贵州山地茶园土壤过酸化潜在风险及防控措施

莫　雪，胡伊然，刘慧龙，张　钦，易维洁

(1.贵州省茶叶研究所，贵州 贵阳　550006；2.贵阳市花溪农业局，贵州贵阳　5500025；3.贵州省土壤肥料研究所/贵州省农业资源与环境研究所/农业部贵州耕地保育与农业环境科学观测试验站，贵州 贵阳　550006；4.贵州大学农学院，贵州 贵阳　5500025 )



■技术探讨

贵州山地茶园土壤过酸化潜在风险及防控措施

莫雪1，胡伊然1，刘慧龙2，张钦3*，易维洁4

(1.贵州省茶叶研究所，贵州 贵阳550006；2.贵阳市花溪农业局，贵州贵阳5500025；3.贵州省土壤肥料研究所/贵州省农业资源与环境研究所/农业部贵州耕地保育与农业环境科学观测试验站，贵州 贵阳550006；4.贵州大学农学院，贵州 贵阳5500025 )

茶树喜欢酸性土壤，但并非土壤酸性越强，越适宜茶树生长，土壤酸化是我国茶园中存在的一个普遍性问题。为此，分析了茶园土壤酸化的主要原因，阐述了贵州山地茶园土壤过酸化的潜在危险，并提出了防控措施。

山地茶园；土壤过酸化；危害；防控

近年来，茶园土壤酸化不仅仅存在于个别省份和个别茶园，而是我国不同地区茶园土壤酸化加重，土壤pH值适宜的茶园比例在不断减少[1-4]。1994～2004年，江苏句容高庙茶园、宜兴新街茶园、高淳青山茶园和南京中山陵茶园的4个定点土壤pH值由4.87、4.76、4.47、4.98分别下降到4.36、4.27、4.40和4.46[5-6]。2003-2005年江苏省的典型茶园调查发现23个茶园土壤pH值均低于茶树生长最适值pH5.5，且从时间尺度来看，江苏省茶园土壤在近10a间发生了严重的酸化[7]。2010年福建省107个典型茶园中，土壤pH值在4.50以下的茶园占86.9%，其中pH值低于4.00的占28%[8]。

茶树(CamelliasinensisL.)是适于酸性土壤的深根植物，对土壤的酸碱度很敏感，一般pH值为4.5～6.0的酸性和微酸性土中，生长良好，pH值以4.5～5.5最为适宜，当pH值低于4或高于6.5时，茶树生长逐渐停滞[9]。贵州位于云贵高原东部斜坡地带，高起四川盆地和湘桂丘陵之间的亚热带岩溶化山原，酸性黄壤广泛发育[10]，加上低纬度、高海拔，寡日照等条件使得贵州发展茶叶具有得天独厚的优势，贵州省省委、省政府也高度重视、大力推动茶产业快速成长。到2014年底，全省茶园面积已达44.13万hm2，连续两年排名全国第一。全省有茶叶园区30个，茶园面积2万hm2以上的县4个、1.33万hm2至2万hm2的县7个、0.67万hm2至1.33万hm2的县21个，拥有2518家茶叶加工企业及合作社，全年茶叶总产值165亿元，综合产值271亿元。根据《贵州省茶产业提升三年行动计划(2014-2016年)》，到2016年，贵州茶园面积将达到47万hm2、年产量27万t、茶叶综合产值实现500亿元，农民人均茶叶收入达到1000元[11]。因此，充分发挥我省自然资源优势，了解茶园土壤过酸化的原因，以发展的眼光看问题，正视茶园土壤过酸化带来的风险，积极采取防控结合的管理方法，这无论是对我省茶产业经济的发展，还是保障700**山地茶园生产都具有重大的现实意义。

1　茶园土壤过酸化的潜在风险

1.1自身因素

茶园在自然状况下随着植茶年龄的增长，土壤pH值降低，其中一个因素是由茶园土壤发生学决定的。茶树可利用根分泌的有机酸及多酚类物质将土壤中的磷和铝络合吸收[12]。当磷和铝进入茶树后，磷大部分被输送到幼嫩部分供生长，铝大部分进入老叶聚积起来，老叶中含量可达20000mg/kg[13]，当老叶脱落，积累的铝重新进入土壤，于是，土壤深处的铝逐渐在表层聚集起来，虽然在这个过程中钙、镁等盐基离子也参与表层的富集过程，但迁移能力强，易被雨水淋洗到深处，但铝的移动性差，在土壤表层大量富集，使之不断酸化。而另一个因素则是茶树自身代谢[14]，因为茶树是“嫌钙”作物，碳代谢过程中所产生的多余有机酸不易用钙中和，而是通过根系的分泌物排除。茶树根系分泌的有机酸不仅具有较强的络合能力，同时也具有与阴离子竞争吸附点位的能力，因此它对于土壤的酸度有较大的影响[15]，并且茶树是多年生常绿作物，土壤翻耕条件差，根系代谢作用强烈。

1.2外界因素

茶园土壤的酸化受人类外界因素的影响更大。茶树是叶用作物，每年因采摘大约要消耗135kg N/hm2的纯氮(以年产3000kg/hm2干叶计算)，因此，为了保持土壤的肥力，每年至少需要向土壤中补充氮肥375kg N/hm2[16]。而施肥被认为是直接影响茶园土壤酸度的首要因素，其中施肥不平衡，重施氮肥、轻施有机肥是导致我国茶园土壤酸化的一个重要原因[17]。茶树是喜铵作物，其对铵态氮的选择吸收作用大于对硝态氮的，因此导致在茶园施肥管理中偏施氮肥，特别是酰胺态氮肥和铵态氮肥，而铵态氮肥中的硫酸铵是生理酸性肥料，长期大量施用会加剧土壤酸化[18]。尿素虽为中性肥，但其在酸性条件下经脲酶水解可生成NH4+， NH4+又与土壤盐基离子竞争吸附位点，从而造成盐基离子的淋洗，促进了茶园土壤的酸化[19]。另外，高山茶园普遍坡度较陡，雨量较充沛且集中，水土保持措施不完善，存在不同程度的水土流失现象，土壤有机质流失，土壤也会逐渐酸化[20]。

1.3贵州山地茶园土壤酸度现状

贵州全省均有茶树分布，虽然贵州多数地方适合茶树种植，但就目前种植面积较大的主要分布在都匀、贵定、湄潭、普定、印江、石阡、凤冈、金沙、雷山、 黎平、花溪等地区[21]。根据《贵州省种植业区划》及农业部无公害茶园土壤环境质量标准规定，划分种植茶树土壤pH值在4.5～5.5的区域为非常适宜地，pH值在5.5～6.5的区域为适宜地，pH值在4.0～4.5的区域为比较适宜地，pH>6．5或pH<4.0的区域为不适宜地[22]。近年来有很多学者对贵州茶园土壤pH值做了大量调查，2008、2009年贵州省普通茶园土壤平均pH值为4.60，普遍存在缺磷和缺钾[23]。2010年抽查全省新发展茶园土壤pH范围为3.71～9.24，平均值为5.36，pH值4.0～6.0占79.8%，而pH值4.5～5.5占62.8%[24]。兴义有机茶园土壤pH值为5.31，存在缺磷和缺钾现象[25]。湄潭、凤冈、都匀、西秀、正安5 个重点茶区土壤普遍酸化，都匀和西秀茶园土壤pH值极显著低于湄潭和凤冈，主要集中在3.00～4.00，土壤严重酸化；湄潭和凤冈茶园土壤pH值极显著低于正安，主要集中在4.00～4.50，土壤酸化；正安茶园土壤pH值主要集中在4.00～5.00，土壤有酸化趋势[26]。通过分析推断各地区土壤酸化的原因，其中茶树根系为了适应土壤缺磷环境分泌有机酸是5个重点茶区土壤酸化的一个主要原因[27]，都匀、西秀、湄潭和凤冈茶园有机质含量丰富，茶树凋落物、修剪枝叶等自身物质循环是导致其土壤酸化的另一重要原因[28]，另外，都匀和西秀茶园土壤全氮含量丰富，长期大量偏施尿素、生理酸性肥料也是土壤酸化的一个原因[29]。

2　茶园土壤过酸化的危害

2.1土壤盐基离子淋失，茶树吸收营养不平衡

土壤过酸化会导致盐基离子加速淋失，而且其淋失量随土壤pH值高低而变化。当土壤pH值下降时土壤中正电荷增加，净负电荷减少，对钙、镁、钾等养分离子的吸附量显著减少。这些阳离子与土壤的结合能力随pH值的降低而减少，使得这些离子比较容易随水淋失[30]。尤其是镁离子，镁是茶树重要的营养元素，对绿茶品质有重要影响，施镁不仅可提高茶叶产量，而且还能改善绿茶的品质[31]。不仅这样，还会降低土壤中的钙、磷等大量元素和钼、硼等微量元素的有效性，影响作物的吸收[32]。另外，土壤过酸化造成土壤有机物分解不完全，土壤中有机酸积累，使土壤的氧化还原电位降低，导致茶叶生长障碍[33]。除此之外，土壤pH值与茶树对矿质营养元素和微量元素吸收的影响很大。当土壤 pH在5.0～6.0 时，茶树根系发达，发芽早，新梢生长快，而在 pH<4.0 时茶树根尖生长受抑制，对氮、磷、钾的吸收量急剧下降，茶树发芽迟缓。随土壤pH值降低，茶树对铝、锌、锰的吸收增大，对钙的吸收减少[34]。

2.2土壤重金属活性增加，茶树富集风险增高

贵州省蕴藏着十分丰富的矿产资源，汞矿储量、产量均居全国第一，磷矿储量居全国第二，煤炭储量居全国第五，含煤层占全省面积的28 %，因此，贵州土壤重金属背景值普遍较高。研究表明，贵州茶园土壤存在一定程度的Cd和Hg污染[35-37]，而Cr的单项污染指数均较高[38-39]。湄潭茶产区土壤Cd的超标率最高，达到39.4%，都匀茶产区土壤Hg超标率最高，为24.2%，但幸运的是，这3个典型名优茶产区茶叶中重金属含量低于GB2762-2005《食品中污染限量》中限量要求[40]。然而，茶叶重金属超标依然存在潜在威胁，因为这6种重金属元素在这3个茶产区茶叶中均有检出，并且发现不同重金属在茶叶中的富集系数[40-43]为Cd>Hg>Cu>Pb >Cr>As。重金属在茶叶中的富集不仅受到茶叶富集能力的影响，还受土壤性状的影响。土壤的pH值较低可导致碳酸盐和氢氧化物结合态重金属的溶解、释放，同时也可增加吸附态重金属的释放，在某程度上削弱了土壤对重金属的吸附和固定，使某些重金属元素的活性增加，易于产生迁移与转化，这样为重金属元素被茶叶富集提供了条件，加大了茶叶重金属超标的可能性。另外，当pH<4.0时，土壤中水溶性氟含量迅速增加[44]，茶树是富氟能力很强的植物，叶片是茶树对氟的主要积累器官[45]，茶园土壤的极度酸化很可能会导致茶叶中氟含量升高，而在饮茶过程中约有42%-86%的氟可溶于茶水而被人体摄入，茶叶饮用产生安全问题。

2.3抑制土壤微生物区系功能，不利于土壤养分转化

土壤中绝大多数微生物对酸敏感，所以茶园土壤酸化使土壤中微生物的生长繁殖受到抑制。同时，酸化土壤中高浓度的铝，也会毒害微生物，使微生物的活性丧失[46]。随着土壤环境酸化，微生物种类均大量减少，活性降低，不利于有机质的矿化和氮素的固定，同时也不利于土壤中养分的转化，因而，土壤酸化必然影响到茶树的正常生长[47-48]。

3　茶园土壤过酸化的防控措施

3.1建立长期定位监测

土壤是一个复杂的系统，土壤酸化是一个漫长的过程，一旦形成茶园土壤过酸化，就意味着这个茶园开始走向衰败了，这就需要我们重视防治结合，建立长期定位监测，了解茶园土壤pH的动态变化，掌握土壤酸化现状及其发展趋势，分析造成pH值降低的原因，根据其特点采取相应的措施，及时发现及时调整，降低茶园土壤过酸化的发生率。

3.2实行科学施肥技术

施肥技术不科学是山地茶园土壤加速酸化的一个重要原因，因此，可以增施有机肥、平衡施肥，提升土壤质量。有机肥通常含有丰富的营养元素，可以补充由于土壤酸化而造成的盐基离子淋失，而这些盐基离子及其与各种有机酸形成的络合体具有很强的缓冲能力，可缓解酸化速度[16]。与此同时，茶园中肥料应将氮、磷、钾、镁等元素配合施用以平衡土壤养分，调节土壤 pH值[18]。

3.3加强水土保持措施

山地茶园坡度大、坡面长，容易发生水土流失，导致茶园土壤有机质减少，生态环境恶化，土壤质量下降，这也是山地茶园土壤过酸化的重要原因之一。因此，加强山地茶园水土保持措施非常重要，一方面可以种植绿肥，在种植利用过程中，可以通过根系分泌物、干湿交替、腐解过程，使土壤中难溶性养分活化、改善土壤理化性状、有利于团聚体形成，促进土壤微生物活动、提高土壤养分。另一方面，充分利用稻草、秸秆、杂草原料铺盖于茶园行间，具有培肥茶园、疏松土壤、蓄水保湿、繁衍有益生物等优点，是一项省工节本、操作简便的技术[20]。另外，实践证明，坡度≥25°时原则上不应开垦，已垦的要逐步改造，或退茶还林[49]。除此之外，坡地茶园茶树种植采用非梯式垦植技术[50]。

3.4发展复合生态茶园

生态系统的生物多样性越复杂，其系统稳定性就越高，由于人们的生产活动，纯茶园是一个由复杂的自然生态系统被单调的人工生态系统所取代的结果，生态系统的多样性遭受损失，降低了茶园生态系统的功能。构建复合型生态茶园可以调节小气候、改善土壤物理性状、提高土壤质量，使系统朝着有利的方向发展，可考虑乔-灌或灌-草(豆、薯、菌)两层结构、乔-灌-草(豆、薯、菌)三层结构、乔-灌-草(豆、薯、菌)-药(如天麻)四层结构，但最好不采用常绿树种间作[50]。这样，提升茶园生态系统功能，增强其稳定性，有利于避免茶园土壤过酸化。

4　小结

综上所述，茶树“喜酸”但土壤不能“过酸”，茶园土壤过酸化短期内对茶树不会产生明显的不良反应，但却严重影响土壤环境，盐基离子淋失、营养元素比例失调、重金属活性增高、微生物活性降低、养分转化缓慢等，这些都不利于茶树的健康生长，茶叶的品质形成以及茶园的蓬勃发展。因此，在茶园生产过程中，重视土壤pH变化，做好监测与趋势分析，做到防控结合管理，以此为贵州47万hm2茶园的可持续发展保驾护航。

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Study on Potential Risk and Prevention and Control Measures on Soil Over-acidification at Tea Plantation in Mountainous Tea Garden of Guizhou

MO Xue1,HU Yi-ran1, LIU Huilong2, ZHANG Qin3*,YI Wei jie4

(1.GuizhouTeaResearchInstitute,Guiyang,Guizhou550006,China; 2.GuiyangHuaxiBureauofAgriculture,Guiyang,Guizhou550025,China; 3.GuizhouInstituteofsoilandfertilizer/GuizhouInstituteofAgriculturalResourcesandEnvironment/ScientificObservingandExperimentalStationofArableLandConservationandAgricultureEnvironment(Guizhou),MinistryofAgriculture,Guiyang,Guizhou550006,China；4.CollegeofAgriculture,GuizhouUniversity,Guiyang,Guizhou550025,China)

Acidic soil is one of the essential requirements for tea growth, but over-acidification soil is not good for tea.And soil acidification is a universal problem in tea plantation in China. This paper analyses the main cause of over-acidification soil; expounds the potential risk of over-acidification of tea garden soil in Guizhou; and summarizes prevention and control measures.

mountainous tea garden; over-acidification soil; harm; measures

2016-04-15

贵州省教育厅高等学校人文社会科学研究基地项目(JD2014018)；联合基金(黔科合LH字[2014]7702号)；人才培养项目(黔农科院CR合字(2014)15号)

莫雪(1988- )，女，研究实习员，本科，主要从事茶园可持续发展及茶业经济文化研究。E-mail:wschjdtc@163.com

张钦(1988- )，女，助理研究员，硕士研究生，主要从事土壤学与生态环境研究。E-mail：zhangqinzq@qq.com