由于茶樹的自身代謝作用、氮肥的過量施用以及環境惡化等原因，茶園土壤酸化日趨嚴重。相關調查研究表明，蘇、浙、皖3省茶園最適宜茶樹生長的土壤由1990~1991年的59.4%下降到了1998年的20.3%,重慶市約有80%的茶園土壤處于不適宜茶樹生長的pH范圍,福建省寧德市茶園土壤平均pH僅為4.02,江蘇省有67%的茶園0~20cm土壤年酸化速率大于0.1個pH單位，其中33%的茶園土壤年酸化速率大于0.2個pH單位，50%的茶園土壤pH值低于4.隨著土壤酸化程度的加劇，營養元素流失加速，影響茶樹根系發育和養分吸收，茶樹生長受阻;同時增強土壤中重金屬活性，增加重金屬向茶葉轉移風險,危及茶葉質量安全。
研究表明，長期投入有機肥可有效控制農田土壤酸化，節約施肥成本，提高有機肥的資源利用率.微生物發酵床養殖技術是近年來廣泛推廣的養豬技術，在微生物發酵床養豬過程中，豬排泄的糞尿與墊料充分混合，實現了原位吸附、分解和消納，使發酵床墊料富含營養成分，形成優質的生物基質肥料.但關于發酵床墊料在生產中的應用還少見報道.為此，設置養豬場發酵床墊料（生物基質肥料）茶園施用長期定位試驗，以探討施用生物基質肥料對茶園土壤酸度的改良效果及機制，從而為養豬場發酵床墊料的資源化利用和茶園酸化土壤的改良提供理論基礎和技術支撐。
1材料與方法
1.1試驗地概況
研究試驗地位于福建省壽寧縣武曲鎮國營龍虎山茶場，東經119.57213°，北緯27.23270°，海拔163m,屬中亞熱帶海洋性季風氣候，年均降雨量1646mm,年無霜期285d,年平均溫度19.3℃；土壤系花崗巖坡積物發育的紅壤，試驗實施前（2008年11月）茶園土壤基礎理化性狀見表1.茶樹定植于2006年冬天，品種為紫牡丹，種植密度為行距1.5m,株距0.3m.
1.2試驗設計
試驗采用各處理等氮量投入，設計生物基質肥料和化肥不同配施比例，共5個處理，分別為CK:100%化肥，即完全施用化肥；M1:25%生物基質肥料+75%化肥；M2:50%生物基質肥料+50%化肥；M3:75%生物基質肥料+25%化肥；M4:100%生物基質肥料，完全施用生物基質肥料。隨機區組設計，試驗開始于2008年11月（2009年開始施基肥），小區面積30m2,3次重復。
2009年、2010年（茶樹幼齡期）施氮量150kg·hm-2,2011年、2012年每年肥料用量為施氮量300kg·hm-2;CK處理磷肥（P2O5）每年用量150kg·hm-2,鉀肥（K2O）每年用量150kg·hm-2.生物基質肥料有機碳含量（干基，下同）68.8%,全氮1.33%,全磷（P2O5）1.21%,全鉀（K2O）1.01%;化肥種類為尿素、硫酸鉀和過磷酸鈣。各處理中生物基質肥料和磷肥均在每年11月下旬做為基肥一次性施用，化學氮肥和鉀肥分基肥（占全年化肥用量40%,11月下旬）、催芽肥（30%,3月上旬）、秋茶追肥（30%,8月中下旬）的比例結合茶樹生長與營養特征在距離茶行20cm處開5~10cm淺溝施用。茶園其他管理措施一致。
1.3研究方法
1.3.1土壤取樣
土壤取樣時間為2012年11月（全年茶季結束后，基肥施用前），分0~20cm、20~40cm兩個土層取樣；每個土壤樣品由6個樣點組成，6個樣點在小區內隨機分布，每個樣點取4個鉆，分布于茶樹間、距離茶樹基部20、40、60cm處[14],同小區同土層土壤樣品混勻風干過篩用于土壤性狀測定。
1.3.2測試方法土壤有機碳采用外加熱K2Cr2O7氧化-容量法；土壤按m（土）∶V（水）=1∶2.5攪拌，復合電極測定pH值（德國sartorius,PB-21）；土壤交換性酸（H+、Al3+）用1mol·L-1KCl淋洗法提取，NaOH滴定法測定；土壤交換性鹽基陽離子用1mol·L-1醋酸銨提取，原子吸收分光光度法測定提取液中Ca2+和Mg2+含量，火焰光度法測定提取液中K+和Na+含量；土壤交換性鹽基總量采用加和法計算得出[15].土壤有效陽離子交換量（ECEC）采用交換性鹽基離子總量與交換性酸之和計算；鹽基飽和度為交換性鹽基離子總量與土壤有效陽離子交換量（ECEC）比值[16].
1.3.3數據處理方法
所有統計分析在DPS6.85和MicrosoftExcel2003軟件中進行，處理間平均數的比較采用最小顯著差數法（LSD），圖表中的數據均采用平均值±標準誤（M±SE）表示，差異顯著水平為P<0.05;繪圖采用MicrosoftExcel2003軟件。
2結果與分析
2.1對土壤有機碳含量的影響
施用有機肥或與有機無機肥料配施等增加土壤有機物料投入的措施，能顯著增加土壤有機碳含量。從圖1可以看出，連續4年配施生物基質肥料處理提高茶園土壤有機碳含量，其中0~20cm土層比CK提高3.00%~22.74%,20~40cm土層提高0.99%~11.48%,提高幅度隨著生物基質肥料施用比例的提高而提高，且上層土壤提高幅度大于下層土壤。
2.2對土壤酸度的影響
2.2.1對土壤pH值的影響
土壤pH值是土壤溶液中H+濃度的直觀反映，表示土壤活性酸濃度的大小。從圖2可以看出，連續4年配施生物基質肥料處理提高茶園土壤pH值。與CK相比，0~20cm土層土壤pH值分別提高0.22（M1）、0.24（M2）、0.28（M3）、0.72（M4）個單位；20~40cm土層土壤pH值分別提高0.16（M1）、0.14（M2）、0.22（M3）、0.59（M4）個單位，提高幅度隨著生物基質肥料施用比例的增加而增大，且上層土壤提高幅度大于下層土壤。
2.2.2對土壤交換性酸的影響
土壤交換性酸是交換性H+與交換性Al3+之和，其存在表明土壤鹽基不飽和。改良酸性土壤時希望中和的是交換性H+和Al3+,因此交換性酸可作為改良酸性土壤時確定石灰施用量的重要參考指標[15].從表2可以看出，連續4年配施生物基質肥料處理降低茶園土壤交換性H+、Al3+含量，其總和的交換性酸含量也隨之下降，下降幅度隨著生物基質肥料施用比例的提高而增大。與CK相比，0~20cm土層土壤交換性酸分別下降16.01%（M1）、28.57%（M2）、40.64%（M3）、73.64%（M4）；20~40cm土層分別下降8.75%（M1）、12.29%（M2）、19.86%（M3）、32.15%（M4）。
在達到動態平衡的自然條件下，酸性土壤的酸度主要由交換性Al3+引起，交換性H+所占比例較小。從表2可以看出，各處理茶園0~20cm土層交換性Al3+占交換性酸的比例為64.49%~86.95%,20~40cm土層占88.50%~89.22%,均隨著生物基質肥料配施比例的增加而呈逐漸降低趨勢。說明在酸性土壤體系中，交換性Al3+是交換性酸的主體；配施生物基質肥料改良茶園土壤酸度后交換性Al3+比例有所降低。
2.3對土壤交換性鹽基離子的影響
交換性鹽基離子中的Ca2+、Mg2+、K+是植物生長的必需營養元素，它們在土壤中的含量和飽和度與植物的吸收利用有很好的相關關系[17].土壤酸化導致土壤交換性酸增加，交換性鹽基陽離子淋失，數量減少。配施生物基質肥料后，酸化茶園土壤交換性酸含量相對CK均有所降低，土壤交換性鹽基離子含量增加。如表3所示，連續4年配施生物基質肥料后，茶園土壤交換性Ca2+、Mg2+、K+、Na+等鹽基離子含量均表現為增加，鹽基離子總量也相應增加。其中0~20cm土層土壤交換性鹽基離子總量分別比CK增加39.29%（M1）、75.00%（M2）、113.39%（M3）、248.21%（M4）；20~40cm土層分別比CK增加46.03%（M1）、53.97%（M2）、106.35%（M3）、301.59%（M4）。
土壤交換性離子的有效度，與交換性離子的絕對數量有關，但與交換性離子的飽和度關系更大。因為該離子的飽和度越高，被交換解吸的機會愈多，有效度就高[17].由表3可見，連續4年配施生物基質肥料后，茶園土壤交換性鹽基離子總量增加，土壤鹽基飽和度提高。
與CK相比，0~20cm土層土壤鹽基飽和度分別增加43.90%（M1）、85.92%（M2）、128.81%（M3）、254.21%（M4）；20~40cm土層分別增加51.79%（M1）、61.41%（M2）、114.98%（M3）、252.95%（M4）。
2.4土壤酸度與土壤有機碳、離子交換性能的關系
分析土壤酸度與土壤有機碳、土壤鹽基離子濃度和鹽基飽和度的相關性，結果如表4所示。從表4可以看出，配施生物基質肥料條件下，兩個土層土壤pH與交換性酸、交換性Al3+和交換性H+均呈極顯著的負相關關系，其中與交換性Al3+的相關關系要強于交換性H+;兩個土層土壤pH與鹽基離子總量及鹽基飽和度均呈極顯著的正相關關系，而交換性酸與鹽基離子總量及鹽基飽和度呈極顯著的負相關關系。在0~20cm土層，土壤pH與有機碳含量呈現極顯著正相關關系，而在20~40cm土層相關關系不顯著。
3結論與討論
土壤的自然酸化及人為影響下的酸化過程，均是土壤接受輸入其中的H+之后，一方面H+與土壤膠體上的鹽基陽離子發生交換反應而被吸附在土粒表面，被交換下來的鹽基陽離子隨滲漏水淋失；另一方面，土粒表面的H+又自發地與礦物晶格表面的鋁反應，迅速轉化為交換性Al3+[18].酸化土壤的改良實際上是土壤酸化的人為逆過程，它通過降低土壤交換性酸（H+、Al3+）含量，增加鹽基離子濃度，提高土壤pH.在本研究中，配施生物基質肥料處理茶園土壤交換性酸（H+、Al3+）降低，土壤pH提高，說明配施生物基質肥料可有效阻控和改良茶園土壤酸化，是茶園較優的施肥模式。
有機肥對土壤酸度的影響與有機肥施入土壤后的行為有關，土壤pH的變化主要是通過有機物料堿性物質的釋放以及有機陰離子礦化為CO2和水消耗質子來實現的.有機物料中灰化堿的釋放直接中和土壤的酸度，鹽基離子的投入與淋失對土壤鹽基進行補充或耗竭會影響土壤酸化的方向，當有機物料組分Ca2+、Mg2+、K+、Na+等鹽基離子的投入量大于損失量，導致鹽基離子在土壤中凈累積，從而補充了鹽基離子的緩沖庫，促進土壤pH值提升[22].
同時，有機物料中有機陰離子的脫羧作用消耗質子（R-CO-COO?+H+=R-CHO+CO2），從而提高土壤pH.王小兵等研究表明，在長期不同施肥處理下，酸化紅壤pH值的升高與土壤有機質呈顯著的正相關關系，因為有機質含有大量的羥基和酚羥基，解離會產生大量的負電荷，影響土壤交換性鋁含量。在本試驗中，配施生物基質肥料處理土壤pH、有機碳含量、土壤鹽基離子（Ca2+、Mg2+、K+、Na+）含量均呈增加趨勢，鹽基離子總量增加，土壤鹽基飽和度增加。0~20cm土層土壤有機碳含量與pH值呈現極顯著正相關關系，而在20~40cm土層相關關系不顯著，說明有機碳（質）對茶園土壤酸度的影響較為復雜，在本試驗中仍存在不確定性；土壤pH與鹽基離子總量及鹽基飽和度呈極顯著的正相關關系，土壤交換性酸與鹽基離子總量及鹽基飽和度呈極顯著的負相關關系，說明配施生物基質肥料帶入鹽基離子提高酸化土壤的鹽基離子濃度和鹽基飽和度，降低土壤交換性酸含量是生物基質肥料改良茶園土壤酸度的重要原因。
茶樹是喜銨態氮植物，氮肥在土壤中的硝化強度關系到茶樹的生育與茶葉產量及品質[24].土壤pH值是判斷土壤硝化能力的一個重要指標，研究表明土壤硝化作用強度與土壤pH值呈顯著的正相關關系，隨著土壤pH值的升高，土壤硝化作用加劇[25-26].配施生物基質肥料在改良茶園土壤酸度的同時，也改變了土壤氮素供應，必然會對茶葉產量品質產生影響。因此，兼顧改良茶園酸化土壤和提高茶葉產量品質的生物基質肥料配施結構是今后的研究重點。
參考文獻：
[1]彭萍,楊水平,李品武,等.植茶對土壤環境效應分析研究[J].茶葉科學，2007,27（3）：265-270.
