不同土壤質(zhì)地和管理模式對(duì)茶園土壤性質(zhì)與茶葉品質(zhì)的影響

張文麗　謝恒　李濤　王丹丹

摘要：采用野外調(diào)查和室內(nèi)分析相結(jié)合的方法，以湖北五峰主茶區(qū)3個(gè)不同綠茶茶園為研究對(duì)象，綜合分析不同土壤質(zhì)地和管理模式對(duì)茶園土壤性質(zhì)及茶葉品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，質(zhì)地為沙質(zhì)壤土的茶園1，其茶葉的茶多酚、氨基酸、咖啡堿含量最高，與其土壤各項(xiàng)理化性質(zhì)、土壤微生物數(shù)量及脲酶活性均較佳有關(guān)。天然茶園2的土壤顆粒組成中，黏粒含量較高、沙粒含量較低，有利于維持土壤的保水、保肥能力。粉沙質(zhì)壤土的茶園3的茶葉品質(zhì)與茶園2的茶葉品質(zhì)相當(dāng)，可能是茶園3的土壤pH偏低、土壤磷素不佳、微生物活性不夠?qū)е隆＝ㄗh對(duì)茶園3的土壤pH進(jìn)行調(diào)節(jié)，改善土壤的微生物活性，同時(shí)增施磷肥，改善土壤磷素水平。

關(guān)鍵詞：土壤質(zhì)地；管理模式；茶葉品質(zhì)；土壤微生物

中圖分類號(hào)：Q948.11；S571.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2017）10-1824-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.10.007

Effects of Different Soil Texture and Management Pattern on Soil Properties

and Tea Quality of Tea Garden

ZHANG Wen-li， XIE Heng， LI Tao， WANG Dan-dan

（College of Biological and Pharmaceutical Sciences， China Three Gorges University， Yichang 443002，Hubei，China）

Abstract： Based on the field survey and laboratory analysis， the effects of different soil texture and management pattern on soil properties and tea quality of tea garden were researched， which took three different green tea garden under different soil texture and the management pattern in main producing areas of Wufeng， Hubei province asthe research object. The results showed that the soil texture of tea garden 1 was sandy loam. Its contents of tea polyphenols， amino acid， and caffeine were the highest， which were related to its good soil nutrients content， the high number of soil microorganism and soil urease activity. Higher clay/sand is helpful to maintain soil moisture and soil fertility in tea garden 2， which might be related to its higher aboveground species diversity. The tea quality of tea garden 3 was as much as of tea garden 2. The main reasons might be the lower soil pH， poor soil phosphorus and low microbial activity in tea garden 3， which should be paid attention to improve its soil pH and the increase of phosphorus.

Key words： soil texture； management pattern； tea quality； soil microorganism

優(yōu)質(zhì)安全的茶葉依靠土壤質(zhì)地、養(yǎng)分條件和茶園的生態(tài)管理[1]。湖北省五峰縣屬亞熱帶溫濕季風(fēng)氣候區(qū)，雨水比較充沛，獨(dú)特的自然環(huán)境和土壤條件較適宜優(yōu)質(zhì)茶葉生長(zhǎng)。五峰縣是“宜紅”茶的發(fā)源地和核心產(chǎn)區(qū)。全縣擁有茶葉面積1.27萬hm2，茶葉年產(chǎn)量1.95萬t，年產(chǎn)值7.99億元，其茶葉產(chǎn)量和產(chǎn)值居全國產(chǎn)茶縣前列。隨著當(dāng)?shù)夭鑸@生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大、管理集約化水平大幅提升，諸多茶園的土壤質(zhì)地勢(shì)必會(huì)發(fā)生累積性惡變，如土壤養(yǎng)分有效性降低、土壤酸化、土壤微生物數(shù)量下降、土壤酶活性降低等，進(jìn)而降低茶葉品質(zhì)和產(chǎn)量，影響茶園的可持續(xù)發(fā)展[2]。因此，研究不同土壤質(zhì)地、不同管理模式下茶園土壤的理化性質(zhì)、微生物數(shù)量、脲酶活性，以期探明影響當(dāng)?shù)夭枞~品質(zhì)的土壤因子，為五峰茶園土壤改良、茶產(chǎn)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展提供依據(jù)，為該區(qū)域復(fù)合生態(tài)茶園模式奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

選擇五峰縣采花鄉(xiāng)茶區(qū)3個(gè)代表性的種植10年的綠茶茶園為研究對(duì)象，試驗(yàn)樣地基本特征見表1。茶園1、3是集約化、單一種植的密植型茶園，但兩個(gè)茶園的土壤質(zhì)地明顯不同，茶園1土壤沙礫多；茶園2是不進(jìn)行任何茶園管理措施的天然茶樹，茶樹分布稀疏、樹下雜草叢生。

在每個(gè)茶園確定5個(gè)采樣點(diǎn)。各樣點(diǎn)以S形取3～5個(gè)取樣深度為20 cm的土樣混合。每個(gè)茶園5個(gè)混合土樣，共15個(gè)土樣。采摘1芽3葉新梢，測(cè)定茶葉品質(zhì)成分。

1.2 方法

1.2.1 樣品處理 土壤樣品按常規(guī)方法處理，剔除石塊、肉眼可見的植物根系等，風(fēng)干、研磨、過篩，待測(cè)。部分土壤樣品需冷藏待測(cè)。茶葉采摘后用去離子水沖洗干凈后及時(shí)殺青、烘干，粉碎后過40目篩，待測(cè)。

1.2.2 樣品測(cè)定 土壤粒徑分布采用歐美克TopSizer激光粒度分析儀測(cè)定；土壤pH采用酸度計(jì)法測(cè)定；土壤有機(jī)質(zhì)（SOM）采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法測(cè)定；土壤全氮（TN）采用凱氏定氮法測(cè)定；土壤銨態(tài)氮采用靛酚藍(lán)比色法測(cè)定；土壤硝態(tài)氮采用紫外分光光度法測(cè)定；土壤全磷（TP）采用HClO4-H2SO4法測(cè)定；土壤速效磷（AP）采用NaHCO3法測(cè)定；微生物培養(yǎng)菌落計(jì)數(shù)采用稀釋平板涂抹法測(cè)定。茶葉中茶多酚含量采用酒石酸鐵比色法測(cè)定；游離氨基酸總量采用茚三酮比色法測(cè)定；咖啡堿含量采用紫外分光光度法測(cè)定；氟含量采用氟離子選擇電極法測(cè)定。

1.2.3 養(yǎng)分評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 依據(jù)綠色食品產(chǎn)地環(huán)境技術(shù)條件（NY/Y391-2000）[3]、茶葉產(chǎn)地環(huán)境技術(shù)條件（NY/Y853-2004）[4]和優(yōu)質(zhì)、高效、高產(chǎn)茶園土壤營養(yǎng)診斷指標(biāo)[5]，將茶園土壤的肥力、pH分為3級(jí)（表2）；同時(shí)根據(jù)國際制土壤質(zhì)地分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行土壤質(zhì)地確定（表3）。

2 結(jié)果與分析

2.1 茶園土壤顆粒的組成

土壤顆粒是構(gòu)成土壤固相的物質(zhì)，是土壤結(jié)構(gòu)形成的基礎(chǔ)。其粒徑大小、組合比例對(duì)土壤水分和孔隙結(jié)構(gòu)等的物理性狀有較大的影響。由圖1可知，在0～20 cm土層，就沙粒含量而言，茶園1最高（46.0%），顯著高于茶園2（29.2%），與茶園3（38.9%）差異不顯著。茶園1的粉沙含量（46.9%）顯著低于茶園2（59.1%）和茶園3（52.9%）；茶園2的黏粒含量顯著高于茶園1和茶園3。根據(jù)國際制土壤質(zhì)地分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，茶園1屬于沙質(zhì)壤土，茶園2和茶園3屬于粉沙質(zhì)壤土。

在一定程度上，土壤顆粒的黏粒與沙粒的比（黏/沙）可反映土壤的質(zhì)地。沙粒是土粒中最粗的部分，土壤持水能力隨沙粒含量增加而減弱[6]。而土壤黏粒含量高，土壤孔隙就會(huì)越小，從而保水、保肥性會(huì)增強(qiáng)。本研究中3個(gè)茶園的土壤黏粒含量較低，均在10%左右（圖1）。由圖2可知，3個(gè)茶園土壤的黏/沙的比例大致在0.1～0.4范圍內(nèi)；無人為管理的茶園2的土壤黏/沙最大。比較3個(gè)茶園的土壤含水量發(fā)現(xiàn)，無人為管理的茶園2最高，粉沙質(zhì)壤土的茶園3次之，而沙質(zhì)壤土茶園1最低。推測(cè)茶園2、茶園3土壤含水量較高應(yīng)該與土壤中較高的黏粒含量和較低的沙粒含量有關(guān)。

2.2 茶園土壤的化學(xué)性質(zhì)

酸性土壤是茶樹生長(zhǎng)所必需的生態(tài)條件。根據(jù)茶園土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，一般認(rèn)為茶園土壤pH以II級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效茶園土壤養(yǎng)分標(biāo)準(zhǔn)。由表4可知，茶園1、茶園2、茶園3之間土壤pH差異顯著。沙質(zhì)壤土茶園1的土壤pH（6.46±0.03）處于I級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，偏高；粉沙質(zhì)壤土的茶園2和茶園3土壤pH小于6，處于II級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，適宜。

土壤有機(jī)質(zhì)（SOM）是土壤中各種營養(yǎng)元素的重要來源，可表征土壤肥力。茶園1、茶園2、茶園3之間土壤有機(jī)質(zhì)含量差異顯著。沙質(zhì)壤土茶園1的SOM含量最高（47.96±1.07 g/kg），無人為管理的粉沙質(zhì)壤土茶園2的SOM含量最低，為（19.51±0.52） g/kg（表4）。根據(jù)茶園土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，茶園2處于土壤II級(jí)水平，茶園1和茶園3均處于土壤I級(jí)水平。

土壤全氮（TN）代表土壤氮素的總貯量，用于衡量土壤的基礎(chǔ)肥力。其中，銨態(tài)氮和硝態(tài)氮是植物可以直接吸收與利用的氮源。本研究中3個(gè)茶園的TN無顯著差異，且根據(jù)茶園土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)均達(dá)到I級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。茶園1和茶園3的銨態(tài)氮（AN）和硝態(tài)氮（NN）含量均顯著高于茶園2（表4）。

土壤全磷（TP）是茶葉磷素的主要來源。茶園1、茶園2、茶園3之間土壤TP含量差異顯著，茶園1的TP含量最高（0.96±0.01 g/kg），茶園2的TP含量最低，為（0.31±0.01） g/kg（表4）。根據(jù)茶園土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，茶園1達(dá)到了土壤I級(jí)水平，茶園3處于II級(jí)水平，茶園2處于III級(jí)水平。速效磷（AP）經(jīng)常作為重要的指標(biāo)來說明土壤磷素肥力的供應(yīng)情況。本研究表明，茶園1的土壤AP含量最高，茶園3次之，茶園2最低，為（1.42±0.07） mg/kg（表4）。根據(jù)茶園土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，茶園1土壤達(dá)到了I級(jí)水平，茶園3處于II級(jí)，接近于I級(jí)水平，茶園2處于III級(jí)水平。

2.3 茶園土壤生物特征

茶園土壤中微生物的數(shù)量是影響茶樹生長(zhǎng)和茶葉質(zhì)量的重要因素。通常土壤微生物數(shù)量多、活性強(qiáng)，可以提高茶園土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高土壤肥力[7]。由圖3可知，茶園2土壤中霉菌、細(xì)菌、放線菌的數(shù)量均最高；茶園3土壤中霉菌、細(xì)菌、放線菌的數(shù)量均最低。茶園1和茶園2微生物總數(shù)顯著高于茶園3（P<0.05）。茶園1和茶園3土壤細(xì)菌占總微生物量比例明顯高于茶園2，而茶園2土壤中的放線菌占比明顯高于茶園1、茶園3。土壤脲酶活性的檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，茶園1土壤脲酶活性顯著高于茶園2、茶園3（P<0.05）（圖4）。

2.4 茶園茶葉品質(zhì)特征

茶湯的滋味是茶葉品質(zhì)中許多因素中的核心。茶葉主要呈味物質(zhì)有茶多酚、氨基酸、咖啡堿和糖類等。其中茶多酚的含量不僅呈味，而且決定茶葉的色澤，也是茶葉中有保健功能的主要成分之一。而綠茶中的氨基酸含量高，茶葉滋味濃，香氣好。由表5可知，茶園1的茶葉茶多酚、氨基酸、咖啡堿含量均顯著高于茶園2和茶園3；茶園2和茶園3的茶葉茶多酚、氨基酸、咖啡堿含量無顯著差異。3個(gè)茶園的茶葉中，氟的含量適中，具體表現(xiàn)為茶園1最低，茶園2最高。

3 小結(jié)與討論

土壤質(zhì)地與土壤的保水、保肥能力密切相關(guān)。本研究結(jié)果表明，沙質(zhì)壤土的茶園1的土壤肥力與土壤微生物數(shù)量及活性，以及茶葉的主要品質(zhì)均明顯高于粉沙質(zhì)壤土的茶園3。茶園3的土壤pH較低（4.70），自然土壤植茶后，土壤理化性質(zhì)最明顯的變化是土壤pH會(huì)顯著降低[8]。Koga等[9]曾采用熱量測(cè)定法研究茶園土壤微生物，發(fā)現(xiàn)當(dāng)pH低于6.0時(shí)，微生物的生長(zhǎng)活性隨著pH的降低而減弱。本研究結(jié)果與該結(jié)果類似，pH為6.46的茶園1和pH為5.30的茶園2，它們的土壤微生物總數(shù)量較高；而pH為4.70的茶園3，其土壤微生物總量最低，土壤脲酶的活性也不高。從中國茶園土壤的實(shí)際情況分析，茶葉品質(zhì)較高的土壤pH應(yīng)為5.0～6.5[10]。因此，茶園土壤pH不應(yīng)太低，建議對(duì)茶園3的土壤pH進(jìn)行調(diào)節(jié)，改善土壤的生物活性，以提高土壤肥力。

此外，茶園3土壤的TP和AP較低，均處于II級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。而土壤磷是影響茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)的最重要元素，如土壤磷含量增加有利于茶多酚和水浸出物的增加[10]，磷素能促進(jìn)茶葉糖類向茶多酚轉(zhuǎn)化與積累[11]，而茶葉中氨基酸形成所需的ATP是高磷化合物[12]。因此，茶園3較低的土壤磷素水平限制了其茶葉的品質(zhì)。建議對(duì)茶園3進(jìn)行增施磷肥，改善土壤磷素水平，以達(dá)到提高茶葉品質(zhì)的目的。

茶園2為閑置的荒地，盡管無施肥和任何的人為管理活動(dòng)，但其茶葉的品質(zhì)卻跟集約化種植的茶園3相當(dāng)。相對(duì)于長(zhǎng)期施肥的茶園3，茶園2的土壤性質(zhì)除有機(jī)質(zhì)含量不高、磷素含量較有限外，其土壤含水量最高，土微生物數(shù)量最多，土壤氮素含量達(dá)到I級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。這可能與茶園2地上雜草叢生，物種多樣性相對(duì)于其他茶園豐富有關(guān)。有研究表明，多物種群落茶園的土壤物理性狀較純茶園優(yōu)良，這與間作植物落葉及根系生長(zhǎng)影響土壤生物作用有關(guān)[13，14]。本研究中茶園2的土壤顆粒組成中，黏粒含量較高、沙粒含量較低，比較有利于維持土壤的保水、保肥能力。因此，探討以茶為主，多種物種組合、立體種植的復(fù)合生態(tài)茶園模式很有必要。

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