基于養(yǎng)分豐缺診斷和主成分分析法對(duì)茶園土壤肥力質(zhì)量的評(píng)價(jià)

陳清華　羅鴻　胡雙玲　張強(qiáng)　向俊　崔清梅　何遠(yuǎn)軍　周洋　馬會(huì)杰

摘要：為掌握恩施市茶園土壤肥力的水平，明確茶園土壤養(yǎng)分豐缺狀況和土壤肥力質(zhì)量情況，以恩施市4個(gè)主要產(chǎn)茶鄉(xiāng)鎮(zhèn)的31個(gè)具有代表性行政村的茶園為調(diào)查對(duì)象，采集0～20 cm的土壤測(cè)定pH值、有機(jī)質(zhì)含量、全氮含量、大量元素（磷與鉀）有效態(tài)含量、中量元素（鈣、鎂、硫）有效態(tài)含量、微量元素（鐵、錳、銅、鋅）有效態(tài)含量共12項(xiàng)指標(biāo)，基于主成分分析法，定量評(píng)價(jià)恩施市茶園土壤肥力質(zhì)量。恩施市茶園土壤全氮含量和微量元素有效鐵含量充足，全部達(dá)到Ⅰ級(jí)茶園要求，分別為1.39～2.73 g/kg、135.05～514.00 mg/kg；但pH值和有機(jī)質(zhì)含量處于Ⅱ級(jí)茶園土壤水平的占比較大，pH值為3.78～5.79，有機(jī)質(zhì)含量為10.13～27.56 g/kg；中量元素鎂含量與微量元素錳、銅的含量適宜，但大量元素鉀和中量元素硫的有效態(tài)含量偏低，分別為51.06、7.62 mg/kg。恩施市茶園土壤綜合肥力指標(biāo)（IFI）在0.273～0.713之間，平均值為0.444，有74.19%分布在中等水平（0.25≤IFI<0.50），IFI與pH值、全氮含量、有機(jī)質(zhì)含量以及有效態(tài)鈣、鉀、鎂、鋅的含量共7項(xiàng)指標(biāo)呈極顯著正相關(guān)性（P<0.01），與有效態(tài)錳、磷的含量共2項(xiàng)指標(biāo)呈顯著正相關(guān)性（P<0.05）。因此，恩施市茶園0～20 cm 土層的土壤肥力質(zhì)量為中等水平，在茶園管理中應(yīng)注意改善pH值，加大有機(jī)肥的施入，合理增施硫鉀肥，適當(dāng)補(bǔ)充鎂、銅、錳肥。

關(guān)鍵詞：茶園；土壤肥力；主成分分析；綜合評(píng)價(jià)；養(yǎng)分豐缺診斷

中圖分類號(hào)：S571.106文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2024）09-0271-07

土壤養(yǎng)分是植物生長(zhǎng)發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)［1］，是土壤肥力的重要組成部分。茶葉是以葉為輸出產(chǎn)品，對(duì)養(yǎng)分的需求高［2］，因此土壤養(yǎng)分含量的高低直接影響茶園的產(chǎn)量、品質(zhì)，以及茶企或茶農(nóng)的收益。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年我國(guó)茶園面積達(dá)到了326.41萬(wàn)hm2，較上年增加了3.31%［3］。諸多學(xué)者對(duì)我國(guó)四大茶區(qū)的土壤肥力進(jìn)行了多年的調(diào)查與評(píng)價(jià)，將茶園土壤肥力分為3級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)［4］，明確了各個(gè)指標(biāo)的豐缺范圍［5］。劉娟等調(diào)查了勐海縣茶園土壤養(yǎng)分狀況，發(fā)現(xiàn)該縣大部分茶園的土壤肥力達(dá)到了Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)［6］。陳迪文等調(diào)查了紫金縣茶園土壤養(yǎng)分，指出該縣茶園土壤養(yǎng)分整體上處于中等偏上水平，但空間分布不均勻，且差異較大［7］。萬(wàn)人源等分析了昌寧縣茶園土壤養(yǎng)分情況，結(jié)果顯示，pH值、有機(jī)質(zhì)都達(dá)到了Ⅰ級(jí)土壤水平，且土壤氮含量豐富，全鉀、全磷的含量處于中上水平，但速效鉀含量偏低［8］。王霆等對(duì)東陽(yáng)市的土壤養(yǎng)分狀況進(jìn)行調(diào)查和分析，發(fā)現(xiàn)同一土壤類型的養(yǎng)分含量與海拔高度無關(guān)［9］。吳志丹等調(diào)查了安溪縣的不同土層的氮素情況，結(jié)果表明，耕作層的氮素含量處于中上水平，犁底層則處于中下水平［10］。通過對(duì)茶園土壤養(yǎng)分的調(diào)查針對(duì)性地提出了茶園施肥建議和措施，并對(duì)各個(gè)養(yǎng)分指標(biāo)采取主成分分析法［11］、聚類分析法［12］、地統(tǒng)計(jì)學(xué)法［13］、模糊數(shù)學(xué)分析法［14］、指數(shù)和法［15］，對(duì)該地區(qū)茶園土壤進(jìn)行評(píng)價(jià)，為茶農(nóng)、茶企、市場(chǎng)主體乃至主管部門提出合理的施肥方案。恩施市位于湖北省西南部、武陵山北部、清江中下游，是恩施玉露的發(fā)源地。屬于中亞熱帶季風(fēng)型山地濕潤(rùn)氣候，且氣候隨著地形的垂直變化而變化，雨水充沛，氣候適應(yīng)，非常適宜種植茶。近來年，茶產(chǎn)業(yè)逐步發(fā)展成恩施市主要的地方經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)，2021年全市種植茶園面積2.58萬(wàn)hm2，產(chǎn)值26.2億元，但是對(duì)該市的土壤養(yǎng)分調(diào)查和土壤肥力評(píng)價(jià)較少。本研究對(duì)該市4個(gè)主產(chǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的31個(gè)茶園進(jìn)行土壤樣本的養(yǎng)分狀況測(cè)定與分析，應(yīng)用主成分分析法評(píng)價(jià)土壤肥力綜合指標(biāo)值（IFI），從而實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤肥力質(zhì)量的定量評(píng)價(jià)，全面了解恩施市茶園土壤養(yǎng)分特征和土壤肥力質(zhì)量，為茶產(chǎn)業(yè)種植端高質(zhì)量發(fā)展提供科學(xué)的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與處理

2021年10月，在進(jìn)入茶園冬管之前，分別在恩施市芭蕉鄉(xiāng)、白果鄉(xiāng)、屯堡鎮(zhèn)、白楊坪鎮(zhèn)4個(gè)主產(chǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)31個(gè)茶園樣地，按“S”形5～8個(gè)點(diǎn)取0～20 cm的土壤混合樣，每個(gè)樣點(diǎn)在行中間位置、偏中位置和靠茶行5 cm處共取3個(gè)土鉆。樣品充分混合后，剔除各種雜物后采用四分法反復(fù)取舍，保留1 kg 左右?guī)Щ貙?shí)驗(yàn)室。置于通風(fēng)處自然風(fēng)干，同時(shí)取50 g樣品過0.1 mm篩網(wǎng)，分別用于土壤pH值和有機(jī)質(zhì)、全氮、各類有效態(tài)養(yǎng)分含量的測(cè)定。

1.2 樣品檢測(cè)方法

所采土樣均在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所檢測(cè)中心分析，其中土壤pH值采用電位法測(cè)定；全氮含量和土壤有機(jī)質(zhì)含量采用Vario Max CN分析儀測(cè)定；土壤中有效養(yǎng)分含量用Mehlich-3聯(lián)合浸提劑提取，按照土 ∶液為1 g ∶10 mL混合，180 r/min振蕩30 min，濾液過0.45 μm濾膜，最后用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜（ICP-AES；Thermo Jarrell Ash Ltd.，USA）測(cè)定。

1.3 茶園土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及依據(jù)

結(jié)合NY/T 391—2021《綠色食品 產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量》、NY/T 853—2004《茶葉產(chǎn)地環(huán)境技術(shù)條件》、全國(guó)第二次土壤普查3項(xiàng)內(nèi)容整理了茶園土壤養(yǎng)分評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（表1），然后對(duì)本研究各茶園土樣進(jìn)行養(yǎng)分豐缺性評(píng)價(jià)。

1.4 土壤肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)方法

本研究選取pH值、全氮含量、有機(jī)質(zhì)含量、大量元素（磷、鉀）有效態(tài)的含量、中量元素（鈣、鎂、硫）有效態(tài)的含量、微量元素（鐵、錳、銅、鋅）有效態(tài)的含量共12項(xiàng)土壤養(yǎng)分指標(biāo)采用主成分分析法評(píng)價(jià)土壤肥力質(zhì)量。

1.4.1 隸屬度函數(shù)

本研究指標(biāo)中土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷、有效鉀、有效鋅、全氮等營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的含量符合“S”形隸屬度函數(shù)的特征。恩施茶區(qū)地土壤為酸性土，pH值在7.0以下，因此同樣適用該函數(shù)［16］。計(jì)算過程為

式（1）、式（2）中：x為測(cè)定的土壤指標(biāo)觀測(cè)值；xa、xb、xc、xd為函數(shù)轉(zhuǎn)折點(diǎn)取值。結(jié)合恩施茶區(qū)土壤特性以及相關(guān)資料［5］，轉(zhuǎn)折點(diǎn)取值見表2。

1.4.2 茶園土壤肥力單項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重及土壤肥力綜合指標(biāo)IFI值計(jì)算

對(duì)恩施茶區(qū)土壤12項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，然后應(yīng)用主成分分析法計(jì)算出各項(xiàng)土壤指標(biāo)的公因子方差，以及各個(gè)公因子方差占公因子方差總和的比例，將其作為評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重ai。因此，土壤肥力綜合指標(biāo)的計(jì)算公式［17］為

式中：ai為第i個(gè)土壤肥力指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)；n為指標(biāo)數(shù)量；F（i）為土壤指標(biāo)的隸屬度值。

1.5 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)采用軟件SPSS 19.0和Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤pH值及有機(jī)質(zhì)含量情況

恩施市茶園0～20 cm土層的土壤pH值顯示，茶園土壤偏酸性（表3），土壤平均pH值為4.45±0.43，其變化范圍為3.78～5.79，變異系數(shù)為9.60%，表明茶園整體pH值變化不大，整體偏酸，在Ⅱ級(jí)茶園要求范圍內(nèi)占比最大，為61.29%，尤其是4.0～4.5之間的分布最多。

0～20 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)含量為10.13～27.56 g/kg，平均值為（17.82±4.60） g/kg，變異系數(shù)為25.81%，表示不同茶園有機(jī)質(zhì)含量變化差異小，整體含量較低。大部分土壤樣本符合Ⅱ級(jí)茶園要求，占比45.16%，符合Ⅰ級(jí)茶園土壤要求的只有25.81%，剩余29.03%的茶園有機(jī)質(zhì)含量低。

2.2 土壤氮、磷、鉀含量情況

茶園土壤0～20 cm土層全氮含量為1.39～2.73 g/kg（表3），平均值為（2.02±0.03） g/kg，變異系數(shù)為16.84%，100%的茶園全氮含量符合Ⅰ級(jí)茶園的要求，表示恩施市茶園氮含量充足。

茶園土壤0～20 cm土層有效磷含量范圍為5.46～399.65 mg/kg，平均值為（100.50±99.52） mg/kg，變異系數(shù)為 98.55%，變異系數(shù)大，表明不同茶園之間土壤有效磷含量差異較大。其中，有93.55%的茶園有效磷含量符合Ⅰ級(jí)茶園要求，而僅有6.45%的茶園在Ⅱ級(jí)茶園要求范圍內(nèi)。說明恩施市絕大部分茶園土壤有效磷含量高，而且豐富，不存在土壤缺磷現(xiàn)象。

茶園土壤0～20 cm土層有效鉀含量為6.87～186.15 mg/kg，平均含量為（51.06±42.11） mg/kg，變異系數(shù)大，只有9.68%符合Ⅰ級(jí)茶園要求，符合Ⅱ級(jí)茶園要求的僅只有6.45%，83.87%的茶園土壤有效鉀在Ⅲ級(jí)茶園要求，說明恩施市的茶園土壤有效鉀含量嚴(yán)重偏低。

2.3 土壤鈣、鎂、硫含量情況

本次調(diào)查中茶園土壤0～20 cm土層有效鈣整體含量水平較高，變化范圍為34.33～1445.5 mg/kg，平均值為（266.09±341.42） mg/kg，變異系數(shù)為118.16%，表明土壤有效鈣含量差異較大，而且其中87.10%的茶園符合Ⅰ級(jí)茶園要求，剩余12.09%的茶園都符合Ⅱ級(jí)茶園要求，表明絕大部分茶園土壤有效鈣滿足茶樹生長(zhǎng)。

茶園土壤0～20 cm土層有效鎂含量平均值為（39.51±52.11） mg/kg，變化范圍為9.82～288.30 mg/kg，變異系數(shù)為131.90%，變異強(qiáng)。表示有效鎂在恩施市茶區(qū)土壤空間上分布不是很均勻，其中僅有22.58%的茶園符合Ⅰ級(jí)茶園要求，Ⅱ級(jí)和Ⅲ級(jí)茶園占比均為38.71%，恩施市的茶園需要補(bǔ)充鎂肥才能滿足茶樹正常生長(zhǎng)。

茶園土壤0～20 cm土層有效硫含量整體偏低，變化范圍為3.54～14.66 mg/kg，平均值為（7.62±2.90） mg/kg，變異系數(shù)在50%以內(nèi)，表明恩施市不同茶園土壤之間有效硫含量相差不大，茶園土壤有效硫含量都在Ⅲ級(jí)茶園范圍內(nèi)，要及時(shí)大量補(bǔ)充硫肥。

2.4 土壤鐵、錳、銅、鋅含量情況

茶園土壤0～20 cm土層有效鐵含量極為豐富，本次調(diào)查的所有樣本有效鐵含量均達(dá)到Ⅰ級(jí)茶園土壤水平，平均值達(dá)到（330.05±112.30） mg/kg，變化范圍為135.05～514.00 mg/kg，且變異系數(shù)較小。茶園土壤0～20 cm土層有效態(tài)錳含量變化范圍為4.35～174.00 mg/kg，平均值為（47.07±45.67） mg/kg，變異系數(shù)為 97.08%，表明有效錳空間分布不均，各茶區(qū)差異較大，但有51.61%的茶園有效態(tài)錳含量達(dá)到了Ⅰ級(jí)茶園要求，35.48%的茶園樣本在Ⅲ級(jí)茶園要求范圍內(nèi)。茶園土壤0～20 cm土層有效銅含量變化范圍為 0.34～5.80 mg/kg，平均值為（1.97±1.37） mg/kg，變異系數(shù)為69.39%，空間分布不均，有45.16%的茶園在符合Ⅰ級(jí)茶園要求的范圍內(nèi)，但還有32.26%的茶園在Ⅲ級(jí)茶園范圍內(nèi)，不能滿足茶樹生長(zhǎng)對(duì)銅的需求；0～20 cm土層有效態(tài)鋅含量變化范圍為1.62～11.23 mg/kg，平均值為（3.16±1.73） mg/kg，變異系數(shù)為54.69%，

也表明分布不均，但有87.10%的土壤樣本在Ⅰ級(jí)茶園以上水平，Ⅱ級(jí)茶園的土壤樣本占比只有12.90%，這也說明有效態(tài)鋅的含量是能滿足茶園生長(zhǎng)發(fā)育所需的。

2.5 土壤肥力單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)

茶園土壤0～20 cm土壤肥力單項(xiàng)指標(biāo)情況用雷達(dá)圖（圖1）顯示，單一項(xiàng)指標(biāo)肥力水平越高，離原點(diǎn)越遠(yuǎn)［18］。 本次調(diào)查所有樣本中，有機(jī)質(zhì)含量隸屬度函數(shù)值離原點(diǎn)最遠(yuǎn)，值最大，為0.711，肥力水平最高；其次是pH值，隸屬度函數(shù)值為0.673，中量元素有效鎂含量離原點(diǎn)最近，隸屬度函數(shù)值最?。?.226），肥力水平最低。

2.6 土壤肥力綜合評(píng)價(jià)

土壤主成分分析常用于肥力質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)［19］，是由于主成分分析法能夠較好地處理變量間的多重相關(guān)性，抽取主成分，并賦予不同主成分不同的得分。本研究對(duì)所測(cè)定的12個(gè)土壤肥力指標(biāo)的KMO檢驗(yàn)結(jié)果為0.534，Bartlett球形檢驗(yàn)的顯著性系數(shù)0.00，說明本次所有樣本數(shù)據(jù)適合進(jìn)行主成分分析。前5個(gè)成分特征值均大于1，方差貢獻(xiàn)率分別為34.950%、22.197%、13.937%、9.445%、8.563%，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)89.091%（表4），完全可以代表原始數(shù)據(jù)所要表達(dá)的信息。因此，用這5個(gè)主成分作為綜合變量來評(píng)價(jià)此次土壤肥力狀況。第1主成分含有pH值、有效鉀含量、有效鈣含量、有效鎂含量、有效錳含量這5項(xiàng)指標(biāo)的系數(shù)明顯大于其他7項(xiàng)指標(biāo)，主要表達(dá)的是這5項(xiàng)指標(biāo)含量狀況；第2主成分有機(jī)質(zhì)含量、全氮含量的系數(shù)較大；第3主成分是有效銅含量、有效鋅含量；第4主成分是有效鐵含量；第5主成分是有效磷含量（表5）。

恩施市茶園耕作層IFI在0.273～0.713之間，平均值為0.444，土壤樣本的IFI值有74.19%分布在中等水平（0.25≤IFI<0.5）［8］（圖2），只有25.81%分布在較高水平（0.5≤IFI<0.75），高水平（IFI≥0.75）和低水平（IFI<0.25）均沒有分布，說明恩施市茶園土壤肥力主要處于中等水平，沒有肥力特別高的茶園，也沒有特別低的茶園。不同土壤樣本之間IFI變異系數(shù)為25.07%，表明恩施市茶園總體土壤肥力質(zhì)量差異為中等，差異不是很大，都需要施入外源肥料或者改良土壤結(jié)構(gòu)，提升土肥肥力。

把IFI值與各養(yǎng)分指標(biāo)間進(jìn)行相關(guān)性分析（表6），IFI與pH值、全氮含量、有機(jī)質(zhì)含量以及大量元素鉀有效態(tài)含量、中量元素（鈣、鎂）有效態(tài)含量和微量元素有效鋅含量這7項(xiàng)指標(biāo)呈極顯著正相關(guān)性（P<0.01），與大量元素有效磷含量和微量元素有效錳含量這2項(xiàng)指標(biāo)呈顯著正相關(guān)性（P<0.05），但與中量元素有效硫含量和微量元素（銅、鐵）有效態(tài)含量這3項(xiàng)指標(biāo)則沒有顯著相關(guān)性。表明pH值、全氮含量、有機(jī)質(zhì)含量以及大量元素有效鉀含量、中量元素（鈣、鎂）有效態(tài)含量和微量元素有效鋅含量這7項(xiàng)指標(biāo)的任意波動(dòng)都對(duì)土壤肥力質(zhì)量影響極大；大量元素有效磷含量和微量元素有效錳含量這2項(xiàng)指標(biāo)也對(duì)土壤肥力質(zhì)量影響較大；而中量元素有效硫含量和微量元素（銅、鐵）有效態(tài)含量這3項(xiàng)指標(biāo)的波動(dòng)對(duì)土壤肥力質(zhì)量影響較小。

3 討論

3.1 茶園土壤pH值與有機(jī)質(zhì)

土壤pH值指土壤的酸堿度，能調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分中各個(gè)營(yíng)養(yǎng)元素的有效性，pH值不同，土壤的供肥能力也不一樣［20］。本調(diào)查研究中，土壤耕作層pH值與土壤肥力質(zhì)量呈極顯著相關(guān)性，而茶樹又適宜在酸性土壤中生長(zhǎng)，最適pH值是4.5～5.5［21］。但是根據(jù)本次調(diào)查，恩施市茶園土壤pH值在最適于茶樹生長(zhǎng)范圍內(nèi)的較少，只有32.25%，大部分茶園土壤pH值在4.0～4.5之間，大于6.5的土壤樣本沒有，小于4.0的土壤樣本只有2個(gè)，而且變異系數(shù)低，充分說明恩施市絕大部分茶園耕作層土壤pH值處于Ⅱ級(jí)茶園要求范圍內(nèi)，茶園土壤酸化情況較好。因此，在pH值上，恩施市茶園土壤還有很大管控空間。在土壤肥力單項(xiàng)指標(biāo)中，pH值也排位第二，說明茶園土壤pH值如果上升到Ⅰ級(jí)茶園要求，可以有效提高恩施市茶園土壤肥力。

土壤有機(jī)質(zhì)是陸地最大的碳庫(kù)，是保障土壤健康和糧食安全的基礎(chǔ)資源［22］。因此，土壤有機(jī)質(zhì)含量的高低與土壤肥力相關(guān)性高。本研究結(jié)果也顯示，恩施市茶園耕作層土壤有機(jī)質(zhì)含量與土壤肥力呈極顯著正相關(guān)性，在單項(xiàng)土肥肥力指標(biāo)評(píng)價(jià)上排位第一，土壤肥力權(quán)重指標(biāo)上也是排位第一，但是恩施市茶園耕作層土壤有機(jī)質(zhì)含量在Ⅰ級(jí)茶園要求范圍內(nèi)的占比并不是很高，而是在Ⅱ級(jí)茶園要求范圍內(nèi)稍多點(diǎn)，其次是符合Ⅲ級(jí)茶園要求的，說明恩施市茶園整體土壤有機(jī)質(zhì)含量并不是很高。一是可能茶園土壤pH值在4.0～4.5范圍內(nèi)，影響了土壤有機(jī)質(zhì)礦化，改變碳周轉(zhuǎn)過程，減緩有機(jī)質(zhì)分解速率［23］；二是可能外源有機(jī)肥施入量少；三是茶園種植年限較長(zhǎng)，耕作方式大多單一連作，導(dǎo)致土壤板結(jié)，微生物多樣性差，有機(jī)質(zhì)含量低。

3.2 茶園土壤大量元素

氮、磷、鉀作為土壤中的大量元素，也是植物生長(zhǎng)發(fā)育的重要生命元素［24］。本次調(diào)查研究中，恩施市茶園耕作層土壤全氮含量高，全部在Ⅰ級(jí)茶園要求范圍內(nèi)，而且變異系數(shù)較低，同樣表示恩施市茶園土壤含氮量整體較高，全氮是作為氮的一個(gè)庫(kù)，庫(kù)充足，供給茶樹生長(zhǎng)發(fā)育也就充足。有效態(tài)磷含量有93.55%的樣本是符合 Ⅰ 級(jí)茶園要求的，但是其變異系數(shù)大，反映了恩施市茶園土壤有效態(tài)磷含量高，但是空間分布不均勻。有效態(tài)鉀含量偏低，83.87%的樣本處于 Ⅲ 級(jí)茶園要求范圍內(nèi)，而鉀是大量元素，也是必需元素，因此恩施市的茶園要適量補(bǔ)充鉀肥。

3.3 茶園土壤中量元素和微量元素

鈣、鎂、硫作為土壤養(yǎng)分中的中量元素，是影響茶樹生長(zhǎng)、茶葉品質(zhì)的重要礦質(zhì)元素，鈣元素可以促進(jìn)細(xì)胞的伸長(zhǎng)和根系的生長(zhǎng)，而鎂元素是葉綠素的重要組成部分［25-26］，硫元素則參與了氨基酸、蛋白質(zhì)的合成［27］，因此中量元素對(duì)茶樹生長(zhǎng)發(fā)育也至關(guān)重要。本研究調(diào)查結(jié)果顯示，恩施市茶園耕作層土壤嚴(yán)重缺硫，有效硫平均含量只有7.62 mg/kg，含量較低，所有樣本土壤都處在Ⅲ級(jí)茶園要求范圍內(nèi)。微量元素中有效態(tài)的鈣含量較高，絕大部分茶園土壤含鈣豐富，有效態(tài)鎂在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)茶園分布平均，但是變異系數(shù)大，屬于超強(qiáng)變異，分布嚴(yán)重不均。因此，恩施市茶園土壤要補(bǔ)充鎂肥和硫肥。

恩施市茶園耕作層土壤微量元素含量較好，大部分茶園都符合Ⅰ級(jí)茶園要求，尤其是有效態(tài)鐵含量較高，平均含量達(dá)到了330 mg/kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了Ⅰ級(jí)茶園4.5 mg/kg的要求，因此恩施市茶園是不需要補(bǔ)充鐵元素的。而錳、銅、鋅肥則可根據(jù)茶園長(zhǎng)勢(shì)因地而異適量補(bǔ)充。

3.4 茶園土壤肥力綜合指標(biāo)值

土壤肥力是土壤各項(xiàng)指標(biāo)值的綜合表現(xiàn)［28］，本研究主要以茶園的化學(xué)指標(biāo)為主，采用主成分分析法對(duì)恩施市茶園土壤12項(xiàng)指標(biāo)提取了5個(gè)主成分，其方差累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到了89.091%，說明利用主成分分析來衡量恩施市茶園土壤肥力是可靠的。通過主成分分析明確了每一項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重值，計(jì)算出恩施市茶園土壤肥力IFI值為0.273～0.713，大部分茶園土壤肥力處于中等水平。根據(jù)分析，pH值、有機(jī)質(zhì)含量、有效鈣含量、有效鉀含量、有效鎂含量、有效鋅含量、全氮含量與IFI呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，而pH值、有機(jī)質(zhì)含量在單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)和權(quán)重指標(biāo)值上都排位靠前，恩施市的pH值、有機(jī)質(zhì)含量也處于中等水平，因此與土壤肥力IFI值也相吻合。

4 結(jié)論

根據(jù)本次調(diào)查分析，恩施市茶園土壤0～20 cm土層全氮含量和微量元素有效鐵含量充足，全部達(dá)到Ⅰ級(jí)茶園要求，分別為1.39～2.73 g/kg、135.05～

514.00 mg/kg；大量元素有效磷、中量元素有效鈣、微量元素有效鋅的含量豐富，分別有93.55%、87.10%、87.10%的茶園達(dá)到了Ⅰ級(jí)茶園要求，但pH值和有機(jī)質(zhì)含量處于Ⅱ級(jí)茶園土壤水平的占比較大，pH值為3.78～5.79，有機(jī)質(zhì)含量為10.13～27.56 g/kg；

中量元素有效鎂含量與微量元素有效錳、有效銅的含量適宜，而大量元素有效鉀含量只有51.06 mg/kg，

中量元素有效硫含量只有 7.62 mg/kg，均偏低。恩施市茶園土壤IFI在0.273～0.713之間，平均值為0.444，有74.19%分布在中等水平（0.25≤IFI<0.50），與pH值、全氮含量、有機(jī)質(zhì)含量以及大量元素有效鉀含量、中量元素（鈣、鎂）有效態(tài)的含量和微量元素有效鋅含量這7項(xiàng)指標(biāo)呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與大量元素有效磷含量和微量元素有效錳含量這2項(xiàng)指標(biāo)呈顯著正相關(guān)關(guān)系。其中，有機(jī)質(zhì)含量、pH值、有效鉀含量是影響土壤肥力的限制性因子，故恩施市茶園土壤0～20 cm土層肥力整體處于中等水平。建議恩施市茶園土壤可以通過改善pH值，加大有機(jī)肥施入，合理增施硫、鉀肥，適當(dāng)補(bǔ)充微量元素鎂、銅、錳肥，以整體提高茶園土壤肥力。

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收稿日期：2023-07-04

基金項(xiàng)目：國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（編號(hào)：CARS-19）。

作者簡(jiǎn)介：陳清華（1987—），女，湖北建始人，碩士，助理研究員，從事茶樹栽培與茶園土壤環(huán)境質(zhì)量研究。E-mail：364546602@qq.com。

通信作者：張 強(qiáng)，高級(jí)農(nóng)藝師，主要從事茶樹栽培研究。E-mail：289367900@qq.com。