望謨縣古茶樹集中分布地土壤養分分析與綜合評價

徐富林 趙 燕 宋勤飛 牛素貞

1.望謨縣農業農村局，貴州 望謨 552300；2.貴州大學茶學院，貴州 貴陽 550025

0 引言

貴州省望謨縣有豐富的古茶樹資源，但近年來因當地居民的粗放管理和過度采摘，古茶樹資源受到了嚴重破壞［1-2］。因此，對望謨縣古茶樹分布地土壤進行養分分析與綜合評價，制訂科學的開發和保護措施，對保護和開發古茶樹資源、促進望謨縣古茶樹資源可持續利用具有重要意義。鑒于此，筆者在對望謨縣古茶樹資源進行普查的基礎上，選取郵亭等9 個古茶樹集中分布地進行土壤理化指標測定，并采用主成分分析法對古茶樹分布地土壤養分狀況進行評價，為科學保護、合理開發利用古茶樹提供理論依據。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

從望謨縣關寨、高寨、鴨龍、郵亭、八步、鐵爐、懂鬧、水秧和郊納等9 個古茶樹集中分布地采集土樣進行試驗。

1.2 試驗方法

1.2.1 土壤采集及制備。在每個古茶樹集中分布地選取5 個古茶樹種群密度最大區域，每個區域設置600 m（220 m×30 m）的樣地，在每個樣地的對角線上設置5 個點，在每個點挖1 個土壤剖面采集10～60 cm 土層的土壤，將從5 個點采集的土樣混合，去除雜質和石塊后，按四分法取1 kg左右土樣［3-4］。將土樣在室內攤于白紙上自然風干，并挑除植物細根及石塊，用木棒磨碎、過尼龍篩備用［5］。

1.2.2 土壤理化指標測定。土壤pH 值采用水浸提電位法測定［6］，有機質含量采用重鉻酸鉀容量法測定，全鉀含量采用氫氟酸消解法測定，全氮含量采用半微量凱氏定氮法測定，全磷含量采用HCLO4-H2SO4法測定，堿解氮含量采用堿解擴散法測定，速效磷含量采用鹽酸硫酸浸提法測定，速效鉀含量采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定，交換性鈣含量和交換性鎂含量采用乙酸銨交換-原子吸收分光光度法測定，有效鐵含量采用二乙三胺五乙酸浸提法測定。

2 試驗結果與分析

2.1 土壤pH值及有機質含量分析

由表1 可知，望謨縣古茶樹集中分布地土壤pH 值為3.70～5.20，均值為4.12。在9 個集中分布地中，66%的土壤pH 值小于4，說明望謨縣大部分古茶樹生長地土壤酸化嚴重。

表1 望謨縣古茶樹集中分布地土壤類型、古茶樹數量及土壤養分狀況

由表1 可知，望謨縣古茶樹集中分布地土壤有機質含量為4.75～50.90 mg/kg，均值為13.74 mg/kg，變異系數為35.44%，屬于中等變異。其中，只有水秧村土壤有機質含量高于30.00 mg/kg，其余分布地土壤有機質含量均低于20.00 mg/kg。由此可見，望謨縣88.9%的古茶樹集中分布地土壤有機質處于缺乏狀態。

2.2 土壤礦質元素含量分析

由表1可知，望謨縣古茶樹集中分布地土壤全氮含量為0.59～2.76 g/kg，均值為1.07 g/kg，變異系數為21.49%，屬于中等變異。其中，水秧村土壤全氮含量高于1.50 g/kg，全氮含量豐富；懂鬧、鐵爐、郵亭和郊納等分布地土壤全氮含量為0.75～1.50 g/kg，處于中等肥力水平，適宜茶樹生長；八步、關寨、鴨龍、高寨等分布地土壤全氮含量低于0.75 g/kg，全氮缺乏。望謨縣古茶樹集中分布地土壤堿解氮含量為25.36～167.56 mg/kg，均值為72.55 mg/kg，變異系數為34.20%。其中，水秧村土壤堿解氮含量高于150.00 mg/kg，堿解氮含量豐富；郵亭、懂鬧、鐵爐等分布地土壤堿解氮含量在60.00～120.00 mg/kg，處于中等水平，適宜茶樹生長；關寨、郊納、高寨、八步、鴨龍等分布地土壤堿解氮含量低于60.00 mg/kg，堿解氮缺乏。在9個分布地中，水秧村土壤有效磷含量為12.21 mg/kg（處于中等肥力水平，對茶樹生長發育產生積極影響），其余8個分布地的土壤有效磷含量都低于5.00 mg/kg，有效磷缺乏。在9個分布地中，僅關寨土壤有效鉀含量高于50.00 mg/kg，其他分布地的土壤有效鉀含量在50.00 mg/kg以下。

由表1 可知，望謨縣古茶樹集中分布地土壤交換性鈣、交換性鎂、有效鐵含量差異極大。望謨縣古茶樹集中分布地土壤交換性鈣含量為34.92～2 232.04 mg/kg，均值為539.02 mg/kg，變異系數為130.08%，變異較大。土壤交換性鈣含量以郵亭最高（2 232.04 mg/kg），鴨龍最低（34.92 mg/kg）。望謨縣古茶樹集中分布地土壤交換性鎂含量為24.33～224.46 mg/kg，均值為85.67 mg/kg，變異系數為85.20%。郵亭和八步的土壤交換性鎂含量高于150.00 mg/kg，含量豐富；關寨、郊納、鐵爐的土壤交換性鎂含量在50.00～150.00 mg/kg，交換性鎂含量適宜；其余4個分布地土壤交換性鎂含量低于50.00 mg/kg，交換性鎂缺乏。在9個分布地中，懂鬧、水秧、鐵爐、郵亭土壤有效鐵含量大于15.00 mg/kg，有效鐵含量豐富；關寨、高寨土壤有效鐵含量為4.50～15.00 mg/kg，處于中等水平，適宜茶樹生長；八步、鴨龍、郊納土壤有效鐵含量低于4.50 mg/kg，有效鐵缺乏。

2.3 土壤養分指標相關性分析

由表2 可知，望謨縣古茶樹集中分布區土壤有機質含量與全氮、全磷、堿解氮、有效磷、有效鐵含量之間呈極顯著正相關，與全鉀含量呈顯著負相關；全氮含量與全磷、堿解氮、有效磷、有效鐵含量之間呈極顯著正相關，與全鉀含量呈顯著負相關；全磷含量與堿解氮、有效磷、有效鐵含量之間呈極顯著正相關，與全鉀含量呈顯著負相關；堿解氮含量與有效磷、有效鐵含量之間呈極顯著正相關，與全鉀含量呈極顯著負相關；有效磷含量與有效鐵含量之間呈極顯著正相關性，與全鉀含量呈顯著負相關；交換性鈣含量與交換性鎂含量、pH值之間呈極顯著正相關；古茶樹分布數量與土壤養分指標無顯著相關性。

表2 望謨縣古茶樹集中分布地土壤養分指標相關性

2.4 土壤養分指標主成分分析

采用主成分分析法對12 個指標進行綜合分析，以特征值大于1 提取3 個主成分，前3 個主成分的貢獻率分別為54.634%、26.393%、9.513%，詳見表3。當主成分個數達到3 時，累積貢獻率已達到90.540%，即3 個主成分代表了望謨縣9 個古茶樹集中分布地土壤養分90.540%的信息量。

表3 各指標特征值、貢獻率及累積貢獻率

由表3、表4可知，第1主成分的特征值是6.556，累積貢獻率為54.634%，第1主成分在土壤有機質、全氮、全磷、堿解氮、有效磷、有效鐵含量上有較高的載荷，其特征值分別為0.991、0.983、0.932、0.988、0.950、0.922，說明第1 主成分反映了土壤有機質、全氮、全磷、堿解氮、有效磷、有效鐵含量等信息；第2 主成分的特征值是3.167，累積貢獻率為81.027%，第2 主成分在土壤交換性鈣、交換性鎂含量及pH 值上有較高的載荷，其特征值分別為0.946、0.847、0.876，說明第2 主成分主要反映了土壤交換性鈣、交換性鎂含量及pH 值這3個指標的信息；第3 主成分的特征值為1.142，累積貢獻率為90.540%，第3 主成分在土壤速效鉀含量這一指標上有較大的載荷，說明第3 主成分主要反映了速效鉀含量這一指標的信息。根據各養分在不同因子上的載荷不同，可以確定土壤有機質、全氮、全磷、堿解氮、有效磷、有效鐵、交換性鈣、交換性鎂含量及pH值和速效鉀為望謨縣古茶樹集中分布地土壤的特征養分。

表4 各指標主成分的特征向量

2.5 土壤養分綜合評價

采用綜合評價函數（IFI=0.546 34×F1+0.263 93×F2+0.095 13×F3）對不同分布地的土壤養分進行綜合評價分析，詳見表5。由表5 可知，望謨縣古茶樹集中分布地土壤綜合得分差異較大，八步土壤綜合得分157.93 分，表明其土壤肥力最高；郵亭土壤綜合得分2.59 分，表明其土壤肥力最低。八步、關寨土壤肥力總體良好；水秧、懂鬧、鴨龍、郊納土壤養分綜合得分較高，土壤肥力較好；鐵爐、高寨、郵亭土壤養分綜合得分較低，土壤肥力較差。

表5 望謨縣古茶樹集中分布地土壤養分綜合評價

3 結論與討論

茶樹是典型的喜酸性植物，適宜的土壤酸堿度有利于茶樹根系對營養成分的吸收。有研究表明，土壤酸化程度會隨著茶樹年齡的增大而加劇。該研究中除關寨和郵亭古茶樹集中分布地土壤pH 值適宜茶樹生長外，其他7 個分布地土壤均酸化嚴重。導致土壤酸化的原因有茶樹根系的正常代謝活動，茶樹自身的物質循環（包括茶樹枝葉自然凋落等），以及酸雨和氮肥的大量、長時間施用等。在該研究中，除水秧外，其余8 個古茶樹集中分布地土壤有機質均較為缺乏。這一現象表明茶樹枝葉自然凋落后形成的有機質不多或者被沖走。因此，望謨縣古茶樹分布地土壤酸化與茶樹枝葉自然凋落無關，更可能與該區域古茶樹長期無人管理而分泌有機酸有關。9 個分布地中有6 個分布地的土壤pH 值小于4.0，但仍有大量野生茶樹分布，且茶樹長勢和品質較好。由此可見，部分茶樹對酸化的土壤具有較強的適應性，望謨縣古茶樹有耐酸化土壤的特異種質。

氮、磷、鉀是植物生長的必需元素，其供應量直接影響植物生長。望謨縣多個古茶樹分布地土壤存在不同程度的缺素狀況，八步、關寨、鴨龍、懂鬧、郊納、高寨、鐵爐、郵亭等分布地有機質缺乏，八步、關寨、鴨龍、高寨分布地全氮、有效氮缺乏，八步、關寨、鴨龍、懂鬧、郊納、高寨、鐵爐等分布地全磷、有效磷缺乏，八步、水秧、鴨龍、懂鬧、郊納、高寨、鐵爐、郵亭等分布地有效鉀缺乏。這嚴重限制了茶樹的生長，不利于古茶樹資源的保護和利用，需要采取相應措施改良土壤，從而對野生茶樹進行保護。從9 個分布區來看，土壤全氮缺乏的區域也缺乏有效氮，全磷缺乏的分布地也缺乏有效磷，因此要適當補充缺乏的礦質元素。因此，望謨縣要根據古茶樹各分布地土壤養分含量實際，針對性地制訂古茶樹保護與利用方案。

該研究還發現，古茶樹分布數量與土壤全氮、堿解氮、全磷、有效磷、全鉀、速效鉀、有效鐵、交換性鈣、交換性鎂、有機質等含量無顯著相關性，部分地區在土壤有機質、氮、磷、鉀含量嚴重缺乏的情況下，仍有大量的古茶樹長期存活，并且長勢較好。這是否意味著這些古茶樹具有獨特的礦質營養吸收機制，還有待進一步研究。