望谟县古茶树集中分布地土壤养分分析与综合评价

徐富林 赵 燕 宋勤飞 牛素贞

1.望谟县农业农村局，贵州 望谟 552300；2.贵州大学茶学院，贵州 贵阳 550025

0 引言

贵州省望谟县有丰富的古茶树资源，但近年来因当地居民的粗放管理和过度采摘，古茶树资源受到了严重破坏［1-2］。因此，对望谟县古茶树分布地土壤进行养分分析与综合评价，制订科学的开发和保护措施，对保护和开发古茶树资源、促进望谟县古茶树资源可持续利用具有重要意义。鉴于此，笔者在对望谟县古茶树资源进行普查的基础上，选取邮亭等9 个古茶树集中分布地进行土壤理化指标测定，并采用主成分分析法对古茶树分布地土壤养分状况进行评价，为科学保护、合理开发利用古茶树提供理论依据。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

从望谟县关寨、高寨、鸭龙、邮亭、八步、铁炉、懂闹、水秧和郊纳等9 个古茶树集中分布地采集土样进行试验。

1.2 试验方法

1.2.1 土壤采集及制备。在每个古茶树集中分布地选取5 个古茶树种群密度最大区域，每个区域设置600 m（220 m×30 m）的样地，在每个样地的对角线上设置5 个点，在每个点挖1 个土壤剖面采集10～60 cm 土层的土壤，将从5 个点采集的土样混合，去除杂质和石块后，按四分法取1 kg左右土样［3-4］。将土样在室内摊于白纸上自然风干，并挑除植物细根及石块，用木棒磨碎、过尼龙筛备用［5］。

1.2.2 土壤理化指标测定。土壤pH 值采用水浸提电位法测定［6］，有机质含量采用重铬酸钾容量法测定，全钾含量采用氢氟酸消解法测定，全氮含量采用半微量凯氏定氮法测定，全磷含量采用HCLO4-H2SO4法测定，碱解氮含量采用碱解扩散法测定，速效磷含量采用盐酸硫酸浸提法测定，速效钾含量采用乙酸铵浸提-火焰光度法测定，交换性钙含量和交换性镁含量采用乙酸铵交换-原子吸收分光光度法测定，有效铁含量采用二乙三胺五乙酸浸提法测定。

2 试验结果与分析

2.1 土壤pH值及有机质含量分析

由表1 可知，望谟县古茶树集中分布地土壤pH 值为3.70～5.20，均值为4.12。在9 个集中分布地中，66%的土壤pH 值小于4，说明望谟县大部分古茶树生长地土壤酸化严重。

表1 望谟县古茶树集中分布地土壤类型、古茶树数量及土壤养分状况

由表1 可知，望谟县古茶树集中分布地土壤有机质含量为4.75～50.90 mg/kg，均值为13.74 mg/kg，变异系数为35.44%，属于中等变异。其中，只有水秧村土壤有机质含量高于30.00 mg/kg，其余分布地土壤有机质含量均低于20.00 mg/kg。由此可见，望谟县88.9%的古茶树集中分布地土壤有机质处于缺乏状态。

2.2 土壤矿质元素含量分析

由表1可知，望谟县古茶树集中分布地土壤全氮含量为0.59～2.76 g/kg，均值为1.07 g/kg，变异系数为21.49%，属于中等变异。其中，水秧村土壤全氮含量高于1.50 g/kg，全氮含量丰富；懂闹、铁炉、邮亭和郊纳等分布地土壤全氮含量为0.75～1.50 g/kg，处于中等肥力水平，适宜茶树生长；八步、关寨、鸭龙、高寨等分布地土壤全氮含量低于0.75 g/kg，全氮缺乏。望谟县古茶树集中分布地土壤碱解氮含量为25.36～167.56 mg/kg，均值为72.55 mg/kg，变异系数为34.20%。其中，水秧村土壤碱解氮含量高于150.00 mg/kg，碱解氮含量丰富；邮亭、懂闹、铁炉等分布地土壤碱解氮含量在60.00～120.00 mg/kg，处于中等水平，适宜茶树生长；关寨、郊纳、高寨、八步、鸭龙等分布地土壤碱解氮含量低于60.00 mg/kg，碱解氮缺乏。在9个分布地中，水秧村土壤有效磷含量为12.21 mg/kg（处于中等肥力水平，对茶树生长发育产生积极影响），其余8个分布地的土壤有效磷含量都低于5.00 mg/kg，有效磷缺乏。在9个分布地中，仅关寨土壤有效钾含量高于50.00 mg/kg，其他分布地的土壤有效钾含量在50.00 mg/kg以下。

由表1 可知，望谟县古茶树集中分布地土壤交换性钙、交换性镁、有效铁含量差异极大。望谟县古茶树集中分布地土壤交换性钙含量为34.92～2 232.04 mg/kg，均值为539.02 mg/kg，变异系数为130.08%，变异较大。土壤交换性钙含量以邮亭最高（2 232.04 mg/kg），鸭龙最低（34.92 mg/kg）。望谟县古茶树集中分布地土壤交换性镁含量为24.33～224.46 mg/kg，均值为85.67 mg/kg，变异系数为85.20%。邮亭和八步的土壤交换性镁含量高于150.00 mg/kg，含量丰富；关寨、郊纳、铁炉的土壤交换性镁含量在50.00～150.00 mg/kg，交换性镁含量适宜；其余4个分布地土壤交换性镁含量低于50.00 mg/kg，交换性镁缺乏。在9个分布地中，懂闹、水秧、铁炉、邮亭土壤有效铁含量大于15.00 mg/kg，有效铁含量丰富；关寨、高寨土壤有效铁含量为4.50～15.00 mg/kg，处于中等水平，适宜茶树生长；八步、鸭龙、郊纳土壤有效铁含量低于4.50 mg/kg，有效铁缺乏。

2.3 土壤养分指标相关性分析

由表2 可知，望谟县古茶树集中分布区土壤有机质含量与全氮、全磷、碱解氮、有效磷、有效铁含量之间呈极显著正相关，与全钾含量呈显著负相关；全氮含量与全磷、碱解氮、有效磷、有效铁含量之间呈极显著正相关，与全钾含量呈显著负相关；全磷含量与碱解氮、有效磷、有效铁含量之间呈极显著正相关，与全钾含量呈显著负相关；碱解氮含量与有效磷、有效铁含量之间呈极显著正相关，与全钾含量呈极显著负相关；有效磷含量与有效铁含量之间呈极显著正相关性，与全钾含量呈显著负相关；交换性钙含量与交换性镁含量、pH值之间呈极显著正相关；古茶树分布数量与土壤养分指标无显著相关性。

表2 望谟县古茶树集中分布地土壤养分指标相关性

2.4 土壤养分指标主成分分析

采用主成分分析法对12 个指标进行综合分析，以特征值大于1 提取3 个主成分，前3 个主成分的贡献率分别为54.634%、26.393%、9.513%，详见表3。当主成分个数达到3 时，累积贡献率已达到90.540%，即3 个主成分代表了望谟县9 个古茶树集中分布地土壤养分90.540%的信息量。

表3 各指标特征值、贡献率及累积贡献率

由表3、表4可知，第1主成分的特征值是6.556，累积贡献率为54.634%，第1主成分在土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷、有效铁含量上有较高的载荷，其特征值分别为0.991、0.983、0.932、0.988、0.950、0.922，说明第1 主成分反映了土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷、有效铁含量等信息；第2 主成分的特征值是3.167，累积贡献率为81.027%，第2 主成分在土壤交换性钙、交换性镁含量及pH 值上有较高的载荷，其特征值分别为0.946、0.847、0.876，说明第2 主成分主要反映了土壤交换性钙、交换性镁含量及pH 值这3个指标的信息；第3 主成分的特征值为1.142，累积贡献率为90.540%，第3 主成分在土壤速效钾含量这一指标上有较大的载荷，说明第3 主成分主要反映了速效钾含量这一指标的信息。根据各养分在不同因子上的载荷不同，可以确定土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷、有效铁、交换性钙、交换性镁含量及pH值和速效钾为望谟县古茶树集中分布地土壤的特征养分。

表4 各指标主成分的特征向量

2.5 土壤养分综合评价

采用综合评价函数（IFI=0.546 34×F1+0.263 93×F2+0.095 13×F3）对不同分布地的土壤养分进行综合评价分析，详见表5。由表5 可知，望谟县古茶树集中分布地土壤综合得分差异较大，八步土壤综合得分157.93 分，表明其土壤肥力最高；邮亭土壤综合得分2.59 分，表明其土壤肥力最低。八步、关寨土壤肥力总体良好；水秧、懂闹、鸭龙、郊纳土壤养分综合得分较高，土壤肥力较好；铁炉、高寨、邮亭土壤养分综合得分较低，土壤肥力较差。

表5 望谟县古茶树集中分布地土壤养分综合评价

3 结论与讨论

茶树是典型的喜酸性植物，适宜的土壤酸碱度有利于茶树根系对营养成分的吸收。有研究表明，土壤酸化程度会随着茶树年龄的增大而加剧。该研究中除关寨和邮亭古茶树集中分布地土壤pH 值适宜茶树生长外，其他7 个分布地土壤均酸化严重。导致土壤酸化的原因有茶树根系的正常代谢活动，茶树自身的物质循环（包括茶树枝叶自然凋落等），以及酸雨和氮肥的大量、长时间施用等。在该研究中，除水秧外，其余8 个古茶树集中分布地土壤有机质均较为缺乏。这一现象表明茶树枝叶自然凋落后形成的有机质不多或者被冲走。因此，望谟县古茶树分布地土壤酸化与茶树枝叶自然凋落无关，更可能与该区域古茶树长期无人管理而分泌有机酸有关。9 个分布地中有6 个分布地的土壤pH 值小于4.0，但仍有大量野生茶树分布，且茶树长势和品质较好。由此可见，部分茶树对酸化的土壤具有较强的适应性，望谟县古茶树有耐酸化土壤的特异种质。

氮、磷、钾是植物生长的必需元素，其供应量直接影响植物生长。望谟县多个古茶树分布地土壤存在不同程度的缺素状况，八步、关寨、鸭龙、懂闹、郊纳、高寨、铁炉、邮亭等分布地有机质缺乏，八步、关寨、鸭龙、高寨分布地全氮、有效氮缺乏，八步、关寨、鸭龙、懂闹、郊纳、高寨、铁炉等分布地全磷、有效磷缺乏，八步、水秧、鸭龙、懂闹、郊纳、高寨、铁炉、邮亭等分布地有效钾缺乏。这严重限制了茶树的生长，不利于古茶树资源的保护和利用，需要采取相应措施改良土壤，从而对野生茶树进行保护。从9 个分布区来看，土壤全氮缺乏的区域也缺乏有效氮，全磷缺乏的分布地也缺乏有效磷，因此要适当补充缺乏的矿质元素。因此，望谟县要根据古茶树各分布地土壤养分含量实际，针对性地制订古茶树保护与利用方案。

该研究还发现，古茶树分布数量与土壤全氮、碱解氮、全磷、有效磷、全钾、速效钾、有效铁、交换性钙、交换性镁、有机质等含量无显著相关性，部分地区在土壤有机质、氮、磷、钾含量严重缺乏的情况下，仍有大量的古茶树长期存活，并且长势较好。这是否意味着这些古茶树具有独特的矿质营养吸收机制，还有待进一步研究。