景區(qū)茶園土壤風(fēng)化程度遠(yuǎn)高于碎屑巖背景區(qū)土壤。任明強(qiáng)等［27］研究發(fā)現(xiàn)，隨著土壤風(fēng)化程度增加，土壤中粉粒礦物減少，粘粒礦物增多，土壤礦物釋放礦質(zhì)養(yǎng)分的能力減弱，土壤元素組成及養(yǎng)分條件各不相同。且地區(qū)巖石背景不同，土壤元素組成和茶葉品質(zhì)亦不相同［2］。據(jù)成果報告數(shù)據(jù)顯示，福鼎大白茶和黔湄601在碎屑巖背景區(qū)茶葉氨基酸含量較高，分別達(dá)5.05%和4.93%，碳酸鹽巖背景區(qū)分別為4.80%和4.24%；而碳酸鹽巖背景區(qū)生產(chǎn)茶葉的茶多酚含量較高，上述2個品種茶多酚含量分別達(dá)36.30%和32.91%，碎屑巖背景區(qū)分別為29.35%和31.33%。據(jù)此可看出，碎屑巖背景區(qū)更適宜優(yōu)質(zhì)綠茶的生產(chǎn)，而碳酸鹽巖背景區(qū)更適宜生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)紅茶。根據(jù)不同的巖石背景條件，結(jié)合當(dāng)?shù)刈匀慌c氣候資源，合理調(diào)整種植結(jié)構(gòu)和茶樹品種，可產(chǎn)出更多優(yōu)質(zhì)特色名茶。

從不同巖石背景區(qū)茶園營養(yǎng)元素有效含量分析看，碎屑巖背景區(qū)茶園土壤肥力與養(yǎng)分含量總體優(yōu)于碳酸鹽巖背景區(qū)。參照全國第二次土壤普查養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)，研究區(qū)茶園表層土壤中有效錳、有效鐵、有效銅、有效鋅、有機(jī)質(zhì)、有效磷、有效鉬含量為表現(xiàn)為適中—豐富—很豐富，有效鉀和有效硼含量稍缺—缺乏，而有效氮在碎屑巖背景區(qū)表現(xiàn)為豐富，在碳酸鹽巖背景區(qū)則表現(xiàn)為稍缺。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明［25］，優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)茶園表層土壤有機(jī)質(zhì)、有效氮、有效磷和有效鉀含量下限分別為15g/kg、100mg/kg、10mg/kg和80mg/kg，對照2類不同巖石背景區(qū)茶園，碎屑巖背景區(qū)茶園表層土壤有機(jī)質(zhì)、有效氮、有效磷和有效鉀含量分別為27.80g/kg、123.21mg/kg、17.43mg/kg和90.37mg/kg，均達(dá)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)茶園標(biāo)準(zhǔn)；而碳酸鹽巖背景區(qū)茶園表層土壤中有效氮和有效鉀含量分別為89.56mg/kg和74.82mg/kg，在茶葉種植中應(yīng)適當(dāng)增施有機(jī)肥、氮肥和鉀肥等促進(jìn)茶樹生長，從而提高茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)。

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（責(zé)任編輯：王 海）

Physical and Chemical Traits and Characteristics of Soils in Tea Gardens in Meitan County of Guizhou Province

LV Gang，ZHAO Bin，ZHAO Guoxuan，REN Mingqiang
（GuizhouInstituteofGeo-EnvironmentalMonitoring，Guiyang，Guizhou550018，China）

To improve the yield and quality of tea product of Guizhou，reasonable layout the tea gardens in Guizhou areas，and promote the sustainable development of tea production in Guizhou，the systematical study of the physical and chemical traits and characteristics of soils in the typical tea garden in Meitan County of Guizhou Province was carried out with the soil geochemical surveying methods.Results：The soils of tea garden in the debris rocks background areas is yellow sand soils which belongs to yellow soils types mainly.The texture of soils is sand soil，loam clay mainly.The weathering degree of the soils is relatively low and the soil fertility is higher.The nutrient supply conditions are good.The content of amino acids of the tea is high.These areas are suitable to product the excellent green tea.While the soils of tea garden in the carbonate rocks background areas is yellow clay which belongs to yellow soils types mainly.The surface soil is loam clay mainly.The weathering degree of the soils is relatively high and with the deeper weathering，the texture of soils is loam clay mainly，and the ventilation and permeability capability is worse.The soil fertility is higher.The content of the available nutrient such as nitrogen and potassium is low，but the content of tea polyphenol is high.The tea planting should combine the shallow tillage and deep tillage，and fertilize the organics fertilizer，nitrogen fertilizer and potassium fertilizer additionally.

tea plantations；soil；clastic rocks；carbonate rocks；physical and chemical traits；Meitan County；Guizhou

S571.1

A

2016-06-17；2016-08-15修回

貴州省2008年公益性、基礎(chǔ)性地質(zhì)勘查項(xiàng)目“湄潭縣優(yōu)質(zhì)茶葉產(chǎn)地農(nóng)業(yè)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查”［黔國土資發(fā)（2008）114］

呂 剛（1974-），男，高級工程師，從事工程地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)研究。E-mail：395166072＠qq.com

1001-3601（2016）09-0388-0084-05