茶园土壤养分状况与分布

王红娟++龚自明++陈勋++王郁

摘要：采用网格法采集了土壤样品，室内测试分析其pH、有机质（OM）、有效氮（NO3--N和NH4+-N）、有效磷（P）、速效钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）、硫（S）以及微量元素的含量，并作出茶园土壤养分分布图。结果表明，茶园土壤pH低于4的约占1/3，酸化状况严重。土壤速效N、P、K和Mg缺乏的比例均在60%以上，有效Mg缺乏最严重，达到75%；其次是有效Zn和B，缺乏的比例超过了1/3；速效Ca、S、Fe、Cu和Mn的含量丰富。土壤NH4+-N含量自南向北，自东向西呈减少的趋势。活性酸、NO3--N、有效P和速效K的分布基本一致，由东向西逐渐减少。茶园土壤有效Ca含量分布规律是自北向南逐渐减少，自中部向两端逐渐增加。茶园土壤有效Mg的含量缺乏面积较大，含量适中的区域零星分布在北部。土壤有效S从西到东含量减少。有效Fe中部高南北低。土壤有效Cu含量丰富，分布规律是南高北低。大部分区域土壤有效Zn含量丰富，中北部含量稍低于其他区域。土壤有效Mn的分布比较复杂，低于临界值的区域分布在西部和中北部。

关键词：茶园；GPS；GIS；土壤养分；空间分布

中图分类号：S155.4+5；S571.1 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）16-3875-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.16.011

Status and Distribution of Soil Nutrients in Tea Garden

WANG Hong-juan，GONG Zi-ming，CHEN-xun，WANG Yu

（Institute of Fruit and Tea， Hubei Academy of Aagricultural Sciences， Wuhan 430064， China）

Abstract：Directed by information technology GIS and GPS，the soil samples of tea garden were collected by grid method， and the soil pH， organic matter，available nitrogen，available phosphorus， available potassium， available calcium，magnesium， sulfur and other trace elements were tested to demonstrate the tea garden soil nutrient status， the figure of tea garden soil nutrient distribution was made using ArcGIS 9.0 software. The results showed that， for all tested soil samples， pH of about one third was less than 4，soil acidification was serious. The proportion of deficiency of soil available nitrogen，phosphorus，potassium and magnesium were over 60%， for magnesium was 75.0%. The second lacks were available zinc and boron，which were more than one third. The concentration of available calcium，sulfur，iron，copper and manganese were abundant. The distribution of NH4+-N was decreasing from south to north， from east to west. The distribution of the acid，nitrate nitrogen，effective phosphorus and available potassium，gradually reduced from east to west. Effective calcium concentration distribution was reducing from north to south gradually，increaseing gradually from middle to both ends.The magnesium deficiency area was relatively large，and areas of moderate content scattered in the north. Effective sulfur content of soil reduced from west to east. The distribution of effective iron was higher in central areas. Soil effective copper content was rich， distribution was reducing from south to north. Soil effective manganese in most region was rich，and the content in north-central region was slightly lower than in other areas. The distribution of effective zinc was more complex，region which effective zinc content was lower than the critical value distributed in the west and north.

Key words： tea garden； GPS； GIS； soil nutrients； spatial distribution

湖北省是中国产茶大省和名优绿茶生产大省，绿茶、有机茶在国际市场上具有明显的竞争优势，茶叶已成为湖北省经济作物中的骨干品种和丘陵山区的支柱产业。目前湖北省茶叶生产中存在的一个重要问题是单产低，土壤肥力状况可能是其主要影响因素之一。本研究在网格取样和测试分析的基础上，拟较全面了解茶园土壤肥力和分布状况，明确茶园土壤养分限制因子，提出茶园培肥的主要模式，为湖北省茶园土壤平衡施肥、提高茶叶产量和品质提供重要的理论依据。

1 材料与方法

1.1 样品采集

采用15 m×15 m的网格采集湖北省武汉市江夏区金水闸湖北省农业科学院果树茶叶研究所茶园土壤样品，不锈钢土钻取样，取样深度为40 cm，共取土壤样品212个，同时对每个采样点进行GPS定位（图1）。土壤样品采集以后置于通风、阴凉干燥的地方自然风干，磨碎过筛。

1.2 样品测定

速效养分包括碱溶有机质（OM）、铵态氮（NH4+-N）和速效P、K、Ca、Mg、S、B、Cu、Fe、Mn、Zn。速效养分采用土壤养分系统研究法（ASI法）测定[1]。水土比2.5∶1，pH计测定pH；P、K、Cu、Fe、Mn、Zn的联合浸提采用ASI（0.25 mol/L NaHCO3-0.01mol/L EDTA-0.01mol/L NH4F）作为浸提剂，P用钼锑抗比色法测定，K、Cu、Fe、Mn、Zn采用原子吸收分光光度计测定。NH4+-N、Ca、Mg的联合浸提采用1 mol/L KCl作为浸提剂，NH4+-N用靛酚蓝比色测定，Ca、Mg用原子吸收分光光度计测定。S、B采用0.08 mol/L的CaCO3作为浸提剂，S用BaSO4比浊法测定，B用姜黄素比色法测定。有机质用0.2 mol/L NaOH-0.01 mol/L EDTA-2%甲醇溶液提取，比色法测定。

1.3 土壤养分分级

根据优质高效高产茶园土壤pH诊断指标和ASI法土壤养分评价标准，对该茶园土壤酸碱度和养分状况进行分级评价（表1和表2）。

2 结果与分析

2.1 茶园土壤养分变异

土壤有效养分与作物的关系最为直接，了解土壤有效养分的状况，对土壤养分的评价和管理最为重要。在同一块茶园中共采集212个茶园土壤样品，对其速效养分测试分析的结果表明（表3），土壤有效Ca、Fe和Mg测试数据的离散程度较高，可能是由于其在土壤中移动性小的原因。土壤pH、碱溶有机质、有效Cu和Zn变异系数较小，土壤硝态氮（NO3--N）、有效P、B数据的变异系数较大，远大于其他元素。各项测定指标的变异系数大小顺序为P>NO3--N>B>Mg>Ca>Mn>NH4+-N>Fe>K>S>Zn>Cu>OM>pH。由于土壤中P、Fe、Ca和Mg的移动性较低，导致其变异增大。土壤N因受施肥的影响，其变异性较大。土壤有效K的移动性强，其变异系数较小。由此也可以看出该茶园施肥偏重N、P肥，忽略了微量元素和K肥施用。

2.2 茶园土壤养分状况

2.2.1 茶园土壤pH状况 分析土壤样品可知，试验茶园土壤pH状况不佳。在所测定的土壤样品中， pH最小为3.03，最大为8.07，平均值仅为4.59。土壤pH在4.0～5.5范围的仅占55.2%，而pH低于4.0和高于6.5的土壤都会对茶树的正常生长发育产生不利的影响，尤其是茶园土壤pH低于4.0的约占1/3，土壤酸化状况严重（图2）。

2.2.2 茶园土壤养分状况 N、P、K是植物生长过程中需求最多的必需营养元素，由表4可知，该茶园土壤养分状况较差，速效N、P、K和Mg缺乏的比例均在60.0%以上，尤其是速效Mg的含量更低，缺乏的比例为75.0%。其次是有效Zn和B，缺乏的比例超过了1/3。土壤速效Ca、S、Fe、Cu和Mn的含量丰富。

2.3 茶园土壤肥力分布状况

2.3.1 茶园土壤酸碱度分布情况 由图3可知，该茶园土壤pH大部分区域在4～5.5之间，其分布呈现从北向南先逐渐减少后又增加的趋势，北部小区域内土壤pH高于6.5，经调查研究，那个区域为茶园的边缘地带，没有茶树生长；中东部土壤pH低于4，土壤酸化比较严重。茶园土壤活性酸的分布与pH的分布图相反（图4），进一步说明茶园土壤酸化严重的地区主要分布在中东部。

2.3.2 茶园土壤酸溶性有机质分布状况 茶园有机质含量均在1.00%～2.00%，仅中东部个别区域酸溶性有机质超过2%（图5）。

2.3.3 茶园土壤养分状况 茶园土壤NH4+-N含量自南向北、自东向西呈减少的趋势，其中低于临界值的区域大部分在北部地区（图6）。NO3--N、有效P和速效K的分布趋势和活性酸的基本一致，由东向西逐渐减少（图7至图9）。东部区域茶树树龄较长，人类施肥活动对这个区域的影响程度大于西部和南部，土壤N、P和K的含量适中，北部、西部和南部的区域土壤N、P和K含量缺乏。茶园土壤有效Ca含量分布规律是自北向南逐渐减少，自中部向两端逐渐增加，钙含量低于临界值的区域主要分布在中部地区（图10）。茶园土壤有效Mg的含量缺乏面积较大，土壤有效Mg含量适中的区域零星分布在北部（图11）。整个茶园土壤有效S含量丰富，其分布趋势从西到东含量减少（图12）。有效Fe含量丰富，分布规律是中部高南北低（图13）。土壤有效Cu含量丰富，分布规律是南高北低（图14）。大部分区域土壤有效Zn含量丰富，在茶园的中北部有效Zn含量稍低于其他地方（图15）。土壤有效Mn的分布比较复杂，低于临界值的区域分布在西部和中北部，其余区域含量适中（图16）。

3 小结与讨论

土壤酸化不仅使茶园土壤理化性质恶化，降低土壤的通透性，影响土壤养分的有效性，而且破坏土壤微生物区系，影响有机质的矿化和氮的固定[2]。韩文炎等[3]研究发现土壤酸化导致微生物数量减少，活性降低，土壤K、Mg流失严重，K、Mg库贫乏。更为严重的是土壤酸化还会影响茶叶的质量安全。氨基酸和茶多酚的含量与土壤酸度呈显著负相关。谢忠雷等[4]研究发现茶叶Mn含量和土壤有效Mn含量及土壤pH值均呈显著负相关关系。宗良纲等[5]通过模拟试验研究表明当土壤pH小于4时，土壤水溶性F含量随着pH值的下降迅速增加，差异达到极显著水平。引起土壤酸化除茶树本身的生理和其他环境因素外，施肥不合理也是一个重要的原因。根据该茶园土壤样点测试结果的养分状况、分布变异情况，可知其生产中主要的障碍因子是土壤养分分布不均匀、土壤酸化、营养失衡、养分状况较差、有机质含量低。提出针对茶园不同区域的3种培肥模式：①茶园北部土壤pH高，有机质、N、P、K缺乏严重。因此其培肥模式为施用绿矾等改良土壤，降低土壤pH，增加有机肥，全面增加N、P、K、Mg肥的投入量；②中部区域增施有机肥，根据土壤养分分布图在中西部适当增加N、P、K、Mg和Zn肥的投入量；③茶园南部增施有机肥，增加N、P、K等肥料的投入量。

参考文献：

[1] 金继运，白由路，杨俐苹.高效土壤养分测试技术与设备[M].北京：中国农业出版社，2006.

[2] 廖万有.我国茶园土壤的酸化及其防治[J].农业环境保护，1998， 17（4）：178-180.

[3] 韩文炎，阮建云，林 智，等.茶园土壤主要营养障碍因子及系列茶树专用肥的研制[J].茶叶科学，2002，22（1）：70-74.

[4] 谢忠雷，董德明，李忠华，等.茶园土壤pH值对茶叶从土壤中吸收锰的影响[J].地理科学，2001，21（3）：278-281.

[5] 宗良纲，陆丽君，罗 敏，等.茶园土壤酸化对氟的影响及茶叶氟安全限量的探讨[J].安全与环境学报，2006，6（1）：100-103.