不同植茶年限茶園土壤有效營養元素分析

張小琴 趙華富 姜艷艷 楊婷 周國蘭 周順珍 王家倫

摘 要 為了解不同植茶年限下土壤有效營養元素的變化情況，以鳳岡縣不同種植年限的茶園土壤為研究對象，采集0～20 cm和20～40 cm兩層土壤樣品，分析土壤基本理化特性、土壤有效態大量營養元素和土壤有效態微量營養元素的變化情況。結果表明，植茶使茶園土壤呈酸化趨勢，且逐漸低于優質高產高效茶園土壤pH的最低標準；土壤有機質、全氮隨植茶年限的增加而極顯著增加，且逐漸達到并超過優質高產高效茶園土壤的最低標準；土壤有效磷有先增后減的趨勢，但仍遠低于優質高產高效茶園土壤有效磷的最低標準；土壤交換鉀隨植茶年限的增加而極顯著增加，但仍處于貧乏狀態；土壤有效硫、有效硼、有效鋅和有效鐵隨植茶年限的增加極顯著增加；土壤有效鎂、有效銅和有效錳隨植茶年限的變化不顯著。隨著植茶年限的增加，應該采取必要的措施防止土壤酸化，合理控施氮肥，增施磷、鉀肥。

關鍵詞 植茶年限；土壤營養元素；pH

中圖分類號 S571.1；S153.6 文獻標識碼 A

Abstract Two layers of soil samples under continuous tea cropping in Fenggang， 0-20 cm and 20-40 cm， were used to analyze the soil physicochemical properties， soil available macro and micro nutrient elements. Results showed that the soil was acidified after tea plantation. The soil organic matter and total nitrogen greatly increased as tea plantation prolonged， and gradually reached and exceeded the minimum standard of tea soils with high yield and good quality. The soil effective phosphorus increased after decreased first， but it was still well below the minimum standard of tea soils with high yield and good quality. The soil exchange potassium increased significantly as tea plantation prolonged， but was still in poor condition. The soil effective sulfur， effective boron， effective zinc and effective iron increased significantly as tea plantation prolonged. The change for effective magnesium， effective copper and effective manganese was not significant. It means necessary measures should be taken to prevent the acidification of the soil， to control nitrogen fertilizer application， and to increase phosphorus and potassium fertilizer application.

Key words Tea planting year； soil effective nutrient elements； pH

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2017.12.005

茶樹是多年生木本植物，在其整個生命周期的各個生育階段，對土壤營養元素的需求有所不同[1]。因此，植茶年限影響茶園土壤物理、化學、微生物特性方面的研究一直是茶樹栽培學科研究的熱點。鄭子成等[2]、劉敏英等[3]、高福麗等[4]研究了不同植茶年限土壤團聚體和土壤有機碳的分布特征；李瑋等[5]、殷佳麗等[6-7]、晟強等[8]對不同植茶年限土壤團聚體碳、氮、磷、鋁、氟的分布特征做了研究；汪華[9]、王海斌等[10]、韓文炎[11]和楊揚等[12]研究了植茶年限對土壤微生物和酶活性的影響；彭萍等[13]研究了植茶年齡對土壤環境效應的影響。但罕見植茶年限影響茶園土壤有效營養元素的研究，針對高海拔高緯度寡日照貴州茶區的研究則更少。

本研究通過鳳岡縣不同種植年限茶園土壤的對比研究，從土壤理化特性、土壤常量元素和土壤微量元素等角度解析植茶年限對土壤有效營養元素的影響，以期克服茶樹連作障礙，為根據植茶年限和茶樹的生育期科學培肥提供理論依據，為貴州省茶園生產的健康可持續發展提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗地點 采樣點位于貴州省遵義市鳳岡縣（27°39′-28°19′ N，107°32′-107°51′ E），地處烏江北岸，大婁山南麓，屬中亞熱帶濕潤季風氣候區，年平均氣溫15.2 ℃，無霜期239～299 d，平均雨日180 d，年平均日照數1 139 h。

1.1.2 供試材料 試驗選擇茶園管理、培肥情況、海拔高度和土壤質地基本一致的茶園，研究對象為1～2年（Y2）、6～10年（Y10）、15～20年（Y20）、25～30年（Y30）的茶園土壤。

1.2 方法

1.2.1 土樣采集 2011年12月通過土鉆采集土壤樣品，采樣點設在茶樹大行距正中間，取樣深度為0～20 cm和20～40 cm。每個處理采集觀測樣點25個，共計100個。每個觀測樣點隨機多點混合，用四分法取混合土樣1.00 kg。土樣采集以后自然風干，去雜、磨碎、過篩，備測。試驗區茶園每年施有機肥（油枯）2 000 kg/hm2和復合肥1 200 kg/hm2。

1.2.2 分析指標和測定方法 pH用酸度計測定（水土比1 ∶ 1）；全氮（TN）和全碳（TC）采用碳氮分析儀（Variomax CN分析儀）測定；有機質（OM）依據OM=TC×1.724換算；有效磷、速效鉀、有效鎂、有效硫等有效態養分用ICP-MS測定。

1.3 數據分析

采用Excel 2007進行數據整理，用SPSS 11.5進行方差分析和回歸分析，用SigmaPlot 10.0作圖。

2 結果與分析

2.1 植茶對土壤理化特性的影響

不同植茶年限下茶園土壤理化特性（pH、有機質、全氮和碳氮比）的變化見表1和圖1。土壤pH隨植茶年限的增加而極顯著降低，0～20 cm土層土壤pH值Y30茶園極顯著低于Y20茶園，Y20茶園極顯著低于Y2和Y10茶園；20～40 cm土層土壤pH值Y30茶園極顯著低于Y20茶園，Y20茶園極顯著低于Y10茶園。土層對茶園土壤pH的影響未達顯著水平。土壤有機質（OM）隨植茶年限的增加而極顯著增加，0～20 cm土層土壤有機質Y30茶園極顯著高于Y20茶園，Y20茶園極顯著高于Y10和Y2茶園；20～40 cm土層土壤有機質Y30茶園極顯著高于Y10茶園、顯著高于Y2茶園。0～20 cm土層土壤有機質極顯著高于20～40 cm土層土壤。土壤全氮（TN）隨植茶年限的增加而極顯著增加，0～20 cm土層土壤全氮Y30茶園極顯著高于Y20、Y10、Y2茶園，Y20茶園顯著高于Y2茶園；20～40 cm土層土壤全氮Y30茶園極顯著高于Y20、Y10、Y2茶園。0～20 cm土層土壤碳氮比（C/N）隨植茶年限的增加而增加，Y30和Y20茶園極顯著高于Y10、Y2茶園；20～40 cm土層土壤碳氮比隨植茶年限的增加有降低的趨勢，但未達顯著水平。

2.2 植茶對土壤有效態常量營養元素的影響

不同植茶年限下土壤有效態常量營養元素（有效磷、速效鉀、有效鎂和有效硫）的變化見表2和圖2。土壤有效磷隨植茶年限的增加有先增后減的趨勢，但未達顯著水平。0～20 cm土層土壤有效磷極顯著高于20～40 cm土層。土壤速效鉀隨植茶年限的增加而極顯著增加，0～20 cm土層土壤速效鉀Y30、Y20茶園極顯著高于Y2茶園、顯著高于Y10茶園；20～40 cm土層土壤速效鉀Y30、Y20茶園極顯著高于Y2茶園，Y30茶園顯著高于Y10茶園。植茶年限和土層對土壤有效鎂的影響都未達顯著水平，僅有0～20 cm土層土壤有效鎂Y10茶園顯著低于Y30茶園，且明顯低于20～40 cm土層。茶園土壤有效硫隨植茶年限的增加而極顯著增加，0～20 cm土層土壤有效硫Y30茶園極顯著高于Y2茶園，顯著高于Y10茶園；20～40 cm土層土壤有效硫Y30茶園極顯著高于Y10、Y2茶園，顯著高于Y20茶園。0～20 cm土層土壤有效硫極顯著低于20～40 cm土層。

2.3 植茶對土壤有效態微量營養元素的影響

土壤有效態微量營養元素（有效硼、有效銅、有效鐵、有效錳和有效鋅）隨植茶年限的變化見表3和圖3。茶園土壤有效硼隨植茶年限的增加而極顯著增加，0～20 cm土層土壤有效硼Y30茶園極顯著高于Y20、Y10、Y2茶園，Y20茶園極顯著高于Y2茶園、顯著高于Y10茶園；20～40 cm土層土壤有效硼Y30茶園極顯著高于Y10、Y2茶園，顯著高于Y20茶園。Y2、Y10茶園土壤有效硼0～20 cm土層低于20～40 cm土層，而Y20、Y30茶園土壤有效硼0～20 cm土層高于20～40 cm土層，但未達顯著水平。茶園土壤有效銅隨植茶年限的增加有先增后減的變化趨勢，僅有20～40 cm土層土壤有效銅Y10茶園顯著高于Y30茶園，其他未達顯著水平。茶園土壤有效鋅都隨植茶年限的增加而極顯著增加，0～20 cm土層土壤有效鋅Y30茶園極顯著高于Y2茶園；20～40 cm土層土壤有效鋅Y30茶園顯著高于Y2茶園。茶園土壤有效鋅0～20 cm土層極顯著高于20～40 cm土層。0～20 cm土層茶園土壤有效鐵隨植茶年限的增加而極顯著增加，0～20 cm土層土壤有效鐵Y30茶園極顯著高于Y10、Y2茶園，而20～40 cm土層隨植茶年限變化不顯著。植茶年限和土層對土壤有效錳的影響都未達顯著水平，僅有20～40 cm土層土壤有效錳Y10茶園顯著高于Y30、Y20、Y2茶園，且明顯高于0～20 cm土層。

3 討論

3.1 植茶對土壤理化特性的影響

土壤pH表示土壤溶液H+的濃度，能綜合反映土壤鹽基狀況，影響土壤養分的有效性[14]。本研究結果發現，茶園土壤pH隨植茶年限的增加而極顯著降低，0～20 cm土層土壤pH值從4.34下降到3.54，20～40 cm土層土壤pH從4.21下降到3.65，均低于韓文炎等[15]研究的優質高產高效茶園土壤pH的最低值4.50（表4）。植茶使茶園土壤呈酸化趨勢，大量研究證實了這點[16-18]。茶樹雖是喜酸性植物，但最適pH為4.50～5.50，低于或高于這個范圍都會影響其生長發育和茶葉產量品質[19]。因此，采取有效的措施防止土壤酸化是茶園土壤管理工作的重點。

土壤有機質隨植茶年限的增加而極顯著增加，逐漸達到并超過韓文炎等[15]研究的優質高產高效茶園土壤有機質的最低標準2.0%（表4），且0～20 cm土層極顯著高于20～40 cm土層；土壤全氮隨植茶年限的增加而極顯著增加，逐漸達到并超過韓文炎等[15]研究的優質高產高效茶園土壤全氮的最低標準1.0 g/kg（表4），這與李瑋等[5]和薛冬等[20]的研究結果一致。隨著茶樹年限的增加，茶園修剪枝和凋落物逐漸增多，是土壤有機質（包括有機態氮）增加的主要因素，同時也是全氮增加的間接原因。這些枯枝落葉主要集中于土壤表層，在一定程度上促進了表層土壤的微生物和酶的作用[21]，致使上土層有機質、全氮含量均高于下土層。由此可見，植茶有使土壤有機質、全氮呈積累的趨勢，茶樹本身存在生物自肥能力，生產上對成齡茶園的管理應該適當控制氮肥的用量，避免氮肥的過量施用。

Y2茶園土壤pH值0～20 cm土層高于20～40 cm土層、土壤有機質和全氮含量0～20 cm土層低于20～40 cm土層，有別于其他種植年限茶園，有可能是Y2茶園在種茶前的翻墾所致。

3.2 植茶對土壤有效態常量營養元素的影響

土壤有效磷隨植茶年限的增加有先增后減的趨勢，未達顯著水平。各植茶年限茶園0～20 cm土層土壤有效磷的變化范圍分別為6.49～9.38 mg/kg，處于Ⅱ級土壤肥力范圍內[22]，遠低于韓文炎等[15]研究的優質高產高效茶園土壤有效磷的最低標準20 mg/kg（表4）。茶園土壤有效磷水平取決于吸附沉淀和解吸、礦化等作用。磷酸根在酸性的茶園土壤中極易被鐵、鋁氧化物、氫氧化物等化合物吸附或固定，同時修剪枝和凋落物形成的有機物在分解過程中會產生一些有機酸和低分子水溶性有機物，能與磷酸根競爭土壤中的吸附微點或與鐵、鋁反應，減少磷的固定[1]。因此，本研究結果是茶園土壤磷酸根吸附沉淀和解吸、礦化的綜合作用。

茶園土壤pH在5.0以下時，鉀的淋溶作用會造成土壤鉀庫源的逐漸減少[1]。而本研究中土壤有效鉀隨植茶年限的增加而極顯著增加，但仍處于Ⅲ級土壤肥力范圍內[22]，遠低于都達韓文炎等[15]研究的優質高產高效茶園土壤有效鉀的最低標準100 mg/kg（表4）。茶園土壤鉀素各形態處在動態平衡狀態，在土壤有效鉀處于貧乏的大環境下，隨植茶年限的增加，土壤有機質分解，緩效態鉀釋放，茶樹蓬面對鉀淋溶的阻力增加，土壤交換性鉀增加。本文研究的茶園土壤有效鉀隨植茶年限增加的變化趨勢與彭萍等[13]的研究一致。

植茶年限和土層對土壤有效鎂的影響都未達顯著水平，僅有0～20 cm土層土壤有效鎂Y10茶園顯著低于Y30茶園，且明顯低于20～40 cm土層。說明Y10茶園存在明顯的淋溶作用，表層土壤有效鎂淋溶到下層土壤，使表層土壤有效鎂含量明顯低于下層土壤。而0～20 cm土層Y20、Y30茶園有增加趨勢、且逐漸達到韓文炎等[15]研究的優質高產高效茶園土壤有效鎂的最低標準50 mg/kg（表4），是由于茶蓬對淋溶的阻礙、增加的有機質降低H+、Al3+對土壤鎂交換的淋溶作用和膠體表面對有效鎂的吸附[23]。

茶園土壤有效硫隨植茶年限的增加而極顯著增加，且達韓文炎等[15]研究的優質高產高效茶園土壤有效硫的最低標準50 mg/kg（表4）。一方面，隨植茶年限的增加，土壤有機質增加的同時增加土壤有機硫含量，有機硫礦化分解為有效硫；另一方面，隨土壤酸化，土壤可變正電荷吸附更多的硫酸根。0～20 cm土層土壤有效硫極顯著低于20～40 cm土層，耕作層低于下土層，說明茶園土壤有效硫存在明顯的淋溶作用，表層土壤有效硫淋溶到下層土壤，使表層土壤有效硫含量極顯著低于下層土壤。

3.3 植茶對土壤有效態微量營養元素的影響

茶園土壤有效硼隨植茶年限的增加而極顯著增加，隨植茶年限的增加，土壤有機質增加的同時增加土壤有機硼含量，而有機硼是土壤有效硼的重要來源；另外，土壤的酸化可增加土壤硼的有效性。有機質增加對土壤有效硼淋溶的阻礙和對有機硼含量的增加，也是低齡茶園土壤有效硼上土層低于下土層而高齡茶園土壤正好相反的主要原因。

茶園土壤有效銅隨植茶年限的增加有先增后減的變化趨勢，且達韓文炎等[15]人研究的優質高產高效茶園土壤有效銅的最低標準1.0 mg/kg（表4），僅有20～40 cm土層土壤有效銅Y10茶園顯著高于Y30茶園，其他未達顯著水平。

茶園土壤有效鋅隨植茶年限的增加而極顯著增加，變化趨勢與彭萍等[13]研究結果一致。另有研究表明，土壤交換態鋅與土壤pH呈顯著負相關關系[24]，植茶酸化茶園土壤的同時有可能增加了土壤鋅的有效性。另外，隨茶樹種植年限的增加，茶樹根系在取樣區（大行距正中間）的分布數量增加，根系分泌的有機酸和氨基酸對土壤鋅的活性效應增強，增加了土壤有效鋅的含量[25]。

0～20 cm土層茶園土壤有效鐵隨植茶年限的增加而極顯著增加，隨茶樹種植年限的增加，茶樹根系在取樣區（大行距正中間）的分布數量增加，根系分泌的有機酸和氨基酸對土壤鐵的活性效應增強，增加了土壤有效鐵的含量[25]。而隨茶樹種植年限的增加，土壤淋溶作用減弱，保留的土壤有效鐵相對較多。

植茶年限和土層對土壤有效錳的影響都未達顯著水平，僅有20～40 cm土層土壤有效錳Y10茶園顯著高于Y30、Y20、Y2茶園，且明顯高于0～20 cm土層。

4 結論

植茶使茶園土壤呈酸化趨勢，且逐漸低于優質高產高效茶園土壤的最低標準；土壤有機質、全氮隨植茶年限的增加而極顯著增加，且逐漸達到并超過優質高產高效茶園土壤的最低標準；土壤有效磷有先增后減的趨勢，但仍遠低于優質高產高效茶園土壤有效磷的最低標準；土壤交換鉀隨植茶年限的增加而極顯著增加，但仍處于貧乏狀態；土壤有效硫、有效硼、有效鋅和有效鐵隨植茶年限的增加極顯著增加；土壤有效鎂、有效銅和有效錳隨植茶年限的變化不顯著。茶園土壤有機質、有效磷和有效鋅0～20 cm土層極顯著高于20～40 cm土層；茶園土壤有效硫0～20 cm土層極顯著低于20～40 cm土層；茶園土壤pH、全氮、有效鉀、有效鎂、有效硼、有效銅、有效鐵和有效錳兩土層之間不存在顯著關系。

在生產實際中，隨著植茶年限的增加，該試驗區應該在現有培肥情況的基礎上，采取必要的措施防止土壤酸化，合理控制氮肥，增施磷肥和鉀肥，可暫不考慮其他中、微量元素的補充。

參考文獻

[1] 駱耀平. 茶樹栽培學[M]. 北京： 中國農業出版社， 2008.

[2] 鄭子成， 劉敏英， 李廷軒. 不同植茶年限土壤團聚體有機碳的分布特征[J]. 中國農業科學， 2013， 46（9）： 1 827-1 836.

[3] 劉敏英， 鄭子成， 李廷軒. 不同植茶年限土壤團聚體的分布特征及穩定性研究[J]. 茶葉科學， 2012， 32（5）： 402-410.

[4] 高福麗， 夏建國. 不同種植年限茶園土壤有機無機復合狀況及有機碳分布特征[J]. 水土保持學報， 2009， 23（1）： 50-53， 72.

[5] 李 瑋， 鄭子成， 李廷軒. 不同植茶年限土壤團聚體碳氮磷生態化學計量學特征[J]. 應用生態學報， 2015， 26（1）： 9-16.

[6] 殷佳麗， 鄭子成， 李廷軒. 不同植茶年限土壤團聚體全鋁和交換態鋁的分布特征[J]. 農業環境科學學報， 2015， 34（5）： 891-896.

[7] 殷佳麗， 鄭子成， 李廷軒. 不同植茶年限土壤團聚體全氟和水溶態氟的分布特征[J]. 農業環境科學學報， 2015， 34（9）： 1 754-1 760.

[8] 晟 強， 鄭子成， 李廷軒. 植茶年限對土壤團聚體氮、 磷、 鉀含量變化的影響[J]. 植物營養與肥料學報， 2013， 19（6）： 1 393-1 402.

[9] 汪 華. 茶園土壤微生物群落結構對植茶年限、 施肥和高溫條件的響應研究[D]. 杭州： 浙江大學， 2015.

[10] 王海斌， 葉江華， 陳曉婷， 等. 連作茶樹根際土壤酸度對土壤微生物的影響[J]. 應用與環境生物學報， 2016， 22（3）： 480-485.

[11] 韓文炎. 茶園土壤微生物量、 硝化和反硝化作用研究[D]. 杭州： 浙江大學， 2012.

[12] 楊 揚， 劉炳君， 房江育， 等. 不同植茶年齡茶樹根際與非根際土壤微生物及酶活性特征研究[J]. 中國農學通報， 2011， 27（27）： 118-121.

[13] 彭 萍， 楊水平， 李品武， 等. 植茶對土壤環境效應分析研究[J]. 茶葉科學， 2007， 27（3）： 265-270.

[14] 黃運湘， 曾希柏， 張楊珠， 等. 湖南省丘崗茶園土壤的酸化特征及其對土壤肥力的影響[J]. 土壤通報， 2010， 41（3）： 633-638.

[15] 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.

[16] 蘇有健， 廖萬有， 王燁軍， 等. 皖南茶園土壤活性鋁形態分布與土壤pH和植茶年限的關系[J]. 農業環境科學學報， 2013， 32（4）： 721-728.

[17] 母 媛， 袁大剛， 蘭永生， 等. 植茶年限對土壤pH值、 有機質與酚酸含量的影響[J]. 中國土壤與肥料， 2016（4）： 44-48.

[18] 蘇有健， 王燁軍， 張永利， 等. 不同植茶年限茶園土壤pH緩沖容量[J]. 應用生態學報， 2014， 25（10）： 2 914-2 918.

[19] 師進霖， 納玲潔， 宋云華， 等. 土壤肥力因子與茶葉品質的關系[J]. 中國農學通報， 2005， 21（4）： 97-100.

[20] 薛 冬， 姚槐應， 黃昌勇. 植茶年齡對茶園土壤微生物特性及酶活性的影響[J]. 水土保持學報， 2005， 19（2）： 84-87.

[21] Bandyopadhyay P K， Saha S， Mani P K， et al. Effect of organic inputs on aggregate associated organic carbon concentration under long-term rice-wheat cropping system.[J]. Geoderma， 2010， 154（3-4）： 379-386.

[22] 孫云南， 梁名志， 夏麗飛， 等. 不同間作物對茶園土壤養分的影響[J]. 西南農業學報， 2013， 24（1）： 149-153.

[23] 侯玲利. 烏龍茶園土壤供鎂能力及鎂肥施用效果研究[D]. 福州： 福建農林大學， 2008.

[24] 謝忠雷， 楊佰玲， 包國章， 等. 茶園土壤鋅的形態分布及其影響因素[J]. 農業環境科學學報， 2006， 25（S1）： 32-36.

[25] 曾清如， 周細紅， 廖柏寒， 等. 低分子有機酸對茶園土壤中Al、 F、 P、 Cu、 Zn、 Fe、 Mn的活化效應[J]. 茶葉科學， 2001， 10（1）： 48-52.