土壤调理粉剂施用量对贵州茶园土壤养分化学计量特征的影响

柳小兰　杨莹　邓廷飞　王道平　潘卫东　王若焱　宋攀　文治瑞

摘 要：以貴州安顺蚕种场茶园土壤为研究对象，探讨了土壤调理粉剂不同用量对茶园土壤营养元素、C/N、C/P及N/P化学计量比的影响，以期寻找有机高效栽培手段，为茶产业裂变式的发展提供重要的指导意义。结果表明：（1）4个不同处理的土壤pH值、有机质及全氮平均含量均表现为A处理>C处理>B处理>CK;碱解氮平均含量表现为C处理>A处理>B处理>CK;全磷平均含量表现为B处理>A处理>C处理>CK;速效磷平均含量表现为A处理>B处理>C处理>CK。（2）研究区域的土壤肥力除了CK的速效磷为丰富水平外，其余指标均达到极丰富水平。（3）A、B、C三种处理对改善土壤酸化及增加土壤肥力均有着很大的影响，但随着调理粉剂用量的增加，影响较小。（4）土壤C/N表现为CK>A处理>C处理>B处理，土壤C/P表现为C处理>CK>A处理>B处理;土壤N/P表现为C处理>B处理>A处理>CK。综合4种处理方式对土壤肥力及土壤养分供给能力，贵州安顺蚕种场茶园的土壤调理粉剂用量优先考虑A处理，即40 kg/667m2。

关键词：土壤调理粉剂;碳氮磷;化学计量特征;贵州

中图分类号：S156.2  文献标识码：A

文章编号：1008-0457（2021）05-0076-06    国际DOI编码：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2021.05.012

Effect of Application Rate of Soil Conditioning Powder on Stoichiometric Characteristics of Siol Nutrients in Tea Garden in Guizhou Province

LIU Xiaolan1，YANG Ying1，DENG Tingfei1，WANG Daoping1*，PAN Weidong1，WANG Ruoyan2，SONG Pan3，WEN Zhirui4

（1.Guizhou Medical University/The Key Laboratory of Chemistry for Natural Products of Guizhou Province and Chinese Academy of Sciences，Guiyang，Guizhou 550014，China;2.Guizhou University of Traditional Chinese Medicine，Guiyang，Guizhou 550025，China;3.Silkworm Seed Farm of Anshun City，Anshun，Guizhou 561009，China;4.Education Department of Guizhou Province，Guiyang，Guizhou 550081，China）

Abstract：Taking the soil of ecological tea garden in Anshun silkworm seed farm of Guizhou province as the research object，the effects of soil conditioning powder at different dosage on nutrient elements and stoichiometric ratios of C/N，C/P and N/P in tea garden soils were explored，so as to find organic and efficient cultivation methods，which should provide important guiding significance for the fission-type development of tea industry.The results showed that：（1） The pH，organic matter and total nitrogen content of soils in the four different treatments were treated as A treatment>C treatment>B treatment>CK;the average content of alkali-hydrolyzed nitrogen showed as C treatment>A treatment>B treatment >CK;the average content of total phosphorus was B treatment>A treatment>C treatment>CK;the average content of available phosphorus showed as A treatment>B treatment>C treatment>CK.（2） The soil fertility in the study area reached the extremely abundant level except for the available phosphorus of CK treatment，which was abundant.（3） The three treatments A，B and C have a great effect on improving soil acidification and increasing soil fertility，but the effect was relatively small with the increase of the amount of conditioning powder，（4） Soil C/N ratio performed CK>A treatment>C treatment>B treatment，while soil C/P ratio was C treatment>CK>A treatment>B treatment;results of soil N / P ration was C treatment>B treatment>A Process>CK.Based on the fertility and nutrient supply capacity of soils at four treatments，the amount of soil conditioning powder used in Guizhou AnShun silkworm seed farm tea garden is prior to A treatment.

Keywords：soil conditioning powder;carbon，nitrogen and phosphorus;chemometric characteristics;Guizhou

基金项目：贵州省科技计划项目（黔科合支撑[2020]1Y121）;贵州省科技计划项目（黔科合服企[2020]4013）;贵州省科技计划项目（黔科合支撑[2018]2352）;贵阳市科技项目（筑科合同[2017]8-2）

茶是当今世界上最受欢迎的天然健康饮品之一，近年来，茶叶的销量在不断增加，各类茶叶深加工产品也在不断的涌现[1]。贵州省是国内唯一兼具低纬度高海拔寡日照的省份，茶叶品质优秀为业界所公认，并多次在茶叶评比中获得殊荣[2]。土壤是茶树生长的立地之本，是茶树优质、高产、高效的最基本条件[3]。茶树生长发育所需营养元素多由土壤供给，土壤氮磷钾对茶叶起着重大作用，不仅能影响茶叶生长状况，决定其产量，还能影响茶叶中氨基酸、茶多酚和咖啡碱等诸多内含物质的含量，决定其品质，因此，适宜的氮磷钾含量是茶叶优质高产的必要前提[4]。由于海拔、气候等多方面原因，贵州在茶叶生产要素方面有独特的优势，但配套的茶园管理水平相对落后，茶农科学施肥的意识及其技术不够，普遍重施基肥，轻施追肥;重施化肥，轻施有机肥;重施氮肥，轻施磷肥、钾肥。另外，伴随着我国农业结构调整，耕地复种指数提高导致土壤板结、通透性变差、养分失调、肥力下降，再加上投入大量的农药、化肥及环境污染等因素，主要农作物田地耕作和生态条件逐步恶化，直接影响作物的产量及品质，也降低了农民收入[5]。目前，这些问题导致了我国茶园土壤存在土壤酸化及养分含量相对不足等问题，已经对茶农的经济效益造成了影响，同时也严重制约了贵州茶产业的可持续发展[6-7]。研究土壤C、N、P的化学计量学特征，对揭示土壤养分的限制情況以及研究C、N、P循环和平衡机制具有重要意义。土壤调理剂具有调节水分供应、改良土壤酸碱度与质地结构、改善养分的供应状况等作用[8-9]，因此，探讨不同用量的土壤调理剂对茶园土壤营养元素及C、N、P化学计量比的影响，并对C、N、P养分限制作用进行判断，以期改善土壤板结、酸化以及土壤肥力下降等问题，寻找有机高效栽培手段，实现具有低投入、高产出、高品质、高安全性的“一低三高”特征的茶产业提质增效，为茶产业裂变式的发展提供重要的指导意义。

1 材料与方法

1.1 试验时间及区域概况

试验时间为2016年10月至2017年谷雨茶采收完毕。试验地点在安顺市西秀区旧州镇蚕种场。旧州镇地处东经105°14′～106°43′，北纬25°51′～26°42′之间，属于云贵高原东部的洼地丘陵地带，地势西北高东南低，旧州镇境内气候属北亚热带季风性风湿气候，受东南季风影响，年平均气温14.3 ℃，极端气温最高34.3 ℃，最低-2 ℃，全年无霜期269.9 d，年均降雨量1360 mm，其镇域面积11 695 hm2，其中耕地面积2292.9 hm2，是典型的传统农业大镇。根据现场情况，地块选择中等肥力水平和具有代表性的茶园实施。试验土壤类型为黄壤。

1.2 试验材料

土壤调理粉剂主要来源为谷糠加青蒿中药复方。经贵州省遵义市质检院检测，有机质含量为99%，氮磷钾总含量7.2%。

1.3 试验设计

冬季管理时在施用粒满丰有机肥400 kg/667m2基础上分别施用不同水平土壤调理粉剂。试验设4个土壤调理剂用量处理，分别为0 kg/667m2（CK）、40 kg/667m2（A处理）、50 kg/667m2（B处理）和60 kg/667m2（C处理），每个处理3次重复，测量参试每行茶园行距、蓬宽以确定小区面积。该试验区2016年11月12日在冬管时将基肥与粒满丰有机肥分别同时施用50%，将剩下的50%作为追肥在次年2月19日施用。

1.4 土样采集与制备

于2017年3月28日，用GPS定位，采用S形取样法对茶树根系土壤样品进行采集，每个样品均以5点法取0～20 cm的土壤混合而成，充分混合后用四分法反复取舍，最后保留1 kg。共采集土壤样品12个，每个处理3个。将土壤样品运回实验室，倒入干净的塑料膜上，并剔除石砾、残根等杂物，均匀铺开，置于阴凉通风处自然晾干。晾干后充分混匀，按对角线四分取土法分取一半样品保存备用，另一半样品研磨后先过2 mm尼龙网筛，然后用四分法取20 g左右经玛瑙研钵研细过0.25 mm尼龙网筛，充分混合均匀待用。

1.5 测定项目及方法

土壤pH值采用电极电位法（土水比1∶2.5）测定;有机质含量采用高温外加热重铬酸钾氧化—容量法测定;土壤全氮含量采用半微量凯氏法测定;土壤碱解氮含量采用半微量凯氏法测定;土壤磷含量采用钼锑抗比色法测定[10]。

1.6 统计分析

采用Excel 2007对试验数据进行统计，使用DPS（v7.05）进行差异性及相关性分析。

1.7 土壤养分分级评价标准

根据土壤养分状况系统研究法[11]与中国第二次土壤普查养分分级标准[12]（表1）所设定临界指标，对不同土壤调理粉剂处理下安顺蚕种场茶叶种植区的土壤肥力状况进行诊断评价。

2 结果与分析

2.1 不同处理下土壤碳、氮、磷含量特征

据表2可知，不同处理下土壤碳、氮、磷含量各异。CK的土壤呈强酸性，其余三种处理均呈中性。4个不同处理的土壤pH值、有机质及全氮平均含量均呈现出A处理>C处理>B处理>CK的趋势，其中A处理与C处理的土壤pH和土壤有机质间无差异显著，其余处理间均存在显著差异（P<0.05）;全氮的四个处理间均有显著差异（P<0.05）。碱解氮平均含量呈现出C处理>A处理>B处理>CK的趋势，B处理与C处理间差异不显著，其余处理间均有显著差异（P<0.05）。全磷平均含量呈现出B处理>A处理>C处理>CK的趋势，A处理与B处理间差异不显著，其余处理间均有显著差异（P<0.05）。速效磷平均含量呈现出A处理>B处理>C处理>CK趋势，4种处理间均有显著差异（P<0.05）。整体而言，研究区域的土壤肥力除了CK的速效磷为丰富水平外，其余指标均达到极丰富水平;施用调理粉剂的A、B、C三种处理与CK相比，不论是对改善土壤酸化，还是增加土壤肥力均有着很大的影响，但随着调理粉剂用量的增加，对土壤酸碱性以及土壤肥力状况没有较大的改变。

2.2 不同处理方式下贵州茶园种植土壤碳氮磷比值特征  对不同土壤调理粉剂处理下贵州安顺蚕种场茶园土壤C/N、C/P及N/P化学计量比进行统计（图1）可知，各个处理下的化学计量比差异各异。其中，A、B、C处理下的土壤C/N值较为接近，CK的土壤C/N值分别是A、B、C三种处理的1.4倍、1.3倍和1.3倍，其中除了B和C处理间差异不显著，其他处理间均存在显著性差异（P<0.05）。

对C/P值而言，C处理下的土壤C/P值最大，分别是CK、A、B处理的1.2倍、1.5倍、1.6倍，其中四种处理间差异均显著（P<0.05）。

四种处理下的土壤N/P值表现为C处理>B处理>A处理>CK处理。C处理下的N/P值分别是CK、A、B处理的1.4倍、1.2倍、1.1倍，其中除了CK与B处理间无显著差异，其他处理间均存在显著差异（P<0.05）。

2.3 土壤化学计量比与影响因子的相关性

由表3可以看出，CK的C/N与土壤pH、碱解氮呈显著负相关，与全磷、速效磷呈显著正相关;C/P与全氮呈极显著正相关;N/P与全磷、速效磷呈显著负相关。A处理下，C/N与土壤pH呈极显著负相关，而与有机质、全氮呈显著负相关，C/P与有机质、全磷呈显著负相关，N/P与全磷呈显著负相关;B处理下，C/N与pH呈极显著负相关，与碱解氮呈极显著正相关，与全磷呈显著负相关;C处理下，C/N与pH呈极显著正相关，与其他影响因子无相关性。这表明不同的处理方式会影响土壤元素与土壤化学计量比之间的相关性。

3 结论与讨论

3.1 不同处理方式对土壤C、N、P含量的影响用，其组织内含量的高低及成分组合状况，都会受到土壤养分元素含量的影响，其中C是植物生长中的结构性元素，而N、P是植物生长中的限制性元素。土壤有机质是土壤固相部分的重要组成成分，土壤有机质中含有C、N、P等植物生长所需的元素，是植物生长所需营养的主要来源，不仅能促进植物的生长发育，改善土壤的物理性质，还能促进微生物和土壤生物的活动，促进土壤中营养元素的分解，提高土壤的保肥性和缓冲性的作用[13]，对土壤质量的维持起着关键的作用[14]。土壤养分全量是土壤肥力评价的指标，土壤养分全量主要与植物体内养分循环、成土母岩类型（主要是磷和钾）及施肥措施的影响有关[15]。土壤养分的速效态是植物能够直接吸收利用的形态，其含量的高低代表土壤养分供给能力的高低。本研究中4种处理方式下的土壤肥力状况，除了CK的速效磷为丰富水平外，其余指标均达到极丰富水平。土壤pH和土壤有机质的A理与C處理间无差异显著，碱解氮B处理与C处理间差异不显著，全磷A处理与B处理间差异也不显著，其他均存在显著性差异。施用土壤调理粉剂的A、B、C三种处理与CK相比，在改善土壤酸化以及提升土壤肥力方面起着很大的作用，但随着调理粉剂用量的增加，对土壤酸碱性以及土壤肥力方面没有较大的改变。因此，为缩减成本，A处理方式为土壤调理粉剂最佳用量。

3.2 不同处理方式对土壤化学计量特征的影响

BatjesS[16]研究发现，土壤C分解速率与土壤C/N化学计量比呈显著负相关，这是因为土壤微生物的生命活动，既需要碳素做能量，也需要氮素来构成自己的身体，通过土壤C/N化学计量比能够判断土壤中有机质的分解速率，进而把土壤C/N化学计量比作为土壤质量的诊断指标[17]。本研究的C/N比值范围为10.26～16.08，平均值为12.14，处于全国的平均水平（10～12）和全球平均水平（14.3）之间[18]，所以研究区域的有机质分解速率及矿化作用水平适中，不易造成土壤中可利用的营养元素不足。

N和P是植物生长的必需矿质营养元素和生态系统常见的限制性元素，N/P比是相对稳定的，可预测N和P等养分供应的状况，当N/P比小于14.5时是受N素限制，N/P比大于14.5时是受P素限制[19]。本研究的N/P比值范围为1.30～2.47，平均值为1.86，低于全国的平均水平（3.9）和全球平均水平（5.9），表明研究区域茶叶的生长主要受到N限值。

土壤C/P比值是衡量微生物矿化土壤有机物质释放P或从环境中吸收固持P潜力的一种指标，是土壤P矿化能力的标志[20]。土壤C/P与土壤磷有效性高低呈负相关，土壤C/P比值小，说明微生物在矿化土壤有机质中释放磷的潜力较大，促进土壤中有效P含量的增加，其有效性高;而C/P比值高则表明土壤微生物对土壤有效磷具有同化趋势，容易出现微生物与作物竞争性吸收土壤有效磷的现象，具有较强的固磷潜力，从而不利于植物的生长[21]，本研究中土壤的C/P比值范围为14.43～27.43，远低于我国平均值（136）和全球平均值（186）[22]，表明研究区域土壤微生物在土壤有机质中释放磷的潜力较大，对土壤的P表现为净矿化，土壤P有效性较高，这与陈印平等[23]的研究结果一致。CK、A、B、C四个处理下，C/P比值分别为23.30、20.61、18.45、24.87，随着土壤调理粉剂用量的增加呈现出先降低后增加的趋势，表明B处理效果最佳，但与A处理效果相差较小，为节约成本，同土壤养分含量一致，A处理为土壤调理粉剂最佳用量。

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通讯作者：王道平（1971—），男，本科，副研究员，主要从事中药质量控制研究，E-mail：84531970@qq.com.