陕南茶园土壤微量元素有效性评价研究

金 媛，陈良超，冉隆贵，肖 斌

(西北农林科技大学 园艺学院，陕西 杨凌 712100)

陕南茶园土壤微量元素有效性评价研究

金 媛，陈良超，冉隆贵，肖 斌

(西北农林科技大学 园艺学院，陕西 杨凌 712100)

【目的】 研究陕南茶园土壤中有效态微量元素铁、锰、硼、锌、铜的含量与分布，为陕南茶园的培肥管理及茶叶生产的高产优质提供理论基础。【方法】 采集陕南茶园268个土壤样品，测定土壤样品中有效铁、有效锰、有效硼、有效锌、有效铜的含量，对其有效性进行评价，并分析陕南茶园土壤有效态微量元素与pH、有机质的相关关系。【结果】 陕南茶园土壤有效铁含量普遍偏高，平均值79.98 mg/kg，远高于临界值(4.5 mg/kg)；土壤有效锰含量变幅较大，且普遍严重缺乏，平均值53.31 mg/kg，远低于临界值(100 mg/kg)；有效硼缺乏较为严重，平均值0.49 mg/kg，稍低于临界值(0.5 mg/kg)。从整体来看，陕南茶园土壤并不缺锌、铜，有效锌含量平均值2.71 mg/kg，高于临界值(1.5 mg/kg)；有效铜含量平均值3.60 mg/kg，高于临界值(2.0 mg/kg)。陕南茶园土壤微量元素含量在不同地区表现有差异，其中土壤有效铁和有效锌的排序为紫阳>平利>南郑>西乡，有效锰的排序为紫阳>西乡>南郑>平利，有效硼的排序为紫阳>南郑=平利>西乡，有效铜排序为平利>紫阳>南郑>西乡。5种土壤有效态微量元素与pH的相关性均不显著；土壤有效锰、有效硼与土壤有机质相关性不显著，但其余3种土壤有效态微量元素与有机质含量呈正相关，且相关性达显著水平。【结论】 陕南茶园土壤有效态微量元素含量各等级分布频率不同，表明陕南茶园土壤中微量元素的有效性是不均衡的，且不同地区的土壤间微量元素含量具有一定差异，应根据各地土壤微量元素含量的不同情况进行配方施肥，并且多施有机肥。

茶园；土壤；微量元素；有效态

微量元素是指植物体内含量或者需要量甚微(十万分之几以下) 的化学元素[1]，土壤是微量元素主要的供给源。有些微量元素，如铁、锰、硼、锌、铜是植物正常生长和生活所不可缺少的[2]，不足或过剩都会引起植物生理功能失调，诱发各种病害，对植物的正常生长造成严重影响[3]，甚至影响到人类的身体健康[4]。茶树生长需要的微量元素虽然极少，但却是茶树生命活动的调节者，在茶树进行生理生化的代谢活动中不可或缺。微量元素能够增强茶树体内的酶活性，促进叶片光合作用和碳水化合物的形成，提高茶树的抗逆能力，并且影响茶树对大量元素的吸收利用[5]。而植物吸收的微量元素主要与土壤微量元素的有效态有关[6-7]，因此，研究茶园土壤有效态微量元素的丰缺程度，对于增加茶园产量、提高茶叶品质以及人类的身体健康有着重大的意义。前人对土壤微量元素有过不少研究[1,8-11]，但针对茶园的研究较少，特别是针对陕南茶园土壤微量元素的研究尚未见报道。为此，本研究分析了陕南主要茶区茶园土壤的微量元素状况，对其有效性进行了分级评价，并分析了土壤微量元素与pH、有机质的关系，旨在为陕南茶园的培肥管理及茶叶生产的高产优质奠定一定的理论基础。

1 材料与方法

1.1 采样地概况

陕南位于陕西南部，主要指渭河以南的秦岭、巴山山地，同时也包括汉水河流冲积而成的平原和沿河谷地，地处北纬31°40′～33°56′，东经105°30′～111°00′，跨越暖温带及北亚热带。陕南茶区隶属江北茶区，分布范围广，成土母质、植被类型和地形变化复杂，且海拔高差大，茶园土壤类型多样，茶叶生产历史悠久，是我国最北部茶区之一。

1.2 样品采集

按照布点的代表性、均匀性原则，根据不同海拔、坡向及生态环境等立地条件，在陕南茶区选取18个样地，每个样地选取有代表性且正常生长的茶园3块，用“S”形采样法布设5个点，共布设样点268个，采集与茶叶养分紧密相关的0～20 cm土层土壤，混匀后四分法取样。土壤样品剔除石砾及植物残渣等杂物后带回实验室，风干研磨分别过孔径1和0.15 mm筛，进行土壤pH及微量元素、有机质含量的测定。

1.3 测定项目与方法

土壤pH采用pH计测定(水土体积(mL)质量(g)比1∶1)；有机质含量用元素分析仪测定；土壤有效铁、锰、硼、锌、铜含量测定时先将土样用M3浸提剂浸提(水土体积(mL)质量(g)比10∶1)，振荡5 min，滤液稀释5倍，最后用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP)测定[12]。

1.4 数据分析

数据经 Excel 2003 整理、绘图，用SPSS 17.0 软件中的单因素方差分析法(One-way ANOVA)分析处理间的差异显著性，用Duncan’s新复极差法进行多重比较；相关性分析采用Pearson相关统计方法。

2 结果与分析

2.1 陕南茶园土壤有效态微量元素含量分布与评价

根据土壤有效态微量元素分级标准(表1)[11,13]，对土壤样本的有效态微量元素进行分析，结果 (表2和表3) 表明，陕南茶园土壤中各有效态微量元素的含量变幅较大, 各等级分布频率不同，说明陕南茶园土壤中微量元素的有效性不均衡，且不同地区的土壤间微量元素含量具有一定差异。

2.1.1 有效铁 陕南茶园土壤有效铁含量为 20.49～191.90 mg/kg，平均值79.98 mg/kg。从土壤有效态微量元素分级标准(表1)来看，陕南茶园土壤有效铁含量普遍偏高，远远高于临界值4.5 mg/kg，不存在供铁不足的情况(表2)。

由表3可知，对于不同地区而言，南郑茶园土壤有效铁含量为20.49～185.80 mg/kg，平均值78.32 mg/kg，与陕南茶园土壤有效铁平均含量相当。平利茶园土壤有效铁含量为27.73～189.50 mg/kg，平均值83.17 mg/kg，略高于陕南茶园土壤有效铁平均含量。西乡茶园土壤有效铁含量为27.05～186.90 mg/kg，平均值70.37 mg/kg，低于陕南茶园土壤有效铁含量平均值。紫阳茶园土壤有效铁含量为26.23～191.90 mg/kg，平均值为85.85 mg/kg，高于陕南茶园土壤有效铁含量平均值。4个地区中紫阳茶园土壤有效铁含量最高，其次为平利、南郑，西乡最低，且与紫阳、平利差异显著(P<0.05)。

2.1.2 有效锰 从表2可以看出，陕南茶园土壤有效锰严重缺乏，其含量为4.30～219.20 mg/kg，变幅较大，平均值53.31 mg/kg，远低于临界值(100 mg/kg)。陕南茶园89.93%的土壤有效锰含量低于临界值， 57.09%的样点土壤有效锰含量很低(<50 mg/kg)，9.70%的土壤有效锰含量处于中等水平(≥100～<200 mg/kg)，仅有0.37%的样点土壤有效锰含量处于高水平(≥200～<300 mg/kg)。

由表3可知，南郑茶园土壤有效锰含量为 12.52～164.40 mg/kg，平均值51.55 mg/kg。平利茶园土壤有效锰含量为8.61～119.20 mg/kg，平均值44.80 mg/kg。西乡茶园土壤有效锰含量为 8.99～219.20 mg/kg，平均值53.84 mg/kg。紫阳茶园土壤有效锰含量为4.30～174.90 mg/kg，平均值为60.36 mg/kg，高于陕南茶园土壤有效锰含量平均值。4个地区中，有效锰含量由高到低表现为紫阳>西乡>南郑>平利，其中平利与紫阳有效锰含量差异显著(P<0.05)。

2.1.3 有效硼 由表2可知，陕南茶园土壤有效硼缺乏较为严重，其含量为0～1.28 mg/kg，平均值 0.49 mg/kg，稍低于临界值(0.5 mg/kg)。但陕南茶园仅有2.99%的样点土壤有效硼含量处于高水平(1.01～2.00 mg/kg)，43.28%的样点土壤有效硼含量处于中等水平(0.51～1.00 mg/kg)，低于缺硼临界值的土壤占53.73%，其中35.82%的样点土壤有效硼含量处于低水平(0.25～0.50 mg/kg)，17.91%的土壤有效硼含量处于很低水平(<0.25 mg/kg)。

由表3可知，南郑茶园土壤有效硼含量为 0.07～1.12 mg/kg，平均值 0.52 mg/kg，略高于陕南茶园土壤有效硼含量平均值。平利茶园土壤有效硼含量为0.23～0.96 mg/kg，平均值0.52 mg/kg，略高于陕南茶园土壤有效硼平均含量。西乡茶园土壤有效硼含量为0.00～1.28 mg/kg，平均值0.31 mg/kg，低于陕南茶园土壤有效硼平均含量。紫阳茶园土壤有效硼含量为0.18～1.21 mg/kg，平均值为0.58 mg/kg，高于陕南茶园土壤有效硼平均含量。4个地区中，紫阳茶园土壤有效硼含量最高，其次为南郑、平利，西乡最低，且与其他3个地区差异显著(P<0.05)。

2.1.4 有效锌 由表2可知，陕南茶园土壤有效锌含量为0.70～20.69 mg/kg，平均值2.71 mg/kg，高于临界值(1.5 mg/kg)，说明从整体来看，陕南茶园土壤并不缺锌，但仍有15.30%的样点土壤有效锌含量低于临界值，其中12.69%的土壤有效锌含量处于低水平(≥1.0～1.5 mg/kg)，2.61%的土壤有效锌含量处于很低水平(<1.0 mg/kg)。陕南茶园16.04%的样点土壤有效锌含量处于高水平(3.1～5.0 mg/kg)，7.09%的样点土壤有效锌含量很高(>5.0 mg/kg)，61.57%的土壤有效锌含量处于中等水平(1.6～3.0 mg/kg)。

由表3可知，南郑茶园土壤有效锌含量为 1.07～4.03 mg/kg，平均值2.28 mg/kg。平利茶园土壤有效锌含量为1.12～8.00 mg/kg，平均值3.00 mg/kg。西乡茶园土壤有效锌含量为0.77～10.54 mg/kg，平均值2.02 mg/kg。紫阳茶园土壤有效锌含量为0.70～20.69 mg/kg，平均值3.32 mg/kg。其中，平利、紫阳土壤有效锌含量高于陕南茶园土壤有效锌含量平均值，南郑、西乡则低于该平均值，但均高于缺锌临界值。4个地区中，有效锌含量排序为紫阳>平利>南郑>西乡，且南郑、西乡与平利、紫阳土壤有效锌含量差异显著(P<0.05)。

2.1.5 有效铜 表2显示，陕南茶园土壤有效铜含量为0.23～15.43 mg/kg，平均值3.60 mg/kg，高于临界值(2.0 mg/kg)。说明从整体来看，陕南茶园土壤并不缺铜，但仍有27.24%的样点土壤有效铜含量低于临界值，其中22.39%的样点土壤有效铜含量处于低水平(≥1.0～2.0 mg/kg)，4.85%的样点土壤有效铜含量处于很低水平(<1.0 mg/kg)。陕南茶园16.79%的样点土壤有效铜含量处于高水平(4.1～6.0 mg/kg)，13.43%的样点土壤有效铜含量很高(>6.0 mg/kg)，42.54%的样点土壤有效铜含量处于中等水平(2.1～4.0 mg/kg)。

由表3可知，南郑茶园土壤有效铜含量为 0.57～9.02 mg/kg，平均值2.60 mg/kg。平利茶园土壤有效铜含量为0.23～15.43 mg/kg，平均值 4.55 mg/kg。西乡茶园土壤有效铜含量为0.99～5.75 mg/kg，平均值2.41 mg/kg。紫阳茶园土壤有效铜含量为0.76～13.24 mg/kg，平均值4.53 mg/kg。其中，平利、紫阳茶园土壤有效铜含量高于陕南茶园土壤有效铜含量平均值，南郑、西乡则低于平均值，但均高于缺铜临界值。4个地区土壤有效铜含量表现为平利>紫阳>南郑>西乡，且南郑、西乡与平利、紫阳有效铜含量差异显著(P<0.05)。

2.2 陕南茶园土壤有效态微量元素与pH、有机质的关系

土壤pH是土壤在形成过程中受生物、气候、地质、水文等因素综合作用所产生的一个重要属性，也是影响土壤肥力的一个重要因素。茶树是喜酸植物，适宜生长的土壤pH为4.5～6.0，其中5.5为最适宜茶树生长的pH值[14]。土壤有机质是土壤的重要组成成分[15]，是衡量土壤肥力的重要指标[16]，含有大量植物生长所必需的大量元素和微量元素[17]。为研究pH、有机质对陕南茶园土壤有效态微量元素的影响，对其进行相关性分析，结果(图1和图2)表明，茶园土壤有效态微量元素含量与pH、有机质关系密切。

2.2.1 与pH的相关关系 图1显示，土壤有效硼含量与土壤pH呈正相关关系，但相关性并不显著。土壤有效铁、有效锰、有效锌、有效铜含量与土壤pH均呈负相关关系，但相关性也未达到显著水平，其中土壤有效锰含量与土壤pH的相关程度最高，有效铁含量与土壤pH的相关程度最低。

2.2.2 与有机质的相关关系 图2显示，土壤有效锰含量与土壤有机质含量呈负相关，有效硼含量与有机质含量呈正相关关系，但均未达到显著水平。土壤有效铁、有效锌、有效铜含量与有机质含量均呈正相关关系，且相关性显著(P<0.05)，相关系数(R)分别为 0.584，0.577和0.550。

3 结论与讨论

土壤是覆盖在陆地上能够生长植物的疏松表层，是农业生产的主要场所，由土壤与其环境条件组成的生态系统的好坏,决定了农业是否能够可持续发展[18]。国内外研究表明，优质高产茶叶的生产与土壤养分状况联系密切，土壤的养分水平将直接影响茶叶的产量和品质[19-21]。土壤中微量元素含量的变幅很大，可以相差数十倍、数百倍以至千倍[22]。植物虽然对微量元素的需要很少，但它们的作用却是很重要的。对于茶树而言，微量元素的存在能提高茶树对其他大量元素的吸收和利用，加强茶树对不良环境的适应能力，并且能提高茶叶品质[5]。土壤中营养元素的丰缺都会对作物生长产生严重影响，尤其是微量元素对作物生长影响的缺乏、适量和致毒的变化范围较窄。因此，土壤中的元素不仅存在供应不足的情况，也有供应过多造成毒害的问题。明确土壤中营养元素含量的分布、形态和转化规律，有助于正确判断土壤中元素的供给情况，从而采取正确的施肥管理措施。

从本研究结果来看，陕南茶园土壤普遍存在着有效铁含量过高，而有效锰、有效硼严重缺乏的现象。铁是茶树必需的营养元素之一，铁在茶叶中的含量较为丰富，参与茶树叶绿素的合成、光合作用及呼吸作用[23]。有研究表明，土壤含铁量与茶叶品质因子呈负相关，过量的铁会使茶叶品质变差[24-25]。茶树是典型的“聚锰”植物，其锰含量比一般植物高得多[26]。锰参与茶树光合作用和呼吸作用，促进氧化还原反应进行，是茶树体内一系列酶的活化剂[27]。茶树缺锰时易发生叶片立枯病[28]，叶片发黄下垂，边缘焦枯，对茶叶品质影响较大。硼维持细胞膜结构，参与细胞壁的形成，对分生组织，如芽等的生长具有重要意义。硼还参与蛋白质合成，调节碳水化合物代谢，参与糖类、淀粉等物质的运输[21]。锌是茶树生长的重要营养元素之一，是茶树许多酶的组成部分，参与光合作用，促进茶叶氨基酸、儿茶素和香气物质等品质成分的形成，并且能提高茶树根系对氮和磷的吸收，从而促进茶树萌芽和旺盛生长，增强茶树生长势[29]。铜是植物体内一些氧化酶的组成成分，参与光合作用及蛋白质和碳水化合物的代谢，促进氨基酸合成蛋白质[21,30-31]。陕南茶园土壤有效铜、有效锌含量较为丰富，基本能满足茶树正常生长发育以及茶叶品质的需要。

影响土壤中微量元素有效态含量的因子很多，除了土壤母质类型外，还包括人为施肥等管理措施以及土壤微量元素全量、有机质含量、pH、土壤质地、黏粒含量、通透性等，受土壤性质的影响明显[32-33]。本研究对陕南茶园土壤有效态微量元素与土壤pH的相关性分析结果表明，土壤有效硼含量与土壤pH呈正相关关系，土壤有效铁、有效锰、有效锌、有效铜含量与土壤pH呈负相关关系。分析其原因，pH对土壤微量元素的影响表现为，不仅直接影响微量元素在土壤中的活性以及微量元素在土壤剖面的纵向移动能力，而且还会影响微量元素的存在形态，从而间接改变其迁移活性[34]。在酸性土壤中，铁、锰的溶解性增强，而在石灰性土壤中，碳酸盐对锌有吸附作用，降低了锌的有效性，pH值较高时铜易形成氢氧化物而沉淀，使其有效性降低[35]。本研究中，土壤有效硼含量与土壤pH呈正相关关系，这可能是因为在酸性土壤中，有效硼的含量虽然较高，但易随水流失，故而容易造成土壤有效硼含量不足。可以看出，在茶园的生态环境条件下，土壤pH值对提高茶园土壤微量元素有效态含量较为有利。在茶园管理中，可以通过适当调节茶园土壤pH值来调节土壤中微量元素的含量。但为了提高土壤微量元素含量而放任茶园土壤酸化，使pH值超出适宜茶树生长的范围并不是可取的方法。

本研究对陕南茶园土壤有效态微量元素与有机质含量也进行了相关性分析，结果表明，土壤有效锰含量与土壤有机质含量关系不明显，这可能是因为土壤中锰的形态十分复杂，且很容易起变化，引起锰形态转化的因素主要是土壤酸碱度和氧化还原状况[36]，而成土母质直接决定了土壤中锰的含量[37]。土壤有效硼、有效铁、有效锌、有效铜含量与有机质含量呈正相关关系。土壤有机质在分解转化过程中产生的有机酸和腐殖质，对土壤矿物部分有一定的溶解能力，有利于养分的有效化。有机质的酸性基团与金属离子发生络合作用，形成了可溶性的络合剂形式，提高了土壤中金属离子的解析和溶解[38]。对于铜而言，土壤有机质的酸性基团可以活化土壤铜，从而形成可溶性铜的络合物，增加其有效性。有机质是微量元素的供给源之一，含有大量的植物生长所必需的大量元素和微量元素，且可保持和活化微量养分[17]。土壤有机质既能作为易溶络合剂促进微量元素的淋溶，又能固定微量元素，甚至包括生物小循环过程中被植物根系从土壤深处带至表层的元素[39]。

随着茶产业的不断发展，化肥用量日益增加，有机肥施用量相对减少，茶园土壤营养元素失调状况更为突出，不少地方作物出现了大量元素过剩、微量元素缺乏的症状。水土流失、踩踏压实、土壤有机质含量下降等造成茶园土壤板结、结构破坏，致使土壤保水保肥能力降低、土壤通气性变差等，进而影响茶叶的产量和品质[40]。因此，应依据土壤中微量元素丰缺程度的调查结果，结合影响土壤微量元素含量的因素，采取有机与无机肥配施、适当多施有机肥、在微量元素缺乏的地区根据需要配施微肥的措施。本研究中陕南茶园土壤有效锰普遍严重缺乏，含量远远低于缺锰临界值，在这些地区可以适当施用商品锰微肥，尤其在土壤锰含量最低的平利县，可以适当多施，以减少锰缺乏对茶树生长发育带来的危害。虽然南郑县、平利县、紫阳县茶园土壤有效硼含量高于缺硼临界值，但从整体来看，仍有53.73%的样点土壤有效硼含量低于缺硼临界值，所以不能忽略对硼元素的补充，尤其西乡县的土壤有效硼平均值低于临界值，应适当多施商品硼微肥。有机肥作为有机质的主要供给源，富含有机物和各类营养元素，营养均衡，是一类完全肥料。在茶园的培肥管理中应该增加有机肥如厩肥、饼肥等的施用量，从而提高茶园土壤有效态微量元素的含量。

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Evaluation of available trace elements in soil of tea garden in Southern Shaanxi

JIN Yuan,CHEN Liang-chao,RAN Long-gui,XIAO Bin

(CollegeofHorticulture,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China)

【Objective】 The research was conducted to study the content and distribution of trace elements in tea garden soil in Southern Shaanxi for the accurate management of tea garden and high quality of tea.【Method】 A total of 268 soil samples were collected from tea garden soil in Southern Shaanxi.Contents of available Fe,Mn,B,Zn,and Cu were determined,the effectiveness was evaluated,and the correlation between soil pH,organic matter and available trace elements was analyzed.【Result】 Available Fe in tea garden soil in Southern Shaanxi was generally high with average of 79.98 mg/kg,which was much higher than the critical value (4.5 mg/kg).Available Mn ranged significantly with average of 53.31 mg/kg,much lower than the critical value (100 mg/kg).Lack of available B was serious with average of 0.49 mg/kg and lower than the critical value (0.5 mg/kg).Generally,available Zn and Cu in the tea garden soil were not in short with average values of of 2.71 mg/kg and 3.60 mg/kg,higher than the critical values of 1.5 mg/kg and 2.0 mg/kg,respectively.Differences existed in contents of trace elements in different areas.Available Fe and Zn were in a decreasing order of Ziyang>Pingli>Nanzheng>Xixiang,available Mn was in a decreasing order of Ziyang>Xixiang>Nanzheng>Pingli,available B was Ziyang>Nanzheng=Pingli>Xixiang,and available Cu was Pingli>Ziyang>Nanzheng>Xixiang.Correlations between soil pH and available trace elements were insignificant while positive correlations between organic matter and available trace elements were significant except for available Mn and B.【Conclusion】 Grade distribution of available trace elements in the tea garden soil in Southern Shaanxi was different,indicating that the effectiveness of the trace elements was unbalanced.The use of organic fertilizer would be beneficial for increasing the content of available trace elements and different fertilizing methods should be carried out according to contents of trace elements.

tea garden;soil;trace elements;available content

2013-11-18

国家茶叶产业技术体系项目(CARS-23)；陕西省科技统筹创新重点难题攻关项目(2013KTZB02-01)；陕西省科技统筹创新工程计划项目(2013KTZB02-01-01)

金 媛(1988-)，女，陕西周至人，在读硕士，主要从事茶树生理生态与栽培研究。E-mail:jyuan2008@sina.com

肖 斌(1957-)，男，陕西周至人，教授，主要从事茶叶生理和生态研究。E-mail:xiaobin2093@sohu.com

时间:2015-01-19 09:19

10.13207/j.cnki.jnwafu.2015.03.014

S153.6+1

A

1671-9387(2015)03-0153-09

网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20150119.0919.014.html