豫南茶园土壤养分状况评价

赵丰华，吕立哲，付群英，梁少茹，蔡一鸣，党永超

（信阳市农业科学院/河南省茶叶工程技术研究中心，河南 信阳 464000）

豫南茶区是我国北方最大的茶叶产销集散地，该区生态环境优越，茶叶品质佳，茶园面积15.33万hm2，茶叶产量达6万多吨，产值达105亿元，茶叶已成为豫南山区农民脱贫的重要收入来源，是豫南农业增效、农民增收一大特色亮点。茶产业已成为豫南地区由农业大市向农业强市跨越的有力支撑和重要抓手，是豫南发展特色农业经济和农民致富的支柱产业。

土壤是茶树生长的立地之本，也是茶树优质高产高效的基本条件。其形状特征和各种营养元素的丰缺程度和供应能力直接影响茶树生育和茶叶品质［1-3］。准确掌握茶园土壤营养状况是进行土壤改良和科学施肥的前提条件。当前，对于茶园土壤养分氮、磷、钾含量及其与茶叶品质相关性的研究较多，也提出了相对适宜的评价指标，但对茶园土壤中、微量元素含量和衡量方法研究较少，豫南茶园土壤养分研究也鲜有报道。为了掌握豫南茶区9个主要产茶县（区）茶园土壤养分状况、提高土壤肥力水平，达到茶叶优质高产目的，对茶园土壤进行多样本取样和测试分析，较全面了解茶园土壤养分状况，明确茶园土壤养分限制因子，为豫南茶园肥培管理、平衡施肥、有机肥替代、减肥增效提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

豫南茶区地处大别山北麓与淮河上游之间，属北亚热带向暖温带过渡区，年平均气温15.3～16.2℃，≥10℃活动积温4 800～5 100℃，年降雨量 900～1 400 mm，无霜期220～245 d。茶区地貌主要为丘陵岗地，茶园平均海拔136.5 m，土壤类型主要为黄棕壤土。

1.2 样品采集

2015年8月中旬至10月中旬，在茶园未施基肥前，对豫南主茶区浉河区、平桥区、固始、潢川、商城、光山、新县、罗山、桐柏9个县区的45个重点产茶乡镇的茶园，根据茶园面积大小，每66.7～133.3 hm2茶园取1个土样，9个主要产茶县区取样数分别为48、18、40、23、29、26、19、22、26个，共251个。每个土壤样品由9个样点的土壤等量混合组成，样点以“S”型布置，去除表层约5 cm有机覆盖层，用取样器采集深度30 cm土壤。每个土样采用四分法取约1.0 kg带回实验室。

1.3 样品处理

土样剔除石砾、植物残渣、根系等杂物，置于通风、阴凉干燥处自然风干，磨碎，过1 mm筛，用以测定pH、有机质、有效性氮、磷、钾含量。另留取样50 g左右，105℃烘干，用研钵磨碎，过 0.1 mm筛，用以测定有效态Ca、Mg、S、Fe、Zn、Mn、B、Cu等元素含量。

1.4 样品测定

依据《土壤农业化学分析方法》［4］，土壤pH值用水浸电位法（水土比2.5︰1）测定，有机质含量用重铬酸钾容量法测定，全氮含量采用凯氏定氮法测定，有效氮含量用碱解扩散法测定，有效磷含量用0.5 mol/L NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定，速效钾含量用1 mol L NH4OAc浸提-火焰光度法测定；有效Ca、Mg、S、Fe、Zn、Mn、B、Cu等元素含量测定采用Mehlich3浸提剂浸提（水土比10︰1），震荡5 min，5倍稀释液，电感耦合等离子体发射光谱法（ICP）。

1.5 茶园土壤养分评价标准及依据

结合NY/T 853-2004《茶叶产地环境技术条件》［5］中茶园土壤的肥力分级标准、NY/T 391-2013《绿色食品 产地环境质量》［6］土壤肥力指标、优质高产茶园土壤肥力指标［7］，将茶园土壤肥力分3级（表1）；根据第二次土壤普查分级指标［8］将茶园微量元素的丰缺分5级（表2）。

表1 茶园土壤肥力分级标准

表2 土壤有效态元素含量分级标准（mg/kg）

2 结果与分析

2.1 豫南茶园土壤pH值、有机质状况

茶树是喜酸性作物，优质高产茶园土壤pH值范围 4.5～5.5［9-10］，pH 值低于 4.0或高于 6.5的茶园，对茶树的正常生长发育产生不良影响。调查结果（表3、图1）显示，豫南茶园土壤pH变化范围为3.01～7.02，平均值为4.23，低于优质高产茶园pH值范围的下限，土壤pH值变异系数为10.23%，属弱分异型，表明茶区土壤pH空间差异小，多集中在4.0～5.5之间，其中符合

优质高产茶园占34.66%；pH值低于4.5的茶园占59.36%，高于5.5的占5.98%，仅个别茶园pH超过6.5。表明豫南茶园土壤偏酸化，这与郭桂义等［11］、赵晓楠等［12］、邹庆鹏等［13］的研究结果相符，且呈加重趋势。土壤有机质含量范围为2.02～83.21 g/kg，平均值为15.24 g/kg，变异系数为68.50%，表明有机质含量差异性大，其中符合优质高产茶园仅占16.73%，只有35.86%的茶园有机质含量符合Ⅰ级优良标准，近一半茶园土壤有机质含量为Ⅱ级标准（尚可），说明豫南大部分茶园土壤有机质含量偏低，需要增施有机肥。

表3 豫南茶园土壤pH值、养分状况及分级占比

图1 豫南茶园土壤pH值分布特征

2.2 豫南茶园土壤大量元素N、P、K含量状况

从表3可以看出，豫南茶园土壤全氮的供应能力较好，含量范围在0.75～3.09 g/kg，变异系数为38.5%，属中等变异型，表明不同茶园土壤全氮含量差异性明显，平均值为1.27 g/kg，高于优质高产和Ⅰ级茶园标准，其中85.66%的茶园达到优质高产茶园要求，13.55%的茶园全氮含量符合Ⅱ级标准，仅0.8%的茶园全氮含量低于0.8 g/kg的临界值。土壤有效氮含量较丰富，含量范围在75.8～275.1 g/kg，平均值为130.2 g/kg，变异系数为58.82%，表明不同茶园有效氮含量差异较明显，其中87.25%的茶园达到优质高产茶园要求，12.75%的茶园符合Ⅱ级标准，没有茶园的有效N含量低于50 g/kg的临界值。

茶园土壤有效磷平均含量0.12～87.67 mg/kg，变异系数为102.31%，属强变异型，表明茶园之间差异很大。61.35%的茶园土壤有效磷含量低于临界值（5 mg/kg），19.5%的茶园达Ⅱ级要求，18.73%的茶园符合Ⅰ级茶园标准，仅有12.35%的茶园到达优质高产要求，说明豫南茶园有效磷严重不足。

茶园土壤速效钾变化范围7.21～164.12 mg/kg，平均含量56.73 mg/kg，变异系数为65.2%，属中等变异型。其中，35.5%的茶园有效钾含量符合优质高产茶园要求，18.33%的茶园符合土壤养分Ⅰ级标准，29.08%符合Ⅱ级标准；超过50%的茶园土壤速效钾平均含量低于临界值（80 mg/kg），说明大部分茶园土壤速效钾含量很亏缺。

2.3 豫南茶园土壤中量元素Ca、Mg、S含量状况

从表4可以看出，豫南茶园土壤有效态Ca的含量为103.3～1 438 mg/kg，平均为585.23 mg/kg，变异系数为118.45%，属强变异型，表明土壤有效态Ca含量的空间分布非常不均匀，其中43.43%的茶园土壤有效Ca满足茶树生长，47.81%的茶园土壤有效Ca含量丰富，在有效Ca整体水平含量较高的情况下，仍有8.76%的茶园有效Ca低于250 mg/kg的临界值；有效态Mg含量范围4.65～507.40 mg/kg，平均值为139.91 mg/kg，变异系数139.23%，属强变异型，有效态Mg空间分布极其不均，含量处于中等偏低水平，不仅有10.36%的茶园含量极其匮缺、50.63%的茶园含量低于临界值，还有75.98%的茶园有效Mg含量过剩，含量适中、丰富的茶园分别占21.51%、19.12%；茶园有效S含量范围6.92～34.13 mg/kg，平均为14.02 mg/kg，变异系数50.81%，属中等变异型，有68.52%的茶园有效S含量低于临界值（16 mg/kg），处于适中、丰富水平的茶园分别占18.33%、13.15%，总体含量处于较低水平。

表4 豫南茶园土壤有效态元素含量及各等级分布频率

2.4 豫南茶园土壤微量元素Fe、Zn、 Mn、Cu、B含量状况

从表4可以看出，豫南茶园土壤有效态Fe含量极其丰富，含量范围21.71～226.12 mg/kg，平均为156.21 mg/kg，远高于很丰富水平（20 mg/kg），不存在Fe供应不足情况；茶园土壤有效态Zn含量处于中等水平，变化范围为0.15～17.50 mg/kg，平均为2.56 mg/kg，变异系数为135.02%，属高度分异型，表明土壤有效态Zn的含量空间分布高度非常不均匀，43.43%的茶园Zn含量低于临界值（1.5 mg/kg），处于适中、丰富水平的茶园分别占25.9%、21.51%，非常丰富的茶园占9.16%；茶园土壤有效态Mn含量范围为3.20～80.69 mg/kg，平均值为42.88 mg/kg，变异系数为58.81%，77.69%的茶园有效Mn含量很丰富，仅有5.98%的茶园Mn含量低于土壤缺素临界值（5 mg/kg），表明绝大部分茶园Mn供应充足；茶园土壤有效Cu含量0.01～4.72 mg/kg，平均为1.82 mg/kg，变异系数为97.25%，基本属强变异型；土壤Cu含量整体较亏缺，且空间分布不均匀，有71.32%的茶园Cu含量低于土壤缺素临界值（2.0 mg/kg），仅有3.59%的茶园土壤Cu含量较丰富；茶园土壤有效态B有部分茶园含量低于检出限，检测最大值为1.12 mg/kg，平均含量为0.24 mg/kg，变异系数为120.26%，属强变异型，98.81%的茶园有效B含量低于土壤缺素临界值（0.5 mg/kg），茶园B普遍匮缺严重。

3 结论与讨论

本研究结果表明，豫南茶园土壤pH偏酸化，有机质含量较低；全氮供应能力较好、有效氮含量较丰富；有效磷严重不足，大部分茶园土壤速效钾含量亏缺严重；有效态Ca含量较丰富，Mg、S含量偏低；有效Fe、Mn供应充足，有效Zn含量水平中等，不同茶园之间差异很大，有效Cu、B贫乏严重。杨普香等［19］的研究表明江西茶园土壤酸化严重，全氮水平较高，有效磷偏低，有效钾极低，有效Fe、Mn含量丰富，有效Mg、S、B含量偏低，说明茶园土壤酸化、氮素充足、有效磷、钾和中微量元素Mg、S、B含量缺乏是普遍现象。茶园有效Fe、Mn含量很丰富，与土壤pH值较低，Fe、Mn在土壤有效性较高有很多关系。

土壤肥力是土壤的固有属性和本质特征，是土壤从营养条件和环境条件供应和协调植物生长的能力。茶园土壤有机质是茶树所需要元素的供给源，具有保肥力和缓冲性，能促进土壤微生物生长、团粒结构的形成、物质转化，对改善土壤理化和生物性状具有十分重要的作用，是衡量土壤肥力状况的重要指标［14-16］。茶园土壤酸化降低土壤通透性，破坏土壤微生物区系，影响土壤有机质的矿化和氮的固定［17-20］。针对豫南茶园有机质含量偏低、土壤酸化现象，应增施有机肥，适度施用石灰，或套种绿肥、合理耕作、加培客土和深耕封园等措施来改良茶园土壤性状，控制土壤酸化的进一步加剧。

氮、磷、钾是茶树营养的三要素，缺乏或不足，物质、能量代谢、形态转化不能顺利进行，抑制器官的发育，导致茶树生长缓慢甚至停止。氮是构成茶叶中氨基酸、咖啡碱等滋味物质的重要成分，氮素充足，发芽多、生长快、嫩度好，但过量施用氮肥会影响茶树抵抗力，降低茶叶特别是红茶品质，还会导致茶园土壤酸化［21］；磷既是茶树体内许多重要有机化合物和各种酶的重要成分，也与茶树的碳、氮代谢密切相关。磷对茶树高产及提高茶叶的水浸出物和氨基酸有明显作用［1，22］；钾是呼吸作用、光合作用等生理代谢活动中许多酶的活化剂，能促进氮素的吸收，增强茶树抗异性，试验表明，茶叶中氨基酸、茶多酚、儿茶素、咖啡碱的含量会随施钾的增加而提高，有利于提高茶叶品质。豫南茶园由于习惯偏施氮肥，导致土壤氮素充足，而土壤中磷、钾被茶树不断吸收却得不到有效补充而匮缺严重；中、微量营养元素在茶树体内含量虽不是很高，却是茶树生命活动的调节者，能增强茶树抗异性和影响茶树对大量元素的吸收利用，参与茶树的呼吸、氧化及光合作用、碳水化合物形成等重要生理作用，一旦缺乏或过量，茶叶产量和品质将受到限制影响。如茶树中Cu对叶片的光合作用有重要作用，主要参与蛋白质和碳水化合物的代谢，促进氨基酸合成蛋白质，适量的施Cu能提高茶叶的产量和茶叶中茶多酚、咖啡碱和氨基酸的含量［23］。土壤有效Zn含量低于1.0 mg/kg的茶园施Zn肥，无论是叶面喷施还是土施均有明显的增产提质效果［24］。

在茶树生长发育过程中，只有各个营养元素在适宜的范围内，相互协调的状态下，茶树才能健康旺盛生长，根据木桶原理——最少养分律，茶树的正常生长和生理代谢受土壤中最缺乏的营养元素的限制。茶园土壤有机质含量低，有效磷、有效钾、有效Mg、S、Cu、B严重耗竭，部分茶园有效Zn也亏缺已成为影响豫南茶叶产量和品质的障碍因子。应根据茶树营养特点、需肥规律、土壤供肥性能与肥料特性，运用科学施肥技术，实现各种养分平衡供应，最大限度地发挥施肥效应，满足茶树生长的需要，达到土壤肥力提升、茶叶产量和质量提高的目的。为此，豫南茶园应在施足有机肥的基础上，控制氮肥，增施磷、钾肥，同时注意补充S、Mg、Cu和B肥，部分茶园适当补充Zn肥。