貴州省開陽茶園土壤有效微量元素狀況分析

任艷芳++何俊瑜++張艷超++王艷玲++林肖++楊波

摘要：為了解貴州省開陽茶園土壤微量元素含量特征，為開陽茶園的養分管理和茶葉高產優質栽培提供依據，對開陽縣121個茶園土壤樣品中微量元素有效含量進行測定，并分析其與茶園土壤pH值、有機質含量間的相關關系。結果表明：開陽茶園土壤有效鐵和有效鋅含量豐富，但有27.27%的土壤樣品缺乏有效鋅；有效錳和有效銅含量處于中等水平，分別有39.67%和25.62%的土壤樣品含量低于臨界值；有效硼和有效鉬含量偏低，低于臨界值的茶園分別占63.64%和44.63%。開陽不同茶園土壤微量元素含量差別較大。土壤有效銅、有效鋅含量與土壤pH值呈顯著負相關關系，土壤有效硼和有效錳含量與土壤pH值呈顯著正相關關系；有效鐵、有效銅、有效鋅含量與土壤有機質含量呈顯著或極顯著正相關關系；有效鐵含量與有效銅、有效錳、有效鋅含量間均呈顯著正相關關系，有效銅含量與有效鋅含量間呈極顯著正相關關系，有效硼含量與有效錳含量間呈顯著負相關關系，有效硼含量與有效鋅含量間呈極顯著負相關關系。因此，應根據不同茶園土壤的微量元素狀況，在多施有機肥的同時因地制宜地增施相應的微肥，并防止茶園土壤過度酸化。

關鍵詞：開陽茶園；土壤；微量元素；有效量；相關關系

中圖分類號： S571.106；S158文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2016）12-0432-04

收稿日期：2015-10-13

基金項目：國家自然科學基金（編號：31460100、41261095）；貴州省優秀科技教育人才省長專項基金（編號：黔省專合字[2008]5號）。

作者簡介：任艷芳（1976—），女，山西太原人，博士，教授，主要從事植物營養與生理生態研究。E-mail：gzdx2006@126.com。

通信作者：何俊瑜，博士，教授，主要從事環境生理生態和土壤重金屬污染研究。E-mail：junyuhe0303@sina.com。

[JP2]茶作為我國的傳統飲品，有著悠久的歷史和燦爛的文化，已成為當今世界上最受歡迎的天然健康飲料，也是熱帶亞熱帶地區的重要經濟作物之一。茶不僅清香可口，富含大量的維生素和茶多酚，且富有多種益于人體健康的微量元素。據報道，茶葉中約15.2%的鐵、28.8%的錳、31.8%的銅、50.7% 的鋅能溶入茶水中[1]，因此，茶葉不僅具有藥理和保健功能，也是人體攝取微量元素的重要來源。通過飲茶既可以滿足人體對水的需求，又可以補充人體必需的微量營養元素。

土壤是植物吸收微量元素的主要來源，茶園土壤中微量元素是茶樹進行正常生長代謝所必不可少的[2]，微量元素能夠增強茶樹體內的酶活性，促進葉片光合作用和碳水化合物的形成，提高茶樹的抗逆能力，并且影響茶樹對大量元素的吸收利用。微量元素不足或過剩都會引起茶樹生理功能失調，對茶樹的正常生長造成嚴重影響[3-4]。茶樹缺銅會抑制根系生長、缺鋅容易導致葉片脫落、缺鐵可造成葉片失綠等癥狀，都與土壤中缺乏相應的微量元素緊密相關[5]。梁月榮等研究表明，土壤中活性鐵、鋅含量過低導致部分茶園換種改植茶苗成活率低和生長發育不良[6]。對茶樹葉面噴施一定濃度的銅、鋅溶液后，硝酸還原酶活性明顯提高，氮素代謝水平得到明顯加強，有利于氨基酸和咖啡堿等含氮化合物合成和積累[7]。用0.1%和0.5 %的硼溶液對茶樹進行噴施，其產量分別比對照增加42.9 %和8.6 %[8]。此外，茶葉的主要成分茶多酚、氨基酸、咖啡堿及水浸出物等的形成與積累也與土壤微量元素有關。研究表明，施錳量高的茶葉中，其茶紅素、茶黃素、咖啡堿含量和明亮度、總亮度等均較好[9]。微量元素能否被植物吸收利用主要與土壤中微量元素的有效態有關[10]，土壤中微量元素有效含量的豐缺將影響茶樹生育及茶葉的產量和品質。要獲得高品質的茶葉，就必須為茶樹的生長提供良好的土壤條件。因此，研究茶園土壤有效態微量元素的豐缺程度，對增加茶園產量、提高茶葉品質以及人類健康有著重要的意義。

貴州省位于云貴高原東部的斜坡地帶，適宜茶樹生長，是我國生產茶葉的大省，茶葉亦是貴州省大力發展的特色農產品和重點打造的5張名片之一，是山區農民主要的經濟增長點和主要的經濟來源。開陽縣位于貴州省中部，冬無嚴寒，夏無酷暑，雨量充沛，茶園面積約2萬hm2，是貴州省主要產茶區之一。目前在開陽茶區茶園土壤養分的管理上存在著許多亟待解決的問題，其中之一就是管理粗放，大多數茶農依靠經驗和傳統習慣對茶園土壤進行養分調控，重視氮肥的施用，不施茶樹生長發育所需的中微量元素。隨著茶葉的連年采摘以及化肥的偏施，導致土壤酸堿失衡，土壤中微量元素的有效含量降低，嚴重影響了茶葉的產量和品質。但針對開陽茶園土壤微量元素狀況的研究尚未見報道。為此，本研究分析了開陽茶園土壤中微量元素含量的狀況，對其有效性進行分級評價，并分析土壤微量元素含量與pH值、有機質含量的關系，旨在為開陽茶園微肥的合理施用、提高茶葉產量品質及茶葉生產的可持續發展提供科學依據。

1材料與方法

1.1樣品采集與處理

于2013年11月初，根據開陽縣茶園的分布狀況選擇具有代表性的茶園采集121個土樣。其中，南龍鄉26個、龍崗鎮24個、禾豐鄉13個、高寨鄉18個、花梨鎮14個、城關鎮10個、南江鄉8個、楠木渡鎮8個。每66.7～133.3 hm2茶園取1個土壤樣品，同一采樣單元內，在尚未施肥的茶蓬下離根莖30～35 cm處用“S”形取樣法取8～10個小樣點土壤，土樣采集深度為0～20 cm，將各采樣點的土樣混合均勻，用四分法棄取，使各混合土樣保留1 kg左右。將土樣登記編號后，經過自然風干、去雜、磨細、分別過2 mm和0.149 mm篩、混勻，裝自封袋中備用。

1.2測定項目及方法

土壤樣品的分析參照文獻[11]的方法。土壤pH值測定采用水浸提電位法（水土比為2.5 ∶[KG-*3]1）。土壤有機質含量的測定采用重鉻酸鉀容量法。有效銅、鐵、錳、鋅采用二乙基三胺五乙酸（DTPA）溶液浸提，原子吸收分光光度法測定其含量。土壤有效硼采用沸水浸提，甲亞胺比色法測定其含量。有效鉬用草酸-草酸銨溶液浸提，原子吸收分光光度法測定其含量。

1.3茶園土壤養分狀況評價標準

根據優質高效高產茶園土壤營養診斷指標[12]和全國第2 次土壤普查的標準[13]，提出茶園土壤有效態微量元素含量分級標準（表1）。

1.4數據處理

試驗數據分析采用SPSS 16.0 軟件完成。

2結果與分析

2.1有效鐵

鐵是茶樹必需的營養元素之一，鐵在茶葉中的含量較為豐富，參與茶樹葉綠素的合成、光合作用及呼吸作用[14]。開陽茶園土壤有效鐵含量的變化范圍為18.67～146.78 mg/kg，平均值為54.84 mg/kg。從茶園土壤有效鐵分級來看，開陽茶園土壤有效鐵含量豐富，遠遠高于臨界值4.5 mg/kg，所有茶園土壤的有效鐵含量均達到豐富水平（表2）。由表3可知，對于不同鄉鎮而言，花梨鎮茶園土壤有效鐵含量為 17.22～146.78 mg/kg，平均值最高，為68.67 mg/kg，變異系數為5732%，屬于強變異；龍崗鎮茶園土壤有效鐵含量最低，平均值為45.13 mg/kg，變異系數為58.12%，也屬強變異，說明開陽茶園土壤中有效鐵空間分布不均衡、差異較大。

2.2有效錳

茶樹是典型的聚錳植物，其錳含量比一般植物高。錳參與茶樹光合作用和呼吸作用，促進氧化還原反應，是茶樹體內一系列酶的活化劑。茶樹缺錳時易發生葉片立枯病，葉片變黃下垂，邊緣焦枯，對茶葉品質影響較大[4]。從表2可以看出，開陽茶園土壤有效錳含量變化范圍為2.36～78.23 mg/kg，變幅較大，平均值為24.31 mg/kg，接近于全國土壤平均值25.8 mg/kg[13]，不同茶園土壤有效錳含量差異較大，變異系數為74.29%。從有效錳的分布來看，39.67%的茶園土壤樣品的有效錳含量低于臨界值，含量處于中等水平的茶園占2397%，含量豐富的茶園占36.36%。8個鄉鎮中，開陽茶園土壤有效錳含量平均值以南江鄉最高，楠木渡鎮最低。有效錳含量由高到低順序為南江鄉>城關鎮>龍崗鎮>南龍鄉>花梨鎮>高寨鄉>禾豐鄉>楠木渡鎮。

2.3有效硼

硼是茶樹的一種微量元素，也是茶葉不可缺少的成分，硼能維持細胞膜結構，參與細胞壁的形成，對分生組織，如芽等的生長具有重要意義；參與核酸、蛋白質的合成，調節碳水化合物、酚類化合物的代謝，參與糖類、淀粉等物質的運輸[3，15]。由表2可知，開陽茶園土壤有效硼含量為0.08～1.17 mg/kg，變幅較大，變異系數為64.29%，平均值為0.42 mg/kg，稍低于臨界值0.5 mg/kg，總體來看開陽茶園土壤有效硼含量較為缺乏，有效硼含量主要分布于中低水平，低于缺硼臨界值的土壤樣品占63.64%，29.75%的土壤樣品有效硼含量處于中等水平，僅有6.61%的土壤樣品有效硼含量達到豐富水平。8個鄉鎮中，龍崗鎮茶園土壤有效硼含量最高，平均值為 0.49 mg/kg，其后依次為南江鄉、南龍鄉、高寨鄉、楠木渡鎮、禾豐鄉、城關鎮、花梨鎮（表3）。

2.4有效鋅

鋅是茶樹生長的重要營養元素之一，是茶樹許多酶的組成部分，參與光合作用，促進茶葉氨基酸、兒茶素和香氣物質等品質成分的形成，并且能提高茶樹根系對氮和磷的吸收，從而促進茶樹萌芽和旺盛生長，增強茶樹生長勢[3，15]。由表2可知，開陽茶園土壤有效鋅含量為0.28～6.69 mg/kg，平均值為2.04 mg/kg，遠高于臨界值0.5 mg/kg，說明從整體來看，開陽茶園土壤有效鋅含量較為豐富，16.53%的茶園土壤樣品有效鋅含量處于豐富水平，但仍有27.27%的茶園土壤樣品有效鋅含量低于臨界值。由表3可知，8個鄉鎮中，南龍鄉茶園土壤有效鋅含量最高，范圍為0.29～5.31 mg/kg，平均值為 2.35 mg/kg，達到豐富水平。而城關鎮茶園土壤有效鋅含量最低，平均值為1.77 mg/kg，處于中等水平。

2.5有效銅

[JP2]銅是植物體內一些氧化酶的組成成分，參與光合作用及蛋白質和碳水化合物的代謝，促進氨基酸合成蛋白質[3]。由表2可知，開陽茶園土壤有效銅含量為0.26～4.43 mg/kg，平均值為1.60 mg/kg，高于臨界值1.0 mg/kg，說明從整體來看，開陽茶園土壤有效銅含量處于中等水平，其中有27.27%的茶園土壤樣點有效銅含量達到豐富水平，但仍有25.62%的樣點土壤有效銅含量低于臨界值。由表3可知，8個鄉鎮中，花梨鎮茶園土壤有效銅含量最高，其變化范圍為0.41～4.43 mg/kg，平均值為1.82 mg/kg。南江鄉茶園土壤有效銅含量最低，其變化范圍為0.26～3.08 mg/kg，平均值為 1.45 mg/kg。

2.6有效鉬

鉬是茶樹必需的微量元素之一，它是硝酸還原酶和固氮酶的組成成分，可提高茶樹硝酸還原酶的活性，促進茶樹對土壤硝態氮的吸收和轉化；鉬還可以提高茶園土壤自生固氮菌的固氮能力。此外，鉬還與茶樹維生素的合成有關[16-17]。由表2可知，開陽茶園土壤有效鉬含量為0.04～0.74 mg/kg，平均值為0.33 mg/kg，略高于臨界值0.3 mg/kg。從分布來看，4463%的土壤樣品有效鉬含量低于臨界值，55.37%的土壤樣品有效鉬含量處于中等水平，無有效鉬含量處于豐富水平的土壤樣品。8個鄉鎮中，開陽茶園土壤有效鉬含量以禾豐鄉最高，平均值為0.39 mg/kg；楠木渡鎮最低，平均值為 0.27 mg/kg。有效鉬含量平均值由高到低順序為禾豐鄉>城關鎮>南龍鄉>高寨鄉>花梨鎮>龍崗鎮>南江鄉>楠木渡鎮（表3）。

2.7開陽茶園土壤有效態微量元素與土壤pH值、有機質含量的關系

pH值和有機質含量是影響土壤微量元素有效性的2個重要因素。由表4可知，土壤有效銅和有效鋅含量與土壤pH值均呈明顯的負相關關系，其中土壤有效鋅含量與土壤pH值呈極顯著負相關關系。土壤有效硼和有效錳含量與土壤pH值呈顯著正相關關系。土壤有效鐵和有效鉬與土壤pH值間無顯著相關性。茶園土壤有效鐵含量與有機質含量之間呈顯著正相關關系，有效鋅和有效銅含量與有機質含量間均呈極顯著正相關關系，有效錳、有效硼、有效鉬含量與有機質含量之間均存在正相關關系，但相關性不顯著，說明提高土壤中有機質含量對提高茶園土壤有效錳、硼、鉬含量有一定的促進作用。

由表4可以看出，有效鐵含量與有效銅、有效錳、有效鋅含量間均呈顯著的正相關關系，有效銅含量與有效鋅含量間呈極顯著的正相關關系，有效硼含量與有效錳含量間呈顯著負相關關系，有效硼含量與有效鋅含量間呈極顯著負相關關系，其他元素間的相關性均不顯著。

3討論與結論

土壤作為農業生產的主要場所，其養分狀況與優質高產茶葉生產具有密切的聯系，土壤的養分水平將直接影響茶葉的產量和品質[3，15]。隨著茶產業的不斷發展，化肥用量日益增加，茶園土壤微量元素營養失調狀況更為突出。茶樹對微量元素的需求量較少，但微量元素是茶樹正常生長的必需元素，大部分是酶蛋白組成成分和酶促反應的催化劑，能直接或間接影響茶樹的生長及茶葉的品質[28]。準確掌握土壤微量元素含量是茶樹合理施肥的前提條件。從本研究結果來看，開陽茶園土壤中有效銅、有效鐵、有效錳、有效鋅、有效硼、有效鉬含量平均值分別為1.60 、54.84、24.31、2.04、0.42、0.33 mg/kg，范圍變幅較大，變異系數范圍為45.45%～74.29%，屬于強變異， 表明不同茶園之間差異較大。茶園土壤有效鐵的含量豐富，總體來說有效鋅、有效銅、有效錳含量基本能滿足茶葉生產的需要，其中，低于臨界值的茶園土壤樣品分別占2727%、25.62%、39.67%，而有效鉬、有效硼缺乏較嚴重，低于臨界值的茶園土壤樣品分別占44.63%、63.64%，特別是土壤有效硼含量最低的花梨鎮和土壤有效鉬含量最低的楠木渡鎮，應適當加施相應的微肥。

影響土壤中微量元素有效態含量的因子很多，土壤酸堿度和有機質含量對土壤有效態微量元素含量具有重要影響。茶園土壤有效態微量元素與土壤pH值的相關性分析結果表明，土壤有效銅和有效鋅含量與土壤pH值均呈明顯的負相關關系，土壤有效硼和有效錳含量與土壤pH值呈顯著正相關關系。這與謝忠雷等的研究結果[19-20]一致。這是由于土壤pH值直接影響微量元素在土壤中的存在形態，進而影響其活性及遷移能力[15]。在酸性土壤中，錳和硼的溶解和解吸增強[21]，但開陽茶區以山地為主，雨量充沛、雨熱同期，土壤有效硼和有效錳易隨水流失，同時，長期以來施用不含硼、錳的肥料，造成有效硼和有效錳含量較低。

土壤有機質的分解、合成過程可影響土壤營養元素的有效性。表4結果表明，土壤微量元素有效含量與土壤有機質含量均呈正相關關系，且有效鐵、有效鋅、有效銅含量與有機質含量之間呈顯著或極顯著正相關關系。說明增加有機質含量有利于鐵、鋅、銅等元素的活化，提高其有效性，這與傅海平等的研究結果[22]一致。土壤有機質在分解轉化過程中產生的有機酸和腐殖質，對土壤礦物部分有一定的溶解能力，有利于養分的有效化。有機質的酸性基團與金屬離子發生絡合作用，形成了可溶性的絡合劑形式，提高了土壤中金屬離子的解吸和溶解[23]。因此，建議在今后的茶園養分管理過程中，一方面應通過多種措施提高有機質含量以增加土壤中的微量營養元素有效性，另一方面應根據土壤微量元素狀況，遵循因缺補缺的施肥原則。

貴州省開陽茶園土壤中有效鐵含量豐富，部分茶園有效鋅、錳、銅含量缺乏，有效硼和有效鉬含量缺乏較嚴重，應該重視硼和鉬等微肥的施用，同時適當多施有機肥。

參考文獻：

[1]張克榮，李崇福，趙士權. 茶葉中微量元素的溶出效率[J]. 中國衛生檢驗雜志，1998，8（2）：102-103.

[2]黃增奎，徐素君，方桂鑫，等. 浙江省土壤有效態微量元素含量和微肥應用[J]. 土壤肥料，1995（3）：28-32.

[3]楊亞軍. 中國茶樹栽培學[M]. 上海：上海科學技術出版社，2005.

[4]顧謙，陸錦時，葉寶存. 茶葉化學[M]. 合肥：中國科學技術大學出版社，2002.

[5]胡家琴，張珍明，張清海，等. 貴州鳥王茶產地土壤與茶葉中微量元素含量的相關性[J]. 貴州農業科學，2014，42（12）：79-83.

[6]梁月榮，徐月榮，奚彪，等. 茶園土壤化學成分與茶苗生長的關系[J]. 浙江農業大學學報，1995，21（5）：441-446.

[7]韓文炎，吳洵. 銅與鋅對茶樹硝酸還原酶活性的影響[J]. 茶葉科學，1992，12（2）：159-160.

[8]韓志平. 茶樹噴施硼肥增產效果好[J]. 茶葉通訊，1991（2）：45-46.

[9]Choudhury M N，Bordolor A K，Sharmma P K. Effect of zinc and manganese on the uptake of nitrogen in tea shoot[J]. Two and Abud，1989，36（1）：18-24.

[10]朱先進，姜子紹，馬強，等. 不同施肥模式下潮棕壤微量元素含量及其變化狀況[J]. 華北農學報，2009，24（增刊1）：195-200.

[11]鮑士旦. 土壤農化分析[M]. 3版. 北京：中國農業出版社，2000.

[12]韓文炎，阮建云，林智，等. 茶園土壤主要營養障礙因子及系列茶樹專用肥的研制[J]. 茶葉科學，2002，22（1）：70-74.

[13]全國土壤普查辦公室. 中國土壤[M]. 北京：中國農業出版社，1998.

[14]劉小文，高曉余，何月秋，等. 幾種微量元素對茶樹生理及茶葉品質的影響[J]. 廣東農業科學，2010，37（6）：162-165.

[15]金媛，陳良超，冉隆貴，等. 陜南茶園土壤微量元素有效性評價研究[J]. 西北農林科技大學學報：自然科學版，2015，43（3）：153-161.

[16]吳彩，方興漢. 鉬在茶樹中的生理效應[J]. 中國農業科學，1992，25（3）：58-64.

[17]葉欣，郭雅玲，王果，等. 福建省鐵觀音茶園土壤鉬含量狀況調查與分析[J]. 植物營養與肥料學報，2011，17（6）：1372-1378.

[18]吳洵. 茶園土壤管理與施肥技術[M]. 北京：金盾出版社，2009.

[19]謝忠雷，董德明，李忠華，等. 茶園土壤pH值對茶葉從土壤中吸收錳的影響[J]. 地理科學，2001，21（3）：278-281.

[20]馬立峰，石元值，韓文炎. 浙江省茶園土壤錳含量狀況研究[J]. 土壤通報，2004，35（2）：203-206.

[21]賀行良，劉昌嶺，任宏波，等. 青島嶗山茶園土壤微量元素有效量及其影響因素研究[J]. 土壤通報，2008，39（5）：1131-1134.

[22]傅海平，張亞蓮，段繼華，等. 湖南茶園土壤微量元素有效量調查分析[J]. 茶葉通訊，2014，41（3）：24-27.

[23]李文芳，楊世俊，文赤夫，等. 土壤有機質的環境效應[J]. 環境科學動態，2004（4）：31-33.