不同海拔大葉種有機茶土壤與葉片碳氮磷生態化學計量特征

收稿日期：2024-03-18

基金項目：云南省教育廳科學研究基金項目（2021J0521）；云南省教育廳科學研究基金項目（K2017052）。

作者簡介：羅婭婷（1984-），女，云南賓川，碩士，副教授，研究方向：土壤、植物營養和農業資源利用。

通信作者：崔現亮（1982-），男，山東沂源，碩士，教授，研究方向：種子和生態。

摘要：本試驗對普洱市祖祥高山有機茶園有限公司的不同海拔梯度有機茶根際土壤和葉片碳（C）、氮（N）、磷（P）含量及其化學計量比進行了研究，探究了海拔高度對大葉種有機茶樹根際土和葉片碳（C）、氮（N）、磷（P）生態化學計量特征的影響，分析了該試驗地大葉種茶樹生長的限制性因素，為大葉種有機茶園的合理養分管理提供數據支持。結果表明，不同海拔大葉種有機茶葉片的全碳、全氮、全磷含量及葉片C：N、C：P、N：P隨海拔的升高有著不同的變化趨勢：海拔越高，葉片的C：N和C：P越低，根據對植物營養元素的限制因素葉片N：P的分析可知，有機茶葉片的N：P在四個海拔梯度上都低于14，葉片全碳、全氮、全磷含量及葉片C：N、N：P在不同海拔間無顯著差異，但葉片C：P在海拔間差異顯著。不同海拔大葉種有機茶根際土壤全碳、全氮、全磷含量及土壤C：N、C：P、N：P隨著海拔的升高有不同的變化趨勢，海拔越高，土壤的全碳、全氮、全磷含量越高，在不同海拔間差異顯著，土壤C：N、C：P、N：P在不同海拔間差異不顯著。葉片的C：N、C：P、N：P與土壤的C：N、C：P、N：P多呈顯著正相關關系。總之，大葉種有機茶的生長受氮的限制，所以在有機茶園經營管理過程中，要注意養分投入的平衡。

關鍵詞：有機茶；海拔；土壤；葉片；生態化學計量

中圖分類號：S571.1" " "文獻標識碼：" A" " " 文章編號：2095-7734（2024）03-0006-08

" 近年來，我國越來越多的學者對生態化學計量學越來越重視，許多研究人員對此展開了探究并且取得了豐碩的成果。[1]生態化學計量學強調生態系統中元素的平衡與耦合，為研究土壤與植物之間的相互作用與碳（C）、氮（N）、磷（P）循環提供了新的研究方法，[2-3]此外還研究植物養分利用效率、植物與土壤養分元素的耦合關系以及土壤元素化學計量學的空間分異。[4]近年來有關經濟植物和根際土壤生態化學計量特征方面的報道逐漸增多，主要從林齡、緯度對植物和土壤養分的影響開展研究。葉柳欣等[5]分析了林齡與楊梅葉片和土壤C、N、P生態化學計量學的關系；陳肖等[6]對不同樹齡咖啡葉片與土壤的C、N、P生態化學計量研究；張向茹等[7]發現緯度變化對刺槐林土壤生態化學計量特征的影響，發現緯度變化對土壤C：N沒有影響，而對土壤的C：P、N：P的影響較大；何季等[8]研究了貴州省珍稀四球茶茶樹和土壤的碳氮磷生態化學計量特征，發現適當的植茶年限（≤25年）有利于有機質的積累和土壤生態環境的改善；張小芳等[9]以祁連山火絨草葉片為研究對象，發現不同海拔高度對火絨草葉片生態化學計量特征的影響及其與土壤養分的關系是不一樣的，結果表明磷（P）是限制該區火絨草生長的主要因素。以上研究都運用了化學計量學方法進行研究，研究結果對植物的合理栽培及可持續開發利用具有非常重要的意義。

" 海拔梯度的變化是自然地理變化的一種，海拔變化影響土壤的的理化性質、養分的遷移、植物分布以及植物各方面的生理機能。[10-11]那么，不同海拔高度對大葉種有機茶土壤和葉片C、N、P的生態化學計量學特征會不會有影響？本研究以四個海拔梯度上的大葉有機茶為研究對象，分析大葉有機茶根際土壤和葉片C、N、P化學計量特征及其隨海拔變化的相關關系，為有機茶樹生長過程中養分分配及合理施肥提供科學依據。

1 材料與方法

1.1供試材料

" 選取普洱市祖祥高山茶園有限公司的馬尾山有機茶園為研究區，在研究區內海拔為1230m、1300.5m、1450m、1600m等四個海拔上建立10m×10m的標準地個各3個，共12個。在每個標準樣地中按五點取樣法，[12-13]采集大葉種有機茶0-20cm根際土壤樣品，采用四分法取樣1kg左右，共12個土壤樣品。對樣地中大葉有機茶樹的高度、冠幅進行細致的調查，計算有機茶樹的平均株高、冠幅（表1）在標準樣地中選取優良茶樹植株，在每個標準株樹冠的東南西北各選一根枝條，摘其無病害成熟葉片混合為一個樣品，每個海拔梯度3個葉片樣品，一共12個。

1.2研究方法

" 將采回來的茶樹葉片在實驗室中用蒸餾水清洗，在溫度為105℃的環境中殺青30min，然后把殺青好的葉片放到80℃的烘箱中烘干至恒重，[14-15]再把烘干的葉片放入粉碎機中粉碎，將粉碎好的葉片粉末過100目篩，之后裝進自封袋中備用。把土壤樣品帶回實驗室后，把土壤中的細根、石礫和其他雜質挑揀出來，然后放在寬敞的地方自然風干，土壤完全風干后進行研磨，研磨完后先過18目篩裝入自封袋備用，剩下的再過100目篩后裝入自封袋備用。測定項目及其測定方法見表2。

1.3數據處理

" 在Excel2019中對數據進行整理，用Spss26.0軟件對數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1不同海拔大葉種有機茶園土壤基本理化性質

" 根據表3可得，不同海拔大葉種有機茶土壤PH值、堿解氮、速效磷含量有著不同的變化規律。海拔的變化對不同海拔大葉種有機茶園土壤的PH值有一定的影響，其影響表現為：海拔越高，不同海拔大葉種有機茶園土壤的PH值先增加后降低慢慢的又略有增加，在不同海拔間存在顯著差異。海拔的升高還影響著大葉種有機茶園土壤堿解氮的含量。當海拔上升時，不同海拔大葉種有機茶園土壤堿解氮的含量先是增加，然后又降低，其中前最高值出現在1450m海拔梯度范圍內。在海拔1230m和1300.5m之間、1450m和1600m之間差異不顯著，其他海拔之間（1450m和1300.5m）差異顯著。海拔的變化對大葉種有機茶園土壤速效磷的含量沒有較大的影響，在不同海拔間大葉種有機茶園土壤速效磷的含量沒有顯著差異，但經過多重比較，發現海拔1300.5處的土壤速效磷含量顯著高于其他海拔（1230m、1450m、1600m）。

2.2不同海拔大葉種有機茶園土壤C、N、P含量及化學計量比

" 由圖1可知，不同海拔大葉種有機茶園土壤全C含量在13.74-20.84g/kg之間上下波動，隨著海拔的增加，土壤C含量隨之增加，但在1300.5m和1450m海拔間沒有顯著差異。土壤全N的含量在1.03-1.63g/kg之間上下波動，土壤全P的含量在0.40-0.63g/kg之間上下波動，海拔越高，土壤全N含量和土壤全P含量也逐漸增加，但在1230m和1300.5m海拔間無顯著差異，在1450m和1600m海拔間也無顯著差異。

" 不同海拔大葉種有機茶園土壤C：N在12.27-14.94之間上下波動，不同海拔大葉種有機茶園土壤的C：N隨著海拔的增加呈現出先增加后降低而后又略有增加的變化趨勢，其中海拔1300.5m的土壤C：N明顯高于其他海拔，但海拔間差異不顯著。不同海拔大葉種有機茶園土壤C：P的變化范圍在31.87-41.07之間，不同海拔大葉種有機茶園土壤的C：P隨著海拔的增加呈現出先增加后降低而后又略有增加的變化趨勢，其中海拔1300.5m的土壤C：P明顯高于其他海拔，但海拔間的差異不顯著。不同海拔大葉種有機茶園土壤N：P的變化范圍為2.58-2.70，不同海拔大葉種有機茶園土壤的N：P隨著海拔的增加呈現出先增加后降低而后又略有增加的變化趨勢，其中海拔1300.5m的土壤N：P明顯高于其他海拔，但海拔間差異不顯著。

2.3不同海拔大葉種有機茶葉片C、N、P含量及化學計量比

" 不同海拔有機茶葉片C含量介于61.86-66.21g/kg之間，海拔越高，有機茶葉片C的含量越低，不同海拔間有機茶葉片含C量沒有顯著差異。海拔越高，葉片N含量先增加后下降，在2.54-2.64g/kg之間上下波動，不同海拔間葉片N含量不存在顯著差異。葉片P含量隨著海拔的增加，變化不明顯，但大體呈遞增趨勢，其值介于0.23-0.24g/kg，不同海拔間葉片P的含量也不存在顯著差異。

" 不同海拔有機茶葉片的C：P隨著海拔的增加而降低，變化范圍為254.60-283.87，海拔間的葉片C：P差異顯著，其中海拔1230m的葉片C：P高于其他海拔。不同海拔有機茶葉片的C：N隨著海拔的升高呈現出先降低后增加的趨勢，變化范圍為23.81-25.97，其中海拔1230m的葉片C：N最高，但海拔間葉片C：N無顯著差異。不同海拔有機茶葉片的N：P隨著海拔的升高呈現出先增加后降低的趨勢，變化范圍為10.45-11.18，其中海拔在1450m的葉片N：P高于其他海拔，海拔間葉片N：P差異不顯著。

2.4不同海拔大葉種有機茶土壤與葉片C、N、P及計量比的相關性分析

" 不同海拔大葉種有機茶土壤與葉片C、N、P及計量比的相關系數見表4。

" 從表4可以知道，海拔在1230m時，土壤中的C：N與葉片中的N含量之間存在顯著正相關的關系（Plt;0.05）；海拔在1300.5m時，土壤中的P含量與葉片中的C：N之間有顯著相關關系，而且是負相關的關系（Plt;0.05），土壤的C：N與葉片P的含量表現出顯著負相關的關系（Plt;0.05），但是與葉片的C：P則存在顯著正相關的關系（Plt;0.05）；當海拔在1450m時，土壤的N含量與葉片的C含量之間有顯著正相關的關系（Plt;0.05），土壤的C：N與葉片的C：P之間有顯著負相關關系（Plt;0.05），土壤的C：P與葉片的C：P之間存在顯著負相關關系（Plt;0.05），土壤的N：P與葉片的C：P之間存在顯著正相關關系；海拔在1600m時的土壤C：P與葉片C：N之間有顯著正相關的關系（Plt;0.05）。

3 討論

3.1不同海拔高度大葉種有機茶園土壤基本理化性質

不同海拔高度大葉種有機茶園土壤的PH值為4.62-4.90，是茶樹適宜生長的PH范圍。隨著海拔升高，出現先增加后降低，又增加的趨勢，各海拔間差異達到顯著水平，符合一定范圍內海拔對酸堿度影響的規律，均是茶樹適宜生長的PH范圍。[14，16]

" 海拔由低到高，不同海拔大葉種有機茶園土壤堿解氮含量和速效磷含量均呈現出先增加后降低的趨勢，其中前最高值出現在1450m海拔梯度范圍內。在海拔1230m和1300.5m之間、1450m和1600m之間差異不顯著，其他海拔之間（1450m和1300.5m）差異顯著。本研究結果與任啟文對冀北山地土壤養分和肥力對海拔梯度的影響的研究結果有部分不同，但結果與PH的酸堿度對土壤肥力的影響[17]，這與研究地當地的氣候、海拔高度分布以及土壤質地、地形狀況等情況有關。

3.2不同海拔高度大葉種有機茶園土壤C、N、P含量及化學計量比

" 有研究表明，土壤中的 C、N、P 等元素受溫度和降水等氣候要素影響，本研究中不同海拔大葉有機茶園土壤C、N、P含量均隨著海拔的升高而增加，這是因為隨著海拔的增加，溫度有所降低，引起土壤中的微生物活性降低，動植物殘體分解速率減慢的現象，從而導致土壤中的C、N、P含量有所積累。[10]

" 海拔由低到高，不同海拔大葉種有機茶園土壤C：N、C：P、N：P呈現出先增加后降低而后又略有增加的變化趨勢，不同海拔間差異不顯著。有研究表明，土壤氮礦化能力受土壤C/N的比值影響，土壤碳氮比越高，土壤有機碳分解速率越低。當土壤C：N的比值高于25時，土壤有機碳的積累速率比分解速率高。[5]本研究中不同海拔大葉種有機茶園土壤C：N的變化范圍介于12.27-14.94之間，均高于于中國和世界土壤碳氮比的平均值（11.90 和 13.33），表明不同海拔大葉種有機茶園土壤有機C的積累能力較好。土壤碳磷比與磷的有效性的高低之間是反比例關系。當土壤碳磷比小于200時，養分表現出凈礦化，當土壤碳磷比大于300時，養分表現為凈固定，當土壤碳磷比在200-300之間時，土壤中可溶性磷的濃度變化不大。[7]本研究中不同海拔大葉種有機茶園土壤C：P的變化范圍介于31.87-41.07之間，說明不同海拔大葉種有機茶園土壤的磷的有效性高，表現為磷的凈礦化。

3.3不同海拔高度大葉種有機茶葉片C、N、P含量及化學計量比

" 本研究中，不同海拔大葉種有機茶葉片C含量在不同海拔間沒有顯著差異，有機茶葉片C含量隨著海拔的增加而降低，可能是因為隨著海拔的升高溫度有所降低，進而受低溫影響，也在一定程度上影響了植物的光合作用，從而導致碳同化能力減弱。[18]不同海拔大葉種有機茶葉片N含量隨著海拔的增加呈先增加后下降的趨勢，不同海拔間沒有顯著差異，這這與溫度-植物生理假說里的相關內容不太一致，這個假說提出了植物體內酶和rRNA活性高低與溫度有關，植物體內酶和rRNA活性高低與溫度高低成反比，溫度的變化會導致植物生理生化反應發生變化。海拔越高葉片中P的含量越高，這不符合溫度-植物生理這一假說。[19]

" 不同海拔大葉種有機茶葉片的C：N和N：P在不同海拔間均無顯著差異。有機茶葉片的C：N隨著海拔的升高先降低后增加，而有機茶葉片的N：P隨著海拔的升高先增加后降低。不同海拔大葉種有機茶葉片的C：P在不同海拔間差異顯著，C：P隨著海拔的增加而降低。森林植物營養元素的限制因素可以根據植物葉片的氮磷比來進行判斷。如果N：P在14以下，那么植物的生長受N的限制；如果 N：P在16以上，那么植物的生長受P的限制。[20]不同海拔大葉種有機茶葉片N：P介于10.45-11.18之間，低于14，說明不同海拔大葉種有機茶生長受氮的限制。

3.4不同海拔大葉種有機茶土壤與葉片C、N、P及計量比的相關性分析

" 植物在生長的過程中需要一定的營養，土壤為植物生長提供了所需的營養，而且空氣中 CO2的固定跟植物的光合作用有密切的關系，當葉片凋落后，葉片中的碳、氮、磷等營養成分又會歸還給土壤，[21]所以葉片與土壤 C、N、P 含量及化學計量比之間具有一定的相關性。從表4可以了解到，當海拔在1230m時，土壤C：N與葉片N含量之間有顯著相關關系，而且是正相關關系，表明土壤碳氮比會影響葉片氮含量；當海拔在1300.5m時，土壤C：N與葉片P含量之間是顯著負相關，表明葉片磷含量受土壤碳氮比的影響不大；當海拔在1450m時，土壤N含量與葉片C含量之間是顯著正相關，表明葉片碳含量受土壤氮含量的影響。在研究中還發現，不同海拔大葉種有機茶葉片碳氮磷與土壤碳氮磷之間沒有相關性，說明植物葉片的C、N、P計量比可能不受土壤營養成分的限制。團隊在本次試驗中了解到，葉片的生態化學計量特征與土壤的生態化學計量特征很多都有顯著相關關系，表明大葉種有機茶葉片營養成分計量與土壤營養成分計量之間有一定的協同性，所以在有機茶園經營管理過程中，要注意養分投入的平衡。

4 結論

" 不同海拔大葉種有機茶園土壤的全碳、全氮、全磷含量隨海拔的增加而有所積累，土壤的C：N、C：P、N：P隨海拔增加有明顯變化但無顯著差異。其中，不同海拔大葉種有機茶園土壤有機C的積累能力較好，土壤的磷的有效性高，表現為磷的凈礦化。

" 不同海拔大葉種有機茶葉片全碳、全氮含量隨海拔增加而降低，而全磷含量卻升高。不同海拔大葉種有機茶葉片的C：N和N：P在不同海拔間均無顯著差異，同海拔大葉種有機茶葉片的C：P在不同海拔間差異顯著，而且不同海拔大葉種有機茶生長受氮的限制。因此，在大葉種有機茶園管理中應注重施加含氮量較高的有機肥料。

" 不同海拔大葉種有機茶園土壤的營養成分計量與葉片的營養成分計量之間有一定的協同性，在有機茶園經營管理過程中，要注意養分投入的平衡，因此在大葉種有機茶園生態系統中，應注意通過研究植物與土壤間相互作用，進行合理的養分管理來提高大葉種有機茶園生態系統生產力。

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The Eco-stoichiometric Characteristics of Carbon， Nitrogen and Phosphorus

in Soils in Different Altitudes and Tea Leaves in Organic Tea with

Big Leaves Species

LUO Yating， YANG Meng ，CUI Xianliang* ，ZHANG Ying， ZHANG Chunhua ，WANG Chengkang

（Puer University， Pu'er 665000，Yunnan；Yunnan Tobacco Company Pu'er City Company Ning'er County Branch，

Pu'er" 665000，Yunnan；Puer zuxiang high mountain organic tea garden limited company，

Pu'er 665000，Yunnan ，China）

Abstract： In this experiment， the contents of C， N， P and their stoichiometric ratios in soil and leaves of organic tea gardens at different altitude gradients in Zuxiang Alpine Organic Tea Garden were studied. We explored the effects of altitude on the ecological stoichiometric characteristics of carbon （C）， nitrogen （N）， and phosphorus （P） in the leaves of large-leaved organic tea trees， and analyzed the limiting factors for the growth of large-leaved tea trees in this experimental site. Provide data support for rational nutrient management in large-leaved organic tea gardens. The results showed that，Organic tea leaves from plants with big leaves of different altitude， the piece of total carbon， total nitrogen， total phosphorus content and leaf C：N， C， P， N： P increases with altitude have different changing trend： the higher the altitude， the blade of C： N and C： P is lower， according to the forest plant nutrient limiting factors of leaf N： P analysis， machine tea N： P is on four elevation gradient under 14，There were no significant differences in the contents of total carbon， total nitrogen， total phosphorus and C：N， N：P in leaves at different altitudes， among which， but C：P in leaves at different altitudes.The contents of soil total carbon， total nitrogen， total phosphorus and soil C：N， C：P and N：P varied with the elevation. The higher the altitude， the higher the contents of soil total carbon， total nitrogen and total phosphorus were， and the differences were significant at different elevations， while the differences of soil C：N， C：P and N：P were not significant at different elevations.The C：N， C：P， N：P of leaves and the C：N， C：P， N：P of soil were significantly positively correlated. It can be seen from the above that the growth of large-leaf organic tea is limited by nitrogen， so the balance of nutrient input should be paid attention to in the operation and management of organic tea plantation.

Key words：organic tea; elevation; soil; leaf blade; ecological stoichiometry