茶园土壤酸化阻控与改良技术

苏有健，王烨军，张永利，罗毅，廖万有

安徽省农业科学院茶叶研究所，245000

茶树（Camellia sinensis）是喜酸性植物，适合生长于pH 4.0～6.5的土壤中，其中pH 5.0～5.5最适宜，当pH低于4.0时茶树生长受到限制，并且土壤的理化性状也会发生恶化，影响茶叶产量和品质[1-3]。茶园由于传统粗放型的栽培管理模式，使得茶树根际微域长期聚铝并分泌大量有机酸，加之长期施用化肥、酸雨沉降等原因，导致土壤逐步酸化。当前茶园土壤酸化日益严重，已成为影响茶园健康可持续发展的主要问题，引起了各国茶叶科技工作者的关注。本文就茶园土壤酸化现状、引起酸化的原因、酸化导致的危害以及土壤酸化阻控与改良措施等方面取得的研究进展进行综述，以期为我国茶园土壤酸化改良和优质茶叶原料的形成提供参考依据。

一、茶园土壤酸化现状

我国茶园土壤呈现出明显酸化趋势始于20世纪80年代中后期，浙江等6省茶园土壤pH值在5.0以下的占70%左右（其中pH值低于4.0的占12.5%）[4]。根据中国农业科学院茶叶研究所吴洵等在1986—1990年对江西、湖南、广东、广西、贵州和安徽等省的低丘红壤茶园pH值调查，pH值在5.1～6.0的茶园仅占23.2%，pH在4.1～5.0的占58.3%，pH＜4.0的茶园也有相当比重，达12.5%，且发现有不少pH值在3.0以下的茶园。苏、浙、皖3省茶园最适宜茶树生长的土壤由1990—1991年的59.4%下降到了1998年的20.3%[4]。茶园土壤的酸化不仅直接影响茶叶的生产和茶叶品质的提高，还可导致土壤养分贫瘠化和土壤肥力的下降[5-7]。21世纪初，在国家茶产业技术体系平台的支持下，调查取样分析了全国13个省市主要茶区的茶园土壤，共计2 135份，pH小于3.5的占5.3%、pH 3.5～4.0的占10.3%、pH 4.0～4.5的占56.7%、pH 4.5～5.0的占17.5%、pH大于5的占10.2%，平均酸化速率为每年0.05 pH。可见，我国茶园土壤酸化日趋加重，土壤pH值适宜的茶园比例在不断减少[8-10]。

二、茶园土壤酸化的主要成因

引起茶园土壤酸化的因素是多方面的，如土壤脱硅富铝化过程、茶树自身生物化学循环、化学氮肥的过量施用、酸沉降等。土壤酸化本是一个较为缓慢的自然过程，但近几十年来由于高强度人为活动的影响，土壤酸化的进程日益加剧，对生态环境和农业生产的危害加重，热带和亚热带地区茶园土壤酸化情况尤为严重。

1.茶园土壤自然酸化过程

由于茶园大都分布在热带、亚热带山地丘陵地区，在高温、多雨的气候条件下，极易发生脱硅富铝化过程，土壤中的盐基离子淋失严重，铁、铝则相对富集。当降雨量大于蒸发量时，土壤中可以发生淋溶过程，即进入土壤中的水带着土壤中的可溶性物质沿剖面向下迁移进入地下水，或随地表径流进入地表水。由于H+的性质非常活泼，当降雨中含有H+或土壤中有H+产生时，会消耗土壤中的碱性物质；另一方面，土壤中的碱性物质也可在淋溶过程中随水分迁移流失。这两个过程使土壤中的碱性物质不断消耗，土壤的酸碱平衡被破坏，土壤逐渐呈酸性反应。其次，在茶树生长过程中会吸收土壤中大量的盐基离子，为了维持土壤电荷平衡，植株会向土壤中释放大量的H+，使土壤酸化[11-12]。茶树的采摘过程也会带走大量的盐基离子，使土壤中的盐基饱和度下降，H+、Al3+浓度增加，使土壤进一步酸化[13]。

茶园土壤中含有多种有机酸，有机酸是茶园土壤物质的重要组成部分[14]，茶树根系分泌的有机酸也是导致茶园土壤酸化的一个重要因素。茶树在生长过程中会产生多酚类等有机化合物，以分泌物或凋落物的形式进入土壤[15]。凋落物中酚类物质主要是以单宁酸为主的一类具有羟基芳香环功能团的化合物[16]，有研究表明在低浓度范围内，随着单宁酸浓度的增加，土壤中活性Al含量增加，其原因是有机酸引起土壤酸化，从而活化了土壤中的Al[17]。

2.茶园土壤酸化的人为因素

茶园土壤自然酸化过程的速度一般是相对缓慢的。然而，近几十年来由于人为活动的强度不断增加，特别是化学氮肥的过量投入，使得大量外源H+不断进入土壤，加速了茶园土壤酸化进程。茶树是叶用作物，对氮肥的需求比其他作物要高很多，为保证茶叶高产，向茶园中施入大量的氮肥。每年因为采摘大约要消耗纯氮135 kg/hm2，所以为了维持茶园土壤肥力水平，每年至少需要向土壤中补充375 kg/hm2的氮肥[18]。由于茶园传统施肥管理中，偏施氮肥，特别是铵态氮肥和酰胺态氮肥，而NH4+与盐基离子竞争吸附位点，从而造成盐基离子的淋溶，促进土壤酸化。有研究表明每年向1 hm2土壤中施入500 kg的氮会产生32.5 kmol的H+[19]。另外，氮肥的投入，增加了作物产量，将带走更多的盐基离子，留下更多的H+，加速了土壤酸化，这是施氮肥导致土壤酸化的间接原因[13]。

3.酸沉降

酸雨是导致土壤酸化的原因之一。酸雨中的H+与土壤胶体表面吸附的盐基离子进行交换，被交换下来的盐基性离子随渗漏水淋失，同时土粒表面的H+又会自发地与矿物晶格表面的Al发生反应，转化成交换性Al。酸沉降导致土壤溶液中SO42-和NO3-浓度增加，也促进了盐基离子的淋失，加速了土壤酸化[20]。在酸雨影响下，SO42-、NO3-、有机阴离子是加速土壤酸化和盐基淋溶损失的主要阴离子，外源H+的进入会加速铝离子水解。自然因素与人为因素导致土壤酸化的实际酸化速率差异表明：HCO3-、RCOO-在土壤剖面中的淋失状况可反映自然土壤的酸化速率，而SO42-和NO3-淋溶产生的质子负荷揭示土壤受人为因素影响的酸化速率。

三、茶园土壤酸化的危害性

土壤化学性状恶化，土壤中营养元素的有效性及保肥供肥能力下降，盐基饱和度降低，土壤缓冲性能下降，硅铝酸盐溶出，加剧酸化。另外随着pH降低，氮、磷、钾、钙、镁、硫等养分的有效性降低，从而影响了茶树对养分的吸收和利用效率。

土壤物理性状不良，土壤水稳性团聚体结构崩解，物理性状变差，容重和紧实度增加，通透性下降，土壤板结，地力下降。水分和养分利用效率低。随着酸性的增强，土壤中的腐殖质多变为可溶性的腐植酸，易于淋失，含量低，又缺乏钙素，同时由于土壤胶体吸收了较多的氢离子，进而土壤难以形成良好的团粒结构。

随着土壤环境的酸化，土壤微生物群落的分布与丰度受到影响，土壤微生物的种群和数量减少，微生物的生长和活动受到抑制，根际病害增加，土壤有机物分解和土壤中C、N、P、S的循环转化受阻。

酸化对土壤环境安全的影响，随着土壤酸度增强使得某些重金属元素的溶解性、移动性、有效性增加，将导致茶树被动吸收和积累重金属，污染水体，增加环境负荷。

四、茶园土壤酸化阻控与改良措施

1.化学改良

通过施用白云石粉（CaCO3+MgCO3），对长期过量施用化学氮肥所引起的茶园土壤酸化改良效果较好，白云石粉含有大量钙镁离子能快速和稳定增加土壤的阳离子交换量。当土壤pH＜4.0时，建议施用白云石粉进行改良。白云石粉施用量的确定，如黄红壤酸化茶园，若将土壤pH值从3.9左右调整至5.0，每亩一次性需施用250～300 kg的白云石粉，建议在秋季结合深耕施入，耕深控制在25～30 cm。

2.有机改良

利用有机无机复合型酸化改良剂和生物有机肥协同作用调节酸化茶园土壤pH，提高土壤有机质，补充由于土壤酸化而造成的盐基离子淋失，增强土壤缓冲性能，缓解酸化速度。当土壤4.0≤pH≤4.5时，建议施用有机无机复合型改良剂进行改良。如黄红壤酸化茶园，若将土壤pH值从4.1左右调整至5.0，每亩一次性需施复合型改良剂250 kg+有机肥100 kg，建议在秋季深耕施入，耕深控制在20～25 cm。

3.物理改良

利用新型材料生物质炭多孔隙的表面特性和丰富的芳环结构，为土壤微生物寄存提供附着位点和空间，同时调控土壤微环境的理化性质，增加离子交换的位点，提高土壤CEC。当土壤4.2≤pH≤4.5时，通过施用新型材料生物炭，提高土壤的吸附性能，减少盐基离子的淋失，增加土壤有机碳，进而提升土壤pH。每亩年用量300 kg，连续3年为一周期，建议在秋季深耕施入，耕深控制在25～30 cm。同时，注重有机无机相结合的肥料结构，通过增施有机肥提高土壤缓冲能力来缓解土壤酸化，维持酸化土壤的改良效果，防止酸化的反复。

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