豫南茶園土壤養(yǎng)分狀況評(píng)價(jià)

趙豐華，呂立哲，付群英，梁少茹，蔡一鳴，黨永超

（信陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院/河南省茶葉工程技術(shù)研究中心，河南 信陽(yáng) 464000）

豫南茶區(qū)是我國(guó)北方最大的茶葉產(chǎn)銷集散地，該區(qū)生態(tài)環(huán)境優(yōu)越，茶葉品質(zhì)佳，茶園面積15.33萬(wàn)hm2，茶葉產(chǎn)量達(dá)6萬(wàn)多噸，產(chǎn)值達(dá)105億元，茶葉已成為豫南山區(qū)農(nóng)民脫貧的重要收入來(lái)源，是豫南農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收一大特色亮點(diǎn)。茶產(chǎn)業(yè)已成為豫南地區(qū)由農(nóng)業(yè)大市向農(nóng)業(yè)強(qiáng)市跨越的有力支撐和重要抓手，是豫南發(fā)展特色農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)和農(nóng)民致富的支柱產(chǎn)業(yè)。

土壤是茶樹(shù)生長(zhǎng)的立地之本，也是茶樹(shù)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效的基本條件。其形狀特征和各種營(yíng)養(yǎng)元素的豐缺程度和供應(yīng)能力直接影響茶樹(shù)生育和茶葉品質(zhì)［1-3］。準(zhǔn)確掌握茶園土壤營(yíng)養(yǎng)狀況是進(jìn)行土壤改良和科學(xué)施肥的前提條件。當(dāng)前，對(duì)于茶園土壤養(yǎng)分氮、磷、鉀含量及其與茶葉品質(zhì)相關(guān)性的研究較多，也提出了相對(duì)適宜的評(píng)價(jià)指標(biāo)，但對(duì)茶園土壤中、微量元素含量和衡量方法研究較少，豫南茶園土壤養(yǎng)分研究也鮮有報(bào)道。為了掌握豫南茶區(qū)9個(gè)主要產(chǎn)茶縣（區(qū)）茶園土壤養(yǎng)分狀況、提高土壤肥力水平，達(dá)到茶葉優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)目的，對(duì)茶園土壤進(jìn)行多樣本取樣和測(cè)試分析，較全面了解茶園土壤養(yǎng)分狀況，明確茶園土壤養(yǎng)分限制因子，為豫南茶園肥培管理、平衡施肥、有機(jī)肥替代、減肥增效提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

豫南茶區(qū)地處大別山北麓與淮河上游之間，屬北亞熱帶向暖溫帶過(guò)渡區(qū)，年平均氣溫15.3～16.2℃，≥10℃活動(dòng)積溫4 800～5 100℃，年降雨量 900～1 400 mm，無(wú)霜期220～245 d。茶區(qū)地貌主要為丘陵崗地，茶園平均海拔136.5 m，土壤類型主要為黃棕壤土。

1.2 樣品采集

2015年8月中旬至10月中旬，在茶園未施基肥前，對(duì)豫南主茶區(qū)浉河區(qū)、平橋區(qū)、固始、潢川、商城、光山、新縣、羅山、桐柏9個(gè)縣區(qū)的45個(gè)重點(diǎn)產(chǎn)茶鄉(xiāng)鎮(zhèn)的茶園，根據(jù)茶園面積大小，每66.7～133.3 hm2茶園取1個(gè)土樣，9個(gè)主要產(chǎn)茶縣區(qū)取樣數(shù)分別為48、18、40、23、29、26、19、22、26個(gè)，共251個(gè)。每個(gè)土壤樣品由9個(gè)樣點(diǎn)的土壤等量混合組成，樣點(diǎn)以“S”型布置，去除表層約5 cm有機(jī)覆蓋層，用取樣器采集深度30 cm土壤。每個(gè)土樣采用四分法取約1.0 kg帶回實(shí)驗(yàn)室。

1.3 樣品處理

土樣剔除石礫、植物殘?jiān)?、根系等雜物，置于通風(fēng)、陰涼干燥處自然風(fēng)干，磨碎，過(guò)1 mm篩，用以測(cè)定pH、有機(jī)質(zhì)、有效性氮、磷、鉀含量。另留取樣50 g左右，105℃烘干，用研缽磨碎，過(guò) 0.1 mm篩，用以測(cè)定有效態(tài)Ca、Mg、S、Fe、Zn、Mn、B、Cu等元素含量。

1.4 樣品測(cè)定

依據(jù)《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》［4］，土壤pH值用水浸電位法（水土比2.5︰1）測(cè)定，有機(jī)質(zhì)含量用重鉻酸鉀容量法測(cè)定，全氮含量采用凱氏定氮法測(cè)定，有效氮含量用堿解擴(kuò)散法測(cè)定，有效磷含量用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定，速效鉀含量用1 mol L NH4OAc浸提-火焰光度法測(cè)定；有效Ca、Mg、S、Fe、Zn、Mn、B、Cu等元素含量測(cè)定采用Mehlich3浸提劑浸提（水土比10︰1），震蕩5 min，5倍稀釋液，電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP）。

1.5 茶園土壤養(yǎng)分評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及依據(jù)

結(jié)合NY/T 853-2004《茶葉產(chǎn)地環(huán)境技術(shù)條件》［5］中茶園土壤的肥力分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、NY/T 391-2013《綠色食品 產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量》［6］土壤肥力指標(biāo)、優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)茶園土壤肥力指標(biāo)［7］，將茶園土壤肥力分3級(jí)（表1）；根據(jù)第二次土壤普查分級(jí)指標(biāo)［8］將茶園微量元素的豐缺分5級(jí)（表2）。

表1 茶園土壤肥力分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

表2 土壤有效態(tài)元素含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（mg/kg）

2 結(jié)果與分析

2.1 豫南茶園土壤pH值、有機(jī)質(zhì)狀況

茶樹(shù)是喜酸性作物，優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)茶園土壤pH值范圍 4.5～5.5［9-10］，pH 值低于 4.0或高于 6.5的茶園，對(duì)茶樹(shù)的正常生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生不良影響。調(diào)查結(jié)果（表3、圖1）顯示，豫南茶園土壤pH變化范圍為3.01～7.02，平均值為4.23，低于優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)茶園pH值范圍的下限，土壤pH值變異系數(shù)為10.23%，屬弱分異型，表明茶區(qū)土壤pH空間差異小，多集中在4.0～5.5之間，其中符合

優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)茶園占34.66%；pH值低于4.5的茶園占59.36%，高于5.5的占5.98%，僅個(gè)別茶園pH超過(guò)6.5。表明豫南茶園土壤偏酸化，這與郭桂義等［11］、趙曉楠等［12］、鄒慶鵬等［13］的研究結(jié)果相符，且呈加重趨勢(shì)。土壤有機(jī)質(zhì)含量范圍為2.02～83.21 g/kg，平均值為15.24 g/kg，變異系數(shù)為68.50%，表明有機(jī)質(zhì)含量差異性大，其中符合優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)茶園僅占16.73%，只有35.86%的茶園有機(jī)質(zhì)含量符合Ⅰ級(jí)優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)，近一半茶園土壤有機(jī)質(zhì)含量為Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（尚可），說(shuō)明豫南大部分茶園土壤有機(jī)質(zhì)含量偏低，需要增施有機(jī)肥。

表3 豫南茶園土壤pH值、養(yǎng)分狀況及分級(jí)占比

圖1 豫南茶園土壤pH值分布特征

2.2 豫南茶園土壤大量元素N、P、K含量狀況

從表3可以看出，豫南茶園土壤全氮的供應(yīng)能力較好，含量范圍在0.75～3.09 g/kg，變異系數(shù)為38.5%，屬中等變異型，表明不同茶園土壤全氮含量差異性明顯，平均值為1.27 g/kg，高于優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和Ⅰ級(jí)茶園標(biāo)準(zhǔn)，其中85.66%的茶園達(dá)到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)茶園要求，13.55%的茶園全氮含量符合Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，僅0.8%的茶園全氮含量低于0.8 g/kg的臨界值。土壤有效氮含量較豐富，含量范圍在75.8～275.1 g/kg，平均值為130.2 g/kg，變異系數(shù)為58.82%，表明不同茶園有效氮含量差異較明顯，其中87.25%的茶園達(dá)到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)茶園要求，12.75%的茶園符合Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有茶園的有效N含量低于50 g/kg的臨界值。

茶園土壤有效磷平均含量0.12～87.67 mg/kg，變異系數(shù)為102.31%，屬?gòu)?qiáng)變異型，表明茶園之間差異很大。61.35%的茶園土壤有效磷含量低于臨界值（5 mg/kg），19.5%的茶園達(dá)Ⅱ級(jí)要求，18.73%的茶園符合Ⅰ級(jí)茶園標(biāo)準(zhǔn)，僅有12.35%的茶園到達(dá)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)要求，說(shuō)明豫南茶園有效磷嚴(yán)重不足。

茶園土壤速效鉀變化范圍7.21～164.12 mg/kg，平均含量56.73 mg/kg，變異系數(shù)為65.2%，屬中等變異型。其中，35.5%的茶園有效鉀含量符合優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)茶園要求，18.33%的茶園符合土壤養(yǎng)分Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，29.08%符合Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；超過(guò)50%的茶園土壤速效鉀平均含量低于臨界值（80 mg/kg），說(shuō)明大部分茶園土壤速效鉀含量很虧缺。

2.3 豫南茶園土壤中量元素Ca、Mg、S含量狀況

從表4可以看出，豫南茶園土壤有效態(tài)Ca的含量為103.3～1 438 mg/kg，平均為585.23 mg/kg，變異系數(shù)為118.45%，屬?gòu)?qiáng)變異型，表明土壤有效態(tài)Ca含量的空間分布非常不均勻，其中43.43%的茶園土壤有效Ca滿足茶樹(shù)生長(zhǎng)，47.81%的茶園土壤有效Ca含量豐富，在有效Ca整體水平含量較高的情況下，仍有8.76%的茶園有效Ca低于250 mg/kg的臨界值；有效態(tài)Mg含量范圍4.65～507.40 mg/kg，平均值為139.91 mg/kg，變異系數(shù)139.23%，屬?gòu)?qiáng)變異型，有效態(tài)Mg空間分布極其不均，含量處于中等偏低水平，不僅有10.36%的茶園含量極其匱缺、50.63%的茶園含量低于臨界值，還有75.98%的茶園有效Mg含量過(guò)剩，含量適中、豐富的茶園分別占21.51%、19.12%；茶園有效S含量范圍6.92～34.13 mg/kg，平均為14.02 mg/kg，變異系數(shù)50.81%，屬中等變異型，有68.52%的茶園有效S含量低于臨界值（16 mg/kg），處于適中、豐富水平的茶園分別占18.33%、13.15%，總體含量處于較低水平。

表4 豫南茶園土壤有效態(tài)元素含量及各等級(jí)分布頻率

2.4 豫南茶園土壤微量元素Fe、Zn、 Mn、Cu、B含量狀況

從表4可以看出，豫南茶園土壤有效態(tài)Fe含量極其豐富，含量范圍21.71～226.12 mg/kg，平均為156.21 mg/kg，遠(yuǎn)高于很豐富水平（20 mg/kg），不存在Fe供應(yīng)不足情況；茶園土壤有效態(tài)Zn含量處于中等水平，變化范圍為0.15～17.50 mg/kg，平均為2.56 mg/kg，變異系數(shù)為135.02%，屬高度分異型，表明土壤有效態(tài)Zn的含量空間分布高度非常不均勻，43.43%的茶園Zn含量低于臨界值（1.5 mg/kg），處于適中、豐富水平的茶園分別占25.9%、21.51%，非常豐富的茶園占9.16%；茶園土壤有效態(tài)Mn含量范圍為3.20～80.69 mg/kg，平均值為42.88 mg/kg，變異系數(shù)為58.81%，77.69%的茶園有效Mn含量很豐富，僅有5.98%的茶園Mn含量低于土壤缺素臨界值（5 mg/kg），表明絕大部分茶園Mn供應(yīng)充足；茶園土壤有效Cu含量0.01～4.72 mg/kg，平均為1.82 mg/kg，變異系數(shù)為97.25%，基本屬?gòu)?qiáng)變異型；土壤Cu含量整體較虧缺，且空間分布不均勻，有71.32%的茶園Cu含量低于土壤缺素臨界值（2.0 mg/kg），僅有3.59%的茶園土壤Cu含量較豐富；茶園土壤有效態(tài)B有部分茶園含量低于檢出限，檢測(cè)最大值為1.12 mg/kg，平均含量為0.24 mg/kg，變異系數(shù)為120.26%，屬?gòu)?qiáng)變異型，98.81%的茶園有效B含量低于土壤缺素臨界值（0.5 mg/kg），茶園B普遍匱缺嚴(yán)重。

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，豫南茶園土壤pH偏酸化，有機(jī)質(zhì)含量較低；全氮供應(yīng)能力較好、有效氮含量較豐富；有效磷嚴(yán)重不足，大部分茶園土壤速效鉀含量虧缺嚴(yán)重；有效態(tài)Ca含量較豐富，Mg、S含量偏低；有效Fe、Mn供應(yīng)充足，有效Zn含量水平中等，不同茶園之間差異很大，有效Cu、B貧乏嚴(yán)重。楊普香等［19］的研究表明江西茶園土壤酸化嚴(yán)重，全氮水平較高，有效磷偏低，有效鉀極低，有效Fe、Mn含量豐富，有效Mg、S、B含量偏低，說(shuō)明茶園土壤酸化、氮素充足、有效磷、鉀和中微量元素Mg、S、B含量缺乏是普遍現(xiàn)象。茶園有效Fe、Mn含量很豐富，與土壤pH值較低，F(xiàn)e、Mn在土壤有效性較高有很多關(guān)系。

土壤肥力是土壤的固有屬性和本質(zhì)特征，是土壤從營(yíng)養(yǎng)條件和環(huán)境條件供應(yīng)和協(xié)調(diào)植物生長(zhǎng)的能力。茶園土壤有機(jī)質(zhì)是茶樹(shù)所需要元素的供給源，具有保肥力和緩沖性，能促進(jìn)土壤微生物生長(zhǎng)、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成、物質(zhì)轉(zhuǎn)化，對(duì)改善土壤理化和生物性狀具有十分重要的作用，是衡量土壤肥力狀況的重要指標(biāo)［14-16］。茶園土壤酸化降低土壤通透性，破壞土壤微生物區(qū)系，影響土壤有機(jī)質(zhì)的礦化和氮的固定［17-20］。針對(duì)豫南茶園有機(jī)質(zhì)含量偏低、土壤酸化現(xiàn)象，應(yīng)增施有機(jī)肥，適度施用石灰，或套種綠肥、合理耕作、加培客土和深耕封園等措施來(lái)改良茶園土壤性狀，控制土壤酸化的進(jìn)一步加劇。

氮、磷、鉀是茶樹(shù)營(yíng)養(yǎng)的三要素，缺乏或不足，物質(zhì)、能量代謝、形態(tài)轉(zhuǎn)化不能順利進(jìn)行，抑制器官的發(fā)育，導(dǎo)致茶樹(shù)生長(zhǎng)緩慢甚至停止。氮是構(gòu)成茶葉中氨基酸、咖啡堿等滋味物質(zhì)的重要成分，氮素充足，發(fā)芽多、生長(zhǎng)快、嫩度好，但過(guò)量施用氮肥會(huì)影響茶樹(shù)抵抗力，降低茶葉特別是紅茶品質(zhì)，還會(huì)導(dǎo)致茶園土壤酸化［21］；磷既是茶樹(shù)體內(nèi)許多重要有機(jī)化合物和各種酶的重要成分，也與茶樹(shù)的碳、氮代謝密切相關(guān)。磷對(duì)茶樹(shù)高產(chǎn)及提高茶葉的水浸出物和氨基酸有明顯作用［1，22］；鉀是呼吸作用、光合作用等生理代謝活動(dòng)中許多酶的活化劑，能促進(jìn)氮素的吸收，增強(qiáng)茶樹(shù)抗異性，試驗(yàn)表明，茶葉中氨基酸、茶多酚、兒茶素、咖啡堿的含量會(huì)隨施鉀的增加而提高，有利于提高茶葉品質(zhì)。豫南茶園由于習(xí)慣偏施氮肥，導(dǎo)致土壤氮素充足，而土壤中磷、鉀被茶樹(shù)不斷吸收卻得不到有效補(bǔ)充而匱缺嚴(yán)重；中、微量營(yíng)養(yǎng)元素在茶樹(shù)體內(nèi)含量雖不是很高，卻是茶樹(shù)生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)者，能增強(qiáng)茶樹(shù)抗異性和影響茶樹(shù)對(duì)大量元素的吸收利用，參與茶樹(shù)的呼吸、氧化及光合作用、碳水化合物形成等重要生理作用，一旦缺乏或過(guò)量，茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)將受到限制影響。如茶樹(shù)中Cu對(duì)葉片的光合作用有重要作用，主要參與蛋白質(zhì)和碳水化合物的代謝，促進(jìn)氨基酸合成蛋白質(zhì)，適量的施Cu能提高茶葉的產(chǎn)量和茶葉中茶多酚、咖啡堿和氨基酸的含量［23］。土壤有效Zn含量低于1.0 mg/kg的茶園施Zn肥，無(wú)論是葉面噴施還是土施均有明顯的增產(chǎn)提質(zhì)效果［24］。

在茶樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，只有各個(gè)營(yíng)養(yǎng)元素在適宜的范圍內(nèi)，相互協(xié)調(diào)的狀態(tài)下，茶樹(shù)才能健康旺盛生長(zhǎng)，根據(jù)木桶原理——最少養(yǎng)分律，茶樹(shù)的正常生長(zhǎng)和生理代謝受土壤中最缺乏的營(yíng)養(yǎng)元素的限制。茶園土壤有機(jī)質(zhì)含量低，有效磷、有效鉀、有效Mg、S、Cu、B嚴(yán)重耗竭，部分茶園有效Zn也虧缺已成為影響豫南茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)的障礙因子。應(yīng)根據(jù)茶樹(shù)營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)、需肥規(guī)律、土壤供肥性能與肥料特性，運(yùn)用科學(xué)施肥技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各種養(yǎng)分平衡供應(yīng)，最大限度地發(fā)揮施肥效應(yīng)，滿足茶樹(shù)生長(zhǎng)的需要，達(dá)到土壤肥力提升、茶葉產(chǎn)量和質(zhì)量提高的目的。為此，豫南茶園應(yīng)在施足有機(jī)肥的基礎(chǔ)上，控制氮肥，增施磷、鉀肥，同時(shí)注意補(bǔ)充S、Mg、Cu和B肥，部分茶園適當(dāng)補(bǔ)充Zn肥。