不同培肥模式對陜南地區幼齡茶園土壤養分的影響

花東文，李 娟，李勁彬

陜西省土地工程建設集團/陜西地建土地工程技術研究院有限責任公司/自然資源部 退化及未利用土地整治工程重點實驗室/陜西省土地整治工程技術研究中心，陜西 西安 710075

位于陜西省東南部秦嶺腹地的商南縣是我國西部最北端的新興茶區，曾被國家林業局、林業協會授予“中國茶葉之鄉”，被中國國際茶文化研究會列入“全國名茶百強縣”[1]。近年來，該地區大力發展茶葉經濟，幼齡茶園面積逐年增加。然而，該地區立地條件較差，地勢陡峭，土地相對瘠薄，保肥保水能力差，加之茶園種植結構單一，生態良性循環未能有效形成，茶葉產量和品質較低。據調查，全縣新開采茶園平均產量不到30 kg/667 m2，收入不到2000元/667 m2[2-3]。

施肥是目前茶園增加產量、提高質量和維持土壤肥力水平的主要措施之一。大量研究表明，合理的施肥結構[4]，尤其是增施有機肥，不僅對茶樹光合作用及其生態生理因子有正面影響[5-6]，還能改良土壤質地、促進茶樹地上部與地下部協同生長。而對于新增幼齡茶園，造成其土壤肥力低下的主要原因往往是由于水土流失帶來的養分流失。可見，在合理施肥的同時，如何防治茶園水土流失是困擾陜南地區幼齡茶園土壤培肥技術的關鍵所在。

本試驗采取不同施肥結構和覆蓋方式相結合的培肥模式開展大田小區試驗，探索不同培肥模式下茶園土壤理化性質的變化規律，以找尋出適宜陜南丘陵山區幼齡茶園的最佳培肥模式，為該區域茶葉的健康可持續生產提供可行的技術途徑。

1 材料與方法

1.1 試驗處理

試驗設常規施化肥、有機肥+化肥配施2個施肥處理及無覆蓋、稻草覆蓋、頁巖覆蓋3種覆蓋處理，以當地現行的純化肥無覆蓋農戶模式為對照，采用隨機區組設計，每個處理3次重復共18個小區，每個小區面積為10 m×10 m；茶樹種植規格：株距20 cm，行距80 cm。試驗小區設在同一坡面，保持坡度一致，為自然坡度。試驗所選化肥為尿素（N: 46%）、磷酸二胺（P2O5:8%、N: 46%）和氯化鉀（K2O: 57%），有機肥為雞糞（N、P2O5、K2O的質量分數分別為4.6%、2.48%和1.4%）。肥料的2/3用作基肥，在茶行邊深耕20 cm左右施入；1/3用作追肥，次年二月施入。所選覆蓋材料為稻草和頁巖，將稻草粉碎覆蓋10 cm，頁巖粉碎為直徑1 cm大小的顆粒，均勻撒在茶行中間，厚度約5 cm。具體施肥覆蓋方案見表1。小區除了施肥和覆蓋處理不同外，其他管理條件同大田生產進行常規化管理。

表1 試驗施肥及覆蓋處理Table 1 Trial fertilization and mulching treatments

土樣采集于2021年4月8日和7月17日，沿茶樹樹冠外緣垂直向下取點，每塊小區取3個點，用“S”型布點取樣，每個點取0 ～ 10 cm、10 ～ 20 cm和20 ～ 30 cm三層土壤，然后全部混合為一個土樣。采集后的土樣放在通風處陰干，陰干過程中剔除雜物；陰干后進行磨細過篩處理，一部分經過20目篩，另一部分經過100目篩，備用。

1.2 測定方法

pH值、電導率的測定采用梅特勒S220-K pH計和梅特勒S230-K電導率儀；土壤有機質含量的測定采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法；土壤中氮、磷、鉀的測定采用總氮采用凱氏定氮法，堿解氮采用堿解-擴散法；全磷采用NaOH熔融-鉬銻抗比色法，有效磷采用NaHCO3浸提比色法，全鉀采用NaOH熔融-火焰光度法，速效鉀采用醋酸銨浸提-火焰光度法。

2 結果與分析

2.1 不同培肥模式對土壤pH值與電導率的影響

由圖1（a）可知，各個采樣點的pH值范圍在5.59 ～ 6.12，均呈酸性，且從不同土層深度來看，各處理的土壤pH值均隨著土層深度的增加而遞減。對于0 ～ 10 cm土層的土壤，不同培肥措施處理下土壤pH值表現為T5＞T1＞T2＞T4＞CK＞T3，有機肥+化肥+砂石覆蓋培肥模式（T5）處理土壤pH值增加最多，較常規施化肥模式處理（CK）增加了0.42，而化肥+稻草覆蓋培肥模式較常規施化肥模式（CK）減少0.11。10 ～ 20 cm土層的土壤pH值表現為T5＞T1＞T2=T4＞T3＞CK，5種培肥模式下土壤pH值較常規施化肥模式（CK）均有所增加，其中有機肥+化肥+砂石覆蓋培肥模式下的土壤pH值增加了0.45，遠高于其它培肥模式（處理）。20 ～ 30 cm土層的土壤pH值表現為T5＞T2＞CK＞T4＞T1＞T3，在同一覆蓋處理下有機肥和化肥混施提高了土壤pH值，表現為T5＞T4、T2＞T3。雙因素方差分析結果表明，在不同培肥模式下的土壤pH值差異達到顯著水平（F=1.550；P=0.199），而不同土層（F=2.685；P=0.819）之間的差異均不顯著，兩者無顯著交互作用（F=0.234；P=0.991）。

圖1 不同培肥模式對茶園土壤pH值、電導率的影響Figure 1 Effect of different fertilization modes on soil pH and conductivity in tea garden

由圖1（b）可知，各個采樣點的電導率在7.12 ～12.85 mS/m。對于0 ～10 cm土層的土壤電導率表現為T2＞CK＞T3＞T1＞T4＞T5，除有機肥+化肥+稻草覆蓋培肥模式（處理）（T2）的土壤電導率較常規施化肥模式（CK）有所增加外，其它培肥模式的土壤電導率均低于常規施化肥模式，其中有機肥+化肥+砂石覆蓋培肥模式減少最多，減少了19.3%。在10 ～ 20 cm和20 ～ 30 cm土層的土壤中，仍以有機肥+化肥+稻草覆蓋培肥模式（T2）的土壤電導率最高，有機肥+化肥+砂石覆蓋培肥模式（T5）的土壤電導率最低。雙因素方差分析結果表明，土壤電導率在不同培肥模式（F=1.426；P=0.239）和不同土層（F=0.094；P=0.910）之間差異均不顯著，且兩者之間無顯著交互作用（F=0.201；P=0.995）。

2.2 不同培肥模式對土壤有機質含量的影響

由圖2可知，在6種培肥模式下土壤有機質的含量均隨著土層深度的增加而降低，其中0 ～ 10 cm土層土壤有機質含量顯著高于其它土層，不同處理間表現為T2＞CK＞T4＞T5＞T1 ＞ T3。在 0 ～ 10 cm、10 ～ 20 cm 和 20 ～ 30 cm的土層中，均以有機肥+化肥+稻草覆蓋培肥模式（T2）的土壤有機質含量最高，較常規施化肥模式（CK）分別增加了9.3%、16.2%和34.5%。在同一覆蓋措施下有機肥和化肥混施提高了土壤有機質含量，表現為T5＞T4和T2＞T3；而在同一施肥處理下不同覆蓋措施處理的土壤有機質含量表現為稻草覆蓋＞頁巖覆蓋＞無覆蓋。雙因素方差分析結果表明，土壤有機質在不同培肥模式（F=1.514；P=0.210）和不同土層（F=11.793；P＜0.001）之間差異達到了顯著水平，但兩者之間不存在交互作用（F=0.234；P=0.991）。

圖2 茶園不同培肥模式下的土壤有機質含量Figure 2 Soil organic matter content in tea gardens under different fertilization modes

2.3 不同培肥模式對土壤全氮和堿解氮含量的影響

由圖3（a）可知，在6種培肥模式下土壤的全氮含量均隨著土層深度的增加而降低，其中0 ～ 10 cm土層土壤全氮含量顯著高于其它土層。0 ～ 10 cm土層，不同培肥模式處理的土壤全氮含量表現為T2＞CK＞T4＞T5＞T1＞T3，存在顯著差異，而其它土層差異不顯著（P＞0.05）。在稻草覆蓋處理下配施有機肥處理土壤的全氮含量顯著高于純施化肥處理（P＜0.05），而在頁巖覆蓋處理下2種施肥模式的差異不顯著。在同一施肥處理下，不同覆蓋措施處理的土壤全氮含量表現為稻草覆蓋＞無覆蓋＞頁巖覆蓋，其中在配施有機肥處理下T2處理與T1、T4處理之間的差異顯著（P＜0.05）。

圖3 茶園不同培肥模式下的土壤全氮、堿解氮含量Figure 3 Soil total nitrogen and alkali-hydrolyzed nitrogen contents under different fertilization modes in tea garden

由圖3（b）可知，6種培肥模式下土壤的堿解氮含量均隨著土層深度的增加而降低，其中0 ～ 10 cm土層土壤堿解氮含量顯著高于其它土層。0 ～ 10 cm土層，不同培肥模式處理的土壤堿解氮含量表現為T2＞T4＞T3＞T5＞CK＞T1。在稻草覆蓋處理下配施有機肥處理的土壤堿解氮含量顯著高于純施化肥處理（P＜0.05），而在頁巖覆蓋處理下2種施肥模式的差異不顯著。在同一施肥處理下，不同覆蓋措施處理的土壤堿解氮含量表現為稻草覆蓋＞無覆蓋＞頁巖覆蓋。雙因素方差分析結果表明，土壤堿解氮在不同培肥模式（F=1.514；P=0.210）之間的差異不顯著，而在不同土層之間的差異均顯著（F=11.793；P＜0.01），且兩者之間不存在交互作用（F=1.492；P=0.217）。

2.4 不同培肥模式對土壤全磷和有效磷含量的影響

由圖4可知，6種培肥模式下土壤全磷和速效磷表現出相同的規律，其含量均隨著土層深度的增加而降低。其中0 ～ 10 cm土層土壤有效磷含量顯著高于其它土層，是其它土層的2倍以上，不同培肥模式下的土壤全磷含量表現為T2＞CK＞T1＞T5＞T3＞T4。在稻草覆蓋處理下配施有機肥處理的土壤全磷、有效磷含量顯著高于純施化肥處理（P＜0.05），而在頁巖覆蓋處理下2種施肥模式的差異不顯著。在同一施肥處理下，不同覆蓋措施處理的土壤全磷含量表現為稻草覆蓋＞頁巖覆蓋＞無覆蓋。雙因素方差分析結果表明，土壤全磷和有效磷在不同培肥模式（F=0.627；P=0.680）處理下和不同土層（F=22.067；P＜0.01）間的差異達到了顯著水平，兩者間交互作用（F=1.492；P=0.217）未達到顯著水平。

圖4 茶園不同培肥模式下的土壤全磷、有效磷含量Figure 4 Soil total phosphorus and available phosphorus contents under different fertilization modes in tea garden

2.5 不同培肥模式對土壤全鉀和速效鉀含量的影響

由圖5（a）可知，6種培肥模式下除常規施化肥模式（CK）外，土壤全鉀含量均隨著土層深度的變化不明顯，在不同土層之間的差異均不顯著（P＞0.05）。0 ～ 10 cm土層，不同培肥模式下的土壤全鉀含量表現為CK＞T5＞T3＞T2＞T4＞T1，差異均不顯著（P＞0.05）。在頁巖覆蓋處理下配施有機肥處理的土壤全鉀含量顯著高于純施化肥處理（P＜0.05），而在稻草覆蓋處理下2種施肥模式的差異不顯著。在同一施肥處理下，不同覆蓋措施處理的土壤全鉀含量表現為頁巖覆蓋＞無覆蓋＞稻草覆蓋，差異不顯著（P＞0.05）。雙因素方差分析結果表明，土壤全鉀在不同培肥模式（F=0.574；P=0.719）和不同土層（F=0.354；P=0.101）處理之間差異均不顯著，且兩者間不存在交互作用（F=1.492；P=0.217）。

圖5 茶園不同培肥模式下的土壤全鉀、速效鉀含量Figure 5 Soil total potassium and available potassium contents under different fertilization modes in tea garden

由圖5（b）可知，6種培肥模式下土壤速效鉀含量均隨著土層深度的增加而降低，其中0～ 10 cm土層土壤速效鉀含量顯著高于其它土層。0 ～ 10 cm土層，不同培肥模式處理的土壤速效鉀含量表現為T2＞T4＞CK＞T1＞T5＞T3，存在顯著差異，而其它土層差異不顯著（P＞0.05）。在同一施肥處理下，不同覆蓋措施處理的土壤速效鉀含量表現為稻草覆蓋=頁巖覆蓋＞無覆蓋，且與無覆蓋處理相比差異顯著（P＜0.05）。雙因素方差分析結果表明，土壤速效鉀在不同培肥模式（F=0.574；P=0.719）和不同土層（F=0.354；P=0.101）處理間差異均顯著，兩者間不存在交互作用（F=1.492；P=0.217）。

3 討論

3.1 施肥結構對幼齡茶園土壤養分的調節效應

施肥是目前茶園增加產量、提高質量和維持土壤肥力水平的主要措施之一，最常用的就是施用氮、磷、鉀等化學肥料。但是，一味地增加施肥量或者單施化肥會造成茶園土壤板結、酸化、肥力衰退，茶葉產量、質量均上不去等問題[7]。合理的施肥結構不僅對茶樹光合作用及其生態生理因子有正面影響，還能改良土壤質地、促進茶樹地上部與地下部協同生長[8]。吳志丹[9-10]等通過田間定位試驗研究了配施不同比例有機肥對茶園土壤性狀及茶葉產量與質量的影響，認為25% ～ 50%有機肥配施75% ～50%化肥是茶園系統較優的有機肥配施模式。朱旭君[11]等通過設置施氮水平、有機肥與化肥配施雙因素田間試驗，研究了不同施肥結構對茶園土壤有機質和氮素營養、春茶產量和品質的影響，結果表明在900 kg/hm2的施氮水平下75%有機肥+25%化肥處理對茶園土壤有機質和全氮含量的增加效果最為顯著，有機肥比例高于25%的氮素處理能顯著提高春茶的品質指標，有機肥比例50%以上時效果更好。本試驗結果表明，50%有機肥+50%化肥混施能夠提高幼齡茶園土壤全氮、堿解氮、全磷、速效磷和速效鉀的含量。

3.2 覆蓋措施對幼齡茶園土壤養分的增質效應

雜草危害是丘陵茶園管理面臨的主要問題之一，特別是幼齡茶園，為保證茶苗存活率必須清除與茶苗競爭水肥的雜草。向佐湘等[12-13]研究認為，茶園覆蓋稻草能改變茶園雜草群落結構，有效控制雜草的生長。在陜南丘陵茶區，夏季高溫少雨，地表溫度能達到38℃ ～ 42℃，很容易造成茶樹曬傷，而冬季寒潮天氣頻發，造成茶樹受凍害無法安全越冬。覆蓋措施具有顯著的調溫效果，在低溫時有明顯的“增溫效應”，而高溫時又有“降溫效應”，這種效應既可防止高溫或者低溫對植物根系造成的傷害，還可以有效緩解土壤溫度劇變給作物根系帶來的不利影響，有利于作物生長發育。周理飛[14-15]等研究表明茶園鋪草澆水后夏季伏旱期間一般可降低溫度1℃ ～ 2℃，冬季嚴寒時地溫能提高2℃左右，提高土壤有機質含量0.2% ～ 0.3%。此外，覆蓋能夠減少土壤侵蝕和土壤水分蒸發，并且有利地降低晝夜之間的土壤溫度波動。吳全[16-17]等研究發現，在茶行間種植綠肥和牧草不僅可以大大提高茶園土壤覆蓋度，達到保溫、保濕的作用，而且還可以增加土壤有機質，提高土壤肥力。Chen Li-Lin[18]等研究發現，在茶行間種植百喜草可以減少茶樹小綠葉蟬病蟲害的發生。本試驗結果表明，稻草覆蓋和砂石覆蓋均能夠提高幼磷茶園土壤全氮與速效鉀的含量，對土壤全磷和速效磷的提升效果不明顯，且稻草覆蓋效果優于頁巖覆蓋。

4 結論

本試驗初步揭示了施肥結構和覆蓋措施相結合的培肥模式對陜南丘陵幼齡茶園土壤理化性質的影響。與純施化肥相比，配施有機肥能顯著提高土壤有機質、速效養分和土壤交換性酸的含量，這是由于有機肥增加了土壤有機質含量、提高了土壤保肥能力及減少了養分的淋溶損失；另外，有機質分解產生的有機酸與土壤中原有的礦質養分形成絡合物逐漸被釋放出來。與無覆蓋措施相比，覆蓋能顯著提高土壤有機質、全氮、速效鉀的含量，這主要是由于適當的覆蓋改善了土壤的水熱條件和通氣狀況，調節了土壤微環境，促進了微生物的活動，加速了土壤有機質的礦化作用，進而促進了土壤養分的釋放。從不同土層深度來看，茶園表層土壤（0 ～ 10 cm）的養分要顯著高于其它土層。此外，覆蓋、配施有機肥均能提高土壤pH值，對防止茶園土壤酸化有積極作用。總之，與純施化肥無覆蓋措施的農戶模式相比，化肥有機肥施肥結合覆蓋措施更有利于茶園土壤肥力的提高，效果最好的是化肥和有機肥（雞糞）混施與5 cm稻草覆蓋的培肥模式。