茶園土壤養(yǎng)分狀況與分布

王紅娟++龔自明++陳勛++王郁

摘要：采用網(wǎng)格法采集了土壤樣品，室內(nèi)測試分析其pH、有機質（OM）、有效氮（NO3--N和NH4+-N）、有效磷（P）、速效鉀（K）、鈣（Ca）、鎂（Mg）、硫（S）以及微量元素的含量，并作出茶園土壤養(yǎng)分分布圖。結果表明，茶園土壤pH低于4的約占1/3，酸化狀況嚴重。土壤速效N、P、K和Mg缺乏的比例均在60%以上，有效Mg缺乏最嚴重，達到75%；其次是有效Zn和B，缺乏的比例超過了1/3；速效Ca、S、Fe、Cu和Mn的含量豐富。土壤NH4+-N含量自南向北，自東向西呈減少的趨勢?；钚运帷O3--N、有效P和速效K的分布基本一致，由東向西逐漸減少。茶園土壤有效Ca含量分布規(guī)律是自北向南逐漸減少，自中部向兩端逐漸增加。茶園土壤有效Mg的含量缺乏面積較大，含量適中的區(qū)域零星分布在北部。土壤有效S從西到東含量減少。有效Fe中部高南北低。土壤有效Cu含量豐富，分布規(guī)律是南高北低。大部分區(qū)域土壤有效Zn含量豐富，中北部含量稍低于其他區(qū)域。土壤有效Mn的分布比較復雜，低于臨界值的區(qū)域分布在西部和中北部。

關鍵詞：茶園；GPS；GIS；土壤養(yǎng)分；空間分布

中圖分類號：S155.4+5；S571.1 文獻標識碼：A 文章編號：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

湖北省是中國產(chǎn)茶大省和名優(yōu)綠茶生產(chǎn)大省，綠茶、有機茶在國際市場上具有明顯的競爭優(yōu)勢，茶葉已成為湖北省經(jīng)濟作物中的骨干品種和丘陵山區(qū)的支柱產(chǎn)業(yè)。目前湖北省茶葉生產(chǎn)中存在的一個重要問題是單產(chǎn)低，土壤肥力狀況可能是其主要影響因素之一。本研究在網(wǎng)格取樣和測試分析的基礎上，擬較全面了解茶園土壤肥力和分布狀況，明確茶園土壤養(yǎng)分限制因子，提出茶園培肥的主要模式，為湖北省茶園土壤平衡施肥、提高茶葉產(chǎn)量和品質提供重要的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

采用15 m×15 m的網(wǎng)格采集湖北省武漢市江夏區(qū)金水閘湖北省農(nóng)業(yè)科學院果樹茶葉研究所茶園土壤樣品，不銹鋼土鉆取樣，取樣深度為40 cm，共取土壤樣品212個，同時對每個采樣點進行GPS定位（圖1）。土壤樣品采集以后置于通風、陰涼干燥的地方自然風干，磨碎過篩。

1.2 樣品測定

速效養(yǎng)分包括堿溶有機質（OM）、銨態(tài)氮（NH4+-N）和速效P、K、Ca、Mg、S、B、Cu、Fe、Mn、Zn。速效養(yǎng)分采用土壤養(yǎng)分系統(tǒng)研究法（ASI法）測定[1]。水土比2.5∶1，pH計測定pH；P、K、Cu、Fe、Mn、Zn的聯(lián)合浸提采用ASI（0.25 mol/L NaHCO3-0.01mol/L EDTA-0.01mol/L NH4F）作為浸提劑，P用鉬銻抗比色法測定，K、Cu、Fe、Mn、Zn采用原子吸收分光光度計測定。NH4+-N、Ca、Mg的聯(lián)合浸提采用1 mol/L KCl作為浸提劑，NH4+-N用靛酚藍比色測定，Ca、Mg用原子吸收分光光度計測定。S、B采用0.08 mol/L的CaCO3作為浸提劑，S用BaSO4比濁法測定，B用姜黃素比色法測定。有機質用0.2 mol/L NaOH-0.01 mol/L EDTA-2%甲醇溶液提取，比色法測定。

1.3 土壤養(yǎng)分分級

根據(jù)優(yōu)質高效高產(chǎn)茶園土壤pH診斷指標和ASI法土壤養(yǎng)分評價標準，對該茶園土壤酸堿度和養(yǎng)分狀況進行分級評價（表1和表2）。

2 結果與分析

2.1 茶園土壤養(yǎng)分變異

土壤有效養(yǎng)分與作物的關系最為直接，了解土壤有效養(yǎng)分的狀況，對土壤養(yǎng)分的評價和管理最為重要。在同一塊茶園中共采集212個茶園土壤樣品，對其速效養(yǎng)分測試分析的結果表明（表3），土壤有效Ca、Fe和Mg測試數(shù)據(jù)的離散程度較高，可能是由于其在土壤中移動性小的原因。土壤pH、堿溶有機質、有效Cu和Zn變異系數(shù)較小，土壤硝態(tài)氮（NO3--N）、有效P、B數(shù)據(jù)的變異系數(shù)較大，遠大于其他元素。各項測定指標的變異系數(shù)大小順序為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的移動性較低，導致其變異增大。土壤N因受施肥的影響，其變異性較大。土壤有效K的移動性強，其變異系數(shù)較小。由此也可以看出該茶園施肥偏重N、P肥，忽略了微量元素和K肥施用。

2.2 茶園土壤養(yǎng)分狀況

2.2.1 茶園土壤pH狀況 分析土壤樣品可知，試驗茶園土壤pH狀況不佳。在所測定的土壤樣品中， pH最小為3.03，最大為8.07，平均值僅為4.59。土壤pH在4.0～5.5范圍的僅占55.2%，而pH低于4.0和高于6.5的土壤都會對茶樹的正常生長發(fā)育產(chǎn)生不利的影響，尤其是茶園土壤pH低于4.0的約占1/3，土壤酸化狀況嚴重（圖2）。

2.2.2 茶園土壤養(yǎng)分狀況 N、P、K是植物生長過程中需求最多的必需營養(yǎng)元素，由表4可知，該茶園土壤養(yǎng)分狀況較差，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，缺乏的比例為75.0%。其次是有效Zn和B，缺乏的比例超過了1/3。土壤速效Ca、S、Fe、Cu和Mn的含量豐富。

2.3 茶園土壤肥力分布狀況

2.3.1 茶園土壤酸堿度分布情況 由圖3可知，該茶園土壤pH大部分區(qū)域在4～5.5之間，其分布呈現(xiàn)從北向南先逐漸減少后又增加的趨勢，北部小區(qū)域內(nèi)土壤pH高于6.5，經(jīng)調(diào)查研究，那個區(qū)域為茶園的邊緣地帶，沒有茶樹生長；中東部土壤pH低于4，土壤酸化比較嚴重。茶園土壤活性酸的分布與pH的分布圖相反（圖4），進一步說明茶園土壤酸化嚴重的地區(qū)主要分布在中東部。

2.3.2 茶園土壤酸溶性有機質分布狀況 茶園有機質含量均在1.00%～2.00%，僅中東部個別區(qū)域酸溶性有機質超過2%（圖5）。

2.3.3 茶園土壤養(yǎng)分狀況 茶園土壤NH4+-N含量自南向北、自東向西呈減少的趨勢，其中低于臨界值的區(qū)域大部分在北部地區(qū)（圖6）。NO3--N、有效P和速效K的分布趨勢和活性酸的基本一致，由東向西逐漸減少（圖7至圖9）。東部區(qū)域茶樹樹齡較長，人類施肥活動對這個區(qū)域的影響程度大于西部和南部，土壤N、P和K的含量適中，北部、西部和南部的區(qū)域土壤N、P和K含量缺乏。茶園土壤有效Ca含量分布規(guī)律是自北向南逐漸減少，自中部向兩端逐漸增加，鈣含量低于臨界值的區(qū)域主要分布在中部地區(qū)（圖10）。茶園土壤有效Mg的含量缺乏面積較大，土壤有效Mg含量適中的區(qū)域零星分布在北部（圖11）。整個茶園土壤有效S含量豐富，其分布趨勢從西到東含量減少（圖12）。有效Fe含量豐富，分布規(guī)律是中部高南北低（圖13）。土壤有效Cu含量豐富，分布規(guī)律是南高北低（圖14）。大部分區(qū)域土壤有效Zn含量豐富，在茶園的中北部有效Zn含量稍低于其他地方（圖15）。土壤有效Mn的分布比較復雜，低于臨界值的區(qū)域分布在西部和中北部，其余區(qū)域含量適中（圖16）。

3 小結與討論

土壤酸化不僅使茶園土壤理化性質惡化，降低土壤的通透性，影響土壤養(yǎng)分的有效性，而且破壞土壤微生物區(qū)系，影響有機質的礦化和氮的固定[2]。韓文炎等[3]研究發(fā)現(xiàn)土壤酸化導致微生物數(shù)量減少，活性降低，土壤K、Mg流失嚴重，K、Mg庫貧乏。更為嚴重的是土壤酸化還會影響茶葉的質量安全。氨基酸和茶多酚的含量與土壤酸度呈顯著負相關。謝忠雷等[4]研究發(fā)現(xiàn)茶葉Mn含量和土壤有效Mn含量及土壤pH值均呈顯著負相關關系。宗良綱等[5]通過模擬試驗研究表明當土壤pH小于4時，土壤水溶性F含量隨著pH值的下降迅速增加，差異達到極顯著水平。引起土壤酸化除茶樹本身的生理和其他環(huán)境因素外，施肥不合理也是一個重要的原因。根據(jù)該茶園土壤樣點測試結果的養(yǎng)分狀況、分布變異情況，可知其生產(chǎn)中主要的障礙因子是土壤養(yǎng)分分布不均勻、土壤酸化、營養(yǎng)失衡、養(yǎng)分狀況較差、有機質含量低。提出針對茶園不同區(qū)域的3種培肥模式：①茶園北部土壤pH高，有機質、N、P、K缺乏嚴重。因此其培肥模式為施用綠礬等改良土壤，降低土壤pH，增加有機肥，全面增加N、P、K、Mg肥的投入量；②中部區(qū)域增施有機肥，根據(jù)土壤養(yǎng)分分布圖在中西部適當增加N、P、K、Mg和Zn肥的投入量；③茶園南部增施有機肥，增加N、P、K等肥料的投入量。

參考文獻：

[1] 金繼運，白由路，楊俐蘋.高效土壤養(yǎng)分測試技術與設備[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2006.

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[3] 韓文炎，阮建云，林 智，等.茶園土壤主要營養(yǎng)障礙因子及系列茶樹專用肥的研制[J].茶葉科學，2002，22（1）：70-74.

[4] 謝忠雷，董德明，李忠華，等.茶園土壤pH值對茶葉從土壤中吸收錳的影響[J].地理科學，2001，21（3）：278-281.

[5] 宗良綱，陸麗君，羅 敏，等.茶園土壤酸化對氟的影響及茶葉氟安全限量的探討[J].安全與環(huán)境學報，2006，6（1）：100-103.