贵州湄潭县茶园土壤的理化性状特征

吕 刚，赵 宾，赵国宣，任明强

（贵州省地质环境监测院，贵州贵阳550018）

贵州湄潭县茶园土壤的理化性状特征

吕 刚，赵 宾，赵国宣，任明强

（贵州省地质环境监测院，贵州贵阳550018）

为合理布局贵州区域茶园，提高茶叶产量和质量，促进贵州茶叶生产可持续发展，采用土壤地球化学调查方法对湄潭县茶叶种植区代表性茶园土壤理化性状特征进行系统研究。结果表明：研究区内碎屑岩背景区茶园土壤主要为黄壤类黄砂泥土，土壤质地以砂壤、壤粘土为主，土壤风化程度较低、肥力较高、养分供应条件较好，所产茶叶氨基酸含量较高，适宜生产优质绿茶；碳酸盐岩背景区茶园土壤主要为黄壤类黄粘泥土，表层土壤为壤粘土质地，土壤风化程度高，随土层的深度增加，土壤质地愈加粘重，通气透水性能差，土壤中有效氮和有效钾等养分含量较低，但所产茶叶茶多酚含量较高，种植茶叶宜采用浅耕与深耕相结合，并需增施有机肥、氮肥和钾肥。

茶园；土壤；碎屑岩；碳酸盐岩；理化性状；湄潭县；贵州

茶产业是贵州特色优势产业，2014年5月贵州省人民政府在“贵州茶产业提升三年行动计划（2014—2016年）”中提出了“提升质量、确保品质”的发展方向，到2016年全省茶叶种植面积达46.67万hm2，投产茶园33.33万hm2。湄潭县是贵州茶叶生产的代表性区域，据2010年贵州省地质环境监测院《湄潭县优质茶叶产地农业环境地质调查成果报告》（以下简称成果报告）报道，该区域内茶园主要分布在碎屑岩和碳酸盐岩2类不同岩石背景区。韩晓彤等［1-7］分别研究贵州、四川、安徽、浙江和湖南等地茶叶与地质背景的关系发现，地质背景对茶叶产量和品质都有不同程度的影响；陈玉真等［8-14］的研究表明，茶园土壤的理化性状直接影响茶树生长和茶叶品质。赵华富等［15-22］对茶园土壤理化性状作了探索和研究。可见，掌握茶园土壤理化性状是茶园管理的重要依据。目前，尚未见从农业地质角度出发针对湄潭县茶叶种植区茶园土壤理化性状特征的系统研究。鉴于此，笔者以成果报告的数据为基础，研究不同岩石背景区茶园土壤的理化性状特征，旨在为区域农业种植和茶园合理布局、合理耕作与施肥，提高茶叶与其他农产品的产量和质量提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验区位于湄潭县城南，面积143.75km2，是湄潭县茶叶主要产区及茶叶种植的代表性区域，按区域岩石背景条件由面积相当的东西两部分组成。东部以碳酸盐岩背景为主，主要为丘陵溶蚀地貌，海拔高程800～900m，相对高差多在30～50m；出露地层为中上寒武统高台组至石冷水组（∈2g-sh）、娄山关群（∈2-3ls）地层，岩性以白云岩为主，石灰岩较少；第四系以残积（Qel）成因为主，分布广泛，厚度多在1～10m，局部大于10m。西部以硅质陆源碎屑岩（碎屑岩）背景为主，主要为低中山侵蚀地貌，海拔高程800～1 250m，相对高差多在300～400m；出露地层主要为寒武系下统明心寺组（∈1m）、金顶山组（∈1j）地层，岩性以砂岩、砂岩夹页岩和砂岩夹泥岩为主；第四系以坡积（Qdl）成因为主，从山顶至山脚坡积物厚度总体呈现逐渐增厚的趋势，山顶厚度一般在0.3～0.5m，山脚则多在1m以上。

1.2 供试材料

1.2.1 土壤 茶园表层土壤，湄潭县城南某茶场。

1.2.2 试剂 稀HCl、H2O2、0.5mol/L NaOH、草酸、草酸铵、乙酸铵、柠檬酸钠、碳酸氢钠和连二亚硫酸钠，市购。

1.3 土壤理化性状的测定

1.3.1 土样采集 1）表层土样采集。在同一地块以“X”型多点组合采样方式采集茶园0～20cm深度土壤样品，碎屑岩背景区共采集41件，碳酸盐岩背景区共采集58件。2）剖面土样采集。按照土壤发生层次表土层（A）、心土层（B）和底土层（C）进行土壤分层，用100cm3的环刀取每层原状土样，3次重复，2类不同岩石背景区各采集土壤剖面3个；同时，以刻槽取样的方式同样按照土壤发生层次进行剖面土壤样品采集，碎屑岩背景区采样土壤剖面9个，碳酸盐岩背景区采样土壤剖面15个。

1.3.2 测定方法 土壤容重、田间持水量、总孔隙度、毛管孔隙度及非毛管孔隙度采用环刀法测定；土壤质地采用吸管法测定；土壤粉粒经磨细后，直接采用X射线衍射分析测定其矿物组成，土壤粘粒用柠檬酸钠-碳酸氢钠-连二亚硫酸钠祛除游离氧化铁，Mg2＋饱和后，用甘油水溶液处理，制成定向薄膜，采用X衍射分析测定其矿物组成；土壤全量测定N采用半微量开氏法测定，P采用磷钼蓝分光光度法测定，K采用原子吸收分光光度法测定，Ca、Mg采用原子吸收光谱法测定，Fe、S采用X射线荧光光谱法测定，Mo采用示波极谱法测定，B采用粉末发射光谱法测定，Mn采用等离子质谱法测定，Zn、Cu采用王水回流消解-火焰原子吸收法测定；土壤有机质采用油浴加热-重铬酸钾容重法测定，有效氮采用扩散法测定，有效磷采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定，有效钾采用乙酸铵提取-火焰光度计法测定，有效硼采用沸水浸提-甲亚胺比色法测定，有效钼采用草酸-草酸铵溶液浸提极谱法测定，有效锰、铜、锌、铁采用DTPA浸提-原子吸收法测定，pH采用电位法测定。

2 结果与分析

2.1 土壤质地

汪汾等［23］研究认为，碎屑岩背景区土壤主要为黄壤类黄砂泥土，碳酸盐岩背景区则主要为黄壤类黄粘泥土。从表1可知，碎屑岩背景区茶园土壤为黄壤类黄砂泥土，其表土层土壤质地以砂壤、壤粘土为主，心土层以壤粘土、粘土为主，底土层以壤粘土为主；碳酸盐岩背景区茶园土壤为黄壤类黄粘泥土，其表土层土壤质地以壤粘土和粘土为主，心土层以粘土和重粘土为主，底土层以重粘土为主。随深度增加粘性增强，粉砂与细砂粒（0.2～0.002mm）比例从表土层的40.63%减至底土层的20.74%，而粘粒（＜0.002mm）比例则从表土层的57.2%增至底土层的77.46%，碎屑岩背景区该比例变化较小。

表1 不同岩石背景区剖面土壤的质地Table 1 Soil texture of sections from different rocks

2.2 土壤比重、容重、田间持水量及固、液、气三相比

从表2可知，2类岩石背景区茶园土壤比重的变化不大，碎屑岩背景区茶园土壤不同层次容重稍大，但田间持水量稍小。在垂直方向上随土壤深度增加2类岩石背景区茶园土壤容重和田间持水量的变化趋势一致，但碳酸盐岩背景区茶园土壤田间持水量的变化幅度远大于碎屑岩石背景区。

表2 不同岩石背景区茶园土壤的比重、容重、田间持水量及固、液、气三相比Table 2 Density，bulk density and field capacity of tea garden soil from different rocks

2.3 土壤的风化程度

土壤的理化性状与其风化程度密切相关，而砂粒/粘粒和粉砂/粘粒能够较好地反映土壤的风化程度。李志洪等［24］认为，砂粒/粘粒和粉砂/粘粒愈小，土壤风化程度愈高，反之风化程度低。从表3可知，碎屑岩背景区土壤砂粒/粘粒及粉砂/粘粒远大于碳酸盐岩背景区土壤，碎屑岩背景区土壤砂粒/粘粒及粉砂/粘粒在土壤垂直方向变化表现不明显，而碳酸盐岩背景区土壤从表土层→心土层→底土层呈明显逐渐减小趋势，且变化幅度较大。说明，碳酸盐岩背景区土壤风化程度远高于碎屑岩背景区土壤，且随着深度增加风化程度升高。

2.4 土壤pH

茶树生长要求偏酸性的土壤环境，在碱性环境生长被抑制甚至不能生长。因此，pH是茶园土壤的一个重要指标，适宜茶树生长的pH 4.0～5.5［25］。成果报告表明，湄潭县茶园表层土壤pH 3.8～5.42，大部分长势优良的茶园土壤pH 4～5；2种岩石背景区茶园土壤pH无明显差异。

表3 不同岩石背景区茶园土壤的风化程度Table 3 Ratio of sand grain and clay and the ratio of powder sand and clay in soil layers from different rocks

2.5 土壤的矿物组成

土壤矿物经过表生风化作用为土壤提供矿质养分，土壤学上按0.02～0.002mm和＜0.002mm（2μm）2种粒级把土壤矿物分为粉粒矿物和粘粒矿物［26］。从表4可知，碎屑岩背景区茶园土壤矿物以粉粒矿物为主，在垂直方向随土层深度增加粉粒矿物有所减少，粘粒矿物有所增加；碳酸盐岩背景区茶园表层土壤中粉粒矿物与粘粒矿物所占比例基本一致，但在垂直方向随土层深度增加逐渐转变为以粘粒矿物为主，粉粒矿物大量减少，粘粒矿物大量增加。粉粒矿物中长石、绿泥石和石英含量在碎屑岩背景区土壤中相对较高，而高岭石和云母含量则在碳酸盐岩背景区土壤中相对较高；粘粒矿物中绿泥石、蒙脱石、云母和石英含量在碎屑岩背景区土壤中相对较高，而高岭石和蛭石含量则在碳酸盐岩背景区相对较高。

2.6 土壤矿质养分特征

茶园地质背景不同，矿物组成各具特点，表现在土壤矿质养分特征上亦不相同。从表5和表6可知，碎屑岩背景区茶园表层土壤主要营养元素N、P和Mn元素含量相对较高，而Ca、Fe、Mg、B、Mo、Zn和Cu元素含量在碳酸盐岩背景区相对较高；碎屑岩背景区茶园表层土壤有机质、有效氮、有效磷、有效钾、有效硼、有效锰、有效铜、有效锌和有效铁的含量均高于碳酸盐岩背景区，有效钼则以碳酸盐岩背景区较高。

表4 不同岩石背景区土壤不同发生层次土壤的矿物组成Table 4 The composition of minerals in soil layers from different rocks %

表5 不同岩石背景区茶园表层土壤主要营养元素或氧化物的含量Table 5 The amount of main nutrition elements or oxide in surface soil from different rocks

表6 不同岩石背景区茶园表层土壤主要营养元素的有效含量Table 6 Effective dose of main nutrition elements in surface soil from different rocks

3 结论与讨论

对于茶树生长而言，土壤质地以砂壤土—壤粘土最为适宜；茶园土壤表土层和心土层的固、液和气三相比分别为50%∶20%∶30%和55%∶30%∶15%最佳［25］。按照《优良茶园的土壤标准》（黔131-87）要求，通常0～20cm土壤容重在1～1.2g/cm3、田间持水量在26%左右适宜茶树生长。对比湄潭县茶叶主要产区茶园土壤条件，2类岩石背景区茶园表土层土壤均适宜于茶树生长，只是在碳酸盐岩背景区随着土层深度增加，土壤质地粘重，田间持水量增大，土壤通气透水性差，植物根系难以下扎，不利于作物的生长。有研究［15］认为，采用深耕可以改变土壤结构，促进根系生长。针对碳酸盐岩背景区心土层土质粘重的特点，需采取浅耕与深耕相结合，使土壤结构更适宜于茶树的生长，从而提高茶叶产量和品质。

从土壤的风化程度看，碳酸盐岩背景区茶园土壤风化程度远高于碎屑岩背景区土壤。任明强等［27］研究发现，随着土壤风化程度增加，土壤中粉粒矿物减少，粘粒矿物增多，土壤矿物释放矿质养分的能力减弱，土壤元素组成及养分条件各不相同。且地区岩石背景不同，土壤元素组成和茶叶品质亦不相同［2］。据成果报告数据显示，福鼎大白茶和黔湄601在碎屑岩背景区茶叶氨基酸含量较高，分别达5.05%和4.93%，碳酸盐岩背景区分别为4.80%和4.24%；而碳酸盐岩背景区生产茶叶的茶多酚含量较高，上述2个品种茶多酚含量分别达36.30%和32.91%，碎屑岩背景区分别为29.35%和31.33%。据此可看出，碎屑岩背景区更适宜优质绿茶的生产，而碳酸盐岩背景区更适宜生产优质红茶。根据不同的岩石背景条件，结合当地自然与气候资源，合理调整种植结构和茶树品种，可产出更多优质特色名茶。

从不同岩石背景区茶园营养元素有效含量分析看，碎屑岩背景区茶园土壤肥力与养分含量总体优于碳酸盐岩背景区。参照全国第二次土壤普查养分分级标准，研究区茶园表层土壤中有效锰、有效铁、有效铜、有效锌、有机质、有效磷、有效钼含量为表现为适中—丰富—很丰富，有效钾和有效硼含量稍缺—缺乏，而有效氮在碎屑岩背景区表现为丰富，在碳酸盐岩背景区则表现为稍缺。实践经验表明［25］，优质高产茶园表层土壤有机质、有效氮、有效磷和有效钾含量下限分别为15g/kg、100mg/kg、10mg/kg和80mg/kg，对照2类不同岩石背景区茶园，碎屑岩背景区茶园表层土壤有机质、有效氮、有效磷和有效钾含量分别为27.80g/kg、123.21mg/kg、17.43mg/kg和90.37mg/kg，均达优质高产茶园标准；而碳酸盐岩背景区茶园表层土壤中有效氮和有效钾含量分别为89.56mg/kg和74.82mg/kg，在茶叶种植中应适当增施有机肥、氮肥和钾肥等促进茶树生长，从而提高茶叶产量和品质。

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（责任编辑：王 海）

Physical and Chemical Traits and Characteristics of Soils in Tea Gardens in Meitan County of Guizhou Province

LV Gang，ZHAO Bin，ZHAO Guoxuan，REN Mingqiang
（GuizhouInstituteofGeo-EnvironmentalMonitoring，Guiyang，Guizhou550018，China）

To improve the yield and quality of tea product of Guizhou，reasonable layout the tea gardens in Guizhou areas，and promote the sustainable development of tea production in Guizhou，the systematical study of the physical and chemical traits and characteristics of soils in the typical tea garden in Meitan County of Guizhou Province was carried out with the soil geochemical surveying methods.Results：The soils of tea garden in the debris rocks background areas is yellow sand soils which belongs to yellow soils types mainly.The texture of soils is sand soil，loam clay mainly.The weathering degree of the soils is relatively low and the soil fertility is higher.The nutrient supply conditions are good.The content of amino acids of the tea is high.These areas are suitable to product the excellent green tea.While the soils of tea garden in the carbonate rocks background areas is yellow clay which belongs to yellow soils types mainly.The surface soil is loam clay mainly.The weathering degree of the soils is relatively high and with the deeper weathering，the texture of soils is loam clay mainly，and the ventilation and permeability capability is worse.The soil fertility is higher.The content of the available nutrient such as nitrogen and potassium is low，but the content of tea polyphenol is high.The tea planting should combine the shallow tillage and deep tillage，and fertilize the organics fertilizer，nitrogen fertilizer and potassium fertilizer additionally.

tea plantations；soil；clastic rocks；carbonate rocks；physical and chemical traits；Meitan County；Guizhou

S571.1

A

2016-06-17；2016-08-15修回

贵州省2008年公益性、基础性地质勘查项目“湄潭县优质茶叶产地农业环境地质调查”［黔国土资发（2008）114］

吕 刚（1974-），男，高级工程师，从事工程地质与环境地质研究。E-mail：395166072＠qq.com

1001-3601（2016）09-0388-0084-05