福建省安溪縣鐵觀音茶園土壤氮素狀況①

吳志丹，江福英，張 磊，尤志明*

福建省安溪縣鐵觀音茶園土壤氮素狀況①

吳志丹1,2，江福英1，張 磊1，尤志明1,2*

(1福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所/農(nóng)業(yè)部福建茶樹及烏龍茶加工科學(xué)觀測實驗站，福州 350013；2福建省紅壤山地農(nóng)業(yè)生態(tài)過程重點實驗室，福州 350013)

為了解福建省安溪縣鐵觀音茶園土壤氮素供應(yīng)能力，對安溪縣77個鐵觀音茶園土壤(分0 ~ 20、20 ~ 40 cm兩個土層)全氮、堿解氮含量及對應(yīng)的鐵觀音茶葉氮含量進行了測試分析。結(jié)果表明：安溪縣鐵觀音茶園0 ~ 20 cm土層土壤全氮含量屬中上水平，平均值1.13 g/kg，Ⅱ級(尚可)及以上樣點比例達(dá)90.9%；20 ~ 40 cm土層土壤全氮含量屬中下水平，平均值0.81 g/kg，Ⅱ級(尚可)及以下樣點比例占77.9%。黃壤、紅壤、水稻土改植、赤紅壤茶園土壤全氮含量較高，粗骨土、潮砂土茶園土壤全氮含量較低；土壤全氮與有機質(zhì)含量呈顯著的正相關(guān)關(guān)系。安溪縣鐵觀音茶園土壤堿解氮總體含量較為豐富，0 ~ 20 cm土層土壤堿解氮含量平均值105.42 mg/kg，Ⅱ級(尚可)及以上樣點比例達(dá)到97.4%；20 ~ 40 cm土層平均值75.02 mg/kg，Ⅱ級(尚可)以上樣點比例占84.4%。黃壤、紅壤、赤紅壤、水稻土改植茶園土壤堿解氮含量較高，粗骨土、潮砂土茶園土壤堿解氮含量較低；土壤堿解氮與全氮、有機質(zhì)含量呈顯著的正相關(guān)關(guān)系。供試鐵觀音茶葉氮含量與土壤全氮、堿解氮含量相關(guān)關(guān)系不顯著，土壤堿解氮含量能否作為鐵觀音茶園土壤供氮能力的指標(biāo)，以及在鐵觀音茶樹的營養(yǎng)診斷時采摘鮮葉的氮素含量是否能作為茶樹氮素缺素的診斷指標(biāo)有待進一步研究。安溪縣鐵觀音茶園土壤氮素管理時應(yīng)注重氮肥深施，同時增施有機肥、降低速效氮肥的施用比例。

氮素；土壤；鐵觀音茶；安溪縣

根據(jù)2015年中央1號文件關(guān)于農(nóng)業(yè)發(fā)展“轉(zhuǎn)方式、調(diào)結(jié)構(gòu)”的戰(zhàn)略部署，2015年2月農(nóng)業(yè)部制定了《到2020年化肥使用量零增長行動方案》。方案要求以保障國家糧食安全和重要農(nóng)產(chǎn)品有效供給為目標(biāo)，牢固樹立“增產(chǎn)施肥、經(jīng)濟施肥、環(huán)保施肥”的理念，通過推進精準(zhǔn)施肥，減少盲目施肥[1]。土壤氮素是土壤肥力中最活躍的因素，也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最重要的限制因子之一[2]。土壤氮素在土壤肥力中起著相當(dāng)重要的作用，世界糧食增產(chǎn)的50% 來自土壤氮素的貢獻[3]。眾多研究表明[4-5]，即使在使用大量氮肥情況下，作物中積累的氮素中仍有50% 左右來自土壤，在某些土壤上這個數(shù)據(jù)更高。土壤中氮素總量及各種存在形態(tài)與土壤供氮有著密切的關(guān)系，土壤供氮能力越強，作物對土壤氮素的依賴性就越強，氮肥的增產(chǎn)效應(yīng)和利用率就越低[6-7]。因此，分析土壤全氮及其各種形態(tài)氮的含量是評價土壤肥力，擬定合理施用氮肥的主要根據(jù)。

鐵觀音是閩南烏龍茶的極品，是中國十大名茶之一。福建省安溪縣是鐵觀音的主要產(chǎn)區(qū)，連續(xù)9年位列全國百個重點產(chǎn)茶縣第一位。隨著安溪鐵觀音茶園矮化密植種植模式的大面積推廣應(yīng)用，茶園氮肥的盲目大量施用尤為明顯。據(jù)阮建云等[8]調(diào)查研究表明，安溪縣烏龍茶區(qū)茶園氮肥投入變化范圍38.3 ~2 664.0 kg/hm2，90% 左右茶園氮素投入處于贏余狀態(tài)。過量的氮肥施用，導(dǎo)致茶葉產(chǎn)量不再增加或有所下降[9]，同時帶來嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境、農(nóng)業(yè)面源污染等問題[10-11]。了解鐵觀音產(chǎn)區(qū)茶園土壤中氮素含量狀況，可有針對性地制定茶園氮肥管理措施，實現(xiàn)“增產(chǎn)施肥、經(jīng)濟施肥和環(huán)保施肥”。據(jù)此，本研究調(diào)查福建省主要茶區(qū)安溪縣鐵觀音茶園土壤氮素狀況，以期為安溪縣鐵觀音茶園的氮肥合理施用提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗土壤及茶葉樣品采自安溪縣鐵觀音茶園，試驗區(qū)概況詳見參考文獻[12]。

1.2 樣品采集

試驗土壤及茶葉樣品采集方法詳見參考文獻[12]。樣品采集時間為2016年4月下旬至5月上旬，依據(jù)各采樣地塊茶園開采時間進行樣品采集。土壤及茶葉取樣樣點信息見表1。

表1 采樣點信息

續(xù)表1

續(xù)表1

1.3 測定項目及方法

土壤全氮測定采用凱氏消煮法，堿解氮測定采用堿解擴散法，pH測定采用電位法(水土比2.5∶1)，有機質(zhì)測定采用高溫外熱重鉻酸鉀氧化-容量法；茶葉全氮測定采用H2SO4-H2O2消化-蒸餾法[13]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析采用DPS 6.85 及Excel 2010進行。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤全氮含量及影響因素

供試安溪縣77個鐵觀音茶園0 ~ 20 cm土層土壤全氮含量變幅為0.31 ~ 1.96 g/kg，平均值為1.13 g/kg；20 ~ 40 cm土層變幅為0.21 ~ 1.57 g/kg，平均值為0.81 g/kg(表2)。茶園土壤全氮含量在剖面分布上表現(xiàn)為上層土壤高于下層土壤。

NYT853—2004《茶葉產(chǎn)地環(huán)境技術(shù)條件》中茶園土壤全氮Ⅰ級(優(yōu)良)、Ⅱ級(尚可)和Ⅲ級(較差)的指標(biāo)分別為>1.0、0.8 ~ 10、<0.8 g/kg[14]。據(jù)此，供試安溪縣77個鐵觀音茶園0 ~ 20 cm土層土壤全氮含量為Ⅰ級的樣點比例為63.6%，Ⅱ級為27.3%，Ⅲ級為9.1%；20 ~ 40 cm土層土壤全氮含量為Ⅰ級的樣點比例為22.1%，Ⅱ級為23.4%，Ⅲ級為54.5%。從全縣茶園土壤全氮含量均值看，0 ~ 20 cm土層土壤全氮均值屬于Ⅰ級(優(yōu)良)級別、Ⅱ級(尚可)及以上樣點比例達(dá)90.9%，總體含量屬中上水平；20 ~ 40 cm土層土壤全氮均值屬于Ⅱ級(尚可)級別，Ⅱ級(尚可)及以下樣點比例占77.9%，總體含量屬中下水平。

不同土壤類型茶園土壤全氮含量有較大差異，其中黃壤、紅壤、水稻土改植、赤紅壤茶園土壤全氮含量較高，而粗骨土、潮砂土茶園土壤全氮含量較低(表3)。與鄭麗燕等[15]2009年報道水稻土改植的福建鐵觀音茶園土壤具有最高的土壤全氮含量結(jié)果不同，這可能與土地利用方式的改變有關(guān)，水稻土改植茶園后，滯水潴育過程的消失，造成土壤有機質(zhì)及全氮含量的降低[16-17]。

有機氮是土壤三大氮源的主體，它的含量和分布與土壤有機質(zhì)密切相關(guān)。如圖1所示，供試鐵觀音茶園0 ~ 20、20 ~ 40 cm土層土壤有機質(zhì)與土壤全氮的相關(guān)系數(shù)分別為0.93**和0.86**，相關(guān)關(guān)系極顯著(<0.01，=77；0.05(77)=0.224，0.01(77)=0.292，下同)，說明有機質(zhì)含量直接對土壤氮素儲量及供應(yīng)能力產(chǎn)生影響。

2.2 土壤堿解氮含量及影響因素

供試安溪縣77個鐵觀音茶園0 ~ 20 cm土層土壤堿解氮含量變幅為27.52 ~ 282.53 mg/kg，平均值為105.42 mg/kg；20 ~ 40 cm土層變幅為16.32 ~ 181.74 mg/kg，平均值為75.02 mg/kg(表4)。茶園土壤堿解氮含量在剖面分布上表現(xiàn)為上層土壤高于下層土壤。

表2 安溪縣鐵觀音茶園土壤全氮含量狀況

表3 土壤類型對安溪縣鐵觀音茶園土壤氮素含量的影響

NYT853—2004《茶葉產(chǎn)地環(huán)境技術(shù)條件》中茶園土壤堿解氮Ⅰ級(優(yōu)良)、Ⅱ級(尚可)和Ⅲ級(較差)的指標(biāo)分別為>100、50 ~ 100、<50 mg/kg[14]。據(jù)此，供試安溪縣77個鐵觀音茶園0 ~ 20 cm土層土壤堿解氮含量為Ⅰ級的樣點比例為46.8%，Ⅱ級為50.6%，Ⅲ級為2.6%；20 ~ 40 cm土層土壤全氮含量為Ⅰ級的樣點比例為15.6%，Ⅱ級為68.8%，Ⅲ級為15.6%。從全縣茶園土壤堿解氮含量均值看，0 ~ 20 cm土層土壤堿解氮含量均值屬于Ⅰ級(優(yōu)良)級別，Ⅱ級(尚可)及以上樣點比例達(dá)到97.4%；20 ~ 40 cm土層土壤堿解氮含量均值屬于Ⅱ級(尚可)級別，Ⅱ級(尚可)以上樣點比例達(dá)到84.4%。說明安溪縣鐵觀音茶園土壤堿解氮總體含量較為豐富。

圖1 土壤有機質(zhì)含量與全氮含量的關(guān)系

表4 安溪縣鐵觀音茶園土壤堿解氮含量狀況

不同土壤類型茶園土壤堿解氮含量有較大差異，其中黃壤、紅壤、赤紅壤、水稻土改植茶園土壤堿解氮含量較高，而粗骨土、潮砂土茶園土壤堿解氮含量較低，與土壤全氮含量在不同土壤類型茶園土壤的分布情況較為一致(表3)。

供試茶園土壤0 ~ 20、20 ~ 40 cm土層土壤全氮和堿解氮含量的相關(guān)系數(shù)分別為0.61**和0.71**，相關(guān)關(guān)系極顯著(<0.01)(圖2)。如圖3所示，0 ~ 20、20 ~ 40 cm土層土壤有機質(zhì)和堿解氮含量的相關(guān)系數(shù)分別為0.59**和0.64**，相關(guān)關(guān)系極顯著(<0.01)。土壤全氮是土壤堿解氮的來源，土壤有機質(zhì)與土壤全氮相關(guān)關(guān)系顯著，因此土壤有機質(zhì)也對土壤堿解氮含量產(chǎn)生顯著影響。

圖2 土壤堿解氮含量與全氮含量的關(guān)系

圖3 土壤堿解氮含量與有機質(zhì)含量的關(guān)系

2.3 茶葉氮含量及其與土壤氮含量的關(guān)系

2.3.1 茶葉氮含量 從表5可見，供試鐵觀音茶葉氮含量變化范圍為17.68 ~ 29.60 g/kg，平均值為22.16 g/kg。其中以魁斗鎮(zhèn)茶葉氮含量最低，平均值為20.35 g/kg；龍涓鄉(xiāng)最高，平均值為27.48 g/kg。

表5 安溪縣鐵觀音茶葉氮含量

2.3.2 茶葉氮含量與土壤氮含量的關(guān)系 供試77個鐵觀音茶葉氮含量與土壤0 ~ 20、20 ~ 40 cm土層土壤全氮含量的相關(guān)系數(shù)分別為–0.03和–0.10，與土壤堿解氮含量的相關(guān)系數(shù)分別為–0.13和–0.22，相關(guān)關(guān)系均不顯著(>0.05)(圖4 ~ 圖5)。這與鄭麗燕等[15]、胡承孝和黃芳鶴[18]的研究結(jié)論一致。

茶樹一年四季都不斷從土壤中吸收氮素，10月到翌年3月所吸收的氮素主要貯存在根系中；茶樹不同器官對氮素的需求時期亦有差別，根需氮主要在9—11月，莖主要在7—11月，葉主要在4—9月[19]。茶樹在氮素供應(yīng)不足時，根系所吸收的氮轉(zhuǎn)運到茶樹各器官，尤其是向葉片內(nèi)運輸?shù)臄?shù)量較大，因此茶樹新葉中的氮與土壤堿解氮含量無顯著相關(guān)性。章明清等[20]研究表明，由于堿解氮指標(biāo)本身存在的問題，無法與鐵觀音茶葉相對產(chǎn)量建立數(shù)學(xué)關(guān)系。因此，土壤堿解氮含量是否能作為鐵觀音茶園土壤供氮能力的指標(biāo)，以及在鐵觀音茶樹的營養(yǎng)診斷時采摘鮮葉(小至中開面的對夾二、三葉和一芽三、四葉嫩梢)的氮素含量是否能作為茶樹缺素的診斷指標(biāo)有待進一步研究。

圖4 鐵觀音茶葉氮含量與土壤全氮含量的關(guān)系

圖5 鐵觀音茶葉氮含量與土壤堿解氮含量的關(guān)系

2.4 安溪縣鐵觀音茶園氮肥施用建議

安溪縣鐵觀音茶園土壤全氮、堿解氮在0 ~ 20 cm土層含量較為豐富，而20 ~ 40 cm土層含量相對較低；茶樹吸收根一般分布在地表下5 ~ 45 cm土層，但集中分布處在地表下20 ~ 30 cm土層[19]，因此在肥料施用時應(yīng)該注意氮肥深施。其次，土壤有機質(zhì)含量與全氮、堿解氮含量均呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系，土壤有機質(zhì)的提升能有效提高土壤氮素供應(yīng)能力，在茶園土壤氮素管理時，應(yīng)該注重有機肥的施用，以提高土壤氮素儲量；尤其是開墾在粗骨土、潮砂土等土壤全氮、堿解氮含量較低的土壤類型上的茶園，應(yīng)該增施有機肥，提高土壤熟化程度。第三，安溪縣鐵觀音茶園土壤堿解氮總體含量較為豐富，土壤堿解氮含量與鐵觀音茶葉氮含量無顯著相關(guān)性，因此在氮肥施用時應(yīng)該選擇適合的氮肥種類，盡量降低速效氮肥的比例，以提高氮肥利用率。

3 結(jié)論

1)安溪縣鐵觀音茶園0 ~ 20 cm土層土壤全氮含量屬中上水平，含量變幅為0.31 ~ 1.96 g/kg，平均值為1.13 g/kg，Ⅱ級(尚可)及以上樣點比例達(dá)90.9%；20 ~ 40 cm土層土壤全氮含量屬中下水平，含量變幅為0.21 ~ 1.57 g/kg，平均值為0.81 g/kg，Ⅱ級(尚可)及以下樣點比例占77.9%。黃壤、紅壤、水稻土改植、赤紅壤茶園土壤全氮含量較高，而粗骨土、潮砂土茶園土壤全氮含量較低；土壤全氮與有機質(zhì)含量呈顯著的正相關(guān)關(guān)系。

2)安溪縣鐵觀音茶園土壤堿解氮總體含量較為豐富，0 ~ 20 cm土層土壤堿解氮含量變幅為27.52 ~ 282.53 mg/kg，平均值為105.42 mg/kg，Ⅱ級(尚可)及以上樣點比例達(dá)97.4%；20 ~ 40 cm土層變幅為16.32 ~ 181.74 mg/kg，平均值為75.02 mg/kg，Ⅱ級(尚可)以上樣點比例達(dá)84.4%。黃壤、紅壤、赤紅壤、水稻土改植茶園土壤堿解氮含量較高，而粗骨土、潮砂土茶園土壤堿解氮含量較低；土壤堿解氮與全氮、有機質(zhì)含量呈顯著的正相關(guān)關(guān)系。

3)鐵觀音茶葉氮含量變化范圍為17.68 ~ 29.60 g/kg，平均值為22.16 g/kg。鐵觀音茶葉氮含量與土壤全氮、堿解氮含量相關(guān)關(guān)系均不顯著，土壤堿解氮含量是否能作為鐵觀音茶園土壤供氮能力的指標(biāo)，以及在鐵觀音茶樹的營養(yǎng)診斷時采摘鮮葉的氮素含量是否能作為茶樹氮素缺素的診斷指標(biāo)有待進一步研究。

4)安溪縣鐵觀音茶園土壤氮素管理時應(yīng)注重氮肥深施，同時增施有機肥、降低速效氮肥的施用比例。

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Study on Soil Nitrogen Status of Tieguanyin Tea Gardens in Anxi County of Fujian Province

WU Zhidan1,2, JIANG Fuying1, ZHANG Lei1, YOU Zhiming1,2*

(1 Tea Research Institute, Fujian Academy of Agricultural Sciences / Scientific Observing and Experimental Station of Tea Tree and Oolong Tea Processes in Fujian, Ministry of Agriculture, Fuzhou 350013, China; 2 Fujian Province Key Laboratory of Agro-Ecological Processes in Hilly Red Soil, Fuzhou 350013, China)

The contents of nitrogen (N) in soils and N concentrations in tea leaves and their relationship within 77 Tieguanyin tea ((L.) O. Kuntze cv. Tieguanyin) gardens in Anxi County of Fujian Province were investigated in this study. The results showed that soil total N contents in 0–20 cm layers were above the average grade with an average content of 1.13 g/kg, the proportion of soil samples with grade II (ordinary) and the higher grades reached 90.9%; while soil total N contents in 20-40 cm soil layers were below the average grade with an average content of 0.81 g/kg, the proportion of soil samples with grade II (ordinary) and the lower grade reached 77.9%. Soil alkaline nitrogen contents in 0-20 cm layers were abundant with an average of 105.42 mg/kg, the proportion of soil samples with grade II (ordinary) and the higher grades was 97.4%. The average of soil alkaline nitrogen contents in 20–40 cm layers was 75.02 mg/kg, the proportion of soil samples with grade II (ordinary) and the higher grades was 84.4%. Total N and alkaline nitrogen contents were higher in yellow soils, red soils, paddy soils and latosolic red soils while lower in the skeletal soils and fluvo-aquic soils. There was a significant positive correlation between the contents of soil total N and organic matter, between the contents of soil alkaline nitrogen and total nitrogen as well as organic matter. There was no significant correlation between N concentrations in tea leaves and soil total N and alkaline N contents. Further study is needed to determine whether the concentration of alkaline nitrogen in tea leaves could be used as a diagnostic index of soil N supplying capacity in Tieguanyin tea gardens and whether N concentration in Tieguanyin tea fresh leaves could be used as a nutrition diagnostic index during the picking stage. Attentions should be paid to deep placing N fertilizers, increasing organic manure and reducing available nitrogen fertilizer.

Nitrogen; Soil; Tieguanyin tea; Anxi County

S158.3

A

10.13758/j.cnki.tr.2020.01.003

吳志丹, 江福英, 張磊, 等. 福建省安溪縣鐵觀音茶園土壤氮素狀況. 土壤, 2020, 52(1): 16–24.

國家重點研發(fā)計劃項目(2016YFD0200900)，福建省重大科技專項(2017NZ0002)和福建省公益類科研院所專項(2016R1011-4，2018R1012-1)資助。

吳志丹(1983—)，男，碩士，副研究員，主要從事茶樹栽培與環(huán)境生態(tài)研究。E-mail：1269182@qq.com