2009—2021年安溪鐵觀音茶園土壤養分變化分析

林榮溪

福建八馬茶業有限公司，福建 安溪 362442

安溪鐵觀音是中國十大名茶之一，其獨有的蘭花香、觀音韻被廣大消費者所熟知。安溪縣現有茶園采摘面積超過40萬hm2，干毛茶產量達60萬t以上[1]，茶產業已成為安溪縣的民生產業。自上世紀90年代以來，安溪鐵觀音生產快速發展，但同時也存在茶園化肥施用不合理的現象，不僅造成鐵觀音品質下降，還導致了嚴重的農業面源污染，不利于茶產業綠色可持續發展[2]。

近年來，在政府部門主導下，安溪縣積極開展生態茶園建設和土肥綜合管理措施，使得茶園土壤養分狀況得到有效改善，茶葉品質得到較大提升。適宜的土壤條件是茶葉品質形成的重要基礎[3]，茶葉品質的獨特性與其土壤養分及環境條件密切相關。楊如興等[4]在2010年對安溪鐵觀音茶園土壤養分研究表明，安溪茶園土壤pH值偏低，土壤有機質總體優良，且土壤供氮能力強，但土壤鉀元素含量存在嚴重不足，茶園土壤養分總體呈現不均衡的情況。吳志丹等[5]通過不同施肥模式肥效試驗研究發現，茶樹專用肥和有機肥替代部分化肥兩種施肥模式對安溪茶園適應性較好。

為明確2009年以后系統規范管理對安溪茶園土壤養分的影響情況，本研究以安溪鐵觀音主產區感德鎮、祥華鄉、虎邱鎮和西坪鎮代表性茶園為研究對象，分別于2009年和2021年對上述區域茶園土壤進行采集，測定土壤pH值、土壤有機質、土壤全氮和土壤礦質元素有效養分含量，并構筑土壤肥力指數，系統分析安溪鐵觀音主產區茶園土壤養分狀況及變化，以期為安溪鐵觀音茶園合理施肥及土壤養分保持策略及方法提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品采集

分別于2009年和2021年在安溪縣內茶葉主產區祥華、感德、虎邱和西坪4個鄉鎮代表性茶園取樣30份和16份，用于分析2009年和2021年安溪代表性茶園養分整體變化趨勢。在分析不同區域養分變化時，挑選了2009年和2021年同一區域的樣品，各14份。

取樣時每個樣品由8～10個樣點的土壤混合而成，樣本點以“S”形布置，取樣時避開施肥溝，取樣深度為40 cm。土壤樣品從茶園取回后按常規處理方法處理，挑出土壤中明顯石塊和茶樹根系，自然風干，過10目篩網，用于土壤pH值和有效養分的測定。取部分土壤樣品研磨并過100目篩網，用于土壤有機質和全氮含量的測定。土壤樣品送中國農業科學院茶葉研究所集中分析。

1.2 土壤樣品分析

土壤pH值采用電位法測定，即用去CO2的去離子水按水土比1∶1混合，渦旋震蕩1 min，靜置30 min后，用ORION 3 STAR pH計測定。土壤中有效養分（有效磷、有效鉀、有效鈣、有效鎂、有效硫、有效錳、有效銅和有效鋅）含量，采用Mehlich-3聯合浸提劑提取[6]，按照水土比10∶1混合，180 r/min震蕩30 min，濾液過0.45 μm濾膜，最后用ICP-AES測定。土壤有機質和全氮含量使用Vario Max CN分析儀測定。

1.3 土壤肥力指數計算

本研究土壤肥力評估選取土壤pH值、有機質、全氮、有效磷、有效鉀、有效鈣、有效鎂、有效硫、有效錳、有效銅和有效鋅11項土壤養分指標使用模糊綜合評判法進行土壤綜合肥力評價[7]，其中pH值為拋物線函數，剩余均為S型函數，然后按照下列公式計算出土壤肥力指數（SFI）。

S型隸屬度函數：

拋物線型隸屬度函數:

式中，x為土壤指標的實測值，f(x)為指標得分，L和U分別為土壤指標的上限值和下限值。土壤肥力指標拋物線型函數曲線中轉折點L1和U1分別取值為4.5和6.0。

土壤肥力指數計算公式為：

式中，SFI為土壤肥力指數（0～1），Wi為第i個評價指標的權重，Si為對應評價指標的值，n為指標的個數。

1.4 數據處理

數據分析采用SPSS.22，獨立樣本T檢驗用于檢驗各指標在2個年份間的顯著性差異，采用SigmaPlot 12.5軟件繪制圖形。

2 結果與分析

2.1 土壤肥力指數及養分含量整體分析

供試安溪茶園土壤肥力指數和養分含量年份對比分析如圖1所示。2021年供試安溪茶園土壤肥力指數比2009年顯著降低，pH值顯著提高。分析各養分指標發現，2021年土壤有效磷含量從2009年18.4 mg/kg顯著提高到131.9 mg/kg，增加了6.2倍；土壤有效鈣、有效鎂、有效硫、有效銅和有效鋅的含量比2009年顯著降低；而土壤有機質、全氮、有效鉀和有效錳含量變化不顯著。

圖1 2009年與2021年安溪縣茶園土壤肥力指數和養分含量比較

2.2 安溪主要鄉鎮茶園土壤pH及養分含量分析

2.2.1 土壤pH、有機質和全氮變化

安溪主要鄉鎮茶園土壤pH及有機質、全氮含量變化如圖2所示。相比2009年，安溪4個鄉鎮茶園土壤pH在2021年均有所增加，尤其是感德鎮和祥華鄉均達到了顯著差異?？梢?，2009—2021年安溪茶園土壤酸化現象得到明顯改善，這可能與化肥尤其是氮肥使用量減少有關。但根據農業土壤養分分級標準[8]，安溪部分茶園土壤仍屬于強酸性土壤（pH＜4.5），因此今后仍需通過相應措施對土壤進行改良。

圖2 2009年與2021年安溪縣主要鄉鎮茶園土壤pH及有機質、全氮含量比較

2021年安溪茶園土壤有機質含量較2009年總體出現降低的趨勢，主要是感德鎮和西坪鎮分別降低了1.22和0.21個百分點，且感德鎮的下降幅度達到了顯著水平；祥華鄉和虎邱鎮土壤有機質含量在2021年有所增加，但2個年份之間無顯著差異。土壤有機質是土壤肥力的重要指標，其豐缺程度與茶葉產量和品質密切相關。根據全國土壤養分含量標準[8]，安溪4個鄉鎮茶園土壤平均有機質含量處于中上水平。因此，未來仍需通過合理培肥來提升安溪茶園土壤有機質含量，保證茶葉高產優質。

2009年和2021年，安溪主要鄉鎮茶園土壤全氮含量變化不大，除了感德鎮有所降低外，祥華、虎邱和西坪3個鄉鎮均有所增加，但均無顯著差異，表明土壤全氮的變化是一個緩慢的過程。根據全國土壤養分含量標準[8]，4個鄉鎮茶園土壤平均全氮含量仍處于中上水平。盡管每年茶園施用大量氮肥，但只有少量的氮被茶樹吸收利用，大部分氮通過各種途徑損失，茶園保氮能力不足，因此，提高土壤供氮能力、增強土壤保氮性能仍是未來茶園養分管理的重要目標。

2.2.2 土壤有效磷、有效鉀、有效鈣和有效鎂含量變化

供試茶園2009年與2021年土壤有效磷、有效鉀、有效鈣和有效鎂含量如圖3所示。相比2009年，各鄉鎮茶園土壤有效磷含量在2021年普遍有所增加，其中西坪鎮有效磷含量在2個年份間達到顯著差異，感德、祥華和虎邱三地差異不顯著。但值得注意的是，2021年祥華鄉茶園有效磷含量（353±133）mg/kg，明顯高于2009年，也明顯高于其他區域，但其不同村之間差異也較大。根據全國土壤養分含量標準[8]，2009年安溪茶園土壤有效磷含量處于中等水平。但近10年來施用含磷復合肥較多，導致茶園土壤磷含量增加，出現土壤“高磷化”。數據顯示，到了2021年，安溪茶園整體有效磷含量較高，遠遠超出了國際上認定的60 mg/kg的環境臨界值[9]，已對環境造成很大的壓力。這與磷肥的使用時間及施肥習慣密切相關，從生態學角度考慮，茶園土壤中磷元素過高可能導致水體污染，此類生態問題應予以重視。

圖3 2009年與2021年安溪縣主要鄉鎮茶園土壤有效磷、鉀、鈣、鎂含量比較

相比2009年，土壤有效鉀含量在感德、祥華、虎邱3個地區呈現不同程度的減少，分別減少36.4 mg/kg、22.9 mg/kg、30.0 mg/kg，其中虎邱有效鉀含量在2個年份間存在顯著差異，而西坪鎮土壤有效鉀含量增加31.9 mg/kg。根據全國土壤養分含量標準[8]，安溪4個鄉鎮茶園土壤平均有效鉀含量處于較低水平，普遍存在缺鉀的現象。一方面，茶園重施氮肥，鉀肥的施用嚴重不足；另一方面，可能因為安溪地區降雨頻繁，鉀元素隨雨水淋溶損失，導致茶園嚴重缺鉀，因此需要注重鉀肥的施用。

與2009年相比，2021年安溪主要鄉鎮茶園土壤有效鈣含量均降低，其中感德下降185 mg/kg、虎邱下降193 mg/kg、西坪下降190 mg/kg，并在2個年份間存在顯著差異。根據土壤中量元素養分分級標準[8]，2021年感德、祥華、虎邱、西坪四地土壤有效鈣等級為五級（缺乏，＜300 mg/kg），茶園中鈣元素不足會影響茶葉產量和品質[10]，因此，安溪地區茶園需根據自身情況補充鈣元素。

同土壤有效鈣含量變化一樣，四地有效鎂含量出現不同程度降低，其中祥華和虎邱土壤有效鎂含量在2個年份間存在顯著差異。根據土壤中量元素養分分級標準[8]，安溪縣主要鄉鎮茶園土壤有效鎂含量均為五級，說明安溪茶園土壤鎂元素嚴重缺乏，需要補充[4]。

2.2.3 土壤有效硫、有效錳、有效銅和有效鋅含量變化

2009年與2021年供試茶園土壤有效硫、有效錳、有效銅和有效鋅含量變化如圖4所示。相比2009年，安溪茶園土壤有效硫含量在2021年出現不同程度的下降，其中，感德和虎邱在2個年份間存在顯著差異。根據土壤中微量元素養分分級標準[8]，安溪茶園硫元素含量適中。

圖4 2009年與2021年安溪縣主要鄉鎮茶園土壤有效硫、錳、銅、鋅含量比較

2021年安溪主要鄉鎮茶園土壤有效錳含量較2009年存在不同程度的變化，其中感德和祥華土壤有效錳含量有所增加，但2個年份間無顯著差異。而虎邱和西坪土壤有效錳含量有所減少，其中虎邱在年份間存在顯著差異。根據土壤中微量元素養分分級標準[8]，安溪茶園土壤平均有效錳含量水平都達到Ⅲ級以上。

相比2009年，安溪主要鄉鎮茶園土壤有效銅含量在2021年出現不同程度的減少，其中祥華、虎邱和西坪地區在年份間存在顯著差異。感德地區土壤有效銅略有減少，但年份間未達到顯著差異。根據土壤中微量元素養分分級標準[8]，2021年安溪茶園土壤有效銅含量基本處于中等水平。

相比2009年，安溪主要鄉鎮茶園土壤有效鋅含量在2021年均出現不同程度減少，但年份間未達到顯著差異。根據土壤中微量元素養分分級標準[8]，安溪茶園土壤有效鋅含量均達到中上水平。

3 小結與討論

根據供試土壤樣本測定結果，相比2009年，2021年安溪縣主要鄉鎮茶園土壤pH值均有所提高，土壤酸化狀況有所改善，這可能與“十三五”期間化肥特別是氮肥用量減少有關[11]。但調查發現2021年大多數供試茶園土壤pH＜4.50，表明茶園土壤仍存在酸化現象，土壤酸化改良工作不容忽視。今后在茶園施肥策略上，除了養分需求外，土壤改良（結構性改良和酸化改良）也需要考慮在施肥方案中。

安溪茶園土壤有機質含量變化不顯著。作為土壤肥力的重要指標，土壤有機質的累積是相對緩慢的過程，主要受物理、化學和生物等多種因素的影響[12]。本研究中2021年茶園土壤有機質較2009年出現降低趨勢，說明有機肥的施用量是不足的，這可能與鐵觀音的采摘模式有關。鐵觀音采摘量大，茶農通常通過施用化肥來補充由于采摘帶走的養分含量[13]，久而久之，土壤養分嚴重失衡，2021年土壤肥力指數較2009年顯著降低也充分佐證了這一點。因此，在今后安溪鐵觀音茶園管理中，應該加大有機肥的投入，包括商品有機肥和農家肥，這在一定程度上能夠提高土壤肥力。

相比2009年，2021年土壤有效磷含量顯著增加且處于較高的水平，這可能是與高磷復合肥的使用有關。市面上以氮磷鉀等比例復合肥為主，茶葉作為以收獲葉片為主的經濟作物，高磷不僅導致茶樹開花結果，不利于鮮葉產量的提高，也會對生態環境造成嚴重破壞，如導致水體富營養化。因此，針對幼齡茶園，可以施入等比例復合肥，而對于成齡茶園，可選用低磷復合肥或者要根據土壤化驗結果來補充磷素養分。

值得注意的是，安溪縣茶園土壤有效鉀、有效鈣和有效鎂的含量均處于虧缺的狀態，這可能是因為之前施肥主要考慮氮磷鉀元素，忽略了中量元素鈣和鎂養分的補充。南方土壤極易酸化且含水量高，這些鹽基離子（鈣、鎂、鉀）易隨降雨過程淋溶損失，進而導致其在土壤中呈虧缺狀態[14]。因此，今后安溪鐵觀音茶園需要格外考慮這些易淋溶損失元素的額外補充。此外，本研究中土壤有效鈣與pH變化趨勢相反，這與之前諸多研究結果不一致[14]，可能與土壤中磷含量的顯著升高有關，研究表明土壤中的磷能夠和鈣結合形成多種形態的化合物，進而間接降低土壤中有效鈣的含量[15]。

此外，相比2009年，中微量元素硫、銅、鋅在2021年也出現了降低的趨勢，這可能是因為施肥不合理造成的，包括有機肥的施用以及中微量元素補充不足[16]。目前安溪鐵觀音茶園中微量元素含量大部分處于中等水平，維持并提升中微量元素養分含量同樣也是合理施肥需要考慮的重要因素，進而確保土壤的肥力狀況以滿足茶樹生長以及優異品質形成的需要。