徐富林 趙 燕 宋勤飛 牛素貞

1.望謨縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，貴州 望謨 552300；2.貴州大學(xué)茶學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550025

0 引言

貴州省望謨縣有豐富的古茶樹(shù)資源，但近年來(lái)因當(dāng)?shù)鼐用竦拇址殴芾砗瓦^(guò)度采摘，古茶樹(shù)資源受到了嚴(yán)重破壞［1-2］。因此，對(duì)望謨縣古茶樹(shù)分布地土壤進(jìn)行養(yǎng)分分析與綜合評(píng)價(jià)，制訂科學(xué)的開(kāi)發(fā)和保護(hù)措施，對(duì)保護(hù)和開(kāi)發(fā)古茶樹(shù)資源、促進(jìn)望謨縣古茶樹(shù)資源可持續(xù)利用具有重要意義。鑒于此，筆者在對(duì)望謨縣古茶樹(shù)資源進(jìn)行普查的基礎(chǔ)上，選取郵亭等9 個(gè)古茶樹(shù)集中分布地進(jìn)行土壤理化指標(biāo)測(cè)定，并采用主成分分析法對(duì)古茶樹(shù)分布地土壤養(yǎng)分狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，為科學(xué)保護(hù)、合理開(kāi)發(fā)利用古茶樹(shù)提供理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

從望謨縣關(guān)寨、高寨、鴨龍、郵亭、八步、鐵爐、懂鬧、水秧和郊納等9 個(gè)古茶樹(shù)集中分布地采集土樣進(jìn)行試驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 土壤采集及制備。在每個(gè)古茶樹(shù)集中分布地選取5 個(gè)古茶樹(shù)種群密度最大區(qū)域，每個(gè)區(qū)域設(shè)置600 m（220 m×30 m）的樣地，在每個(gè)樣地的對(duì)角線上設(shè)置5 個(gè)點(diǎn)，在每個(gè)點(diǎn)挖1 個(gè)土壤剖面采集10～60 cm 土層的土壤，將從5 個(gè)點(diǎn)采集的土樣混合，去除雜質(zhì)和石塊后，按四分法取1 kg左右土樣［3-4］。將土樣在室內(nèi)攤于白紙上自然風(fēng)干，并挑除植物細(xì)根及石塊，用木棒磨碎、過(guò)尼龍篩備用［5］。

1.2.2 土壤理化指標(biāo)測(cè)定。土壤pH 值采用水浸提電位法測(cè)定［6］，有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定，全鉀含量采用氫氟酸消解法測(cè)定，全氮含量采用半微量凱氏定氮法測(cè)定，全磷含量采用HCLO4-H2SO4法測(cè)定，堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定，速效磷含量采用鹽酸硫酸浸提法測(cè)定，速效鉀含量采用乙酸銨浸提-火焰光度法測(cè)定，交換性鈣含量和交換性鎂含量采用乙酸銨交換-原子吸收分光光度法測(cè)定，有效鐵含量采用二乙三胺五乙酸浸提法測(cè)定。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 土壤pH值及有機(jī)質(zhì)含量分析

由表1 可知，望謨縣古茶樹(shù)集中分布地土壤pH 值為3.70～5.20，均值為4.12。在9 個(gè)集中分布地中，66%的土壤pH 值小于4，說(shuō)明望謨縣大部分古茶樹(shù)生長(zhǎng)地土壤酸化嚴(yán)重。

表1 望謨縣古茶樹(shù)集中分布地土壤類型、古茶樹(shù)數(shù)量及土壤養(yǎng)分狀況

由表1 可知，望謨縣古茶樹(shù)集中分布地土壤有機(jī)質(zhì)含量為4.75～50.90 mg/kg，均值為13.74 mg/kg，變異系數(shù)為35.44%，屬于中等變異。其中，只有水秧村土壤有機(jī)質(zhì)含量高于30.00 mg/kg，其余分布地土壤有機(jī)質(zhì)含量均低于20.00 mg/kg。由此可見(jiàn)，望謨縣88.9%的古茶樹(shù)集中分布地土壤有機(jī)質(zhì)處于缺乏狀態(tài)。

2.2 土壤礦質(zhì)元素含量分析

由表1可知，望謨縣古茶樹(shù)集中分布地土壤全氮含量為0.59～2.76 g/kg，均值為1.07 g/kg，變異系數(shù)為21.49%，屬于中等變異。其中，水秧村土壤全氮含量高于1.50 g/kg，全氮含量豐富；懂鬧、鐵爐、郵亭和郊納等分布地土壤全氮含量為0.75～1.50 g/kg，處于中等肥力水平，適宜茶樹(shù)生長(zhǎng)；八步、關(guān)寨、鴨龍、高寨等分布地土壤全氮含量低于0.75 g/kg，全氮缺乏。望謨縣古茶樹(shù)集中分布地土壤堿解氮含量為25.36～167.56 mg/kg，均值為72.55 mg/kg，變異系數(shù)為34.20%。其中，水秧村土壤堿解氮含量高于150.00 mg/kg，堿解氮含量豐富；郵亭、懂鬧、鐵爐等分布地土壤堿解氮含量在60.00～120.00 mg/kg，處于中等水平，適宜茶樹(shù)生長(zhǎng)；關(guān)寨、郊納、高寨、八步、鴨龍等分布地土壤堿解氮含量低于60.00 mg/kg，堿解氮缺乏。在9個(gè)分布地中，水秧村土壤有效磷含量為12.21 mg/kg（處于中等肥力水平，對(duì)茶樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生積極影響），其余8個(gè)分布地的土壤有效磷含量都低于5.00 mg/kg，有效磷缺乏。在9個(gè)分布地中，僅關(guān)寨土壤有效鉀含量高于50.00 mg/kg，其他分布地的土壤有效鉀含量在50.00 mg/kg以下。

由表1 可知，望謨縣古茶樹(shù)集中分布地土壤交換性鈣、交換性鎂、有效鐵含量差異極大。望謨縣古茶樹(shù)集中分布地土壤交換性鈣含量為34.92～2 232.04 mg/kg，均值為539.02 mg/kg，變異系數(shù)為130.08%，變異較大。土壤交換性鈣含量以郵亭最高（2 232.04 mg/kg），鴨龍最低（34.92 mg/kg）。望謨縣古茶樹(shù)集中分布地土壤交換性鎂含量為24.33～224.46 mg/kg，均值為85.67 mg/kg，變異系數(shù)為85.20%。郵亭和八步的土壤交換性鎂含量高于150.00 mg/kg，含量豐富；關(guān)寨、郊納、鐵爐的土壤交換性鎂含量在50.00～150.00 mg/kg，交換性鎂含量適宜；其余4個(gè)分布地土壤交換性鎂含量低于50.00 mg/kg，交換性鎂缺乏。在9個(gè)分布地中，懂鬧、水秧、鐵爐、郵亭土壤有效鐵含量大于15.00 mg/kg，有效鐵含量豐富；關(guān)寨、高寨土壤有效鐵含量為4.50～15.00 mg/kg，處于中等水平，適宜茶樹(shù)生長(zhǎng)；八步、鴨龍、郊納土壤有效鐵含量低于4.50 mg/kg，有效鐵缺乏。

2.3 土壤養(yǎng)分指標(biāo)相關(guān)性分析

由表2 可知，望謨縣古茶樹(shù)集中分布區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量與全氮、全磷、堿解氮、有效磷、有效鐵含量之間呈極顯著正相關(guān)，與全鉀含量呈顯著負(fù)相關(guān)；全氮含量與全磷、堿解氮、有效磷、有效鐵含量之間呈極顯著正相關(guān)，與全鉀含量呈顯著負(fù)相關(guān)；全磷含量與堿解氮、有效磷、有效鐵含量之間呈極顯著正相關(guān)，與全鉀含量呈顯著負(fù)相關(guān)；堿解氮含量與有效磷、有效鐵含量之間呈極顯著正相關(guān)，與全鉀含量呈極顯著負(fù)相關(guān)；有效磷含量與有效鐵含量之間呈極顯著正相關(guān)性，與全鉀含量呈顯著負(fù)相關(guān)；交換性鈣含量與交換性鎂含量、pH值之間呈極顯著正相關(guān)；古茶樹(shù)分布數(shù)量與土壤養(yǎng)分指標(biāo)無(wú)顯著相關(guān)性。

表2 望謨縣古茶樹(shù)集中分布地土壤養(yǎng)分指標(biāo)相關(guān)性

2.4 土壤養(yǎng)分指標(biāo)主成分分析

采用主成分分析法對(duì)12 個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，以特征值大于1 提取3 個(gè)主成分，前3 個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率分別為54.634%、26.393%、9.513%，詳見(jiàn)表3。當(dāng)主成分個(gè)數(shù)達(dá)到3 時(shí)，累積貢獻(xiàn)率已達(dá)到90.540%，即3 個(gè)主成分代表了望謨縣9 個(gè)古茶樹(shù)集中分布地土壤養(yǎng)分90.540%的信息量。

表3 各指標(biāo)特征值、貢獻(xiàn)率及累積貢獻(xiàn)率

由表3、表4可知，第1主成分的特征值是6.556，累積貢獻(xiàn)率為54.634%，第1主成分在土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、堿解氮、有效磷、有效鐵含量上有較高的載荷，其特征值分別為0.991、0.983、0.932、0.988、0.950、0.922，說(shuō)明第1 主成分反映了土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、堿解氮、有效磷、有效鐵含量等信息；第2 主成分的特征值是3.167，累積貢獻(xiàn)率為81.027%，第2 主成分在土壤交換性鈣、交換性鎂含量及pH 值上有較高的載荷，其特征值分別為0.946、0.847、0.876，說(shuō)明第2 主成分主要反映了土壤交換性鈣、交換性鎂含量及pH 值這3個(gè)指標(biāo)的信息；第3 主成分的特征值為1.142，累積貢獻(xiàn)率為90.540%，第3 主成分在土壤速效鉀含量這一指標(biāo)上有較大的載荷，說(shuō)明第3 主成分主要反映了速效鉀含量這一指標(biāo)的信息。根據(jù)各養(yǎng)分在不同因子上的載荷不同，可以確定土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、堿解氮、有效磷、有效鐵、交換性鈣、交換性鎂含量及pH值和速效鉀為望謨縣古茶樹(shù)集中分布地土壤的特征養(yǎng)分。

表4 各指標(biāo)主成分的特征向量

2.5 土壤養(yǎng)分綜合評(píng)價(jià)

采用綜合評(píng)價(jià)函數(shù)（IFI=0.546 34×F1+0.263 93×F2+0.095 13×F3）對(duì)不同分布地的土壤養(yǎng)分進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)分析，詳見(jiàn)表5。由表5 可知，望謨縣古茶樹(shù)集中分布地土壤綜合得分差異較大，八步土壤綜合得分157.93 分，表明其土壤肥力最高；郵亭土壤綜合得分2.59 分，表明其土壤肥力最低。八步、關(guān)寨土壤肥力總體良好；水秧、懂鬧、鴨龍、郊納土壤養(yǎng)分綜合得分較高，土壤肥力較好；鐵爐、高寨、郵亭土壤養(yǎng)分綜合得分較低，土壤肥力較差。

表5 望謨縣古茶樹(shù)集中分布地土壤養(yǎng)分綜合評(píng)價(jià)

3 結(jié)論與討論

茶樹(shù)是典型的喜酸性植物，適宜的土壤酸堿度有利于茶樹(shù)根系對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分的吸收。有研究表明，土壤酸化程度會(huì)隨著茶樹(shù)年齡的增大而加劇。該研究中除關(guān)寨和郵亭古茶樹(shù)集中分布地土壤pH 值適宜茶樹(shù)生長(zhǎng)外，其他7 個(gè)分布地土壤均酸化嚴(yán)重。導(dǎo)致土壤酸化的原因有茶樹(shù)根系的正常代謝活動(dòng)，茶樹(shù)自身的物質(zhì)循環(huán)（包括茶樹(shù)枝葉自然凋落等），以及酸雨和氮肥的大量、長(zhǎng)時(shí)間施用等。在該研究中，除水秧外，其余8 個(gè)古茶樹(shù)集中分布地土壤有機(jī)質(zhì)均較為缺乏。這一現(xiàn)象表明茶樹(shù)枝葉自然凋落后形成的有機(jī)質(zhì)不多或者被沖走。因此，望謨縣古茶樹(shù)分布地土壤酸化與茶樹(shù)枝葉自然凋落無(wú)關(guān)，更可能與該區(qū)域古茶樹(shù)長(zhǎng)期無(wú)人管理而分泌有機(jī)酸有關(guān)。9 個(gè)分布地中有6 個(gè)分布地的土壤pH 值小于4.0，但仍有大量野生茶樹(shù)分布，且茶樹(shù)長(zhǎng)勢(shì)和品質(zhì)較好。由此可見(jiàn)，部分茶樹(shù)對(duì)酸化的土壤具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，望謨縣古茶樹(shù)有耐酸化土壤的特異種質(zhì)。

氮、磷、鉀是植物生長(zhǎng)的必需元素，其供應(yīng)量直接影響植物生長(zhǎng)。望謨縣多個(gè)古茶樹(shù)分布地土壤存在不同程度的缺素狀況，八步、關(guān)寨、鴨龍、懂鬧、郊納、高寨、鐵爐、郵亭等分布地有機(jī)質(zhì)缺乏，八步、關(guān)寨、鴨龍、高寨分布地全氮、有效氮缺乏，八步、關(guān)寨、鴨龍、懂鬧、郊納、高寨、鐵爐等分布地全磷、有效磷缺乏，八步、水秧、鴨龍、懂鬧、郊納、高寨、鐵爐、郵亭等分布地有效鉀缺乏。這嚴(yán)重限制了茶樹(shù)的生長(zhǎng)，不利于古茶樹(shù)資源的保護(hù)和利用，需要采取相應(yīng)措施改良土壤，從而對(duì)野生茶樹(shù)進(jìn)行保護(hù)。從9 個(gè)分布區(qū)來(lái)看，土壤全氮缺乏的區(qū)域也缺乏有效氮，全磷缺乏的分布地也缺乏有效磷，因此要適當(dāng)補(bǔ)充缺乏的礦質(zhì)元素。因此，望謨縣要根據(jù)古茶樹(shù)各分布地土壤養(yǎng)分含量實(shí)際，針對(duì)性地制訂古茶樹(shù)保護(hù)與利用方案。

該研究還發(fā)現(xiàn)，古茶樹(shù)分布數(shù)量與土壤全氮、堿解氮、全磷、有效磷、全鉀、速效鉀、有效鐵、交換性鈣、交換性鎂、有機(jī)質(zhì)等含量無(wú)顯著相關(guān)性，部分地區(qū)在土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀含量嚴(yán)重缺乏的情況下，仍有大量的古茶樹(shù)長(zhǎng)期存活，并且長(zhǎng)勢(shì)較好。這是否意味著這些古茶樹(shù)具有獨(dú)特的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)吸收機(jī)制，還有待進(jìn)一步研究。