化肥減施對茶樹養分吸收和茶園土壤環境的影響

吳林土 徐火忠 葉春福 李貴松 洪海清 蘇瑤 喻曼 高敬文

摘要：土壤酸化是當前我國多數茶園的障礙因子，偏施無機肥和重施氮肥等不合理施肥是茶園土壤酸化的主要成因。為探究有機肥部分替代化肥對緩解茶園土壤酸化的效果，本研究在茶園設置不施肥（T0）、常規施肥（T1）、氮肥有機替代30%（T2）、氮肥有機替代30%+增施腐殖質（T3）、氮肥有機替代30%+增鉀補鎂（T4）和氮肥有機替代30%+增施腐殖質+增鉀補鎂（T5）等6個施肥處理，觀測不同處理的土壤養分、茶葉養分含量及土壤環境的變化，分析茶樹養分吸收對茶園土壤環境的影響。結果表明，相較于常規施肥處理，氮肥有機替代處理增加了土壤有機質含量，降低土壤堿解氮含量，但不降低葉片氮含量;與T0和T1處理相比，T3、T4和T5處理提高了土壤pH、陽離子交換量、速效鉀含量和交換性鎂含量，葉片鉀和鎂含量增加、鋁含量降低。氮肥有機替代配合增施腐殖質和增鉀補鎂措施可有效提高土壤鹽基陽離子含量，并抑制茶樹對鋁的吸收，緩解土壤酸化進程。因此，茶園推廣含腐殖酸有機肥和養分均衡管理的技術措施，可有效改善土壤酸化狀況。

關鍵詞：茶樹;養分管理;養分吸收;土壤環境;土壤酸化

Effects of Fertilization Measures on Nutrient

Absorption of Tea Plants and Soil

Environment in Tea Gardens

WU Lintu1， XU Huozhong1， YE Chunfu1， LI Guisong1， HONG Haiqing1， SU Yao2， YU Man2， GAO Jingwen2*

1. Songyang Agricultural and Rural Bureau， Songyang 323400， China;

2. Zhejiang Academy of Agricultural Sciences， Hangzhou 310021， China

Abstract： Soil acidification is an obstacle factor in most tea gardens in China. Unreasonable fertilization， such as partial application of inorganic fertilizer and heavy application of nitrogen fertilizer， is the main cause of soil acidification in tea gardens. In order to explore the effect of partial substitution of organic fertilizer for chemical fertilizer on alleviating soil acidification in tea gardes， ?fertilization treatments including no fertilization （T0）， conventional fertilization （T1），

organic nitrogen substitution 30% （T2）， organic nitrogen substitution 30% + increased humic matter （T3）， organic nitrogen substitution 30% + increased potassium and magnesium （T4） and organic nitrogen substitution 30% + increased humic matter + increased potassium and magnesium （T5） were set， and the changes of soil nutrients， tea nutrient contents and soil environment were measured to analyzethe effects of soil environment in tea gardens on nutrient absorption of tea plants. The results show that compared with conventional fertilization treatment， nitrogen organic substitution treatments increased soil organic matter and decreased soil alkali hydrolysable nitrogen content， but did not reduce leaf nitrogen content. Compared with T0 and T1 treatments， T3， T4 and T5 treatments increased soil pH， cation exchange capacity， available potassium content and exchangeable magnesium content， ?leaf potassium and magnesium contents， but decreased leaf aluminum content. The organic substitution of nitrogen fertilizer combined with the measures of increasing humus， potassium and magnesium could effectively improve the contents of soil base cations， inhibit the absorption of aluminum by tea plants， thus alleviate the process of soil acidification. Therefore， the technical measures of organic fertilizer containing humic acid and balanced nutrient management should be implementedin tea gardens to relieve the soil acidification.

Keywords： tea plant， nutrient management， nutrient absorption， soil environment， soil acidification

茶樹作為一種喜酸作物，適宜生長的土壤pH值范圍為4.5～6.0。土壤pH過低則會引發茶樹鋁毒、錳毒等發生，抑制根系生長，降低根系活力，影響氮磷鉀鎂等營養元素的吸收，進而影響葉片光合作用。同時，土壤酸化嚴重還會破壞茶樹細胞酸堿平衡，降低茶葉多酚物質的合成，影響氨基酸合成與轉運，從而導致產量與品質下降[1]。近年來，茶園土壤酸化出現日趨加重現象，在浙江省尤為嚴重。據調查，在20世紀80年代中期到20世紀90年代初期，浙江省土壤pH<4.0的茶園比例僅占18.8%，到20世紀90年代末，這一比例達45%，甚至出現了土壤pH<3.5的嚴重酸化茶園，占比6.1%[2]。

目前，改良土壤酸化的方法多采用石灰粉或白云石粉等堿性物料，但長期施用石灰粉會導致土壤板結，加速土壤鉀、鎂等鹽基陽離子浸出，引起土壤養分失衡，長期來看存在復酸化的風險[3]。因此，如何安全有效地提高茶園土壤pH值成了迫切需要解決的問題。

研究表明，土壤酸化是土壤生態系統中鹽基陽離子輸出產生質子負荷的過程，與作物養分吸收和養分管理密切相關[4]。浙江省茶園氮肥過量施用的情況嚴重（占41%），平均施氮量超過500 kg/hm2，甚至高達900 kg/hm2，土壤磷富集也很嚴重（占50.4%），但鉀肥施用比例較低，鎂肥的施用更為缺乏，導致多數茶園存在鉀鎂等元素虧缺的問題[5-6]。在茶園氮肥過量施用的情況下，一般只有30%～35%被茶樹利用[6]，而過量的氮肥則以硝酸根離子的形式通過土壤淋溶和徑流損失，同時與土壤中的堿性物質結合導致酸化加劇。此外，土壤酸化使土壤正電荷增加，凈負電荷減少，且腐殖質轉化為可溶性，由于長期的淋溶，將導致土壤中腐殖質含量降低，從而降低對鹽基陽離子吸附力，加速鉀、鎂等營養元素的流失[1，7]。而土壤酸堿的緩沖能力與土壤鹽基離子含量密切相關[8]。因此，降低氮肥施用量、提高土壤腐殖質和增鉀補鎂等措施可能具有良好的土壤酸化阻控效果。本試驗在浙江省松陽縣茶園開展土壤酸化障礙消減的相關研究，分析茶樹養分吸收對茶園土壤環境的影響，旨在探求適合酸化茶園的施肥模式，進而改善茶園土壤環境。

1 ?材料與方法

1.1 ?試驗地概況

試驗地為位于浙江省松陽縣下源口村的紫娟品種茶園，樹齡8年。茶園地塊平整，耕層土壤pH 4.07，土壤有機質3.02%，堿解氮137.95 mg/kg，有效磷555.90 mg/kg，速效鉀68.75 mg/kg。

1.2 ?試驗設計

試驗共設5個處理（表1），分別為：T0（不施肥）、T1（常規施肥）、T2（氮肥有機替代30%）、T3（氮肥有機替代30%+腐殖酸）、T4（氮肥有機替代30%+增鉀補鎂）、T5（氮肥有機替代30%+腐殖酸+增鉀補鎂）。

試驗所用的商品復合肥養分含量為N∶P∶K=16%∶16%∶16%;商品有機肥養分含量為N∶P∶K=1.7%∶1.4%∶1.9%;尿素N 46%;腐殖酸為浙江豐瑜科技股份有限公司生產的土沃寶產品（腐殖酸含量5%，有機質含量20%，氧化鈣15%，氧化鎂8%）。每個處理設置3次重復，小區面積為33 m2。

1.3 ?測定項目與方法

于2021年4月14日采集葉片樣品和土壤樣品進行室內分析。采摘頂展第二片新葉，105 ℃殺青30 min后70 ℃烘至恒重，研磨過篩，采用元素分析儀測定氮含量，葉片樣品硫酸消煮后采用火焰分光光度計測定鉀含量，鉬酸銨比色法測定磷含量，以ICP-OES測定鎂和鋁含量。

收集茶壟0～20 cm土層的土壤樣品，在室內通風處自然風干，挑出枯葉、植物根系等雜質后磨碎過篩。以玻璃電極法測定土壤pH，采用元素分析儀測定土壤有機質含量，采用擴散法則測定土壤堿解氮。土壤樣品以草酸銨-氯化銨浸提后測定陽離子交換量（CEC）。乙酸銨提取土壤樣品后利用火焰光度計測定速效鉀，EDTA容量法測定交換性鎂，羊毛鉻花青R比色法測定交換性鋁。氟化銨-鹽酸提取土壤樣品后用釩鉬酸銨比色法測定有效磷。

1.4 ?數據分析

采用SPSS20.0進行差異顯著性分析（LSD法，利用Sigmaplot10.0作圖。

2 ?結果分析

2.1 ?施肥措施對茶園土壤性質的影響

茶園偏施化肥特別是偏施氮肥是導致土壤酸化的重要因素。有機肥施入土壤后釋放堿性物質并可平衡土壤養分，對提高土壤pH值有顯著的效果[9]，此外，氮磷鉀鎂平衡施肥也具有緩解土壤酸化的作用[10]。試驗結果發現，與不施肥處理和常規施肥處理相比，T2處理對土壤pH影響不顯著，T3、T4、T5處理顯著提高了土壤pH，且T5處理土壤pH最高（表2）。結果說明氮肥有機替代配合腐殖酸和增鉀補鎂處理具有改良土壤酸化的效果。

有機替代技術可以顯著提高土壤有機質含量[11]。本研究亦發現，與不施肥處理相比，T3、T5處理的土壤有機質含量均顯著提高，說明氮肥有機替代具有增加土壤有機質的效果，而增施腐殖酸提高土壤有機質的效果更佳。

與不施肥處理和常規施肥處理相比，T3、T4和T5處理顯著提高了土壤CEC，且T5處理顯著高于T3和T4處理。結果說明增施腐殖酸和增鉀補鎂措施均可提高土壤CEC，可能是由于腐殖酸對土壤陽離子養分的吸附作用[1]，增施腐殖酸配合增鉀補鎂措施提高土壤CEC效果更佳。

2.2 ?施肥措施對茶園土壤養分的影響

從不同施肥措施對茶園土壤養分含量的影響結果（圖1）可見，與不施肥處理相比，常規施肥處理土壤堿解氮含量較高，而T2、T3、T4、T5處理與常規施肥處理相比土壤堿解氮含量降低（圖1-A）。前人研究亦發現單施無機氮導致土壤堿解氮比例增加，氮素淋溶淋洗損失風險增加，而氮肥減量配合增施有機肥有利于降低堿解氮比例[11]。

各處理有效磷含量沒有顯著差異（圖1-B）。與不施肥處理相比，施肥處理提高了土壤速效鉀含量，而增鉀補鎂措施（T4、T5）提高幅度顯著（圖1-C）。與不施肥處理和常規施肥處理相比，T3、T4、T5處理增加了土壤交換性鎂含量（圖1-D），說明增施腐殖酸提高對土壤陽離子的吸附和增鉀補鎂措施均可提高土壤交換性鎂。T4和T5處理的土壤交換性鋁含量高于其他處理，尤其是T5處理下土壤交換性鋁含量顯著提高（圖1-E）。

2.3 ?施肥措施對茶樹葉片養分的影響

從不同施肥措施對茶樹葉片養分含量的影響結果可見，不施肥處理的葉片氮含量低于其他處理，而與常規施肥處理相比其他處理葉片氮含量沒有顯著差異（圖2-A），說明部分氮肥有機替代盡管導致土壤堿解氮含量的降低，但不影響茶樹的氮營養吸收。前人研究亦發現氮肥減量配合有機肥施用不會導致茶葉產量降低，反而提高茶葉品質[12]。

各處理間葉片磷含量沒有顯著差異（圖2-B）。與常規施肥處理相比，T4和T5處理葉片鉀、鎂含量增加，而葉片鋁含量顯著降低（圖2-C～E），可能是由于鉀、鎂與鋁的吸收存在拮抗作用，增施腐殖酸和增鉀補鎂措施提高了土壤速效鉀和交換性鎂含量，促進了鉀和鎂的吸收，從而抑制了鋁的吸收。

茶樹的喜鋁特性與土壤酸化密切相關，茶樹生長吸收土壤中大量的活性鋁，且隨著葉片的凋落，鋁素再次進入茶園的土壤中，茶樹根系會釋放有機酸和H+活化鋁，這一過程進一步導致土壤的酸化[1]。因此，增施腐殖酸和增鉀補鎂措施增加了茶樹對鎂的吸收而抑制其對鋁的吸收，可能具有改良土壤酸化的作用。

3 ?結論

綜上所述，氮肥有機替代具有提高土壤有機質和減少氮素淋溶損失的效果，但對茶樹葉片氮含量沒有明顯影響。部分氮肥有機替代再配合增施腐殖酸和增鉀補鎂措施，具有改良土壤酸化和增加土壤CEC的效果。增鉀補鎂措施有利于提高土壤交換性鎂含量和速效鉀含量，從而提高茶樹對鉀和鎂的吸收，通過拮抗作用降低茶樹對鋁的吸收，從而緩解土壤酸化。腐殖酸具有吸附土壤陽離子的效果。因此，增施腐殖酸配合增鉀補鎂措施改良土壤酸化和增加土壤CEC的效果更佳。

參考文獻

[1] 樊戰輝， 唐小軍， 鄭丹，等. 茶園土壤酸化成因及改良措施研究和展望[J]. 茶葉科學， 2020， 40（1）： 12-25.

[2] 楊向德， 石元值， 伊曉云， 等. 茶園土壤酸化研究現狀和展望[J]. 茶葉學報， 2015， 56（4）： 189-197.

[3] 陳閨， 周杰文， 李海平， 等. 土壤調理劑施用對植煙酸化土壤pH值和烤煙根系特性的影響[J]. 浙江農業學報， 2021， 33（7）： 1275-1282.

[4] 孟紅旗， 劉景， 徐明崗， 等.長期施肥下我國典型農田耕層土壤的pH演變[J].土壤學報， 2013， 50 （6）： 1109-1116.

[5] 馬立鋒， 倪康， 伊曉云， 等. 浙江茶園化肥減施增效技術模式及示范應用效果[J]. 中國茶葉， 2019， 41（10）： 40-43.

[6] 馬立鋒， 陳紅金， 單英杰， 等. 浙江省綠茶主產區茶園施肥現狀及建議[J]. 茶葉科學， 2013， 33（1）： 74-84.

[7] 張帥， 戶杉杉， 潘榮藝，等. 茶園土壤酸化研究進展[J]. 茶葉， 2019， 45（1）： 17-23.

[8] 李建國， 章明奎， 周翠. 浙江省農業土壤酸緩沖性能的研究[J]. 浙江農業學報， 2005 （4）： 207-211.

[9] 曾婕， 張德全， 聞祿， 等. 長期不同施肥模式對茶葉產量與土壤肥力的影響[J]. 安徽農業科學， 2020， 48（3）： 161-166.

[10] 馬立鋒， 伊曉云， 方麗， 等. “茶樹專用肥+土壤酸化改良劑”高效施肥技術模式[J]. 中國茶葉， 2019， 41（11）： 40-41.

[11] 孫宇龍， 張永利， 王燁軍， 等. 機采茶園有機替代技術對土壤肥力和茶葉產量品質的影響[J]. 中國農學通報， 2019， 35（21）： 43-49.

[12] 顏明娟， 林瓊， 吳一群， 等. 不同施氮措施對茶葉品質及茶園土壤環境的影響[J]. 生態環境學報， 2014， 23（3）： 452-456.