崔瑩瑩，周 波，陳義勇，劉嘉裕，黎健龍，唐 顥，唐勁馳

（廣東省農(nóng)業(yè)科學院茶葉研究所/廣東省茶樹資源創(chuàng)新利用重點實驗室，廣州 510640）

0 引言

茶樹(Camellia sinensis)在中國廣泛分布，是重要的經(jīng)濟作物之一[1]。廣東省2009年以來茶產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大，區(qū)域特色鮮明，現(xiàn)有茶園面積已達7.72萬hm2，茶葉產(chǎn)量達11.07萬t，2019年茶葉產(chǎn)值達89.7億元[2]，主要分為粵東、粵西和粵北3個主要茶區(qū)[3]。雖然茶園面積增加，但是部分茶園管理水平不足，茶農(nóng)科學施肥的意識和技術有限，茶樹種植土壤酸化率高，茶園普遍存在土壤酸化問題，這些都限制著廣東茶產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[4-5]。目前許多產(chǎn)茶大省都有對其茶園土壤養(yǎng)分特征進行分析，邵元海等[6]對江蘇省8個主要產(chǎn)茶區(qū)茶園土壤主要養(yǎng)分現(xiàn)狀進行分析，結果僅有37%的茶園土壤樣品符合高產(chǎn)優(yōu)質土壤的營養(yǎng)指標。林小兵等[7]對江西省21個地區(qū)茶園土壤肥力特征分析，明確其土壤養(yǎng)分的限制因子。張小琴等[8]對貴州重點茶園土壤pH和主要養(yǎng)分進行分析及綜合評價，結果發(fā)現(xiàn)各茶園普遍缺磷和缺鉀，極少能達到優(yōu)質高效高產(chǎn)茶園土壤標準。土壤肥力如有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀等是茶樹生長發(fā)育的基礎，顯著影響茶葉的產(chǎn)量和品質，茶園土壤中的中微量元素也是茶樹進行生長代謝中必不可少的元素[9]，而土壤有機質、速效磷、酸堿度等也是表征土壤質量的重要評價指標[10]。廣東省茶園土壤營養(yǎng)狀況在2009年進行了調查分析，對3個茶區(qū)的土壤肥力進行評價并給出茶園培肥建議[11]，但是經(jīng)過2009—2019年的發(fā)展，不同茶區(qū)的土壤肥力究竟產(chǎn)生了哪些變化，培肥效果如何，有哪些地方仍需要進一步改進，尚不清晰。因此，分析廣東省主要茶區(qū)土壤的時空變化，有助于了解茶園土壤養(yǎng)分特征的變化，調整土壤養(yǎng)分管理策略，提高茶葉產(chǎn)量和品質。筆者以粵東、粵西和粵北3個主要茶區(qū)為研究區(qū)域，通過對2009年和2019年廣東省3個主要茶區(qū)土壤pH、有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀和中微量元素等指標的綜合分析，了解2009年后廣東省不同茶區(qū)10年土壤養(yǎng)分的時空變化特征，以期為茶園養(yǎng)分管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品采集

按照地域及主栽品種和茶樹種植管理習慣劃分，廣東省可以分為3個茶葉主產(chǎn)區(qū)：（1）粵東茶區(qū)，包括潮州、梅州、河源等，主要生產(chǎn)單叢烏龍茶、客家炒青綠茶等；（2）粵西茶區(qū)，包括湛江、茂名、陽江、云浮等，主要生產(chǎn)顆粒烏龍茶、綠茶、紅茶等；（3）粵北茶區(qū)，包括清遠、韶關等，主要生產(chǎn)紅茶、綠茶，部分發(fā)展白茶、黃茶等。2009年的土壤肥力數(shù)據(jù)采用本課題組前期的調研數(shù)據(jù)[10]，共計53個調查點（粵東31個、粵西10個、粵北12個）。2019年10—11月，在第一次調研的基礎上，根據(jù)各茶區(qū)現(xiàn)有茶園的分布特點調整了部分調查點，共計43個，其中粵東14個、粵西8個、粵北21個。在每個調查點采用五點法隨機取0～20 cm土壤混合樣，風干，用于測試土壤肥力指標。

1.2 測定方法

土壤pH采用pH計電位法（水土質量比為2.5）測定；有機質采用重鉻酸鉀容量法測定；堿解氮采用堿解擴散法測定；有效磷采用鉬銻抗比色法測定；速效鉀采用火焰分光光度法測定[12]；鐵、錳、銅、鋅采用1 mol/L鹽酸浸提，原子吸收分光光度法測定；鈣、鎂采用1 mol/L乙酸銨浸提，原子吸收分光光度法測定[13]。土壤養(yǎng)分指標等級劃分標準參照全國第二次土壤普查標準，見表 1[14]。

表1 土壤養(yǎng)分指標等級劃分標準

1.3 統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)的計算整理采用Microsoft Excel 2010；用SPSS 25.0統(tǒng)計軟件對不同年代不同茶區(qū)的土壤養(yǎng)分差異采用單因素方差分析(One-way ANOVA)和獨立樣本t檢驗進行數(shù)據(jù)分析，顯著性水平取P＜0.05。文中數(shù)據(jù)以平均值±標準誤表示；通過在R中導入ADE-4軟件包，對不同年代不同茶區(qū)土壤養(yǎng)分差異特征進行主成分分析[15]。

2 結果與分析

2.1 廣東省主要茶區(qū)近10年土壤肥力變化分析

2.1.1 粵東茶區(qū) 粵東茶區(qū)2009—2019年主要土壤肥力指標變化情況如圖1所示。2009—2019年間土壤pH基本穩(wěn)定，未出現(xiàn)明顯酸化。有機質和速效鉀的含量均顯著增加(P＜0.05)，其中，根據(jù)土壤養(yǎng)分指標等級劃分標準，有機質含量增加到22.87 g/kg，達到中等水平(20～30 g/kg)，速效鉀含量增加到123.00 mg/kg，接近較豐富水平(150～200 mg/kg)。堿解氮的含量顯著下降(P＜0.05)，從中等水平(90～120 mg/kg)下降到缺乏水平(≤60 mg/kg)。有效磷的含量也有下降，但是未達到顯著水平。

圖1 不同年代粵東茶區(qū)土壤肥力的情況

為綜合分析不同年代粵東茶區(qū)土壤肥力的差異，對2009年和2019年粵東茶區(qū)土壤基礎肥力的變化進行主成分分析（圖2）。第一主成分(PC1)累計方差貢獻率32.4%，其主要與pH和堿解氮的含量變化有關；第二主成分(PC2)累計方差貢獻率28.0%，其主要與有機質和速效鉀含量的變化有關（圖2a）。第一主成分和第二主成分的累計方差貢獻率達到60.4%，基本可以反映不同年代粵東茶區(qū)土壤基礎肥力變化的大部分信息，且受第一、二主成分的綜合影響，2009年和2019年粵東茶區(qū)土壤肥力差異顯著（P=0.001，圖2b）。2009年土壤肥力主要偏向較高的堿解氮含量和較低的速效鉀含量，其土壤肥力主要決定指標是堿解氮，主要限制因素是鉀素的缺乏。2019年土壤肥力主要偏向較高的速效鉀含量和較低的堿解氮含量，其肥力主要決定指標是速效鉀，主要限制因素是堿解氮。2個年代的主要決定指標和限制因素均發(fā)生改變（圖2b）。

圖2 不同年代粵東茶區(qū)土壤肥力的主成分分析

2.1.2 粵西茶區(qū) 經(jīng)過2009—2019年的發(fā)展，粵西茶區(qū)土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量均表現(xiàn)出下降趨勢，同時土壤pH也出現(xiàn)顯著下降(P＜0.05)，土壤酸化程度加?。▓D3）。

圖3 不同年代粵西茶區(qū)土壤肥力的情況

對2009年和2019年粵西茶區(qū)土壤基礎肥力的變化進行主成分分析（圖4）。第一主成分(PC1)累計方差貢獻率58.0%，其主要與有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀的含量變化有關；第二主成分(PC2)累計方差貢獻率21.5%，其主要與pH的變化有關（圖4a）。第一主成分和第二主成分的累計方差貢獻率達到79.5%，基本可以反映2009—2019年粵西茶區(qū)土壤基礎肥力變化的大部分信息。2009年和2019年粵西茶區(qū)土壤受pH的影響較大，2009年主要偏向茶區(qū)土壤pH較高的方向，而2019年主要偏向pH較低的方向。2009年和2019年粵西茶區(qū)土壤肥力差異并不顯著（P=0.4，圖4b）。

圖4 不同年代粵西茶區(qū)土壤肥力的主成分分析

2.1.3 粵北茶區(qū) 經(jīng)過2009—2019年的茶樹種植，粵北茶區(qū)土壤肥力不同年代差異情況如圖5所示。土壤有機質含量顯著增加(P＜0.05)，從18.46 g/kg增加至26.27 g/kg，根據(jù)土壤養(yǎng)分指標等級劃分標準，達到中等水平(20～30 mg/kg)。此外，土壤有效磷和速效鉀含量也均有不同程度的上升，但兩者仍在低的水平。土壤逐漸肥沃，土壤堿解氮含量顯著下降至63.42 mg/kg(P＜0.05)，下降幅度達到29.74%。但土壤從pH 4.9下降至pH 4.4，土壤酸化程度加劇，下降幅度達到顯著水平。

圖5 不同年代粵北茶區(qū)土壤肥力的情況

對2009年和2019年粵北茶區(qū)土壤基礎肥力的變化進行主成分分析（圖6）。第一主成分(PC1)累計方差貢獻率44.9%，其主要與土壤pH、堿解氮和有機質的含量變化有關；第二主成分(PC2)累計方差貢獻率22.2%，其主要與有效磷和速效鉀含量的變化有關（圖6a）。第一主成分和第二主成分的累計方差貢獻率達到67.1%，基本可以反映不同年代粵北茶區(qū)土壤基礎肥力變化的大部分信息，2009年和2019年粵北茶區(qū)土壤肥力差異顯著（P=0.038，圖6b）。經(jīng)過10年的變化，2019年的土壤肥力逐漸偏向有機質和有效磷含量較高的方向。

圖6 不同年代粵北茶區(qū)土壤肥力的主成分分析

2.2 廣東不同茶區(qū)土壤肥力空間差異分析

2019年3個茶區(qū)的土壤肥力屬性指標差異情況如圖7所示?；洊|茶區(qū)的土壤pH稍高于其他2個茶區(qū)，但差異未達顯著水平。根據(jù)土壤養(yǎng)分指標等級劃分標準，粵西茶區(qū)的土壤有機質含量顯著低于其他2個茶區(qū)(P＜0.05)，僅有13.86 mg/kg，為較缺乏水平(10～20 mg/kg)。速效鉀的規(guī)律與有機質類似，也是粵西含量最低，達到缺乏的水平(≤50 mg/kg)。3個茶區(qū)的堿解氮和有效磷的含量差異均不顯著(P＞0.05)。

2019年3個茶區(qū)的有效性鐵、錳、銅、鋅、鈣和鎂的含量差異情況如圖7所示。鐵、錳、銅、鋅和鎂的含量均具有類似的規(guī)律性，粵北和粵東茶區(qū)其含量均高于粵西茶區(qū)，部分差異達到顯著水平(P＜0.05)，3個茶區(qū)土壤中的中微量元素含量均達到較豐富水平以上，短期內不會出現(xiàn)元素缺乏的狀況。

圖7 2019年廣東省不同茶區(qū)土壤肥力的情況

為綜合分析廣東省不同茶區(qū)土壤現(xiàn)階段營養(yǎng)情況的差異，對2019年粵東、粵西和粵北3個茶區(qū)土壤基礎肥力和中微量元素含量的變化進行主成分分析（圖8）。第一主成分(PC1)累計方差貢獻率29.4%，其主要與有機質、Mg、Fe和Cu的含量變化有關；第二主成分(PC2)累計方差貢獻率20.5%，其主要與pH、速效鉀、堿解氮、有效磷、Mn和Zn含量的變化有關（圖8a）。第一主成分和第二主成分的累計方差貢獻率達到49.9%，基本可以反映廣東省不同茶區(qū)土壤基礎肥力和中微量元素含量的大部分信息，且受第一、二主成分的綜合影響，粵東、粵西和粵北3個茶區(qū)土壤現(xiàn)階段營養(yǎng)情況差異顯著（P=0.001，圖8b）。粵北茶區(qū)土壤主要偏向有機質、堿解氮、Mg、Cu和Zn含量較高的方向；粵東茶區(qū)土壤主要偏向速效鉀、Mn和Zn含量較高的方向；粵西茶區(qū)土壤主要偏向速效鉀和微量元素含量較低的方向（圖8b）。

圖8 廣東省不同茶區(qū)土壤肥力的主成分分析

3 結論

經(jīng)過2009—2019年的茶樹栽培，粵東茶區(qū)土壤養(yǎng)分管理趨向合理，土壤維持在pH 4.5以上，有機質和速效鉀含量顯著增加，但是堿解氮和有效磷的含量偏低，在今后施用有機肥的過程中可適當注重氮磷肥的配施?；洷辈鑵^(qū)土壤養(yǎng)分管理尚可，茶企普遍重視有機肥的施用，但是部分有機肥的種類需要調整為偏堿性的肥料并需配施適量土壤調理劑，以改善土壤酸化加劇的情況，同時需要加強磷鉀肥的施用?；浳鞑鑵^(qū)土壤肥力較差，并且土壤酸化加劇，應適當增施優(yōu)質有機肥并需配施適量土壤調理劑，以改善土壤肥力質量。

4 討論

早在2016年中國已提出化肥零增長的目標，化肥減量增效的作用得以實現(xiàn)，在減少化肥施用量的同時茶園土壤肥力如何變化是許多茶農(nóng)關注的問題[16-17]。只有合理施肥才是提高茶葉產(chǎn)量和品質的關鍵，而有機肥是重要的養(yǎng)分資源，可以有效改良土壤結構和微生物種群[5]。研究表明，目前中國茶園過量施用化肥的問題依舊突出，有機肥所占比例較低[18]。本研究從時間和空間上對廣東省主要茶區(qū)土壤肥力的變化進行分析，了解了廣東省茶園土壤的養(yǎng)分特征，制定了茶園化肥減施和有機肥施用策略。

粵東茶區(qū)土壤基礎肥力在時間上差異顯著(P=0.001)，其主要決定指標和限制因素均發(fā)生改變（圖2），土壤堿解氮含量顯著降低，土壤有機質和速效鉀含量顯著提高（P＜0.05，圖1）?；洊|茶區(qū)主要茶樹品種為單叢，其是廣東特有的烏龍茶[19]，2009年以來人們更關注茶葉品質，很多研究發(fā)現(xiàn)施用鉀肥能增加游離氨基酸、水浸出物、茶多酚、咖啡堿等茶葉品質物質的含量[20-21]，也會增加異戊烯二磷酸類、苯丙氨酸類等香氣物質的含量[22]。土壤鉀含量增加不僅可增產(chǎn)，還可提升品質物質如茶氨酸和兒茶素含量，增強抗旱和抗病能力[23]。過量施用氮肥會導致精氨酸累積，降低兒茶素含量，苦味增強，滋味變淡[24]。粵東茶區(qū)2019年土壤pH無明顯變化，保持在pH 4.5以上（圖1），說明2009—2019年來粵東茶區(qū)土壤養(yǎng)分管理合理?；浳鞑鑵^(qū)土壤基礎肥力在時間上差異并不顯著（P=0.4，圖4），但是其土壤pH顯著降低（P＜0.05，圖3），土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量均表現(xiàn)出下降趨勢，這說明粵西茶區(qū)土壤肥力下降，養(yǎng)分管理水平不足。粵北茶區(qū)土壤肥力差異顯著（P=0.038，圖6b），其土壤有機質含量顯著增加，但是土壤堿解氮顯著降低，土壤酸化加?。≒＜0.05，圖5），主要栽種優(yōu)質高產(chǎn)的‘英紅九號’。2016年以來化肥施用量減少，但是施肥模式逐漸變得復雜，建設生態(tài)茶園已成為現(xiàn)在茶園發(fā)展的趨勢，茶農(nóng)觀念轉變，不再單一追求茶葉產(chǎn)量，開始注重茶葉品質[25-26]。王建華等[27]的試驗表明，有機肥部分替代化肥不僅提高茶葉鮮葉產(chǎn)量，更能提高茶葉中葉綠素和游離氨基酸含量，降低酚氨比，提升茶葉品質。經(jīng)過2009—2019年的茶樹栽培，粵西和粵北茶區(qū)土壤pH顯著下降，土壤酸化問題突出。有研究表明，長期施用生物有機肥，土壤肥力會有所提高，但是土壤pH會下降[28]。田小明等[29]通過盆栽試驗，連續(xù)3年施用有機肥，結果發(fā)現(xiàn)其土壤pH均下降。茶農(nóng)多施用糞肥，作為有機肥來源，長期施用結果會導致土壤酸化[3]，這與本研究結果基本一致。因此，在減施化肥的同時，不應過度施用糞肥等生物有機肥作為有機肥來源，應選擇pH稍高的商品有機肥，并適量配施土壤改良劑[30]，更好地改善土壤結構，提高施肥效率。

2019年廣東省3個主要茶區(qū)土壤營養(yǎng)狀況在空間上的差異顯著（P＜0.05，圖8）?；浳鞑鑵^(qū)土壤有機質和速效鉀含量均顯著低于粵東和粵北茶區(qū)（P＜0.05，圖7），土壤有機質和速效鉀含量顯著影響茶葉產(chǎn)量和質量[5]，可見粵西茶區(qū)的土壤養(yǎng)分管理水平低于粵東和粵北茶區(qū)。僅有粵東茶區(qū)土壤pH＞4.5，其他2個茶區(qū)土壤酸化問題突出。中微量元素同樣在茶樹生長發(fā)育過程中必不可少，能直接或間接影響茶葉的品質，是酶蛋白組成成分和酶促反應的催化劑[1]，目前3個茶區(qū)土壤中的中微量元素含量均達到較豐富水平以上，短期內不會出現(xiàn)元素缺乏的狀況。現(xiàn)階段廣東省主要茶區(qū)土壤營養(yǎng)狀況差異顯著（P=0.001，圖8），合理的土壤養(yǎng)分管理是茶葉可持續(xù)發(fā)展的關鍵，顯著影響茶葉產(chǎn)量和品質。由圖8可見，粵東茶區(qū)土壤養(yǎng)分平衡，粵北更偏重有機肥的施用，這可能與當?shù)卦耘嗔晳T有關?；浳鞑鑵^(qū)土壤養(yǎng)分管理水平較低，土壤酸化嚴重，有機質含量均顯著低于其他2個茶區(qū)，需要增施優(yōu)質有機肥和氮鉀肥，改善土壤結構，提高茶葉品質。