化肥减施对茶树养分吸收和茶园土壤环境的影响

2022-04-23吴林土徐火忠叶春福李贵松洪海清苏瑶喻曼高敬文

中国茶叶 2022年4期

吴林土徐火忠叶春福李贵松洪海清苏瑶喻曼高敬文

摘要：土壤酸化是當前我国多数茶园的障碍因子，偏施无机肥和重施氮肥等不合理施肥是茶园土壤酸化的主要成因。为探究有机肥部分替代化肥对缓解茶园土壤酸化的效果，本研究在茶园设置不施肥（T0）、常规施肥（T1）、氮肥有机替代30%（T2）、氮肥有机替代30%+增施腐殖质（T3）、氮肥有机替代30%+增钾补镁（T4）和氮肥有机替代30%+增施腐殖质+增钾补镁（T5）等6个施肥处理，观测不同处理的土壤养分、茶叶养分含量及土壤环境的变化，分析茶树养分吸收对茶园土壤环境的影响。结果表明，相较于常规施肥处理，氮肥有机替代处理增加了土壤有机质含量，降低土壤碱解氮含量，但不降低叶片氮含量;与T0和T1处理相比，T3、T4和T5处理提高了土壤pH、阳离子交换量、速效钾含量和交换性镁含量，叶片钾和镁含量增加、铝含量降低。氮肥有机替代配合增施腐殖质和增钾补镁措施可有效提高土壤盐基阳离子含量，并抑制茶树对铝的吸收，缓解土壤酸化进程。因此，茶园推广含腐殖酸有机肥和养分均衡管理的技术措施，可有效改善土壤酸化状况。

关键词：茶树;养分管理;养分吸收;土壤环境;土壤酸化

Effects of Fertilization Measures on Nutrient

Absorption of Tea Plants and Soil

Environment in Tea Gardens

WU Lintu1， XU Huozhong1， YE Chunfu1， LI Guisong1， HONG Haiqing1， SU Yao2， YU Man2， GAO Jingwen2*

1. Songyang Agricultural and Rural Bureau， Songyang 323400， China;

2. Zhejiang Academy of Agricultural Sciences， Hangzhou 310021， China

Abstract： Soil acidification is an obstacle factor in most tea gardens in China. Unreasonable fertilization， such as partial application of inorganic fertilizer and heavy application of nitrogen fertilizer， is the main cause of soil acidification in tea gardens. In order to explore the effect of partial substitution of organic fertilizer for chemical fertilizer on alleviating soil acidification in tea gardes， fertilization treatments including no fertilization （T0）， conventional fertilization （T1），

organic nitrogen substitution 30% （T2）， organic nitrogen substitution 30% + increased humic matter （T3）， organic nitrogen substitution 30% + increased potassium and magnesium （T4） and organic nitrogen substitution 30% + increased humic matter + increased potassium and magnesium （T5） were set， and the changes of soil nutrients， tea nutrient contents and soil environment were measured to analyzethe effects of soil environment in tea gardens on nutrient absorption of tea plants. The results show that compared with conventional fertilization treatment， nitrogen organic substitution treatments increased soil organic matter and decreased soil alkali hydrolysable nitrogen content， but did not reduce leaf nitrogen content. Compared with T0 and T1 treatments， T3， T4 and T5 treatments increased soil pH， cation exchange capacity， available potassium content and exchangeable magnesium content， leaf potassium and magnesium contents， but decreased leaf aluminum content. The organic substitution of nitrogen fertilizer combined with the measures of increasing humus， potassium and magnesium could effectively improve the contents of soil base cations， inhibit the absorption of aluminum by tea plants， thus alleviate the process of soil acidification. Therefore， the technical measures of organic fertilizer containing humic acid and balanced nutrient management should be implementedin tea gardens to relieve the soil acidification.

Keywords： tea plant， nutrient management， nutrient absorption， soil environment， soil acidification

茶树作为一种喜酸作物，适宜生长的土壤pH值范围为4.5～6.0。土壤pH过低则会引发茶树铝毒、锰毒等发生，抑制根系生长，降低根系活力，影响氮磷钾镁等营养元素的吸收，进而影响叶片光合作用。同时，土壤酸化严重还会破坏茶树细胞酸碱平衡，降低茶叶多酚物质的合成，影响氨基酸合成与转运，从而导致产量与品质下降[1]。近年来，茶园土壤酸化出现日趋加重现象，在浙江省尤为严重。据调查，在20世纪80年代中期到20世纪90年代初期，浙江省土壤pH<4.0的茶园比例仅占18.8%，到20世纪90年代末，这一比例达45%，甚至出现了土壤pH<3.5的严重酸化茶园，占比6.1%[2]。

目前，改良土壤酸化的方法多采用石灰粉或白云石粉等碱性物料，但长期施用石灰粉会导致土壤板结，加速土壤钾、镁等盐基阳离子浸出，引起土壤养分失衡，长期来看存在复酸化的风险[3]。因此，如何安全有效地提高茶园土壤pH值成了迫切需要解决的问题。

研究表明，土壤酸化是土壤生态系统中盐基阳离子输出产生质子负荷的过程，与作物养分吸收和养分管理密切相关[4]。浙江省茶园氮肥过量施用的情况严重（占41%），平均施氮量超过500 kg/hm2，甚至高达900 kg/hm2，土壤磷富集也很严重（占50.4%），但钾肥施用比例较低，镁肥的施用更为缺乏，导致多数茶园存在钾镁等元素亏缺的问题[5-6]。在茶园氮肥过量施用的情况下，一般只有30%～35%被茶树利用[6]，而过量的氮肥则以硝酸根离子的形式通过土壤淋溶和径流损失，同时与土壤中的碱性物质结合导致酸化加剧。此外，土壤酸化使土壤正电荷增加，净负电荷减少，且腐殖质转化为可溶性，由于长期的淋溶，将导致土壤中腐殖质含量降低，从而降低对盐基阳离子吸附力，加速钾、镁等营养元素的流失[1，7]。而土壤酸碱的缓冲能力与土壤盐基离子含量密切相关[8]。因此，降低氮肥施用量、提高土壤腐殖质和增钾补镁等措施可能具有良好的土壤酸化阻控效果。本試验在浙江省松阳县茶园开展土壤酸化障碍消减的相关研究，分析茶树养分吸收对茶园土壤环境的影响，旨在探求适合酸化茶园的施肥模式，进而改善茶园土壤环境。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地为位于浙江省松阳县下源口村的紫娟品种茶园，树龄8年。茶园地块平整，耕层土壤pH 4.07，土壤有机质3.02%，碱解氮137.95 mg/kg，有效磷555.90 mg/kg，速效钾68.75 mg/kg。

1.2 试验设计

试验共设5个处理（表1），分别为：T0（不施肥）、T1（常规施肥）、T2（氮肥有机替代30%）、T3（氮肥有机替代30%+腐殖酸）、T4（氮肥有机替代30%+增钾补镁）、T5（氮肥有机替代30%+腐殖酸+增钾补镁）。

试验所用的商品复合肥养分含量为N∶P∶K=16%∶16%∶16%;商品有机肥养分含量为N∶P∶K=1.7%∶1.4%∶1.9%;尿素N 46%;腐殖酸为浙江丰瑜科技股份有限公司生产的土沃宝产品（腐殖酸含量5%，有机质含量20%，氧化钙15%，氧化镁8%）。每个处理设置3次重复，小区面积为33 m2。

1.3 测定项目与方法

于2021年4月14日采集叶片样品和土壤样品进行室内分析。采摘顶展第二片新叶，105 ℃杀青30 min后70 ℃烘至恒重，研磨过筛，采用元素分析仪测定氮含量，叶片样品硫酸消煮后采用火焰分光光度计测定钾含量，钼酸铵比色法测定磷含量，以ICP-OES测定镁和铝含量。

收集茶垄0～20 cm土层的土壤样品，在室内通风处自然风干，挑出枯叶、植物根系等杂质后磨碎过筛。以玻璃电极法测定土壤pH，采用元素分析仪测定土壤有机质含量，采用扩散法则测定土壤碱解氮。土壤样品以草酸铵-氯化铵浸提后测定阳离子交换量（CEC）。乙酸铵提取土壤样品后利用火焰光度计测定速效钾，EDTA容量法测定交换性镁，羊毛铬花青R比色法测定交换性铝。氟化铵-盐酸提取土壤样品后用钒钼酸铵比色法测定有效磷。

1.4 数据分析

采用SPSS20.0进行差异显著性分析（LSD法，利用Sigmaplot10.0作图。

2 结果分析

2.1 施肥措施对茶园土壤性质的影响

茶园偏施化肥特别是偏施氮肥是导致土壤酸化的重要因素。有机肥施入土壤后释放碱性物质并可平衡土壤养分，对提高土壤pH值有显著的效果[9]，此外，氮磷钾镁平衡施肥也具有缓解土壤酸化的作用[10]。试验结果发现，与不施肥处理和常规施肥处理相比，T2处理对土壤pH影响不显著，T3、T4、T5处理显著提高了土壤pH，且T5处理土壤pH最高（表2）。结果说明氮肥有机替代配合腐殖酸和增钾补镁处理具有改良土壤酸化的效果。

有机替代技术可以显著提高土壤有机质含量[11]。本研究亦发现，与不施肥处理相比，T3、T5处理的土壤有机质含量均显著提高，说明氮肥有机替代具有增加土壤有机质的效果，而增施腐殖酸提高土壤有机质的效果更佳。

与不施肥处理和常规施肥处理相比，T3、T4和T5处理显著提高了土壤CEC，且T5处理显著高于T3和T4处理。结果说明增施腐殖酸和增钾补镁措施均可提高土壤CEC，可能是由于腐殖酸对土壤阳离子养分的吸附作用[1]，增施腐殖酸配合增钾补镁措施提高土壤CEC效果更佳。

2.2 施肥措施对茶园土壤养分的影响

从不同施肥措施对茶园土壤养分含量的影响结果（图1）可见，与不施肥处理相比，常规施肥处理土壤碱解氮含量较高，而T2、T3、T4、T5处理与常规施肥处理相比土壤碱解氮含量降低（图1-A）。前人研究亦发现单施无机氮导致土壤碱解氮比例增加，氮素淋溶淋洗损失风险增加，而氮肥减量配合增施有机肥有利于降低碱解氮比例[11]。

各處理有效磷含量没有显著差异（图1-B）。与不施肥处理相比，施肥处理提高了土壤速效钾含量，而增钾补镁措施（T4、T5）提高幅度显著（图1-C）。与不施肥处理和常规施肥处理相比，T3、T4、T5处理增加了土壤交换性镁含量（图1-D），说明增施腐殖酸提高对土壤阳离子的吸附和增钾补镁措施均可提高土壤交换性镁。T4和T5处理的土壤交换性铝含量高于其他处理，尤其是T5处理下土壤交换性铝含量显著提高（图1-E）。

2.3 施肥措施对茶树叶片养分的影响

从不同施肥措施对茶树叶片养分含量的影响结果可见，不施肥处理的叶片氮含量低于其他处理，而与常规施肥处理相比其他处理叶片氮含量没有显著差异（图2-A），说明部分氮肥有机替代尽管导致土壤碱解氮含量的降低，但不影响茶树的氮营养吸收。前人研究亦发现氮肥减量配合有机肥施用不会导致茶叶产量降低，反而提高茶叶品质[12]。

各处理间叶片磷含量没有显著差异（图2-B）。与常规施肥处理相比，T4和T5处理叶片钾、镁含量增加，而叶片铝含量显著降低（图2-C～E），可能是由于钾、镁与铝的吸收存在拮抗作用，增施腐殖酸和增钾补镁措施提高了土壤速效钾和交换性镁含量，促进了钾和镁的吸收，从而抑制了铝的吸收。

茶树的喜铝特性与土壤酸化密切相关，茶树生长吸收土壤中大量的活性铝，且随着叶片的凋落，铝素再次进入茶园的土壤中，茶树根系会释放有机酸和H+活化铝，这一过程进一步导致土壤的酸化[1]。因此，增施腐殖酸和增钾补镁措施增加了茶树对镁的吸收而抑制其对铝的吸收，可能具有改良土壤酸化的作用。

3 结论

综上所述，氮肥有机替代具有提高土壤有机质和减少氮素淋溶损失的效果，但对茶树叶片氮含量没有明显影响。部分氮肥有机替代再配合增施腐殖酸和增钾补镁措施，具有改良土壤酸化和增加土壤CEC的效果。增钾补镁措施有利于提高土壤交换性镁含量和速效钾含量，从而提高茶树对钾和镁的吸收，通过拮抗作用降低茶树对铝的吸收，从而缓解土壤酸化。腐殖酸具有吸附土壤阳离子的效果。因此，增施腐殖酸配合增钾补镁措施改良土壤酸化和增加土壤CEC的效果更佳。

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