江苏茶叶主产区土壤养分空间分布特性

李 欢，万 青，胡振民，李储佑，刘海洋，邵静娟，张爱琴，葛建国，杨亦扬

（1.江苏省农业科学院 休闲农业研究所，江苏省高效园艺作物遗传改良重点实验室，江苏 南京 210014；2.中南财经政法大学 统计与数学学院，湖北 武汉 430073；3.江苏农林职业技术学院，江苏 句容 212400；4.宜兴市农业技术推广中心，江苏 宜兴 214200；5.仪征市林业生产技术指导站，江苏 仪征 211400；6.连云港市林业技术指导站，江苏 连云港 222002）

茶叶是我国重要的经济作物，广泛分布于18个产茶省（区、市）[1]。江苏是茶叶消费大省，同时也是我国名优绿茶的重点种植区域之一，其茶产业以量少、质精、高效在全国茶叶产业中独具特色。茶树的生长发育与土壤条件密切相关，土壤中的有机质、全氮、有效磷等营养元素是茶树生长发育必不可少的元素；微量元素能增强茶树体内酶的活性，能明显提高叶片的光合作用能力，对碳水化合物的转化效率亦有促进，同时可提高茶树的抗逆能力，影响茶树对大量元素的吸收利用[2]。茶园土壤的理化性质随着植茶年限的改变，如pH值下降、土壤中铝铁等元素含量增加、钙镁等盐基离子和微量元素变得相对缺乏等，多由茶树自身物质循环和茶园管理等因素导致[3]。为了解江苏目前茶园土壤质量和施肥状况，试验对江苏三大主要茶区典型茶园进行土壤取样检测分析，旨在探明影响江苏茶叶生产的土壤因子，为江苏茶产业高效优质安全生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 土壤采集

根据江苏省茶叶主产区分布特点，于2018年7月中旬，分别在连云港茶区、宁镇扬丘陵茶区和环太湖低山丘陵茶区共选取8个代表性茶园，取样点分布于连云港市、扬州仪征、南京市、镇江句容、常州金坛、常州溧阳、无锡宜兴和苏州市。采用5点采样法，选取质地均匀的地块，随机选择5个1.5 m×1.5 m的样方，采集0～20 cm的表层土壤样品，将样品混匀后用四分法弃去至各混合样保留1 kg左右。样品采集后及时摊开风干，剔除杂物后研磨过20目和100目筛，备用待测。

1.2 测定方法

基于《土壤农化分析方法》[4]，土壤pH测定采用水浸提电位法（固液比1∶2.5），用ORION 3 STAR（Thermo公司，美国）pH计测定；土壤全氮（TN）和全碳（TC）含量采用vario MACRO cube系列元素分析仪（Elementar公司，德国）测定；有机质（OM）含量依据“OM含量=TC含量×1.724”进行换算；有效磷、有效钾等有效态元素和微量元素含量测定采用Mehlich3浸提剂浸提[4]，水土比10：1混合振荡，过膜后用电感耦合等离子体光谱仪ICP（TJA公司，美国）测定。

1.3 统计分析

数据处理采用 Excel 2016 以及 IBM SPSS 20.0统计分析软件，图表绘制采用Origin 8.0绘制，图表中数据用平均值±标准差表示，茶园土壤pH值与微量元素含量、采样点经纬度的相关性采用简单线性相关分析。

2 结果与分析

2.1 茶园土壤酸度状况

由图1可看出，试验所调查茶园表层土壤pH平均值为5.30，略低于茶树生长最适值（pH 5.5）。连云港、仪征、句容、金坛和苏州茶园土壤pH值分别为4.79、5.04、5.33、5.33和5.43，介于4.5～5.5之间，适合茶树生长；宜兴茶园土壤pH值为3.76，低于茶树生长适宜范围下限（pH 4.5）；南京玄武和溧阳茶园土壤pH值分别为6.50和6.23。pH值高于6.50的土壤种植茶树，需注意结合土壤改良剂配施；低于4.0，土壤酸化严重，要注意土壤改良及合理施肥。

图1 茶园土壤pH状况Fig.1 pH values of tea garden soil

2.2 土壤主要养分含量

2.2.1 土壤有机质含量

对照茶园土壤肥力分级标准[5]规定，江苏所有茶园土壤有机质含量都达到Ⅱ级以上标准，其中50%的茶园达到Ⅰ级标准，包括苏州茶园、句容茶园、宜兴茶园以及南京玄武茶园，溧阳茶园土壤有机质含量最低，但也达到Ⅱ级标准（表1）。结果表明，江苏大部分茶园有机质含量充足。

2.2.2 土壤全氮、有机磷及有机钾含量

从表1可知，所有调查茶园土壤全氮含量达到Ⅰ级标准，其中句容茶园和苏州茶园全氮含量平均超过2.0 g·kg-1，连云港茶园和溧阳茶园全氮含量也分别达到了1.22±0.27 g·kg-1和1.13±0.16 g·kg-1。土壤有效磷含量，75% 的茶园达到Ⅰ级标准，仅扬州仪征茶园有效磷含量在Ⅱ级。有效钾含量达到Ⅰ级标准的茶园占75%，扬州仪征茶园的土壤有效钾含量在Ⅱ级。结果表明，所调查茶园中75%的茶园土壤养分（氮、磷、钾）含量丰富，仅连云港云台山景区茶园氮、钾含量偏低，常州溧阳茶园的氮素含量低于金坛茶园的有效磷含量低。

表1 江苏各茶园土壤基本养分情况Table 1 Analysis of soil nutrient contents of tea garden soil

2.2.3 土壤中有效钙、镁含量

参考对照第2次全国土壤普查土壤养分分级标准[6]，从表2可知，50%的调查茶园土壤有效钙含量属高等级别，高于1000 mg·kg-1；其中南京玄武茶园土壤有效钙含量最高，连云港茶园和宜兴茶园均低于250 mg·kg-1。50%的茶园有效镁含量在极高范围内，连云港茶园和宜兴茶园偏低。

有研究表明，茶树能否有效的吸收利用土壤中的钙、镁与钙和镁的比值（Ca/Mg）有很大关系，对照Ca/Mg值的分级标准[7]对调查茶园的土壤Ca/Mg值进行分析，即土壤Ca/Mg值在5～12的茶园处在高产优质范围。试验结果显示，只有句容茶园和宜兴茶园土壤的Ca/Mg值在5～12之间，但宜兴茶园有效态钙和有效镁含量均偏低，其他地区除苏州茶园外Ca/Mg值均小于5，约占调查茶园的62.5%（表2）。

表2 江苏省各茶园土壤有效钙和有效镁含量Table 2 The contents of available Ca and Mg

2.3 土壤微量元素含量

根据土壤有效态微量元素的分级标准[8]，由图2可以看出，所有采样茶园的土壤有效锌含量均达到中等等级，其中50%的茶园有效锌达到高等等级，句容茶园和南京玄武茶园有效锌含量在极高等级。各茶园的土壤有效硼（B）及有效锰（Mn）含量基本都处在中低等水平，其中连云港茶园土壤有效硼和有效锰甚至处于极低等级，出现硼亏缺和锰亏缺现象；宜兴茶园土壤有效锰含量属于极低等水平，呈现锰亏缺现象。所有调查茶园的土壤有效铁含量均达到极高等级且远高于标准（图2）。

2.4 土壤养分含量的相关性

2.4.1 土壤pH值与土壤养分含量的关系

从图3可看出，所调查茶园中土壤有效锌含量与土壤pH之间存在正相关，但不显著（r=0.507，p=0.114＞0.05）；土壤有效锰含量与土壤pH之间有显著正相关（r=0.745，p=0.021＜0.05）。相关性分析结果表明，茶园土壤pH值低，土壤有效锌、有效锰含量低，说明随着茶园土壤的酸化，锌、锰等盐基离子逐步淋失。

2.4.2 土壤养分含量与取样点纬度的关系

结果（图4）表明，所调查茶园土壤有效钾含量与纬度之间存在负相关，但不显著（r=0.443，p=0.151＞0.05），有效钾含量分布规律是南高北低。土壤有效硼含量与取样点纬度之间存在显著负相关（r=0.669，p=0.042＜0.05），即从南到北土壤有效硼含量呈减少趋势，在纬度高的茶园土壤存在硼亏缺现象。茶园土壤有效锰含量与取样点纬度之间存在负相关，但不显著（r=0.498，p=0.119＞0.05）。

2.4.3 土壤养分含量与取样点经度的关系

图2 茶园土壤有效态微量元素含量（A.有效锌，B.有效硼，C.有效锰，D.有效铁）Fig.2 The contents of soil trace elements (A. available Zn, B. available B, C. available Mn, D. available Fe)

分析结果表明，所调查茶园土壤全氮、有机质含量与经度正相关，但不显著（TN：r=0.356，p=0.206＞0.05；OM：r=0.451，p=0.146＞0.05），即从西向东茶园土壤有机质含量和全氮含量增高（图5）。结合廖启林[9]等人的研究结果，影响江苏土壤元素含量分布的基本要素包括成土母质、土壤成因类型以及地貌等差异，而太湖水网平原土壤的N与TOC含量最高，这表明环太湖低山丘陵茶区土壤中有机质积累比较丰富，适宜种茶。

图3 茶园土壤微量元素有效锌（A）和有效锰（B）含量与pH的关系Fig.3 Relationship between pH values of tea garden soil and soil available Zn and Mn

图4 茶园土壤微量元素有效钾（A）、有效硼（B）和有效锰（C）含量与纬度的关系Fig.4 Relationship between Sampling point latitude and soil available K, B and Mn

图5 茶园土壤全氮含量（A）和有机质含量（B）与取样点经度的关系Fig.5 Relationship between Sampling point longitude and soil total N, organic matter

3 讨论

茶树具有喜酸特性，茶园土壤pH值范围在4.5～6.0适合茶树生长[10]，其中pH值4.5～5.5为最适宜种植茶树，土壤pH值过低会影响茶树的正常生长[11]。试验所调查的8个代表性茶园土壤pH值在3.76～6.50之间，其中5个茶园的土壤pH值在4.5～5.5之间。结合历史调查数据，江苏省茶园土壤有酸化趋势，以宜兴为例，程正芳等人于1994年测定江苏省宜兴新街茶园的土壤pH值为4.76[12]，2004年孙娴等人再次检测对应地点的土壤，其pH值为4.27[13]，本试验测得的茶园土壤pH值为3.76，说明宜兴茶园土壤有酸化趋势。综合前人研究可知，酸沉降[14]、施用铵态氮肥[15]、茶树自身的物质循环[16]以及茶树根系代谢[17]等是导致茶园土壤酸化的主要原因。宜兴茶园土壤的低pH现象使土壤理化性质恶化，影响土壤养分有效性，导致土壤Ca、Mg流失严重。有关研究表明，土壤有机质可以提升土壤的保水保肥能力，促进植物根系对矿质养分的吸收，同时增强土壤对酸和碱的缓冲能力[18]。施用有机肥可以降低土壤酸化速度[19]，改善土壤理化性质，提高土壤肥力水平。连云港土种由沂、沭河冲积物母质发育而成，质地多为砂土至砂质壤土，土壤通气性和透水性好，疏松易耕耙，保肥性和持水性差，应重视有机肥的施用。此外，连云港云台山景区茶园氮、钾含量偏低，在施肥管理中应特别注意氮肥和钾肥的施用；常州溧阳茶园的氮素含量低于金坛茶园的有效磷含量，在施肥过程中需分别注意氮肥和磷肥的施用。调查结果显示，50%的茶园有效钙、镁含量在极高范围内，林葆等人研究表明，长期施用氮肥和钾肥的土壤交换性Ca、Mg含量显著降低[20]，所以，在茶园养分管理过程中适当增加氮磷钾肥的施用可以提高土壤的大量元素含量，其离子间的拮抗作用可以降低土壤交换性Ca、Mg含量。

微量元素硼是茶树形成果胶酸钙不可缺的成分，缺硼时，氮、磷的需要量及吸收量也显著下降，细胞分裂受阻，叶片有花白色斑点，叶厚粗糙，无光泽，生长缓慢[21]。在缺硼茶园，特别是含量极低的连云港茶园，应注意施用适当量的硼微肥。茶树缺锰素对茶树生长发育带来危害且影响茶叶品质，在出现缺锰现象的茶园，特别是含量很低的连云港茶园和宜兴茶园，应当施用锰微肥。铁素参与茶树的叶绿素合成与有机物质的积累和消耗，在茶树叶片中含量丰富[22]。万青等人的研究表明，茶叶的铁含量与茶叶品质有负相关关系，过量的铁会使茶叶品质变差，在茶园管理过程中，铁肥的施入量应严格控制[23]。

土壤养分含量的相关性分析表明，茶园土壤有效锌含量与土壤pH值之间存在正相关，有效锰含量与土壤pH值显著正相关。土壤pH值不仅可直接影响微量元素在土壤中的活性，也影响微量元素在土壤剖面的纵向移动能力，同时还能影响微量元素的存在形态，间接改变微量元素的迁移活性[24]。本试验结果与马立锋[25]等人对浙江省茶园土壤锰含量状况的研究结果相似，表明土壤中有效锰淋溶严重的现象主要由茶园土壤酸化所致。在茶园管理过程中，可以通过合理施肥等措施，适当调整茶园土壤pH值，补充和调节土壤中微量元素的含量。据谢忠雷等人的研究，我国13个茶园土壤的全锰含量均值为 490 mg·kg-1（278～721 mg·kg-1），低于全国土壤锰背景值，但有效锰含量较高，这主要由土壤pH值影响导致[26]。孙祖琰等人的研究表明，土壤质地对土壤有效硼含量影响较大，粘质土的土壤有效硼含量最高，壤质土次之，砂质土最少。土壤有效硼含量与土壤粘粒存在极显著正相关（r= 0.984**），与细砂含量呈现极显著负相关关系（r= -0.9834**）[27]。南京、常州一带土壤类型为黄棕壤，北连棕壤和淋溶褐土地带，南向黄壤地带过渡。江苏省茶园土壤整体土体深厚，粘粒含量高且盐基饱和度大，原则上有效硼含量应该较高，但实际出现茶园土壤有效硼匮乏的现象，这主要由土壤硼活化率低引起。不同成土母质和成土过程影响土壤的元素含量分布，成土母质由有关基岩风化而来，苏南中酸性火山岩分布区土壤中硼含量普遍较高，这与当地火山岩的存在有直接相关。郭荣发等人的研究表明，一般千枚岩发育的茶园土壤含锰量高，其次是紫色砂岩和红色粘土，土壤锰较低的是第四纪红土和花岗岩等母质发育成的土壤[28]。马立锋等[25]对浙江省137个茶园土壤锰含量的调查结果表明，茶园土壤有效锰缺乏（低于30 mg·kg-1）的茶园约占1/3。可见，江苏省茶园土壤主要是第四纪红土发育而来，成土母质是直接导致部分茶园出现缺锰现象的主要因素。

茶园土壤养分含量与采样点的纬度相关分析结果表明，土壤有效钾含量与纬度之间存在负相关，进一步调查发现，宁镇扬丘陵茶区和环太湖低山丘陵茶区种植户普遍施用茶叶专用肥，肥料是土壤速效钾的主要来源；连云港茶区施钾少，故其含量偏低。因此在茶园的土壤养分管理中应平衡施肥，钾肥应与有机肥、氮、磷和中微量元素配合，并针对不同的茶树品种调整钾肥的使用量，土壤钾含量低的区域如连云港茶园应重视钾肥的使用，适当增加使用量。