昌寧縣茶園土壤養(yǎng)分及肥力質(zhì)量評價(jià)

萬人源，周大鵬，楊 愷，和明珠，李金秋，謝 瑾，李家華，楊廣容

(1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)茶學(xué)院 昆明 650201;2.昌寧縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局茶葉技術(shù)推廣站 云南 昌寧 678100)

【研究意義】土壤是茶樹[Camelliasinensis(L.) O.Kuntze.]生長的基質(zhì)，土壤肥力作為土壤各個(gè)指標(biāo)質(zhì)量的綜合體現(xiàn)，其質(zhì)量高低對茶樹生長發(fā)育有重要影響。而土壤養(yǎng)分作為土壤肥力的重要組成要素之一，其豐缺程度將直接影響茶葉的品質(zhì)和產(chǎn)量[1]。在長期的茶樹栽培過程中，為了提高茶葉的品質(zhì)和產(chǎn)量，茶園化肥和農(nóng)藥的施用量不斷增加，造成茶園土壤酸化、肥力下降等問題，嚴(yán)重阻礙了茶葉生產(chǎn)的可持續(xù)性[2-3]。因此，對茶園土壤養(yǎng)分質(zhì)量進(jìn)行綜合評價(jià)，可以科學(xué)指導(dǎo)茶園精準(zhǔn)施肥和土壤改良，對茶葉生產(chǎn)的可持續(xù)性發(fā)展具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】中國眾多學(xué)者對各地茶園土壤養(yǎng)分特征進(jìn)行研究，許燕等[4]研究發(fā)現(xiàn)，勐臘縣茶園土壤有機(jī)質(zhì)含量豐富，但速效磷和鉀素含量水平較低。朱興正等[5]對芒市茶園土壤養(yǎng)分進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，芒市茶園土壤潛在酸化嚴(yán)重，有機(jī)質(zhì)、全氮和有效鎂鋅含量豐富，但土壤速效鉀、有效銅和有效錳含量相對較低。高菲菲等[6]對普洱市茶園土壤進(jìn)行分析研究，結(jié)果表明普洱市茶園土壤pH和養(yǎng)分總體適宜茶樹生長，但土壤堿解氮和速效鉀含量偏低。茶園土壤養(yǎng)分特征研究結(jié)果為各地茶園土壤施肥管理和肥力維護(hù)提供科學(xué)依據(jù)，促進(jìn)茶園測土配方施肥、精準(zhǔn)施肥，既降低茶園施肥成本，又增加茶葉產(chǎn)量、提高茶葉品質(zhì)。關(guān)于土壤肥力質(zhì)量評價(jià)的主要方法有基于主成分分析的綜合肥力指數(shù)法、模型法，基于GIS技術(shù)等計(jì)算機(jī)技術(shù)方法、動(dòng)力學(xué)方法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、生命周期法等[7-8]。劉娟等[9]對勐?？h6個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))茶園土壤進(jìn)行pH、有機(jī)質(zhì)及氮磷鉀三要素的含量測定，采用模糊數(shù)學(xué)隸屬度函數(shù)模型，進(jìn)行土壤肥力綜合指數(shù)(IFI)評價(jià)，進(jìn)而提出針對性地施肥策略。【本研究切入點(diǎn)】昌寧縣位于云南省西部，有悠久的茶葉種植歷史，茶葉作為昌寧縣的支柱產(chǎn)業(yè)，全縣茶葉種植面積已超過1.6萬hm2，是當(dāng)?shù)夭柁r(nóng)的主要經(jīng)濟(jì)收入來源之一[10]。但目前對于昌寧縣茶園土壤肥力質(zhì)量的相關(guān)研究較少?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究選取昌寧縣境內(nèi)8個(gè)茶葉主產(chǎn)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))具有代表性的26個(gè)茶園，進(jìn)行土壤樣本的養(yǎng)分狀況測定分析，并應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)隸屬度函數(shù)模型，計(jì)算土壤肥力綜合指數(shù)(IFI)。為全面了解昌寧縣茶園土壤養(yǎng)分特征和土壤肥力質(zhì)量，從而對昌寧縣茶園土壤養(yǎng)分狀況進(jìn)行綜合評價(jià)。研究結(jié)果可為昌寧縣茶園土壤精準(zhǔn)施肥和土壤改良，促進(jìn)茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)提高提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

昌寧縣位于云南省西部，總面積3888 km2，海拔相對高差2267.9 m，地形較為復(fù)雜，多高山丘陵。境內(nèi)擁有多種氣候類型。年平均氣溫14.9 ℃，境內(nèi)雨量充沛，年平均降水量約為1265 mm?，F(xiàn)設(shè)14個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))，總耕地面積2.8萬hm2。境內(nèi)地質(zhì)年代古老，地貌多樣，境內(nèi)已探明和發(fā)現(xiàn)鐵、銅、鉛等多種金屬礦種。地帶性土壤有黃壤、紅壤、磚紅壤、黃棕壤、紅土和棕壤6類。非地帶性土壤有紫色土、水稻土、石灰土和沖積土4類[10]。

1.2 土壤樣品采集

根據(jù)昌寧縣土地利用情況、茶園面積大小和所處海拔高度，2021年1月分別在昌寧縣8個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))26個(gè)茶園樣地(表1)，按“S”形五點(diǎn)取樣取距茶樹施肥溝5～10 cm處0～20 cm混合土壤樣品26個(gè)，樣品充分混合后，四分法反復(fù)取舍，保留1 kg左右，混合土樣帶回實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行土樣自然風(fēng)干，以供土壤農(nóng)化分析。

表1 土壤樣品信息

1.3 樣品測定方法

土壤pH采用2.5∶1.0水土(液土比)用玻璃復(fù)合電極法測定; 土壤有機(jī)質(zhì)(Soil organic matter，SOM)：重鉻酸鉀容量法——外加熱法;全氮(Total nitrogen，TN)：濃硫酸—雙氧水消煮——?jiǎng)P氏定氮法; 全磷(Total phosphorous，TP)：氫氧化鈉熔融——鉬銻抗比色法; 全鉀(Total potassium，TK)：氫氧化鈉熔融——火焰光度法;堿解氮(Available nitrogen，AN)：1 mol/L NaOH堿解擴(kuò)散法; 速效磷(Olsen-P，AP)： 0.5 mol/L碳酸氫鈉溶液浸提——鉬藍(lán)比色法;速效鉀(Available potassium，AK)：采用乙酸銨浸提——火焰光度法; 有效鐵(Available Iion，AI)：0.005 mol/L DTPA-0.01 mol/L CaCl2-0.1mol/L TEA浸提劑(pH 7.3)浸提，ICP-AES測定(LY/T 1262—1999);有效銅(Available Copper，AC)：0.1 mol/LHCl浸提，ICP-AES測定(LY/T1260—1999);有效鋅(Available Zine，AZ)：0.1 mol/L HCl浸提，ICP-AES測定(LY/T 1261—1999)；有效錳(Available Manganese，AM)：0.005 mol/L DTPA-0.01 mol/L CaCl2-0.1 mol/L TEA浸提劑(pH 7.3)浸提，ICP-AES測定(NY/T 890—2004)[11]。

1.4 土壤養(yǎng)分單項(xiàng)指標(biāo)評價(jià)

結(jié)合國家綠色食品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(NT/T391—2000) 中茶園土壤的肥力分級標(biāo)準(zhǔn)、優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)茶區(qū)土壤營養(yǎng)診斷指標(biāo)和第二次土壤普查提出的茶園土壤養(yǎng)分評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(表2)[12]，對本研究各茶園土樣養(yǎng)分狀況，進(jìn)行豐缺性評價(jià)。

表2 茶園土壤養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)

本研究選取pH、SOM、TN、TP、TK、AN、AP、AK、AI、AM、AC、AZ共12項(xiàng)土壤養(yǎng)分指標(biāo)作為土壤肥力質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)。

1.5 土壤肥力質(zhì)量評價(jià)方法

1.5.1 隸屬度函數(shù)的確定 常用的隸屬度函數(shù)有拋物線型和S型兩種，根據(jù)各評價(jià)指標(biāo)與作物間效應(yīng)的關(guān)系可知，除pH屬于拋物線型函數(shù)外，其余各指標(biāo)均屬于S型函數(shù)[7]。

拋物線型函數(shù)：

S型函數(shù):

式中，x表示該養(yǎng)分指標(biāo)的實(shí)測值。

1.5.2 隸屬度曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)取值確定 結(jié)合前人研究[1，9]與研究區(qū)實(shí)際生產(chǎn)情況確定隸屬度轉(zhuǎn)折點(diǎn)取值如表3所示，求出的各個(gè)指標(biāo)的隸屬度值在0.1～1.0，最大值1.0表示該指標(biāo)能滿足茶樹生長的最佳狀態(tài)，因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，土壤中不會(huì)完全不含某一成分，因此為了符合生產(chǎn)實(shí)際，取最小值(0.1)。

表3 隸屬度曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)取值

1.5.3 土壤肥力單項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重確定 在土壤環(huán)境中，各個(gè)要素之間相互作用，因此土壤肥力單項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重可以由各個(gè)要素之間的相關(guān)系數(shù)來確定。權(quán)重系數(shù)計(jì)算公式為:

式中，vi為第i項(xiàng)指標(biāo)與其他指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)平均值。

1.5.4 土壤肥力指標(biāo)隸屬度值計(jì)算 根據(jù)加法法則，在相互交叉的同類指標(biāo)間采用加法合成求出土壤肥力的綜合性指標(biāo)IFI值，計(jì)算公式為:

IFI=ΣWi×Ni

式中，Wi和Ni分別表示第i種肥力指標(biāo)所對應(yīng)的權(quán)重系數(shù)和其肥力指標(biāo)隸屬度值，IFI值越高表明土壤肥力質(zhì)量越好。

1.5.5 數(shù)據(jù)分析 土壤樣品各指標(biāo)測定結(jié)果采用軟件SPSS 22.0和Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤pH

土壤pH對茶園養(yǎng)分有效性和茶樹對營養(yǎng)元素吸收產(chǎn)生極大的影響。由表4可知，26個(gè)土壤樣品的pH為4.23～5.19，平均值為4.79。不同土壤樣本間變異系數(shù)為5.22%，為弱變異，表明昌寧縣茶園土壤pH空間差異較小。通過與茶園土壤分級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，除勐統(tǒng)鎮(zhèn)為Ⅱ級土壤水平外，其余鄉(xiāng)(鎮(zhèn))均達(dá)到Ⅰ級土壤水平。

2.2 土壤有機(jī)質(zhì)

由表4可知，昌寧縣茶園土壤有機(jī)質(zhì)含量在26.35～84.70 g/kg，平均值為58.48 g/kg，變異系數(shù)為30.29%，為中等變異。8個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))茶園土壤有機(jī)質(zhì)含量均高于Ⅰ級標(biāo)準(zhǔn)，昌寧縣境內(nèi)各個(gè)茶園土壤有機(jī)質(zhì)含量較高，有利于茶樹發(fā)育生長。

2.3 土壤氮素

昌寧縣8個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))茶園土壤樣本全氮含量為0.56～3.55 g/kg(表4)，平均值為1.63 g/kg，變異系數(shù)為41.48%，為高度變異，不同鄉(xiāng)(鎮(zhèn))間土壤全氮含量水平差異較大。除勐統(tǒng)鎮(zhèn)為Ⅱ級土壤標(biāo)準(zhǔn)外，其余7個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))茶園土壤全氮含量均超過Ⅰ級茶園土壤標(biāo)準(zhǔn)?？傮w上看來，昌寧縣茶園土壤全氮含量較為豐富。

土壤堿解氮是茶樹生長過程中能被有效利用的部分。本研究茶園土壤中堿解氮的含量為70.29～212.63 mg/kg，平均值為136.40 mg/kg，與茶園土壤養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)(表2) 進(jìn)行對比，昌寧縣8個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))茶園土壤堿解氮含量均達(dá)到Ⅰ級土壤標(biāo)準(zhǔn)，其中大田壩鄉(xiāng)茶園土壤堿解氮含量最高，均值為158.73 mg/kg。更戛鄉(xiāng)茶園土壤堿解氮含量最低。不同樣本間變異系數(shù)為27.50%，從總體上看，昌寧縣各鄉(xiāng)(鎮(zhèn))茶園土壤堿解氮含量豐富，可以滿足茶樹的生長發(fā)育。

2.4 土壤磷素

昌寧縣8個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))茶園土壤樣本全磷含量為0.26～0.97 g/kg，平均值為0.55 g/kg。對比茶園土壤養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)，除雞飛鄉(xiāng)和勐統(tǒng)鎮(zhèn)為Ⅲ級土壤標(biāo)準(zhǔn)外，其余6個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))均達(dá)到Ⅱ級土壤標(biāo)準(zhǔn)。不同茶園土壤間變異系數(shù)為36.25%。

由表4可知，昌寧縣茶園土壤速效磷含量為0.40～48.04 mg/kg，平均值為7.53 mg/kg。不同樣本間變異系數(shù)為160.81%，表明昌寧縣茶園土壤速效磷水平空間差異極大。對比茶園土壤養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)，溫泉鄉(xiāng)茶園土壤速效磷含量達(dá)到Ⅰ級標(biāo)準(zhǔn)，翁堵鄉(xiāng)達(dá)到Ⅱ級標(biāo)準(zhǔn)，其余鄉(xiāng)(鎮(zhèn))均只達(dá)到Ⅲ級標(biāo)準(zhǔn)。其中速效磷含量最低的為漭水鎮(zhèn)，均值僅為0.71 mg/kg。從總體上看，昌寧縣各個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))間茶園土壤速效磷含量差異較大，且部分鄉(xiāng)(鎮(zhèn))茶園土壤速效磷出現(xiàn)虧缺，應(yīng)合理增大磷肥施用量。

表4 昌寧縣茶園土壤主要養(yǎng)分

2.5 土壤鉀素

由表4可知，昌寧縣8個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))茶園土壤全鉀含量為5.83～12.34 g/kg，平均值為9.17 g/kg，8個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))茶園土壤全鉀含量均達(dá)到Ⅱ級標(biāo)準(zhǔn)，其中大田壩鄉(xiāng)、雞飛鄉(xiāng)、溫泉鄉(xiāng)和勐統(tǒng)鎮(zhèn)達(dá)到了Ⅰ級土壤標(biāo)準(zhǔn)，總體來看，昌寧縣茶園土壤全鉀含量處于中等水平。不同茶園土壤全鉀含量變異系數(shù)為17.68%。

8個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))茶園土壤速效鉀含量為4.68～71.65 mg/kg，平均值為21.44 mg/kg。不同鄉(xiāng)(鎮(zhèn))茶園土壤樣本間變異系數(shù)為80.93%，屬于強(qiáng)變異，表明昌寧縣茶園土壤速效鉀水平空間變異幅度較大。8個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))茶園土壤速效鉀含量均只達(dá)到Ⅲ級土壤標(biāo)準(zhǔn)，含量最低的為雞飛鄉(xiāng)，含量均值僅為5.63 mg/kg。表明昌寧縣境內(nèi)茶園土壤速效鉀較為缺乏。

2.6 茶園土壤有效性微量元素

由表5可知，昌寧縣8個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))茶園土壤樣本有效鐵含量為42.00～204.00 mg/kg，平均值為95.62 mg/kg。變異系數(shù)為42.18%，各個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))茶園土壤樣本有效鐵含量差異較大。對比茶園土壤養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)(表2)，昌寧縣8個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))茶園土壤樣本有效鐵含量均達(dá)到Ⅰ級土壤標(biāo)準(zhǔn)，且遠(yuǎn)高于臨界值4.5 mg/kg，表明昌寧縣各個(gè)茶葉主要種植區(qū)土壤有效鐵含量極其豐富。

昌寧縣茶園土壤樣本有效錳含量為0.62～18.96 mg/kg,平均值為5.55 mg/kg，各樣本間變異系數(shù)為87.35%，屬于強(qiáng)變異，各個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))茶園土壤有效錳含量差異較大。對比茶園土壤養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)，8個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))茶園土壤樣本有效錳均值低于15 mg/kg，屬于Ⅲ級土壤標(biāo)準(zhǔn)。

昌寧縣茶園土壤樣本有效銅含量為0.18～2.78 mg/kg，平均值為0.95 mg/kg。除翁堵鄉(xiāng)和更戛鄉(xiāng)茶園土壤有效銅含量大于1.0 mg/kg，達(dá)到Ⅱ級土壤標(biāo)準(zhǔn)外，其余6個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))茶園土壤有效銅含量均低于1.0 mg/kg。從總體上看，昌寧縣茶園土壤有效銅屬于較為缺乏的水平。變異系數(shù)為65.50%，屬于強(qiáng)變異，說明整個(gè)昌寧縣茶園土壤中有效銅空間分布不均勻，各茶園間差異較大。

昌寧縣茶園土壤有效鋅含量為0.92～6.22 mg/kg，平均值為2.33 mg/kg，屬于Ⅰ級土壤標(biāo)準(zhǔn)。8個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))茶園土壤樣本中，漭水鎮(zhèn)、大田壩鄉(xiāng)、田園鎮(zhèn)，翁堵鄉(xiāng)和溫泉鄉(xiāng)茶園土壤有效鋅含量均高于2.0 mg/kg，達(dá)到Ⅰ級土壤標(biāo)準(zhǔn)，而雞飛鄉(xiāng)、更戛鄉(xiāng)和勐統(tǒng)鎮(zhèn)3個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))茶園土壤有效鋅含量也高于0.5 mg/kg，屬于Ⅱ級土壤標(biāo)準(zhǔn)。從整體來看，昌寧茶園土壤有效鋅含量較為豐富。各取樣點(diǎn)間茶園土壤有效鋅含量變異系數(shù)為57.35%，各茶園土壤有效鋅含量有較大差異。

2.7 茶園土壤肥力質(zhì)量評價(jià)

根據(jù)本研究中茶園土壤12項(xiàng)指標(biāo)(表4～5)，各要素間的相關(guān)系數(shù)如表6所示，表7為各個(gè)肥力單項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。

表5 土壤有效微量元素含量

表6 土壤肥力質(zhì)量指標(biāo)間相關(guān)性分析

表7 土壤肥力單項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重取值

根據(jù)IFI計(jì)算結(jié)果，將本研究茶園土壤的肥力綜合指數(shù)(IFI) 劃分為4個(gè)等級見表8。

表8 土壤肥力綜合評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

由表9可知，昌寧縣茶園土壤肥力綜合指數(shù)為0.268～0.857，平均值為0.485，總體處于中等水平。各鄉(xiāng)(鎮(zhèn))茶園土壤肥力指數(shù)依次為翁堵鄉(xiāng)>更戛鄉(xiāng)>溫泉鄉(xiāng)>大田壩鄉(xiāng)>漭水鎮(zhèn)>田園鎮(zhèn)>勐統(tǒng)鎮(zhèn)>雞飛鄉(xiāng)。對比IFI分級標(biāo)準(zhǔn)(表8)，除翁堵鄉(xiāng)、更戛鄉(xiāng)和溫泉鄉(xiāng)的IFI大于0.50，屬于Ⅱ級土壤標(biāo)準(zhǔn)外，其余5個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))均小于0.50，屬于Ⅲ級茶園土壤。不同鄉(xiāng)(鎮(zhèn))間變異系數(shù)為15.40%，為弱變異，表明昌寧縣各主要茶葉種植鄉(xiāng)(鎮(zhèn))茶園總體土壤肥力質(zhì)量差異較小。

表9 土壤肥力質(zhì)量綜合指數(shù)

將土壤肥力綜合指數(shù)與各養(yǎng)分指標(biāo)間進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析(表10)，AN、SOM、有效鐵與IFI呈顯著相關(guān)，TN、TP、AP、AK、有效錳、有效銅、有效鋅與IFI呈極顯著相關(guān)。表明以上指標(biāo)對土壤肥力質(zhì)量影響較大。

表10 土壤肥力綜合指數(shù)與各指標(biāo)間相關(guān)性

3 討 論

3.1 茶園土壤pH和有機(jī)質(zhì)對氮磷鉀等養(yǎng)分有效性的影響

茶樹具有適宜酸性或微酸性(pH 4.0～6.5)土壤的特性，但土壤的過度酸化會(huì)抑制茶樹生長，從而影響茶葉產(chǎn)量與品質(zhì)，隨著茶樹種植年限的增加，茶園土壤會(huì)逐漸酸化[13]。當(dāng)茶園土壤pH低于4.0時(shí)，會(huì)使土壤有效微量元素流失，茶樹生長發(fā)育緩慢[14]。在本研究中，所有茶園土壤pH均高于4.0且低于5.5，大部分茶園土壤pH有利于茶樹生長，部分茶園土壤pH較低，但未低于4.0，不會(huì)對茶樹生長產(chǎn)生不利影響。昌寧縣茶園土壤有機(jī)質(zhì)含量均高于20 g/kg，有機(jī)質(zhì)含量豐富，完全能滿足茶樹的正常生長發(fā)育，各取樣點(diǎn)間變異系數(shù)為30.29%，這與李友勇等[15]關(guān)于云南省臺地茶園有機(jī)質(zhì)平均含量和變異范圍的研究結(jié)果相似。

土壤氮磷鉀元素不僅會(huì)對茶樹生長產(chǎn)生影響，還會(huì)影響茶樹氨基酸、茶多酚、咖啡堿等內(nèi)含物質(zhì)的含量和抗逆性，從而影響茶葉品質(zhì)[16]。昌寧縣茶園土壤全氮含量較為豐富，平均值為1.63 g/kg，且堿解氮含量為70.29～212.63 mg/kg，可以滿足茶樹生長需要，并且堿解氮與有機(jī)質(zhì)和全氮之間存在顯著正相關(guān)。茶園土壤缺磷會(huì)促使茶樹根際分泌大量有機(jī)酸，從而導(dǎo)致茶園土壤進(jìn)一步酸化[17]。昌寧縣茶園土壤全磷含量總體屬于中等水平，并且全磷含量與有效鐵、銅和鋅含量呈顯著正相關(guān)，這可能是由于土壤中鐵、銅和鋅等元素含量較高，對磷產(chǎn)生了固定作用[18]，并導(dǎo)致部分茶園土壤速效磷虧缺和高度空間變異，此外，速效磷含量與全氮、速效鉀、有效錳和鋅呈顯著正相關(guān)。鉀參與了茶樹生長過程中的各種生化過程，還參與植物體內(nèi)水分調(diào)節(jié)，提高茶樹的抗旱能力[19]。本研究中，昌寧縣茶園土壤全鉀含量平均值高達(dá)9.17 g/kg，總體處于豐富水平，但速效鉀偏低平均值僅為21.44 mg/kg，非常不利于茶樹生長發(fā)育。并且速效鉀與有機(jī)質(zhì)和有效鋅含量為顯著正相關(guān)。可能是由于鉀是歸還率較高的元素，茶園土壤酸性環(huán)境加速土壤中速效鉀的轉(zhuǎn)化利用，使得茶園土壤中速效鉀含量不斷下降。由此可知，昌寧縣茶園應(yīng)該及時(shí)追施化學(xué)鉀肥，補(bǔ)充速效鉀，并增加有機(jī)肥施用，增加土壤保肥能力。

3.2 茶園土壤有效性元素鐵銅鋅錳對茶樹生長狀況的影響

鐵是葉綠素合成和許多酶組成的必需元素，當(dāng)茶園土壤缺鐵會(huì)造成茶樹葉片失綠，光合作用效率降低，而嚴(yán)重影響茶葉產(chǎn)量與品質(zhì)[20]。昌寧縣茶園土壤有效鐵含量高達(dá)42.00～204.00 mg/kg，遠(yuǎn)高于Ⅰ級土壤標(biāo)準(zhǔn)(4.5 mg/kg)，可滿足茶樹生長發(fā)育，但當(dāng)土壤中鐵元素過量時(shí)，會(huì)對茶葉品質(zhì)產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)適當(dāng)控制土壤有效鐵含量，避免茶樹中毒而生長不良。

銅鋅錳是茶樹生長發(fā)育必需的礦質(zhì)元素，不僅影響茶葉產(chǎn)量，而且作為茶葉加工中的生化反應(yīng)催化劑，其含量的高低將對茶葉的風(fēng)味和湯色產(chǎn)生影響[21]。茶樹作為聚錳植物，芽葉中錳的含量在300～400 mg/kg，甚至可達(dá)1000 mg/kg以上。大量研究表明，土壤是茶葉中銅、鋅、錳的主要來源[21-23]。本研究中茶園土壤有效銅錳含量總體較為缺乏，但有效鋅含量豐富。盡管本研究中土壤有效銅和錳僅與土壤磷素含量呈顯著相關(guān)，但有效鋅與土壤有機(jī)質(zhì)、氮磷鉀及有效銅均具有顯著正相關(guān)。研究表明，有機(jī)質(zhì)含量對銅鋅錳的有效量有明顯的影響，增加土壤有機(jī)質(zhì)有利于土壤銅鋅錳等元素的活化，提高其生物有效量[24]。因此在實(shí)際生產(chǎn)中，可通過增施有機(jī)肥或適量施入含銅和錳的肥料，從而整體改良茶樹生存生態(tài)，改良土壤肥力。但另一方面，茶園土壤酸化對銅、錳等金屬元素具有較大的活化能力，且銅鋅錳微量元素?cái)z入過量也會(huì)對人體造成一定危害。因此，在茶園施用含金屬微量元素的肥料時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況按需按量施用。

3.3 土壤肥力的綜合指數(shù)(IFI) 在茶園土壤肥力質(zhì)量評價(jià)上的應(yīng)用前景

本研究選取了昌寧縣主要的茶葉種植鄉(xiāng)(鎮(zhèn))26個(gè)代表性茶園，通過土壤肥力質(zhì)量綜合指數(shù)(IFI)法，對與茶樹生長發(fā)育、茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)密切相關(guān)的12項(xiàng)茶園土壤肥力因子指標(biāo)與土壤肥力質(zhì)量之間的關(guān)系數(shù)量化，能夠避免了評價(jià)過程中人為主觀因素的干擾，能對土壤肥力質(zhì)量進(jìn)行客觀、有效的評價(jià)。從表8看，根據(jù)IFI評價(jià)方法獲得的昌寧縣茶園土壤的肥力綜合評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(Ⅰ～Ⅳ級的IFI值分別為IFI≥0.75、0.50≤IFI<0.75、0.25≤IFI<0.50、IFI<0.25)，與柳書俊等[25]對湄潭茶園土壤養(yǎng)分特征及肥力質(zhì)量評價(jià)中分級標(biāo)準(zhǔn)相近，但與劉娟等[9]對勐海縣茶園土壤肥力質(zhì)量評價(jià)的IFI指數(shù)與等級的劃分標(biāo)準(zhǔn)(Ⅰ～Ⅳ級的IFI值分別為IFI≥0.70、0.60≤IFI<0.70、0.50≤IFI<0.60、IFI<0.50)差異較大，主要原因首先是參與評價(jià)指標(biāo)數(shù)目及其導(dǎo)致的各指標(biāo)權(quán)重不同，其次是各區(qū)域的茶園土壤單項(xiàng)肥力指標(biāo)之間確實(shí)也存在明顯差別。

章明奎等[26]研究表明，土壤肥力指標(biāo)與耕地的利用方式、采樣時(shí)間和養(yǎng)分輸出或積累階段等有密切的關(guān)系。本研究昌寧縣茶園土壤肥力綜合指數(shù)(IFI) 為0.268～0.857，平均值為0.485，但根據(jù)其分級標(biāo)準(zhǔn)(表8)與評價(jià)結(jié)果表明，昌寧縣茶園土壤總體處于中等偏上水平，與茶園土壤主要養(yǎng)分標(biāo)準(zhǔn)和茶園土壤單項(xiàng)肥力指標(biāo)分級標(biāo)準(zhǔn)相吻合，即12個(gè)因子中除速效鉀和有效銅與錳外，其他指標(biāo)均處于較高標(biāo)準(zhǔn)并且整體空間變異幅度較小。另外，本研究的各茶園土壤肥力綜合指數(shù)與12項(xiàng)指標(biāo)間相關(guān)性分析表明，除了pH和全鉀外，其余各項(xiàng)指標(biāo)與土壤肥力綜合指數(shù)(IFI)均呈顯著相關(guān)，可能與昌寧縣茶園土壤的pH比較適宜(4.23～5.19)和總鉀水平較高(5.83～12.34 g/kg)，且二者的變異空間均較低(變異系數(shù)分別為5.22%和17.68%)有關(guān)，但也進(jìn)一步證實(shí)本研究選取評價(jià)指標(biāo)與茶園土壤肥力質(zhì)量關(guān)系密切。總之，本研究表明，采用茶園土壤主要養(yǎng)分為指標(biāo)，通過模糊數(shù)學(xué)模型和隸屬度函數(shù)計(jì)算土壤肥力的綜合指數(shù)(IFI)對茶園土壤肥力質(zhì)量評價(jià)是可行的。

4 結(jié) 論

昌寧縣茶園土壤pH為4.23～5.19，平均值為4.79，整體適宜茶樹生長發(fā)育，并且空間變異幅度較小。有機(jī)質(zhì)含量豐富，為26.35～84.70 g/kg，平均值為58.48 g/kg，處于中等變異范圍。昌寧縣茶園土壤全氮和堿解氮含量分別為0.56～3.55 g/kg和70.29～212.63 mg/kg，全磷和速效磷含量為0.26～0.97 g/kg和0.40～48.04 mg/kg，全鉀和速效鉀含量為5.83～12.34 g/kg和4.68～71.65 mg/kg。8個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))的茶園土壤全氮、堿解氮含量豐富，全鉀、全磷含量處于中上水平，但是速效鉀含量偏低，部分茶園土壤速效磷含量水平也較低。昌寧縣各鄉(xiāng)(鎮(zhèn))茶園土壤有效鐵含量極為豐富，微量元素有效鋅含量較為適宜，但有效錳和銅含量相對偏低。 昌寧縣茶園土壤肥力質(zhì)量綜合指數(shù)(IFI)為0.268～0.857，除翁堵鄉(xiāng)、更戛鄉(xiāng)和溫泉鄉(xiāng)茶園土壤肥力質(zhì)量為Ⅱ級外，其余鄉(xiāng)(鎮(zhèn))茶園土壤肥力質(zhì)量等級為Ⅲ級，整體處于中等偏上水平。除土壤pH和全鉀外，其余各項(xiàng)指標(biāo)與茶園土壤肥力綜合指數(shù)(IFI)均具有較強(qiáng)的相關(guān)性。