云南省景洪市茶園土壤肥力診斷與評價

許燕，孫云南，玉香甩，陳洪云，羅梓文，肖星，孫承冕，汪云剛

（1.云南省農業科學院茶葉研究所，云南勐海666201；2.云南省茶樹種質資源創新與配套栽培技術工程研究中心，云南勐海666201）

云南省景洪市茶園土壤肥力診斷與評價

許燕1，2，孫云南1，2，玉香甩1，2，陳洪云1，2，羅梓文1，2，肖星1，2，孫承冕1，2，汪云剛1，2

（1.云南省農業科學院茶葉研究所，云南勐海666201；2.云南省茶樹種質資源創新與配套栽培技術工程研究中心，云南勐海666201）

為了掌握景洪市茶園土壤養分狀況，為合理施肥打好基礎，采集景洪市茶園土壤表層（0～40 cm）樣品，研究土壤pH、有機質、氮、磷、鉀等肥力特性，并采用內梅羅指數法綜合評價茶園土壤的肥力特征。結果表明，景洪市茶園土壤pH以酸性為主，96.67%的土壤pH值低于4.5。土壤養分失衡：有機質、土壤全氮含量整體水平較高，86.68%的茶園有機質達到Ⅰ級茶園肥力指標，所有茶園土壤的氮素水平達到Ⅰ級；大多數茶園土壤有效磷、有效鉀含量較為缺乏，有效磷高于Ⅱ級的僅53.43%，有效鉀達到Ⅱ級的不到10%，有效鈣、鎂、硫、銅、鋅含量偏低。內梅羅綜合肥力指數評價結果顯示，景洪市主要茶園土壤肥力水平較低，土壤綜合肥力指數為0.82，變幅為0.75～1.18，表現為土壤肥力處于貧瘠水平，在未來生產中需要增施多種肥料，加強土壤培肥，有針對性地進行土壤改良，促進肥力平衡。

茶園；土壤肥力；內梅羅指數；景洪市

土壤是茶樹賴以生存的物質基礎，也是茶樹高質、優產、高效不可或缺的條件，土壤肥力是土壤的固有屬性和本質特征，它是土壤各種理化指標的綜合反映，是土壤的養分針對特定植物的供應能力[1]，茶園土壤養分的豐缺狀況和供應強度直接影響茶樹生長發育和茶葉的產量品質[2]。土壤肥力受到內在和外在很多因素的影響，土壤肥力質量狀況有很大差異，對其進行公正客觀的評價極為困難。目前，土壤肥力質量評價的方法較多，如土壤質量綜合評分法、Fuzzy綜合分析法、灰色關聯度分析法、主成分分析法、內梅羅指數法、聚類分析法、基于GIS技術的評價方法等[3-7]。而修正的內梅羅指數法因其在計算綜合肥力系數時，特別強調最小值的影響，可以減少速效養分的季節性變異帶來的麻煩，能更加客觀地評價土壤的質量[8]。包耀賢等[9]研究結果表明，對土壤肥力進行綜合評價時，在滿足條件時應優先選擇內梅羅指數法，其次選用因子分析法，最后選擇相關系數法。

目前，對西雙版納茶園土壤養分狀況的調查已有報道。其中，韓麗等[10]、高菲菲等[11]、許燕等[12]僅對有機質和N，P，K等少數幾個土壤養分指標進行了豐缺診斷分析，而未對土壤養分質量進行綜合評價。

為了全面了解景洪市茶園土壤肥力狀況，明確茶園土壤養分的限制因子，本研究選取西雙版納州景洪市主要茶園作為研究對象，在多樣本取樣和測試分析的基礎上，應用改進的內梅羅指數法對茶園土壤進行綜合評價，旨在為景洪市茶園合理施肥、實現茶葉優產高質提供重要的理論依據。

1 材料和方法

1.1 研究區域概況

景洪市位于云南南部，西雙版納傣族自治州中部，屬亞熱帶濕潤季風氣候，長夏無冬，干濕季分明，基本無霜。年平均氣溫在18.6～21.9℃，年平均降水量在1 200～1 700 mm。景洪市現有5鄉5鎮1個街道辦事處46個村民委員會365個自然村，均有茶葉種植。全市茶葉種植面積為16 886.67 hm2，其中，無性系茶園9 506.67 hm2，主要種植品種有長葉白毫、云抗10號、云抗14號、紫娟、雪芽100號、矮豐等；有性系茶園7 380 hm2，其中，樹齡在100～600 a的古茶園有746.67 hm2；采摘面積15 060 hm2；干毛茶總產量已達1.30萬t。轄區內參與種茶、制茶、售茶的從業人員達6.83萬人，從事茶葉生產經營的農戶1.19萬戶。

1.2 樣品的采集及處理

土樣采集選擇在2012年秋冬茶采摘后施肥前，采用網格取樣的方法[13]。每個土壤樣品由10個樣點的土壤組成混合樣，樣點以“S”型布置，每個樣點按照行間位置取3個土鉆；取樣深度40 cm（分2次取，第1次到20 cm深度，第2次接著到40 cm深度），各樣點、深度所取土壤混合。土壤樣品從茶園取回后，挑除植物根系、石塊等雜物，然后混合按“四分法”保留1 kg，自然風干后磨細，分別過1，0.1 mm篩后保存待分析。

1.3 樣品分析方法

采用1 mm土樣，水土比為1∶1，用電導率儀測定pH值；采用0.1 mm土樣，用元素分析儀測定土壤有機質和全氮含量；有效磷、有效鉀和交換性鎂等有效態養分，采用1 mm土樣，用Mehlich3浸提劑浸提測定[14]。

1.4 土壤養分狀況分級標準

綜合茶葉產地環境條件[15]和第二次土壤普查分級標準[16]以及優質高效高產茶園的土壤營養診斷指標[17]，將茶園土壤養分含量分為3級，Ⅰ級為優良、Ⅱ級為尚可、Ⅲ級為較差（表1）。

表1 土壤養分分級標準

1.5 土壤肥力評價方法

土壤肥力是土壤物理、化學、生物等性質的綜合體現，土壤綜合肥力評價能對土壤肥力質量狀況做出客觀公正的評價。由于以往土壤肥力質量綜合評價方法存在評價標準不統一，根據土壤營養理論中的“木桶原理”，以突出土壤屬性中最差一項指標對肥力的影響，本研究選用改進后的內梅羅指數法，對景洪市茶園土壤進行綜合評價，參加評價的指標，根據優質高效高產茶園的土壤營養診斷指標[16]，確定為pH、有機質、全氮、有效P、有效K、有效Ca、有效Mg、有效S、有效Cu和有效Zn。該法可全面、簡單地定量化反映肥力水平。

式中，Ps指土壤肥力綜合指數（數值保留2位有效數字）；PI指土壤中某指標I的單項肥力指數，PI的高低直接反映該肥力指標豐富程度，其越高表明該指標越豐富，土壤肥力越高；CI為土壤中某項指標I的實測數據；（PI）2min為土壤各屬性分肥力系數加權后最小值的平方；（PI）2ave為土壤所有肥力的分肥力指數加權后的平均值的平方；N為參與評價的土壤肥力指標因子數量。

為消除各參數之間量綱的差別，便于相互間的綜合計算，必須進行參數的標準化。

當測量值屬于較差一級時，即CI＜XⅠ，PI＝CI/XⅠ；當測量值屬于尚可一級時，即XⅠ≤CI≤XⅢ，PI＝1＋（CI－XⅠ）/（XⅢ－XⅠ）；當測量值屬于優良一級時，即CI＞XⅢ，PI＝2。

因茶樹是喜酸性作物，當pH＜4.5時，PI＝1，當4.5≤pH≤6時，PI＝2，當pH＞6.0時，PI＝1。

XⅠ，XⅢ各因子的分級標準參照表1。通過計算土壤肥力等級，按表2進行評價。

表2 土壤肥力等級評價

1.6 數據處理

調查數據利用Excel進行計算、統計處理并制作圖表；利用SPSS 20.0軟件對數據進行單一樣本K-S檢驗，看是否符合正態分布，并制作直方圖。

2 結果與分析

2.1 茶園土壤養分概況

茶樹是喜酸性作物，生長適宜的pH值為4.0～6.5，最適pH值為4.5～6.0，pH值低于3.5或高于6.5，對茶樹生長都不好。由表3可知，在本研究調查的茶園中，土壤pH值最小是3.93，最大為4.51，平均僅為4.19，主要集中在4.10～4.28，變異系數為3.4%，屬弱變異。從景洪市茶園土壤pH值分布頻率可以看出，96.67%的土壤pH值小于4.5，其中4.0以下的占6.67%，其次pH值在4.5～6.0的茶園僅占3.33%，而pH值大于6.0的土壤為0，土壤酸化嚴重，有必要使用生理堿性肥料或深施生石灰加以中和改良。

土壤有機質能有效改善土壤理化性狀，并為茶樹生長提供所需養分。本研究結果表明（表3），景洪市茶園土壤的有機質含量在16.3～46.9 g/kg，平均含量為28.90 g/kg，變異系數為29.3%。86.67%的茶園有機質含量豐富，超過了20 g/kg，13.33%的茶園土壤有機質在10～20 g/kg；而有機質含量低于10 g/kg的土壤為0，表明景洪市茶園土壤有機質含量整體水平較高。

表3 茶園土壤營養概況

供試的30個茶園土壤全氮、有效磷、有效鉀含量范圍分別為1.06～1.98 g/kg，0.64～45.58 mg/kg，18.4～134.2 mg/kg，均值分別為1.48 g/kg，8.67 mg/kg和52.4 mg/kg（表3）。其中，100%的土壤樣品全氮含量大于1.0 g/kg，表明景洪市茶園土壤氮的供應能力較好。本研究茶園土壤有效磷分布存在較大差異，變異系數為104.9%，有46.67%的土樣有效磷低于5.0 mg/kg，表明大多數茶園有效磷缺乏。茶園土壤有效鉀變異系數為52.9%，90%的土壤有效鉀低于80 mg/kg，含量為80～120 mg/kg的占總數的3.33%，有效鉀高于120 mg/kg的占總數的6.67%。由此可知，茶園土壤有效鉀含量普遍較低。

本研究茶園土壤有效鈣、有效鎂總體表現為中等偏上水平（表3）；土壤有效鈣含量處于較差水平的占20%，處于尚可水平的有76.67%，優良以上的土壤占3.33%；土壤有效鎂含量在尚可以上的占到70%。采集土壤樣本中有效硫含量大于50 mg/kg的樣品數為0，73.33%的樣品有效硫都處于缺乏和很缺乏的狀態，說明研究區域普遍缺硫。土壤有效銅、有效鐵、有效錳、有效鋅平均值分別為0.51，91.02，12.04，1.22 mg/kg，變異系數分別為57.8%，26.8%，117.4%，32.4%，從變異系數來看，有效錳含量屬于強變異（CV＞90%），而其余各養分均屬于中等變異強度（90%＞CV＞10%）。分析結果表明，土壤養分呈現出中等或強變異，需在今后管理過程中對施肥等管理措施加以重視。

2.2 土壤肥力綜合評價

土壤綜合肥力指數經單一樣本K-S檢驗[17]，Pk-s＝0.579＞0.05，偏度為0.790，峰度為0.115，均小于1，土壤綜合肥力指數符合正態分布，其平均值為0.92，多集中在0.78～0.96（圖1）。

結果顯示，景洪市茶園土壤肥力指數最小為0.75，最大為1.18。土壤綜合肥力指數為0.82，肥力等級為Ⅲ級，整體上屬于低肥力水平。由土壤綜合肥力的分級情況分析可知，36.67%土壤的綜合肥力指數介于0.95和1.90之間，63.33%土壤的綜合肥力指數小于0.95，大部分土壤屬于貧瘠水平。從單項肥力指數來看，有效K＜有效S＜有效P＜有效Cu＜有效Ca＜有效Mg＜pH值＜有效Zn＜有機質＜全氮（圖2）。其中，單項肥力指數達到Ⅰ級的有全氮（1.97），占測定指標總數的10%；達到Ⅱ級的有5個，占測定指標總數的50%，分別為有效Ca＝0.95，有效Mg＝0.96，pH值＝1.00，有效Zn＝1.29，有機質＝1.78；等級為Ⅲ級的有4個，占測定指標總數的40%，有效K＝0.51，有效S＝0.69，有效P＝0.72，有效Cu＝0.93。表明景洪市茶園土壤整體肥力較低，土壤養分供應能力低且不平衡，不同茶園之間差異較大。

3 討論

pH對茶園土壤各種養分的有效性、保肥能力及土壤中各種微生物的活力都有很大影響。土壤酸化不僅使茶園土壤理化性質惡化，降低土壤的通透性，影響土壤養分的有效性，還破壞土壤微生物區系，影響有機質的礦化和氮的固定；還使微生物數量減少、活性降低，土壤鉀、鎂流失嚴重[19]。本研究茶園土壤酸化嚴重，96.67%的土壤pH值低于4.5，有必要使用生理堿性肥料或深施生石灰進行中和。

土壤有機質是土壤各種營養元素的重要來源，對改善土壤理化和生物性狀具有十分重要的作用[17]，土壤有機含量是土壤肥力水平的重要指標，對茶葉品質的提高有重要作用[20]。本研究結果表明，茶園土壤有機質含量的平均值高于全國平均水平（18.7 g/kg）[17]，但低于貴州省（36.46 g/kg）[4]。這可能與土壤的熟化程度有關。土壤全氮與茶葉氨基酸和咖啡堿含量均呈顯著正相關[20]。本研究茶園土壤全氮含量平均值高于全國平均水平（0.99 g/kg）[17]、福建省（0.854 mg/kg）[21]和湖北省（1.36 g/kg）[22]，但低于貴州省（1.64 g/kg）[4]。這可能是由于茶園土壤有機質含量豐富，為茶園土壤提供充足的氮源及茶園在植茶之前原本森林覆蓋率較高，土壤全氮背景值較豐富。

土壤中有效磷的含量與植物的產量和品質有密切的關系，土壤速效磷與茶葉中茶多酚和水浸出物含量呈顯著正相關，茶樹的許多生理過程，如光合作用、呼吸作用及生長發育等都需有磷參與，尤其是體內的各種酶促反應和能量傳遞與磷素的關系很大[23]。本研究結果表明，茶園土壤有效磷含量的平均值低于全國平均水平（10.1 mg/kg）[17]、湖北省（30.7 mg/kg）[22]、福建省（9.23 mg/kg）[21]和貴州省（15.29 mg/kg）[4]。這可能與云南紅壤質地pH值較小，加速了磷溶速度密切相關。鉀是茶樹體內60多種酶的活化劑，參與茶樹體內如光合作用、呼吸作用、碳水化合物代謝、蛋白質和脂肪代謝、物質運輸等幾乎所有的生物化學反應。對茶樹的生長發育、茶葉產量和品質具有十分重要的作用[24]。本研究表明，茶園土壤有效鉀含量的平均值低于全國平均水平（75.9 mg/kg）[17]、湖北省（73.6 mg/kg）[22]和貴州省（61.82 mg/kg）[4]，略高于福建省（43.2 mg/kg）[21]。一方面由于茶樹的吸收利用；另一方面土壤酸化也加劇了淋溶損失，導致土壤鉀貧乏。

茶葉的品質和產量直接受土壤中各種中、微量元素含量的影響。本研究茶園土壤有效Mg、有效Ca、有效S、有效Cu、有效Zn含量的均值均低于全國平均水平的有效Mg（61.4mg/kg）、有效Ca（327.0mg/kg）、有效S（50.4 mg/kg）、有效Cu（1.18 mg/kg）、有效Zn（1.93 mg/kg）[17]。可能是由于一方面中微量元素肥料的施用量不斷減少，導致茶園缺硫、缺鈣等；另一方面由于茶園土壤酸化，導致鈣、鎂、銅、鋅等元素的淋溶損失。因此，茶園在采取增施各種中、微量元素的同時，還應考慮改善土壤的酸堿性。

4 結論

各種營養元素之間的協同作用是茶樹正常生長的必要條件，根據德國化學家李比希提出的“最小養分律”可知，茶樹的正常生長和生理代謝受到土壤中最缺乏的那一種營養元素的限制，因此，營養元素的缺乏或比例失調都會使茶樹的生長受到影響。對茶園土壤肥力進行綜合評價，將有助于發現茶樹生長的限制因子，使土壤養分供應符合茶樹的生長發育規律。本研究選用改進后的內梅羅指數法，根據土壤營養理論中的“木桶原理”，即強調限制性因子對土壤肥力的影響，對景洪市茶園土壤進行綜合評價，評價結果表明，景洪市茶園土壤整體肥力水平較低，土壤綜合肥力指數為0.82，肥力等級為Ⅲ級，70%的土壤單項肥力因子指數處于較低肥力水平，而且茶園土壤整體酸化嚴重，有機質、氮素偏高，有效磷、鉀、鈣、鎂、硫等偏低，養分失衡，可能成為景洪市提高茶葉生產的限制因子。因此，在今后的茶園管理過程中，適當開發符合當地實情的茶樹專用肥，應根據土壤肥力狀況和茶園的產量適當調整施肥結構和比例，通過增施多種肥料，遵循“缺什么補什么，缺多少補多少”的原則平衡施肥，應采取“增施磷、鉀、鎂肥，穩定氮肥，補充有機肥，避免施用生理酸性肥料”的管理措施，加強土壤培肥，促進肥力平衡，從而實現茶葉優質、高效、高產和茶園土壤可持續種植的目標。

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Soil Fertility Diagnosis and Evaluation of Tea Garden in Jinghong of Yunnan Province XUYan1，2，SUNYunnan1，2，YUXiangshuai1，2，CHENHongyun1，2，LUOZiwen1，2，

XIAOXing1，2，SUNChengmian1，2，WANGYungang1，2
（1.Institute of Tea，Yunnan Academy of Agricultural Sciences，Menghai 666201，China；2.Yunnan Technology Engineering Research Center of Tea Germplasm Innovation and Supporting Cultivation，Menghai 666201，China）

To master the tea garden soil nutrient status in Jinghong city,to provide a basis for rational fertilization,surface（0-40 cm）soil samples of the tea garden were collected in Jing hong city,pH,organic matter,N,P,K content were analyzed,furthermore, the integrated soil fertility was evaluated by Nemerow index.The results indicated that the soil pH was dominated by acidic,and the soil pH value under 4.5 account for 96.67%.The tea garden soil nutrient was unbalanced.Soil organic matter and total N were relatively rich. 86.68%of tea gardens of organic matter reached the fertility standard of grade-Ⅰ tea garden.All of the tea gardens soil total nitrogen level reached the fertility standard of grade-Ⅰ tea garden.And most tea garden soils were lack in available P and available K,only 54.43%of tea gardens of available P reached the fertility standard of grade-Ⅱ tea garden.Less than 10%of tea gardens reached standards of the available K fertility standard of grade-Ⅱ tea garden.Available Ca,Mg,S,Cu and available Zn contents were low.Results by the Nemerow index showed that the integrated soil fertility in tea garden was very low，the soil fertility integrated index was 0.82 and ranged from 0.75 to 1.18,which meaned very low fertility level,and needed increase variety of fertilizer in the future production,strengthen the soil fertilizer,improve targeted soil,promote fertility balance.

tea garden;soil fertility;Nemerow index;Jinghong city

S571.1

A

1002-2481（2016）10-1659-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.10.20

2016-06-15

國家茶葉產業技術體系西雙版納綜合試驗站資助項目（CARS-23）

許燕（1985-），女，云南陸良人，助理工程師，主要從事茶葉加工研究工作。孫云南為共同第一作者，汪云剛為通信作者。