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施用不同调理剂对酸化茶园土壤化学性质及茶叶品质的影响

来源：花匠小妙招时间：2024-11-09 02:34

0 引　言

近年来，随着我国茶园面积的迅速扩大，茶的产量和产值不断增长。茶叶是我国重要的经济作物之一，茶产业更是具有传统优势的产业，2019年我国茶产量跃居世界第一，占全球茶产量的46%左右[1]。茶树是喜酸性植物，其适宜的土壤pH值为4.50 ~ 6.00。经过长时间栽培的茶园，茶树的根系具有聚铝和泌酸的特性，而酸雨和施肥不当等因素会导致土壤进一步酸化。由于这些因素的影响，不仅抑制了微生物的生长和活动，还阻碍了土壤有机物的分解和土壤中碳、氮、磷、硫等营养元素的循环转化，导致土壤养分贫瘠化，土壤肥力的下降[2]，从而抑制茶树生长，影响茶叶品质[3]。

据统计调查，茶园土壤酸化是茶园面临的主要环境问题之一。福建省霞浦县茶园土壤pH均值为4.20，其中pH值低于4.50的茶园土壤占81.0%，土壤酸化严重；安溪县9个乡镇茶园中，已经酸化的土壤占37.7%，适宜种植茶树的土壤仅占10.0%，且其根际土壤pH值与茶树树龄呈极显著负相关关系，即根际土壤pH值随茶树树龄的增加而下降[4]。贵州市湄潭区土壤pH值低于4.50的茶园占16.7%，说明部分茶园土壤有酸化趋势[5]。江苏省多年生茶园土壤酸化趋势严重，茶园中0 ~ 20 cm土层酸化速率>0.10个pH单位/年的土壤占67.0%，酸化速率>0.20个pH单位/年的土壤占33.0%，茶园中pH低于4.00的土壤占50.0%，且表土的酸化速率显著高于自然土壤[6]。针对茶园土壤酸化严重问题，如何有效针对不同理化性质的酸性土壤开发不同的改良剂，提升土壤质量，改良土壤酸化，对保障茶园绿色可持续性发展具有重要的现实意义。

目前，酸化土壤改良主要分为三个方面：酸雨防治、生物改良和施用土壤调理剂。施用土壤调理剂是最常用的方法，主要分为天然调理剂和生物调理剂两大类。其中，石灰是一种传统的酸化土壤调理剂，可以在短时间内迅速提高土壤的pH值，并有一定的增产效果。然而，长期使用石灰可能会导致土壤发生“复酸化”[7]。碱渣钙镁肥是一种富含Ca、Mg和Si等多种营养元素的呈现弱碱性的土壤改良剂，具有价格低廉、改良酸化土壤效果明显等优点。生物炭（Biochar）是一种新型土壤调理剂，具有改良酸化土壤、稳定增产及降低环境污染等优点[8 − 9]。国内外研究表明，添加生物炭可以有效改善土壤环境，包括提高水土保持能力和阳离子交换能力，增加土壤中微生物的生物量和养分有效性，进而提高农作物的产量。此外，生物炭还可以与肥料有机结合，除了拥有生物炭的功能外，还能吸附肥料中的养分，减少土壤中养分的淋失，实现肥料的缓释和固碳。黄连喜等[10]研究表明，花生壳生物炭处理可使土壤pH值提高0.10 ~ 0.80个单位，土壤有机碳提高10.4% ~ 31.4%，蔬菜增产6.20% ~ 96.5%。黄庆等[11]研究发现生物炭和石灰混合处理可以使酸性稻田土壤pH值明显提高0.53个单位，土壤有效态镉的含量降低24.1%。王岩等[12]研究表明，生物炭和接种AM真菌处理后能促进连作辣椒的生长，土壤pH随生物炭添加量的增加呈增加的趋势。然而，生物炭的不足之处在于其所含矿质养分有限，无法完全满足作物的生长发育需求。黄庆等[13] 将生物炭与碱渣钙镁肥联合使用发现，与对照相比，生物炭和碱渣钙镁肥共同处理组的土壤pH值提高了0.91个单位，显著增加了土壤有机质、交换性镁和有效硅的含量，且花生荚果产量和花生米粗蛋白含量明显提高。因此，将生物炭与石灰、碱渣钙镁肥等有机结合起来，筛选出具有改良酸性土壤、提高肥料利用率、提升茶叶品质等优点的炭基调理剂很有必要。

本研究进行为期两年的田间微区试验，利用生物炭、石灰、碱渣钙镁肥材料制备3种调理剂，通过分析不同调理剂对幼龄/成龄茶园土壤养分含量、pH值及茶叶品质的影响，试图筛选出改良茶园酸性土壤的土壤调理剂配方，为改良茶园酸性土壤提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验区设置在广东省清远市英德市坑口咀广东省农业科学院茶叶研究所英德试验基地（113°39′59″E，24°30′62″N），海拔30 m，属南亚季风型气候，温暖多雨，既无严寒，亦无酷暑，年平均温度20.7 ℃，年平均降雨量1 876.8 mm，平均降雨日162 d，平均相对湿度79.0%，全年无霜期316 d。供试土壤为红壤，土壤的基本理化性质见表1。

表 1 土壤的基本化学性质

Table 1 Basic chemical properties of soil

茶区
Tea areapH有机质
Organic
matter/
%速效磷
Available
phosphorus/
(mg·kg−1)有效钾
Available
potassium/
(mg·kg−1)碱解性氮
Hydrolytic
nitrogen/
(mg·kg−1)CEC/
(cmol·kg−1)交换性钙
Exchangeable
calcium/
(cmol·kg−1)交换性镁
Exchangeable
magnesium/
(cmol·kg–1)交换性钾
Exchangeable
potassium/
(cmol·kg−1)交换性钠
Exchangeable
sodium/
(cmol·kg−1)交换性铝
Exchangeable
aluminum/
(cmol·kg−1)交换性盐
基总量
Total
exchangeable
base/
(cmol·kg−1) 幼龄茶园
Young tea garden4.692.7917.2195.0109.110.71.210.180.110.031.971.53成龄茶园
Mature tea garden4.266.9883.4145.0193.119.11.220.180.060.114.231.57 1.2 供试材料

施用的调理剂的基本理化性质如表2所示，椰壳生物炭、碱渣钙镁肥和石灰均显示出强碱性。供试作物选择茶树，品种为英红9号，茶园种植年限分别为2年（幼龄茶园）和8年（成龄茶园）。利用椰壳通过厌氧热解在500℃ ~ 600℃的条件下制备出的供试生物炭，其石灰、碱渣钙镁肥的Ca含量为3.74%，Mg含量为2.51%。

表 2 施用的调理剂基本组分和化学性质

Table 2 Basic chemical properties and compositions of the applied conditioners

材料
MaterialpH灰分
Ash
content/%碳
C/
%氢
H/
%氮
N/
%硫
S/
%全钾
Total
potassium /
(g·kg−1)碱解氮
Hydrolytic
nitrogen/
(mg·kg−1)有效磷
Available
phosphorus/
(mg·kg−1)速效钾
Available
potassium/
(mg·kg−1)比表
面积
Specific
surface
area/
(m2·g−1)阳离子交换
量（CEC）
Cation
exchange
capacity/
(cmol·kg−1) 椰壳生物炭
Coconut shell
biochar9.0912.839.52.100.790.1542.259.990.04227.620.8133.9碱渣钙镁肥
Alkali slag
calcium magnesium
fertilizer10.1—3.21—————3.14288.6—32.2石灰
Lime10.4——————————— 注：“—”为未检验。
Note：“—” indicates non-tested.

材料复配：为了改善酸化土壤的情况，本研究使用不同种类的土壤调理剂进行了试验。首先选择了pH较高的椰壳生物炭作为改良剂Ⅰ（T1），施用量为20 t·hm−2，主要用于提高土壤的pH值。其次，选择了具有吸附土壤重金属能力的椰壳生物炭与石灰进行复配作为改良剂Ⅱ（T2），石灰和椰壳生物炭的比例为1:10，同样施用量为20 t·hm−2，主要用于吸附土壤重金属和提高土壤pH。最后，选择了碱渣钙镁肥与pH较高的椰壳生物炭进行复配作为改良剂Ⅲ（T3），碱渣钙镁肥和椰壳生物炭的配比为1:10，同样施用量为20 t·hm−2，主要用于提高土壤pH和增加钙、镁等阳离子的含量。通过这三种不同复配比的改良剂的施用，研究它们对酸化土壤的改良效果。

1.3 试验设计

试验分别在幼龄茶园和成龄茶园的田间微区中进行，微区面积为20 m2（长10 m，宽2 m）。采用完全随机区组试验设计，幼龄茶园和成龄茶园试验设计均为4个处理，3次重复，共12个微区。试验设计分别为：CK（对照组，0 t·hm−2）、T1（调理剂Ⅰ，20 t·hm−2）、T2（调理剂Ⅱ，20 t·hm−2）及T3（调理剂Ⅲ，20 t·hm−2）。试验区域四周设1 m保护行，而小区间设有0.5 m宽的排水沟。试验连续24个月的茶园田间定位试验。栽培管理措施与当地大田生产管理措施保持一致。

施肥前通过人工翻耕的方式在距离茶树根颈处35 ~ 40 cm处开施肥沟，沟深约20 ~ 25 cm，再按试验设计作基肥一次性施入不同处理调理剂，将不同调理剂与表层土壤搅拌均匀，再回土填满。

1.4 样品采集

在试验处理后4、8、12、16、20、24个月对CK组和处理组进行土壤样品采集；在处理后4、12、24个月对CK组和处理组进行茶叶样品采集。

土壤样品：各试验小区采用五点混合采样，采集不同区域的表层土壤（0 ~ 20 cm），去除植物碎屑和碎石，阴凉处自然风干后，研磨过筛（2 mm），测定土壤的理化性质。

茶叶样品：采样标准为一芽二叶，测定指标为主要生化成分。

1.5 测试指标与方法 1.5.1 土壤基本化学性质

参照鲍士旦的《土壤农化分析》[14]和鲁如坤的《土壤农业化学分析方法》[15]进行土壤养分含量测定。具体测定方法如下：土壤pH值采用电位法（土水比1:2.5）测定；土壤有机质含量采用重铬酸钾容量法测定；碱解氮含量采用碱解扩散法测定；全氮含量采用重铬酸钾—硫酸消化法测定；酸性土壤中的有效磷含量采用盐酸-氟化铵提取-钼锑抗比色法测定；全磷含量采用高氯酸-硫酸法测定；速效钾含量采用乙酸铵提取-火焰光度法测定；采用乙酸铵交换-原子吸收分光光度法测定交换性钾、交换性钠、交换性钙、交换性镁含量；交换性铝含量用1 mol·L−1 KCl 浸提，中和滴定法测定；采用原子吸收分光光度法测定全钙、全镁含量。

1.5.2 茶叶生化成分

水浸出物含量测定采用全量法[16]；茶多酚含量测定采用福林酚法[17]；游离氨基酸总量测定采用茚三酮比色法[18]；咖啡碱采用紫外分光光度法[19]；可溶性糖含量测定采用蒽酮比色法。

1.6 数据处理

试验数据采用 3 次重复结果的平均值和标准误差表示，采用Excel 软件进行数据处理，用SAS 8.1软件进行单因素统计分析，采用Origin2022进行作图。

2 结　果

2.1 炭基调理剂对土壤化学性质的影响 2.1.1 土壤pH值和有机质含量

由图1可知，与对照组相比，施用三种调理剂后，土壤pH值随时间的延长均呈现先升高后降低的趋势，且不同调理剂对土壤pH值提高幅度存在差异。试验4个月后，与CK处理相比，T1、T2和T3处理的幼龄茶园土壤pH值分别升高了0.11、0.20、0.22个单位，成龄茶园分别升高了0.15、0.16、0.38个单位；试验16个月后，幼龄茶园分别升高了0.10、0.19、0.15个单位，成龄茶园分别升高了0.04、0.07、0.03个单位；试验处理20个月后，对照、试验组幼龄和成龄茶园的土壤pH值均低于试验处理前的本底值。可见，施用调理剂可提高土壤pH值，但土壤pH经过16个月后又会逐渐下降。

注：a：幼龄茶园；b：成龄茶园。CK：对照组；T1：调理剂Ⅰ，椰壳生物炭；T2：调理剂Ⅱ，椰壳生物炭+石灰；T3：调理剂Ⅲ，椰壳生物炭+碱渣钙镁肥。下同。

Note: a: young tea garden; b: mature tea garden. CK: the control group; T1: conditioning agent Ⅰ, coir biochar; T2: conditioning agent Ⅱ, coir biochar + lime; T3: conditioning agent Ⅲ, coir biochar + alkali slag calcium magnesium fertilizer. The same as below.

图 1 不同调理剂对土壤pH变化的影响

Fig. 1 Effects of different conditioners on soil pH

土壤有机质含量如图2所示，与CK处理相比，T1、T2和T3处理均有提高茶园土壤的有机质的趋势。试验处理第12个月时，T1、T2和T3后幼龄茶园土壤有机质分别升高了3.97%、8.21%、3.21%（图2a），成龄茶园土壤有机质分别升高了4.84%、2.72%、6.00%（图2b）。试验第24个月时，从调理剂施用效果看，幼龄茶园土壤有机质含量表现为T2>T3>T1，成龄茶园土壤有机质含量表现为T2>T1>T3（图2）。

注：图中数据为三次平行处理的平均值±SE。不同小写字母表示同一处理在不同时期内差异显著（P<0.05）。a：幼龄茶园；b：成龄茶园。下同。

Note: The data in the figure are the average ± SE of three parallel processing. Different small letters indicate significant differences between different periods in the same treatment at P<0.05. a: young tea garden; b: adult tea garden. The same as below.

图 2 不同调理剂对土壤有机质的影响

Fig. 2 Effect of different conditioners on soil organic matter

2.1.2 土壤氮、磷、钾含量

施用调理剂可显著影响茶园土壤理化成分[20]。与CK处理相比，T1、T2和T3处理均使幼龄茶园土壤速效氮含量呈现了降低的趋势（图3a1）。与CK处理相比，T3处理能显著降低幼龄茶园土壤全氮含量（P<0.05），T1、T2和T3处理第8个月时，全氮含量分别降低了11.1%、14.9%、16.6%（图3a2）。此外，与CK处理相比，T1、T2和T3处理显著提高幼龄茶园土壤有效磷含量，T1、T2和T3处理第20个月时，有效磷含量显著提高了85.9%、136%、92.8%（P<0.05，图3a3）。与CK处理相比，T1、T2和T3处理显著提高幼龄茶园土壤速效钾含量，T1、T2和T3处理第20个月时，速效钾含量显著提高了83.7%、84.3%、76.7%（P<0.05，图3a5）。然而，与CK处理相比，T1、T2和T3处理未对幼龄茶园土壤的全磷含量产生显著的影响（图3a4）。

图 3 不同炭基调理剂对土壤氮、磷、钾含量的影响

Fig. 3 Effects of different carbon-based conditioners on soil nitrogen, phosphorus and potassium contents

与CK处理相比，T1、T2和T3处理均不能显著影响成龄茶园土壤速效氮、全氮、全磷和有效磷含量，但均能显著提高成龄茶园土壤速效钾含量。T1、T2和T3处理第20个月时，速效钾含量分别显著提高了38.3%、55.2%、72.2%（图3）。

在24个月试验期间，T1、T2和T3处理后幼龄和成龄茶园土壤速效氮、全氮、全磷、有效磷和速效钾含量变化均呈现先上升后下降地趋势。

2.1.3 土壤交换性钾、钠、钙、镁、铝及交换性盐基总量

与CK处理相比，T1、T2和T3处理显著提高幼龄茶园土壤交换性钾含量。T1、T2和T3处理后第12个月，与第4个月相比，交换性钾含量分别提高42.3%、73.1%和34.6%，而处理第24个月后，交换性钾含量反而出现降低的现象（图4）。在幼龄茶园施用不同调理剂后，交换性钾、钠、钙、镁的含量和交换性盐基总量均呈现先上升后下降的趋势，与对照相比，T2处理后交换性钾、钙和镁含量和交换性盐基总量在第12个月时显著增加（P<0.05），这可能与T2处理后土壤pH显著提高有关，而交换性钠含量是T1处理后第8个月变化最为明显。T1、T2和T3处理第12个月后，交换性钙、镁离子含量和交换性盐基总量均显著升高（ P<0.05），并在第24个月后出现明显下降的现象，甚至低于第1个月（图4）。另外，交换性钠含量在第8个月显著增加，T1、T2和T3处理增幅分别达到21.9%、6.25%和3.13%（图4a3）。此外，施用不同调理剂后，交换性铝含量变化趋势较为复杂，施用调理剂无明显差异（图4a5）。

图 4 不同调理剂对土壤交换性钾、钙、钠、镁、铝含量及交换性盐基总量的影响

Fig. 4 Effects of different conditioners on the contents of exchangeable potassium, sodium, calcium, magnesium, aluminum and total exchangeable base in soil

施用调理剂于成龄茶园后，T1、T2和T3处理均不能显著影响成龄茶园土壤交换性钾、钙、钠、镁、铝含量及交换性盐基总量，但交换性离子含量和交换性盐基总量变化均呈现明显的先增加后降低的变化趋势。与CK处理相比较，T1处理后交换性钙、钠、镁含量和交换性盐基总量均在第12个月显著提高（P<0.05，图4b2、4b3、4b4、4b6），交换性铝变化趋势不明显（图4b5）。此外，在施用调理剂第24个月后，交换性碱金属离子含量和交换性盐基总量同样出现显著下降的趋势，这与幼龄茶园中施用调理剂结果较为相似。综上，T2和T1调理剂分别显著影响幼龄茶园和成龄茶园中交换性碱金属离子和交换性盐基总量的变化，同时24个月后应适当追施调理剂以确保土壤中交换性离子含量的相对稳定。

2.2 不同调理剂对茶叶生化成分的影响

由表3可知，与对照相比，试验4个月后幼龄茶园T1、T2和T3处理组茶叶的水浸出物含量分别显著性增加6.56%、6.15%、6.76%（P<0.05）；T1处理的氨基酸含量显著增加6.91%（P<0.05）；T3处理的可溶性糖含量显著增加32.8%（P<0.05）；T2和T3处理的茶多酚含量分别显著增加3.98%和4.38%（P<0.05）；施用调理剂处理的咖啡碱含量均有提高但无显著差异。处理12个月后，T3处理的茶叶中的可溶性糖含量显著增加（P<0.05）；处理24个月后，T3处理的茶叶中的咖啡碱含量显著下降（P<0.05）。

表 3 不同调理剂处理后幼龄茶园茶叶的生化成分

Table 3 Biochemical components of young tea garden treated with carbon-based conditioners

处理时间
Time处理
Treatment水浸出物
Water extract/%氨基酸
Amino acids/%可溶性糖
Soluble sugar /%茶多酚
Tea polyphenols /%咖啡碱
Caffeine /% 4个月
4 monthsCK48.8±1.20 b3.47±0.17 b2.01±0.29 b25.1±0.14 b5.39±0.24 aT152.0±0.33 a3.71±0.08 a2.45±0.02 ab25.4±0.15 b5.72±0.34 aT251.8±0.43 a3.47±0.06 b2.44±0.14 ab26.1±0.13 a5.48±0.12 aT352.1±0.81 a3.43±0.03 b2.67±0.23 a26.2±0.27 a5.40±0.08 a12个月
12 monthsCK46.2±1.20 a2.66±0.28 a4.97±0.24 b26.9±1.80 a4.99±0.42 aT145.8±1.49 a2.46±0.14 a4.80±0.32 b26.4±1.08 a4.94±0.27 aT245.3±1.65 a2.55±0.12 a4.61±0.16 b28.9±0.53 a5.19±0.16 aT345.1±0.73 a2.40±0.11 a5.98±0.12 a27.4±0.97 a4.93±0.19 a24个月
24 monthsCK48.0±1.95 a2.66±0.66 a2.92±0.51 a28.5±3.54 a6.42±0.25 aT147.4±1.08 a2.39±0.29 a2.96±0.38 a29.5±1.38 a6.09±0.11 abT248.2±0.33 a2.28±0.11 a3.25±0.06 a28.3±2.73 a5.93±0.24 bT346.8±1.23 a2.30±0.23 a3.20±0.11 a29.6±0.57 a5.88±0.17 b 注：表中数据为三次平行处理的平均值±SD。不同小写字母表示不同处理在同一时期内差异显著（P<0.05）。下同。Note: The data in the table are the average ± SD of three parallel processing. Different small letters indicates significant differences between treatments in the same periods at P<0.05. The same as below.

由表4可知，与对照相比，试验4个月后成龄茶园处理组茶叶的可溶性糖和茶多酚含量均有增加，但无显著差异；处理24个月后，成龄茶园T2和T3处理的茶叶中的咖啡碱含量分别显著下降4.76%、7.14%（P<0.05）。

表 4 不同调理剂处理后成龄茶园茶叶的生化成分

Table 4 Biochemical components of mature tea garden treated with carbon based conditioner

处理时间
Time处理
Treatment水浸出物
Water extract/%氨基酸
Amino acids/%可溶性糖
Soluble sugar /%茶多酚
Tea polyphenols /%咖啡碱
Caffeine /% 4个月
4 months
CK47.0±0.67 a2.95±0.04 a4.12±0.10 a25.1±1.02 a6.23±0.32 aT147.4±0.11 a2.93±0.07 a4.17±0.12 a25.8±0.22 a6.17±0.20 aT246.9±0.37 a2.92±0.14 a4.28±0.21 a25.5±0.47 a6.63±1.25 aT346.1±0.74 a2.79±0.06 a4.31±0.12 a26.5±0.51 a6.30±0.36 a12个月
12 monthsCK48.4±0.35 a2.59±0.18 a4.29±0.58 a28.7±1.21 a5.26±0.20 aT148.2±1.38 a2.56±0.16 a4.29±0.33 a29.0±0.35 a5.35±0.09 aT248.6±0.65 a2.70±0.11 a4.45±0.37 a28.2±0.92 a5.64±0.09 aT347.5±1.29 a2.67±0.21 a4.59±0.05 a27.4±1.01 a5.46±0.03 a24个月
24 monthsCK49.4±0.62 a2.07±0.22 a3.17±0.16 a31.4±1.23 a5.46±0.41 aT149.4±0.63 a2.05±0.25 a2.89±0.19 a30.8±0.72 a5.32±0.45 aT248.9±0.38 a2.39±0.47 a3.05±0.13 a29.1±0.95 a5.20±0.18 abT349.6±0.51 a2.38±0.25 a3.19±0.08 a31.6±1.37 a5.07±0.32 b

3 讨　论

3.1 土壤pH值的影响

生物炭是农业废弃物良好利用的代表之一，来源广泛，含有多种矿质盐，一般为碱性，其应用到酸性土壤后，可改善土壤酸度。Jeffery等[21]通过对上百个试验点进行整合分析发现，生物炭对酸性土壤的治理效果最终体现在作物增产上。此外，研究表明生物炭可提高土壤pH值[22]，表明生物炭在治理酸化土壤方面具有重要的研究和应用价值。

本研究中，试验前成龄茶园的有机质、有效磷、速效钾、解性氮的含量均高于幼龄茶园，表明成龄茶园试验区的土壤熟化程度高于幼龄茶园[23]；增加不同改良剂处理后，幼龄茶园的土壤pH值高于成龄茶园，原因可能是由于茶园的长时间栽培、茶树本身的泌酸特性以及施肥不当等从而使茶园土壤不断酸化。试验区施用调理剂后均可提高幼龄茶园、成龄茶园的土壤pH值，这与已有研究结果一致[24]。处理16个月内，3种调理剂均对土壤酸度有明显的改良效果，其原因可能是生物炭含有较多以碳酸盐或者氧化物的形式而存在的盐基离子，大多数生物炭呈碱性，添加到土壤后，碳酸盐或者氧化物会与氨离子发生中和反应，可提高土壤pH值，从而改善酸化土壤[25]。施用调理剂后，对幼龄茶园和成龄茶园的pH值改良效果存在差异。试验处理16个月后，与CK处理相比，T1、T2和T3处理的幼龄茶园土壤pH值提高幅度均比成龄茶园土壤高，幼龄茶园酸化土壤改良效果更佳，可能原因在于成龄茶园土壤熟化度比幼龄茶园高。试验过程中，幼龄和成龄茶园的土壤pH均呈现先升高后下降的趋势，原因可能在于生物炭与钙镁肥料均呈碱性，将其加入茶园土壤中，不仅可以中和土壤和茶树根系释放的H+，还可以增强土壤对酸的缓冲性，从而使茶园土壤的pH值升高。此外，炭基肥在茶树生长过程中可能会逐步水解产生NH4+，进一步发生硝化作用并释放出H+[26 − 27]，而茶树根系会吸收NH4+并释放出氢根离子[28]，从而明显降低茶园土壤pH。

3.2 对土壤养分含量的影响

土壤养分是土壤肥力的物质基础。本研究中，幼龄茶园和成龄茶园在试验第12个月时，土壤中交换性钾、钠、钙、镁、铝和交换性盐基总量均出现最高值，且与对照相比呈现升高的趋势。茶树属于多年生常绿木本植物，春茶的采摘时间通常为1 ~ 4月，采摘的目标主要是幼嫩的新梢。在整个生长发育周期中，茶树的地上部分生长非常旺盛，而残枝落叶则通过腐殖化过程回归到土壤中，从而使这些养分含量在第12个月时含量最高[29]。同时在一定程度上加强了表层土壤的微生物群落的作用，进而提高了土壤有机质含量[26]。

本研究结果显示土壤有机质含量在施用调理剂后得到提高。黄连喜等[10]研究花生壳生物炭处理使土壤有机碳含量提高10.4% ~ 31.4%、蔬菜增产6.2% ~ 96.5%；郑慧芳等[24]研究不同小麦秸秆生物炭施入量能提高红壤茶园有机质含量；相关研究表明施用以生物炭为主的土壤调理剂使茶叶产量增加，茶园土壤有机质含量提高[30 − 32]的研究结果相似。这与生物炭本身富含各类含氧官能团有关，其可通过增强对阳离子的吸附能力从而提高土壤阳离子交换量，增加土壤团聚体的稳定性，减少有机质等养分含量的流失，对提高土壤肥力、增加作物产量有促进作用[33]。

本研究结果显示，施用调理剂使幼龄茶园土壤中速效钾和有效磷的含量得到显著提高，这与现有的研究结果较为相似[24,34]。可能原因在于调理剂中的生物炭内含有钾，直接补充了土壤中磷、钾元素[9]。此外，生物炭具有发达的微孔结构和巨大的比表面积，能够增加土壤对矿质离子的吸附能力，提高土壤矿质养分的有效性[35]；同时为与矿质离子代谢相关的土壤微生物提供了良好的生存空间与环境，还为其生长繁育提供了养分，从而增加了土壤微生物的数量和活性，促进了矿质离子的循环和生物可利用性[36]。

3.3 对茶叶生化成分的影响

茶叶的品质成分与土壤养分有着密切联系。本研究中关于茶叶品质成分主要测定了水浸出物、茶多酚、游离氨基酸、可溶性糖和咖啡碱。茶叶水浸出物中的关键成分包括多酚类化合物、可溶性糖、游离氨基酸和咖啡碱等，这些成分的综合协调和含量决定了茶叶的品质好坏。本研究处理4个月后，幼龄茶园茶叶中茶多酚含量在T2和T3处理均有提高，成龄茶园茶叶中茶多酚含量在各处理也均有提高；幼龄茶园茶叶中可溶性糖含在T3处理得到提高，成龄茶园茶叶中可溶性糖含量在各处理也存在不同程度的升高；幼龄茶园咖啡碱含量在各处理组均有提高，这是因为生物炭加入到酸化茶园土壤后，土壤酸化程度得到改善，茶园土壤pH值的提高能增加茶叶中茶多酚、咖啡碱和可溶性糖的含量[37]。

此外，土壤中磷、钾含量的增加有利于茶叶中水浸出物含量的增加[38]，本研究中幼龄茶园的土壤磷、钾含量均有所提高，从而有利于其水浸出物含量的提高。茶叶中氨基酸的含量与土壤中的氮含量具有一定关系。有研究发现，在土壤中加入氮肥可以使茶叶中氨基酸含量得到明显提高[39]。本研究结果显示幼龄茶园中氨基酸T1（椰壳生物炭）处理含量最高，这与T2（石灰+椰壳生物炭）和T3（碱渣钙镁肥+椰壳生物炭）的生物炭施加配方有关，幼龄茶园中土壤有机质含量随着生物炭的施加得到提高，但在研究过程中没有及时补给氮肥，增加了土壤中的碳氮比，这也就会使更多的氮被微生物所固定，且石灰和碱渣钙镁肥的固氮作用更强，能够提供给茶树吸收的氮就减少得更多，最终导致T2和T3组的茶叶游离氨基酸含量较低。