不同培肥模式对陕南地区幼龄茶园土壤养分的影响

花东文，李 娟，李劲彬

陕西省土地工程建设集团/陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司/自然资源部 退化及未利用土地整治工程重点实验室/陕西省土地整治工程技术研究中心，陕西 西安 710075

位于陕西省东南部秦岭腹地的商南县是我国西部最北端的新兴茶区，曾被国家林业局、林业协会授予“中国茶叶之乡”，被中国国际茶文化研究会列入“全国名茶百强县”[1]。近年来，该地区大力发展茶叶经济，幼龄茶园面积逐年增加。然而，该地区立地条件较差，地势陡峭，土地相对瘠薄，保肥保水能力差，加之茶园种植结构单一，生态良性循环未能有效形成，茶叶产量和品质较低。据调查，全县新开采茶园平均产量不到30 kg/667 m2，收入不到2000元/667 m2[2-3]。

施肥是目前茶园增加产量、提高质量和维持土壤肥力水平的主要措施之一。大量研究表明，合理的施肥结构[4]，尤其是增施有机肥，不仅对茶树光合作用及其生态生理因子有正面影响[5-6]，还能改良土壤质地、促进茶树地上部与地下部协同生长。而对于新增幼龄茶园，造成其土壤肥力低下的主要原因往往是由于水土流失带来的养分流失。可见，在合理施肥的同时，如何防治茶园水土流失是困扰陕南地区幼龄茶园土壤培肥技术的关键所在。

本试验采取不同施肥结构和覆盖方式相结合的培肥模式开展大田小区试验，探索不同培肥模式下茶园土壤理化性质的变化规律，以找寻出适宜陕南丘陵山区幼龄茶园的最佳培肥模式，为该区域茶叶的健康可持续生产提供可行的技术途径。

1 材料与方法

1.1 试验处理

试验设常规施化肥、有机肥+化肥配施2个施肥处理及无覆盖、稻草覆盖、页岩覆盖3种覆盖处理，以当地现行的纯化肥无覆盖农户模式为对照，采用随机区组设计，每个处理3次重复共18个小区，每个小区面积为10 m×10 m；茶树种植规格：株距20 cm，行距80 cm。试验小区设在同一坡面，保持坡度一致，为自然坡度。试验所选化肥为尿素（N: 46%）、磷酸二胺（P2O5:8%、N: 46%）和氯化钾（K2O: 57%），有机肥为鸡粪（N、P2O5、K2O的质量分数分别为4.6%、2.48%和1.4%）。肥料的2/3用作基肥，在茶行边深耕20 cm左右施入；1/3用作追肥，次年二月施入。所选覆盖材料为稻草和页岩，将稻草粉碎覆盖10 cm，页岩粉碎为直径1 cm大小的颗粒，均匀撒在茶行中间，厚度约5 cm。具体施肥覆盖方案见表1。小区除了施肥和覆盖处理不同外，其他管理条件同大田生产进行常规化管理。

表1 试验施肥及覆盖处理Table 1 Trial fertilization and mulching treatments

土样采集于2021年4月8日和7月17日，沿茶树树冠外缘垂直向下取点，每块小区取3个点，用“S”型布点取样，每个点取0 ～ 10 cm、10 ～ 20 cm和20 ～ 30 cm三层土壤，然后全部混合为一个土样。采集后的土样放在通风处阴干，阴干过程中剔除杂物；阴干后进行磨细过筛处理，一部分经过20目筛，另一部分经过100目筛，备用。

1.2 测定方法

pH值、电导率的测定采用梅特勒S220-K pH计和梅特勒S230-K电导率仪；土壤有机质含量的测定采用重铬酸钾氧化-外加热法；土壤中氮、磷、钾的测定采用总氮采用凯氏定氮法，碱解氮采用碱解-扩散法；全磷采用NaOH熔融-钼锑抗比色法，有效磷采用NaHCO3浸提比色法，全钾采用NaOH熔融-火焰光度法，速效钾采用醋酸铵浸提-火焰光度法。

2 结果与分析

2.1 不同培肥模式对土壤pH值与电导率的影响

由图1（a）可知，各个采样点的pH值范围在5.59 ～ 6.12，均呈酸性，且从不同土层深度来看，各处理的土壤pH值均随着土层深度的增加而递减。对于0 ～ 10 cm土层的土壤，不同培肥措施处理下土壤pH值表现为T5＞T1＞T2＞T4＞CK＞T3，有机肥+化肥+砂石覆盖培肥模式（T5）处理土壤pH值增加最多，较常规施化肥模式处理（CK）增加了0.42，而化肥+稻草覆盖培肥模式较常规施化肥模式（CK）减少0.11。10 ～ 20 cm土层的土壤pH值表现为T5＞T1＞T2=T4＞T3＞CK，5种培肥模式下土壤pH值较常规施化肥模式（CK）均有所增加，其中有机肥+化肥+砂石覆盖培肥模式下的土壤pH值增加了0.45，远高于其它培肥模式（处理）。20 ～ 30 cm土层的土壤pH值表现为T5＞T2＞CK＞T4＞T1＞T3，在同一覆盖处理下有机肥和化肥混施提高了土壤pH值，表现为T5＞T4、T2＞T3。双因素方差分析结果表明，在不同培肥模式下的土壤pH值差异达到显著水平（F=1.550；P=0.199），而不同土层（F=2.685；P=0.819）之间的差异均不显著，两者无显著交互作用（F=0.234；P=0.991）。

图1 不同培肥模式对茶园土壤pH值、电导率的影响Figure 1 Effect of different fertilization modes on soil pH and conductivity in tea garden

由图1（b）可知，各个采样点的电导率在7.12 ～12.85 mS/m。对于0 ～10 cm土层的土壤电导率表现为T2＞CK＞T3＞T1＞T4＞T5，除有机肥+化肥+稻草覆盖培肥模式（处理）（T2）的土壤电导率较常规施化肥模式（CK）有所增加外，其它培肥模式的土壤电导率均低于常规施化肥模式，其中有机肥+化肥+砂石覆盖培肥模式减少最多，减少了19.3%。在10 ～ 20 cm和20 ～ 30 cm土层的土壤中，仍以有机肥+化肥+稻草覆盖培肥模式（T2）的土壤电导率最高，有机肥+化肥+砂石覆盖培肥模式（T5）的土壤电导率最低。双因素方差分析结果表明，土壤电导率在不同培肥模式（F=1.426；P=0.239）和不同土层（F=0.094；P=0.910）之间差异均不显著，且两者之间无显著交互作用（F=0.201；P=0.995）。

2.2 不同培肥模式对土壤有机质含量的影响

由图2可知，在6种培肥模式下土壤有机质的含量均随着土层深度的增加而降低，其中0 ～ 10 cm土层土壤有机质含量显著高于其它土层，不同处理间表现为T2＞CK＞T4＞T5＞T1 ＞ T3。在 0 ～ 10 cm、10 ～ 20 cm 和 20 ～ 30 cm的土层中，均以有机肥+化肥+稻草覆盖培肥模式（T2）的土壤有机质含量最高，较常规施化肥模式（CK）分别增加了9.3%、16.2%和34.5%。在同一覆盖措施下有机肥和化肥混施提高了土壤有机质含量，表现为T5＞T4和T2＞T3；而在同一施肥处理下不同覆盖措施处理的土壤有机质含量表现为稻草覆盖＞页岩覆盖＞无覆盖。双因素方差分析结果表明，土壤有机质在不同培肥模式（F=1.514；P=0.210）和不同土层（F=11.793；P＜0.001）之间差异达到了显著水平，但两者之间不存在交互作用（F=0.234；P=0.991）。

图2 茶园不同培肥模式下的土壤有机质含量Figure 2 Soil organic matter content in tea gardens under different fertilization modes

2.3 不同培肥模式对土壤全氮和碱解氮含量的影响

由图3（a）可知，在6种培肥模式下土壤的全氮含量均随着土层深度的增加而降低，其中0 ～ 10 cm土层土壤全氮含量显著高于其它土层。0 ～ 10 cm土层，不同培肥模式处理的土壤全氮含量表现为T2＞CK＞T4＞T5＞T1＞T3，存在显著差异，而其它土层差异不显著（P＞0.05）。在稻草覆盖处理下配施有机肥处理土壤的全氮含量显著高于纯施化肥处理（P＜0.05），而在页岩覆盖处理下2种施肥模式的差异不显著。在同一施肥处理下，不同覆盖措施处理的土壤全氮含量表现为稻草覆盖＞无覆盖＞页岩覆盖，其中在配施有机肥处理下T2处理与T1、T4处理之间的差异显著（P＜0.05）。

图3 茶园不同培肥模式下的土壤全氮、碱解氮含量Figure 3 Soil total nitrogen and alkali-hydrolyzed nitrogen contents under different fertilization modes in tea garden

由图3（b）可知，6种培肥模式下土壤的碱解氮含量均随着土层深度的增加而降低，其中0 ～ 10 cm土层土壤碱解氮含量显著高于其它土层。0 ～ 10 cm土层，不同培肥模式处理的土壤碱解氮含量表现为T2＞T4＞T3＞T5＞CK＞T1。在稻草覆盖处理下配施有机肥处理的土壤碱解氮含量显著高于纯施化肥处理（P＜0.05），而在页岩覆盖处理下2种施肥模式的差异不显著。在同一施肥处理下，不同覆盖措施处理的土壤碱解氮含量表现为稻草覆盖＞无覆盖＞页岩覆盖。双因素方差分析结果表明，土壤碱解氮在不同培肥模式（F=1.514；P=0.210）之间的差异不显著，而在不同土层之间的差异均显著（F=11.793；P＜0.01），且两者之间不存在交互作用（F=1.492；P=0.217）。

2.4 不同培肥模式对土壤全磷和有效磷含量的影响

由图4可知，6种培肥模式下土壤全磷和速效磷表现出相同的规律，其含量均随着土层深度的增加而降低。其中0 ～ 10 cm土层土壤有效磷含量显著高于其它土层，是其它土层的2倍以上，不同培肥模式下的土壤全磷含量表现为T2＞CK＞T1＞T5＞T3＞T4。在稻草覆盖处理下配施有机肥处理的土壤全磷、有效磷含量显著高于纯施化肥处理（P＜0.05），而在页岩覆盖处理下2种施肥模式的差异不显著。在同一施肥处理下，不同覆盖措施处理的土壤全磷含量表现为稻草覆盖＞页岩覆盖＞无覆盖。双因素方差分析结果表明，土壤全磷和有效磷在不同培肥模式（F=0.627；P=0.680）处理下和不同土层（F=22.067；P＜0.01）间的差异达到了显著水平，两者间交互作用（F=1.492；P=0.217）未达到显著水平。

图4 茶园不同培肥模式下的土壤全磷、有效磷含量Figure 4 Soil total phosphorus and available phosphorus contents under different fertilization modes in tea garden

2.5 不同培肥模式对土壤全钾和速效钾含量的影响

由图5（a）可知，6种培肥模式下除常规施化肥模式（CK）外，土壤全钾含量均随着土层深度的变化不明显，在不同土层之间的差异均不显著（P＞0.05）。0 ～ 10 cm土层，不同培肥模式下的土壤全钾含量表现为CK＞T5＞T3＞T2＞T4＞T1，差异均不显著（P＞0.05）。在页岩覆盖处理下配施有机肥处理的土壤全钾含量显著高于纯施化肥处理（P＜0.05），而在稻草覆盖处理下2种施肥模式的差异不显著。在同一施肥处理下，不同覆盖措施处理的土壤全钾含量表现为页岩覆盖＞无覆盖＞稻草覆盖，差异不显著（P＞0.05）。双因素方差分析结果表明，土壤全钾在不同培肥模式（F=0.574；P=0.719）和不同土层（F=0.354；P=0.101）处理之间差异均不显著，且两者间不存在交互作用（F=1.492；P=0.217）。

图5 茶园不同培肥模式下的土壤全钾、速效钾含量Figure 5 Soil total potassium and available potassium contents under different fertilization modes in tea garden

由图5（b）可知，6种培肥模式下土壤速效钾含量均随着土层深度的增加而降低，其中0～ 10 cm土层土壤速效钾含量显著高于其它土层。0 ～ 10 cm土层，不同培肥模式处理的土壤速效钾含量表现为T2＞T4＞CK＞T1＞T5＞T3，存在显著差异，而其它土层差异不显著（P＞0.05）。在同一施肥处理下，不同覆盖措施处理的土壤速效钾含量表现为稻草覆盖=页岩覆盖＞无覆盖，且与无覆盖处理相比差异显著（P＜0.05）。双因素方差分析结果表明，土壤速效钾在不同培肥模式（F=0.574；P=0.719）和不同土层（F=0.354；P=0.101）处理间差异均显著，两者间不存在交互作用（F=1.492；P=0.217）。

3 讨论

3.1 施肥结构对幼龄茶园土壤养分的调节效应

施肥是目前茶园增加产量、提高质量和维持土壤肥力水平的主要措施之一，最常用的就是施用氮、磷、钾等化学肥料。但是，一味地增加施肥量或者单施化肥会造成茶园土壤板结、酸化、肥力衰退，茶叶产量、质量均上不去等问题[7]。合理的施肥结构不仅对茶树光合作用及其生态生理因子有正面影响，还能改良土壤质地、促进茶树地上部与地下部协同生长[8]。吴志丹[9-10]等通过田间定位试验研究了配施不同比例有机肥对茶园土壤性状及茶叶产量与质量的影响，认为25% ～ 50%有机肥配施75% ～50%化肥是茶园系统较优的有机肥配施模式。朱旭君[11]等通过设置施氮水平、有机肥与化肥配施双因素田间试验，研究了不同施肥结构对茶园土壤有机质和氮素营养、春茶产量和品质的影响，结果表明在900 kg/hm2的施氮水平下75%有机肥+25%化肥处理对茶园土壤有机质和全氮含量的增加效果最为显著，有机肥比例高于25%的氮素处理能显著提高春茶的品质指标，有机肥比例50%以上时效果更好。本试验结果表明，50%有机肥+50%化肥混施能够提高幼龄茶园土壤全氮、碱解氮、全磷、速效磷和速效钾的含量。

3.2 覆盖措施对幼龄茶园土壤养分的增质效应

杂草危害是丘陵茶园管理面临的主要问题之一，特别是幼龄茶园，为保证茶苗存活率必须清除与茶苗竞争水肥的杂草。向佐湘等[12-13]研究认为，茶园覆盖稻草能改变茶园杂草群落结构，有效控制杂草的生长。在陕南丘陵茶区，夏季高温少雨，地表温度能达到38℃ ～ 42℃，很容易造成茶树晒伤，而冬季寒潮天气频发，造成茶树受冻害无法安全越冬。覆盖措施具有显著的调温效果，在低温时有明显的“增温效应”，而高温时又有“降温效应”，这种效应既可防止高温或者低温对植物根系造成的伤害，还可以有效缓解土壤温度剧变给作物根系带来的不利影响，有利于作物生长发育。周理飞[14-15]等研究表明茶园铺草浇水后夏季伏旱期间一般可降低温度1℃ ～ 2℃，冬季严寒时地温能提高2℃左右，提高土壤有机质含量0.2% ～ 0.3%。此外，覆盖能够减少土壤侵蚀和土壤水分蒸发，并且有利地降低昼夜之间的土壤温度波动。吴全[16-17]等研究发现，在茶行间种植绿肥和牧草不仅可以大大提高茶园土壤覆盖度，达到保温、保湿的作用，而且还可以增加土壤有机质，提高土壤肥力。Chen Li-Lin[18]等研究发现，在茶行间种植百喜草可以减少茶树小绿叶蝉病虫害的发生。本试验结果表明，稻草覆盖和砂石覆盖均能够提高幼磷茶园土壤全氮与速效钾的含量，对土壤全磷和速效磷的提升效果不明显，且稻草覆盖效果优于页岩覆盖。

4 结论

本试验初步揭示了施肥结构和覆盖措施相结合的培肥模式对陕南丘陵幼龄茶园土壤理化性质的影响。与纯施化肥相比，配施有机肥能显著提高土壤有机质、速效养分和土壤交换性酸的含量，这是由于有机肥增加了土壤有机质含量、提高了土壤保肥能力及减少了养分的淋溶损失；另外，有机质分解产生的有机酸与土壤中原有的矿质养分形成络合物逐渐被释放出来。与无覆盖措施相比，覆盖能显著提高土壤有机质、全氮、速效钾的含量，这主要是由于适当的覆盖改善了土壤的水热条件和通气状况，调节了土壤微环境，促进了微生物的活动，加速了土壤有机质的矿化作用，进而促进了土壤养分的释放。从不同土层深度来看，茶园表层土壤（0 ～ 10 cm）的养分要显著高于其它土层。此外，覆盖、配施有机肥均能提高土壤pH值，对防止茶园土壤酸化有积极作用。总之，与纯施化肥无覆盖措施的农户模式相比，化肥有机肥施肥结合覆盖措施更有利于茶园土壤肥力的提高，效果最好的是化肥和有机肥（鸡粪）混施与5 cm稻草覆盖的培肥模式。