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西北秦巴山区茶园土壤质量状况调查

武丹 赵倩玉
  
科创媒体号
2025年358期
1.陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司 陕西省西安市 2.陕西农业发展集团有限公司 陕西省西安市 3.自然资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室 陕西省西安市 4.陕西省土地整治工程技术研究中心

摘要:本文选取西北秦巴山区茶园土壤作为研究对象,通过实地采样、实验室检测以及文献分析,对西北秦巴山区茶园土壤质量展开全面调查,从产业发展、生态保护、区域经济这三个角度出发,阐述土壤质量调查的主要意义,归纳出土壤酸化加剧、养分失衡、重金属潜在污染这三大核心问题,针对每一个问题,联系有关理论与实践建议,给出对应的改良策略。研究结论可为秦巴山区茶园土壤改良、茶叶产业高质量发展以及生态环境保护提供科学依据,从而推动秦巴山区达成“生态美、产业兴、百姓富”的发展目标。

关键词:西北秦巴山区;茶园土壤;土壤质量;优化策略

引言:西北秦巴山区处在我国南北地理分界线上,气候温和湿润,雨量充份,土壤种类繁多,生长茶叶有着天然条件上的好处。近几年,乡村振兴战略推动之后,秦巴山区茶树种植面积一直增多,茶产业成了当地农民增收和农业增产的主导产业之一。不过,由于自然环境变化,种植方法不当,经营管理水平落后等情况引发茶园土壤质量问题慢慢显现出来,限制茶叶产量和质量的改进,也给区域生态环境带来隐患,土壤对于茶叶而言是生长的基础,土壤好坏会直接影响茶叶的口感、味道以及营养物质,土壤情况也跟整个生态体系的稳定紧密联系起来。茶园土地的物理化学属性,营养物质含量及污染状况通过茶树生长过程会对茶叶的质量产生直接影响,从而关系到产业的市场竞争力和长久性。秦巴山区还是我国重要的生态屏障,茶园土壤的健康状况还同区域水土保持、生物多样性维持等生态功能息息相关。所以,针对西北秦巴山区茶园土壤质量状况展开调查,探究茶园土壤质量存在的问题,给出切实可行的改良策略,具有非常重要的现实意义和理论价值。基于此,本文依据实地调查以及有关研究成果,从意义、问题、策略这三方面展开论述,希望给秦巴山区茶园土壤管理及茶叶产业可持续发展提供借鉴。

一、西北秦巴山区茶园土壤质量调查的核心意义

(一)茶叶产业高质量发展的基础保障

茶叶产业属于秦巴山区的特色优势产业,土壤质量是决定茶叶品质的关键要素,优质的土壤可以给茶树供应足够的养分、适宜的酸碱度和通气性,促使茶树根系生长,提升茶叶中茶多酚、氨基酸、咖啡碱等有效成分的含量,从而改善茶叶的口感和品质,不同等级的茶叶对土壤质量的需求存在差别,高端茶叶往往需求更合适的土壤环境、稳定酸碱度、均衡养分供给、良好的通气排水条件等。通过土壤质量调查,可以知晓这片区域茶园土壤的养分状况,酸碱度水平,理化性质等核心指标,精准把握不同地块土壤的优势和短板,进而有针对性地展开土壤改良,精准施肥。

(二) 区域生态环境稳定维护的重要措施

秦巴山区是生态屏障,涵养水源、保持水土、维持生物多样,茶园是农业生态系统重要部分,土壤质量关系生态环境稳定,如果酸化、养分流失、重金属污染等,茶树生长受影响,还会通过雨水淋溶、地表径流等污染周边水体、土壤,破坏生态平衡,土壤酸化破坏结构,降低保水保肥能力,增加水土流失风险,养分流失导致周边水体富营养化,影响水生生态系统,重金属污染有累积性、迁移性,一旦扩散,影响土壤-植物-动物-人类生态链。

(三)乡村振兴与农民增收的现实需求推动

在乡村振兴战略下,秦巴山区茶叶产业成为当地农民增收的一个重要渠道,尤其偏远的山区,茶叶种植往往就是当地农户家庭收入的主要来源。所以,由于土壤质量问题所造成的茶叶品质下降,生产量的变化会影响当地茶叶种植农民的收入,也阻碍着乡村振兴的发展。茶叶品质好坏,直接决定价格。一盒优质茶叶往往可以卖出数倍于普通茶叶的价格。而影响茶叶品质的关键因素之一就是土壤质量。对土壤进行质量调查,有针对性地解决土壤制约的问题,从而提升当地茶叶的产量以及茶的质量,从而增加当地茶叶的附加值,提升当地的茶叶种植农民的收入。并且科学地对土壤进行管理,从而减少茶叶种植中的成本,减少了茶叶种植农民盲目施加肥料以及用药造成的资源浪费,提高了土地资源的利用效率。使茶叶种植向绿色、高效、可持续方向发展。

二、西北秦巴山区茶园土壤质量存在的核心问题

(一)土壤酸化程度加剧,超出茶树生长适宜范围

茶树适宜在pH值为4.5-5.5的微酸性土壤中生长,这个酸碱度范围能够保证茶树根系对养分的正常吸收,保持茶树生理代谢的正常。但是,调查发现秦巴山区部分茶园土壤pH值已经低于4.0,酸化现象严重,并且呈现逐年加重的趋势,造成土壤酸化的原因主要有:长期大量使用氮肥(尿素、碳酸氢铵)等,在土壤中经过微生物分解后会产生氢离子,随着氢离子在土壤中的不断积累,土壤pH值就会不断下降。秦巴山区降水丰富,年降水量大,长期雨水淋溶会造成土壤中钙、镁、钾等碱性离子随雨水流失,使土壤酸化程度加剧。部分茶园连作时间过长,长期种植茶树,造成土壤中某些养分消耗过度。同时,茶树根系还会分泌一定量的有机酸,这些有机酸在土壤中不断积累,也会降低土壤的酸碱度。

(二)土壤养分失衡与供需匹配不足

在秦巴山区茶园土壤养分失衡普遍存在,而且不同地块之间的养分失衡存在差异,但是总体上呈现出了“三缺两过量”的典型特征:缺磷、缺钾、缺镁、缺锌、缺硼,氮素过量、有机质过少等。其主要影响因素是:一是种植户施肥没有科学理念,因为长期沿用传统的种植经验认为“施肥越多茶叶就长的越多”,特别是重施氮肥,认为氮肥能使茶树生长更快、长的好、茶叶产量增加,没有认识到氮肥的过量供给会造成其它养分不足,氮素的过量也会阻碍茶叶产量的提高,磷、钾元素及中微量元素(镁、锌、硼)同样对茶树的生长具有促进作用以及对茶叶质量有良好的促进作用,所以往往造成了土壤中过量氮素的存在,其它养分供应不足。二是茶园管理方式不精细,很多茶园种植户没有做到科学施肥,尤其是有机肥的使用,在土壤的管理中没有做到秸秆的还田利用,绿肥作物的种植等土壤培肥方式,使土壤的有机质无法得到及时的补充,随着茶园采摘量与茶叶生长耗养量的增加,土壤中的有机质逐渐减少。从而造成茶园土壤肥力降低。

(三)重金属潜在污染风险对茶叶质量安全的威胁

随着秦巴山区工业化、 城市化进程的推动,区域经济发展的环境压力逐渐显现,茶园土壤存在重金属潜在污染风险,主要污染物是铅、镉、汞等常见重金属元素,这些重金属的污染来源主要有:周围工业企业(采矿、冶炼、化工企业等)在生产过程中排放含有重金属的废气、废水、废渣,废气中的重金属经过大气沉降落在茶园土壤上,废水渗入地下,废渣随意堆放也会使重金属缓慢释放到土壤中[1]。农业生产过程中使用的部分劣质化肥、农药可能含有重金属杂质,这些杂质随肥料施用、农药喷洒进入土壤,长期积累后导致土壤重金属含量逐渐升高。

三、西北秦巴山区茶园土壤质量优化策略

(一)基于土壤酸碱度调节理论的改良方案

土壤酸碱度调节理论以土壤胶体的离子交换原理为基础,主要通过人为手段调节土壤中氢离子和碱性离子的比例,使土壤pH值恢复到适宜茶树生长的范围。认为土壤胶体表面吸附的离子处于动态平衡状态,当土壤中氢离子过多时,可向土壤中添加石灰、白云石粉等碱性物质,补充土壤中钙、镁等碱性离子,这些碱性离子与土壤胶体表面的氢离子发生交换,中和土壤中的氢离子和铝离子,提高土壤pH值。同时,改良+防控相结合,在改善当前土壤酸化状况的基础上,还要通过调整施肥结构、改善种植管理方式等措施,减少氢离子的产生和碱性离子的流失,提高土壤的缓冲能力,建立长期的土壤酸碱度维持机制,防止土壤再次酸化。

针对秦巴山区茶园土壤酸化问题,结合土壤酸碱度调节理论,提出如下实践建议:一是科学施用碱性改良剂,根据土壤酸化程度选择改良剂的种类和用量,对于轻度酸化土壤,可选用白云石粉等温和型碱性改良剂。对于中度以上酸化土壤,可适量选用石灰类改良剂,但要控制用量,防止短期内土壤pH值升高过快,改良剂施用时要遵循“均匀撒施、深耕翻土”原则,使改良剂与土壤充分混合,提高改良效果,可分次施用,避免一次性施用过多造成茶树应激。二是优化施肥结构,减少酸性肥料施用,减少氮肥施用量,选择中性或弱碱性肥料替代部分氮肥,同时增加有机肥、生物肥投入,有机肥在分解过程中会释放碱性物质,有助于中和土壤酸性,且能改善土壤结构,增强土壤缓冲能力,生物肥中含有的有益微生物还可以调节土壤微生态环境,促进养分转化。三是开展绿肥种植、秸秆还田,在茶园行间种植适宜的绿肥作物,待绿肥长到一定程度时,将其翻压入土中,绿肥分解后可以增加土壤中的有机质,调节土壤酸碱度[2]。茶叶采摘后留下的茶梗、修剪下来的枝条等秸秆粉碎后还田,也可以补充土壤有机质,改善土壤理化性质,辅助调节土壤酸碱度。四是加强土壤酸碱度监测,定期对茶园土壤pH值进行检测,了解茶园土壤酸化情况,根据监测结果及时调整改良措施,确保茶园土壤酸碱度长期处于茶树适宜生长的范围。

(二)基于平衡施肥理论的精准管理策略

平衡施肥理论又被叫做测土配方施肥理论,它的核心理念就是按照作物的需肥规则,土壤的供肥能力以及肥料效应去决定施肥的品种、数目、时间和办法,达成“缺啥补啥,少啥补啥”的准确施肥目的,做到养分的供需平衡,这个理论觉得,作物生长所必要的各种养分,这些养分之间又有协同效果或者抵触反应,只有当这些养分的供应和需求比照相一致时,才也许使得作物产量和质量一起上升,并且避免养分的糟蹋和土壤的污染,平衡施肥理论重视“以测土为根本”,依靠土壤检查来弄清楚土壤各种养分的含量和有效程度,评判土壤里面养分是不是充足,而且“以配方为中心”,依照土壤检查的结果,还有茶树在不同生长阶段的养分需求特点,形成适合的施肥配方,规定好氮、磷、钾和中微量元素适宜的施用比例。

按照平衡施肥理论,针对秦巴山区茶园土壤养分失衡情况,可给出以下操作建议:第一,创建土壤养分检测体系,定时给茶园土壤做采样检测,检测土壤有机质,氮、磷、钾以及中微量元素含量,依照检测成果分析土壤养分丰缺情况,为精准施肥给予科学依据,可联合当地农业技术推广部门,创建区域性的土壤检测服务平台,给种植户赋予方便的检测服务和施肥指导。第二,制定个性化施肥配方,依照土壤养分检测结果,茶树生长周期的需肥特性,制定差异化的施肥方案。在茶树萌芽期,要增大氮肥施用,促使新梢生长,不过要控制用量,防止氮素过量。在茶叶采摘期,要增大磷,钾以及中微量元素的施用,满足茶叶采摘时养分的消耗,改进茶叶品质,在冬季休眠期,以有机肥为主,适当施用无机肥,给茶树来年生长储备养分[3]。同时,依据土壤有机质含量,确定有机肥施肥量,逐步提高土壤有机质含量。三是推广科学施肥方法,根据茶园土壤类型及茶树生长情况选择合适的施肥方法,对土壤粘重、通气性差的茶园采用沟施,于茶树行间开沟施肥,增加土壤通气,利于根系吸收。对沙质土壤采用撒施后浇水的方式,减少养分流失。对缺少中微量元素的茶园采取撒施加叶面喷施的方法,提高中微量元素吸收率,同时合理安排施肥时间,避免雨天施肥,防止养分流失。四是抓好施肥技术培训,组织举办施肥技术培训班、田间培训,发放技术资料等方式,培训茶园种植户科学施肥技术,让种植户掌握均衡施肥技术,摒弃以往施肥盲目现象,并且组织技术人员深入茶园开展施肥技术指导,将施肥技术落实到实处。

(三)重金属污染防控策略

土壤重金属阻控理论主要是指土壤里重金属污染,可以通过各种物理、化学及生物手段,降低重金属的活性,从而降低作物吸收、积累重金属的程度,达到重金属污染阻控的目的。土壤里的重金属形态种类多样,形态之间重金属的活性和生物有效性也不相同。例如离子态、交换态形态的重金属活性高且容易被植物吸收,而沉淀态、吸附态、残渣态这些形态的重金属活性比较低,不容易被植物吸收[4]。所以,主要通过阻控的方法让土壤里的重金属变成离子态、交换态的重金属降低它的活性,同时降低外界的重金属输入,使重金属污染得到阻控。

结合土壤重金属阻控理论与秦巴山区茶园实际,针对重金属潜在污染风险,可采取如下实践建议:一是科学选用土壤改良剂,依据茶园土壤重金属种类及潜在污染程度,选择合适的改良剂类型,对于存在铅、镉潜在污染的茶园,可施用生物炭或蒙脱石类改良剂。借助其高比表面积与强吸附能力,将重金属离子固定为吸附态;对于酸性土壤中的重金属潜在污染,可配合施用石灰类改良剂,提升土壤pH值,促使重金属离子形成沉淀态,进一步降低活性,改良剂施用要遵循“均匀混合、分层施用”原则,保证与表层土壤充分融合,还要防止过量施用造成土壤理化性质失衡。二是改良茶园种植布局,在规划新茶园时,远离工业企业、采矿区、交通干线等潜在污染源,避免重金属通过大气沉降、水体渗透等方式进入茶园。对于已建成且靠近潜在污染源的茶园,可在茶园与污染源之间设立防护林带,挑选对重金属吸附能力强的树种,依靠林带拦截大气中的重金属颗粒,削减污染输入。三是规范农业投入品的使用,严格挑选化肥、农药等农业投入品,挑选正规厂家制造并符合国家质量标准的农业投入品,坚决杜绝采用重金属杂质含量大的劣质投入品,采用有机肥时,选用有机肥要腐熟彻底,且经过重金属检测,防止外源重金属污染物渗入土壤当中。四是建立起重金属监测预警机制,定时开展茶园周边土壤以及茶叶中重金属含量的监测工作,监测频次依照潜在被重金属污染风险的不同等级展开,污染风险高的地块每月检测一次,风险比较小的地块每三个月检测一次,创建一个区域性重金属污染预警体系,当土壤或者茶叶的重金属含量到达接近警戒线的时候,要及时地给予报警提醒,然后去引导茶农开展应急性防控工作。五是要推广低积累品种和生态种植,通过品种筛选试验,找出那些对重金属吸收积累能力相对较弱的茶树品种来进行种植,以此来缩减茶叶里面重金属含量的积累;推广采用“茶园+绿肥”、“茶园+林下经济” 这些生态种植的方法,在这种种植模式里,利用绿肥作物或者伴随生长的植物发挥出的吸附作用,来削减土壤当中的重金属活化程度,并改良茶园周围的整体生态环境。

结束语:西北秦巴山区茶园土壤质量好坏如何,是连接区域茶叶产业发展、生态环境稳定与乡村振兴推进的一根重要纽带,通过此次调查研究,我们清楚意识到,此地茶园土壤遭遇的酸化加重、养分失调、重金属潜在污染这三大问题,并不是孤立存在的,土壤酸化会加重养分失调和重金属活性,养分失调又会削减土壤抵抗逆境的能力,从而加大酸化和污染的风险,产生“问题叠加效应”、这些难题若长久得不到解决,就会冲淡秦巴山区茶叶的特色优势,进而破坏区域“生态-产业-经济”三者之间的平衡关系,妨碍可持续发展目标的达成。针对以上问题,本文提出的三大优化策略具有较强的针对性和可操作性:以土壤酸碱度调节理论为基础的改良策略,可以“改良+防控”双管齐下,缓解土壤酸化,恢复土壤基础理化功能。以平衡施肥理论为基础的精准管理策略,可以“测土-配方-施肥”闭环管理,养分供需匹配,夯实土壤肥力基础;以土壤重金属阻控理论为基础的防控策略,可以“阻控+避让”组合措施,降低重金属潜在风险,保障茶叶质量安全。

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科研项目:依托于陕西省土地工程建设集团内部科研项目(DJNY2024-32),陕西省科协企业创新争先青年人才托举计划项目《基于GIS与RS的陕西省耕地质量监测及预警系统设计》(20230113)

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