基于指数和法对日照市茶园土壤养分评价研究

2018-01-17郇志飞潘继花朱学礼张梦亭李丽萍叶敦雨

山东农业科学 2018年11期

郇志飞　潘继花　朱学礼　张梦亭　李丽萍　叶敦雨

摘要：为了解山东省日照市茶园的土壤养分状况，为茶园土壤持续高效生产提供参考，在日照市茶叶主产区采集109个表层土壤样品，分析其pH值及有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、缓效钾等养分状况，并基于指数和评价法对日照茶园的土壤肥力水平进行综合评价。结果表明：日照市茶园土壤pH值为3.4～6.8，42.20%的土壤样品pH值达到优质茶园标准，另有30.28%的土壤样品pH值高于5.5，集中在老龙窝、常家庄、南陈家沟种植区；有机质含量水平整体偏低，仅有32.11%的样品达到优质茶园标准，主要分布在皂户沟、后马庄种植区；碱解氮、有效磷、速效钾含量丰富，分别有72.48%、100%、89.00%的樣品达到优质茶园标准，但缓效钾含量较低，有59.63%的样品含量低于600.0 mg/kg，长期供钾能力弱。日照市茶园土壤肥力综合指数较高，Ⅰ级茶园主要分布于皂户沟、南陈家沟、后马庄种植区，Ⅱ级茶园主要集中在薄家口、崖头村、老龙窝、常家庄、后黄埠种植区。

关键词：日照市；茶园土壤；养分评价；指数和法

中图分类号：S158.2 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2018）11-0105-06

Abstract In order to understand the soil nutrient status of tea garden in Rizhao City， and to provide references for sustainable and efficient production of soil in tea garden， 109 surface soil samples were collected from the main tea producing area of Rizhao City. The data used for evaluation and analysis were the contents of pH， organic matter， available nitrogen， available phosphorus， available potassium and slowly available potassium. The soil fertility of Rizhao tea garden had been evaluated by exponential sum method. The results showed that the pH value of tea garden soil varied in the range of 3.4～6.8 and that of 42.20% soil samples reached the standard of high-yielding and good-quality tea garden. In addition，the pH value of 30.28% soil samples was more than 5.5， which mainly distributed in Lao Longwo， Chang Jiazhuang and South Chen Jiagou. The content of organic matter was lower， and that of only 32.11% samples reached the high-quality tea garden standard which mainly distributed in Zao Hugou and Hou Mazhuang. The contents of available nitrogen， available phosphorus and available potassium were abundant， and there were 72.48%， 100% and 89.00% samples reached the standard of high-yielding and good-quality tea garden；but the slow-release potassium content was less than 600.0 mg/kg which showed weak long-term potassium supply capacity. The soil fertility composite index of tea garden in Rizhao was high and the average value was 89.22. Grade Ⅰ of tea gardens mainly distributed in Zao Hugou， Hou Mazhuang， South Chen Jiagou， and grade Ⅱ of tea gardens distributed in Bojiakou， Yatou Village， Lao Longwo， Chang Jiazhuang and Hou Huangbu.

Keywords Rizhao City； Soil of tea garden； Nutrient status evaluation； Index summary method

日照市位于我国东部沿海鲁南丘陵区，属暖温带半湿润季风性气候，年平均降水量870 mm，≥10℃活跃积温4 260℃，降水丰沛，光照充足；土壤类型以棕壤为主，土质疏松、土层深厚、排水性良好，适宜茶树生长。自1966年成功实现“南茶北引”以来，目前已发展成为山东省最大的绿茶生产基地[1]。截至2016年，茶园面积1.67万公顷，干茶年产量占山东省茶叶总产量的55.65%，茶产业总收入25.8亿元，成为日照市农村经济的支柱产业和农民增收的主要来源[2，3]。

土壤是茶树生长的物质基础和所必需营养物质的来源。研究表明，土壤有机质和氮、磷、钾等元素的含量及其有效性是影响茶叶产量和品质的重要因素，有机质等养分含量增加可以显著改善茶树芽长、芽重、发芽密度等产量性状以提高茶叶产量，且土壤中的元素通过影响茶叶中茶多酚、氨基酸、咖啡碱含量等，从而对茶叶品质也会产生较大影响[4-6]。由于管理方式不一、施肥不够科学等，致使我国部分地区茶园土壤出现供肥能力不足、有机质贫乏、酸化严重等问题[7]，影响茶叶产量与品质。因此，对茶园土壤养分现状进行评价、了解土壤肥力状况对于维持茶园土壤的持续高效生产具有重要指导意义。

当前关于茶园土壤养分评价的研究主要集中在南方地区，如赵华富[8]、任艳芳等[9]对贵州省的茶叶主产区进行土壤肥力评价；高菲菲等[10]对西南茶叶主产区茶园的土壤养分状况进行分析与评价，并证明不同地区的限制因子存在差异，也存在一些养分供应不平衡等现象；冯娜娜等[11]利用地学统计法研究了南方低山丘陵区茶园有机质的空间变异性。而关于日照茶园土壤肥力各项指标的综合性评判少有报道而且评判的标准不甚清晰。基于此，本研究采用指数和法对日照市茶园土壤的pH值、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、缓效钾进行综合性分析和评价，以期为改善茶园土壤质量促进茶园优质高效生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 样品采集

2016年7—9月，根据日照市茶园分布区位、种植面积以及施肥差异，在全市范围内选择8个典型茶园（表1）并根据各茶园的实际植茶情况进行采样。土壤样品采用“S”形采样法，各茶园采集表层土（0～20 cm）多点混合土壤样品9～21个，共采集土壤样品109个，同时记录采样点位置、种植年限及施肥状况。样品带回室内置于阴凉处自然风干，去除植物根系、碎石等杂质后研磨过筛，装入自封袋内保存备用。

1.2 测定项目及方法

土壤pH值：采用水土比2.5∶1，电位法测定；有机质：采用高温外热重铬酸钾-氧化容量法测定；碱解氮：采用碱解-扩散法测定；有效磷：采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定；速效钾：采用火焰光度法测定；缓效钾：采用1 mol/L热HNO3浸提，火焰光度法测定。

1.3 评价方法及原理

1.3.1 评价标准依据全国第二次土壤普查养分指标分级标准、国家绿色食品产地质量标准（NY/T391—2000）[12]和国家茶叶产地环境技术条件（NY/T853—2004）[13]，并结合韩文炎等[7]提出的优质高效高产茶园土壤营养诊断指标确定日照市茶园土壤的养分分级标准（表2）。

1.3.2 评价方法计算单项肥力指标之间的相关系数，求某项肥力指标与其他肥力指标相关系数的平均值，并根据该平均值占所有肥力指标相关系数平均值绝对值的总和（Wi=Ri/∑R），Ri作为单项肥力指标在综合肥力指标中的贡献率或权重。将参与综合评价的参评因子的权重值，与其相对应的参评因子的分值指标相乘然后再相加，所求得的总和即为土壤肥力综合指数值（IFI）。计算公式为：

其中， Wi表示各单项评价指标的权重，Ii表示单项评价指标的分值，IFI为土壤肥力的综合指数。根据当地实际情况，结合前人的研究结果，将IFI划分为4个等级（表3）。

2 结果与分析

2.1 土壤pH值

土壤酸碱度是土壤的基本属性，也是影响土壤肥力的重要因素。茶树作为喜酸植物，对土壤酸碱度反应极为敏感，最适pH值范围4.5～5.5，过高或过低，均会导致土壤的理化性质恶化，影响茶树根对营养元素的吸收，进而影响茶叶品质[14，15]。由表4看出，日照市茶园土壤pH值变化范围3.4～6.8，平均值5.1，变异系数14.23%。整体来看，日照市茶园土壤pH值处于适宜水平，空间差异较小，但仍有27.52%的土壤样品低于4.5，主要分布在皂户沟、薄家口种植区，这可能是由于长期采用塑料大棚保温导致氮含量增加有关，进而导致土壤酸化[16]，可采用生物炭与石灰石混合使用的方式调节土壤pH值[9]。另有30.28%的土壤样品高于5.5，集中在老龙窝、常家庄、南陈家沟种植区，这与其土壤母质、种植年限不同有关，可采取增加氮肥施用量来进行调节，在提高有机质的同时，降低土壤碱性[17]。

2.2 土壤养分基本状况

2.2.1 有机质土壤有机质含量是茶园土壤熟化程度和肥力水平的重要指标[18]，较高的有机质含量是获得高品质茶叶的必需条件[19]。日本的施肥试验与国内的研究均证实：使用有机肥料能够明显提高鲜茶叶内含物，改善茶叶品质[20，21]，同时也能促进茶树生长，从而有效提高茶叶产量[11]。目前，我国优质名茶产地土壤有机质含量均在20.0 g/kg 以上[22]。由表4可知，日照茶園土壤有机质含量范围为2.5～44.8 g/kg，平均为18.0 g/kg，变异系数为36.12%，属中等程度变异，空间差异较小。整体来看，茶园土壤有机质含量偏低，达到优质茶园标准的样品仅占32.11%，主要分布在皂户沟、后马庄。薄家口、南陈家沟、常家庄等大多数茶园土壤样品有机质含量介于15～20 g/kg之间，今后可通过增施有机肥快速提高有机质含量，亦或在茶垄间套种绿肥，利用套种植物形成较多腐殖质，使得有机质含量升高。

2.2.2 氮氮是茶树生长的必需元素，是茶树中有机物的重要成分，其生理作用既可促进养分吸收和同化，亦会影响茶叶品质[23]。碱解氮是表征土壤氮素供应强度的指标[24]。目前，日照市茶园土壤碱解氮的变化范围在21.0～616.0 mg/kg，均值为209.7 mg/kg，变异系数为67.23%（表4），属于中等变异。其中，72.48%的土壤样品碱解氮含量高于100 mg/kg，达到优质高产茶园标准；另有16.51%土壤样品处于供氮不足状态，即低于70 mg/kg，主要分布在崖头村、后黄埠、常家庄，除管理方式（施肥、灌溉次数）不同之外与土壤类型和种植年限也有较大关系。整体来看，日照市茶园土壤含氮量较为丰富，但各茶区差异较大。

2.2.3 磷土壤有效磷是土壤磷供应水平高低指标，可直接被茶树吸收，对茶树幼苗生长、根系分支、根系的吸收能力都有较好的促进作用，对产量和品质的影响也很大[25，26]。从表4来看，日照市茶园土壤有效磷含量的变化范围在27.9～167.3 mg/kg，平均值为113.8 mg/kg，变异系数为28.25%，属于中等变异，且100%达到优质茶园标准。说明日照市茶园有效磷含量整体丰富，适宜茶树生长，这可能与近年来日照市大力发展茶业有关。虽然磷含量增加在一定程度上有利于浸出物和茶多酚的增加，提高茶叶品质，但由于磷的利用率较低，过量施加磷肥会导致大量磷元素在土壤中累积，易造成土壤养分失调、磷肥利用率下降以及化肥资源的浪费等问题[26]，所以应根据茶树对磷的需量及土壤的供磷能力合理施用磷肥。

2.2.4 钾钾是影响茶树生长发育以及产量、品质的重要营养元素之一[27]，可调节代谢，促进对其它元素的吸收，增强茶树抗病、抗寒和抗虫害的能力。一般情况下，将土壤速效钾含量作为衡量土壤供钾能力的指标，但缓效钾也有一定的供钾能力，它是速效钾的直接补给者，相互之间存在动态平衡。因此，判断土壤的供钾能力，应综合考虑土壤速效钾和缓效钾两项指标。由表4可知，日照市茶园土壤速效钾含量的变化范围在55.0～463.8 mg/kg，平均为195.6 mg/kg，变异系数为46.09%，属于中等程度变异。其中，有89.00%的土壤样品速效钾含量达到优质茶园标准。土壤缓效钾含量的变化范围在102.5～1470.2 mg/kg，平均为558.0 mg/kg，变异系数为53.74%，属于中等程度变异。其中，59.63%的土壤样品缓效钾含量低于优质茶园标准，主要分布在后马庄、南陈家沟、崖头村、老龙窝、皂户沟、常家庄。整体来看，日照市茶园土壤速效钾含量丰富，土壤直接供钾能力强；缓效钾含量偏低，土壤长期供钾能力有限，主要集中于薄家口、后黄埠，空间分布不平衡，应根据茶园的具体情况增加适量腐殖质和有机肥来提高土壤持续供钾能力[28]。

2.3 土壤肥力综合评价

各茶园土壤肥力等级见表5，可知日照市茶园土壤肥力综合指数值（IFI）的变换范围在86.47～93.21，均值89.22，变异系数为2.45%，属弱变异。茶园土壤肥力综合指数属于I级的主要分布于皂户沟、南陈家沟、后马庄，分别占该茶园的69.23%、63.64%、88.89%，这些茶园虽然土壤肥力综合指数较高，但个别的土壤酸化严重，需要进行改良。茶园土壤肥力综合指数为Ⅱ和Ⅲ级的样点在各茶园均有分布，Ⅱ级主要集中在薄家口、崖头村、老龙窝、常家庄、后黄埠，分别占该茶园的76.20%、63.64%、57.14%、66.67%、38.89%，这些茶园有效磷、碱解氮、速效钾含量丰富，但有机质、缓效钾含量缺乏，抑制茶树的生长发育，应增加土壤中腐殖质含量或增施有机肥提高其供钾能力。除此之外部分样点pH值偏高，可采取增加氮肥施用量来调节土壤碱性。茶园土壤肥力综合指数为Ⅲ级的样点较少，零星分布在后黄埠、南陈家沟、崖头村、老龙窝，这些样点碱解氮、有机质含量较低。各茶园无Ⅳ级样点分布。

3 讨论与结论

3.1 日照市茶园土壤的pH值范围为3.4～6.8，整体处于适宜水平，部分样点pH值偏高，可通过增施氮肥调节土壤碱性；土壤有机质含量整体处于缺乏状态，仅有32.11%达到优质茶园标准；碱解氮、有效磷、速效钾含量丰富，分别有72.48%、100%、89.00%的样品达到优质茶园标准，但缓效钾含量较低，有59.63%的样品缓效钾含量低于600 mg/kg，长期供钾能力弱，可适量追加腐殖质和有机肥来提高土壤长期供钾能力，以达到提高茶叶品质的目的。

3.2 日照市茶园土壤IFI范围为86.47～93.21，平均值为89.22。Ⅰ级茶园主要分布于皂户沟、南陈家沟、后马庄，Ⅱ级主要集中在薄家口、崖头村、老龙窝、常家庄、后黄埠。皂户沟、南陈家沟、后马庄土壤肥力综合指数较高，但受不同限制因子影响，其中后马庄的缓效钾、南陈家沟的有机质含量处于缺乏状态且南陈家沟土壤碱性过强，对此可通过增施氮肥的方式降低土壤pH值。薄家口、崖头村、老龙窝、常家庄、后黄埠的主要限制因子为有机质、缓效钾，其中缓效钾含量普遍缺乏，流失现象严重已成为影响茶园产量与质量的主要因子，对此应根据茶园的具体情况增加适量腐殖质和有机肥来提高土壤持续供钾能力。同时，也应在种茶历史悠久的薄家口和后黄埠村要采取一定措施防止土壤进一步酸化。

由以上分析可以看出，日照市茶园在管理过程中都应注意适量增大有机肥和钾肥的比例，提高土壤有机质含量与长期供钾能力，同时根据各茶园不同状况进行适当增肥，以提高茶园土壤养分，生产出更优质的茶叶。

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