武夷學院茶山土壤生態因子調查

聶傳朋，蔡鴻輝，李焰焰

（武夷學院 茶與食品學院，福建 武夷山 354300）

植物的生長發育與土壤因子的關系十分密切，土壤理化性質的不同以及土壤母質條件等，都可能影響群落結構、物種多樣性和生產力水平[1]。土壤理化性質對茶樹生長發育以及茶葉產量和品質產生明顯的影響，特別是茶葉品質與土壤養分含量存在密切的關聯性[2]。環境和生態因子隨著山體位置的不同會有很大的差異，因此山地植物群落的垂直梯度變化是生態學家研究植被—環境相互關系的重要對象[3]，山體位置的變化會導致溫度、水分、光照等多種環境因子的變化，進而引起山地區域小氣候、土壤理化特征等環境系統的梯度效應[4]。土壤含水量可以改變土壤表面反照率、土壤熱容量和植被生長狀況，通過感熱、潛熱傳導影響短期氣候變化[5]；土壤溫度代表了土壤的熱力狀況，其變化將影響表層土壤水分的運動和相變過程，從而影響地表水分循環[6]。本研究通過對武夷學院茶山不同位置土壤的理化性質進行對比分析，了解武夷學院茶山的土壤狀況，為武夷學院茶山及茶樹種質資源圃的規劃建設提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

研究區選擇在武夷學院校園茶山（118°00'E，27°73'N），屬于中亞熱帶季風氣候區，地貌類型屬典型的丹霞地貌。巖石表層以黃壤、紅壤為主。根據多年的有關數據顯示，武夷山地區一年的平均氣溫在17.9℃，降水量豐富，約2000mm，平均相對濕度80%。在這樣的條件下可以為茶樹的正常生長發育提供適當的光照和水分。

1.2 樣地設置及研究方法

1.2.1 樣地設置

調查在2018年10月，以武夷學院校園茶山為研究對象，分別在茶山的山頂、山腰、山腳設置3個樣地，采用土壤溫度計觀測5層土壤溫度數據，包括地下5、10、15、20、25 cm，另外采用小米監測儀獲得地下5 cm的土壤濕度數據。

1.2.2 土樣采集

在土壤溫濕度調查結束后，在3個樣地各選取1個1 m×1 m大小的樣方，按“S”形設置5個樣點，采集深度在0～20 cm之間的土壤表層，然后將5份土壤裝袋后均勻混合成1個樣品，貼上標簽進行編號，標簽上注明采集地點、時間、采集人，共3個樣品。帶回實驗室后，將土壤樣品捏碎，自然風干。

1.2.3 土壤因子測定

測定如下土壤因子：土壤機械組成(比重計法）[7]、土壤有機質含量（重鉻酸鉀容量法）—外加熱法[8]、土壤堿解氮（堿解擴散法）[9]、土壤速效磷（0.5 mol/LNaHCO3浸提-鉬銻抗比色法）[10]、土壤速效鉀（NH4OAc浸提-火焰光度法）[11]。

土壤溫度數據的具體采集方法為8:00到18:00每隔2 h做一次記錄，濕度則為監測儀每小時自動記錄。

課程是動態的，經歷活動課程化的實施是反思，實踐，再反思、再實踐的過程，是呈螺旋式上升的過程。在這個過程中，園所應建構科學的課程目標，選擇適宜的課程內容，研究經歷活動課程化的策略，形成經歷活動評價標準，使之變得更規范、更系統、操作性更強，成為領域廣泛、較為穩定、便于實施的經歷活動課程。

1.2.4 數據分析

試驗完成后，土壤理化性質數據，土壤溫濕度調查數據的初步整理利用Excel建庫，然后利用SPSS對土壤理化性質含水量、有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀、pH進行單因素方差分析，并采用SNK對數據進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 土壤因子分析

對于不同樣地間的土壤因子進行比較分析（表1）表明，不同樣地的土壤含水量無顯著差異。根據國際制土壤質地分級標準，3個樣地的土壤質地組成均為壤土。粉礫含量隨著海拔高度的增高而緩慢增加，呈現正比例關系。關于對茶樹適宜pH范圍的研究較多，一般認為pH值在4.5～6.5之間最適宜，通過表1可知山腳的pH與山腰、山頂的pH差異明顯，但均符合茶樹良好生長的最適宜pH。

茶山上土壤的理化性質會受到有機質含量的影響，直接影響到茶葉的品質。諸多的相關試驗表明土壤有機質含量與茶葉中部分品質指標如茶多酚、氨基酸以及水浸出物等密切相關，產量多、品質良好的茶葉生產需要茶園土壤中有機質含量大于15 g/kg[12]。其中氮、磷、鉀是茶樹生長發育所必需的重要營養元素,齊大荃[13]的研究表明，土壤速效磷與茶葉的水浸出物和總糖量呈顯著正相關,廖萬有[14]也發現土壤速效磷中的鋁磷酸鹽與茶多酚、水浸出物呈顯著正相關鐵磷酸鹽與茶葉品質成分呈正相關,但未達顯著水平。鉀含量在光合作用和氮素代謝等生理過程中起著非常重要的作用[15]。

表1 土壤因子數據分析Tab.1 Analysis of soil factor data

根據表2可知，不同樣地土壤中的速效磷和速效鉀含量差異極顯著，有機質和堿解氮含量差異顯著。山腳的有機質、堿解氮、速效磷含量要遠遠高于山腰和山頂，而山頂的含量則要略微高于山腰，無明顯的差異。可以得知，只有山腳土壤的土壤因子含量能夠基本滿足茶樹正常生長發育的需要。而土壤速效鉀在3個樣地的含量分布較為穩定，但卻遠遠無法滿足茶樹的生長需要。造成以上這些情況的原因可能是這些土壤因子都可能會因為被植物吸收以及水土流失而被去除，在試驗期間降水量豐富，較多的水土流失導致土壤因子隨表層土壤逐漸的流失到山腳，以致于山腳土壤的除鉀之外其他土壤因子含量要明顯的高于山腰和山頂。

表2 土壤因子數據分析Tab.2 Analysis of soil factor data

2.2 土壤溫濕度變化特征分析

2.2.1 土壤溫度日變化特征

從觀測期間選擇3個不同的天氣分別為晴天、陰天、雨天來進行土壤溫度的日動態特征。淺層土壤溫度受到天氣的影響較大，而深層土壤溫度的變化趨勢比較平穩，所以淺層土壤比深層土壤的變化幅度明顯。

陰天和雨天（圖2、3）在相同觀測點土壤溫度變化較一致，山頂5 cm和10 cm的土層土壤溫度變化幅度接近且變化幅度較大，其余各層變化幅度較小。而山腳與山腰中5 cm土層土壤溫度要明顯的低于其余各層，變化幅度最大。在一天中，隨著土層深度的增加溫度反而越高，并且峰值的出現要滯后于晴天。在這3日中，通過對比可以發現土層越深的土壤溫度日變化越趨于平穩，5 cm的土層土壤溫度日變化波動最大。

圖1 10月8日土壤溫度日變化特征（晴天）Fig.1 Daily dynamics of soil temperature on October 8

圖2 10月19日土壤溫度日變化特征（陰天）Fig 2 Daily dynamics of soil temperature on October 19

圖3 10月21日土壤溫度日變化特征（雨天）Fig 3 Daily dynamics of soil temperature on October 21

2.2.2 土壤溫度十月份動態特征

在山腰觀測點在10月11日到15日由于儀器丟失而導致數據缺失。通過對圖4進行對比分析，從2018年10月2日到11月1日3個觀測點各層土壤溫度在不同的深度上的變化趨勢有著很高的一致性。隨之土層深度的增加，土壤溫度的變化幅度變小。

山頂的整體溫度高于山腳和山頂，原因是隨之海拔高度的增加，氣溫會相應的下降，而外界氣溫又是干擾土壤溫度的主要因素。在經過10月10日的降雨后出現強降溫，10月10日之前5 cm土層土壤溫度與其它各層相比溫度明顯要高波動更大，之后開始進入雨季，溫度也趨于穩定但略有所波動。山腳和山頂的各土層土壤溫度變化幅度與波動也都趨于相同。在10月10日之后隨著土層深度的增加溫度隨之增高，說明越接近地表的土層越容易受到外界氣候的影響。

圖4 土壤溫度十月份動態Fig 4 Soil temperature in October dynamics

2.2.3 土壤濕度日變化特征

選取三個不同天氣的土壤濕度數據來進行分析，日期和天氣分別為10月8日晴天、10月19日陰天、10月21日雨天。從圖5可以看出，8號、19號土壤濕度日變化平穩，幅度較一致，19號濕度比8號大是因為18號出現降雨。21號土壤濕度日變化較大，因為伴隨著降雨，土壤濕度出現起伏較大。在濕度增加和降低的過程中，可以發現增濕過程比較迅速而濕度降低的過程緩慢，從0時到8時、18時到次日0時，土壤持續增濕14h。最小值出現在0時到2時土壤濕度為21%，最大值出現在23時土壤濕度為34%。

圖5 土壤濕度日變化Fig.5 Daily changes in soil moisture

2.2.4 土壤濕度十月份變化特征

根據圖6可以看出，在10月22日土壤濕度達到了最大濕度為26.0%，最小濕度出現在10月7日值為10.4%。從10月2號到10月9號土壤濕度保持在穩定范圍內大概在10%到11%左右，從10月10日到10月26日中間14號、15號、21號、24號、25號這五天時間里有降雨，所以土壤濕度在這段期間內緩慢波動上升直到10月26日天氣逐漸轉晴之后土壤濕度開始持續緩慢下降，表明土壤濕度與外界氣候條件的關系密切。總的來說在觀測期間內土壤濕度呈現“平穩-起伏上升-穩定降低”變化趨勢。

圖6 土壤濕度十月份變化Fig 6 Changes in soil moisture in October

3 小結

對武夷學院茶山土壤生態因子進行調查研究，結果表明3個樣本區的土壤類型為壤土，土壤pH值在5～6，偏酸性，適宜茶樹的生長。其中山腳土壤中有機質、堿解氮、速效磷的含量要遠遠高于山腰和山頂的含量，而3地的速效鉀含量都極度缺乏，可以知道山腳所含營養元素相較于山腰和山頂更適合茶樹的正常生長發育需要。同時應該對茶山施用鉀肥，對山腰和山頂施用氮肥和磷肥，以改良土壤，使茶樹有一個更適宜的生長條件。

土壤溫濕度基本特征分析：土壤溫度日變化在晴天最高值出現在12:00到14:00左右，陰天與雨天相對滯后。晴天隨著土層深度的增加變化波動越小，5 cm土層波動尤其明顯，而陰天和雨天波動相較于晴天表現的比較平穩且隨之土層深度的增加土壤溫度也更高與晴天相反。在不同天氣下，越深的土層之間的土壤溫度變化幅度越接近，表明土壤溫度主要受外界條件的影響，主要作用在5 cm和10 cm的土層。土壤濕度日變化晴天與陰天無明顯波動，陰天濕度要高于晴天。在雨天隨著降雨濕度也隨之上升，波動明顯。

土壤溫度10月份變化3個樣地之間的的變化趨勢基本一致，土壤溫濕度在10月2日到10月9日在一定范圍內波動，隨著10月10日的降雨，氣溫驟降，土壤溫度受到影響也隨之下降之后趨于穩定，而此時土壤濕度開始增高直至10月26日開始緩慢下降。其中出現變化的原因皆是由于外界天氣變化而導致的。

植物生長主要受其生存環境條件所制約。淺層土壤水熱變化對外界擾動十分敏感，直接影響著表層植被的生長和繁衍[16]。其中土壤中有機質、氮、磷、鉀等營養物質和土壤水熱條件都對茶樹的生長有著顯著影響，通過對土壤生態因子的深入研究，能夠為如何改善土壤條件提供理論依據，從而為茶樹生長創造更良好的生長環境，提高茶葉的產量及品質。