不同植茶年限茶園土壤有效營(yíng)養(yǎng)元素分析

張小琴 趙華富 姜艷艷 楊婷 周?chē)?guó)蘭 周順珍 王家倫

摘 要 為了解不同植茶年限下土壤有效營(yíng)養(yǎng)元素的變化情況，以鳳岡縣不同種植年限的茶園土壤為研究對(duì)象，采集0～20 cm和20～40 cm兩層土壤樣品，分析土壤基本理化特性、土壤有效態(tài)大量營(yíng)養(yǎng)元素和土壤有效態(tài)微量營(yíng)養(yǎng)元素的變化情況。結(jié)果表明，植茶使茶園土壤呈酸化趨勢(shì)，且逐漸低于優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效茶園土壤pH的最低標(biāo)準(zhǔn)；土壤有機(jī)質(zhì)、全氮隨植茶年限的增加而極顯著增加，且逐漸達(dá)到并超過(guò)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效茶園土壤的最低標(biāo)準(zhǔn)；土壤有效磷有先增后減的趨勢(shì)，但仍遠(yuǎn)低于優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效茶園土壤有效磷的最低標(biāo)準(zhǔn)；土壤交換鉀隨植茶年限的增加而極顯著增加，但仍處于貧乏狀態(tài)；土壤有效硫、有效硼、有效鋅和有效鐵隨植茶年限的增加極顯著增加；土壤有效鎂、有效銅和有效錳隨植茶年限的變化不顯著。隨著植茶年限的增加，應(yīng)該采取必要的措施防止土壤酸化，合理控施氮肥，增施磷、鉀肥。

關(guān)鍵詞 植茶年限；土壤營(yíng)養(yǎng)元素；pH

中圖分類(lèi)號(hào) S571.1；S153.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

Abstract Two layers of soil samples under continuous tea cropping in Fenggang， 0-20 cm and 20-40 cm， were used to analyze the soil physicochemical properties， soil available macro and micro nutrient elements. Results showed that the soil was acidified after tea plantation. The soil organic matter and total nitrogen greatly increased as tea plantation prolonged， and gradually reached and exceeded the minimum standard of tea soils with high yield and good quality. The soil effective phosphorus increased after decreased first， but it was still well below the minimum standard of tea soils with high yield and good quality. The soil exchange potassium increased significantly as tea plantation prolonged， but was still in poor condition. The soil effective sulfur， effective boron， effective zinc and effective iron increased significantly as tea plantation prolonged. The change for effective magnesium， effective copper and effective manganese was not significant. It means necessary measures should be taken to prevent the acidification of the soil， to control nitrogen fertilizer application， and to increase phosphorus and potassium fertilizer application.

Key words Tea planting year； soil effective nutrient elements； pH

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2017.12.005

茶樹(shù)是多年生木本植物，在其整個(gè)生命周期的各個(gè)生育階段，對(duì)土壤營(yíng)養(yǎng)元素的需求有所不同[1]。因此，植茶年限影響茶園土壤物理、化學(xué)、微生物特性方面的研究一直是茶樹(shù)栽培學(xué)科研究的熱點(diǎn)。鄭子成等[2]、劉敏英等[3]、高福麗等[4]研究了不同植茶年限土壤團(tuán)聚體和土壤有機(jī)碳的分布特征；李瑋等[5]、殷佳麗等[6-7]、晟強(qiáng)等[8]對(duì)不同植茶年限土壤團(tuán)聚體碳、氮、磷、鋁、氟的分布特征做了研究；汪華[9]、王海斌等[10]、韓文炎[11]和楊揚(yáng)等[12]研究了植茶年限對(duì)土壤微生物和酶活性的影響；彭萍等[13]研究了植茶年齡對(duì)土壤環(huán)境效應(yīng)的影響。但罕見(jiàn)植茶年限影響茶園土壤有效營(yíng)養(yǎng)元素的研究，針對(duì)高海拔高緯度寡日照貴州茶區(qū)的研究則更少。

本研究通過(guò)鳳岡縣不同種植年限茶園土壤的對(duì)比研究，從土壤理化特性、土壤常量元素和土壤微量元素等角度解析植茶年限對(duì)土壤有效營(yíng)養(yǎng)元素的影響，以期克服茶樹(shù)連作障礙，為根據(jù)植茶年限和茶樹(shù)的生育期科學(xué)培肥提供理論依據(jù)，為貴州省茶園生產(chǎn)的健康可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗(yàn)地點(diǎn) 采樣點(diǎn)位于貴州省遵義市鳳岡縣（27°39′-28°19′ N，107°32′-107°51′ E），地處烏江北岸，大婁山南麓，屬中亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫15.2 ℃，無(wú)霜期239～299 d，平均雨日180 d，年平均日照數(shù)1 139 h。

1.1.2 供試材料 試驗(yàn)選擇茶園管理、培肥情況、海拔高度和土壤質(zhì)地基本一致的茶園，研究對(duì)象為1～2年（Y2）、6～10年（Y10）、15～20年（Y20）、25～30年（Y30）的茶園土壤。

1.2 方法

1.2.1 土樣采集 2011年12月通過(guò)土鉆采集土壤樣品，采樣點(diǎn)設(shè)在茶樹(shù)大行距正中間，取樣深度為0～20 cm和20～40 cm。每個(gè)處理采集觀測(cè)樣點(diǎn)25個(gè)，共計(jì)100個(gè)。每個(gè)觀測(cè)樣點(diǎn)隨機(jī)多點(diǎn)混合，用四分法取混合土樣1.00 kg。土樣采集以后自然風(fēng)干，去雜、磨碎、過(guò)篩，備測(cè)。試驗(yàn)區(qū)茶園每年施有機(jī)肥（油枯）2 000 kg/hm2和復(fù)合肥1 200 kg/hm2。

1.2.2 分析指標(biāo)和測(cè)定方法 pH用酸度計(jì)測(cè)定（水土比1 ∶ 1）；全氮（TN）和全碳（TC）采用碳氮分析儀（Variomax CN分析儀）測(cè)定；有機(jī)質(zhì)（OM）依據(jù)OM=TC×1.724換算；有效磷、速效鉀、有效鎂、有效硫等有效態(tài)養(yǎng)分用ICP-MS測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，用SPSS 11.5進(jìn)行方差分析和回歸分析，用SigmaPlot 10.0作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 植茶對(duì)土壤理化特性的影響

不同植茶年限下茶園土壤理化特性（pH、有機(jī)質(zhì)、全氮和碳氮比）的變化見(jiàn)表1和圖1。土壤pH隨植茶年限的增加而極顯著降低，0～20 cm土層土壤pH值Y30茶園極顯著低于Y20茶園，Y20茶園極顯著低于Y2和Y10茶園；20～40 cm土層土壤pH值Y30茶園極顯著低于Y20茶園，Y20茶園極顯著低于Y10茶園。土層對(duì)茶園土壤pH的影響未達(dá)顯著水平。土壤有機(jī)質(zhì)（OM）隨植茶年限的增加而極顯著增加，0～20 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)Y30茶園極顯著高于Y20茶園，Y20茶園極顯著高于Y10和Y2茶園；20～40 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)Y30茶園極顯著高于Y10茶園、顯著高于Y2茶園。0～20 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)極顯著高于20～40 cm土層土壤。土壤全氮（TN）隨植茶年限的增加而極顯著增加，0～20 cm土層土壤全氮Y30茶園極顯著高于Y20、Y10、Y2茶園，Y20茶園顯著高于Y2茶園；20～40 cm土層土壤全氮Y30茶園極顯著高于Y20、Y10、Y2茶園。0～20 cm土層土壤碳氮比（C/N）隨植茶年限的增加而增加，Y30和Y20茶園極顯著高于Y10、Y2茶園；20～40 cm土層土壤碳氮比隨植茶年限的增加有降低的趨勢(shì)，但未達(dá)顯著水平。

2.2 植茶對(duì)土壤有效態(tài)常量營(yíng)養(yǎng)元素的影響

不同植茶年限下土壤有效態(tài)常量營(yíng)養(yǎng)元素（有效磷、速效鉀、有效鎂和有效硫）的變化見(jiàn)表2和圖2。土壤有效磷隨植茶年限的增加有先增后減的趨勢(shì)，但未達(dá)顯著水平。0～20 cm土層土壤有效磷極顯著高于20～40 cm土層。土壤速效鉀隨植茶年限的增加而極顯著增加，0～20 cm土層土壤速效鉀Y30、Y20茶園極顯著高于Y2茶園、顯著高于Y10茶園；20～40 cm土層土壤速效鉀Y30、Y20茶園極顯著高于Y2茶園，Y30茶園顯著高于Y10茶園。植茶年限和土層對(duì)土壤有效鎂的影響都未達(dá)顯著水平，僅有0～20 cm土層土壤有效鎂Y10茶園顯著低于Y30茶園，且明顯低于20～40 cm土層。茶園土壤有效硫隨植茶年限的增加而極顯著增加，0～20 cm土層土壤有效硫Y30茶園極顯著高于Y2茶園，顯著高于Y10茶園；20～40 cm土層土壤有效硫Y30茶園極顯著高于Y10、Y2茶園，顯著高于Y20茶園。0～20 cm土層土壤有效硫極顯著低于20～40 cm土層。

2.3 植茶對(duì)土壤有效態(tài)微量營(yíng)養(yǎng)元素的影響

土壤有效態(tài)微量營(yíng)養(yǎng)元素（有效硼、有效銅、有效鐵、有效錳和有效鋅）隨植茶年限的變化見(jiàn)表3和圖3。茶園土壤有效硼隨植茶年限的增加而極顯著增加，0～20 cm土層土壤有效硼Y30茶園極顯著高于Y20、Y10、Y2茶園，Y20茶園極顯著高于Y2茶園、顯著高于Y10茶園；20～40 cm土層土壤有效硼Y30茶園極顯著高于Y10、Y2茶園，顯著高于Y20茶園。Y2、Y10茶園土壤有效硼0～20 cm土層低于20～40 cm土層，而Y20、Y30茶園土壤有效硼0～20 cm土層高于20～40 cm土層，但未達(dá)顯著水平。茶園土壤有效銅隨植茶年限的增加有先增后減的變化趨勢(shì)，僅有20～40 cm土層土壤有效銅Y10茶園顯著高于Y30茶園，其他未達(dá)顯著水平。茶園土壤有效鋅都隨植茶年限的增加而極顯著增加，0～20 cm土層土壤有效鋅Y30茶園極顯著高于Y2茶園；20～40 cm土層土壤有效鋅Y30茶園顯著高于Y2茶園。茶園土壤有效鋅0～20 cm土層極顯著高于20～40 cm土層。0～20 cm土層茶園土壤有效鐵隨植茶年限的增加而極顯著增加，0～20 cm土層土壤有效鐵Y30茶園極顯著高于Y10、Y2茶園，而20～40 cm土層隨植茶年限變化不顯著。植茶年限和土層對(duì)土壤有效錳的影響都未達(dá)顯著水平，僅有20～40 cm土層土壤有效錳Y10茶園顯著高于Y30、Y20、Y2茶園，且明顯高于0～20 cm土層。

3 討論

3.1 植茶對(duì)土壤理化特性的影響

土壤pH表示土壤溶液H+的濃度，能綜合反映土壤鹽基狀況，影響土壤養(yǎng)分的有效性[14]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，茶園土壤pH隨植茶年限的增加而極顯著降低，0～20 cm土層土壤pH值從4.34下降到3.54，20～40 cm土層土壤pH從4.21下降到3.65，均低于韓文炎等[15]研究的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效茶園土壤pH的最低值4.50（表4）。植茶使茶園土壤呈酸化趨勢(shì)，大量研究證實(shí)了這點(diǎn)[16-18]。茶樹(shù)雖是喜酸性植物，但最適pH為4.50～5.50，低于或高于這個(gè)范圍都會(huì)影響其生長(zhǎng)發(fā)育和茶葉產(chǎn)量品質(zhì)[19]。因此，采取有效的措施防止土壤酸化是茶園土壤管理工作的重點(diǎn)。

土壤有機(jī)質(zhì)隨植茶年限的增加而極顯著增加，逐漸達(dá)到并超過(guò)韓文炎等[15]研究的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效茶園土壤有機(jī)質(zhì)的最低標(biāo)準(zhǔn)2.0%（表4），且0～20 cm土層極顯著高于20～40 cm土層；土壤全氮隨植茶年限的增加而極顯著增加，逐漸達(dá)到并超過(guò)韓文炎等[15]研究的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效茶園土壤全氮的最低標(biāo)準(zhǔn)1.0 g/kg（表4），這與李瑋等[5]和薛冬等[20]的研究結(jié)果一致。隨著茶樹(shù)年限的增加，茶園修剪枝和凋落物逐漸增多，是土壤有機(jī)質(zhì)（包括有機(jī)態(tài)氮）增加的主要因素，同時(shí)也是全氮增加的間接原因。這些枯枝落葉主要集中于土壤表層，在一定程度上促進(jìn)了表層土壤的微生物和酶的作用[21]，致使上土層有機(jī)質(zhì)、全氮含量均高于下土層。由此可見(jiàn)，植茶有使土壤有機(jī)質(zhì)、全氮呈積累的趨勢(shì)，茶樹(shù)本身存在生物自肥能力，生產(chǎn)上對(duì)成齡茶園的管理應(yīng)該適當(dāng)控制氮肥的用量，避免氮肥的過(guò)量施用。

Y2茶園土壤pH值0～20 cm土層高于20～40 cm土層、土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量0～20 cm土層低于20～40 cm土層，有別于其他種植年限茶園，有可能是Y2茶園在種茶前的翻墾所致。

3.2 植茶對(duì)土壤有效態(tài)常量營(yíng)養(yǎng)元素的影響

土壤有效磷隨植茶年限的增加有先增后減的趨勢(shì)，未達(dá)顯著水平。各植茶年限茶園0～20 cm土層土壤有效磷的變化范圍分別為6.49～9.38 mg/kg，處于Ⅱ級(jí)土壤肥力范圍內(nèi)[22]，遠(yuǎn)低于韓文炎等[15]研究的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效茶園土壤有效磷的最低標(biāo)準(zhǔn)20 mg/kg（表4）。茶園土壤有效磷水平取決于吸附沉淀和解吸、礦化等作用。磷酸根在酸性的茶園土壤中極易被鐵、鋁氧化物、氫氧化物等化合物吸附或固定，同時(shí)修剪枝和凋落物形成的有機(jī)物在分解過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一些有機(jī)酸和低分子水溶性有機(jī)物，能與磷酸根競(jìng)爭(zhēng)土壤中的吸附微點(diǎn)或與鐵、鋁反應(yīng)，減少磷的固定[1]。因此，本研究結(jié)果是茶園土壤磷酸根吸附沉淀和解吸、礦化的綜合作用。

茶園土壤pH在5.0以下時(shí)，鉀的淋溶作用會(huì)造成土壤鉀庫(kù)源的逐漸減少[1]。而本研究中土壤有效鉀隨植茶年限的增加而極顯著增加，但仍處于Ⅲ級(jí)土壤肥力范圍內(nèi)[22]，遠(yuǎn)低于都達(dá)韓文炎等[15]研究的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效茶園土壤有效鉀的最低標(biāo)準(zhǔn)100 mg/kg（表4）。茶園土壤鉀素各形態(tài)處在動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，在土壤有效鉀處于貧乏的大環(huán)境下，隨植茶年限的增加，土壤有機(jī)質(zhì)分解，緩效態(tài)鉀釋放，茶樹(shù)蓬面對(duì)鉀淋溶的阻力增加，土壤交換性鉀增加。本文研究的茶園土壤有效鉀隨植茶年限增加的變化趨勢(shì)與彭萍等[13]的研究一致。

植茶年限和土層對(duì)土壤有效鎂的影響都未達(dá)顯著水平，僅有0～20 cm土層土壤有效鎂Y10茶園顯著低于Y30茶園，且明顯低于20～40 cm土層。說(shuō)明Y10茶園存在明顯的淋溶作用，表層土壤有效鎂淋溶到下層土壤，使表層土壤有效鎂含量明顯低于下層土壤。而0～20 cm土層Y20、Y30茶園有增加趨勢(shì)、且逐漸達(dá)到韓文炎等[15]研究的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效茶園土壤有效鎂的最低標(biāo)準(zhǔn)50 mg/kg（表4），是由于茶蓬對(duì)淋溶的阻礙、增加的有機(jī)質(zhì)降低H+、Al3+對(duì)土壤鎂交換的淋溶作用和膠體表面對(duì)有效鎂的吸附[23]。

茶園土壤有效硫隨植茶年限的增加而極顯著增加，且達(dá)韓文炎等[15]研究的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效茶園土壤有效硫的最低標(biāo)準(zhǔn)50 mg/kg（表4）。一方面，隨植茶年限的增加，土壤有機(jī)質(zhì)增加的同時(shí)增加土壤有機(jī)硫含量，有機(jī)硫礦化分解為有效硫；另一方面，隨土壤酸化，土壤可變正電荷吸附更多的硫酸根。0～20 cm土層土壤有效硫極顯著低于20～40 cm土層，耕作層低于下土層，說(shuō)明茶園土壤有效硫存在明顯的淋溶作用，表層土壤有效硫淋溶到下層土壤，使表層土壤有效硫含量極顯著低于下層土壤。

3.3 植茶對(duì)土壤有效態(tài)微量營(yíng)養(yǎng)元素的影響

茶園土壤有效硼隨植茶年限的增加而極顯著增加，隨植茶年限的增加，土壤有機(jī)質(zhì)增加的同時(shí)增加土壤有機(jī)硼含量，而有機(jī)硼是土壤有效硼的重要來(lái)源；另外，土壤的酸化可增加土壤硼的有效性。有機(jī)質(zhì)增加對(duì)土壤有效硼淋溶的阻礙和對(duì)有機(jī)硼含量的增加，也是低齡茶園土壤有效硼上土層低于下土層而高齡茶園土壤正好相反的主要原因。

茶園土壤有效銅隨植茶年限的增加有先增后減的變化趨勢(shì)，且達(dá)韓文炎等[15]人研究的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效茶園土壤有效銅的最低標(biāo)準(zhǔn)1.0 mg/kg（表4），僅有20～40 cm土層土壤有效銅Y10茶園顯著高于Y30茶園，其他未達(dá)顯著水平。

茶園土壤有效鋅隨植茶年限的增加而極顯著增加，變化趨勢(shì)與彭萍等[13]研究結(jié)果一致。另有研究表明，土壤交換態(tài)鋅與土壤pH呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系[24]，植茶酸化茶園土壤的同時(shí)有可能增加了土壤鋅的有效性。另外，隨茶樹(shù)種植年限的增加，茶樹(shù)根系在取樣區(qū)（大行距正中間）的分布數(shù)量增加，根系分泌的有機(jī)酸和氨基酸對(duì)土壤鋅的活性效應(yīng)增強(qiáng)，增加了土壤有效鋅的含量[25]。

0～20 cm土層茶園土壤有效鐵隨植茶年限的增加而極顯著增加，隨茶樹(shù)種植年限的增加，茶樹(shù)根系在取樣區(qū)（大行距正中間）的分布數(shù)量增加，根系分泌的有機(jī)酸和氨基酸對(duì)土壤鐵的活性效應(yīng)增強(qiáng)，增加了土壤有效鐵的含量[25]。而隨茶樹(shù)種植年限的增加，土壤淋溶作用減弱，保留的土壤有效鐵相對(duì)較多。

植茶年限和土層對(duì)土壤有效錳的影響都未達(dá)顯著水平，僅有20～40 cm土層土壤有效錳Y10茶園顯著高于Y30、Y20、Y2茶園，且明顯高于0～20 cm土層。

4 結(jié)論

植茶使茶園土壤呈酸化趨勢(shì)，且逐漸低于優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效茶園土壤的最低標(biāo)準(zhǔn)；土壤有機(jī)質(zhì)、全氮隨植茶年限的增加而極顯著增加，且逐漸達(dá)到并超過(guò)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效茶園土壤的最低標(biāo)準(zhǔn)；土壤有效磷有先增后減的趨勢(shì)，但仍遠(yuǎn)低于優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效茶園土壤有效磷的最低標(biāo)準(zhǔn)；土壤交換鉀隨植茶年限的增加而極顯著增加，但仍處于貧乏狀態(tài)；土壤有效硫、有效硼、有效鋅和有效鐵隨植茶年限的增加極顯著增加；土壤有效鎂、有效銅和有效錳隨植茶年限的變化不顯著。茶園土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷和有效鋅0～20 cm土層極顯著高于20～40 cm土層；茶園土壤有效硫0～20 cm土層極顯著低于20～40 cm土層；茶園土壤pH、全氮、有效鉀、有效鎂、有效硼、有效銅、有效鐵和有效錳兩土層之間不存在顯著關(guān)系。

在生產(chǎn)實(shí)際中，隨著植茶年限的增加，該試驗(yàn)區(qū)應(yīng)該在現(xiàn)有培肥情況的基礎(chǔ)上，采取必要的措施防止土壤酸化，合理控制氮肥，增施磷肥和鉀肥，可暫不考慮其他中、微量元素的補(bǔ)充。

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