范錚蕾，李彩云，曲鳳鳳，張新富，王玉，胡建輝

(青島農業(yè)大學園藝學院，山東 青島 266109)

山東是江北產茶大省，也是我國緯度最高的產茶區(qū)，其中青島茶區(qū)的嶗山綠茶以“葉片厚、豌豆香、滋味濃、耐沖泡”的品質特征享譽全國[1]。隨著栽培、加工技術的不斷進步，青島市茶園面積還在不斷擴大，茶產業(yè)發(fā)展的規(guī)模效益不斷顯現。然而由于地處我國茶區(qū)最北端，低溫、干旱、土壤pH 值高是茶葉生產中存在的三大主要障礙，已嚴重制約了茶葉產量與品質的提升[2]。

土壤是茶樹賴以生存和生長的必要立地條件，其性狀特征和各種營養(yǎng)元素的豐缺程度和供應能力直接影響到茶樹生育和茶葉品質[3-5]。 茶樹為喜酸植物，茶園土壤要求有一定的酸堿度范圍，最適宜的植茶土壤pH 值為4.0 ～5.5[6]。 同時，土壤養(yǎng)分及其有效性是茶園土壤供肥能力的直接體現。 茶園土壤的供肥能力主要取決于土壤養(yǎng)分含量，尤其是有效態(tài)養(yǎng)分含量及其存在形態(tài)和在土層中的分布。 準確掌握茶園土壤養(yǎng)分狀況和肥力特征，正確處理好用地和養(yǎng)地的關系是實現茶園優(yōu)質高產高效的前提條件[7-10]。

近年來，青島茶區(qū)重視推廣無性系茶園，主張因地制宜、科學地種植無性系茶樹良種，許多企業(yè)也在大力引進無性系茶樹品種。 無性系茶樹根系分布淺、抗逆性較茶籽直播茶苗要差些，精細的栽培管理和適宜的土壤條件對無性系茶樹的種植至關重要。 經調查，較難成活的無性系茶樹與茶園土壤的理化性質和營養(yǎng)狀況關系密切。 因此，探索適宜無性系茶樹生長的優(yōu)質高產茶園土壤條件，為無性系茶樹良種推廣與發(fā)展提供數據參考具有重要意義。

本研究選擇青島市4 個主要產茶區(qū)(嶗山區(qū)、黃島區(qū)、城陽區(qū)、即墨區(qū))的23 個代表性茶園進行茶園長勢調查和土壤取樣，測定土樣的pH值和有機質、大量元素(N、P、K)、有效態(tài)中微量元素(Ca、Mg、Al、Fe、Zn、B)含量，分析茶園土壤理化性質，以期根據茶樹長勢情況及所測理化性質結果得出適宜無性系茶樹品種種植的土壤條件，并針對茶園土壤養(yǎng)分情況提出相應的土壤改良建議。

1 材料與方法

1.1 取樣茶園無性系茶樹的長勢調查

選取青島市茶區(qū)23 個具有代表性的茶園為取樣茶園，基于其茶樹長勢情況[5]，將茶園分為三類:成活率低(low survival，簡寫為“L”)、長勢差(poor growth，簡寫為“P”) 和長勢好(good growth，簡寫為“G”)。 23 個茶園茶樹長勢的具體情況如表1 所示。

表1 青島茶區(qū)無性系茶園長勢分類

1.2 土壤取樣與處理

土壤樣品取自上述23 個茶園，分布在青島市的4 個主要產茶區(qū)，其中嶗山區(qū)10 個，黃島區(qū)6個，城陽區(qū)4 個，即墨區(qū)3 個。 采用管形土鉆按照對角線取樣法取土，每個茶園取5 個點，混合土壤，取樣深度為0 ～20 cm。 將土樣置于干凈的編織袋上，捏碎大土塊，剔除石礫、石灰結核和雜草等。 待土樣風干后碾碎，過1 mm 篩，用對角線取樣法選留250 g 左右混合土樣，裝入密封袋中編號備用。

1.3 土壤理化性質分析

參照《土壤農化分析方法》[11]中的方法測定土壤理化性質各指標。

土壤pH 值用電位法測定。 有機質含量用重鉻酸鉀容量法—外加熱法測定，全氮含量用硫酸＋催化劑消解凱氏定氮法測定，堿解氮含量用堿解擴散法測定，有效磷含量用0.5 mol/L NaHCO3浸提—鉬銻抗比色法測定，速效鉀含量用NH4OAc浸提—火焰光度法測定。 土壤鈣、鎂、鋁、鐵、鋅、硼等中微量元素含量用濕法消解＋ICP-MS 測定。土壤交換性H＋用氯化鉀交換—中和滴定法測定。

1.4 數據分析

用熱圖對3 種長勢茶園的土壤性質進行聚類分析。 通過無監(jiān)督主成分分析(PCA)以獲得理化指標內在方差的總體概述。 基于主成分分析中存在的多樣性和良好的組分離，后用正交偏最小二乘法判別分析(OPLS-DA)從數據集中提取最大信息，并分離出3 種茶園間的指標差異。 采用t檢驗(P＜0.05)和SPSS 進行單因素方差分析。P和PLS-DA 預測值中變量重要性(VIP)的組合被用作土壤理化指標選擇的系數(VIP ＞1.0 和P＜0.05)。

2 結果與分析

2.1 依據土壤理化指標對不同茶園茶樹長勢的區(qū)分

基于試驗處理數據制作熱圖并用于聚類分析，可提供所有樣品的整體情況，在眾多的指標數據中突出整體差異。 本試驗中土壤pH 值和有機質、大量元素(N、P、K)、有效態(tài)中微量元素(Ca、Mg、Al、Fe、Zn、B)含量等指標的聚類熱圖如圖1所示。 結果顯示，茶樹成活率低(L)的茶園可明顯地與茶樹長勢差(P)及長勢好(G)的茶園分為兩類，茶樹長勢差(P)與長勢好(G)的茶園也能較好地區(qū)分開。 這表明不同長勢茶園的土壤理化性質存在較大差異。

圖1 青島茶區(qū)不同長勢茶園土壤理化性質的聚類熱圖

2.2 不同長勢茶園土壤理化指標的差異

采用土壤理化指標進行無監(jiān)督的PCA 分析，結果如圖2A 所示，3 種不同長勢的茶園可被清晰地分成3 組，其中在95% 置信區(qū)域內，PC1(95.1%)可將不同長勢的茶園區(qū)分開。

為了鑒定出對茶園長勢影響較大的土壤理化指標，我們用OPLS-DA 模型對數據進行分析，將VIP(變量權重)＞1 和統(tǒng)計分析P＜0.05 為篩選指標。OPLS-DA 模型的VIP 得分如圖2B 所示，土壤pH值、Ca/Fe、Ca/Al、Available Ca、H＋、Available Zn 對茶園的長勢影響較大(VIP＞1)。 同時不同長勢茶園間的方差分析結果(圖3)顯示，15 個土壤理化指標中，只有土壤pH 值、Ca/Fe、Ca/Al、Available Ca 存在顯著差異。 由此可知，土壤pH 值、Ca/Fe、Ca/Al、Available Ca 是造成青島茶區(qū)茶園長勢存在差異的關鍵影響因素，這4 個指標將作為本研究分析的重點。

圖2 不同長勢茶園土壤理化指標的PCA 與VIP(OPLS-DA 模型)得分圖

圖3 不同長勢茶園間土壤理化指標方差分析

2.3 青島茶區(qū)不同長勢茶園土壤酸堿度分析

土壤酸堿度是茶園土壤重要的理化性質之一，關系到土壤養(yǎng)分有效性和土壤生物活性等。青島茶區(qū)不同長勢茶園的土壤pH 值測定結果(表2)顯示，茶園長勢好壞與土壤pH 值的高低呈現出明顯的規(guī)律。 隨著茶園土壤pH 值的升高，無性系茶樹的長勢依次為長勢好、長勢差和成活率低，三類茶園土壤pH 平均值分別為5.52、6.71和8.07。 長勢好的茶園中，編號為12 的茶園土壤pH 值雖高達6.79，但長勢依然很好，分析結果顯示該茶園土壤有效鋁和有效鐵含量分別高達287.02 mg/kg 和20.4 mg/kg，抵消了較高pH 值帶來的不利影響。 長勢差的茶園中，編號為10 的茶園土壤pH 值高達7.50，茶樹長勢雖然不好，但成活率較高，經分析，其土壤有效鋁也高達247.67 mg/kg。 因此，適宜茶樹種植茶園土壤評價過程中，重點調查土壤酸堿度的同時，還要關注土壤有效鋁和有效鐵含量，才能做出客觀評價。

表2 青島茶區(qū)不同長勢茶園的土壤pH 值

2.4 青島茶區(qū)不同長勢茶園土壤交換性鈣含量分析

茶樹是喜鋁嫌鈣植物，對鈣反應較為敏感，如果土壤中交換性鈣含量過高，就會對茶樹的生長產生不利影響，嚴重時可造成茶樹死亡。 青島茶區(qū)不同長勢茶園的土壤交換性鈣含量測定結果(表3)顯示，成活率低的茶園土壤平均交換性鈣含量高達3842.1 mg/kg，長勢好的茶園土壤平均交換性鈣含量為1450.5 mg/kg。 同時，土壤酸度對養(yǎng)分的有效性有較大影響，因為在pH 值6.5 以上的土壤中有效鋁含量很低，而有效鈣含量卻很高。 反之，在pH 值4.5 的土壤中有效鈣含量很低，而有效鋁含量卻很高。 土壤酸度和交換性鈣含量雙重作用下，茶園長勢受土壤有效鈣含量的影響非常明顯。 因此，在土壤pH 值偏高的地區(qū)發(fā)展茶園，一定要重點關注和評估土壤交換性鈣含量，pH 值＞6.5、交換性鈣含量＞2000 mg/kg的茶園茶樹往往很難成活。

表3 青島茶區(qū)不同長勢茶園的土壤交換性鈣含量 (mg/kg)

2.5 青島茶區(qū)不同長勢茶園土壤有效鋁的分析

茶樹之所以喜酸性土壤，與茶樹長期在熱帶和亞熱帶地區(qū)生長所形成的喜鋁嫌鈣的營養(yǎng)基因型有關，茶園土壤的酸度實質上也正是土壤有效鋁和鈣之間的比例問題。 青島茶區(qū)不同長勢茶園的土壤交換性鈣和鋁之間的比例(表4)顯示，茶園長勢受土壤Ca/Al 值高低的影響很明顯。 成活率低的茶園土壤呈現出Ca/Al 值高的特征，即土壤鈣的有效性更高。 而長勢好的茶園則呈現出Ca/Al 值低的特征，即土壤中鋁的有效性更高。長勢好的茶園中，編號為1、2 和15 的茶園土壤Ca/Al 值雖然較高(＞10)，但茶園土壤pH 值分別為5.38、5.55 和5.25，所以其長勢依然很好。 由此可知，適宜茶樹種植的茶園土壤評價過程中，要優(yōu)先分析其酸堿度，其次再考慮土壤鋁的有效性。

表4 青島茶區(qū)不同長勢茶園的土壤Ca/Al

2.6 青島茶區(qū)不同長勢茶園土壤有效鐵分析

土壤酸性較強的茶園，鐵的有效性往往較高，茶園生長旺盛；而酸度不足或堿性的茶園，往往會造成鐵的有效性降低或喪失，出現缺鐵。 青島茶區(qū)不同長勢茶園的土壤交換性鈣和鐵之比(表5)顯示，茶園長勢受土壤Ca/Fe 值高低的影響很明顯。 成活率低的茶園土壤呈現出Ca/Fe 值高的特征，即土壤鐵的有效性較低。 由此可知，適宜茶樹種植的茶園土壤評價過程中，土壤鐵的有效性評價也應引起足夠的重視。

表5 青島茶區(qū)不同長勢茶園的土壤交換性Ca/Fe

3 討論

不同生態(tài)環(huán)境的植物在長期進化過程中形成了對土壤酸度的適應能力。 茶樹原產于我國云貴高原，長期生長在熱帶和亞熱帶地區(qū)，形成了喜酸的營養(yǎng)基因型特征，一般只能在酸性土壤環(huán)境下才能生長[5，12]。 本研究中青島茶區(qū)長勢好的茶園土壤pH 平均值為5.52，可見土壤酸度在茶樹生長中發(fā)揮著至關重要的作用。 因此，發(fā)展無性系茶園首要條件是選擇土壤pH 值為5.0 ～6.0 的土地，如果土壤pH 值超過7.0，不建議種茶；土壤pH 值在7.0 以下、6.0 以上的土地，建議采用硫磺、硫酸鋁鉀、硫酸亞鐵等茶園土壤酸化劑進行改良。 本研究中，編號為12 的茶園土壤pH 值雖然高達6.79，經過土壤酸化劑改良，提高了土壤中有效鋁和有效鐵的含量，茶園長勢依然很好。 對于南方茶區(qū)，土壤pH 值存在過低現象，因而需要施用白云石或石灰進行改良，如中國農業(yè)科學院茶葉研究所梅家塢示范茶園[13]。

茶樹的另一營養(yǎng)基因型特征就是喜鋁和嫌鈣[14，15]。 茶園土壤的酸度實質正是土壤有效鋁和鈣之間的比例問題。 山東茶區(qū)有些地方的茶園之所以成活率低，土壤鈣含量高是一個重要的制約因素，土壤pH 值和鈣含量雙高的加持會造成茶樹鈣中毒，茶樹長勢差，嚴重時死亡[16]。 土壤pH 值較低的茶園，較高的土壤鈣含量則有利于茶樹生長，本試驗中1、2、18 號茶園就是很好的證明。 本研究中成活率低的茶園土壤交換性鈣含量平均高達3842.1 mg/kg，土壤Ca/Al 值高達22.5，長勢好的茶園交換性鈣含量則僅有1450.5 mg/kg，Ca/Al 值為6.9。

此外，鐵是植物生長必需的微量營養(yǎng)元素之一，促進葉綠素的合成，并作為多種酶的活性成分參與代謝[17]。 土壤酸度較強時，鐵的有效性較高，一般很少出現缺鐵現象；而石灰性土壤或pH值較高的土壤?？梢姷饺辫F失綠癥，即石灰誘導缺綠，該癥狀在北方較為普遍。 本研究成活率低的茶園土壤交換性Ca/Fe 值高達540.9，長勢好的茶園僅為117.9。

4 結論

青島茶區(qū)位于山東省的膠東半島，也是“南茶北引”取得成功較早的茶區(qū)，現有茶園多為2000年前后茶籽播種的有性系茶園。 近年來，新發(fā)展的茶園多為無性系茶園，只有選擇適宜的土壤，才能有效促進茶樹生長，達到快速成園、實現優(yōu)質高效的目的。 無性系茶園建園前，首先要測所選土壤的pH 值，pH 值為4.5 ～6.5 的酸性土壤最為適宜，同時要兼顧土壤交換性鈣、有效鋁、有效鐵的含量。

本研究調查結果表明:(1)土壤pH 值小于5.5的前提下，即使土壤交換性鈣含量比較高(＞2000 mg/kg)，茶樹生長也不會受到影響；(2)土壤pH 值大于6.5 時，土壤交換性鈣含量過高(＞2000 mg/kg)，則會造成茶樹生長受阻，嚴重時造成死亡，土壤酸度改良要多施用酸性改良劑，補充土壤有效鋁和有效鐵含量；(3)土壤pH 值大于7.0的園地，盡量不要嘗試種植無性系茶樹，因為改良土壤耗時耗力，且茶樹成活率很難得到保證。