全 文 ：中国生态农业学报 2015年 12月 第 23卷 第 12期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Dec. 2015, 23(12): 15621570


* 现代农业产业技术体系建设专项资金(CARS-23-01A)和安徽省农业科学院院长青年创新基金项目(13B0839)资助
** 通讯作者: 廖万有, 主要研究方向为茶园土壤肥料与茶树栽培生理及茶叶质量安全。E-mail: lwanyou@126.com
张永利, 主要从事植物营养与土壤质量研究。E-mail: zh042zyl@126.com
收稿日期: 20150521 接受日期: 20150908
* This study was supported by the Special Fund for the Industrial Technology System Construction of Modern Agriculture of China (No.
CARS-23-01A) and the Creative Fund for Youth of President of Anhui Academy of Agricultural Sciences (No. 13B0839).
** Corresponding author, E-mail: lwanyou@126.com
Received May 21, 2015; accepted Sep. 8, 2015
http://www.ecoagri.ac.cn
DOI: 10.13930/j.cnki.cjea.150596
施氮对茶园土壤氟和茶树新梢氟含量的影响*
张永利 王烨军 廖万有** 苏有健 宋 莉 罗 毅 孙 力
(安徽省农业科学院茶叶研究所 祁门 245600)
摘 要 通过田间试验研究了不施肥(CK)、施氮 360 kghm2(T1)、施氮 720 kghm2(T2)处理下茶园土壤无机
氮、pH、各形态氟含量的动态变化和春、夏、秋茶树新梢一芽四叶、一芽五叶氟含量, 探讨茶园施氮对土壤
和茶树新梢氟含量的影响。结果表明: 1)茶园施氮后短期内(20~30 d)土壤水溶态氟含量显著降低, 土壤交换态
氟和铁锰结合态氟含量降低; 长期(45~50 d)土壤水溶态氟含量的降低作用减弱, 土壤交换态氟和铁锰结合态
的含量增加; 在试验结束时(164 d), 与 CK处理相比, T1处理 0~20 cm土壤各形态氟含量降低, T2处理 0~20 cm
土壤各形态氟含量增加。2)0~20 cm茶园土壤水溶态氟、铁锰结合态氟与 NH4+-N分别呈极显著负、正相关(P<0.01),
20~40 cm土壤水溶态氟、交换态氟与 NO3-N分别呈极显著正、负相关(P<0.01)。土壤 pH与土壤水溶态氟含
量极显著负相关(P<0.01), 与其他 3种形态氟含量相关性不显著。土壤铁锰结合态氟与交换态氟、有机结合态
氟呈显著、极显著正相关, 但与土壤水溶态氟均无显著相关性。3)春茶前后施氮可以降低春、夏、秋茶树新梢
一芽四叶、一芽五叶氟含量, 但未达显著水平。T1 处理新梢氟含量的降低值为夏茶(25.15~27.95 mgkg1)>秋
茶 (21.06~24.31 mgkg1)>春茶 (18.58~21.03 mgkg1), T2 处理的降低值为秋茶 (18.64~22.34 mgkg1)>夏茶
(7.79~14.14 mgkg1)>春茶(3.52~7.30 mgkg1)。春、夏、秋茶树新梢氟含量主要受 0~20 cm土壤无机氮和 20~40 cm
土壤 pH的影响。因此推测施氮通过影响茶树根系氟的吸收和氟在叶片中的累积过程调控茶树新梢氟含量, 该
研究成果为合理利用施氮技术降低茶园土壤和茶树新梢氟含量提供了理论依据。
关键词 氮肥 茶园土壤 茶树新梢 氟形态 铵态氮 硝态氮 土壤 pH
中图分类号: S143.1+4; S571.1 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2015)12-1562-09
Effects of nitrogen fertilizer on fluorine content in tea garden soil and tea shoots*
ZHANG Yongli, WANG Yejun, LIAO Wanyou**, SU Youjian, SONG Li, LUO Yi, SUN Li
(Tea Research Institute, Anhui Academy of Agricultural Sciences, Qimen 245600, China)
Abstract A field experiment was conducted to determine the effects of nitrogen (N) fertilization on fluorine (F) contents in
tea garden soils and tea shoots. The rates of nitrogen application were respectively 0 kg(N)hm2 (CK), 360 kg(N)hm2 (T1)
and 720 kg(N)hm2 (T2). The dynamic changes of soil pH and contents of NH4+-N, NO3-N and F in different forms in tea
garden soil were studied and F contents of shoots with one bud and four leaves, and shoots with one bud and five leaves were
measured in spring, summer and autumn, respectively. The results showed that: 1) N application significantly decreased the
content of water soluble F (FW) and slightly decreased the content of exchangeable F (FEx) and Fe/Mn oxide-bound F (FFe/Mn)
in tea garden soil in 20 to 30 days after N application. In 4550 days after N fertilization, the reduction in Fw slowed down
while the contents of FEx and FFe/Mn increased. Compared with CK, the contents of various forms F in the 020 cm soil layer
decreased under T1 treatment, while they increased under T2 treatment at the end of the experiment 164 days after N
application. 2) Correlation analyses showed that for the 020 cm soil layer, NH4+-N content was significantly negatively
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correlated with Fw and positively correlated with FFe/Mn (P < 0.01). Then for the 2040 cm soil layer, NO3-N content was
significantly positively correlated with FW and negatively correlated with FEx (P < 0.01). Soil pH had a significantly negative
correlation with FW (P < 0.01), but no significant correlation with the other three forms of F. FFe/Mn was significantly positively
correlated with FEx and organic matter-bound F (FOr) at P < 0.01, but no significantly correlated with FW. 3) N application before
and after spring tea harvest reduced F content in new shoots with one bud and four leaves and shoots with one bud and five leaves
in spring, summer and autumn. However, the effect was not significant among different treatments. Under T1 condition, the largest
reduction in F content in tea shoots was in summer tea (25.1527.95 mgkg1), followed by autumn tea (21.0624.31 mgkg1) and
spring tea (18.5821.03 mgkg1). Under T2 condition, the largest reduction in F content in tea shoots was in autumn tea
(18.6422.34 mgkg1), followed by summer tea (7.7914.14 mgkg1) and then spring tea (3.527.30 mgkg1). F content in tea
shoots was mainly affected by soil inorganic N in the 020 cm soil layer and by soil pH in the 2040 cm soil layer. N application
influenced tea root absorption of F and tea leaf accumulation of F, which regulated F content in new tea shoots. The study laid the
theoretical basis for N fertilizing management in order to reduce F content in tea garden soils and in tea shoots.
Keywords Nitrogen fertilizer; Tea garden soil; Tea shoot; Fluorine form; Ammonium nitrogen; Nitrate nitrogen; Soil pH
氟属于最活泼的非金属元素, 极易在植物体内
迁移。茶树是典型的富氟植物, 叶片是茶树对氟的
主要积累器官[1], 且叶片成熟度越高累积越严重[2]。
砖茶原料粗老 , 氟含量超标率较高 [3], 在一些以砖
茶为生活必需品的边疆地区, “饮茶型氟中毒”问题
较为突出 [46]。因此 , 降低茶叶中的氟是非常必要
的。目前在育种 [7]、改土栽培 [8]、加工 [9]、饮用 [10]
等环节均有降氟方面的研究, 但培育低氟品种难度
大、周期长; 土壤改良措施成本高, 难以推广; 降氟
材料存在安全隐患, 且有可能影响茶汤风味[11]。因
此本课题组致力于通过茶园施肥措施降低土壤中氟
的有效性, 控制茶树对土壤氟的吸收和累积, 从源
头上解决“饮茶型氟中毒”问题。前人研究发现茶树
体内的氟主要来源于土壤, 茶树对土壤氟的吸收与
氟的形态有关[12]; 尿素可降低潮土、水稻土对氟的
吸附量[13], 氮肥能降低茶园土壤有效氟和茶叶新稍
氟含量[1416]。本课题的盆钵试验结果表明, 氮肥施
用后土壤各形态氟含量发生变化, 土壤水溶态氟含
量与氮肥施用量呈正相关, 交换态氟与氮肥施用量
呈负相关(待发表)。为了深入探索氮素对茶园土壤和
茶树新梢氟的影响及可能机制, 本文将通过田间试
验, 研究茶园中施用不同水平氮肥后土壤铵态氮、
硝态氮、pH、各形态氟含量的动态变化, 分析施氮
对茶园土壤氟形态转化及春、夏、秋采茶盛季茶树
新梢氟含量的影响, 以期为通过合理施氮降低茶树
新梢含氟量提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验布置在安徽省郎溪县十字铺茶场第一分场
三队小十亩地块(东经 119°09′16″, 北纬 31°00′4″, 海
拔 72 m)。十字铺茶场位于长江中下游, 地处天目
山、黄山余脉, 缓坡丘陵, 属于亚热带季风气候区,
无霜期长, 四季分明。茶园土壤为第四纪红色黏土
发育的红黄壤 , 土体深厚 , 质地较为黏重 , 土壤氟
含量较高。茶园土壤基础理化性状见表 1 和表 2。
供试茶园建于 1975年前后, 约 40年树龄, 茶树为祁
门槠叶种, 单条栽, 机械采摘, 全年鲜叶产量 15 000~
18 000 kghm2。供试地块 2013年秋季基肥施复合肥
(15-15-15)750 kghm2、有机肥 1 500 kghm2 (主要
表 1 供试茶园土壤 pH和各形态氟含量
Table 1 Soil pH and fluorine contents of the tested tea garden soil
土层
Soil layer
(cm)
pH
水溶态氟
Water-soluble fluorine
(mgkg1)
交换态氟
Exchangeable fluorine
(mgkg1)
铁锰结合态氟
Fe/Mn oxide-bound
fluorine (mgkg1)
有机结合态氟
Organic matter-bound
fluorine (mgkg1)
0~20 3.99 2.80 0.64 6.57 1.01
20~40 3.91 1.12 0.43 2.85 1.19
表 2 供试茶园土壤基础理化性状
Table 2 Basic physical and chemical properties of the tested tea garden soil
土层
Soil layer
(cm)
有机质
Organic matter
(gkg1)
全氮
Total N
(gkg1)
碱解氮
Alkaline hydrolysis N
(mgkg1)
速效钾
Available K
(mgkg1)
有效磷
Available P
(mgkg1)
有效钙
Available Ca
(mgkg1)
有效镁
Available Mg
(mgkg1)
0~30 17.71 1.10 105.79 92.03 16.34 234.26 31.24
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成分为鸡粪+木屑 , 养分含量 4%~5%), 共约施氮
127 kghm2, CK、T1、T2处理实际年施氮量分别为
127 kghm2、487 kghm2、897 kghm2。
1.2 试验设计
试验共设置3个处理: CK, 不施氮肥; T1, 氮素
用量360 kghm2; T2, 氮素用量720 kghm2。采用随
机区组排列, 各处理重复3次, 小区面积15 m×6 m
(4行)。供试氮肥为尿素, 分 2 次追施, 施氮比例为
春茶前60%、春茶后40%。按照试验布置称取各小区
每行所需的尿素量, 均匀撒施于茶行间, 翻耕混匀,
耕作深度约20 cm。各季茶叶采集茶树新梢样品后进
行统一机采, 其他管理措施按常规操作。
1.3 测定项目与方法
1.3.1 土壤氟含量、无机氮含量和 pH
取样方法: 在第 1次施肥后 0 d(2014年 3月 11
日)、24 d(2014年 4月 4日)、49 d(2014年 4月 29
日, 第 2 次追肥)、71 d(2014 年 5 月 21 日, 第 2 次
追肥 22 d)、94 d(2014年 6月 13日, 第 2次追肥 45 d)、
119 d(2014年 7月 8日, 第 2次追肥 70 d)、164 d(2014
年 8月 22日, 第 2次追肥 115 d)用土钻采集 0~20 cm、
20~40 cm土壤样品, 每小区在茶行间茶树滴水沿随
机采集 4 点, 同层混合, 立即装入便携式电子冰箱
带回实验室, 鲜土过 2 mm筛后测定硝态氮、铵态氮,
风干后测定土壤各形态氟含量、土壤 pH。
测定方法: 土壤铵态氮和硝态氮采用 1 molL1
NaCl 溶液浸提, 流动注射分析仪测定。土壤氟含量
采用连续分级浸提氟离子选择电极法测定 , 水土
比 5︰1。土壤 pH采用电位法测定, 水土比 2.5︰1。
1.3.2 茶树新梢氟含量
取样方法: 于春茶采茶盛期(2014年 4月 29日)、
夏茶采茶盛期(2014 年 6 月 13 日)、秋茶采茶盛期
(2014年 8月 22日)在各小区采样区随机采集新梢一
芽四叶、一芽五叶标准样品, 每小区约 200 g 鲜样,
微波固样后, 于 80 ℃条件下烘干, 磨细过筛后测定
标准芽叶氟含量。
测定方法: 标准芽叶氟含量采用《砖茶含氟量
的检测方法》(GB/T 21728—2008)进行测定。
1.4 统计方法
试验中所有数据均为各重复测定的平均值, 采用
Microsoft Excel 2007 和SPSS 19.0软件进行试验数据
分析, 采用Duncan多重比较法进行差异显著性检验。
2 结果与分析
2.1 氮肥对茶园土壤 NH4+-N、NO3-N含量和 pH的
影响
施肥后茶园土壤NH4+-N、NO3-N含量和pH的动
态变化如表3所示。可以看到, 不同施肥处理下土壤
中NH4+-N、NO3-N含量和pH有明显的差异和时空变
表 3 施肥后不同时间氮肥对茶园土壤 NH4+-N、NO3-N含量和土壤 pH动态变化的影响
Table 3 Dynamic changes of NH4+-N, NO3-N contents and soil pH after different time of N application under fertilization treatments
项目
Item
土层
Soil layer (cm)
处理
Treatment
0 d* 24 d 49 d** 71 d 94 d 119 d 164 d
CK 20.3±13.0a 18.2±4.2a 6.1±3.8a 3.7±2.3b 5.3±3.1c 15.5±8.0a
T1 78.5±25.6a 36.7±20.2a 34.1±16.1a 14.1±4.8b 23.3±4.9b 1.8±0.2a
0~20
T2 68.0±15.5a 62.0±18.5a 58.0±28.0a 43.2±5.6a 38.1±11.9a 16.0±8.8a
CK 4.7±2.7a 6.2±3.0a 1.8±0.1a 1.7±1.4b 5.5±3.9b 13.5±8.3a
T1 12.9±3.4a 11.1±4.2a 17.1±4.6a 4.6±1.5ab 10.5±7.4ab 2.3±1.5a
NH4+-N
(mgL1)
20~40
T2 6.8±0.8a 8.3±3.8a 5.6±3.2a 8.2±3.4a 21.8±4.9a 10.4±4.7a
CK 4.2±1.4a 5.9±2.4a 4.5±1.2b 4.5±1.4b 2.7±0.5 b 1.2±1.5b
T1 4.2±2.0a 8.1±0.5a 12.8±3.9a 13.5±4.3a 12.4±2.1a 6.5±0.8ab
0~20
T2 4.4±2.2a 8.5±1.2a 10.1±2.5ab 16.7±2.1a 12.2±1.7a 10.1±4.9a
CK 3.1±0.9a 4.3±1.6a 3.5±0.5b 3.6±1.1c 2.2±0.6b 3.1±1.0b
T1 1.9±0.8a 4.9±1.0a 6.1±1.1a 8.6±1.0b 8.0±0.4a 7.6±1.3a
NO3-N
(mgL1)
20~40
T2 2.7±1.0a 5.9±1.5a 5.9±1.3a 13.4±1.5a 9.2±1.9a 10.1±1.5a
CK 4.01±0.05a 3.92±0.10b 3.93±0.22a 3.92±0.07a 3.93±0.11a 3.91±0.08a 4.03±0.06a
T1 3.98±0.07a 4.75±0.29a 4.05±0.22a 4.20±0.12a 3.93±0.12a 3.95±0.04a 4.00±0.11a
0~20
T2 3.97±0.14a 4.64±0.20a 4.41±0.18a 4.37±0.29a 3.97±0.07a 3.96±0.14a 3.95±0.16a
CK 3.90±0.03a 3.85±0.07a 3.79±0.02a 3.88±0.03a 3.90±0.08a 3.92±0.10a 4.00±0.06a
T1 3.91±0.02a 3.90±0.02a 3.80±0.09a 3.87±0.04a 3.82±0.05ab 3.81±0.09b 3.89±0.02ab
pH
20~40
T2 3.92±0.03a 3.92±0.01a 3.77±0.06a 3.87±0.02a 3.79±0.05b 3.79±0.09b 3.83±0.08b
CK: 不施氮肥; T1: 施纯氮 360 kghm2; T2: 施纯氮 720 kghm2; *为第 1次施肥时间, **为第 2次施肥时间。同一时期同一土层同一列不同处
理数字后的不同字母表示不同水平间差异显著性达 0.05水平。下同。CK: not nitrogen fertilization; T1: application of 360 kg(N)hm2 nitrogen fertilizer;
T2: application of 720 kg(N)hm2 nitrogen fertilizer. * indicates the first fertilization date, ** indicates the second fertilization date. Different small letters
within the same column at the same time in the same soil layer indicate significant difference among treatments at 0.05 level. The same below.
第 12期 张永利等: 施氮对茶园土壤氟和茶树新梢氟含量的影响 1565


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化。与CK处理相比, T1、T2处理在短期内使0~20 cm
土壤NH4+-N含量急剧增加 , 之后土壤NH4+-N含量的
增加作用逐渐减弱 , 在施肥后164 d施肥处理土壤
pH接近或低于CK处理。T1、T2处理对20~40 cm土
壤NH4+-N含量的影响与0~20 cm土壤相似, 但变化幅
度小于上层, 且有个滞后过程。
试验期间由于茶树吸收和NO3-N的淋洗作用 ,
CK处理0~20 cm和20~40 cm土壤NO3-N含量逐渐降
低。与CK处理相比, T1、T2处理先使0~20 cm土壤
NO3-N含量逐渐增加, 施肥量越大NO3-N含量越高,
但施肥处理间无显著性差异; 之后NO3-N含量逐渐
降低, 峰值出现在施肥后94 d(第2次施肥后45 d), 其
中T1处理在施肥后71~119 d对NO3-N含量的增加效
果显著, T2处理在施肥后94~164 d增加效果显著。
T1、T2处理对20~40 cm土壤NO3-N的影响与0~20 cm
土壤相似, 在施肥后71~164 d使NO3-N含量显著增
加, 但T2处理在施肥后94 d显著高于T1处理。
施肥处理0~20 cm土壤pH先增加再降低, 在每
次施肥后20 d左右各有1个峰值, 至94 d土壤pH降至
CK处理水平, 之后土壤pH略低于CK处理。由于氮
肥的淋溶作用, 施用氮肥对20~40 cm土壤pH也产生
一定影响, 但是影响小于上层土壤。与CK处理相比,
T1、T2施肥处理使20~40 cm土壤pH在施肥24 d略有
增加, 在45 d后逐渐降低, 降低幅度随施氮量和时
间的增加而增加, 在施肥94 d时T2处理的降低作用
达到显著水平, 在119 d(第2次施肥后70 d)时T1、T2
处理的降低作用达到极显著水平。
2.2 施肥对茶园土壤各形态氟含量的影响
施肥后茶园土壤各形态氟含量的动态如表 4 所
示。与 CK 处理相比, T1、T2 施氮处理可以降低茶
园 0~20 cm 土壤水溶态氟含量 , T2 处理在施肥后
24 d和 71 d(即每次施肥后 22~24 d)的降低作用达显
著水平, 但 T1 和 T2 处理间差异不显著; 之后这种
降低作用随着施肥时间延长而减弱, 在施肥后 164 d
时土壤水溶态氟含量反而增加。与 CK处理相比, 施
氮对茶园 20~40 cm土壤水溶态氟含量的影响为: 施
肥后短期内使 20~40 cm 土壤水溶态氟含量稍有降
低; 长期内使其持续增加, 在施肥 94 d 时 T2>T1>
CK, 且差异均达到显著水平; 到施肥后 119 d 降低
到 CK处理水平。
从表 4 可以看出, 不同施肥处理下土壤交换态
氟含量均较低, 且在整个试验期间各施肥处理间无
显著性差异。与 CK 处理相比, T1、T2 处理在每次
施肥后短期内(20~30 d)使 0~20 cm土壤交换态氟含
量降低, 长期(45 d 之后)使土壤交换态氟含量增加,
到施肥后 119 d基本回落至原有水平。施肥对 20~40
cm土层土壤交换态氟含量的影响与 0~20 cm土层相
似, 不同的是 T1、T2处理对土壤交换态氟含量的降
低作用大于增加作用, 到施肥后 119 d, T1、T2处理
下 20~40 cm 土层土壤交换态氟含量均略有降低。
茶园 0~20 cm和 20~40 cm土层土壤铁锰结合态
氟含量较高(表 4), 在试验期间土壤铁锰结合态氟含
量呈现两次先增加再降低的变化趋势。通过分析各
时期施氮处理与 CK 处理土壤铁锰结合态氟含量的
差值发现: 与 CK 处理相比, T1、T2 处理在施肥后
22~24 d土壤铁锰结合态氟含量降低, T1处理的降低
幅度更大, 45~49 d土壤铁锰结合态氟含量增加, T2
处理的增加幅度更大, 但在整个试验期间各施肥处
理间土壤铁锰结合态氟含量差异不显著。
试验期间土壤有机结合态氟含量亦呈现两次先
增加再降低的变化趋势(表 4)。通过分析各时期施氮
处理与 CK处理土壤有机结合态氟含量的差值发现:
与 CK处理相比, T1处理在施肥前期(0~49 d)使 0~
20 cm 土壤有机结合态氟含量先降低, 之后(49~71 d)
降低作用减弱, 最后(71 d以后)降低幅度增大, 整体
上使 0~20 cm 有机结合态氟含量略微降低, 但未达
显著水平; T2 处理则相反, 在施肥前期(0~71 d)使
0~20 cm土壤有机结合态氟含量增加, 之后(71~94 d)
增加幅度降低, 最后(94 d 以上)增加作用再次逐渐
加大, 从整体来看使 0~20 cm 有机结合态氟含量略
有增加, 但在施肥后 94 d和 119 d 显著低于 CK 处
理。T1、T2处理 20~40 cm土壤有机结合态氟含量
的初始值显著低于 CK 处理, T1、T2 处理每次施肥
后在短期内(20~40 d)使土壤有机结合态氟含量增加,
与 CK 处理的差异逐渐减少; 之后增加作用随着施
肥时间延长而减弱甚至消失。
2.3 施肥对茶树新梢氟含量的影响
不同施肥处理下春、夏、秋茶采茶盛期茶树新
梢一芽四叶、一芽五叶氟含量见图 1。茶树新梢氟
含量与叶片成熟度、季节、施肥有关: 同一处理下
一芽五叶>一芽四叶; 不同季节间为秋季>夏季>春
季, 秋季显著高于春、夏两季; 不同处理间为 CK>
T2>T1(秋季新梢一芽五叶氟含量除外), 但各处理间
差异不显著。与 CK处理相比, T1处理春、夏、秋一
芽四叶氟含量分别降低 18.58 mgkg1、25.15 mgkg1、
24.31 mgkg1, T2处理分别降低3.52 mgkg1、7.79 mgkg1、
18.64 mgkg1; T1处理春、夏、秋一芽五叶氟含量分
别降低 21.03 mgkg1、27.95 mgkg1、21.06 mgkg1,
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表 4 施氮肥后不同时间茶园土壤各形态氟含量的动态变化
Table 4 Dynamic changes of contents of different forms of fluorine in tea garden soil after different times of N fertilization mgkg1
氟形态
Fluorine form
土层
Soil layer (cm)
处理
Treatment
0 d* 24 d 49 d** 71 d 94 d 119 d 164 d
CK 2.35±0.55a 2.54±0.91a 1.90±0.73a 1.94±0.64a 2.36±0.19a 2.09±0.11a 1.02±0.30a
T1 3.29±0.52a 0.73±0.30b 1.17±0.41a 1.17±0.32ab 2.31±0.79a 1.36±0.64a 1.31±0.40a
0~20
T2 2.74±0.35a 0.73±0.29b 1.14±0.69a 0.93±0.38b 1.64±0.18a 1.69±0.87a 1.54±0.71a
CK 1.29±0.18a 1.40±0.33a 1.40±0.45a 1.22±0.44a 1.31±0.20c 1.11±0.28a 1.00±0.17a
T1 1.08±0.31a 1.19±0.23a 1.02±0.17a 1.19±0.40a 1.80±0.36b 1.93±0.40a 0.98±0.22a
水溶态氟
Water-soluble
fluorine
20~40
T2 0.99±0.31a 0.97±0.29a 1.62±0.37a 1.33±0.52a 2.60±0.39a 2.12±0.85a 1.31±0.02a
CK 0.58±0.32a 0.86±0.19a 0.72±0.20a 0.64±0.21a 0.62±0.05a 0.79±0.11a 0.46±0.10a
T1 0.73±0.34a 0.69±0.32a 0.72±0.23a 0.79±0.19a 0.53±0.11a 0.63±0.24a 0.54±0.08a
0~20
T2 0.60±0.22a 0.79±0.26a 0.91±0.27a 0.65±0.15a 0.51±0.16a 0.83±0.30a 0.67±0.23a
CK 0.40±0.08a 0.60±0.11a 0.37±0.10a 0.42±0.02a 0.43±0.03a 0.45±0.12a 0.44±0.05a
T1 0.43±0.05a 0.48±0.09a 0.42±0.03a 0.35±0.05a 0.37 ±0.10a 0.36±0.15a 0.36±0.08a
交换态氟
Exchangeable
fluorine
20~40
T2 0.45±0.08a 0.57±0.05a 0.37±0.05a 0.42±0.13a 0.37±0.02a 0.42±0.14a 0.34±0.06a
CK 6.26±2.52a 7.13±2.39a 5.34±1.22a 4.83±2.31a 5.17±0.91a 5.44±0.27a 3.41±0.33a
T1 7.46±2.39a 6.63±1.82a 5.44±2.12a 6.18±0.94a 4.67±1.10a 4.31±1.10a 3.76±0.62a
0~20
T2 5.99±2.34a 6.50±2.56a 6.86±2.34a 5.84±2.35a 4.41±0.73a 6.27±2.78a 5.20±2.46a
CK 3.01±0.71a 3.55±1.06a 2.08±0.07a 2.39±0.62a 2.80±0.17a 2.74±0.87a 2.99±0.19a
T1 2.67±0.25a 2.81±0.42a 2.08±0.30a 2.00±0.48a 2.78±0.38a 2.80±0.83a 2.57±0.20a
铁锰结合态氟
Fe/Mn
oxide-bound
fluorine
20~40
T2 2.86±0.63a 3.27±0.90a 2.62±0.37a 2.46±0.97a 3.09±0.36a 3.27±0.86a 2.79±0.56a
CK 1.08±0.29a 1.32±0.25a 1.01±0.21a 1.05±0.05a 1.03±0.11a 0.99±0.08a 0.92±0.07a
T1 1.09±0.25a 1.22±0.08a 0.91±0.15a 1.05±0.05a 0.98±0.06a 0.90±0.14ab 0.82±0.03a
0~20
T2 0.87±0.22a 1.15±0.04a 0.97±0.24a 1.04±0.17a 0.89±0.05b 0.86±0.06b 0.87±0.17a
CK 1.40±0.09a 1.47±0.19a 1.25±0.20a 1.23±0.09a 1.35±0.02a 1.34±0.17a 1.36±0.19a
T1 1.14±0.05b 1.29±0.21ab 1.07±0.18a 1.05±0.10b 1.20±0.13b 1.20±0.15a 1.07±0.05a
有机结合态氟
Organic
matter-bound
fluorine
20~40
T2 1.04±0.06b 1.14±0.20b 1.08±0.18a 1.03±0.12b 1.17±0.03b 1.24±0.06a 1.16±0.07a

图 1 不同施肥处理茶树新梢一芽四叶(A)、一芽五叶(B)氟含量
Fig. 1 Fluorine content of one bud with four leaves (A) and one bud with five leaves (B) under different fertilizer treatments
不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。Values with different letters indicate significant differences (P<0.05).

T2 处理分别降低 7.30 mgkg1、14.14 mgkg1、
22.34 mgkg1。因此, 春茶前后施氮可以降低春、夏、
秋茶树新梢一芽四叶、一芽五叶氟含量, 但尚未达
到显著效果 , 而且一定施氮量范围内 , 施氮量大 ,
对茶树新梢氟含量的降低作用反而减弱。
2.4 茶园土壤和茶树新梢氟含量的影响因素分析
0~20 cm和 20~40 cm土层的各形态氟、NH4+-N、
NO3-N 含量和 pH 及施氮量的相关性分析表明, 0~
20 cm土壤 NH4+-N、NO3-N含量以及 20~40 cm土壤
NO3-N 含量与施氮量极显著正相关(P<0.01)。0~20 cm
土层土壤 pH 与 NH4+-N 含量极显著正相关, 相关系
数为 R2=0.884(P<0.01); 20~40 cm土层土壤 pH则与
NO3-N含量极显著负相关(P<0.01)。0~20 cm土层土
壤水溶态氟与 NH4+-N 含量、pH 呈极显著负相关
第 12期 张永利等: 施氮对茶园土壤氟和茶树新梢氟含量的影响 1567


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(P<0.01), 土壤铁锰结合态氟与 NH4+-N 呈极显著正
相关 (P<0.01); 20~40 cm 土层土壤水溶态氟与
NO3-N、pH 分别呈极显著正相关和负相关(P<0.01),
土壤交换态氟与 NO3-N 呈极显著负相关(P<0.01)。
两层土壤铁锰结合态氟与交换态氟、有机结合态氟
均为显著、极显著正相关, 而三者与水溶态氟相关
性未达到显著水平(表 5), 说明土壤铁锰结合态氟、
交换态氟、有机结合态氟存在共同的影响因素。由
此可见 , 茶园土壤施氮肥显著影响土壤 NH4+-N、
NO3-N 含量, 土壤 NH4+-N、NO3-N 含量又显著影响
着土壤 pH, 而土壤 pH显著影响土壤水溶态氟含量,
进而土壤 NH4+-N、NO3-N含量在一定程度上影响土
壤水溶态氟、交换态氟、铁锰结合态氟含量。
采茶盛季茶树新梢氟含量与施氮量及土壤化学
性状的相关性分析结果如表 6 所示。可以看到茶树
新梢一芽四叶氟含量与 0~20 cm土壤NH4+-N、NO3-N
含量显著负相关(P<0.05), 与 20~40 cm土壤 pH极显
著正相关(P<0.01); 一芽五叶氟含量与 0~20 cm土壤
NH4+-N含量极显著负相关(P<0.01), 与 20~40 cm土
壤 pH极显著正相关(P<0.01), 与 20~40 cm土壤铁锰
结合态氟含量显著正相关(P<0.05)。由此可见春、夏、
秋茶树新梢氟含量主要受 0~20 cm 土壤无机氮和
20~40 cm土壤 pH的影响, 通过施肥调节土壤NH4+-N、
NO3-N含量及土壤 pH, 可以降低茶树新梢氟含量。
表 5 不同施肥处理茶园土壤各形态氟、NH4+-N、NO3-N及 pH的 Pearson相关系数(n=21)
Table 5 Pearson correlation coefficients of fluorine content, ammonium nitrogen content, nitrate nitrogen content and pH of tea
garden soil under different treatments
土层
Soil layer (cm)
施氮量
N application rate
NH4+-N NO3-N pH FW FEX FFe/Mn FOr
NH4+-N 0.640** 1.000
NO3-N 0.628** 0.165 1.000
pH 0.393 0.884** 0.150 1.000
FW 0.322 0.695** 0.006 0.661** 1.000
FEX 0.143 0.361 0.112 0.290 0.045 1.000
FFe/Mn 0.191 0.603** 0.066 0.401 0.242 0.754** 1.000
0~20
FOr 0.355 0.337 0.424 0.415 0.102 0.399 0.626** 1.000
NH4+-N 0.361 1.000
NO3-N 0.609** 0.220 1.000
pH 0.352 0.143 0.602** 1.000
FW 0.311 0.223 0.754** 0.683** 1.000
FEX 0.152 0.137 0.628** 0.409 0.323 1.000
FFe/Mn 0.120 0.048 0.079 0.179 0.289 0.574** 1.000
20~40
FOr 0.718** 0.117 0.418 0.252 0.060 0.414 0.516* 1.000
FW指水溶态氟, FEX指交换态氟, FFe/Mn指铁锰结合态氟, FOr指有机结合态氟。*和**分别表示在 0.05和 0.01水平相关性显著。下同。FW means
water-soluble fluorine, FEX means exchangeable fluorine, FFe/Mn means Fe/Mn oxide-bound fluorine, FOr means organic matter-bound fluorine. * and
** indicate significant correlation at 0.05 and 0.01 levels, respectively. The same below.
表 6 茶树新梢氟含量与施氮量及土壤化学性状的 Pearson相关系数(n=27)
Table 6 Pearson correlation coefficients between fluorine content of tea shoots and N application rate and soil chemical properties
茶树新梢 New shoot 土层 Soil layer (cm) 施氮量
N application rate
NH4+-N NO3-N pH FW FEX FFe/Mn FOr
0~20 0.446* 0.438* 0.117 0.198 0.223 0.268 0.198一芽四叶
One bud with four leaves 20~40
0.170
0.151 0.100 0.668** 0.331 0.123 0.375 0.191
0~20 0.492** 0.353 0.177 0.105 0.317 0.332 0.104一芽五叶
One bud with five leaves 20~40
0.255
0.045 0.082 0.704** 0.229 0.086 0.447* 0.273

3 讨论
3.1 施氮后土壤 pH和各形态氟含量的变化
施肥初期尿素的水解作用生成碳酸铵、碳酸氢
铵和氢氧化铵[17], 使得土壤NH4+-N含量增加、pH升
高。茶树是喜铵植物, 茶树对NH4+-N的吸收过程和土
壤NH4+-N的硝化过程会向土壤环境释放H+, 因此土
壤NH4+-N含量的增加, 既促进了茶树生长和茶园土
壤的硝化作用, 也会使茶园土壤pH降低。因此施肥
处理下土壤pH先增加再降低, 这与王峰等[18]的研究
结果一致。由于试验期间郎溪地区雨水较多, 土壤
无机氮在较强的淋溶作用下在下层土壤中累积, 进
1568 中国生态农业学报 2015 第 23卷


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而因茶树吸收和氮素转化导致20~40 cm土层土壤pH
发生改变。
与CK处理相比, 施肥处理在每次施肥后短期内
(约20~30 d)使土壤水溶态氟含量显著降低, 使土壤
交换态氟和铁锰结合态氟含量降低; 长期(45~50 d)
使土壤水溶态氟含量的降低作用减弱, 使土壤交换
态氟和铁锰结合态氟的含量增加; 整体上看T1处理
使0~20 cm土壤有机结合态氟含量略微降低, T2处理
使0~20 cm土壤有机结合态氟含量略有增加。在试验
结束时, 与CK处理相比, T1处理使0~20 cm土壤各
形态氟含量降低, T2处理使0~20 cm土壤各形态氟含
量增加。茶树可吸收的土壤氟形态以水溶态氟为主,
茶叶中氟含量与水溶态氟含量呈正相关关系[1920]。
因此, 理论上可以通过在合理时期施用适量氮肥降
低茶园土壤氟的有效性, 从而减少茶树对氟的吸收,
进而降低茶树新梢氟含量。
3.2 土壤 pH和各形态氟含量的关系
施氮处理后0~20 cm土壤pH的变化趋势与土壤
水溶态氟、交换态氟和铁锰结合态氟含量变化趋势
基本相反, 且土壤水溶态氟与pH的变化是此消彼长
的同步关系, 两者呈极显著负相关。由此可以推测,
土壤pH与土壤水溶态氟含量关系最为密切, 是主要
影响因子, 土壤pH对土壤水溶态氟含量起到影响和
调控作用; 土壤pH与交换态氟和铁锰结合态氟的关
系不如土壤水溶态氟密切, 相关性不显著, 是次要
影响因子。
土壤铁锰结合态氟与交换态氟、有机结合态氟
呈显著、极显著正相关, 其含量的变化趋势基本一致,
但三者与土壤水溶态氟均无显著相关性, 其含量变
化趋势也有差别, 说明土壤铁锰结合态氟、交换态
氟、有机结合态氟可能存在共同的影响因素 , 也可
能因为水溶态氟同时会向其他3种形态转化。秦樊
鑫等 [21]、王凌霞等[22]的调查表明水溶态氟与交换态
氟、铁锰结合态氟呈显著正相关, 李张伟[20]发现水
溶态氟含量与交换态氟含量呈显著正相关, 之所以
与本文结论不一致是因为三者是基于大量的茶园土
样调查得出的结论, 而本研究则是基于同一茶园土
壤施肥后不同时间段的土样检测得出的结论, 反映
的是土壤各形态氟在转化过程中的关系。
3.3 施氮对茶树新梢氟含量影响的原因
除了新梢生长历期外, 蒸腾作用和代谢速率也
是影响氟积累的重要因素[8]。在年生育周期中, 一般
春梢生长速度较快, 历时短, 一芽五叶的形成只需
要大概25 d, 氟的累积量较低; 而夏、秋梢由于呼吸
速率高 , 净光合速度低 , 生长速度较春季慢 , 茶树
新梢生长历时长, 而且夏、秋茶季温度高, 茶树蒸腾
作用强, 氟易随蒸腾作用在叶片中富集。因此茶树
新梢氟含量随新梢成熟度的变化为一芽五叶>一芽
四叶, 随季节变化为秋季>夏季>春季。
茶叶产量随施氮量的增加(0~720 kghm2)呈抛
物线变化趋势, 拐点为施氮量360 kghm2[23]。加上
秋季所施基肥, 本研究中CK、T1、T2处理实际年施
氮量分别为127 kghm2、487 kghm2、897 kghm2,
可见T1处理更接近于最佳施氮量。因此, 与CK处理
相比, 施氮处理促进了新梢生长、增强了持嫩性, 茶
树新梢生长历期短, 成熟度低, 新梢中氟的累积量
降低; 但施氮量过大则适得其反, 与合理施氮相比
对茶树新梢生长的促进作用减弱, 茶树新梢生长历
期变长, 新梢中氟的累积量反而增加。另外, 春、夏
季茶新梢样品分别采集于第1次施肥后49 d和第2次
施肥后45 d, 而一芽五叶的形成只需要大概25 d, 茶
树新梢的形成期刚好与土壤有效氟含量较低的时期
相同, T1处理在施肥后短期内对土壤各形态氟含量
的降低作用几乎均大于T2处理, 因而可供茶树吸收
的有效氟更低。因此, 研究中出现施氮量大对茶树
新梢氟含量的降低作用反而减弱的现象。
综上所述, 氮肥施入土壤后引起土壤各形态氟
含量的变化, 土壤氟有效性的改变影响了茶树根系
对氟的吸收; 施氮同时影响茶树新梢的生长, 改变
了茶树对氟的累积历程, 因此施氮可通过影响茶树
根系氟的吸收和氟在叶片中的累积过程调控茶树新
梢氟含量。本研究为合理施氮降低茶树新梢氟含量,
进而从源头上解决“饮茶型氟中毒”问题提供了理论
依据。但是, 对氮肥施用后各形态氟之间的具体转
化过程和转化机制尚有待进一步研究。
4 结论
茶园施氮后短期内(约20~30 d)使土壤水溶态
氟含量显著降低, 使土壤交换态氟和铁锰结合态氟
含量降低; 长期(45~50 d)使土壤水溶态氟含量的降
低作用减弱, 使土壤交换态氟和铁锰结合态的含量
增加。
氮肥施入茶园土壤后的转化过程引起土壤NH4+-N、
NO3-N含量的变化, 同时引起土壤pH的改变。土壤
pH与土壤水溶态氟呈极显著负相关, 与其他3种形
态氟相关性不显著。0~20 cm土壤水溶态氟、铁锰结
合态氟与NH4+-N分别呈极显著负、正相关, 20~40 cm
土壤水溶态氟、交换态氟与NO3-N分别呈极显著正、
负相关。土壤铁锰结合态氟与交换态氟、有机结合态
氟呈显著、极显著正相关, 但与水溶态氟均无显著相
第 12期 张永利等: 施氮对茶园土壤氟和茶树新梢氟含量的影响 1569


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关性。
春茶前后施氮可以降低春、夏、秋茶树新梢一
芽四叶和一芽五叶氟含量, 但未达显著水平, 对夏、
秋茶的降低效果大于春茶 ; 在一定施氮量范围内
(360~ 720 kghm2), 施氮量大, 对茶树新梢氟含量
的降低作用反而减弱。
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