2009—2021年安溪鐵觀(guān)音茶園土壤養(yǎng)分變化分析

林榮溪

福建八馬茶業(yè)有限公司，福建 安溪 362442

安溪鐵觀(guān)音是中國(guó)十大名茶之一，其獨(dú)有的蘭花香、觀(guān)音韻被廣大消費(fèi)者所熟知。安溪縣現(xiàn)有茶園采摘面積超過(guò)40萬(wàn)hm2，干毛茶產(chǎn)量達(dá)60萬(wàn)t以上[1]，茶產(chǎn)業(yè)已成為安溪縣的民生產(chǎn)業(yè)。自上世紀(jì)90年代以來(lái)，安溪鐵觀(guān)音生產(chǎn)快速發(fā)展，但同時(shí)也存在茶園化肥施用不合理的現(xiàn)象，不僅造成鐵觀(guān)音品質(zhì)下降，還導(dǎo)致了嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)面源污染，不利于茶產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展[2]。

近年來(lái)，在政府部門(mén)主導(dǎo)下，安溪縣積極開(kāi)展生態(tài)茶園建設(shè)和土肥綜合管理措施，使得茶園土壤養(yǎng)分狀況得到有效改善，茶葉品質(zhì)得到較大提升。適宜的土壤條件是茶葉品質(zhì)形成的重要基礎(chǔ)[3]，茶葉品質(zhì)的獨(dú)特性與其土壤養(yǎng)分及環(huán)境條件密切相關(guān)。楊如興等[4]在2010年對(duì)安溪鐵觀(guān)音茶園土壤養(yǎng)分研究表明，安溪茶園土壤pH值偏低，土壤有機(jī)質(zhì)總體優(yōu)良，且土壤供氮能力強(qiáng)，但土壤鉀元素含量存在嚴(yán)重不足，茶園土壤養(yǎng)分總體呈現(xiàn)不均衡的情況。吳志丹等[5]通過(guò)不同施肥模式肥效試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，茶樹(shù)專(zhuān)用肥和有機(jī)肥替代部分化肥兩種施肥模式對(duì)安溪茶園適應(yīng)性較好。

為明確2009年以后系統(tǒng)規(guī)范管理對(duì)安溪茶園土壤養(yǎng)分的影響情況，本研究以安溪鐵觀(guān)音主產(chǎn)區(qū)感德鎮(zhèn)、祥華鄉(xiāng)、虎邱鎮(zhèn)和西坪鎮(zhèn)代表性茶園為研究對(duì)象，分別于2009年和2021年對(duì)上述區(qū)域茶園土壤進(jìn)行采集，測(cè)定土壤pH值、土壤有機(jī)質(zhì)、土壤全氮和土壤礦質(zhì)元素有效養(yǎng)分含量，并構(gòu)筑土壤肥力指數(shù)，系統(tǒng)分析安溪鐵觀(guān)音主產(chǎn)區(qū)茶園土壤養(yǎng)分狀況及變化，以期為安溪鐵觀(guān)音茶園合理施肥及土壤養(yǎng)分保持策略及方法提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品采集

分別于2009年和2021年在安溪縣內(nèi)茶葉主產(chǎn)區(qū)祥華、感德、虎邱和西坪4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)代表性茶園取樣30份和16份，用于分析2009年和2021年安溪代表性茶園養(yǎng)分整體變化趨勢(shì)。在分析不同區(qū)域養(yǎng)分變化時(shí)，挑選了2009年和2021年同一區(qū)域的樣品，各14份。

取樣時(shí)每個(gè)樣品由8～10個(gè)樣點(diǎn)的土壤混合而成，樣本點(diǎn)以“S”形布置，取樣時(shí)避開(kāi)施肥溝，取樣深度為40 cm。土壤樣品從茶園取回后按常規(guī)處理方法處理，挑出土壤中明顯石塊和茶樹(shù)根系，自然風(fēng)干，過(guò)10目篩網(wǎng)，用于土壤pH值和有效養(yǎng)分的測(cè)定。取部分土壤樣品研磨并過(guò)100目篩網(wǎng)，用于土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量的測(cè)定。土壤樣品送中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所集中分析。

1.2 土壤樣品分析

土壤pH值采用電位法測(cè)定，即用去CO2的去離子水按水土比1∶1混合，渦旋震蕩1 min，靜置30 min后，用ORION 3 STAR pH計(jì)測(cè)定。土壤中有效養(yǎng)分（有效磷、有效鉀、有效鈣、有效鎂、有效硫、有效錳、有效銅和有效鋅）含量，采用Mehlich-3聯(lián)合浸提劑提取[6]，按照水土比10∶1混合，180 r/min震蕩30 min，濾液過(guò)0.45 μm濾膜，最后用ICP-AES測(cè)定。土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量使用Vario Max CN分析儀測(cè)定。

1.3 土壤肥力指數(shù)計(jì)算

本研究土壤肥力評(píng)估選取土壤pH值、有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、有效鉀、有效鈣、有效鎂、有效硫、有效錳、有效銅和有效鋅11項(xiàng)土壤養(yǎng)分指標(biāo)使用模糊綜合評(píng)判法進(jìn)行土壤綜合肥力評(píng)價(jià)[7]，其中pH值為拋物線(xiàn)函數(shù)，剩余均為S型函數(shù)，然后按照下列公式計(jì)算出土壤肥力指數(shù)（SFI）。

S型隸屬度函數(shù)：

拋物線(xiàn)型隸屬度函數(shù):

式中，x為土壤指標(biāo)的實(shí)測(cè)值，f(x)為指標(biāo)得分，L和U分別為土壤指標(biāo)的上限值和下限值。土壤肥力指標(biāo)拋物線(xiàn)型函數(shù)曲線(xiàn)中轉(zhuǎn)折點(diǎn)L1和U1分別取值為4.5和6.0。

土壤肥力指數(shù)計(jì)算公式為：

式中，SFI為土壤肥力指數(shù)（0～1），Wi為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，Si為對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的值，n為指標(biāo)的個(gè)數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)分析采用SPSS.22，獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)用于檢驗(yàn)各指標(biāo)在2個(gè)年份間的顯著性差異，采用SigmaPlot 12.5軟件繪制圖形。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤肥力指數(shù)及養(yǎng)分含量整體分析

供試安溪茶園土壤肥力指數(shù)和養(yǎng)分含量年份對(duì)比分析如圖1所示。2021年供試安溪茶園土壤肥力指數(shù)比2009年顯著降低，pH值顯著提高。分析各養(yǎng)分指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，2021年土壤有效磷含量從2009年18.4 mg/kg顯著提高到131.9 mg/kg，增加了6.2倍；土壤有效鈣、有效鎂、有效硫、有效銅和有效鋅的含量比2009年顯著降低；而土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效鉀和有效錳含量變化不顯著。

圖1 2009年與2021年安溪縣茶園土壤肥力指數(shù)和養(yǎng)分含量比較

2.2 安溪主要鄉(xiāng)鎮(zhèn)茶園土壤pH及養(yǎng)分含量分析

2.2.1 土壤pH、有機(jī)質(zhì)和全氮變化

安溪主要鄉(xiāng)鎮(zhèn)茶園土壤pH及有機(jī)質(zhì)、全氮含量變化如圖2所示。相比2009年，安溪4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)茶園土壤pH在2021年均有所增加，尤其是感德鎮(zhèn)和祥華鄉(xiāng)均達(dá)到了顯著差異?？梢?jiàn)，2009—2021年安溪茶園土壤酸化現(xiàn)象得到明顯改善，這可能與化肥尤其是氮肥使用量減少有關(guān)。但根據(jù)農(nóng)業(yè)土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[8]，安溪部分茶園土壤仍屬于強(qiáng)酸性土壤（pH＜4.5），因此今后仍需通過(guò)相應(yīng)措施對(duì)土壤進(jìn)行改良。

圖2 2009年與2021年安溪縣主要鄉(xiāng)鎮(zhèn)茶園土壤pH及有機(jī)質(zhì)、全氮含量比較

2021年安溪茶園土壤有機(jī)質(zhì)含量較2009年總體出現(xiàn)降低的趨勢(shì)，主要是感德鎮(zhèn)和西坪鎮(zhèn)分別降低了1.22和0.21個(gè)百分點(diǎn)，且感德鎮(zhèn)的下降幅度達(dá)到了顯著水平；祥華鄉(xiāng)和虎邱鎮(zhèn)土壤有機(jī)質(zhì)含量在2021年有所增加，但2個(gè)年份之間無(wú)顯著差異。土壤有機(jī)質(zhì)是土壤肥力的重要指標(biāo)，其豐缺程度與茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)密切相關(guān)。根據(jù)全國(guó)土壤養(yǎng)分含量標(biāo)準(zhǔn)[8]，安溪4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)茶園土壤平均有機(jī)質(zhì)含量處于中上水平。因此，未來(lái)仍需通過(guò)合理培肥來(lái)提升安溪茶園土壤有機(jī)質(zhì)含量，保證茶葉高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。

2009年和2021年，安溪主要鄉(xiāng)鎮(zhèn)茶園土壤全氮含量變化不大，除了感德鎮(zhèn)有所降低外，祥華、虎邱和西坪3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有所增加，但均無(wú)顯著差異，表明土壤全氮的變化是一個(gè)緩慢的過(guò)程。根據(jù)全國(guó)土壤養(yǎng)分含量標(biāo)準(zhǔn)[8]，4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)茶園土壤平均全氮含量仍處于中上水平。盡管每年茶園施用大量氮肥，但只有少量的氮被茶樹(shù)吸收利用，大部分氮通過(guò)各種途徑損失，茶園保氮能力不足，因此，提高土壤供氮能力、增強(qiáng)土壤保氮性能仍是未來(lái)茶園養(yǎng)分管理的重要目標(biāo)。

2.2.2 土壤有效磷、有效鉀、有效鈣和有效鎂含量變化

供試茶園2009年與2021年土壤有效磷、有效鉀、有效鈣和有效鎂含量如圖3所示。相比2009年，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)茶園土壤有效磷含量在2021年普遍有所增加，其中西坪鎮(zhèn)有效磷含量在2個(gè)年份間達(dá)到顯著差異，感德、祥華和虎邱三地差異不顯著。但值得注意的是，2021年祥華鄉(xiāng)茶園有效磷含量（353±133）mg/kg，明顯高于2009年，也明顯高于其他區(qū)域，但其不同村之間差異也較大。根據(jù)全國(guó)土壤養(yǎng)分含量標(biāo)準(zhǔn)[8]，2009年安溪茶園土壤有效磷含量處于中等水平。但近10年來(lái)施用含磷復(fù)合肥較多，導(dǎo)致茶園土壤磷含量增加，出現(xiàn)土壤“高磷化”。數(shù)據(jù)顯示，到了2021年，安溪茶園整體有效磷含量較高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了國(guó)際上認(rèn)定的60 mg/kg的環(huán)境臨界值[9]，已對(duì)環(huán)境造成很大的壓力。這與磷肥的使用時(shí)間及施肥習(xí)慣密切相關(guān)，從生態(tài)學(xué)角度考慮，茶園土壤中磷元素過(guò)高可能導(dǎo)致水體污染，此類(lèi)生態(tài)問(wèn)題應(yīng)予以重視。

圖3 2009年與2021年安溪縣主要鄉(xiāng)鎮(zhèn)茶園土壤有效磷、鉀、鈣、鎂含量比較

相比2009年，土壤有效鉀含量在感德、祥華、虎邱3個(gè)地區(qū)呈現(xiàn)不同程度的減少，分別減少36.4 mg/kg、22.9 mg/kg、30.0 mg/kg，其中虎邱有效鉀含量在2個(gè)年份間存在顯著差異，而西坪鎮(zhèn)土壤有效鉀含量增加31.9 mg/kg。根據(jù)全國(guó)土壤養(yǎng)分含量標(biāo)準(zhǔn)[8]，安溪4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)茶園土壤平均有效鉀含量處于較低水平，普遍存在缺鉀的現(xiàn)象。一方面，茶園重施氮肥，鉀肥的施用嚴(yán)重不足；另一方面，可能因?yàn)榘蚕貐^(qū)降雨頻繁，鉀元素隨雨水淋溶損失，導(dǎo)致茶園嚴(yán)重缺鉀，因此需要注重鉀肥的施用。

與2009年相比，2021年安溪主要鄉(xiāng)鎮(zhèn)茶園土壤有效鈣含量均降低，其中感德下降185 mg/kg、虎邱下降193 mg/kg、西坪下降190 mg/kg，并在2個(gè)年份間存在顯著差異。根據(jù)土壤中量元素養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[8]，2021年感德、祥華、虎邱、西坪四地土壤有效鈣等級(jí)為五級(jí)（缺乏，＜300 mg/kg），茶園中鈣元素不足會(huì)影響茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)[10]，因此，安溪地區(qū)茶園需根據(jù)自身情況補(bǔ)充鈣元素。

同土壤有效鈣含量變化一樣，四地有效鎂含量出現(xiàn)不同程度降低，其中祥華和虎邱土壤有效鎂含量在2個(gè)年份間存在顯著差異。根據(jù)土壤中量元素養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[8]，安溪縣主要鄉(xiāng)鎮(zhèn)茶園土壤有效鎂含量均為五級(jí)，說(shuō)明安溪茶園土壤鎂元素嚴(yán)重缺乏，需要補(bǔ)充[4]。

2.2.3 土壤有效硫、有效錳、有效銅和有效鋅含量變化

2009年與2021年供試茶園土壤有效硫、有效錳、有效銅和有效鋅含量變化如圖4所示。相比2009年，安溪茶園土壤有效硫含量在2021年出現(xiàn)不同程度的下降，其中，感德和虎邱在2個(gè)年份間存在顯著差異。根據(jù)土壤中微量元素養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[8]，安溪茶園硫元素含量適中。

圖4 2009年與2021年安溪縣主要鄉(xiāng)鎮(zhèn)茶園土壤有效硫、錳、銅、鋅含量比較

2021年安溪主要鄉(xiāng)鎮(zhèn)茶園土壤有效錳含量較2009年存在不同程度的變化，其中感德和祥華土壤有效錳含量有所增加，但2個(gè)年份間無(wú)顯著差異。而虎邱和西坪土壤有效錳含量有所減少，其中虎邱在年份間存在顯著差異。根據(jù)土壤中微量元素養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[8]，安溪茶園土壤平均有效錳含量水平都達(dá)到Ⅲ級(jí)以上。

相比2009年，安溪主要鄉(xiāng)鎮(zhèn)茶園土壤有效銅含量在2021年出現(xiàn)不同程度的減少，其中祥華、虎邱和西坪地區(qū)在年份間存在顯著差異。感德地區(qū)土壤有效銅略有減少，但年份間未達(dá)到顯著差異。根據(jù)土壤中微量元素養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[8]，2021年安溪茶園土壤有效銅含量基本處于中等水平。

相比2009年，安溪主要鄉(xiāng)鎮(zhèn)茶園土壤有效鋅含量在2021年均出現(xiàn)不同程度減少，但年份間未達(dá)到顯著差異。根據(jù)土壤中微量元素養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[8]，安溪茶園土壤有效鋅含量均達(dá)到中上水平。

3 小結(jié)與討論

根據(jù)供試土壤樣本測(cè)定結(jié)果，相比2009年，2021年安溪縣主要鄉(xiāng)鎮(zhèn)茶園土壤pH值均有所提高，土壤酸化狀況有所改善，這可能與“十三五”期間化肥特別是氮肥用量減少有關(guān)[11]。但調(diào)查發(fā)現(xiàn)2021年大多數(shù)供試茶園土壤pH＜4.50，表明茶園土壤仍存在酸化現(xiàn)象，土壤酸化改良工作不容忽視。今后在茶園施肥策略上，除了養(yǎng)分需求外，土壤改良（結(jié)構(gòu)性改良和酸化改良）也需要考慮在施肥方案中。

安溪茶園土壤有機(jī)質(zhì)含量變化不顯著。作為土壤肥力的重要指標(biāo)，土壤有機(jī)質(zhì)的累積是相對(duì)緩慢的過(guò)程，主要受物理、化學(xué)和生物等多種因素的影響[12]。本研究中2021年茶園土壤有機(jī)質(zhì)較2009年出現(xiàn)降低趨勢(shì)，說(shuō)明有機(jī)肥的施用量是不足的，這可能與鐵觀(guān)音的采摘模式有關(guān)。鐵觀(guān)音采摘量大，茶農(nóng)通常通過(guò)施用化肥來(lái)補(bǔ)充由于采摘帶走的養(yǎng)分含量[13]，久而久之，土壤養(yǎng)分嚴(yán)重失衡，2021年土壤肥力指數(shù)較2009年顯著降低也充分佐證了這一點(diǎn)。因此，在今后安溪鐵觀(guān)音茶園管理中，應(yīng)該加大有機(jī)肥的投入，包括商品有機(jī)肥和農(nóng)家肥，這在一定程度上能夠提高土壤肥力。

相比2009年，2021年土壤有效磷含量顯著增加且處于較高的水平，這可能是與高磷復(fù)合肥的使用有關(guān)。市面上以氮磷鉀等比例復(fù)合肥為主，茶葉作為以收獲葉片為主的經(jīng)濟(jì)作物，高磷不僅導(dǎo)致茶樹(shù)開(kāi)花結(jié)果，不利于鮮葉產(chǎn)量的提高，也會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，如導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化。因此，針對(duì)幼齡茶園，可以施入等比例復(fù)合肥，而對(duì)于成齡茶園，可選用低磷復(fù)合肥或者要根據(jù)土壤化驗(yàn)結(jié)果來(lái)補(bǔ)充磷素養(yǎng)分。

值得注意的是，安溪縣茶園土壤有效鉀、有效鈣和有效鎂的含量均處于虧缺的狀態(tài)，這可能是因?yàn)橹笆┓手饕紤]氮磷鉀元素，忽略了中量元素鈣和鎂養(yǎng)分的補(bǔ)充。南方土壤極易酸化且含水量高，這些鹽基離子（鈣、鎂、鉀）易隨降雨過(guò)程淋溶損失，進(jìn)而導(dǎo)致其在土壤中呈虧缺狀態(tài)[14]。因此，今后安溪鐵觀(guān)音茶園需要格外考慮這些易淋溶損失元素的額外補(bǔ)充。此外，本研究中土壤有效鈣與pH變化趨勢(shì)相反，這與之前諸多研究結(jié)果不一致[14]，可能與土壤中磷含量的顯著升高有關(guān)，研究表明土壤中的磷能夠和鈣結(jié)合形成多種形態(tài)的化合物，進(jìn)而間接降低土壤中有效鈣的含量[15]。

此外，相比2009年，中微量元素硫、銅、鋅在2021年也出現(xiàn)了降低的趨勢(shì)，這可能是因?yàn)槭┓什缓侠碓斐傻?，包括有機(jī)肥的施用以及中微量元素補(bǔ)充不足[16]。目前安溪鐵觀(guān)音茶園中微量元素含量大部分處于中等水平，維持并提升中微量元素養(yǎng)分含量同樣也是合理施肥需要考慮的重要因素，進(jìn)而確保土壤的肥力狀況以滿(mǎn)足茶樹(shù)生長(zhǎng)以及優(yōu)異品質(zhì)形成的需要。