基于指數和法對日照市茶園土壤養分評價研究

郇志飛　潘繼花　朱學禮　張夢亭　李麗萍　葉敦雨

摘要：為了解山東省日照市茶園的土壤養分狀況，為茶園土壤持續高效生產提供參考，在日照市茶葉主產區采集109個表層土壤樣品，分析其pH值及有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀、緩效鉀等養分狀況，并基于指數和評價法對日照茶園的土壤肥力水平進行綜合評價。結果表明：日照市茶園土壤pH值為3.4～6.8，42.20%的土壤樣品pH值達到優質茶園標準，另有30.28%的土壤樣品pH值高于5.5，集中在老龍窩、常家莊、南陳家溝種植區；有機質含量水平整體偏低，僅有32.11%的樣品達到優質茶園標準，主要分布在皂戶溝、后馬莊種植區；堿解氮、有效磷、速效鉀含量豐富，分別有72.48%、100%、89.00%的樣品達到優質茶園標準，但緩效鉀含量較低，有59.63%的樣品含量低于600.0 mg/kg，長期供鉀能力弱。日照市茶園土壤肥力綜合指數較高，Ⅰ級茶園主要分布于皂戶溝、南陳家溝、后馬莊種植區，Ⅱ級茶園主要集中在薄家口、崖頭村、老龍窩、常家莊、后黃埠種植區。

關鍵詞：日照市；茶園土壤；養分評價；指數和法

中圖分類號：S158.2 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2018）11-0105-06

Abstract In order to understand the soil nutrient status of tea garden in Rizhao City， and to provide references for sustainable and efficient production of soil in tea garden， 109 surface soil samples were collected from the main tea producing area of Rizhao City. The data used for evaluation and analysis were the contents of pH， organic matter， available nitrogen， available phosphorus， available potassium and slowly available potassium. The soil fertility of Rizhao tea garden had been evaluated by exponential sum method. The results showed that the pH value of tea garden soil varied in the range of 3.4～6.8 and that of 42.20% soil samples reached the standard of high-yielding and good-quality tea garden. In addition，the pH value of 30.28% soil samples was more than 5.5， which mainly distributed in Lao Longwo， Chang Jiazhuang and South Chen Jiagou. The content of organic matter was lower， and that of only 32.11% samples reached the high-quality tea garden standard which mainly distributed in Zao Hugou and Hou Mazhuang. The contents of available nitrogen， available phosphorus and available potassium were abundant， and there were 72.48%， 100% and 89.00% samples reached the standard of high-yielding and good-quality tea garden；but the slow-release potassium content was less than 600.0 mg/kg which showed weak long-term potassium supply capacity. The soil fertility composite index of tea garden in Rizhao was high and the average value was 89.22. Grade Ⅰ of tea gardens mainly distributed in Zao Hugou， Hou Mazhuang， South Chen Jiagou， and grade Ⅱ of tea gardens distributed in Bojiakou， Yatou Village， Lao Longwo， Chang Jiazhuang and Hou Huangbu.

Keywords Rizhao City； Soil of tea garden； Nutrient status evaluation； Index summary method

日照市位于我國東部沿海魯南丘陵區，屬暖溫帶半濕潤季風性氣候，年平均降水量870 mm，≥10℃活躍積溫4 260℃，降水豐沛，光照充足；土壤類型以棕壤為主，土質疏松、土層深厚、排水性良好，適宜茶樹生長。自1966年成功實現“南茶北引”以來，目前已發展成為山東省最大的綠茶生產基地[1]。截至2016年，茶園面積1.67萬公頃，干茶年產量占山東省茶葉總產量的55.65%，茶產業總收入25.8億元，成為日照市農村經濟的支柱產業和農民增收的主要來源[2，3]。

土壤是茶樹生長的物質基礎和所必需營養物質的來源。研究表明，土壤有機質和氮、磷、鉀等元素的含量及其有效性是影響茶葉產量和品質的重要因素，有機質等養分含量增加可以顯著改善茶樹芽長、芽重、發芽密度等產量性狀以提高茶葉產量，且土壤中的元素通過影響茶葉中茶多酚、氨基酸、咖啡堿含量等，從而對茶葉品質也會產生較大影響[4-6]。由于管理方式不一、施肥不夠科學等，致使我國部分地區茶園土壤出現供肥能力不足、有機質貧乏、酸化嚴重等問題[7]，影響茶葉產量與品質。因此，對茶園土壤養分現狀進行評價、了解土壤肥力狀況對于維持茶園土壤的持續高效生產具有重要指導意義。

當前關于茶園土壤養分評價的研究主要集中在南方地區，如趙華富[8]、任艷芳等[9]對貴州省的茶葉主產區進行土壤肥力評價；高菲菲等[10]對西南茶葉主產區茶園的土壤養分狀況進行分析與評價，并證明不同地區的限制因子存在差異，也存在一些養分供應不平衡等現象；馮娜娜等[11]利用地學統計法研究了南方低山丘陵區茶園有機質的空間變異性。而關于日照茶園土壤肥力各項指標的綜合性評判少有報道而且評判的標準不甚清晰。基于此，本研究采用指數和法對日照市茶園土壤的pH值、有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀、緩效鉀進行綜合性分析和評價，以期為改善茶園土壤質量促進茶園優質高效生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

2016年7—9月，根據日照市茶園分布區位、種植面積以及施肥差異，在全市范圍內選擇8個典型茶園（表1）并根據各茶園的實際植茶情況進行采樣。土壤樣品采用“S”形采樣法，各茶園采集表層土（0～20 cm）多點混合土壤樣品9～21個，共采集土壤樣品109個，同時記錄采樣點位置、種植年限及施肥狀況。樣品帶回室內置于陰涼處自然風干，去除植物根系、碎石等雜質后研磨過篩，裝入自封袋內保存備用。

1.2 測定項目及方法

土壤pH值：采用水土比2.5∶1，電位法測定；有機質：采用高溫外熱重鉻酸鉀-氧化容量法測定；堿解氮：采用堿解-擴散法測定；有效磷：采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定；速效鉀：采用火焰光度法測定；緩效鉀：采用1 mol/L熱HNO3浸提，火焰光度法測定。

1.3 評價方法及原理

1.3.1 評價標準 依據全國第二次土壤普查養分指標分級標準、國家綠色食品產地質量標準（NY/T391—2000）[12]和國家茶葉產地環境技術條件（NY/T853—2004）[13]，并結合韓文炎等[7]提出的優質高效高產茶園土壤營養診斷指標確定日照市茶園土壤的養分分級標準（表2）。

1.3.2 評價方法 計算單項肥力指標之間的相關系數，求某項肥力指標與其他肥力指標相關系數的平均值，并根據該平均值占所有肥力指標相關系數平均值絕對值的總和（Wi=Ri/∑R），Ri作為單項肥力指標在綜合肥力指標中的貢獻率或權重。將參與綜合評價的參評因子的權重值，與其相對應的參評因子的分值指標相乘然后再相加，所求得的總和即為土壤肥力綜合指數值（IFI）。計算公式為：

其中， Wi表示各單項評價指標的權重，Ii表示單項評價指標的分值，IFI為土壤肥力的綜合指數。根據當地實際情況，結合前人的研究結果，將IFI劃分為4個等級（表3）。

2 結果與分析

2.1 土壤pH值

土壤酸堿度是土壤的基本屬性，也是影響土壤肥力的重要因素。茶樹作為喜酸植物，對土壤酸堿度反應極為敏感，最適pH值范圍4.5～5.5，過高或過低，均會導致土壤的理化性質惡化，影響茶樹根對營養元素的吸收，進而影響茶葉品質[14，15]。由表4看出，日照市茶園土壤pH值變化范圍3.4～6.8，平均值5.1，變異系數14.23%。整體來看，日照市茶園土壤pH值處于適宜水平，空間差異較小，但仍有27.52%的土壤樣品低于4.5，主要分布在皂戶溝、薄家口種植區，這可能是由于長期采用塑料大棚保溫導致氮含量增加有關，進而導致土壤酸化[16]，可采用生物炭與石灰石混合使用的方式調節土壤pH值[9]。另有30.28%的土壤樣品高于5.5，集中在老龍窩、常家莊、南陳家溝種植區，這與其土壤母質、種植年限不同有關，可采取增加氮肥施用量來進行調節，在提高有機質的同時，降低土壤堿性[17]。

2.2 土壤養分基本狀況

2.2.1 有機質 土壤有機質含量是茶園土壤熟化程度和肥力水平的重要指標[18]，較高的有機質含量是獲得高品質茶葉的必需條件[19]。日本的施肥試驗與國內的研究均證實：使用有機肥料能夠明顯提高鮮茶葉內含物，改善茶葉品質[20，21]，同時也能促進茶樹生長，從而有效提高茶葉產量[11]。目前，我國優質名茶產地土壤有機質含量均在20.0 g/kg 以上[22]。由表4可知，日照茶園土壤有機質含量范圍為2.5～44.8 g/kg，平均為18.0 g/kg，變異系數為36.12%，屬中等程度變異，空間差異較小。整體來看，茶園土壤有機質含量偏低，達到優質茶園標準的樣品僅占32.11%，主要分布在皂戶溝、后馬莊。薄家口、南陳家溝、常家莊等大多數茶園土壤樣品有機質含量介于15～20 g/kg之間，今后可通過增施有機肥快速提高有機質含量，亦或在茶壟間套種綠肥，利用套種植物形成較多腐殖質，使得有機質含量升高。

2.2.2 氮 氮是茶樹生長的必需元素，是茶樹中有機物的重要成分，其生理作用既可促進養分吸收和同化，亦會影響茶葉品質[23]。堿解氮是表征土壤氮素供應強度的指標[24]。目前，日照市茶園土壤堿解氮的變化范圍在21.0～616.0 mg/kg，均值為209.7 mg/kg，變異系數為67.23%（表4），屬于中等變異。其中，72.48%的土壤樣品堿解氮含量高于100 mg/kg，達到優質高產茶園標準；另有16.51%土壤樣品處于供氮不足狀態，即低于70 mg/kg，主要分布在崖頭村、后黃埠、常家莊，除管理方式（施肥、灌溉次數）不同之外與土壤類型和種植年限也有較大關系。整體來看，日照市茶園土壤含氮量較為豐富，但各茶區差異較大。

2.2.3 磷 土壤有效磷是土壤磷供應水平高低指標，可直接被茶樹吸收，對茶樹幼苗生長、根系分支、根系的吸收能力都有較好的促進作用，對產量和品質的影響也很大[25，26]。從表4來看，日照市茶園土壤有效磷含量的變化范圍在27.9～167.3 mg/kg，平均值為113.8 mg/kg，變異系數為28.25%，屬于中等變異，且100%達到優質茶園標準。說明日照市茶園有效磷含量整體豐富，適宜茶樹生長，這可能與近年來日照市大力發展茶業有關。雖然磷含量增加在一定程度上有利于浸出物和茶多酚的增加，提高茶葉品質，但由于磷的利用率較低，過量施加磷肥會導致大量磷元素在土壤中累積，易造成土壤養分失調、磷肥利用率下降以及化肥資源的浪費等問題[26]，所以應根據茶樹對磷的需量及土壤的供磷能力合理施用磷肥。

2.2.4 鉀 鉀是影響茶樹生長發育以及產量、品質的重要營養元素之一[27]，可調節代謝，促進對其它元素的吸收，增強茶樹抗病、抗寒和抗蟲害的能力。一般情況下，將土壤速效鉀含量作為衡量土壤供鉀能力的指標，但緩效鉀也有一定的供鉀能力，它是速效鉀的直接補給者，相互之間存在動態平衡。因此，判斷土壤的供鉀能力，應綜合考慮土壤速效鉀和緩效鉀兩項指標。由表4可知，日照市茶園土壤速效鉀含量的變化范圍在55.0～463.8 mg/kg，平均為195.6 mg/kg，變異系數為46.09%，屬于中等程度變異。其中，有89.00%的土壤樣品速效鉀含量達到優質茶園標準。土壤緩效鉀含量的變化范圍在102.5～1470.2 mg/kg，平均為558.0 mg/kg，變異系數為53.74%，屬于中等程度變異。其中，59.63%的土壤樣品緩效鉀含量低于優質茶園標準，主要分布在后馬莊、南陳家溝、崖頭村、老龍窩、皂戶溝、常家莊。整體來看，日照市茶園土壤速效鉀含量豐富，土壤直接供鉀能力強；緩效鉀含量偏低，土壤長期供鉀能力有限，主要集中于薄家口、后黃埠，空間分布不平衡，應根據茶園的具體情況增加適量腐殖質和有機肥來提高土壤持續供鉀能力[28]。

2.3 土壤肥力綜合評價

各茶園土壤肥力等級見表5，可知日照市茶園土壤肥力綜合指數值（IFI）的變換范圍在86.47～93.21，均值89.22，變異系數為2.45%，屬弱變異。茶園土壤肥力綜合指數屬于I級的主要分布于皂戶溝、南陳家溝、后馬莊，分別占該茶園的69.23%、63.64%、88.89%，這些茶園雖然土壤肥力綜合指數較高，但個別的土壤酸化嚴重，需要進行改良。茶園土壤肥力綜合指數為Ⅱ和Ⅲ級的樣點在各茶園均有分布，Ⅱ級主要集中在薄家口、崖頭村、老龍窩、常家莊、后黃埠，分別占該茶園的76.20%、63.64%、57.14%、66.67%、38.89%，這些茶園有效磷、堿解氮、速效鉀含量豐富，但有機質、緩效鉀含量缺乏，抑制茶樹的生長發育，應增加土壤中腐殖質含量或增施有機肥提高其供鉀能力。除此之外部分樣點pH值偏高，可采取增加氮肥施用量來調節土壤堿性。茶園土壤肥力綜合指數為Ⅲ級的樣點較少，零星分布在后黃埠、南陳家溝、崖頭村、老龍窩，這些樣點堿解氮、有機質含量較低。各茶園無Ⅳ級樣點分布。

3 討論與結論

3.1 日照市茶園土壤的pH值范圍為3.4～6.8，整體處于適宜水平，部分樣點pH值偏高，可通過增施氮肥調節土壤堿性；土壤有機質含量整體處于缺乏狀態，僅有32.11%達到優質茶園標準；堿解氮、有效磷、速效鉀含量豐富，分別有72.48%、100%、89.00%的樣品達到優質茶園標準，但緩效鉀含量較低，有59.63%的樣品緩效鉀含量低于600 mg/kg，長期供鉀能力弱，可適量追加腐殖質和有機肥來提高土壤長期供鉀能力，以達到提高茶葉品質的目的。

3.2 日照市茶園土壤IFI范圍為86.47～93.21，平均值為89.22。Ⅰ級茶園主要分布于皂戶溝、南陳家溝、后馬莊，Ⅱ級主要集中在薄家口、崖頭村、老龍窩、常家莊、后黃埠。皂戶溝、南陳家溝、后馬莊土壤肥力綜合指數較高，但受不同限制因子影響，其中后馬莊的緩效鉀、南陳家溝的有機質含量處于缺乏狀態且南陳家溝土壤堿性過強，對此可通過增施氮肥的方式降低土壤pH值。薄家口、崖頭村、老龍窩、常家莊、后黃埠的主要限制因子為有機質、緩效鉀，其中緩效鉀含量普遍缺乏，流失現象嚴重已成為影響茶園產量與質量的主要因子，對此應根據茶園的具體情況增加適量腐殖質和有機肥來提高土壤持續供鉀能力。同時，也應在種茶歷史悠久的薄家口和后黃埠村要采取一定措施防止土壤進一步酸化。

由以上分析可以看出，日照市茶園在管理過程中都應注意適量增大有機肥和鉀肥的比例，提高土壤有機質含量與長期供鉀能力，同時根據各茶園不同狀況進行適當增肥，以提高茶園土壤養分，生產出更優質的茶葉。

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