江蘇茶葉主產區(qū)土壤養(yǎng)分空間分布特性

李 歡，萬 青，胡振民，李儲佑，劉海洋，邵靜娟，張愛琴，葛建國，楊亦揚

（1.江蘇省農業(yè)科學院 休閑農業(yè)研究所，江蘇省高效園藝作物遺傳改良重點實驗室，江蘇 南京 210014；2.中南財經政法大學 統(tǒng)計與數學學院，湖北 武漢 430073；3.江蘇農林職業(yè)技術學院，江蘇 句容 212400；4.宜興市農業(yè)技術推廣中心，江蘇 宜興 214200；5.儀征市林業(yè)生產技術指導站，江蘇 儀征 211400；6.連云港市林業(yè)技術指導站，江蘇 連云港 222002）

茶葉是我國重要的經濟作物，廣泛分布于18個產茶省（區(qū)、市）[1]。江蘇是茶葉消費大省，同時也是我國名優(yōu)綠茶的重點種植區(qū)域之一，其茶產業(yè)以量少、質精、高效在全國茶葉產業(yè)中獨具特色。茶樹的生長發(fā)育與土壤條件密切相關，土壤中的有機質、全氮、有效磷等營養(yǎng)元素是茶樹生長發(fā)育必不可少的元素；微量元素能增強茶樹體內酶的活性，能明顯提高葉片的光合作用能力，對碳水化合物的轉化效率亦有促進，同時可提高茶樹的抗逆能力，影響茶樹對大量元素的吸收利用[2]。茶園土壤的理化性質隨著植茶年限的改變，如pH值下降、土壤中鋁鐵等元素含量增加、鈣鎂等鹽基離子和微量元素變得相對缺乏等，多由茶樹自身物質循環(huán)和茶園管理等因素導致[3]。為了解江蘇目前茶園土壤質量和施肥狀況，試驗對江蘇三大主要茶區(qū)典型茶園進行土壤取樣檢測分析，旨在探明影響江蘇茶葉生產的土壤因子，為江蘇茶產業(yè)高效優(yōu)質安全生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 土壤采集

根據江蘇省茶葉主產區(qū)分布特點，于2018年7月中旬，分別在連云港茶區(qū)、寧鎮(zhèn)揚丘陵茶區(qū)和環(huán)太湖低山丘陵茶區(qū)共選取8個代表性茶園，取樣點分布于連云港市、揚州儀征、南京市、鎮(zhèn)江句容、常州金壇、常州溧陽、無錫宜興和蘇州市。采用5點采樣法，選取質地均勻的地塊，隨機選擇5個1.5 m×1.5 m的樣方，采集0～20 cm的表層土壤樣品，將樣品混勻后用四分法棄去至各混合樣保留1 kg左右。樣品采集后及時攤開風干，剔除雜物后研磨過20目和100目篩，備用待測。

1.2 測定方法

基于《土壤農化分析方法》[4]，土壤pH測定采用水浸提電位法（固液比1∶2.5），用ORION 3 STAR（Thermo公司，美國）pH計測定；土壤全氮（TN）和全碳（TC）含量采用vario MACRO cube系列元素分析儀（Elementar公司，德國）測定；有機質（OM）含量依據“OM含量=TC含量×1.724”進行換算；有效磷、有效鉀等有效態(tài)元素和微量元素含量測定采用Mehlich3浸提劑浸提[4]，水土比10：1混合振蕩，過膜后用電感耦合等離子體光譜儀ICP（TJA公司，美國）測定。

1.3 統(tǒng)計分析

數據處理采用 Excel 2016 以及 IBM SPSS 20.0統(tǒng)計分析軟件，圖表繪制采用Origin 8.0繪制，圖表中數據用平均值±標準差表示，茶園土壤pH值與微量元素含量、采樣點經緯度的相關性采用簡單線性相關分析。

2 結果與分析

2.1 茶園土壤酸度狀況

由圖1可看出，試驗所調查茶園表層土壤pH平均值為5.30，略低于茶樹生長最適值（pH 5.5）。連云港、儀征、句容、金壇和蘇州茶園土壤pH值分別為4.79、5.04、5.33、5.33和5.43，介于4.5～5.5之間，適合茶樹生長；宜興茶園土壤pH值為3.76，低于茶樹生長適宜范圍下限（pH 4.5）；南京玄武和溧陽茶園土壤pH值分別為6.50和6.23。pH值高于6.50的土壤種植茶樹，需注意結合土壤改良劑配施；低于4.0，土壤酸化嚴重，要注意土壤改良及合理施肥。

圖1 茶園土壤pH狀況Fig.1 pH values of tea garden soil

2.2 土壤主要養(yǎng)分含量

2.2.1 土壤有機質含量

對照茶園土壤肥力分級標準[5]規(guī)定，江蘇所有茶園土壤有機質含量都達到Ⅱ級以上標準，其中50%的茶園達到Ⅰ級標準，包括蘇州茶園、句容茶園、宜興茶園以及南京玄武茶園，溧陽茶園土壤有機質含量最低，但也達到Ⅱ級標準（表1）。結果表明，江蘇大部分茶園有機質含量充足。

2.2.2 土壤全氮、有機磷及有機鉀含量

從表1可知，所有調查茶園土壤全氮含量達到Ⅰ級標準，其中句容茶園和蘇州茶園全氮含量平均超過2.0 g·kg-1，連云港茶園和溧陽茶園全氮含量也分別達到了1.22±0.27 g·kg-1和1.13±0.16 g·kg-1。土壤有效磷含量，75% 的茶園達到Ⅰ級標準，僅揚州儀征茶園有效磷含量在Ⅱ級。有效鉀含量達到Ⅰ級標準的茶園占75%，揚州儀征茶園的土壤有效鉀含量在Ⅱ級。結果表明，所調查茶園中75%的茶園土壤養(yǎng)分（氮、磷、鉀）含量豐富，僅連云港云臺山景區(qū)茶園氮、鉀含量偏低，常州溧陽茶園的氮素含量低于金壇茶園的有效磷含量低。

表1 江蘇各茶園土壤基本養(yǎng)分情況Table 1 Analysis of soil nutrient contents of tea garden soil

2.2.3 土壤中有效鈣、鎂含量

參考對照第2次全國土壤普查土壤養(yǎng)分分級標準[6]，從表2可知，50%的調查茶園土壤有效鈣含量屬高等級別，高于1000 mg·kg-1；其中南京玄武茶園土壤有效鈣含量最高，連云港茶園和宜興茶園均低于250 mg·kg-1。50%的茶園有效鎂含量在極高范圍內，連云港茶園和宜興茶園偏低。

有研究表明，茶樹能否有效的吸收利用土壤中的鈣、鎂與鈣和鎂的比值（Ca/Mg）有很大關系，對照Ca/Mg值的分級標準[7]對調查茶園的土壤Ca/Mg值進行分析，即土壤Ca/Mg值在5～12的茶園處在高產優(yōu)質范圍。試驗結果顯示，只有句容茶園和宜興茶園土壤的Ca/Mg值在5～12之間，但宜興茶園有效態(tài)鈣和有效鎂含量均偏低，其他地區(qū)除蘇州茶園外Ca/Mg值均小于5，約占調查茶園的62.5%（表2）。

表2 江蘇省各茶園土壤有效鈣和有效鎂含量Table 2 The contents of available Ca and Mg

2.3 土壤微量元素含量

根據土壤有效態(tài)微量元素的分級標準[8]，由圖2可以看出，所有采樣茶園的土壤有效鋅含量均達到中等等級，其中50%的茶園有效鋅達到高等等級，句容茶園和南京玄武茶園有效鋅含量在極高等級。各茶園的土壤有效硼（B）及有效錳（Mn）含量基本都處在中低等水平，其中連云港茶園土壤有效硼和有效錳甚至處于極低等級，出現硼虧缺和錳虧缺現象；宜興茶園土壤有效錳含量屬于極低等水平，呈現錳虧缺現象。所有調查茶園的土壤有效鐵含量均達到極高等級且遠高于標準（圖2）。

2.4 土壤養(yǎng)分含量的相關性

2.4.1 土壤pH值與土壤養(yǎng)分含量的關系

從圖3可看出，所調查茶園中土壤有效鋅含量與土壤pH之間存在正相關，但不顯著（r=0.507，p=0.114＞0.05）；土壤有效錳含量與土壤pH之間有顯著正相關（r=0.745，p=0.021＜0.05）。相關性分析結果表明，茶園土壤pH值低，土壤有效鋅、有效錳含量低，說明隨著茶園土壤的酸化，鋅、錳等鹽基離子逐步淋失。

2.4.2 土壤養(yǎng)分含量與取樣點緯度的關系

結果（圖4）表明，所調查茶園土壤有效鉀含量與緯度之間存在負相關，但不顯著（r=0.443，p=0.151＞0.05），有效鉀含量分布規(guī)律是南高北低。土壤有效硼含量與取樣點緯度之間存在顯著負相關（r=0.669，p=0.042＜0.05），即從南到北土壤有效硼含量呈減少趨勢，在緯度高的茶園土壤存在硼虧缺現象。茶園土壤有效錳含量與取樣點緯度之間存在負相關，但不顯著（r=0.498，p=0.119＞0.05）。

2.4.3 土壤養(yǎng)分含量與取樣點經度的關系

圖2 茶園土壤有效態(tài)微量元素含量（A.有效鋅，B.有效硼，C.有效錳，D.有效鐵）Fig.2 The contents of soil trace elements (A. available Zn, B. available B, C. available Mn, D. available Fe)

分析結果表明，所調查茶園土壤全氮、有機質含量與經度正相關，但不顯著（TN：r=0.356，p=0.206＞0.05；OM：r=0.451，p=0.146＞0.05），即從西向東茶園土壤有機質含量和全氮含量增高（圖5）。結合廖啟林[9]等人的研究結果，影響江蘇土壤元素含量分布的基本要素包括成土母質、土壤成因類型以及地貌等差異，而太湖水網平原土壤的N與TOC含量最高，這表明環(huán)太湖低山丘陵茶區(qū)土壤中有機質積累比較豐富，適宜種茶。

圖3 茶園土壤微量元素有效鋅（A）和有效錳（B）含量與pH的關系Fig.3 Relationship between pH values of tea garden soil and soil available Zn and Mn

圖4 茶園土壤微量元素有效鉀（A）、有效硼（B）和有效錳（C）含量與緯度的關系Fig.4 Relationship between Sampling point latitude and soil available K, B and Mn

圖5 茶園土壤全氮含量（A）和有機質含量（B）與取樣點經度的關系Fig.5 Relationship between Sampling point longitude and soil total N, organic matter

3 討論

茶樹具有喜酸特性，茶園土壤pH值范圍在4.5～6.0適合茶樹生長[10]，其中pH值4.5～5.5為最適宜種植茶樹，土壤pH值過低會影響茶樹的正常生長[11]。試驗所調查的8個代表性茶園土壤pH值在3.76～6.50之間，其中5個茶園的土壤pH值在4.5～5.5之間。結合歷史調查數據，江蘇省茶園土壤有酸化趨勢，以宜興為例，程正芳等人于1994年測定江蘇省宜興新街茶園的土壤pH值為4.76[12]，2004年孫嫻等人再次檢測對應地點的土壤，其pH值為4.27[13]，本試驗測得的茶園土壤pH值為3.76，說明宜興茶園土壤有酸化趨勢。綜合前人研究可知，酸沉降[14]、施用銨態(tài)氮肥[15]、茶樹自身的物質循環(huán)[16]以及茶樹根系代謝[17]等是導致茶園土壤酸化的主要原因。宜興茶園土壤的低pH現象使土壤理化性質惡化，影響土壤養(yǎng)分有效性，導致土壤Ca、Mg流失嚴重。有關研究表明，土壤有機質可以提升土壤的保水保肥能力，促進植物根系對礦質養(yǎng)分的吸收，同時增強土壤對酸和堿的緩沖能力[18]。施用有機肥可以降低土壤酸化速度[19]，改善土壤理化性質，提高土壤肥力水平。連云港土種由沂、沭河沖積物母質發(fā)育而成，質地多為砂土至砂質壤土，土壤通氣性和透水性好，疏松易耕耙，保肥性和持水性差，應重視有機肥的施用。此外，連云港云臺山景區(qū)茶園氮、鉀含量偏低，在施肥管理中應特別注意氮肥和鉀肥的施用；常州溧陽茶園的氮素含量低于金壇茶園的有效磷含量，在施肥過程中需分別注意氮肥和磷肥的施用。調查結果顯示，50%的茶園有效鈣、鎂含量在極高范圍內，林葆等人研究表明，長期施用氮肥和鉀肥的土壤交換性Ca、Mg含量顯著降低[20]，所以，在茶園養(yǎng)分管理過程中適當增加氮磷鉀肥的施用可以提高土壤的大量元素含量，其離子間的拮抗作用可以降低土壤交換性Ca、Mg含量。

微量元素硼是茶樹形成果膠酸鈣不可缺的成分，缺硼時，氮、磷的需要量及吸收量也顯著下降，細胞分裂受阻，葉片有花白色斑點，葉厚粗糙，無光澤，生長緩慢[21]。在缺硼茶園，特別是含量極低的連云港茶園，應注意施用適當量的硼微肥。茶樹缺錳素對茶樹生長發(fā)育帶來危害且影響茶葉品質，在出現缺錳現象的茶園，特別是含量很低的連云港茶園和宜興茶園，應當施用錳微肥。鐵素參與茶樹的葉綠素合成與有機物質的積累和消耗，在茶樹葉片中含量豐富[22]。萬青等人的研究表明，茶葉的鐵含量與茶葉品質有負相關關系，過量的鐵會使茶葉品質變差，在茶園管理過程中，鐵肥的施入量應嚴格控制[23]。

土壤養(yǎng)分含量的相關性分析表明，茶園土壤有效鋅含量與土壤pH值之間存在正相關，有效錳含量與土壤pH值顯著正相關。土壤pH值不僅可直接影響微量元素在土壤中的活性，也影響微量元素在土壤剖面的縱向移動能力，同時還能影響微量元素的存在形態(tài)，間接改變微量元素的遷移活性[24]。本試驗結果與馬立鋒[25]等人對浙江省茶園土壤錳含量狀況的研究結果相似，表明土壤中有效錳淋溶嚴重的現象主要由茶園土壤酸化所致。在茶園管理過程中，可以通過合理施肥等措施，適當調整茶園土壤pH值，補充和調節(jié)土壤中微量元素的含量。據謝忠雷等人的研究，我國13個茶園土壤的全錳含量均值為 490 mg·kg-1（278～721 mg·kg-1），低于全國土壤錳背景值，但有效錳含量較高，這主要由土壤pH值影響導致[26]。孫祖琰等人的研究表明，土壤質地對土壤有效硼含量影響較大，粘質土的土壤有效硼含量最高，壤質土次之，砂質土最少。土壤有效硼含量與土壤粘粒存在極顯著正相關（r= 0.984**），與細砂含量呈現極顯著負相關關系（r= -0.9834**）[27]。南京、常州一帶土壤類型為黃棕壤，北連棕壤和淋溶褐土地帶，南向黃壤地帶過渡。江蘇省茶園土壤整體土體深厚，粘粒含量高且鹽基飽和度大，原則上有效硼含量應該較高，但實際出現茶園土壤有效硼匱乏的現象，這主要由土壤硼活化率低引起。不同成土母質和成土過程影響土壤的元素含量分布，成土母質由有關基巖風化而來，蘇南中酸性火山巖分布區(qū)土壤中硼含量普遍較高，這與當地火山巖的存在有直接相關。郭榮發(fā)等人的研究表明，一般千枚巖發(fā)育的茶園土壤含錳量高，其次是紫色砂巖和紅色粘土，土壤錳較低的是第四紀紅土和花崗巖等母質發(fā)育成的土壤[28]。馬立鋒等[25]對浙江省137個茶園土壤錳含量的調查結果表明，茶園土壤有效錳缺乏（低于30 mg·kg-1）的茶園約占1/3?？梢?，江蘇省茶園土壤主要是第四紀紅土發(fā)育而來，成土母質是直接導致部分茶園出現缺錳現象的主要因素。

茶園土壤養(yǎng)分含量與采樣點的緯度相關分析結果表明，土壤有效鉀含量與緯度之間存在負相關，進一步調查發(fā)現，寧鎮(zhèn)揚丘陵茶區(qū)和環(huán)太湖低山丘陵茶區(qū)種植戶普遍施用茶葉專用肥，肥料是土壤速效鉀的主要來源；連云港茶區(qū)施鉀少，故其含量偏低。因此在茶園的土壤養(yǎng)分管理中應平衡施肥，鉀肥應與有機肥、氮、磷和中微量元素配合，并針對不同的茶樹品種調整鉀肥的使用量，土壤鉀含量低的區(qū)域如連云港茶園應重視鉀肥的使用，適當增加使用量。