摘 要 为了解不同植茶年限下土壤有效营养元素的变化情况，以凤冈县不同种植年限的茶园土壤为研究对象，采集0～20 cm和20～40 cm两层土壤样品，分析土壤基本理化特性、土壤有效态大量营养元素和土壤有效态微量营养元素的变化情况。结果表明，植茶使茶园土壤呈酸化趋势，且逐渐低于优质高产高效茶园土壤pH的最低标准；土壤有机质、全氮随植茶年限的增加而极显著增加，且逐渐达到并超过优质高产高效茶园土壤的最低标准；土壤有效磷有先增后减的趋势，但仍远低于优质高产高效茶园土壤有效磷的最低标准；土壤交换钾随植茶年限的增加而极显著增加，但仍处于贫乏状态；土壤有效硫、有效硼、有效锌和有效铁随植茶年限的增加极显著增加；土壤有效镁、有效铜和有效锰随植茶年限的变化不显著。随着植茶年限的增加，应该采取必要的措施防止土壤酸化，合理控施氮肥，增施磷、钾肥。
关键词 植茶年限；土壤营养元素；pH
中图分类号 S571.1；S153.6 文献标识码 A
Abstract Two layers of soil samples under continuous tea cropping in Fenggang， 0-20 cm and 20-40 cm， were used to analyze the soil physicochemical properties， soil available macro and micro nutrient elements. Results showed that the soil was acidified after tea plantation. The soil organic matter and total nitrogen greatly increased as tea plantation prolonged， and gradually reached and exceeded the minimum standard of tea soils with high yield and good quality. The soil effective phosphorus increased after decreased first， but it was still well below the minimum standard of tea soils with high yield and good quality. The soil exchange potassium increased significantly as tea plantation prolonged， but was still in poor condition. The soil effective sulfur， effective boron， effective zinc and effective iron increased significantly as tea plantation prolonged. The change for effective magnesium， effective copper and effective manganese was not significant. It means necessary measures should be taken to prevent the acidification of the soil， to control nitrogen fertilizer application， and to increase phosphorus and potassium fertilizer application.
Key words Tea planting year； soil effective nutrient elements； pH
doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2017.12.005
茶樹是多年生木本植物，在其整个生命周期的各个生育阶段，对土壤营养元素的需求有所不同[1]。因此，植茶年限影响茶园土壤物理、化学、微生物特性方面的研究一直是茶树栽培学科研究的热点。郑子成等[2]、刘敏英等[3]、高福丽等[4]研究了不同植茶年限土壤团聚体和土壤有机碳的分布特征；李玮等[5]、殷佳丽等[6-7]、晟强等[8]对不同植茶年限土壤团聚体碳、氮、磷、铝、氟的分布特征做了研究；汪华[9]、王海斌等[10]、韩文炎[11]和杨扬等[12]研究了植茶年限对土壤微生物和酶活性的影响；彭萍等[13]研究了植茶年龄对土壤环境效应的影响。但罕见植茶年限影响茶园土壤有效营养元素的研究，针对高海拔高纬度寡日照贵州茶区的研究则更少。
本研究通过凤冈县不同种植年限茶园土壤的对比研究，从土壤理化特性、土壤常量元素和土壤微量元素等角度解析植茶年限对土壤有效营养元素的影响，以期克服茶树连作障碍，为根据植茶年限和茶树的生育期科学培肥提供理论依据，为贵州省茶园生产的健康可持续发展提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 试验地点 采样点位于贵州省遵义市凤冈县（27°39′-28°19′ N，107°32′-107°51′ E），地处乌江北岸，大娄山南麓，属中亚热带湿润季风气候区，年平均气温15.2 ℃，无霜期239～299 d，平均雨日180 d，年平均日照数1 139 h。
1.1.2 供试材料 试验选择茶园管理、培肥情况、海拔高度和土壤质地基本一致的茶园，研究对象为1～2年（Y2）、6～10年（Y10）、15～20年（Y20）、25～30年（Y30）的茶园土壤。
1.2 方法
1.2.1 土样采集 2011年12月通过土钻采集土壤样品，采样点设在茶树大行距正中间，取样深度为0～20 cm和20～40 cm。每个处理采集观测样点25个，共计100个。每个观测样点随机多点混合，用四分法取混合土样1.00 kg。土样采集以后自然风干，去杂、磨碎、过筛，备测。试验区茶园每年施有机肥（油枯）2 000 kg/hm2和复合肥1 200 kg/hm2。
1.2.2 分析指标和测定方法 pH用酸度计测定（水土比1 ∶ 1）；全氮（TN）和全碳（TC）采用碳氮分析仪（Variomax CN分析仪）测定；有机质（OM）依据OM=TC×1.724换算；有效磷、速效钾、有效镁、有效硫等有效态养分用ICP-MS测定。
1.3 数据分析
采用Excel 2007进行数据整理，用SPSS 11.5进行方差分析和回归分析，用SigmaPlot 10.0作图。
2 结果与分析
2.1 植茶对土壤理化特性的影响
不同植茶年限下茶园土壤理化特性（pH、有机质、全氮和碳氮比）的变化见表1和图1。土壤pH随植茶年限的增加而极显著降低，0～20 cm土层土壤pH值Y30茶园极显著低于Y20茶园，Y20茶园极显著低于Y2和Y10茶园；20～40 cm土层土壤pH值Y30茶园极显著低于Y20茶园，Y20茶园极显著低于Y10茶园。土层对茶园土壤pH的影响未达显著水平。土壤有机质（OM）随植茶年限的增加而极显著增加，0～20 cm土层土壤有机质Y30茶园极显著高于Y20茶园，Y20茶园极显著高于Y10和Y2茶园；20～40 cm土层土壤有机质Y30茶园极显著高于Y10茶园、显著高于Y2茶园。0～20 cm土层土壤有机质极显著高于20～40 cm土层土壤。土壤全氮（TN）随植茶年限的增加而极显著增加，0～20 cm土层土壤全氮Y30茶园极显著高于Y20、Y10、Y2茶园，Y20茶园显著高于Y2茶园；20～40 cm土层土壤全氮Y30茶园极显著高于Y20、Y10、Y2茶园。0～20 cm土层土壤碳氮比（C/N）随植茶年限的增加而增加，Y30和Y20茶园极显著高于Y10、Y2茶园；20～40 cm土层土壤碳氮比随植茶年限的增加有降低的趋势，但未达显著水平。
2.2 植茶对土壤有效态常量营养元素的影响
不同植茶年限下土壤有效态常量营养元素（有效磷、速效钾、有效镁和有效硫）的变化见表2和图2。土壤有效磷随植茶年限的增加有先增后减的趋势，但未达显著水平。0～20 cm土层土壤有效磷极显著高于20～40 cm土层。土壤速效钾随植茶年限的增加而极显著增加，0～20 cm土层土壤速效钾Y30、Y20茶园极显著高于Y2茶园、显著高于Y10茶园；20～40 cm土层土壤速效钾Y30、Y20茶园极显著高于Y2茶园，Y30茶園显著高于Y10茶园。植茶年限和土层对土壤有效镁的影响都未达显著水平，仅有0～20 cm土层土壤有效镁Y10茶园显著低于Y30茶园，且明显低于20～40 cm土层。茶园土壤有效硫随植茶年限的增加而极显著增加，0～20 cm土层土壤有效硫Y30茶园极显著高于Y2茶园，显著高于Y10茶园；20～40 cm土层土壤有效硫Y30茶园极显著高于Y10、Y2茶园，显著高于Y20茶园。0～20 cm土层土壤有效硫极显著低于20～40 cm土层。
2.3 植茶对土壤有效态微量营养元素的影响
土壤有效态微量营养元素（有效硼、有效铜、有效铁、有效锰和有效锌）随植茶年限的变化见表3和图3。茶园土壤有效硼随植茶年限的增加而极显著增加，0～20 cm土层土壤有效硼Y30茶园极显著高于Y20、Y10、Y2茶园，Y20茶园极显著高于Y2茶园、显著高于Y10茶园；20～40 cm土层土壤有效硼Y30茶园极显著高于Y10、Y2茶园，显著高于Y20茶园。Y2、Y10茶园土壤有效硼0～20 cm土层低于20～40 cm土层，而Y20、Y30茶园土壤有效硼0～20 cm土层高于20～40 cm土层，但未达显著水平。茶园土壤有效铜随植茶年限的增加有先增后减的变化趋势，仅有20～40 cm土层土壤有效铜Y10茶园显著高于Y30茶园，其他未达显著水平。茶园土壤有效锌都随植茶年限的增加而极显著增加，0～20 cm土层土壤有效锌Y30茶园极显著高于Y2茶园；20～40 cm土层土壤有效锌Y30茶园显著高于Y2茶园。茶园土壤有效锌0～20 cm土层极显著高于20～40 cm土层。0～20 cm土层茶园土壤有效铁随植茶年限的增加而极显著增加，0～20 cm土层土壤有效铁Y30茶园极显著高于Y10、Y2茶园，而20～40 cm土层随植茶年限变化不显著。植茶年限和土层对土壤有效锰的影响都未达显著水平，仅有20～40 cm土层土壤有效锰Y10茶园显著高于Y30、Y20、Y2茶园，且明显高于0～20 cm土层。
3 讨论
3.1 植茶对土壤理化特性的影响
土壤pH表示土壤溶液H+的浓度，能综合反映土壤盐基状况，影响土壤养分的有效性[14]。本研究结果发现，茶园土壤pH随植茶年限的增加而极显著降低，0～20 cm土层土壤pH值从4.34下降到3.54，20～40 cm土层土壤pH从4.21下降到3.65，均低于韩文炎等[15]研究的优质高产高效茶园土壤pH的最低值4.50（表4）。植茶使茶园土壤呈酸化趋势，大量研究证实了这点[16-18]。茶树虽是喜酸性植物，但最适pH为4.50～5.50，低于或高于这个范围都会影响其生长发育和茶叶产量品质[19]。因此，采取有效的措施防止土壤酸化是茶园土壤管理工作的重点。
土壤有机质随植茶年限的增加而极显著增加，逐渐达到并超过韩文炎等[15]研究的优质高产高效茶园土壤有机质的最低标准2.0%（表4），且0～20 cm土层极显著高于20～40 cm土层；土壤全氮随植茶年限的增加而极显著增加，逐渐达到并超过韩文炎等[15]研究的优质高产高效茶园土壤全氮的最低标准1.0 g/kg（表4），这与李玮等[5]和薛冬等[20]的研究结果一致。随着茶树年限的增加，茶园修剪枝和凋落物逐渐增多，是土壤有机质（包括有机态氮）增加的主要因素，同时也是全氮增加的间接原因。这些枯枝落叶主要集中于土壤表层，在一定程度上促进了表层土壤的微生物和酶的作用[21]，致使上土层有机质、全氮含量均高于下土层。由此可见，植茶有使土壤有机质、全氮呈积累的趋势，茶树本身存在生物自肥能力，生产上对成龄茶园的管理应该适当控制氮肥的用量，避免氮肥的过量施用。
Y2茶园土壤pH值0～20 cm土层高于20～40 cm土层、土壤有机质和全氮含量0～20 cm土层低于20～40 cm土层，有别于其他种植年限茶园，有可能是Y2茶园在种茶前的翻垦所致。
3.2 植茶对土壤有效态常量营养元素的影响
土壤有效磷随植茶年限的增加有先增后减的趋势，未达显著水平。各植茶年限茶园0～20 cm土层土壤有效磷的变化范围分别为6.49～9.38 mg/kg，处于Ⅱ级土壤肥力范围内[22]，远低于韩文炎等[15]研究的优质高产高效茶园土壤有效磷的最低标准20 mg/kg（表4）。茶园土壤有效磷水平取决于吸附沉淀和解吸、矿化等作用。磷酸根在酸性的茶园土壤中极易被铁、铝氧化物、氢氧化物等化合物吸附或固定，同时修剪枝和凋落物形成的有机物在分解过程中会产生一些有机酸和低分子水溶性有机物，能与磷酸根竞争土壤中的吸附微点或与铁、铝反应，减少磷的固定[1]。因此，本研究结果是茶园土壤磷酸根吸附沉淀和解吸、矿化的综合作用。
茶园土壤pH在5.0以下时，钾的淋溶作用会造成土壤钾库源的逐渐减少[1]。而本研究中土壤有效钾随植茶年限的增加而极显著增加，但仍处于Ⅲ级土壤肥力范围内[22]，远低于都达韩文炎等[15]研究的优质高产高效茶园土壤有效钾的最低标准100 mg/kg（表4）。茶园土壤钾素各形态处在动态平衡状态，在土壤有效钾处于贫乏的大环境下，随植茶年限的增加，土壤有机质分解，缓效态钾释放，茶树蓬面对钾淋溶的阻力增加，土壤交换性钾增加。本文研究的茶园土壤有效钾随植茶年限增加的变化趋势与彭萍等[13]的研究一致。
植茶年限和土层对土壤有效镁的影响都未达显著水平，仅有0～20 cm土层土壤有效镁Y10茶园显著低于Y30茶园，且明显低于20～40 cm土层。说明Y10茶园存在明显的淋溶作用，表层土壤有效镁淋溶到下层土壤，使表层土壤有效镁含量明显低于下层土壤。而0～20 cm土层Y20、Y30茶园有增加趋势、且逐渐达到韩文炎等[15]研究的优质高产高效茶园土壤有效镁的最低标准50 mg/kg（表4），是由于茶蓬对淋溶的阻碍、增加的有机质降低H+、Al3+对土壤镁交换的淋溶作用和胶体表面对有效镁的吸附[23]。
茶园土壤有效硫随植茶年限的增加而极显著增加，且达韩文炎等[15]研究的優质高产高效茶园土壤有效硫的最低标准50 mg/kg（表4）。一方面，随植茶年限的增加，土壤有机质增加的同时增加土壤有机硫含量，有机硫矿化分解为有效硫；另一方面，随土壤酸化，土壤可变正电荷吸附更多的硫酸根。0～20 cm土层土壤有效硫极显著低于20～40 cm土层，耕作层低于下土层，说明茶园土壤有效硫存在明显的淋溶作用，表层土壤有效硫淋溶到下层土壤，使表层土壤有效硫含量极显著低于下层土壤。
3.3 植茶对土壤有效态微量营养元素的影响
茶园土壤有效硼随植茶年限的增加而极显著增加，随植茶年限的增加，土壤有机质增加的同时增加土壤有机硼含量，而有机硼是土壤有效硼的重要来源；另外，土壤的酸化可增加土壤硼的有效性。有机质增加对土壤有效硼淋溶的阻碍和对有机硼含量的增加，也是低龄茶园土壤有效硼上土层低于下土层而高龄茶园土壤正好相反的主要原因。
茶园土壤有效铜随植茶年限的增加有先增后减的变化趋势，且达韩文炎等[15]人研究的优质高产高效茶园土壤有效铜的最低标准1.0 mg/kg（表4），仅有20～40 cm土层土壤有效铜Y10茶园显著高于Y30茶园，其他未达显著水平。
茶园土壤有效锌随植茶年限的增加而极显著增加，变化趋势与彭萍等[13]研究结果一致。另有研究表明，土壤交换态锌与土壤pH呈显著负相关关系[24]，植茶酸化茶园土壤的同时有可能增加了土壤锌的有效性。另外，随茶树种植年限的增加，茶树根系在取样区（大行距正中间）的分布数量增加，根系分泌的有机酸和氨基酸对土壤锌的活性效应增强，增加了土壤有效锌的含量[25]。
0～20 cm土层茶园土壤有效铁随植茶年限的增加而极显著增加，随茶树种植年限的增加，茶树根系在取样区（大行距正中间）的分布数量增加，根系分泌的有机酸和氨基酸对土壤铁的活性效应增强，增加了土壤有效铁的含量[25]。而随茶树种植年限的增加，土壤淋溶作用减弱，保留的土壤有效铁相对较多。
植茶年限和土层对土壤有效锰的影响都未达显著水平，仅有20～40 cm土层土壤有效锰Y10茶园显著高于Y30、Y20、Y2茶园，且明显高于0～20 cm土层。
4 结论
植茶使茶园土壤呈酸化趋势，且逐渐低于优质高产高效茶园土壤的最低标准；土壤有机质、全氮随植茶年限的增加而极显著增加，且逐渐达到并超过优质高产高效茶园土壤的最低标准；土壤有效磷有先增后减的趋势，但仍远低于优质高产高效茶园土壤有效磷的最低标准；土壤交换钾随植茶年限的增加而极显著增加，但仍处于贫乏状态；土壤有效硫、有效硼、有效锌和有效铁随植茶年限的增加极显著增加；土壤有效镁、有效铜和有效锰随植茶年限的变化不显著。茶园土壤有机质、有效磷和有效锌0～20 cm土层极显著高于20～40 cm土层；茶园土壤有效硫0～20 cm土层极显著低于20～40 cm土层；茶园土壤pH、全氮、有效钾、有效镁、有效硼、有效铜、有效铁和有效锰两土层之间不存在显著关系。
在生产实际中，随着植茶年限的增加，该试验区应该在现有培肥情况的基础上，采取必要的措施防止土壤酸化，合理控制氮肥，增施磷肥和钾肥，可暂不考虑其他中、微量元素的补充。
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