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Analysis on current status of soil environmental quality of tea gardens in Jiangsu Province

江苏茶园土壤环境质量现状分析



全 文 :     江苏省科技厅攻关项目“江苏省无公害茶叶产业化生产技术体系研究”(BE2002315)资助
收稿日期 :20050107   改回日期 :20050515
江苏茶园土壤环境质量现状分析 
宗良纲  周  俊  罗  敏  陆丽君
(南京农业大学资源与环境学院  南京   210095)  
费新东
(江苏省农林厅  南京   210029)
摘  要  通过对江苏 20多个典型茶场的调查取样 ,分析了江苏典型茶园的土壤肥力和环境质量状况 。结果表明 ,
江苏茶园土壤总体肥力状况良好 ,少数茶场的土壤有机质含量偏低 。茶园土壤施用的有机肥中 ,菜饼肥有机质含
量较高 ,养分组成合理 ,重金属含量低 ,适合茶园长期施用 。在茶园施肥管理方面 ,普遍存在有机肥施用时间偏晚
的现象 。此外 ,江苏茶园土壤存在较明显的酸化现象 ,且有加重趋势 。个别茶场的土壤中 Pb含量超标需引起重
视 ,否则会导致茶叶中 Pb含量超标而影响茶叶质量的安全性 。
关键词  茶园  土壤环境质量  施肥管理  土壤酸化   Pb
Analysis on current status of soil environmental quality of tea gardens in Jiangsu Province .ZONG LiangGang ,ZHOU
Jun ,LUO Min ,LU LiJun(College of Resources and Environmental Sciences ,Nanjing Agricultural University ,Nanjing
210095 ,China) ,FEI XinDong (Department of Agriculture and Forestry of Jiangsu ,Nanjing 210029 ,China) , CJEA ,
2006 ,14(4) :61 ~ 64
Abstract   Based on two years field research , the soil fertility and the soil environmental quality of typical tea gardens in
Jiangsu Province were analyzed .The results show that the tea garden soils are generally fecund ,but the soil organic mat
ter content is appreciably low in some tea gardens .Among the fertilizers applied , the rapeseed meal is of reasonable nutri
ent composition ,high organic matter content and low heavy mental content ,so it is the best organic fertilizer for a long
term application in tea gardens . In the regular management of tea gardens , the fertilization is usually delayed 1 ~ 2
months .Acidification is serious in the majority of tea garden soil ,moreover , the lead content of soil exceeds the standard
in a few areas .The high lead content of soil can cause the lead content in tea to exceed the standard , thus influencing the
safety of tea quality .
Key words   Tea garden ,Environmental quality of soil ,Management of fertilization ,Acidification ,Lead
(Received Jan .7 ,2005 ; revised May 15 ,2005)
江苏是我国重要的茶叶生产省份之一 ,其茶叶生产一直呈稳步发展的趋势 ,这对促进江苏经济发展 ,提
高农民收入起到了积极作用 。 但是随着社会经济的发展 ,特别是工业“三废”的排放和化肥农药的大量施
用 ,茶园土壤受到污染 ,茶叶质量降低 。 近年来 ,国内不断有关于茶叶中重金属和农药残留等有害物超
标[1 ,2]的报道 。同时 ,茶园土壤重金属污染 ,在土壤酸化[3]背景下危害极大 ,直接影响了茶叶的产量和品质 。
本研究试图通过对江苏典型茶园的调查分析 ,从总体上掌握江苏茶园土壤的肥力水平 、施肥管理状况 、土壤
酸化程度以及重金属含量状况 ,分析影响江苏茶叶生产的主要限制因子 ,旨在为进一步调整农业产业结构 、
促进茶叶生产的合理区划和科学管理 、加快江苏无公害茶叶生产基地建设提供依据 。
1  研究方法
根据江苏省无公害茶叶生产基地的分布状况 ,于 2003 年 4 月 ~ 2004 年 5 月实地调查了苏州 、无锡 、常
州 、扬州 、镇江 、南京等地区的 20 多个较大规模典型茶场 ,了解各茶场的种植环境和施肥管理等情况 。 按统
一方法分别采集各茶场代表性茶园土壤和茶叶样品 ,进行实验室分析 。 土壤样品以 0 ~ 20cm 的表层混合土
样为主 ,采样时根据茶园的面积和地形 ,决定采样点的数量和分布 。每个茶场选择代表性茶园 ,设置 6 ~ 8个
采样点 ,将各采样点的土样混合均匀 ,用四分法弃取至各混合土样保留 1kg 左右 。 土样经风干 、磨碎分别过
2mm筛和 0149mm筛备用 。茶叶鲜样的采集均以 1芽 1叶为准 ,采样点与土壤样点对应 ,以便分析土壤质
第 14卷第 4期 中 国 生 态 农 业 学 报 Vol .14   No .4
2 0 0 6年 1 0月 Chinese Journal of EcoAgriculture Oct .,  2006
量与茶叶品质的相关性 。当天采回的鲜叶 ,经去离子水洗净 ,杀青后烘至恒重 ,粉碎过筛后待测 。 此外 ,从
市场上购买产自江苏的 38种不同档次的成品茶叶和 4 种茶园常用有机肥料 ,风干粉碎 ,以备测定分析 。 土
壤 、茶叶和肥料样品的分析参照农化分析方法[4] 。 土壤与有机肥 pH 值的测定采用水浸提电位法(液固比
25∶1) ;土壤有机质的测定用外加热重铬酸钾氧化容量法 ;土壤与有机肥中全 N 的测定用 H2SO4 消解凯
氏定 N 法 ;有机肥中全 P测定用 H2 SO4 HNO3消煮钒钼黄比色法 ;土壤有效磷的测定用碳酸氢钠浸提法 ;
土壤有效钾的测定用乙酸铵提取法 ;土壤中重金属(Pb 、Cu)全量测定用王水HClO4 消煮原子吸收光谱法(美国
Varian公司的 SpectrAA 220 原子吸收光谱仪) ;有机肥和植株中重金属(Pb 、Cu)总量测定用 HNO3HClO4 消煮
原子石墨法(GTA) 。
2  结果与分析
21  土壤基本肥力状况
茶叶产量和品质与土壤肥力有密切联系 ,肥沃的茶园土壤是实现茶园优质高产的基本保证 。 对采集的
茶园土壤样品进行了主要理化性质的分析(结果见表 1) ,从总体上判断茶园土壤的肥力状况 ,分析土壤肥力
的限制因子 ,以便因地制宜地进行茶园施肥等方面的管理 。 由表 1 可知 ,大部分江苏茶园土壤 pH 在 40 ~
50 之间 ,而一般认为茶树生长适宜的土壤 pH在 45 ~ 60之间 ,以 55 为最适值[5 ,6] 。 由此可见所调查的
茶园中约 45 % 的土壤 pH偏低 ,茶树生长可能受到不利影响 。同时 ,土壤肥力的检测结果表明 ,江苏茶园的
土壤肥力总体状况较好 。国家绿色食品产地环境质量标准(NY/T391 — 2000)中园地土壤的肥力分级标准
为 :Ⅱ级(尚可级)土壤 ,有机质含量 15 ~ 20g/kg ,全 N 含量 08 ~ 10g/kg ,有效磷含量 5 ~ 10mg/kg ,有效钾
含量 50 ~ 100mg/kg ,质地包括砂壤 、中壤和重壤 ;各类养分含量高于Ⅱ级标准上限值的为Ⅰ级(优良级) ,低于
Ⅱ级标准下限值的为 Ⅲ级(较差级) 。据此标准 ,所检测的 11 个茶园中 ,土壤有机质含量达到Ⅰ级的占 82 % ,Ⅱ
级占 9 % ,Ⅲ级占 9 % ;土壤全 N 、有效磷含量均全部达到Ⅰ级 ;土壤有效钾含量达到Ⅰ级的占 91 % ,Ⅱ级占 9 % ;
土壤质地均属Ⅱ级 。可见 ,江苏的茶园土壤普遍肥沃 ,土壤 N 、P 、K 含量丰富 ,可为茶树生长提供充足的养
分 。但个别茶园土壤中有机质含量明显不足 。因而 ,在茶园施肥时应进一步增加有机肥的施用量 。
表 1  典型茶园土壤主要理化性质检测结果
Tab1   Analyzing results of soil physical and chemical properties of typical tea gardens
茶场名称 pH 有机质/g·kg - 1 全 N/g·kg - 1 碱解氮/mg·kg - 1 有效磷/mg·kg - 1 有效钾/mg·kg - 1 土壤质地
Names of Organic mat ter Total N Alkalihydrolisis N Available P Available K Soil
tea gardens tex ture
苏州邓尉山 451 ± 002 2445 ± 012 168 ± 003 15746 ± 381 4763 ± 124 10571 ± 302 重壤土
苏 州 树 山 398 ± 001 2043 ± 030 156 ± 001 18435 ± 313 4257 ± 081 9754 ± 158 中壤土
宜 兴 阳 羡 504 ± 002 2276 ± 017 224 ± 002 20938 ± 634 5981 ± 064 20438 ± 766 重壤土
宜 兴 九 龙 475 ± 000 2169 ± 009 114 ± 002 9407 ± 258 2011 ± 103 10275 ± 362 重壤土
宜 兴 岭 下 399 ± 001 3159 ± 009 176 ± 007 21265 ± 462 6761 ± 049 15743 ± 297 重壤土
宜 兴 新 街 427 ± 001 2989 ± 040 129 ± 001 10471 ± 167 2849 ± 072 12137 ± 141 重壤土
镇 江 南 山 464 ± 001 1626 ± 025 128 ± 005 9748 ± 194 4158 ± 127 19506 ± 438 中壤土
句 容 高 庙 436 ± 002 1067 ± 028 126 ± 007 10713 ± 273 2324 ± 041 13373 ± 231 中壤土
溧水傅家边 462 ± 001 2207 ± 006 134 ± 006 11023 ± 344 5769 ± 057 18327 ± 424 中壤土
高 淳 青 山 440 ± 003 3363 ± 021 206 ± 004 14183 ± 379 5260 ± 135 21639 ± 557 重壤土
南京林场村 507 ± 001 2197 ± 014 138 ± 003 10267 ± 232 4675 ± 069 16745 ± 448 重壤土
22  茶园土壤有机肥施用状况
目前大部分茶场都不同程度地通过施用有机肥维持土壤肥力 ,满足茶树生长对养分的要求 。 增施有机
肥以改变江苏茶园土壤中有机质含量偏低的状况 ,但首先应考虑所施用的有机肥质量 。 对江苏茶叶生产中
4种常用有机肥(菜饼肥 、有机复合肥 、鸡粪和堆肥)养分状况和重金属含量进行检测 ,结果表明菜饼肥有机
质含量丰富 ,养分比例合理 ,重金属含量低 ,最适合江苏茶园施用 。 从有机质含量上看 ,菜饼中有机质含量
达 9141 % ,远高于其余 3 种有机肥(有机质含量均在 60 % 左右) 。 从养分配比上看 ,我国推荐的茶园 N 、P 、
K 肥使用比例为 2 ~ 4∶1∶1[7] ,菜饼肥中全 N 、全 P 、全 K 的含量分别为 719 % 、127 % 、162 % ,养分组成相
对均衡 。从重金属含量上看 ,根据国家无公害茶叶生产技术规程(NY/T5018 — 2001)中有机肥质量标准 ,茶
园所用肥料的 Cu ≤ 400mg/kg 、Pb ≤ 60mg/kg 、Cd ≤ 3mg/kg ,检测的 4种肥料上述 3项指标均符合要求 ,但鸡
粪的 Cu含量和堆肥的 Cd含量相对较高 ,而菜饼的各类重金属含量均最低 。为改善茶园土壤有机质含量偏
低的现状 ,除加大有机肥的施用力度外 ,进行合理的施肥管理也很重要 。 根据茶树对养分的需求和吸收规
62  中 国 生 态 农 业 学 报 第 14卷
律 ,调控有机肥的施用数量和时间 ,才能提高有机肥的利用效率 。 对江苏各地区 20 个茶场的有机肥施用管
理情况调查表明 ,85 %的茶园将有机肥作为基肥于每年的 11 ~ 12 月份施用 ,施用总量为2500 ~ 6000kg/
hm2 。有研究表明 ,在长江中下游地区 ,长江以北茶区基肥可提早到 8 ~ 10 月施用 ,南方茶区 9 ~ 10 月施用 ,
有利于茶树对养分的吸收 ,可有效提高茶叶的产量和品质[7] 。可见 ,江苏茶场施用基肥的时间普遍偏晚 1 ~
2个月 ,这不利于茶树对养分的利用 ,降低了肥效 。 同时 ,调查中也获得了某些茶场施肥管理的成功经验 。
例如宜兴的九龙和新街茶场 ,采用黄豆与茶树间作 ,于黄豆收获前 ,将其耕翻入土 ,替代成品有机肥料 ,为茶
树生长提供充足的 N 素养分 。苏州的邓尉山茶场 ,在茶园内放养鸡群 ,鸡群不仅能捕食茶虫 ,预防茶园虫害
的发生 ,而且鸡粪增加了有机肥的来源 ,大幅度降低了成品有机肥的用量 。
23  土壤重金属含量
近年来 ,各地茶区茶叶中某些重金属含量超标 ,使茶叶出口受挫 ,价格下降 。为保证茶叶质量的安全性 ,我
国在茶叶卫生标准中 ,特别对茶叶的 Cu和 Pb 2种重金属的含量做出了限定 。根据国家无公害茶叶卫生指标
(NY5017 — 2001) ,茶叶中 Pb ≤ 5mg/kg 、Cu ≤ 60mg/kg 。为了解江苏茶叶中的重金属含量状况 ,对市售不同档次
的产自江苏各地区的成品茶叶进行检测 ,分析其中的 Pb和 Cu含量 。在 38个被检样品中 ,Pb和 Cu的合格率分
别为 974 %和 100 % 。茶叶中的 Cu含量一般为 7 ~ 20mg/kg ,全部达到无公害茶叶要求 ;而 Pb 含量一般在
15 ~ 30mg/kg之间 ,有 1个样品的 Pb含量高达 2497mg/kg ,远超出茶叶卫生标准 。可见 ,江苏茶叶中同样存
图 1  茶园土壤重金属测定
Fig1   Heavy metal contents of tea garden soils
在 Pb超标问题 。由于茶叶质量与土壤
状况联系紧密 ,土壤中的重金属含量直
接影响到茶叶对重金属的吸收量 。我国
无公害茶叶产地环境条件(NY5020 —
2001)中规定 ,土壤 Pb ≤ 250mg/kg ,土壤
Cu ≤ 150mg/kg 。 从调查的茶园土壤重
金属含量的测定结果可知(见图 1) ,土
壤中的 Cu 含量在 10 ~ 15mg/kg 之间 ,
低于国家无公害茶园的土壤 Cu含量标
准 。而土壤中 Pb含量一般低于 50mg/kg ,仅傅家边茶场的土壤 Pb含量偏高 ,达到 268mg/kg ,略高于无公害茶
园的土壤 Pb标准 。在调查取样时发现 ,该茶园靠近公路 ,这可能是土壤中 Pb超标的直接原因 。总体来看 ,江苏各
地茶场的土壤重金属状况基本正常 ,绝大多数茶园土壤的 Pb 、Cu指标均符合标准 。但个别茶园土壤中存在 Pb含
量超标的问题 ,应引起重视 ,并采取切实有效的措施 ,从耕作 、施肥 、管理等多方面加以调控 ,保证茶叶质量 。
图 2  茶叶鲜叶中 Pb(a) 、Cu(b)含量的测定
Fig2   Pb (a) and Cu (b) content of fresh leaves of tea
针对江苏少数茶园土壤
中存在的重金属超标现象 ,考
虑到土壤环境与茶叶质量的
相互关系 ,在对江苏典型茶场
土壤取样的同时 ,对应采集茶
叶鲜样 ,并根据无公害茶叶质
量要求检测了茶叶中的 Cu和
Pb的含量 。 结果表明 ,鲜叶
中的 Cu含量均低于 20mg/kg
(见图 2b) ,符合无公害茶叶卫生标准 ;鲜叶与土壤中的 Cu含量之间并无明显相关性 ,这与黄苹等人对茶叶与土
壤中 Cu含量相关性研究的结果吻合 。这主要由于茶树对 Cu的吸收规律是“主动有效式”吸收 ,即茶叶中 Cu的
含量主要由茶树生长发育和生理代谢的需要量决定[8] 。鲜叶中的 Pb含量除傅家边茶园的样品超标外 ,其余的
含量都小于 3mg/kg(见图 2a) 。而傅家边茶园的土壤 Pb含量同样也超过了国家无公害茶园土壤环境质量标
准 ,说明土壤中的 Pb含量高是茶叶中 Pb含量超标的直接原因 。也有研究表明茶叶与土壤中的 Pb含量呈正相
关关系[9] 。由此进一步证实 ,要解决茶叶的 Pb超标问题 ,必须有效地控制土壤中的 Pb含量 。
24  土壤酸化程度
土壤酸化是我国各茶区普遍存在的问题 。对江苏 20个茶园土壤 pH的检测结果表明 ,江苏茶园土壤存
在不同程度的酸化 。为进一步了解茶园土壤的酸化程度和趋势 ,选择其中 5个茶场分两层采集茶园混合土样
第 4期 宗良纲等 :江苏茶园土壤环境质量现状分析 63 
图 3  茶园土壤不同土层 pH状况
Fig3   Soil pH in different layers of tea gardens
(0 ~ 20cm 和 20 ~ 40cm) ,测定土壤 pH 。 从不同
土层土壤 pH 测定结果可以看出(如图 3) ,0 ~
20cm土层的 pH普遍低于 20 ~ 40cm 土层 ,个别
样品两层土壤相差达 1 个 pH 单位 。 一般认为
下层土壤的 pH 更接近于背景值 ,表层土壤 pH
的降低 ,则是土壤酸化的结果 。 另一方面 ,将部
分茶园土壤的 pH 与该园土壤 10 年前的 pH 相
比较 ,也可看出江苏茶园土壤酸化的趋势 。 程正
芳等于 1994 年所测定的江苏句容高庙 、宜兴新
街和高淳青山茶场的表层土壤 pH(H2O)值分别
为 487 、476 、447[10] ,而 2004 年测得 3个茶场
土壤的 pH值分别降低到 436 、427 、440 。可见 ,无论从茶园土壤 pH在不同土层空间分布的状况上看 ,还
是从其随时间的演化来看 ,江苏茶园土壤都呈明显的酸化趋势 。茶园土壤的酸化危害严重 ,对土壤 pH 低于
45 ,尤其对个别 pH低于 40 的茶园应积极采取措施 。白云石粉能有效提高茶园土壤的 pH ,可根据各茶园
土壤的 pH状况适量投加 。另外 ,有机肥的施用可增强土壤的缓冲性能 ,对缓解土壤酸化也可以起到很好的
辅助作用[3] ,但同时需考虑到有机肥本身 pH对土壤酸度的影响 。 20 世纪 80 年代以来 ,我国茶园土壤的酸
化速度相当惊人[11] 。研究表明 ,导致茶园土壤酸化的原因包括 :化肥的大量使用 ,尤其是生理酸性肥料的过
度施用 ;茶树自身物质循环和茶树根系代谢有机酸的影响 ;环境条件的恶化(酸雨问题)也是一个可能的原
因[5 ,6] 。当茶园土壤的 pH降低到 45 ,甚至 40 以下时 ,茶园土壤的理化性状恶化 。 土壤微生物区系受到
破坏 ,从而抑制了茶树根系吸收营养元素的能力 ;导致土壤中 K 、Ca 、Mg 、Zn 、Cu 等元素大量流失 ,造成土壤
和茶树体内营养元素比例失调和缺乏 ,致使茶树衰亡 ;降低施肥效果 ,影响茶树品质和产量的提高 。 严重的
土壤酸化更是土壤退化的表现[6] 。 江苏茶园土壤的酸化问题已日趋严重 ,这将提高土壤中的重金属活性 ,
增加重金属向茶叶中转移的可能性 ,对保证茶叶安全性极为不利 ,值得高度重视 。
3  小  结
江苏茶园土壤肥力总体状况良好 ,土壤养分中的 N 、P 、K 含量丰富 ,个别茶场土壤有机质含量偏低 ,应
适当增施有机肥 。在几种茶园常用有机肥中 ,菜饼肥有机质含量丰富 ,养分组成合理 ,重金属含量低 ,是最
适合茶园施用的优质有机肥 。在有机肥的施用管理方面 ,江苏茶园普遍存在施肥时间偏晚的现象 ,需要改
进 。在所调查的茶场土壤中 Cu含量均达标 ,但 Pb 含量存在个别超标现象 ,这直接影响到茶叶质量的安全
性 。对 38种成品茶叶检测的结果表明 ,只有 1个品种茶叶中 Pb 含量超过无公害茶叶质量标准 。 土壤中的
Pb含量高是茶叶 Pb含量超标的直接原因 ,要控制茶叶 Pb超标必须从防治土壤 Pb 污染入手 。 江苏茶园土
壤存在较为严重的酸化趋势 ,无论是从时间尺度还是土体中不同土层的空间尺度分析 ,这种酸化的趋势都
十分明显 。为防止茶园土壤酸化的加剧和减轻重金属污染的危害 ,可根据具体情况 ,通过施用适量白云石
粉和增施有机肥进行调控 。
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