紅黃壤茶園不同培肥模式的土壤理化效應1)

王利民 林新堅 黃東風 李衛華 邱孝煊

(福建省農業科學院，福州，350013)

紅黃壤位于熱帶、南亞熱帶和中亞熱帶地區，遍布我國南方16個省，面積為21.8 Gm2，約占國土面積的1/5。紅黃壤地區水熱資源豐富，在農業生產中發揮重要的作用。但是，由于高溫多雨，土壤有機質分解較快，有效養分易淋失，造成土壤肥力下降［1］。紅黃壤自身的酸性也會破壞其生物學性質，導致微生物數量減少，從而抑制養分的礦化、運移、吸收和利用［2］。此外，茶農片面追求短期經濟利益，掠奪性開發利用土地，用地和養地脫節，以及不合理施肥加劇了土壤退化，作物減產［3］。以往研究表明:單施有機肥，有機—無機肥配施和套種豆科綠肥等不同培肥模式均有利于改善土壤理化性狀［2，4－9］。但是，不同培肥模式均有一定的適用范圍，針對紅黃壤有機質質量分數低、酸性強和水分少等障礙特征，研究不同長期培肥模式下土壤的機械組成，含水量，密度，孔隙度，有機質、N、P、K質量分數，陽離子交換量(CEC)及pH值的變化規律，以便分析茶園土壤水、肥、氣、熱的動態變化，為紅黃壤茶園的科學培肥提供進一步依據。

1 試驗區概況

長期培肥定位試驗設在福建省福安市市郊。福安市位于福建省東北沿海(119°23＇～119°51＇E ，26°41＇～27°24＇N)，屬于中亞熱帶海洋性季風氣候。地貌以中、低山，丘陵為主，適宜茶樹生長。地帶性土壤為紅、黃壤。供試土壤采自福安市天香茶葉有限公司茶葉基地的長期培肥定位試驗區，試驗所在地的基礎土壤肥力為:pH值5.19，有機質質量分數7.40 g·kg－1，全 N 質量分數 0.40 g·kg－1，水解N 質量分數 58.34 mg·kg－1，有效 P 質量分數 0.87 mg·kg－1，速效 K 質量分數 77.20 mg·kg－1。年均氣溫19.3 ℃，年日照時數 1 836.6 h，年降水量 1 539.9 mm，3—9月份為雨季，占年降水總量的81.5%，10—翌年2月份為旱季。

2 材料與方法

試驗設計:試驗始于2006年，設6個處理，分別為CK，不施肥;C，全量化肥(年施N為102.90 kg·hm－2、P2O5為 33.90 kg·hm－2、K2O 為 33.90 kg·hm－2);C1/2O1/2，半量化肥(年施 N 為 51.45 kg·hm－2、P2O5為 16.95 kg·hm－2、K2O 為 16.95 kg·hm－2)+半量有機肥(年施量5 716.50 kg·hm－2);O，全量有機肥(年施量 11433.00 kg·hm－2);CL，全量化肥(年施 N 為 102.90 kg·hm－2、P2O5為 33.90 kg·hm－2、K2O 為 33.90 kg·hm－2)+豆科綠肥;C1/2O1/2L，半量化肥(年施 N 為51.45 kg·hm－2、P2O5為 16.95 kg·hm－2、K2O 為16.95 kg·hm－2)+半量有機肥(年施量5 716.50 kg·hm－2)+豆科綠肥，每處理重復3次，采用隨機區組排列。小區面積為13.65 m2，供試茶樹為黃觀音(Camellia sinensis‘Huangguanyin’)，套種豆科綠肥為圓葉決明(Cassia rotundifolia，34721品系)，其播種量為7.50 kg·hm－2，每年冬季自然枯萎并覆蓋于茶園行間的表土上，種子成熟后隨之散落，于次年春天自發萌芽。有機肥為“農地樂牌精制有機肥”(福建省農業科學院土壤肥料研究所農普農業科技開發有限公司生產)，其有機質質量分數 368.90 g·kg－1，全 N 質量分數 9.00 g·kg－1，全 P(P2O5)質量分數 22.90 g·kg－1，全 K(K2O)質量分數5.29 g·kg－1。化肥分別用尿素、磷酸一銨和氯化鉀。肥料在每年冬季進行條施，施肥量詳見表1。

表1 各處理小區的施肥量 kg·hm－2

土樣采集與分析:2011年5月份，分別于各試驗小區內按“S”形取樣法隨機布點采集茶園0～20 cm土層樣品，混合均勻，每處理3個重復。土樣經風干、磨細、過篩，裝瓶后供土壤顆粒組成與化學性質測定。同時采集環刀樣品供土壤密度和孔隙度測定，另取約20 g鮮土裝入鋁盒供含水量測定。

物理性質:土壤水分采用烘干法測定，土壤密度測定采用環刀法，通過土壤三相關系計算土壤孔隙度，土壤質地測定采用比重計法，土壤含水量測定采用稱質量法［10］。

化學性質:CEC用乙酸銨法測定，pH值用電位法測定，有機質用重鉻酸鉀氧化—外加熱法測定，全N用半微量凱氏法測定，水解N用堿解—擴散法測定，有效P用氟化銨(濃度為0.03 mol·L－1)—鹽酸(濃度為0.025 mol·L－1)浸提法測定，速效K用乙酸銨(濃度為1 mol·L－1)浸提—火焰光度法［10］測定。

數據處理:數據采用SAS8.02軟件進行ANOVA方差分析和Duncan’s新復極差法多重比較，并進行相關性分析，其他統計分析采用Excel 2003處理。

3 結果與分析

3.1 不同培肥模式的土壤物理性質

土壤物理性質是重要的肥力因素，主要包括土壤質地、密度和孔隙度等，表征土壤中的水、肥、氣、熱狀況。

土壤質地(顆粒組成):指由大小不同的土粒按一定比例組合而成，反映土壤粗細狀況。它既影響土壤水分、空氣和熱量運動，也影響養分的轉化。各處理土壤的顆粒組成見表2，處理C、C1/2O1/2、O、CL、C1/2O1/2L土壤的極粗砂粒(粒級(D)1.0 mm＜D≤2.0 mm)含量比CK分別減小了30.94% 、17.36% 、29.63%、1.96%、31.33%;(細砂+極細砂粒)(0.05 mm＜D≤0.25 mm)含量分別比CK增加了1.47%、29.97%、14.93%、0、2.63%;黏粒(D＜0.002 mm)含量分別增加了 2.78%、8.66%、17.98%、13.32%、24.42%;處理 C1/2O1/2、O、CL、C1/2O1/2L 土壤的粗砂粒含量分別比 CK 減小了4.03%、14.73%、25.05%、25.05%;中砂粒含量分別減小了 16.93%、21.04%、21.44%、23.39%。而處理C土壤的粗砂粒及中砂粒含量均與CK無顯著差異。進一步分析可得，處理 CK、C、C1/2O1/2、O、CL、C1/2O1/2L 砂粒(0.05 mm＜D≤2.0 mm)含量分別為 57.53%、56.29%、53.61%、48.87% 、50.00%、45.77%;粉粒(0.002mm＜D≤0.05 mm)含量分別為 13.85%、14.16%、15.15%、17.22%、17.42%、18.45%;黏粒(D＜0.002 mm)含量分別為 28.75%、29.55%、31.24%、33.92%、32.58%、35.77%。這說明多數培肥模式均有助于降低茶園紅黃壤砂粒各粒級含量，而增加粉粒和黏粒含量。其中，砂粒常以單粒存在，主要成分為石英或礦物顆粒，礦質養分質量分數低，蓄水保肥性能差;粉粒則較砂粒比表面積大，保水性較強，礦質養分較高;黏粒多呈片狀，常以復粒存在，具有很強的黏性和可塑性，但通透性差，蓄水保肥能力強，礦質養分質量分數高。由此，研究結果進一步闡明了不同培肥模式均能程度不等地增加土壤蓄水保肥供肥性能。由美國制土壤質地分類三角坐標圖可知，試驗區土壤質地屬于砂質黏壤土［10］。

表2 紅黃壤茶園不同培肥模式的土壤顆粒組成

土壤密度:是指單位容積原狀土壤的質量。通過土壤密度的大小，可以判斷土壤的松緊程度。由表3所示，不同培肥處理的土壤密度為1.30～1.38 g·cm－3，適合植物根系生長。處理O與C1/2O1/2L的土壤密度分別比CK顯著下降了5.80%、4.35%，土壤密度愈小，越疏松多孔，有利于土壤氣體交換和水分滲透，而其他處理則未有明顯差異。這表明處理O和C1/2O1/2L均對土壤物理性狀產生積極作用。

土壤孔隙度:是指基質中包括通氣孔隙和持水孔隙在內的所有孔隙總和。孔隙度見表3，各處理土壤的總孔隙度為47.92% ～50.94%，屬于黏土孔隙度的范圍，小孔隙度多。適宜作物生長發育的土壤孔隙度一般為50% ～56%［11］，本試驗僅有O和C1/2O1/2L兩個處理的孔隙度在此范圍。

土壤水分:土壤水分含量在各處理間的變化如表3所示，處理C1/2O1/2L的土壤含水量最高，處理CL、O和C1/2O1/2含水量居中，處理C與CK較低，這說明C1/2O1/2L處理下的土壤保水性較強，有利于茶樹生長。

表3 紅黃壤茶園不同培肥模式的土壤密度、孔隙狀況和含水量

3.2 不同培肥模式的土壤化學性質

土壤pH值:土壤pH值與土壤微生物活性、土壤肥力以及作物生長等密切相關。茶園紅黃壤經培肥后，不同處理的土壤pH值如表4所示，未有明顯差異，為5.40 ～5.68，屬于弱酸性或酸性［10］。

土壤CEC:指在一定條件下，一定量的土中所能交換吸附的陽離子總數，其大小基本上代表了土壤可能保持的養分數量，反映土壤保肥性的強弱，是改良土壤和合理施肥的重要依據。由表4可知，不同培肥模式下茶園土壤的CEC比CK均有不同程度的升高，處理 C、C1/2O1/2、O、CL、C1/2O1/2L 分別比 CK增加了 1.35%、19.71%、44.48%、11.37%、29.62%，尤其是處理O的CEC最高，因為有機肥施入土壤后，能有效改善土壤理化狀況及生物特性，增加土壤CEC，從而增強土壤的保肥供肥能力和緩沖性能。此外，處理CK、C、CL的土壤CEC均小于10 cmol·kg－1，土壤保肥力弱，而其他處理的土壤CEC均在10 ～20 cmol·kg－1，保肥力中等［12］。

土壤有機質:土壤有機質質量分數與土壤肥力水平呈正相關，可表征土壤肥力的高低。由表4可知，除處理C外，其他處理C1/2O1/2、O、CL、C1/2O1/2L的土壤有機質質量分數分別比CK顯著增加了89.19%、227.84%、37.55%、129.26%。特別是 3 種含有機肥的培肥處理(C1/2O1/2、O和C1/2O1/2L)的土壤有機質質量分數明顯增加。

土壤 N、P、K:N、P、K 稱為作物營養三要素，它們的質量分數可供施肥參考。從表4可知，處理C、C1/2O1/2、O、CL、C1/2O1/2L土壤全 N 質量分數分別比CK 增加了 14.29%、123.81%、360.32%、39.68%、171.43%，水解 N質量分數分別增加了47.62%、84.86%、175.22%、54.49%、159.40% ，有效 P 質量分數分別增加了 607.08%、1220.83%、2275.00%、515.42%、1873.75%，速效K質量分數分別增加了73.06%、209.61%、367.25%、86.52%、334.64%。

3.3 不同培肥模式的土壤顆粒組成與化學性質的相互關系

由表5中可看出，土壤含水量，CEC，有機質、全N、水解N、有效P和速效K質量分數與極粗砂粒(1.0 mm＜D≤2.0 mm)、粗砂粒(0.5 mm＜D≤1.0 mm)和中砂粒(0.25 mm＜D≤0.5 mm)含量均基本呈顯著負相關(R0.05=0.468，n=18);與粉粒(0.002 mm ＜D≤0.05 mm)和黏粒(D＜0.002 mm)含量均呈顯著正相關(R0.05=0.468，n=18);與(細砂+極細砂粒)(0.05 mm＜D≤0.25 mm)含量無明顯相關性。這說明土壤顆粒組成是影響土壤水肥動態的重要因子，茶園紅黃壤中砂粒含量高，則土壤固持養分、供給養分和保持水分的能力較弱;而粉砂粒和黏粒含量高，則土壤蓄水保肥供肥的性能增強。

表4 紅黃壤茶園不同培肥模式的土壤化學性質

表5 紅黃壤茶園不同培肥模式下土壤物理性狀與化學性質間的相關分析

4 結論與討論

本試驗中，處理 C、C1/2O1/2、O、CL、C1/2O1/2L 砂粒含量分別比CK 減少了2.16%、6.81%、15.05%、13.09% 、20.44%;粉粒含量分別增加了2.24% 、9.39%、24.33%、25.78%、33.21%;黏粒含量分別增加了 2.78%、8.66%、17.98%、13.32%、24.42%，說明不同培肥處理的砂粒含量均有所降低，而粉粒和黏粒增加，尤以C1/2O1/2L效果較為明顯，土壤顆粒組成朝著有利于增強土壤蓄水保肥性能的方向發展，這與以往研究［13－14］的結論類似。

處理O、C1/2O1/2L的土壤密度分別比CK顯著降低，而其他處理則未有明顯差異。此外，土壤總孔隙度與土壤含水量的變化相似，與土壤密度相反。這表明O或C1/2O1/2L的培肥模式下土壤更為疏松多孔，含水量高。

不同培肥模式均有利于改善茶園紅黃壤化學性質，土壤CEC，土壤有機質、全N、水解性N、速效K質量分數均有不同程度的增加。特別是3種含有機肥的培肥模式(C1/2O1/2、O和C1/2O1/2L)的土壤化學改良效益尤為明顯，增強了土壤的保肥供肥能力。

極粗砂粒、粗砂粒和中砂粒含量與土壤含水量，CEC，土壤有機質、全N、水解N、有效P及速效K質量分數多數呈顯著負相關(P＜0.05);而粉粒和黏粒含量則與這些土壤指標均呈顯著正相關(P＜0.05)。這與以往的研究結論基本吻合［15－17］，從而表明科學培肥，有助于土壤顆粒組成朝著改善土壤水肥狀況的方向發展，而且還可以根據土壤顆粒組成的分布大致判斷土壤的肥力水平，為合理培肥進一步提供參考。

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