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user: 3. 结果与分析 3.1. 茶园土壤pH与交换性酸含量 茶树是一种喜酸性经济作物，能在pH3.2~6.8的土壤中生长，其最适宜pH是4.5~5.5。 [ 13 ] 但是茶树生长的土壤下限很宽松，有很多高产茶树就生长在PH低于5的土壤上。但当pH值小于4.0时将影响茶树的正常生长和茶叶品质，同时茶园土壤酸化程度的加剧会增加土壤重金属的活性，增加重金属向茶叶中转移的可能，从而危害人体健康。 供试茶园土壤pH值的测定结果如图1所示。从图1可以看出14个供试土壤样品中，只有位于浉河港镇天星寨这一个茶园的土壤pH在茶园土壤最适pH4.5~5.5范围内，其余的样品均低于最适pH的下限4.5，对茶树生长而言，过低的pH无疑会影响茶叶的品质和产量。这与郭桂义、唐剑锋、吴淑萍 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] Table 1 Investigation on habitat condition of tea garden teste 编号 采样地点 茶树品种 树龄 海拔 坡向 坡度 周围环境描述 TLB 谭家河乡凌岗村 信阳旱茶 30余年 112.5 m 北坡 45˚ 茶园里有散养鸡，与树间种 TZN 谭家河乡周家墩 未知 未知 115.6 m 南坡 40˚ 山脚池塘，西侧临路，与树间种 TFX 谭家河乡凤凰山老龙沟 信阳旱茶 20年 138.4 m 西坡 52˚ 与马尾松间种 SM1B 浉河港乡马家畈 外地清茶 16年 125.4 m 西山北坡 48˚ 北侧为林地 SM2X 浉河港乡马家畈 信阳旱茶 30余年 130.7 m 东山西坡 30˚ 2010年因病虫害严重， 放火烧过后就一直自然生长 SM3X 浉河港乡马家畈 信阳旱茶 38年 120.5 m 东山西坡 18˚ 茶园环境 STX 浉河港乡天星寨 龙井43号 16年 385.7 m 西坡 38˚ 山顶，林地较多 SBP 浉河港乡白庙村村白庙组 福建大白茶7号 16年 135.3 m 路南平地 0˚ 南侧是茶园，北侧临路，稻改茶 SLD 浉河港乡林场村八里坡组 福建大白茶7号 16年 284.3 m 东坡 25˚ 东西侧为茶园，南侧是林地 SHB 浉河港乡黑龙潭南风岈 福云六号 16年 283.9 m 北坡 48˚ 坡地，间作有树 DPD 董家河乡平桥水库 福云六号 8年 147.4 m 东南坡 20˚ 南北侧林地，西侧背靠山，东临董家河上游 DTX 董家河乡石板山塔耳湾村 未知 16年 229.4 m 西坡 35˚ 东边山脚临路，南侧小片林地 DH1D 董家河乡黑土门村 信阳旱茶 15年 301.9 m 东陂 36˚ 东侧山脚临路，林地较多 DH2X 董家河乡黑土门村 信阳旱茶 15年 310.6 m 西坡 38˚ 周围有小片林地 表1. 供试茶园生境状况调查表 注：土样编号为3个字母组合。第一个字母表示乡镇，T表示谭家河，D表示董家河，S表示浉河港；第二个字母表示村名，例如天星寨用T表示，林岗村用L表示，数字表示同一村的不同地块；第三个字母表示坡向，分别用D表示东坡，X表示西坡，N表示南坡，B表示北坡。 图1. 土壤的pH与交换性酸 等人的研究结果一致。同时，大量研究表明 [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] ，我国茶园土壤都存在酸化的趋势。为进一步探究土壤pH偏低的原因，本文又测定了土壤的交换性氢和交换性铝，由图1可知土壤pH与交换性氢和交换性铝成显著负相关，特别是与交换性铝的负相关性更显著。pH最高的浉河港镇天新寨茶园STX对应的交换性酸含量最低。鉴于此，建议通过合理施用有机肥、碱性肥料或碱性物质如石灰、白云石粉或生物碳等，逐步调节信阳茶园土壤的pH值，创造一个最适宜茶树生长的pH值范围，对于提高茶叶的品质具有非常重要的意义。 3.2. 茶园土壤养分性质 3.2.1. 茶园土壤养分要素的统计学特征 按照反映离散程度的变异系数对养分变异性进行分级，变异系数 < 10%为弱变异性；变异系数10%~100%之间为中等变异性；变异系数 > 100%为强变异性 [ 17 ] 。从表2看出茶园土壤养分含量的变异系数在5.50%~107.19%之间，其中速效磷变异系数最大，属于强变异性，其余各养分均属中等变异性，pH变异系数最小，为弱变异性。 3.2.2. 茶园土壤养分含量 供试茶园土壤有机质测定结果如图2(a)所示，由图可知，供试茶园土壤有机质范围为20.67~56.09g/kg，均能达到表3高产优质茶园的肥力指标，大于20g/kg。表明供试茶园土壤有机质含量充足，能满足茶叶生长所需。 由图2(b)可知，除董家河平桥水库编号为DPD的茶园土壤全氮量为1.31 g/kg，未达到1.5 g/kg，其余样品全部满足表3中高产优质茶园肥力指标的全氮含量。供试茶园中有12个土壤碱解氮含量大于高产优质茶园碱解氮的肥力标准120 mg/kg，其余2个茶园TLB和DPD也基本达到了100 mg/kg，略低于120 mg/kg。总之，信阳茶园土壤氮素供应是充足的，这与郭桂义、唐剑锋 [ 1 ] [ 3 ] 的研究结果一致。为了实现信阳浉河区茶园土壤的健康可持续发展，为了保证生产出高品质的茶叶产品，在今后的茶园管理过程中应适当减少氮肥的施用量，增加有机肥的施用量。 由表3可知高产优质茶园土壤有效磷含量应大于10 mg/kg，从图2(c)可以看出14个供试样品中速效磷的含量均大于10 mg/kg，但是有效磷含量变化范围在11.07~274.67 mg/kg之间，变异系数为107.19%，说明各采样点差异较大。供试样品中，编号为SBP茶园速效磷最高为274.67 mg/kg，此茶园地势较低， Table 2 Statistical characteristics of soil nutrient status in tea garde 茶园土壤 最小值 最大值 均值 标准差 变异系数(%) pH 3.383 4.701 4.185 0.23 5.50 有机质(g/kg) 20.67 56.09 38.47 11.34 29.48 全氮(g/kg) 1.31 3.39 2.10 0.56 26.67 碱解氮(mg/kg) 96.21 193.4 151.3 33.58 22.18 有效磷(mg/kg) 11.07 274.67 65.01 69.69 107.19 速效钾(mg/kg) 65.91 278.08 175.48 62.64 35.70 表2. 茶园土壤的养分状况统计学特征 Table 3 Fertility index of high yield and good quality tea garden [18 性质 pH 有机质 全氮 碱解氮 有效磷 速效钾 g/kg g/kg mg/kg mg/kg mg/kg 含量 4.5-5.5 ≥ 20 ≥ 1.5 ≥ 120 ≥ 10 ≥ 100 表3. 高产优质茶园肥力指标 [ 18 ] 图2. 茶园土壤养分含量 由稻田改为茶园，可能造成土壤磷含量积累所致。 由图2(d)可以看出供试茶园中，有12个茶园土壤速效钾含量均高于表3高产优质茶园肥力指标值的100 mg/kg，仅有DPD和DTX这2个土样未达到优质茶园速效钾标准，而且均位于董家河镇。这是由于董家河镇是信阳市相对开发较晚的茶园，茶农施肥经验不足，偏施N、P，忽视K肥施用有关，因此在今后茶园管理中，除通过增施有机肥改良土壤外，还要做到平衡施肥，以确定土壤养分供应充足。 3.3. 茶园土壤微生物丰度和生物多样性特征 在自然土壤中生存着大量的微生物群，它们进行着一系列复杂的生物化学反应，对土壤肥力的作用举足轻重。但是环境中的微生物只有1%可用传统的平板计数法分离培养，所以这种方法并不适合微生物群落结构的分析。而高通量测序解决了不可培养这个问题，能够准确的反应土壤中微生物群落的丰度和多样性。Sequence表示测得的序列数，把序列之间相似度高于97%的定义为一个OUT (Operational Taxonomic Units)，每个OTU对应一种微生物。微生物群落丰度用Chao1和ACE指数表示。群落多样性用Shannon指数表示，Shannon值越大，说明群落多样性越高。Coverage是指各样本文库的覆盖率，其数值越高，则样本中序列被测出的概率越高，而没有被测出的概率越低。 由于浉河港镇是浉河区种植茶园年限最久的地区，因此对该镇的7个土壤样品进行高通量基因测序，细菌的测序结果如表4所示。细菌群落丰度最高的茶园为SHB，该茶园相比于其他茶园位于高海拔地区且施用过生物有机肥，茶园STX和SM1B的微生物丰度也相对较高，其中STX是所采茶园中海拔最高的，SM1B施用过有机肥料。群落多样性高的3个茶园分别是SLD、SHB和SBP，这3个茶园相比于其他茶园均施用过同种生物有机肥，且这3块茶园的样本文库覆盖率也最低。说明施用生物有机肥提高了茶园土壤的细菌群落丰度和多样性。 3.4. 茶叶品质指标及其与土壤养分含量的相关性分析 3.4.1. 供试茶叶品质指标 茶叶品质一般包括水浸出物、咖啡碱、茶多酚和氨基酸等几种。百芽头重能反映茶树长势、茶芽饱满度和茶叶产量等。水浸出物在一定程度上反映了茶汤的浓淡和厚薄，是茶叶品质的综合表现，其含量一般在30%~47%，高品质信阳毛尖的水浸出物含量一般要求在38%以上。 [ 19 ] 咖啡碱能增强茶汤的醇度和鲜爽度，减轻苦味和粗涩味，但当其含量超过一定限度时将导致苦味显露，茶叶品质下降，一般含量在2%~4%。 [ 20 ] 茶多酚含量一般20%~25%，茶多酚含量过高，茶汤滋味苦涩，过低而滋味平淡。黄建琴等 [ 21 ] 的研究发现绿茶茶汤的鲜浓味大多是由茶氨酸决定，构成茶汤鲜味的主体物质是氨基酸，茶叶氨基酸含量应3%在以上，且越高越好。 供试茶园的茶叶品质如图3所示。供试样品水浸出物如图3(a)所示，均达到高品质信阳毛尖的标准大于38%；由图3(b)可知，咖啡碱的含量均在2%~4%之间；由图3(c)可以看出，供试茶园茶样茶多酚含量在16.46%~19.68%，低于优质茶叶茶多酚含量20%~25%，这可能是由于杀青不及时或者处理不当等原因导致茶多酚氧化所致；由图3(d)可知，供试样品中，仅TZX和SHB氨基酸含量稍低于3%。研究表明，所测的茶叶样品中，供试茶叶品质均满足优质茶叶的标准。 3.4.2. 茶叶品质与土壤养分含量的相关性 土壤是茶树生长的基础，土壤肥力的高低与茶叶品质有着密切的关系，通过对茶叶品质和土壤养分含量的偏相关性分析，找出其中相应关系，可以为今后茶园管理，进一步提高茶叶品质提供理论支撑。如表5所示偏相关性分析的结果看出，供试茶园茶叶百芽头重与土壤全氮的偏相关系数为0.770，两者极显著正相关；水浸出物和咖啡碱的含量与土壤全氮的偏相关系数要明显高于其他土壤养分；氨基酸的含量与碱解氮的偏相关性更显著；而茶多酚含量与土壤中有效磷的偏相关性更为显著，这与胡明宇和梁远发 [ 4 ] [ 5 ] 的研究结果基本相一致。但是由于茶叶品质与土壤养分的相关性是很复杂的，并不是只与某种单一的土壤养分有关，而是各种养分相互作用的综合结果。 Table 4 The abundance and diversity index of bacterial communit 样品 Sequence OTUs ACE Chao1 Shannon Coverage SM1B 40，025 4957 22，355 14，110 6.5344 0.9233 SM2B 30，821 4034 16，790 11，140 6.4511 0.9201 SM3B 31，791 3304 17，673 10，783 5.9565 0.9341 STX 30，730 6075 22，969 15，427 7.0568 0.8781 SBP 10，294 3884 18，146 9929 7.3069 0.7447 SLD 14，944 4778 15，828 10，552 7.5589 0.8063 SHB 14，184 5466 33，211 17，255 7.3184 0.7189 表4. 细菌群落丰度和多样性指数 Table 5 Partial correlation analysis of tea quality and soil nutrient 品质 全氮 碱解氮 有效磷 有效钾 有机质 百芽头重 0.770 ** 0.630 −0.795 ** −0.096 −0.828 ** 水浸出物 0.611 −0.138 −0.506 −0.452 −0.240 咖啡碱 0.416 −0.088 −0.258 −0.075 −0.176 氨基酸 0.106 0.422 0.126 −0.522 −0.156 茶多酚 −0.353 0.221 0.372 0.034 0.171 表5. 茶叶品质与土壤养分的偏相关分析 注： ** 在0.01水平上显著相关。 图3. 信阳茶区茶叶品质