茶園土壤速效鉀及全鉀評(píng)價(jià)*

華偉平，丘甜，葉宏萌，李靈，林立，胡澤波，袁娜娜

(福建省生態(tài)產(chǎn)業(yè)綠色技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 武夷山 354300)

茶的發(fā)源地是中國(guó)，已經(jīng)有三千多年栽植歷史，是人們的三大飲品之一。福建是我國(guó)茶葉生產(chǎn)的主要省份。武夷山產(chǎn)茶歷史悠久，茶葉是當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)的農(nóng)產(chǎn)品之一，現(xiàn)有常見(jiàn)的種植品種有水仙、肉桂、黃玫瑰、大紅袍等。截至2014年，武夷山茶園面積約10 000 hm2，茶葉總產(chǎn)量達(dá)7 800 t，總產(chǎn)值達(dá)到15.8億人民幣。茶園土壤氮、磷、鉀的含量直接影響茶樹(shù)的發(fā)育[1]。鉀不僅是植物生長(zhǎng)發(fā)育必需的大量營(yíng)養(yǎng)元素之一，也是茶樹(shù)體內(nèi)所含陽(yáng)離子最多的，與茶樹(shù)正常生產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)結(jié)果息息相關(guān)。研究指出，合理的施用鉀肥能夠促進(jìn)茶樹(shù)正常生長(zhǎng)發(fā)育，使茶樹(shù)產(chǎn)出更為優(yōu)質(zhì)的茶葉，還能夠增加茶樹(shù)的抗性，所以鉀又被稱為“品質(zhì)元素”[2]。全鉀是水溶性鉀、交換性鉀、非交換性鉀和結(jié)構(gòu)態(tài)鉀的總和[3]。全鉀只反映土壤中鉀素的總含量，主要受土壤礦物種類的影響，而這又受成土母質(zhì)的影響[4]。氣候條件、土地利用方式等因素也會(huì)對(duì)土壤礦物的風(fēng)化產(chǎn)生影響，并最終影響土壤全鉀含量。絕大部分的全鉀較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)難以被吸收，所以土壤全鉀的含量值無(wú)法直接用來(lái)指導(dǎo)施肥。速效鉀指土壤里容易被作物轉(zhuǎn)化利用的鉀素，包含土壤溶液鉀和土壤交換性鉀。速效鉀占土壤全鉀量的0.1%～2%[5]。速效鉀含量與土壤鉀素的供給情況密切相關(guān)。及時(shí)測(cè)定與分析土壤中速效鉀所含的濃度比例和發(fā)生的變化，能夠很好地指導(dǎo)鉀肥的施用[6]。由于茶園土壤酸性強(qiáng)，并且茶樹(shù)會(huì)不斷地從土壤內(nèi)轉(zhuǎn)化利用鉀素，導(dǎo)致土壤中鉀含量不斷下降，鉀素貧化明顯，因此，鉀已被視為茶園土壤主要養(yǎng)分限制因子之一，缺乏鉀素的茶園也越來(lái)越多[7]。本研究以武夷山茶園的三種常見(jiàn)種植品種為對(duì)象，通過(guò)實(shí)地取樣，對(duì)不同地方、不同土壤深度、不同品種土壤鉀含量進(jìn)行分析測(cè)定。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

武夷山市位于福建省西北部，地理坐標(biāo)北緯27°～28°、東經(jīng)117°～118°，屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候。全境東西寬約70 km，南北長(zhǎng)約73 km，總面積約為2 800 km2[8]。武夷山是中國(guó)烏龍茶、紅茶的發(fā)源地。茶葉已成為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，是茶農(nóng)主要的收入來(lái)源[9]。

1.2 樣品采集檢測(cè)與評(píng)價(jià)

選擇武夷山市的正巖區(qū)、半巖區(qū)、洲茶區(qū)土壤為研究對(duì)象，分別在景區(qū)、小武夷周邊、南源嶺對(duì)水仙、肉桂、黃玫瑰茶園進(jìn)行土壤采集。每個(gè)品種采樣區(qū)域標(biāo)記9個(gè)點(diǎn)，分別于茶園上坡、中坡、下坡各設(shè)置3個(gè)點(diǎn)。每個(gè)采樣點(diǎn)按五點(diǎn)取樣法，采集0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm等3個(gè)深度土層樣品，帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干、磨碎、過(guò)篩備用。速效鉀測(cè)定方法參照《森林土壤速效鉀的測(cè)定》(GB 7856—1987)；全鉀測(cè)定方法參照《土壤全鉀測(cè)定法》(GB 9836—1988)。評(píng)價(jià)方法參照《茶葉產(chǎn)地環(huán)境技術(shù)條件》(NY/T853—2004)。

2 研究結(jié)果

2.1 正巖區(qū)速效鉀及全鉀評(píng)價(jià)

按標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)流程，得到不同區(qū)位、坡位、深度、品種的土壤的速效鉀和全鉀含量(表1)。參照《茶葉產(chǎn)地環(huán)境技術(shù)條件》對(duì)其含量進(jìn)行評(píng)價(jià)：茶園土壤速效鉀Ⅰ級(jí)(優(yōu)良)、Ⅱ級(jí)(尚可)和Ⅲ級(jí)(較差)的指標(biāo)分別為>120 mg/kg、80～120 mg/kg、<80 mg/kg[6]；土壤全鉀Ⅰ級(jí)(優(yōu)良)、Ⅱ級(jí)(尚可)和Ⅲ級(jí)(較差)的指標(biāo)分別為>10 g/kg、5～10 g/kg、<5 g/kg[6]。

表1 景區(qū)茶園不同坡位土壤鉀含量狀況

正巖區(qū)茶園位于武夷山景區(qū)內(nèi)。景區(qū)水仙和肉桂茶園均值都顯示速效鉀含量為上坡<中坡<下坡，速效鉀含量隨坡度升高逐漸降低。第二次土壤普查資料顯示，福建省土壤速效鉀平均含量(背景值)85±23.8 mg/kg[6]。相比之下，景區(qū)茶園土壤速效鉀下坡濃度與福建省土壤速效鉀背景值相當(dāng)，上坡與中坡濃度低于背景值。研究區(qū)域黃玫瑰園為平地，無(wú)法進(jìn)行比較。

景區(qū)茶園中，上坡土壤速效鉀含量Ⅲ級(jí)占55.6%，Ⅱ級(jí)占44.4%，Ⅰ級(jí)為0；中坡土壤速效鉀含量Ⅲ級(jí)占44.4%，Ⅱ級(jí)占50%，Ⅰ級(jí)為5.6%；下坡土壤速效鉀含量Ⅲ級(jí)占27.8%，Ⅱ級(jí)占50%，Ⅰ級(jí)為22.2%。

正巖區(qū)茶園土壤全鉀含量上坡與中坡較為接近，下坡含量較多，總體表現(xiàn)為上坡<中坡<下坡。第二次土壤普查資料顯示，福建省土壤全鉀含量平均值(背景值)22.9±3.3 g/kg，山地土壤平均含量(背景值)18.3±4.8 g/kg[6]。正巖區(qū)茶園土壤全鉀含量低于全省及山地土壤背景值，這可能與土壤發(fā)育過(guò)程有關(guān)。土壤的成土過(guò)程需要經(jīng)過(guò)強(qiáng)烈的風(fēng)化淋溶及脫硅富鋁化作用。茶園土壤的發(fā)育過(guò)程是一個(gè)典型的富鋁化過(guò)程，也因此加劇了酸化，導(dǎo)致粘土礦物中的鉀不斷釋放成可溶性態(tài)，一方面有利于茶樹(shù)的吸收利用，另一方面也加劇了淋溶損失，導(dǎo)致土壤鉀庫(kù)貧化[13]。研究區(qū)域黃玫瑰園為平地，無(wú)法進(jìn)行比較。

景區(qū)茶園綜合上坡土壤全鉀含量Ⅲ級(jí)占22.2%，Ⅱ級(jí)占44.5%，Ⅰ級(jí)為33.3%，中坡土壤全鉀含量Ⅲ級(jí)占11.1%，Ⅱ級(jí)占44.4%，Ⅰ級(jí)為44.5%，下坡土壤全含量Ⅲ級(jí)占5.6%，Ⅱ級(jí)占44.4%，Ⅰ級(jí)為50.0%，也表現(xiàn)為上坡<中坡<下坡，但總體來(lái)看，正巖區(qū)茶園全鉀含量還是較豐富。

正巖區(qū)水仙、肉桂和黃玫瑰土壤速效鉀含量平均值均隨土壤深度增加而降低(表2)。0～10 cm、10～20 cm土層速效鉀含量高于福建省土壤速效鉀背景值；20～30 cm土層速效鉀則低于福建省土壤速效鉀背景值，總體表現(xiàn)為0～10 cm>10～20 cm>20～30 cm。從分類等級(jí)來(lái)看，深度越深土壤速效鉀含量也就越低：0～10 cm分類為Ⅰ級(jí)；10～20 cm分類為Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)相當(dāng)，Ⅰ級(jí)略多；20～30 cm分類大多數(shù)為Ⅱ級(jí)。土壤全鉀含量總體表現(xiàn)為0～10 cm>10～20 cm>20～30 cm。

表2 景區(qū)茶園不同土壤深度鉀含量狀況

2.2 半巖區(qū)速效鉀及全鉀評(píng)價(jià)

從平均值看，半巖區(qū)茶園土壤速效鉀含量中坡與下坡較為接近，下坡含量較多。3個(gè)坡度速效鉀濃度含量均低于福建省土壤速效鉀背景值85±23.8 mg/kg。半巖區(qū)茶園綜合上坡土壤全鉀含量Ⅲ級(jí)占94.4%，Ⅱ級(jí)占5.6%，Ⅰ級(jí)為0；中坡土壤全鉀含量Ⅲ級(jí)占66.67%，Ⅱ級(jí)占33.33%，Ⅰ級(jí)為0；下坡土壤全含量Ⅲ級(jí)占61.11%，Ⅱ級(jí)占38.89%，Ⅰ級(jí)為0。上坡最差，中坡與下坡相當(dāng)，處于較差水平。據(jù)此，半巖區(qū)茶園土壤速效鉀含量較低，總體表現(xiàn)為上坡<中坡<下坡(表3)。黃玫瑰茶園為平地，無(wú)法比較。

半巖區(qū)茶園土壤全鉀含量平均值3個(gè)坡度相差不大，下坡略大于中坡，中坡略大于上坡；3個(gè)坡度全鉀濃度含量均明顯低于福建全省及山地土壤全鉀背景值。半巖區(qū)茶園綜合上坡土壤全鉀含量Ⅲ級(jí)占61.1%，Ⅱ級(jí)占38.9%，Ⅰ級(jí)為0；中坡土壤全鉀含量Ⅲ級(jí)占33.3%，Ⅱ級(jí)占66.7%，Ⅰ級(jí)為0；下坡土壤全鉀含量Ⅲ級(jí)占38.9%，Ⅱ級(jí)占61.1%，Ⅰ級(jí)為0。上坡處于較差水平，中坡與下坡相當(dāng)，大部分屬均值上下，總體還是較缺乏全鉀(表3)。黃玫瑰茶園為平地，無(wú)法進(jìn)行比較。

表3 半巖區(qū)茶園不同坡位土壤鉀含量狀況

半巖區(qū)水仙、肉桂、黃玫瑰茶園均表現(xiàn)為土壤越深速效鉀含量越低，且全部低于福建省土壤速效鉀背景值85±23.8 mg/kg，大多數(shù)土壤位于Ⅲ(較差)級(jí)，說(shuō)明茶園缺乏土壤速效鉀，上層土速效鉀相比下層土較多，但仍然較為缺乏。半巖區(qū)茶園全鉀含量隨深度而降低。水仙、肉桂和黃玫瑰茶園在0～10 cm、10～20 cm土層，土壤全鉀大多數(shù)處于Ⅱ(尚可)級(jí)水平，而到20～30 cm時(shí)，土壤全鉀基本全部處于Ⅲ(較差)級(jí)水平，說(shuō)明土層越深越缺乏全鉀，20～30 cm為極缺乏全鉀(表4)。

表4 半巖區(qū)茶園不同土壤深度鉀含量狀況

2.3 洲茶區(qū)速效鉀及全鉀評(píng)價(jià)

洲茶區(qū)茶園土壤速效鉀含量平均值上坡與中坡相當(dāng)，下坡較大，總體表現(xiàn)為上坡<中坡<下坡。上坡與中坡速效鉀濃度含量均低于福建省土壤速效鉀背景值85±23.8 mg/kg，下坡則高于福建省土壤速效鉀背景值。洲茶區(qū)茶園綜合上坡土壤速效鉀含量Ⅲ級(jí)占44.4%，Ⅱ級(jí)占55.6%，Ⅰ級(jí)為0；中坡速效鉀含量Ⅲ級(jí)占38.9%，Ⅱ級(jí)占61.1%，Ⅰ級(jí)為0，下坡土壤速效鉀含量Ⅲ級(jí)占22.2%，Ⅱ級(jí)占61.1%，Ⅰ級(jí)為16.7%，總的來(lái)看，洲茶區(qū)茶園速效鉀處于尚可水平(表5)。黃玫瑰茶園為平地，無(wú)法進(jìn)行比較。

洲茶區(qū)水仙和肉桂茶園土壤全鉀含量平均值表現(xiàn)為上坡<中坡<下坡，均低于福建全省及山地土壤全鉀背景值，說(shuō)明全鉀較為缺乏。洲茶區(qū)茶園綜合上坡土壤全鉀含量Ⅲ級(jí)占22.2%，Ⅱ級(jí)占44.5%，Ⅰ級(jí)為33.3%；中坡與下坡土壤全鉀含量均為Ⅲ級(jí)占11.1%，Ⅱ級(jí)占50%，Ⅰ級(jí)為38.9%；3個(gè)坡位相差不是很大，大部分均表現(xiàn)為尚可水平，總體來(lái)看洲茶區(qū)全鉀含量較豐富(表5)。

表5 洲茶區(qū)茶園不同坡位土壤鉀含量狀況

從平均值來(lái)看，洲茶區(qū)水仙、肉桂和黃玫瑰茶園土壤速效鉀含量均隨土壤深度增加而降低，0～10 cm土層速效鉀含量高于福建省土壤速效鉀背景值；10～20 cm與福建省土壤速效鉀背景值相當(dāng)；20～30 cm土層速效鉀則低于福建省土壤速效鉀背景值。從分類等級(jí)來(lái)看，水仙和肉桂茶園0～10 cm、10～20 cm土層速效鉀等級(jí)分類大多處于Ⅱ級(jí)，到20～30 cm土層速效鉀等級(jí)大多處于Ⅲ級(jí)；黃玫瑰三個(gè)土層大多都處于Ⅱ級(jí)，但20～30 cm土層有部分處于Ⅲ級(jí)水平(表6)。

洲茶區(qū)水仙、肉桂和黃玫瑰土壤速效鉀含量平均值均隨土壤深度增加而降低，全部低于全省及山地土壤背景值。從分類等級(jí)來(lái)看，水仙和肉桂茶園在0～10 cm土層速效鉀等級(jí)均處于Ⅰ級(jí)，10～20 cm土層速效鉀等級(jí)大多處于Ⅱ級(jí)，20～30 cm土層有部分處于Ⅲ級(jí)；黃玫瑰在0～10 cm、10～20 cm土層都處于Ⅰ級(jí)，但20～30 cm土層都處于Ⅱ級(jí)水平(表6)。

表6 洲茶區(qū)茶園不同土壤深度鉀含量狀況

2.4 水平層次上速效鉀及全鉀的差異與評(píng)價(jià)

正巖區(qū)、半巖區(qū)、洲茶區(qū)3個(gè)區(qū)位水仙茶園速效鉀含量平均值，洲茶區(qū)與正巖區(qū)相當(dāng)，半巖區(qū)較小。洲茶區(qū)與正巖區(qū)速效鉀大多處于Ⅱ級(jí)，半巖區(qū)多處于Ⅲ級(jí)。肉桂茶園速效鉀含量狀況與水仙一致；黃玫瑰園速效鉀含量平均值表現(xiàn)洲茶區(qū)>正巖區(qū)>半巖區(qū)。洲茶區(qū)與正巖區(qū)速效鉀含量大多處于Ⅱ級(jí)；半巖區(qū)基本處于Ⅲ級(jí)。總體來(lái)看，洲茶區(qū)與正巖區(qū)的速效鉀含量水平差不多，洲茶區(qū)略高，半巖區(qū)速效鉀含量較低。

表7 三個(gè)區(qū)域土壤鉀含量狀況

水仙茶園土壤全鉀均值為正巖區(qū)>洲茶區(qū)>半巖區(qū)；肉桂茶園土壤全鉀均值洲茶區(qū)>正巖區(qū)>半巖區(qū)；黃玫瑰土壤全鉀均值洲茶區(qū)與正巖區(qū)差不多，半巖區(qū)最小。洲茶區(qū)與正巖區(qū)全鉀大多處于Ⅰ級(jí)水平，半巖區(qū)大多處于Ⅱ級(jí)水平。三個(gè)地方全鉀總體表現(xiàn)為洲茶區(qū)>正巖區(qū)>半巖區(qū)。

3 結(jié)果與討論

在適當(dāng)海拔范圍內(nèi)，坡位是影響茶園土壤養(yǎng)分狀況的重要因素，它與水肥的再分配息息相關(guān)[14]。一般來(lái)說(shuō)，上坡位是水土流失區(qū)，水分由于重力的作用快速向下流失，隨著土壤的侵蝕，導(dǎo)致含水率下降以及表土流失，所以土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量也隨之下降[15]。從上坡到下坡，土壤慢慢地由風(fēng)化變?yōu)榫奂?，有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分也逐漸增加，所以茶園土壤鉀含量在3個(gè)垂直層次上都呈現(xiàn)：下坡>中坡>上坡。

茶園土壤在0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm土層表現(xiàn)出顯著的變化規(guī)律，即隨土壤深度的增加，土壤全鉀及速效鉀含量均下降。因?yàn)榈蚵湮锒级逊e在土壤表層，表面的透氣情況和水熱條件都比深層土壤好，并且表面經(jīng)常有微生物活動(dòng)，有助于提高土壤養(yǎng)分的快速轉(zhuǎn)化。相反，隨著土壤越來(lái)越深，土壤溫度慢慢下降，微生物不能夠正常生長(zhǎng)和繁殖，所以深層土壤速效鉀和全鉀含量都明顯比表層土壤低[16]。因此，3個(gè)區(qū)域在土壤深度上都表現(xiàn)為土壤越深速效鉀及全鉀的含量越低。

正巖茶園位于景區(qū)內(nèi)，茶園以茶葉品質(zhì)為主、產(chǎn)量為輔，不會(huì)過(guò)多施肥；洲茶區(qū)更注重茶葉的產(chǎn)量，會(huì)對(duì)茶園增加施肥量以提茶葉產(chǎn)量，所以洲茶區(qū)土壤含鉀量相對(duì)來(lái)說(shuō)會(huì)比正巖區(qū)更高一些。正巖區(qū)的土壤土質(zhì)酸度適中，土壤通透性較好；半巖茶產(chǎn)區(qū)多厚層巖紅土，土層較薄、酸度高、質(zhì)地較黏重，因此鉀含量較低。半巖區(qū)的土質(zhì)、耕作和施肥情況明顯比正巖區(qū)和洲茶區(qū)要差。研究結(jié)果表明，半巖區(qū)不管是速效鉀還是全鉀含量都比洲茶區(qū)與正巖區(qū)低。因此，土壤鉀含量在水平層次上呈現(xiàn)洲茶區(qū)>正巖區(qū)>半巖區(qū)。本結(jié)果可為武夷山茶園的鉀肥施用提供指導(dǎo)。