任艷芳++何俊瑜++張艷超++王艷玲++林肖++楊波

摘要：為了解貴州省開陽茶園土壤微量元素含量特征，為開陽茶園的養(yǎng)分管理和茶葉高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培提供依據(jù)，對(duì)開陽縣121個(gè)茶園土壤樣品中微量元素有效含量進(jìn)行測(cè)定，并分析其與茶園土壤pH值、有機(jī)質(zhì)含量間的相關(guān)關(guān)系。結(jié)果表明：開陽茶園土壤有效鐵和有效鋅含量豐富，但有27.27%的土壤樣品缺乏有效鋅；有效錳和有效銅含量處于中等水平，分別有39.67%和25.62%的土壤樣品含量低于臨界值；有效硼和有效鉬含量偏低，低于臨界值的茶園分別占63.64%和44.63%。開陽不同茶園土壤微量元素含量差別較大。土壤有效銅、有效鋅含量與土壤pH值呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，土壤有效硼和有效錳含量與土壤pH值呈顯著正相關(guān)關(guān)系；有效鐵、有效銅、有效鋅含量與土壤有機(jī)質(zhì)含量呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系；有效鐵含量與有效銅、有效錳、有效鋅含量間均呈顯著正相關(guān)關(guān)系，有效銅含量與有效鋅含量間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，有效硼含量與有效錳含量間呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，有效硼含量與有效鋅含量間呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。因此，應(yīng)根據(jù)不同茶園土壤的微量元素狀況，在多施有機(jī)肥的同時(shí)因地制宜地增施相應(yīng)的微肥，并防止茶園土壤過度酸化。

關(guān)鍵詞：開陽茶園；土壤；微量元素；有效量；相關(guān)關(guān)系

中圖分類號(hào)： S571.106；S158文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2016）12-0432-04

收稿日期：2015-10-13

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金（編號(hào)：31460100、41261095）；貴州省優(yōu)秀科技教育人才省長專項(xiàng)基金（編號(hào)：黔省專合字[2008]5號(hào)）。

作者簡介：任艷芳（1976—），女，山西太原人，博士，教授，主要從事植物營養(yǎng)與生理生態(tài)研究。E-mail：gzdx2006@126.com。

通信作者：何俊瑜，博士，教授，主要從事環(huán)境生理生態(tài)和土壤重金屬污染研究。E-mail：junyuhe0303@sina.com。

[JP2]茶作為我國的傳統(tǒng)飲品，有著悠久的歷史和燦爛的文化，已成為當(dāng)今世界上最受歡迎的天然健康飲料，也是熱帶亞熱帶地區(qū)的重要經(jīng)濟(jì)作物之一。茶不僅清香可口，富含大量的維生素和茶多酚，且富有多種益于人體健康的微量元素。據(jù)報(bào)道，茶葉中約15.2%的鐵、28.8%的錳、31.8%的銅、50.7% 的鋅能溶入茶水中[1]，因此，茶葉不僅具有藥理和保健功能，也是人體攝取微量元素的重要來源。通過飲茶既可以滿足人體對(duì)水的需求，又可以補(bǔ)充人體必需的微量營養(yǎng)元素。

土壤是植物吸收微量元素的主要來源，茶園土壤中微量元素是茶樹進(jìn)行正常生長代謝所必不可少的[2]，微量元素能夠增強(qiáng)茶樹體內(nèi)的酶活性，促進(jìn)葉片光合作用和碳水化合物的形成，提高茶樹的抗逆能力，并且影響茶樹對(duì)大量元素的吸收利用。微量元素不足或過剩都會(huì)引起茶樹生理功能失調(diào)，對(duì)茶樹的正常生長造成嚴(yán)重影響[3-4]。茶樹缺銅會(huì)抑制根系生長、缺鋅容易導(dǎo)致葉片脫落、缺鐵可造成葉片失綠等癥狀，都與土壤中缺乏相應(yīng)的微量元素緊密相關(guān)[5]。梁月榮等研究表明，土壤中活性鐵、鋅含量過低導(dǎo)致部分茶園換種改植茶苗成活率低和生長發(fā)育不良[6]。對(duì)茶樹葉面噴施一定濃度的銅、鋅溶液后，硝酸還原酶活性明顯提高，氮素代謝水平得到明顯加強(qiáng)，有利于氨基酸和咖啡堿等含氮化合物合成和積累[7]。用0.1%和0.5 %的硼溶液對(duì)茶樹進(jìn)行噴施，其產(chǎn)量分別比對(duì)照增加42.9 %和8.6 %[8]。此外，茶葉的主要成分茶多酚、氨基酸、咖啡堿及水浸出物等的形成與積累也與土壤微量元素有關(guān)。研究表明，施錳量高的茶葉中，其茶紅素、茶黃素、咖啡堿含量和明亮度、總亮度等均較好[9]。微量元素能否被植物吸收利用主要與土壤中微量元素的有效態(tài)有關(guān)[10]，土壤中微量元素有效含量的豐缺將影響茶樹生育及茶葉的產(chǎn)量和品質(zhì)。要獲得高品質(zhì)的茶葉，就必須為茶樹的生長提供良好的土壤條件。因此，研究茶園土壤有效態(tài)微量元素的豐缺程度，對(duì)增加茶園產(chǎn)量、提高茶葉品質(zhì)以及人類健康有著重要的意義。

貴州省位于云貴高原東部的斜坡地帶，適宜茶樹生長，是我國生產(chǎn)茶葉的大省，茶葉亦是貴州省大力發(fā)展的特色農(nóng)產(chǎn)品和重點(diǎn)打造的5張名片之一，是山區(qū)農(nóng)民主要的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)和主要的經(jīng)濟(jì)來源。開陽縣位于貴州省中部，冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，雨量充沛，茶園面積約2萬hm2，是貴州省主要產(chǎn)茶區(qū)之一。目前在開陽茶區(qū)茶園土壤養(yǎng)分的管理上存在著許多亟待解決的問題，其中之一就是管理粗放，大多數(shù)茶農(nóng)依靠經(jīng)驗(yàn)和傳統(tǒng)習(xí)慣對(duì)茶園土壤進(jìn)行養(yǎng)分調(diào)控，重視氮肥的施用，不施茶樹生長發(fā)育所需的中微量元素。隨著茶葉的連年采摘以及化肥的偏施，導(dǎo)致土壤酸堿失衡，土壤中微量元素的有效含量降低，嚴(yán)重影響了茶葉的產(chǎn)量和品質(zhì)。但針對(duì)開陽茶園土壤微量元素狀況的研究尚未見報(bào)道。為此，本研究分析了開陽茶園土壤中微量元素含量的狀況，對(duì)其有效性進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)，并分析土壤微量元素含量與pH值、有機(jī)質(zhì)含量的關(guān)系，旨在為開陽茶園微肥的合理施用、提高茶葉產(chǎn)量品質(zhì)及茶葉生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1樣品采集與處理

于2013年11月初，根據(jù)開陽縣茶園的分布狀況選擇具有代表性的茶園采集121個(gè)土樣。其中，南龍鄉(xiāng)26個(gè)、龍崗鎮(zhèn)24個(gè)、禾豐鄉(xiāng)13個(gè)、高寨鄉(xiāng)18個(gè)、花梨鎮(zhèn)14個(gè)、城關(guān)鎮(zhèn)10個(gè)、南江鄉(xiāng)8個(gè)、楠木渡鎮(zhèn)8個(gè)。每66.7～133.3 hm2茶園取1個(gè)土壤樣品，同一采樣單元內(nèi)，在尚未施肥的茶蓬下離根莖30～35 cm處用“S”形取樣法取8～10個(gè)小樣點(diǎn)土壤，土樣采集深度為0～20 cm，將各采樣點(diǎn)的土樣混合均勻，用四分法棄取，使各混合土樣保留1 kg左右。將土樣登記編號(hào)后，經(jīng)過自然風(fēng)干、去雜、磨細(xì)、分別過2 mm和0.149 mm篩、混勻，裝自封袋中備用。

1.2測(cè)定項(xiàng)目及方法

土壤樣品的分析參照文獻(xiàn)[11]的方法。土壤pH值測(cè)定采用水浸提電位法（水土比為2.5 ∶[KG-*3]1）。土壤有機(jī)質(zhì)含量的測(cè)定采用重鉻酸鉀容量法。有效銅、鐵、錳、鋅采用二乙基三胺五乙酸（DTPA）溶液浸提，原子吸收分光光度法測(cè)定其含量。土壤有效硼采用沸水浸提，甲亞胺比色法測(cè)定其含量。有效鉬用草酸-草酸銨溶液浸提，原子吸收分光光度法測(cè)定其含量。

1.3茶園土壤養(yǎng)分狀況評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)優(yōu)質(zhì)高效高產(chǎn)茶園土壤營養(yǎng)診斷指標(biāo)[12]和全國第2 次土壤普查的標(biāo)準(zhǔn)[13]，提出茶園土壤有效態(tài)微量元素含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（表1）。

1.4數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析采用SPSS 16.0 軟件完成。

2結(jié)果與分析

2.1有效鐵

鐵是茶樹必需的營養(yǎng)元素之一，鐵在茶葉中的含量較為豐富，參與茶樹葉綠素的合成、光合作用及呼吸作用[14]。開陽茶園土壤有效鐵含量的變化范圍為18.67～146.78 mg/kg，平均值為54.84 mg/kg。從茶園土壤有效鐵分級(jí)來看，開陽茶園土壤有效鐵含量豐富，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于臨界值4.5 mg/kg，所有茶園土壤的有效鐵含量均達(dá)到豐富水平（表2）。由表3可知，對(duì)于不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)而言，花梨鎮(zhèn)茶園土壤有效鐵含量為 17.22～146.78 mg/kg，平均值最高，為68.67 mg/kg，變異系數(shù)為5732%，屬于強(qiáng)變異；龍崗鎮(zhèn)茶園土壤有效鐵含量最低，平均值為45.13 mg/kg，變異系數(shù)為58.12%，也屬強(qiáng)變異，說明開陽茶園土壤中有效鐵空間分布不均衡、差異較大。

2.2有效錳

茶樹是典型的聚錳植物，其錳含量比一般植物高。錳參與茶樹光合作用和呼吸作用，促進(jìn)氧化還原反應(yīng)，是茶樹體內(nèi)一系列酶的活化劑。茶樹缺錳時(shí)易發(fā)生葉片立枯病，葉片變黃下垂，邊緣焦枯，對(duì)茶葉品質(zhì)影響較大[4]。從表2可以看出，開陽茶園土壤有效錳含量變化范圍為2.36～78.23 mg/kg，變幅較大，平均值為24.31 mg/kg，接近于全國土壤平均值25.8 mg/kg[13]，不同茶園土壤有效錳含量差異較大，變異系數(shù)為74.29%。從有效錳的分布來看，39.67%的茶園土壤樣品的有效錳含量低于臨界值，含量處于中等水平的茶園占2397%，含量豐富的茶園占36.36%。8個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，開陽茶園土壤有效錳含量平均值以南江鄉(xiāng)最高，楠木渡鎮(zhèn)最低。有效錳含量由高到低順序?yàn)槟辖l(xiāng)>城關(guān)鎮(zhèn)>龍崗鎮(zhèn)>南龍鄉(xiāng)>花梨鎮(zhèn)>高寨鄉(xiāng)>禾豐鄉(xiāng)>楠木渡鎮(zhèn)。

2.3有效硼

硼是茶樹的一種微量元素，也是茶葉不可缺少的成分，硼能維持細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，參與細(xì)胞壁的形成，對(duì)分生組織，如芽等的生長具有重要意義；參與核酸、蛋白質(zhì)的合成，調(diào)節(jié)碳水化合物、酚類化合物的代謝，參與糖類、淀粉等物質(zhì)的運(yùn)輸[3，15]。由表2可知，開陽茶園土壤有效硼含量為0.08～1.17 mg/kg，變幅較大，變異系數(shù)為64.29%，平均值為0.42 mg/kg，稍低于臨界值0.5 mg/kg，總體來看開陽茶園土壤有效硼含量較為缺乏，有效硼含量主要分布于中低水平，低于缺硼臨界值的土壤樣品占63.64%，29.75%的土壤樣品有效硼含量處于中等水平，僅有6.61%的土壤樣品有效硼含量達(dá)到豐富水平。8個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，龍崗鎮(zhèn)茶園土壤有效硼含量最高，平均值為 0.49 mg/kg，其后依次為南江鄉(xiāng)、南龍鄉(xiāng)、高寨鄉(xiāng)、楠木渡鎮(zhèn)、禾豐鄉(xiāng)、城關(guān)鎮(zhèn)、花梨鎮(zhèn)（表3）。

2.4有效鋅

鋅是茶樹生長的重要營養(yǎng)元素之一，是茶樹許多酶的組成部分，參與光合作用，促進(jìn)茶葉氨基酸、兒茶素和香氣物質(zhì)等品質(zhì)成分的形成，并且能提高茶樹根系對(duì)氮和磷的吸收，從而促進(jìn)茶樹萌芽和旺盛生長，增強(qiáng)茶樹生長勢(shì)[3，15]。由表2可知，開陽茶園土壤有效鋅含量為0.28～6.69 mg/kg，平均值為2.04 mg/kg，遠(yuǎn)高于臨界值0.5 mg/kg，說明從整體來看，開陽茶園土壤有效鋅含量較為豐富，16.53%的茶園土壤樣品有效鋅含量處于豐富水平，但仍有27.27%的茶園土壤樣品有效鋅含量低于臨界值。由表3可知，8個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，南龍鄉(xiāng)茶園土壤有效鋅含量最高，范圍為0.29～5.31 mg/kg，平均值為 2.35 mg/kg，達(dá)到豐富水平。而城關(guān)鎮(zhèn)茶園土壤有效鋅含量最低，平均值為1.77 mg/kg，處于中等水平。

2.5有效銅

[JP2]銅是植物體內(nèi)一些氧化酶的組成成分，參與光合作用及蛋白質(zhì)和碳水化合物的代謝，促進(jìn)氨基酸合成蛋白質(zhì)[3]。由表2可知，開陽茶園土壤有效銅含量為0.26～4.43 mg/kg，平均值為1.60 mg/kg，高于臨界值1.0 mg/kg，說明從整體來看，開陽茶園土壤有效銅含量處于中等水平，其中有27.27%的茶園土壤樣點(diǎn)有效銅含量達(dá)到豐富水平，但仍有25.62%的樣點(diǎn)土壤有效銅含量低于臨界值。由表3可知，8個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，花梨鎮(zhèn)茶園土壤有效銅含量最高，其變化范圍為0.41～4.43 mg/kg，平均值為1.82 mg/kg。南江鄉(xiāng)茶園土壤有效銅含量最低，其變化范圍為0.26～3.08 mg/kg，平均值為 1.45 mg/kg。

2.6有效鉬

鉬是茶樹必需的微量元素之一，它是硝酸還原酶和固氮酶的組成成分，可提高茶樹硝酸還原酶的活性，促進(jìn)茶樹對(duì)土壤硝態(tài)氮的吸收和轉(zhuǎn)化；鉬還可以提高茶園土壤自生固氮菌的固氮能力。此外，鉬還與茶樹維生素的合成有關(guān)[16-17]。由表2可知，開陽茶園土壤有效鉬含量為0.04～0.74 mg/kg，平均值為0.33 mg/kg，略高于臨界值0.3 mg/kg。從分布來看，4463%的土壤樣品有效鉬含量低于臨界值，55.37%的土壤樣品有效鉬含量處于中等水平，無有效鉬含量處于豐富水平的土壤樣品。8個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，開陽茶園土壤有效鉬含量以禾豐鄉(xiāng)最高，平均值為0.39 mg/kg；楠木渡鎮(zhèn)最低，平均值為 0.27 mg/kg。有效鉬含量平均值由高到低順序?yàn)楹特S鄉(xiāng)>城關(guān)鎮(zhèn)>南龍鄉(xiāng)>高寨鄉(xiāng)>花梨鎮(zhèn)>龍崗鎮(zhèn)>南江鄉(xiāng)>楠木渡鎮(zhèn)（表3）。

2.7開陽茶園土壤有效態(tài)微量元素與土壤pH值、有機(jī)質(zhì)含量的關(guān)系

pH值和有機(jī)質(zhì)含量是影響土壤微量元素有效性的2個(gè)重要因素。由表4可知，土壤有效銅和有效鋅含量與土壤pH值均呈明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，其中土壤有效鋅含量與土壤pH值呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。土壤有效硼和有效錳含量與土壤pH值呈顯著正相關(guān)關(guān)系。土壤有效鐵和有效鉬與土壤pH值間無顯著相關(guān)性。茶園土壤有效鐵含量與有機(jī)質(zhì)含量之間呈顯著正相關(guān)關(guān)系，有效鋅和有效銅含量與有機(jī)質(zhì)含量間均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，有效錳、有效硼、有效鉬含量與有機(jī)質(zhì)含量之間均存在正相關(guān)關(guān)系，但相關(guān)性不顯著，說明提高土壤中有機(jī)質(zhì)含量對(duì)提高茶園土壤有效錳、硼、鉬含量有一定的促進(jìn)作用。

由表4可以看出，有效鐵含量與有效銅、有效錳、有效鋅含量間均呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，有效銅含量與有效鋅含量間呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系，有效硼含量與有效錳含量間呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，有效硼含量與有效鋅含量間呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，其他元素間的相關(guān)性均不顯著。

3討論與結(jié)論

土壤作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要場(chǎng)所，其養(yǎng)分狀況與優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)茶葉生產(chǎn)具有密切的聯(lián)系，土壤的養(yǎng)分水平將直接影響茶葉的產(chǎn)量和品質(zhì)[3，15]。隨著茶產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，化肥用量日益增加，茶園土壤微量元素營養(yǎng)失調(diào)狀況更為突出。茶樹對(duì)微量元素的需求量較少，但微量元素是茶樹正常生長的必需元素，大部分是酶蛋白組成成分和酶促反應(yīng)的催化劑，能直接或間接影響茶樹的生長及茶葉的品質(zhì)[28]。準(zhǔn)確掌握土壤微量元素含量是茶樹合理施肥的前提條件。從本研究結(jié)果來看，開陽茶園土壤中有效銅、有效鐵、有效錳、有效鋅、有效硼、有效鉬含量平均值分別為1.60 、54.84、24.31、2.04、0.42、0.33 mg/kg，范圍變幅較大，變異系數(shù)范圍為45.45%～74.29%，屬于強(qiáng)變異， 表明不同茶園之間差異較大。茶園土壤有效鐵的含量豐富，總體來說有效鋅、有效銅、有效錳含量基本能滿足茶葉生產(chǎn)的需要，其中，低于臨界值的茶園土壤樣品分別占2727%、25.62%、39.67%，而有效鉬、有效硼缺乏較嚴(yán)重，低于臨界值的茶園土壤樣品分別占44.63%、63.64%，特別是土壤有效硼含量最低的花梨鎮(zhèn)和土壤有效鉬含量最低的楠木渡鎮(zhèn)，應(yīng)適當(dāng)加施相應(yīng)的微肥。

影響土壤中微量元素有效態(tài)含量的因子很多，土壤酸堿度和有機(jī)質(zhì)含量對(duì)土壤有效態(tài)微量元素含量具有重要影響。茶園土壤有效態(tài)微量元素與土壤pH值的相關(guān)性分析結(jié)果表明，土壤有效銅和有效鋅含量與土壤pH值均呈明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，土壤有效硼和有效錳含量與土壤pH值呈顯著正相關(guān)關(guān)系。這與謝忠雷等的研究結(jié)果[19-20]一致。這是由于土壤pH值直接影響微量元素在土壤中的存在形態(tài)，進(jìn)而影響其活性及遷移能力[15]。在酸性土壤中，錳和硼的溶解和解吸增強(qiáng)[21]，但開陽茶區(qū)以山地為主，雨量充沛、雨熱同期，土壤有效硼和有效錳易隨水流失，同時(shí)，長期以來施用不含硼、錳的肥料，造成有效硼和有效錳含量較低。

土壤有機(jī)質(zhì)的分解、合成過程可影響土壤營養(yǎng)元素的有效性。表4結(jié)果表明，土壤微量元素有效含量與土壤有機(jī)質(zhì)含量均呈正相關(guān)關(guān)系，且有效鐵、有效鋅、有效銅含量與有機(jī)質(zhì)含量之間呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系。說明增加有機(jī)質(zhì)含量有利于鐵、鋅、銅等元素的活化，提高其有效性，這與傅海平等的研究結(jié)果[22]一致。土壤有機(jī)質(zhì)在分解轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)生的有機(jī)酸和腐殖質(zhì)，對(duì)土壤礦物部分有一定的溶解能力，有利于養(yǎng)分的有效化。有機(jī)質(zhì)的酸性基團(tuán)與金屬離子發(fā)生絡(luò)合作用，形成了可溶性的絡(luò)合劑形式，提高了土壤中金屬離子的解吸和溶解[23]。因此，建議在今后的茶園養(yǎng)分管理過程中，一方面應(yīng)通過多種措施提高有機(jī)質(zhì)含量以增加土壤中的微量營養(yǎng)元素有效性，另一方面應(yīng)根據(jù)土壤微量元素狀況，遵循因缺補(bǔ)缺的施肥原則。

貴州省開陽茶園土壤中有效鐵含量豐富，部分茶園有效鋅、錳、銅含量缺乏，有效硼和有效鉬含量缺乏較嚴(yán)重，應(yīng)該重視硼和鉬等微肥的施用，同時(shí)適當(dāng)多施有機(jī)肥。

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