2009—2021年安溪铁观音茶园土壤养分变化分析

林荣溪

福建八马茶业有限公司，福建 安溪 362442

安溪铁观音是中国十大名茶之一，其独有的兰花香、观音韵被广大消费者所熟知。安溪县现有茶园采摘面积超过40万hm2，干毛茶产量达60万t以上[1]，茶产业已成为安溪县的民生产业。自上世纪90年代以来，安溪铁观音生产快速发展，但同时也存在茶园化肥施用不合理的现象，不仅造成铁观音品质下降，还导致了严重的农业面源污染，不利于茶产业绿色可持续发展[2]。

近年来，在政府部门主导下，安溪县积极开展生态茶园建设和土肥综合管理措施，使得茶园土壤养分状况得到有效改善，茶叶品质得到较大提升。适宜的土壤条件是茶叶品质形成的重要基础[3]，茶叶品质的独特性与其土壤养分及环境条件密切相关。杨如兴等[4]在2010年对安溪铁观音茶园土壤养分研究表明，安溪茶园土壤pH值偏低，土壤有机质总体优良，且土壤供氮能力强，但土壤钾元素含量存在严重不足，茶园土壤养分总体呈现不均衡的情况。吴志丹等[5]通过不同施肥模式肥效试验研究发现，茶树专用肥和有机肥替代部分化肥两种施肥模式对安溪茶园适应性较好。

为明确2009年以后系统规范管理对安溪茶园土壤养分的影响情况，本研究以安溪铁观音主产区感德镇、祥华乡、虎邱镇和西坪镇代表性茶园为研究对象，分别于2009年和2021年对上述区域茶园土壤进行采集，测定土壤pH值、土壤有机质、土壤全氮和土壤矿质元素有效养分含量，并构筑土壤肥力指数，系统分析安溪铁观音主产区茶园土壤养分状况及变化，以期为安溪铁观音茶园合理施肥及土壤养分保持策略及方法提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 土壤样品采集

分别于2009年和2021年在安溪县内茶叶主产区祥华、感德、虎邱和西坪4个乡镇代表性茶园取样30份和16份，用于分析2009年和2021年安溪代表性茶园养分整体变化趋势。在分析不同区域养分变化时，挑选了2009年和2021年同一区域的样品，各14份。

取样时每个样品由8～10个样点的土壤混合而成，样本点以“S”形布置，取样时避开施肥沟，取样深度为40 cm。土壤样品从茶园取回后按常规处理方法处理，挑出土壤中明显石块和茶树根系，自然风干，过10目筛网，用于土壤pH值和有效养分的测定。取部分土壤样品研磨并过100目筛网，用于土壤有机质和全氮含量的测定。土壤样品送中国农业科学院茶叶研究所集中分析。

1.2 土壤样品分析

土壤pH值采用电位法测定，即用去CO2的去离子水按水土比1∶1混合，涡旋震荡1 min，静置30 min后，用ORION 3 STAR pH计测定。土壤中有效养分（有效磷、有效钾、有效钙、有效镁、有效硫、有效锰、有效铜和有效锌）含量，采用Mehlich-3联合浸提剂提取[6]，按照水土比10∶1混合，180 r/min震荡30 min，滤液过0.45 μm滤膜，最后用ICP-AES测定。土壤有机质和全氮含量使用Vario Max CN分析仪测定。

1.3 土壤肥力指数计算

本研究土壤肥力评估选取土壤pH值、有机质、全氮、有效磷、有效钾、有效钙、有效镁、有效硫、有效锰、有效铜和有效锌11项土壤养分指标使用模糊综合评判法进行土壤综合肥力评价[7]，其中pH值为抛物线函数，剩余均为S型函数，然后按照下列公式计算出土壤肥力指数（SFI）。

S型隶属度函数：

抛物线型隶属度函数:

式中，x为土壤指标的实测值，f(x)为指标得分，L和U分别为土壤指标的上限值和下限值。土壤肥力指标抛物线型函数曲线中转折点L1和U1分别取值为4.5和6.0。

土壤肥力指数计算公式为：

式中，SFI为土壤肥力指数（0～1），Wi为第i个评价指标的权重，Si为对应评价指标的值，n为指标的个数。

1.4 数据处理

数据分析采用SPSS.22，独立样本T检验用于检验各指标在2个年份间的显著性差异，采用SigmaPlot 12.5软件绘制图形。

2 结果与分析

2.1 土壤肥力指数及养分含量整体分析

供试安溪茶园土壤肥力指数和养分含量年份对比分析如图1所示。2021年供试安溪茶园土壤肥力指数比2009年显著降低，pH值显著提高。分析各养分指标发现，2021年土壤有效磷含量从2009年18.4 mg/kg显著提高到131.9 mg/kg，增加了6.2倍；土壤有效钙、有效镁、有效硫、有效铜和有效锌的含量比2009年显著降低；而土壤有机质、全氮、有效钾和有效锰含量变化不显著。

图1 2009年与2021年安溪县茶园土壤肥力指数和养分含量比较

2.2 安溪主要乡镇茶园土壤pH及养分含量分析

2.2.1 土壤pH、有机质和全氮变化

安溪主要乡镇茶园土壤pH及有机质、全氮含量变化如图2所示。相比2009年，安溪4个乡镇茶园土壤pH在2021年均有所增加，尤其是感德镇和祥华乡均达到了显著差异。可见，2009—2021年安溪茶园土壤酸化现象得到明显改善，这可能与化肥尤其是氮肥使用量减少有关。但根据农业土壤养分分级标准[8]，安溪部分茶园土壤仍属于强酸性土壤（pH＜4.5），因此今后仍需通过相应措施对土壤进行改良。

图2 2009年与2021年安溪县主要乡镇茶园土壤pH及有机质、全氮含量比较

2021年安溪茶园土壤有机质含量较2009年总体出现降低的趋势，主要是感德镇和西坪镇分别降低了1.22和0.21个百分点，且感德镇的下降幅度达到了显著水平；祥华乡和虎邱镇土壤有机质含量在2021年有所增加，但2个年份之间无显著差异。土壤有机质是土壤肥力的重要指标，其丰缺程度与茶叶产量和品质密切相关。根据全国土壤养分含量标准[8]，安溪4个乡镇茶园土壤平均有机质含量处于中上水平。因此，未来仍需通过合理培肥来提升安溪茶园土壤有机质含量，保证茶叶高产优质。

2009年和2021年，安溪主要乡镇茶园土壤全氮含量变化不大，除了感德镇有所降低外，祥华、虎邱和西坪3个乡镇均有所增加，但均无显著差异，表明土壤全氮的变化是一个缓慢的过程。根据全国土壤养分含量标准[8]，4个乡镇茶园土壤平均全氮含量仍处于中上水平。尽管每年茶园施用大量氮肥，但只有少量的氮被茶树吸收利用，大部分氮通过各种途径损失，茶园保氮能力不足，因此，提高土壤供氮能力、增强土壤保氮性能仍是未来茶园养分管理的重要目标。

2.2.2 土壤有效磷、有效钾、有效钙和有效镁含量变化

供试茶园2009年与2021年土壤有效磷、有效钾、有效钙和有效镁含量如图3所示。相比2009年，各乡镇茶园土壤有效磷含量在2021年普遍有所增加，其中西坪镇有效磷含量在2个年份间达到显著差异，感德、祥华和虎邱三地差异不显著。但值得注意的是，2021年祥华乡茶园有效磷含量（353±133）mg/kg，明显高于2009年，也明显高于其他区域，但其不同村之间差异也较大。根据全国土壤养分含量标准[8]，2009年安溪茶园土壤有效磷含量处于中等水平。但近10年来施用含磷复合肥较多，导致茶园土壤磷含量增加，出现土壤“高磷化”。数据显示，到了2021年，安溪茶园整体有效磷含量较高，远远超出了国际上认定的60 mg/kg的环境临界值[9]，已对环境造成很大的压力。这与磷肥的使用时间及施肥习惯密切相关，从生态学角度考虑，茶园土壤中磷元素过高可能导致水体污染，此类生态问题应予以重视。

图3 2009年与2021年安溪县主要乡镇茶园土壤有效磷、钾、钙、镁含量比较

相比2009年，土壤有效钾含量在感德、祥华、虎邱3个地区呈现不同程度的减少，分别减少36.4 mg/kg、22.9 mg/kg、30.0 mg/kg，其中虎邱有效钾含量在2个年份间存在显著差异，而西坪镇土壤有效钾含量增加31.9 mg/kg。根据全国土壤养分含量标准[8]，安溪4个乡镇茶园土壤平均有效钾含量处于较低水平，普遍存在缺钾的现象。一方面，茶园重施氮肥，钾肥的施用严重不足；另一方面，可能因为安溪地区降雨频繁，钾元素随雨水淋溶损失，导致茶园严重缺钾，因此需要注重钾肥的施用。

与2009年相比，2021年安溪主要乡镇茶园土壤有效钙含量均降低，其中感德下降185 mg/kg、虎邱下降193 mg/kg、西坪下降190 mg/kg，并在2个年份间存在显著差异。根据土壤中量元素养分分级标准[8]，2021年感德、祥华、虎邱、西坪四地土壤有效钙等级为五级（缺乏，＜300 mg/kg），茶园中钙元素不足会影响茶叶产量和品质[10]，因此，安溪地区茶园需根据自身情况补充钙元素。

同土壤有效钙含量变化一样，四地有效镁含量出现不同程度降低，其中祥华和虎邱土壤有效镁含量在2个年份间存在显著差异。根据土壤中量元素养分分级标准[8]，安溪县主要乡镇茶园土壤有效镁含量均为五级，说明安溪茶园土壤镁元素严重缺乏，需要补充[4]。

2.2.3 土壤有效硫、有效锰、有效铜和有效锌含量变化

2009年与2021年供试茶园土壤有效硫、有效锰、有效铜和有效锌含量变化如图4所示。相比2009年，安溪茶园土壤有效硫含量在2021年出现不同程度的下降，其中，感德和虎邱在2个年份间存在显著差异。根据土壤中微量元素养分分级标准[8]，安溪茶园硫元素含量适中。

图4 2009年与2021年安溪县主要乡镇茶园土壤有效硫、锰、铜、锌含量比较

2021年安溪主要乡镇茶园土壤有效锰含量较2009年存在不同程度的变化，其中感德和祥华土壤有效锰含量有所增加，但2个年份间无显著差异。而虎邱和西坪土壤有效锰含量有所减少，其中虎邱在年份间存在显著差异。根据土壤中微量元素养分分级标准[8]，安溪茶园土壤平均有效锰含量水平都达到Ⅲ级以上。

相比2009年，安溪主要乡镇茶园土壤有效铜含量在2021年出现不同程度的减少，其中祥华、虎邱和西坪地区在年份间存在显著差异。感德地区土壤有效铜略有减少，但年份间未达到显著差异。根据土壤中微量元素养分分级标准[8]，2021年安溪茶园土壤有效铜含量基本处于中等水平。

相比2009年，安溪主要乡镇茶园土壤有效锌含量在2021年均出现不同程度减少，但年份间未达到显著差异。根据土壤中微量元素养分分级标准[8]，安溪茶园土壤有效锌含量均达到中上水平。

3 小结与讨论

根据供试土壤样本测定结果，相比2009年，2021年安溪县主要乡镇茶园土壤pH值均有所提高，土壤酸化状况有所改善，这可能与“十三五”期间化肥特别是氮肥用量减少有关[11]。但调查发现2021年大多数供试茶园土壤pH＜4.50，表明茶园土壤仍存在酸化现象，土壤酸化改良工作不容忽视。今后在茶园施肥策略上，除了养分需求外，土壤改良（结构性改良和酸化改良）也需要考虑在施肥方案中。

安溪茶园土壤有机质含量变化不显著。作为土壤肥力的重要指标，土壤有机质的累积是相对缓慢的过程，主要受物理、化学和生物等多种因素的影响[12]。本研究中2021年茶园土壤有机质较2009年出现降低趋势，说明有机肥的施用量是不足的，这可能与铁观音的采摘模式有关。铁观音采摘量大，茶农通常通过施用化肥来补充由于采摘带走的养分含量[13]，久而久之，土壤养分严重失衡，2021年土壤肥力指数较2009年显著降低也充分佐证了这一点。因此，在今后安溪铁观音茶园管理中，应该加大有机肥的投入，包括商品有机肥和农家肥，这在一定程度上能够提高土壤肥力。

相比2009年，2021年土壤有效磷含量显著增加且处于较高的水平，这可能是与高磷复合肥的使用有关。市面上以氮磷钾等比例复合肥为主，茶叶作为以收获叶片为主的经济作物，高磷不仅导致茶树开花结果，不利于鲜叶产量的提高，也会对生态环境造成严重破坏，如导致水体富营养化。因此，针对幼龄茶园，可以施入等比例复合肥，而对于成龄茶园，可选用低磷复合肥或者要根据土壤化验结果来补充磷素养分。

值得注意的是，安溪县茶园土壤有效钾、有效钙和有效镁的含量均处于亏缺的状态，这可能是因为之前施肥主要考虑氮磷钾元素，忽略了中量元素钙和镁养分的补充。南方土壤极易酸化且含水量高，这些盐基离子（钙、镁、钾）易随降雨过程淋溶损失，进而导致其在土壤中呈亏缺状态[14]。因此，今后安溪铁观音茶园需要格外考虑这些易淋溶损失元素的额外补充。此外，本研究中土壤有效钙与pH变化趋势相反，这与之前诸多研究结果不一致[14]，可能与土壤中磷含量的显著升高有关，研究表明土壤中的磷能够和钙结合形成多种形态的化合物，进而间接降低土壤中有效钙的含量[15]。

此外，相比2009年，中微量元素硫、铜、锌在2021年也出现了降低的趋势，这可能是因为施肥不合理造成的，包括有机肥的施用以及中微量元素补充不足[16]。目前安溪铁观音茶园中微量元素含量大部分处于中等水平，维持并提升中微量元素养分含量同样也是合理施肥需要考虑的重要因素，进而确保土壤的肥力状况以满足茶树生长以及优异品质形成的需要。