聶傳朋，蔡鴻輝，李焰焰

（武夷學(xué)院 茶與食品學(xué)院，福建 武夷山 354300）

植物的生長(zhǎng)發(fā)育與土壤因子的關(guān)系十分密切，土壤理化性質(zhì)的不同以及土壤母質(zhì)條件等，都可能影響群落結(jié)構(gòu)、物種多樣性和生產(chǎn)力水平[1]。土壤理化性質(zhì)對(duì)茶樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育以及茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生明顯的影響，特別是茶葉品質(zhì)與土壤養(yǎng)分含量存在密切的關(guān)聯(lián)性[2]。環(huán)境和生態(tài)因子隨著山體位置的不同會(huì)有很大的差異，因此山地植物群落的垂直梯度變化是生態(tài)學(xué)家研究植被—環(huán)境相互關(guān)系的重要對(duì)象[3]，山體位置的變化會(huì)導(dǎo)致溫度、水分、光照等多種環(huán)境因子的變化，進(jìn)而引起山地區(qū)域小氣候、土壤理化特征等環(huán)境系統(tǒng)的梯度效應(yīng)[4]。土壤含水量可以改變土壤表面反照率、土壤熱容量和植被生長(zhǎng)狀況，通過(guò)感熱、潛熱傳導(dǎo)影響短期氣候變化[5]；土壤溫度代表了土壤的熱力狀況，其變化將影響表層土壤水分的運(yùn)動(dòng)和相變過(guò)程，從而影響地表水分循環(huán)[6]。本研究通過(guò)對(duì)武夷學(xué)院茶山不同位置土壤的理化性質(zhì)進(jìn)行對(duì)比分析，了解武夷學(xué)院茶山的土壤狀況，為武夷學(xué)院茶山及茶樹(shù)種質(zhì)資源圃的規(guī)劃建設(shè)提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)選擇在武夷學(xué)院校園茶山（118°00'E，27°73'N），屬于中亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，地貌類(lèi)型屬典型的丹霞地貌。巖石表層以黃壤、紅壤為主。根據(jù)多年的有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，武夷山地區(qū)一年的平均氣溫在17.9℃，降水量豐富，約2000mm，平均相對(duì)濕度80%。在這樣的條件下可以為茶樹(shù)的正常生長(zhǎng)發(fā)育提供適當(dāng)?shù)墓庹蘸退帧?/p>

1.2 樣地設(shè)置及研究方法

1.2.1 樣地設(shè)置

調(diào)查在2018年10月，以武夷學(xué)院校園茶山為研究對(duì)象，分別在茶山的山頂、山腰、山腳設(shè)置3個(gè)樣地，采用土壤溫度計(jì)觀測(cè)5層土壤溫度數(shù)據(jù)，包括地下5、10、15、20、25 cm，另外采用小米監(jiān)測(cè)儀獲得地下5 cm的土壤濕度數(shù)據(jù)。

1.2.2 土樣采集

在土壤溫濕度調(diào)查結(jié)束后，在3個(gè)樣地各選取1個(gè)1 m×1 m大小的樣方，按“S”形設(shè)置5個(gè)樣點(diǎn)，采集深度在0～20 cm之間的土壤表層，然后將5份土壤裝袋后均勻混合成1個(gè)樣品，貼上標(biāo)簽進(jìn)行編號(hào)，標(biāo)簽上注明采集地點(diǎn)、時(shí)間、采集人，共3個(gè)樣品。帶回實(shí)驗(yàn)室后，將土壤樣品捏碎，自然風(fēng)干。

1.2.3 土壤因子測(cè)定

測(cè)定如下土壤因子：土壤機(jī)械組成(比重計(jì)法）[7]、土壤有機(jī)質(zhì)含量（重鉻酸鉀容量法）—外加熱法[8]、土壤堿解氮（堿解擴(kuò)散法）[9]、土壤速效磷（0.5 mol/LNaHCO3浸提-鉬銻抗比色法）[10]、土壤速效鉀（NH4OAc浸提-火焰光度法）[11]。

土壤溫度數(shù)據(jù)的具體采集方法為8:00到18:00每隔2 h做一次記錄，濕度則為監(jiān)測(cè)儀每小時(shí)自動(dòng)記錄。

課程是動(dòng)態(tài)的，經(jīng)歷活動(dòng)課程化的實(shí)施是反思，實(shí)踐，再反思、再實(shí)踐的過(guò)程，是呈螺旋式上升的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，園所應(yīng)建構(gòu)科學(xué)的課程目標(biāo)，選擇適宜的課程內(nèi)容，研究經(jīng)歷活動(dòng)課程化的策略，形成經(jīng)歷活動(dòng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，使之變得更規(guī)范、更系統(tǒng)、操作性更強(qiáng)，成為領(lǐng)域廣泛、較為穩(wěn)定、便于實(shí)施的經(jīng)歷活動(dòng)課程。

1.2.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)完成后，土壤理化性質(zhì)數(shù)據(jù)，土壤溫濕度調(diào)查數(shù)據(jù)的初步整理利用Excel建庫(kù)，然后利用SPSS對(duì)土壤理化性質(zhì)含水量、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀、pH進(jìn)行單因素方差分析，并采用SNK對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤因子分析

對(duì)于不同樣地間的土壤因子進(jìn)行比較分析（表1）表明，不同樣地的土壤含水量無(wú)顯著差異。根據(jù)國(guó)際制土壤質(zhì)地分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，3個(gè)樣地的土壤質(zhì)地組成均為壤土。粉礫含量隨著海拔高度的增高而緩慢增加，呈現(xiàn)正比例關(guān)系。關(guān)于對(duì)茶樹(shù)適宜pH范圍的研究較多，一般認(rèn)為pH值在4.5～6.5之間最適宜，通過(guò)表1可知山腳的pH與山腰、山頂?shù)膒H差異明顯，但均符合茶樹(shù)良好生長(zhǎng)的最適宜pH。

茶山上土壤的理化性質(zhì)會(huì)受到有機(jī)質(zhì)含量的影響，直接影響到茶葉的品質(zhì)。諸多的相關(guān)試驗(yàn)表明土壤有機(jī)質(zhì)含量與茶葉中部分品質(zhì)指標(biāo)如茶多酚、氨基酸以及水浸出物等密切相關(guān)，產(chǎn)量多、品質(zhì)良好的茶葉生產(chǎn)需要茶園土壤中有機(jī)質(zhì)含量大于15 g/kg[12]。其中氮、磷、鉀是茶樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育所必需的重要營(yíng)養(yǎng)元素,齊大荃[13]的研究表明，土壤速效磷與茶葉的水浸出物和總糖量呈顯著正相關(guān),廖萬(wàn)有[14]也發(fā)現(xiàn)土壤速效磷中的鋁磷酸鹽與茶多酚、水浸出物呈顯著正相關(guān)鐵磷酸鹽與茶葉品質(zhì)成分呈正相關(guān),但未達(dá)顯著水平。鉀含量在光合作用和氮素代謝等生理過(guò)程中起著非常重要的作用[15]。

表1 土壤因子數(shù)據(jù)分析Tab.1 Analysis of soil factor data

根據(jù)表2可知，不同樣地土壤中的速效磷和速效鉀含量差異極顯著，有機(jī)質(zhì)和堿解氮含量差異顯著。山腳的有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷含量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于山腰和山頂，而山頂?shù)暮縿t要略微高于山腰，無(wú)明顯的差異?？梢缘弥挥猩侥_土壤的土壤因子含量能夠基本滿(mǎn)足茶樹(shù)正常生長(zhǎng)發(fā)育的需要。而土壤速效鉀在3個(gè)樣地的含量分布較為穩(wěn)定，但卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿(mǎn)足茶樹(shù)的生長(zhǎng)需要。造成以上這些情況的原因可能是這些土壤因子都可能會(huì)因?yàn)楸恢参镂找约八亮魇Ф蝗コ谠囼?yàn)期間降水量豐富，較多的水土流失導(dǎo)致土壤因子隨表層土壤逐漸的流失到山腳，以致于山腳土壤的除鉀之外其他土壤因子含量要明顯的高于山腰和山頂。

表2 土壤因子數(shù)據(jù)分析Tab.2 Analysis of soil factor data

2.2 土壤溫濕度變化特征分析

2.2.1 土壤溫度日變化特征

從觀測(cè)期間選擇3個(gè)不同的天氣分別為晴天、陰天、雨天來(lái)進(jìn)行土壤溫度的日動(dòng)態(tài)特征。淺層土壤溫度受到天氣的影響較大，而深層土壤溫度的變化趨勢(shì)比較平穩(wěn)，所以淺層土壤比深層土壤的變化幅度明顯。

陰天和雨天（圖2、3）在相同觀測(cè)點(diǎn)土壤溫度變化較一致，山頂5 cm和10 cm的土層土壤溫度變化幅度接近且變化幅度較大，其余各層變化幅度較小。而山腳與山腰中5 cm土層土壤溫度要明顯的低于其余各層，變化幅度最大。在一天中，隨著土層深度的增加溫度反而越高，并且峰值的出現(xiàn)要滯后于晴天。在這3日中，通過(guò)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)土層越深的土壤溫度日變化越趨于平穩(wěn)，5 cm的土層土壤溫度日變化波動(dòng)最大。

圖1 10月8日土壤溫度日變化特征（晴天）Fig.1 Daily dynamics of soil temperature on October 8

圖2 10月19日土壤溫度日變化特征（陰天）Fig 2 Daily dynamics of soil temperature on October 19

圖3 10月21日土壤溫度日變化特征（雨天）Fig 3 Daily dynamics of soil temperature on October 21

2.2.2 土壤溫度十月份動(dòng)態(tài)特征

在山腰觀測(cè)點(diǎn)在10月11日到15日由于儀器丟失而導(dǎo)致數(shù)據(jù)缺失。通過(guò)對(duì)圖4進(jìn)行對(duì)比分析，從2018年10月2日到11月1日3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)各層土壤溫度在不同的深度上的變化趨勢(shì)有著很高的一致性。隨之土層深度的增加，土壤溫度的變化幅度變小。

山頂?shù)恼w溫度高于山腳和山頂，原因是隨之海拔高度的增加，氣溫會(huì)相應(yīng)的下降，而外界氣溫又是干擾土壤溫度的主要因素。在經(jīng)過(guò)10月10日的降雨后出現(xiàn)強(qiáng)降溫，10月10日之前5 cm土層土壤溫度與其它各層相比溫度明顯要高波動(dòng)更大，之后開(kāi)始進(jìn)入雨季，溫度也趨于穩(wěn)定但略有所波動(dòng)。山腳和山頂?shù)母魍翆油寥罍囟茸兓扰c波動(dòng)也都趨于相同。在10月10日之后隨著土層深度的增加溫度隨之增高，說(shuō)明越接近地表的土層越容易受到外界氣候的影響。

圖4 土壤溫度十月份動(dòng)態(tài)Fig 4 Soil temperature in October dynamics

2.2.3 土壤濕度日變化特征

選取三個(gè)不同天氣的土壤濕度數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行分析，日期和天氣分別為10月8日晴天、10月19日陰天、10月21日雨天。從圖5可以看出，8號(hào)、19號(hào)土壤濕度日變化平穩(wěn)，幅度較一致，19號(hào)濕度比8號(hào)大是因?yàn)?8號(hào)出現(xiàn)降雨。21號(hào)土壤濕度日變化較大，因?yàn)榘殡S著降雨，土壤濕度出現(xiàn)起伏較大。在濕度增加和降低的過(guò)程中，可以發(fā)現(xiàn)增濕過(guò)程比較迅速而濕度降低的過(guò)程緩慢，從0時(shí)到8時(shí)、18時(shí)到次日0時(shí)，土壤持續(xù)增濕14h。最小值出現(xiàn)在0時(shí)到2時(shí)土壤濕度為21%，最大值出現(xiàn)在23時(shí)土壤濕度為34%。

圖5 土壤濕度日變化Fig.5 Daily changes in soil moisture

2.2.4 土壤濕度十月份變化特征

根據(jù)圖6可以看出，在10月22日土壤濕度達(dá)到了最大濕度為26.0%，最小濕度出現(xiàn)在10月7日值為10.4%。從10月2號(hào)到10月9號(hào)土壤濕度保持在穩(wěn)定范圍內(nèi)大概在10%到11%左右，從10月10日到10月26日中間14號(hào)、15號(hào)、21號(hào)、24號(hào)、25號(hào)這五天時(shí)間里有降雨，所以土壤濕度在這段期間內(nèi)緩慢波動(dòng)上升直到10月26日天氣逐漸轉(zhuǎn)晴之后土壤濕度開(kāi)始持續(xù)緩慢下降，表明土壤濕度與外界氣候條件的關(guān)系密切?？偟膩?lái)說(shuō)在觀測(cè)期間內(nèi)土壤濕度呈現(xiàn)“平穩(wěn)-起伏上升-穩(wěn)定降低”變化趨勢(shì)。

圖6 土壤濕度十月份變化Fig 6 Changes in soil moisture in October

3 小結(jié)

對(duì)武夷學(xué)院茶山土壤生態(tài)因子進(jìn)行調(diào)查研究，結(jié)果表明3個(gè)樣本區(qū)的土壤類(lèi)型為壤土，土壤pH值在5～6，偏酸性，適宜茶樹(shù)的生長(zhǎng)。其中山腳土壤中有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷的含量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于山腰和山頂?shù)暮?，?地的速效鉀含量都極度缺乏，可以知道山腳所含營(yíng)養(yǎng)元素相較于山腰和山頂更適合茶樹(shù)的正常生長(zhǎng)發(fā)育需要。同時(shí)應(yīng)該對(duì)茶山施用鉀肥，對(duì)山腰和山頂施用氮肥和磷肥，以改良土壤，使茶樹(shù)有一個(gè)更適宜的生長(zhǎng)條件。

土壤溫濕度基本特征分析：土壤溫度日變化在晴天最高值出現(xiàn)在12:00到14:00左右，陰天與雨天相對(duì)滯后。晴天隨著土層深度的增加變化波動(dòng)越小，5 cm土層波動(dòng)尤其明顯，而陰天和雨天波動(dòng)相較于晴天表現(xiàn)的比較平穩(wěn)且隨之土層深度的增加土壤溫度也更高與晴天相反。在不同天氣下，越深的土層之間的土壤溫度變化幅度越接近，表明土壤溫度主要受外界條件的影響，主要作用在5 cm和10 cm的土層。土壤濕度日變化晴天與陰天無(wú)明顯波動(dòng)，陰天濕度要高于晴天。在雨天隨著降雨濕度也隨之上升，波動(dòng)明顯。

土壤溫度10月份變化3個(gè)樣地之間的的變化趨勢(shì)基本一致，土壤溫濕度在10月2日到10月9日在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，隨著10月10日的降雨，氣溫驟降，土壤溫度受到影響也隨之下降之后趨于穩(wěn)定，而此時(shí)土壤濕度開(kāi)始增高直至10月26日開(kāi)始緩慢下降。其中出現(xiàn)變化的原因皆是由于外界天氣變化而導(dǎo)致的。

植物生長(zhǎng)主要受其生存環(huán)境條件所制約。淺層土壤水熱變化對(duì)外界擾動(dòng)十分敏感，直接影響著表層植被的生長(zhǎng)和繁衍[16]。其中土壤中有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和土壤水熱條件都對(duì)茶樹(shù)的生長(zhǎng)有著顯著影響，通過(guò)對(duì)土壤生態(tài)因子的深入研究，能夠?yàn)槿绾胃纳仆寥罈l件提供理論依據(jù)，從而為茶樹(shù)生長(zhǎng)創(chuàng)造更良好的生長(zhǎng)環(huán)境，提高茶葉的產(chǎn)量及品質(zhì)。