李永剛，石 睿，饒紅娟，張 翼，王文杰，洪萬華

(1.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 一O一地質(zhì)大隊，貴州 凱里 556004；2.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 一O三地質(zhì)大隊，貴州 銅仁 554300)

0 引言

【研究意義】農(nóng)作物對地質(zhì)環(huán)境具有選擇性，而為其提供生長場所的巖石和土壤扮演關(guān)鍵角色[1]，土壤的pH和養(yǎng)分元素等含量在很大程度上影響茶葉品質(zhì)[2-5]。依據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部無公害茶園土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和《貴州省種植業(yè)區(qū)劃》，將種植茶樹土壤pH 4.5～5.5的區(qū)域劃分為非常適宜地，pH 5.5～6.5的區(qū)域為適宜地，pH 4.0～4.5的區(qū)域為比較適宜地，pH>6.5或pH<4.0的區(qū)域為不適宜地[6]。土壤的酸堿度通過影響礦質(zhì)鹽分溶解度而影響其養(yǎng)分有效性，當(dāng)pH小于4.50或大于6.50時，茶樹對氮、磷、鉀等的吸收能力顯著降低[7]，進而影響茶葉的產(chǎn)質(zhì)量[8]。貴州茶區(qū)土壤偏酸，普遍存在缺磷和缺鉀現(xiàn)象[9-10]。水土流失導(dǎo)致有機質(zhì)降低，茶樹根系為了適應(yīng)土壤缺磷環(huán)境分泌有機酸，茶樹凋落物、修剪枝葉等自身物質(zhì)循環(huán)以及長期大量偏施尿素和生理酸性肥料等是造成土壤酸化的重要原因[11-14]。因此，探究印江縣茶樹種植區(qū)與非種植區(qū)耕地土壤養(yǎng)分分布特征，分析其耕地土壤pH和主要養(yǎng)分差異，對該區(qū)域土地資源的合理利用及茶樹種植的科學(xué)布局具有重要意義[6-7]。【前人研究進展】針對貴州茶園土壤pH和養(yǎng)分的研究已有報道。張小琴等[4]研究表明，茶園土壤pH和養(yǎng)分是決定茶樹生長優(yōu)劣的關(guān)鍵因素；DEBNATH等[15]發(fā)現(xiàn)，適量施氮能增加茶葉產(chǎn)量，改善茶葉品質(zhì)；范寶磊等[16]認為，梵凈山北西、印江一帶的環(huán)境條件適宜開發(fā)生產(chǎn)無公害茶和有機茶，屬于優(yōu)質(zhì)茶區(qū)和富硒優(yōu)質(zhì)茶區(qū)；陳玲等[17]對貴州銅仁茶區(qū)土壤主要養(yǎng)分調(diào)查發(fā)現(xiàn)，茶區(qū)大部分茶園土壤有酸化趨勢，甚至已經(jīng)酸化，嚴重缺磷，部分茶區(qū)缺鉀。針對貴州省耕地質(zhì)量地球化學(xué)特征，前人展開了大量研究，楊娟等[18-19]認為，有機質(zhì)中腐殖質(zhì)對土壤團粒結(jié)構(gòu)的維持和形成有重要作用，增加有機質(zhì)能促使腐殖質(zhì)產(chǎn)生有機膠體；任明強等[20]介紹了貴州1︰50 000耕地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查評價方法技術(shù)；馬義波等[21]研究了貴州成土母巖類型及其與耕地土壤的關(guān)系；李龍波等[22]開展了貴州喀斯特地區(qū)典型土壤碳酸鹽垂直分布特征及其同位素組成的研究；蔡大為等[23]研究表明，貴州省耕地土壤有機質(zhì)、N和P的背景值較高，K的背景值略低，耕地土壤偏酸性?！狙芯壳腥朦c】梵凈山北西、印江一帶生態(tài)環(huán)境和地質(zhì)背景均具有大面積種植茶葉的基礎(chǔ)，但該區(qū)域耕地坡度較大，撂荒程度高，種植結(jié)構(gòu)急需改善。目前，鮮見有關(guān)貴州印江茶樹種植區(qū)與非種植區(qū)耕地土壤養(yǎng)分特征的研究報道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】探究印江縣茶樹種植區(qū)與非種植區(qū)耕地土壤養(yǎng)分的分布特征，以期為該區(qū)域土地資源的合理利用及茶樹種植的科學(xué)布局提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

印江縣位于108°17′52″～108°48′18″E、27°35′19″～28°20′32″N，地處武陵主峰梵凈山西麓，位于貴州省東北部，云貴高原向湘西丘陵和四川盆地過渡的大斜坡地帶。轄區(qū)國土總面積196 900 hm2，海拔高差377～2 493 m，立體小氣候明顯，屬典型的山區(qū)農(nóng)業(yè)縣，素有“八山一水一分田”之說。

1.2 樣品采集與分析

1.2.1 土壤樣品采集 印江縣耕地調(diào)查面積為53 915 hm2，在確保采樣點的代表性、均勻性、控制性和合理性基礎(chǔ)上，結(jié)合1︰50 000地形圖定點，使用手持GPS連續(xù)采集耕地表層土壤(0～20 cm)，由4～6個子樣等量混合組成1個樣品，每個土樣至少留取600 g，取300 g作副樣，共采集土壤樣品5 410個(101個重復(fù)樣)，平均采樣密度9.85點/km2。

1.2.2 土壤樣品分析 將土壤樣品去除雜質(zhì)，野外風(fēng)干過2 mm尼龍篩，包裝編號后送實驗室分析測試，土壤樣品測試分析由湖北省地礦中心實驗室完成。采用電位法(ISE)測定pH，用X射線熒光光譜法(XRF)測定全鉀(TK)和全磷(TP)，用容量法(VOL)測定全氮(TN)、堿解氮(AN)和有機質(zhì)(OM)，用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-OES)測定速效鉀(AK)和有效磷(AP)。

1.3 耕地分區(qū)方法

將印江縣耕地圖斑按照茶樹種植區(qū)、茶樹種植示范區(qū)、耕作程度較弱區(qū)和耕作程度較強區(qū)進行分區(qū)，劃分為茶樹種植區(qū)、茶葉示范園區(qū)、耕地撂荒區(qū)和平壩區(qū)。

1.4 土壤養(yǎng)分與pH分級標(biāo)準(zhǔn)

參照《土地質(zhì)量地球化學(xué)評價規(guī)范》(DZ/T 0295—2016)的土壤養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)(表1)，將OM、AN、AP和AK分別劃分為豐富、較豐富、中等、較缺乏和缺乏5個等級；pH劃分為強堿性(pH>8.5)、堿性(7.5

表1 土壤養(yǎng)分和pH的分級標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Grading standard for nutrients and pH of soil

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Excel 2013和SPSS 20.0對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析與繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 印江縣耕地土壤pH的分布特征

由表2可知，印江縣耕地土壤pH均值為5.97，其中，5

表2 印江縣耕地土壤pH的分區(qū)統(tǒng)計Table 2 pH zoning statistics of cultivated land in Yinjiang County

2.2 印江縣耕地土壤的養(yǎng)分含量及分布特征

2.2.1 土壤養(yǎng)分狀況 從表3看出，耕地土壤OM中等至豐富的樣品占68.29%，較豐富至豐富占20.67%；TN中等至豐富占93.50%，較豐富至豐富占54.13%；TP中等至豐富占38.82%，較豐富至豐富占14.31%；TK中等至豐富占86.02%，較豐富至豐富占71.18%；AN中等至豐富占59.39%，較豐富至

表3 印江縣耕地土壤養(yǎng)分含量的分布占比 Table 3 Distribution proportion of nutrient content in soil of cultivated land in Yinjiang County %

圖1 印江縣耕地土壤全氮、全磷、全鉀與堿解氮、有效磷、速效鉀的相關(guān)性Fig.1 Relationships between TN and AN,TP and AP,and TK and AK in cultivated land of Yinjiang County

豐富占28.47%；AP中等至豐富占39.73%，較豐富至豐富占20.08%；AK中等至豐富占63.87%，較豐富至豐富占30.05%。表明，印江縣耕地土壤AN、AK和OM總體表現(xiàn)中等偏豐富，AP較缺乏和缺乏，TN和TK較豐富，TP較缺乏，養(yǎng)分極不平衡。由圖1可知，AN與TN、AP與TP和AK與TK均呈正相關(guān)關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)依次為AN(R2=0.435)>AP(R2=0.273)>AK(R2=0.005)，表明TN和AN相關(guān)性較好。

2.2.2 有機質(zhì) 從表4看出，印江縣耕地土壤OM均值為23.97 g/kg，以中等占比最高，達47.62%；較缺乏次之，為27.58%；各區(qū)均值為10～30 g/kg，即表現(xiàn)為中等偏缺乏。其中，平壩區(qū)OM均值最高，為26.68 g/kg，較印江縣高2.71 g/kg；茶葉示范園區(qū)OM均值為25.15 g/kg，較印江縣高1.18 g/kg；茶樹種植區(qū)和耕地撂荒區(qū)OM均值分別為20.21 g/kg和23.43 g/kg，較印江縣低3.76 g/kg和0.54 g/kg。茶樹種植區(qū)、耕地撂荒區(qū)、平壩區(qū)和茶葉示范園區(qū)均以中等占比最高，較缺乏次之。整體看，印江縣耕地土壤有機質(zhì)含量以中等為主。

表4 印江縣耕地土壤有機質(zhì)含量及分布Table 4 Content and distribution of organic matter in soil of cultivated land in Yinjiang County

2.2.3 堿解氮 從表5看出，印江縣、茶樹種植區(qū)、耕地撂荒區(qū)、平壩區(qū)和茶葉示范園區(qū)AN均值分別為100.71 mg/kg、102.68 mg/kg、91.23 mg/kg、122.13 mg/kg和90.89 mg/kg，依次為平壩區(qū)>茶樹種植區(qū)>印江縣>耕地撂荒區(qū)>茶葉示范園區(qū)；AN>120 mg/kg占比依次為平壩區(qū)(63.16%)>印江縣(28.47%)>茶樹種植區(qū)(25.86%)>耕地撂荒區(qū)(21.59%)>茶葉示范園區(qū)(15.91%)；AN≤90 mg/kg占比依次為耕地撂荒區(qū)=茶葉示范園區(qū)(56.82%)>印江縣(40.61%)>茶樹種植區(qū)(34.48%)>平壩區(qū)(21.05%)。表明，印江縣耕地土壤AN含量處于中等偏豐富，平壩區(qū)AN含量最高，耕地撂荒區(qū)和茶葉示范園區(qū)較低。

表5 印江縣耕地土壤堿解氮含量及分布 Table 5 Content and distribution of available nitrogen in soil of cultivated land in Yinjiang County

2.2.4 有效磷 由表6可知，印江縣、茶樹種植區(qū)、耕地撂荒區(qū)、平壩區(qū)和茶葉示范園區(qū)AP均值分別為14.86 mg/kg、18.01 mg/kg、7.99 mg/kg、26.94 mg/kg和16.32 mg/kg，依次為平壩區(qū)>茶樹種植區(qū)>茶葉示范園區(qū)>印江縣>耕地撂荒區(qū)；AP>20 mg/kg占比依次為平壩區(qū)(52.64%)>茶樹種植區(qū)(22.41%)>印江縣(20.08%)>茶葉示范園區(qū)(18.18%)>耕地撂荒區(qū)(7.96%)；AP≤10 mg/kg占比依次為耕地撂荒區(qū)(84.10%)>印江縣(60.26%)>茶葉示范園區(qū)(56.82%)>茶樹種植區(qū)(50.00%)>平壩區(qū)(15.79%)。綜合看，印江縣耕地土壤AP含量偏低，分布不均，土壤背景AP缺乏較嚴重，其中耕地撂荒區(qū)AP最低，且處于較缺乏至缺乏的占比達84.10%。

表6 印江縣耕地土壤有效磷含量及分布 Table 6 Content and distribution of available phosphorus in soil of cultivated land in Yinjiang County

2.2.5 速效鉀 從表7看出，印江縣、茶樹種植區(qū)、耕地撂荒區(qū)、平壩區(qū)和茶葉示范園區(qū)AK均值分別為143.00 mg/kg、149.91 mg/kg、130.70 mg/kg、138.05 mg/kg和154.06 mg/kg，依次為茶葉示范園區(qū)>茶樹種植區(qū)>印江縣>平壩區(qū)>耕地撂荒區(qū)；AK>150 mg/kg占比依次為茶葉示范園區(qū)(38.64%)>茶樹種植區(qū)(32.75%)>印江縣(30.05%)>平壩區(qū)(26.32%)>耕地撂荒區(qū)(26.14%)；AK≤100 mg/kg占比依次為印江縣(36.12%)>耕地撂荒區(qū)(35.23%)>茶樹種植區(qū)(29.31%)>平壩區(qū)(26.32%)>茶葉示范園區(qū)(15.91%)。表明，印江縣耕地土壤AK處于中等偏豐富，茶葉示范園區(qū)、茶樹種植區(qū)優(yōu)于其他區(qū)。

表7 印江縣耕地土壤速效鉀含量及分布 Table 7 Content and distribution of available potassium in soil of cultivated land in Yinjiang County

3 討論

土壤 pH值是衡量土壤酸堿性的指標(biāo)。研究表明，印江縣耕地土壤pH為3.87～8.57，均值5.97，略低于貴州省背景值[23]，其中，5

土壤養(yǎng)分是決定植物生長及其產(chǎn)品優(yōu)劣的關(guān)鍵因素。研究結(jié)果顯示，除平壩區(qū)外，印江縣耕地土壤各養(yǎng)分指標(biāo)含量均低于貴州省均值[23]。據(jù)2015年印江縣土地利用現(xiàn)狀變更調(diào)查統(tǒng)計顯示，印江縣耕地坡度大于15°以上占比達63.43%[22]。因此，認為該縣耕地坡度較大，水土流失嚴重是造成其耕地土壤養(yǎng)分含量偏低的主要原因，也是耕地撂荒占比較大(約20%)的主要原因。印江縣各區(qū)域耕地土壤AN、AP和AK表現(xiàn)出不同程度缺乏，以AP最突出，除平壩區(qū)外，其處于較缺乏至缺乏的占比均≥50.00%；平壩區(qū)OM和AN含量較高，可能是受稻草還田和種植綠肥等作物的影響。耕地撂荒區(qū)AN、AP和AK處于較缺乏和缺乏的占比較大；茶樹種植區(qū)AN、AP和AK均高于印江縣背景值[24]，OM含量較低，可能是為緩解土壤酸化，減少茶樹凋落物和修剪枝葉等自身循環(huán)，從而降低該區(qū)土壤OM含量。TK(51.08%)處于豐富的占比最大，TN(39.37%)、AN(30.92%)、AK(33.82%)和OM(47.62%)處于中等的占比最大，TP和AP處于較缺乏和缺乏的占比最大，分別為44.68%和42.20%。表明，印江縣耕地土壤養(yǎng)分分布不平衡，缺磷嚴重，主要處于較缺乏至缺乏狀態(tài)，與蔡大為等[23，25]研究結(jié)果相似。姚冬輝等[26]研究表明，江西省耕地土壤偏酸，OM和AP適中至較豐富，AN較豐富，AK較缺乏，與研究結(jié)果差異較大?？赡苁怯捎诔赏聊纲|(zhì)、地質(zhì)環(huán)境、地形地貌和耕作方式等不同造成。依據(jù)相關(guān)性分析得出，AN與TN、AP與TP和AK與TK均呈正相關(guān)關(guān)系，AK與TK的相關(guān)系數(shù)最低(R2=0.005)，表明AK與TK的相關(guān)性較差，可能是由于印江縣耕地土壤母巖以碎屑巖為主，碎屑巖含大量黏土類礦物，而黏土類礦物中鉀多為結(jié)合態(tài)導(dǎo)致。

綜合看，印江縣耕地土壤TN豐富，AK和OM較豐富，AP較缺乏。參照韓文炎等[27]提出的優(yōu)質(zhì)高效高產(chǎn)茶園土壤養(yǎng)分診斷方法，印江縣耕地土壤達到優(yōu)質(zhì)高效高產(chǎn)茶園的占比約20%。印江縣具有大規(guī)模種植優(yōu)質(zhì)茶葉的潛力，尤其是耕地撂荒區(qū)和坡度大于15°以上的耕地，種植茶樹可適當(dāng)緩解水土流失。

4 結(jié)論

印江縣耕地土壤pH平均值為5.97，偏酸性。土壤TN和TK較豐富至豐富的占比分別為54.13%和71.18%，表現(xiàn)豐富；AN、AK和OM中等至豐富為59.39%、63.87%和68.29%，表現(xiàn)中等偏豐富；TP和AP較缺乏至缺乏分別為61.18%和60.26%，表現(xiàn)較缺乏。AN與TN、AP與TP和AK與TK均呈正相關(guān)關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)依次為AN(R2=0.435)>AP(R2=0.273)>AK(R2=0.005)。其中，平壩區(qū)耕地土壤各養(yǎng)分指標(biāo)較其他區(qū)具有明顯優(yōu)勢，其有效養(yǎng)分指標(biāo)OM、AN、AP和AK含量均較高，分別為26.68 g/kg、122.13 mg/kg、26.94 mg/kg和138.05 mg/kg。與印江縣背景值比，茶樹種植區(qū)除OM外，其他養(yǎng)分指標(biāo)均較背景值高。耕地撂荒區(qū)土壤AN、AK和AP較缺乏至缺乏占比較大，分別為56.81%、84.10%和35.23%。綜合看，印江縣耕地土壤養(yǎng)分分布不平衡，偏酸性；平壩區(qū)耕地土壤養(yǎng)分狀況整體較優(yōu)，絕大部分耕地適宜種植茶樹。建議進一步加強土壤酸化改良力度，茶樹種植區(qū)加強推廣測土配方施肥、適當(dāng)種植豆科植物及增施有機肥料等技術(shù)，提升其耕地質(zhì)量，促進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。