楊 佳，鄭子成，李廷軒

（四川農業(yè)大學資源學院，成都 611130）

茶樹為聚鋁植物[1]，鋁主要分布于茶樹葉部[2]，在成熟葉中鋁的濃度一般高達20 000～30 000 mg·kg-1。植株鋁含量主要取決于土壤活性鋁含量的高低[3]，土壤固相鋁的吸附特性對土壤鋁的形態(tài)分布能產生一定的影響，進而影響茶園土壤活性鋁的含量[4]。土壤中活性鋁一般包括交換態(tài)鋁和游離態(tài)鋁[5]，交換態(tài)鋁雖然含量較低，但其較為活躍，是土壤交換性酸和土壤pH的決定性因素，對植物的生長具有重要意義[6]。

土壤團聚體是土壤結構最基本的單元，對土壤的許多理化性質以及生物學性質有著重要影響[7]。前期對不同植茶年限的研究表明，土壤全氮主要集中在大粒徑團聚體中，而全鉀、全磷和堿解氮含量在各粒徑團聚體中分布較均勻[8～9]。土壤全鋁和交換態(tài)鋁含量隨粒徑的減小而升高[10]。不同粒徑團聚體會影響土壤中鋁含量，進而影響鋁的生物有效性[11]。不同植茶品種土壤理化性質之間也存在差異，相關研究表明，同一成土母質兩種植茶品種土壤的pH差異顯著[12]。茶園土壤交換態(tài)鋁與土壤pH顯著相關，不同植茶品種土壤的鋁含量也可能存在差異。因此，研究不同植茶品種土壤團聚體中全鋁和交換態(tài)鋁的分布特征，對茶園土壤質量的管理與培肥具有一定指導意義。

近年來，隨著茶樹良種的選育和推廣，研究區(qū)域形成了以川沐217、川茶3號、福鼎大白和川農黃芽早等茶樹品種為主的規(guī)?；鑸@。在產生經濟效益和社會效益的同時，其生態(tài)效益?zhèn)涫荜P注。從土壤團聚體角度，研究不同植茶品種土壤團聚體中全鋁和交換態(tài)鋁的分布特征，揭示土壤團聚體中全鋁和交換態(tài)鋁形態(tài)對不同植茶品種的響應特征，以期為制定科學合理的茶園管理措施提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于隸屬于四川省雅安市名山區(qū)的中峰萬畝生態(tài)茶園，屬亞熱帶季風性濕潤氣候，雨量充沛，終年溫暖濕潤，適宜茶葉生長。年均氣溫15.4℃，最高氣溫35.2℃；年均降雨量1500 mm左右，無霜期298 d，年均相對濕度82%。研究區(qū)屬典型的低山丘陵區(qū)，以川茶3號、福鼎大白、川沐217和川農黃芽早等新品種種植為主。

在每年10月中旬，沿樹冠邊沿垂直下方開溝，分別施入K2SO4型復合肥（N∶P2O∶5K2O=20∶8∶8）675 kg·hm-2、豬圈肥（15 000 kg·hm-2）和餅肥（3000 kg·hm-2），然后覆土。次年2月中旬、5月下旬和8月上旬施用復合肥1000 kg·hm-2和尿素500 kg·hm-2，位置和基肥相同。茶樹行距為（150±15）cm，株距為（30±15）cm，行長7～10 m，單株種植，每小區(qū)2～4行。

1.2 土樣采集與處理

在野外調查的基礎上，選擇成土母質、經營措施、植茶年限一致的不同茶樹品種（川茶3號、福鼎大白、川沐217和川農黃芽早）作為研究對象。在每一品種茶園隨機布設5個典型樣方，在每個樣方采集地表凋落物，混合均勻后裝入紙袋標記后帶回實驗室。在每一樣方內按“S”形設置5個采樣點，每一茶園5次重復，在不破壞土壤結構的條件下，按0～20、20～40 cm土層采集土樣。

除去動植物殘體、小石塊等，將采集的原狀土樣沿自然結構輕輕用手掰成直徑約1 cm的小土塊，在通風陰涼處自然風干。一部分土樣用于理化性質的測定，另一部分采用干篩法分離出＞5、5～2、2～1、1～0.5、0.5～0.25 mm 和＜0.25 mm共6個粒徑團聚體[13]。同時將每一茶園收集的凋落物混合裝入紙袋，在實驗室以75℃烘48 h，稱重，磨碎備化學分析用。供試土壤基本理化性質見表1。

1.3 測定項目及方法

全鋁采用微波消解-等離子體發(fā)射光譜法測定[14]。

交換態(tài)鋁采用 l mol·L-1MgCl2（pH 7.0）溶液浸提，采用等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-OES）測定[15]。

表1 供試土壤基本性質Table 1 Basic properties of the soils tested

1.4 數(shù)據(jù)處理

團聚體對土壤鋁的貢獻率（%）=某粒徑團聚體鋁含量×該粒徑團聚體含量（%）/全土鋁含量[16]。

數(shù)據(jù)采用DPS 11.0和Excel 2011軟件進行處理與分析，圖繪制采用Origin 10.0。

2 結果與分析

2.1 土壤團聚體組成

表2是不同植茶品種土壤團聚體的分布情況，由表2可知，不同植茶品種土壤團聚體含量總體隨粒徑的增大呈先升高后降低的變化趨勢，其中以＞5 mm粒徑團聚體為主，其含量介于60.52%～76.49%之間，且顯著高于其他粒徑；5～2 mm粒徑團聚體含量次之，且顯著高于＜2 mm粒徑團聚體含量；0.5～0.25 mm粒徑含量最少。種植川沐217和川農黃芽早＜0.25 mm粒徑團聚體含量顯著高于0.5～0.25 mm粒徑。

就不同植茶品種而言，＞5 mm粒徑團聚體含量變化表現(xiàn)為福鼎大白＞川茶3號＞川沐217＞川農黃芽早，且差異均顯著，而其余粒徑變化趨勢相反。在0～20 cm土層，各植茶品種0.5～0.25 mm粒徑團聚體含量差異不顯著。各植茶土壤＞5 mm粒徑團聚體含量的變化趨勢總體表現(xiàn)為20～40 cm土層高于0～20 cm土層，而其他粒徑則呈相反的變化趨勢。

2.2 土壤團聚體全鋁的分布特征

表3是不同植茶品種土壤團聚體全鋁含量分布，由表3可知，各植茶品種土壤＜0.25 mm粒徑團聚體全鋁含量顯著高于其他粒徑，表明全鋁趨于向較小粒徑團聚體富集。種植川茶3號和福鼎大白土壤0.5～0.25 mm粒徑團聚體全鋁含量顯著高于1～0.5 mm粒徑，而在20～40 cm土層，種植川農黃芽早5～2 mm粒徑團聚體全鋁含量卻顯著高于＞5 mm粒徑團聚體。

不同植茶品種土壤各粒徑團聚體全鋁含量變化均表現(xiàn)為川茶3號＞福鼎大白＞川沐217＞川農黃芽早。除了0～20 cm土層川沐217和川農黃芽早＞2 mm粒徑團聚體，以及各土層川沐217和福鼎大白1～0.25 mm粒徑團聚體全鋁含量差異不顯著外，其余各粒徑團聚體全鋁含量在品種間均差異顯著。各土層土壤團聚體全鋁含量變化趨勢相似，且20～40 cm土層全鋁含量均高于0～20 cm土層。

表2 不同植茶品種土壤團聚體組成Table 2 Composition of soil aggregates with different tea plantation cultivars

表3 植茶品種對土壤團聚體全鋁含量的影響Table 3 Effect of tea plantation cultivars on change of total aluminum contents in soil aggregates

2.3 土壤團聚體交換態(tài)鋁分布特征

表4是不同植茶品種土壤團聚體交換態(tài)鋁含量分布，由表4分析可知，各植茶品種土壤交換態(tài)鋁含量隨粒徑的減小逐漸增加，＜0.5 mm粒徑團聚體交換態(tài)鋁含量均顯著高于＞5 mm粒徑團聚體，表明小粒徑團聚體對交換態(tài)鋁有較強的固持能力。在0～20 cm土層，種植川農黃芽早2～1 mm粒徑團聚體交換態(tài)鋁含量顯著高于＞5 mm粒徑。除了20～40 cm土層川沐217和川農黃芽早以外，其余各植茶品種在各土層中1～0.5 mm粒徑團聚體交換態(tài)鋁含量均顯著低于＜0.25 mm粒徑團聚體。

就不同植茶品種而言，在0～20 cm土層種植川茶3號土壤各粒徑團聚體交換態(tài)鋁含量均顯著高于川農黃芽早。種植川茶3號土壤＜0.5 mm粒徑團聚體交換態(tài)鋁含量顯著高于川沐217，說明較小粒徑團聚體交換態(tài)鋁含量受品種影響較大。20～40 cm土層交換態(tài)鋁含量的變化趨勢與0～20 cm土層相似，且遠低于0～20 cm土層。

2.4 各粒徑團聚體對土壤全鋁和交換態(tài)鋁含量的貢獻率

表5是各粒徑團聚體對土壤全鋁和交換態(tài)鋁含量的貢獻率。由表5可知，不同粒徑團聚體對土壤全鋁、交換態(tài)鋁含量的貢獻率均表現(xiàn)為（＞5 mm）＞（5～2 mm）＞（1～0.5 mm）＞（＜0.25 mm）＞（2～1 mm）＞（0.5～0.25 mm）團聚體。其中，＞5 mm粒徑團聚體貢獻率最高，介于53.10%～68.10%之間，其次是5～2 mm團聚體，占12.44%～20.36%，且顯著高于其他粒徑。種植川沐217和川農黃芽早＜0.25 mm粒徑團聚體對全鋁和交換態(tài)鋁的貢獻率均顯著高于0.5～0.25 mm粒徑，變化趨勢與團聚體分布的變化趨勢類似。

對不同植茶品種土壤來說，＞5 mm粒徑團聚體對全鋁和交換態(tài)鋁含量的貢獻率表現(xiàn)為福鼎大白顯著高于其他品種，而其他粒徑則呈相反的變化趨勢。各植茶品種土壤0.5～0.25 mm粒徑團聚體對全鋁和交換態(tài)鋁含量的貢獻率在品種間差異均不顯著。川茶3號＞5 mm粒徑團聚體對全鋁的貢獻率顯著高于川沐217，而對交換態(tài)鋁的貢獻率卻顯著低于川沐217。

3 討論

各植茶品種土壤均以＞5 mm粒徑團聚體為主，表明該區(qū)域土壤團聚性較強，結構良好，這與楊建國等[17]、文倩等[12]的研究結果一致。種植川沐217和川農黃芽早＜0.25 mm粒徑團聚體含量顯著高于0.5～0.25 mm粒徑，說明川沐217和川農黃芽早對土壤小粒徑團聚體分布影響更大。全鋁和交換態(tài)鋁主要賦存在較小粒徑中，表明小粒徑團聚體對全鋁和交換態(tài)鋁的束縛能力較強。這可能是由于隨著粒徑的減小，團聚體比表面積越大，進而能提供更多的吸附位點，有利于鋁的富集[18]。同時，有機質也會影響土壤中鋁含量的變化，當土壤中有機質含量增加，有機酸提供的負電荷數(shù)量增加，有機酸的官能團與土壤中的鋁離子配合形成了有機結合態(tài)鋁，解離出來的氫離子增加了土壤酸性，使更多的鋁離子被淋溶，增加了交換態(tài)鋁的含量[19]。前期研究表明，由于有機無機膠體的緊密結合，小團聚體固持有機碳的能力更強，不易為微生物分解釋放[20]。這也是造成鋁易在小團聚體中富集的原因。盡管全鋁和交換態(tài)鋁在小粒徑團聚體中含量較高，但由于大粒徑團聚體在土壤中所占比例較大，因此各粒徑團聚體對土壤全鋁和交換態(tài)鋁的貢獻率隨粒徑的減小而降低，這也與前期對該區(qū)域的研究結果類似[8]。經計算分析可知，土壤全鋁與各粒徑團聚體全鋁之間存在極顯著正相關關系，且＞5、5～2、2～1 mm粒徑團聚體的P值分別為0.001 9、0.006 1、0.002 1，均小于＞1 mm粒徑團聚體，說明土壤全鋁含量的增加主要取決于＞1 mm粒徑全鋁含量的增加。土壤交換態(tài)鋁與團聚體交換態(tài)鋁也呈極顯著正相關關系，且＞5、2～1、1～0.5 mm粒徑團聚體的P值分別為0.004 1、0.008 6、0.002 6，均小于其余粒徑團聚體，說明土壤交換態(tài)鋁的含量與這3種團聚體中交換態(tài)鋁的含量高度相關。

表4 植茶品種對土壤團聚體交換態(tài)鋁含量的影響Table 4 Effect of tea plantation cultivars on change of exchangeable aluminum contents in soil aggregates

表5 各粒徑團聚體對土壤全鋁和交換態(tài)鋁含量的貢獻率Table 5 The contribution rates of soil aggregates to total aluminum and exchangeable aluminum

一般情況下將＞0.25 mm粒徑團聚體稱為土壤團粒結構，其數(shù)量與土壤肥力呈正相關關系。福鼎大白土壤＞0.25 mm粒徑團聚體含量最高，說明福鼎大白的土壤結構較好，這可能是由于福鼎大白茶樹根系分泌物黏結和菌絲網(wǎng)絡對土壤的纏結，導致土壤中大粒徑團聚體較多[20]。各粒徑團聚體全鋁含量變化表現(xiàn)為川茶3號＞福鼎大白＞川沐217＞川農黃芽早。土壤全鋁含量與茶葉品質密切相關[21]，土壤鋁含量的增加，能在不同程度上提高茶葉茶多酚的質量分數(shù)[22]，有研究表明，川農黃芽早茶葉所含茶多酚質量分數(shù)為15.83%[23]，而川茶3號的為19.27%[24]，遠遠高于川農黃芽早，這也與本研究川茶3號土壤全鋁含量顯著高于川農黃芽早的結果一致。交換態(tài)鋁在土壤pH值低于5.0時易溶出，難溶性鋁逐漸向其轉變；而當pH值越小，土壤將由質子緩沖體系轉向鋁緩沖體系，土壤交換態(tài)鋁含量大幅升高[25]，川茶3號土壤pH值較低，從而導致川茶3號土壤各粒徑交換態(tài)鋁含量顯著高于川農黃芽早，研究表明，添加外源鋁可明顯提高土壤中交換態(tài)鋁含量[22]，通過分析不同茶樹品種凋落物鋁含量（圖1）可知，川茶3號凋落物中鋁含量顯著高于川農黃芽早，凋落物的歸還影響了土壤中交換態(tài)鋁含量。茶樹可利用根系分泌的有機酸及多酚類物質將土壤中的鋁絡合，鋁大部分進入老葉聚集起來，當老葉脫落后，又重新歸還到土壤中[26]。在一定條件下，鋁的生物有效性主要受各形態(tài)鋁的相互轉化的影響[27]。通過分析團聚體對鋁含量的貢獻率可知，福鼎大白土壤＞5 mm粒徑團聚體對全鋁和交換態(tài)鋁含量的貢獻最大，川農黃芽早的最小，其他粒徑則相反。這是由于福鼎大白土壤大團聚體較多，團聚性很好。

圖1 不同茶樹品種凋落物鋁含量Figure 1 The contents of aluminum in tea leaves litter under different tea plantation cultivars

4 結論

（1）不同植茶品種土壤團聚體含量以＞5 mm粒徑為主，＞5 mm粒徑團聚體含量變化表現(xiàn)為福鼎大白＞川茶3號＞川沐217＞川農黃芽早，其他粒徑團聚體含量變化則相反，說明植茶品種對土壤團聚體分布的影響較大。

（2）小粒徑團聚體中全鋁和交換態(tài)鋁含量最高，說明小粒徑團聚體對鋁的吸附固持能力較強。各粒徑團聚體全鋁和交換態(tài)鋁含量變化表現(xiàn)為川茶3號＞福鼎大白＞川沐217＞川農黃芽早，土壤中鋁含量過高會導致土壤酸化，進而釋放出易被植物吸收的交換性鋁離子，增加茶葉中鋁含量。因此在茶園管理上，應多注意川茶3號，以避免茶葉中鋁含量過高對人體造成危害。交換態(tài)鋁表聚現(xiàn)象明顯，多集中在0～20 cm土層。

（3）研究區(qū)土壤＞5 mm粒徑團聚體對全鋁和交換態(tài)鋁含量的貢獻率最高，且團聚體全鋁和交換態(tài)鋁與土壤全鋁和交換態(tài)鋁均表現(xiàn)為正相關關系，土壤全鋁和交換態(tài)鋁的增加主要取決于＞5 mm粒徑團聚體。