茶树为多年生常绿木本植物，不仅是我国重要的经济作物之一，也是典型高富集铝的木本植物，且铝主要分布于茶树叶部^[1]。茶叶含铝量取决于易被茶树吸收的土壤活性铝含量^[2]，由于土壤交换态铝占活性铝比例较高，可在一定程度上代表植物可有效利用的那部分铝^[3]。交换态铝也是决定土壤交换性酸度和pH值的关键性因素^[4]，然而不合理施肥和环境日益恶化等原因致使我国茶园土壤日趋酸化，导致土壤铝被大量活化为交换态铝^[5]，增加茶叶铝含量^[6]，进而增加老年痴呆^[7]、肾衰竭^[8]等疾病的患病风险。此外，全铝作为土壤各形态铝的主要来源，不仅影响土壤交换态铝含量，也影响土壤的吸附和团聚体的形成^[9]。可见，研究茶园土壤全铝和交换态铝含量显得尤为重要。

土壤团聚体作为土壤结构最基本的单元，是形成土壤良好结构的物质基础，对土壤物理、化学和生物学性质具有重要影响^{[10, 11]}。不同粒径的团聚体对铝的吸附能力差异较大，故影响铝的生物有效性和土壤化学行为^[12]。由于茶园大量施用化肥、茶树凋落物归还土壤以及根系分泌物等原因，随着植茶年限的增加，土壤pH值逐渐下降，势必引起土壤铝的变化^[13]，进而影响到茶园生态安全。目前，虽已有植茶年限对土壤铝分布影响的报道^[14]，但缺乏团聚体尺度上的研究。因此，本文以不同植茶年限土壤为研究对象，探讨植茶过程中土壤团聚体全铝和交换态铝的分布特征，阐明土壤团聚体全铝和交换态铝含量对植茶年限的响应特征，以期为茶叶安全生产与茶园土壤持续利用提供理论依据。 1 材料与方法 1.1 研究区概况

中峰万亩生态茶园位于四川省雅安市名山区中峰乡。该区域属亚热带季风气候，年均温15.4 ℃，无霜期294 d，年降水量约1500 mm，6—9月降水量占全年的72.6%，年降水pH均值4.92，酸雨频率均值54.5%。区域内原始地带性植被为亚热带常绿阔叶林，地貌以丘陵台地为主，土壤类型为第四纪老冲积物发育而成的黄壤。目前，研究区主要以老川茶、福鼎大白、名山白毫和名山特早芽等品种为主，其中老川茶从20世纪50年代一直种植至今（其余均为引进品种），并随着20世纪90年代退耕还林（茶）工程的实施，形成了一定规模且较为集中的老川茶园，20世纪末已成为四川农业大学教学科研园区之一。

老川茶园施肥方式分为基肥和追肥。基肥施猪圈肥15 000 kg·hm^-2，K₂SO₄型复合肥（质量比N∶P₂O₅∶K₂O=20∶8∶8）750 kg·hm^-2，在10月中旬，沿树冠边缘垂直下方开沟，依次施入复合肥、猪圈肥，最后覆土。追肥为一年3次，春茶追肥时间为2月中旬，施复合肥1500 kg·hm^-2，尿素600 kg·hm^-2；夏茶与秋茶追肥时间分别为5月下旬和7月下旬，同为施复合肥750 kg·hm^-2，尿素300 kg·hm^-2，追肥位置与基肥相同。 1.2 土样采集与处理

在野外实地调查的基础上，根据不同年限茶园的地质条件和施肥情况等综合考虑，选择成土母质相同、地形、施肥以及管理措施等因素均较为一致的植茶年限为16 a、23 a、31 a和53 a的老川茶园土壤为采样对象。在各植茶年限茶园中布设5个典型样方（15 m×15 m），每一样方内按“S”形设置5个采样点，将这5点土样混合作为一次重复，每一茶园5次重复，0~20 cm和20~40 cm土层分别采集原状土样，避免大力挤压，以尽量保持土壤原状结构。将采集的原状土样沿自然结构轻轻掰成直径约1 cm的小土块，除去小石块和动植物残体，在室内自然风干。一部分磨碎后测定其基本理化性质（表 1）；另一部分采用干筛法^[15]分离出>5 mm、5~2 mm、2~1 mm、1~0.5 mm、0.5~0.25 mm和<0.25 mm共6级团聚体，其组成见表 2。

表 1 不同植茶年限土壤基本理化性质 Table 1 Basic physical and chemical properties of tea garden soils

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表 2 不同植茶年限土壤团聚体组成 Table 2 Size distribution of soil aggregates under different tea-planting years

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全铝采用硝酸-盐酸（体积比3∶1）微波消解-铝试剂比色法^[16]。交换态铝采用1 mol·L^-1 MgCl2（pH 7.0）溶液浸提，铝试剂比色法测定^[17]。 1.4 数据处理

贡献率（%）=[某粒径团聚体铝含量×该粒径团聚体含量（%）]/全土铝含量×100^[18]
式中“铝含量”为全铝或交换态铝含量。采用DPS（11.0）和Excel（2007）软件进行数据统计分析。 2 结果与分析 2.1 不同植茶年限土壤团聚体全铝的分布特征

由表 3可知，0~20 cm土层，植茶16 a土壤各粒径团聚体全铝含量无显著差异，其他年限土壤<1 mm各粒径团聚体全铝含量均显著高于>5 mm粒径团聚体。20~40 cm土层，植茶16 a土壤>5 mm粒径团聚体全铝含量小于其他粒径，且显著低于<0.25 mm粒径团聚体；其他年限土壤<2 mm粒径团聚体全铝含量无显著差异，但显著高于>5 mm粒径团聚体。这表明土壤全铝主要分布在较小粒径团聚体中，且植茶年限越长，团聚体之间全铝含量差异越大。

表 3 不同植茶年限土壤团聚体全铝含量分布特征 Table 3 Content of total aluminum in soil aggregates under different tea-planting years

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随植茶年限的延长，0~20 cm土层中各粒径团聚体全铝含量逐渐降低。在20~40 cm土层，除0.5~0.25 mm粒径团聚体全铝含量随植茶年限无显著变化，其他粒径团聚体植茶16 a土壤全铝含量均显著高于植茶53 a。从土层上看，各植茶年限0~20 cm土层各粒径团聚体全铝含量均低于20~40 cm土层。 2.2 不同植茶年限土壤团聚体交换态铝的分布特征

由表 4可知，0~20 cm土层中土壤交换态铝主要分布于<0.25 mm粒径团聚体，是>5 mm粒径的1.40~1.88倍。在20~40 cm土层，植茶16 a土壤1~0.5 mm粒径团聚体交换态铝含量大于其他粒径，且显著高于>2 mm各粒径团聚体；其他年限土壤团聚体交换态铝含量随粒径减小而升高。表明交换态铝趋于向较小粒径团聚体富集，且最终存于<0.25 mm粒径团聚体。

表 4 不同植茶年限土壤团聚体交换态铝含量分布特征 Table 4 Content of exchangeable aluminum in soil aggregates under different tea planting years

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随植茶年限的延长，0~20 cm土层中各粒径团聚体交换态铝含量逐渐升高，且植茶53 a土壤显著高于植茶16 a和23 a土壤。在20~40 cm土层，各粒径团聚体交换态铝含量的变化规律与0~20 cm土层相似，且总体上表现出0~20 cm土层各粒径团聚体交换态铝含量高于20~40 cm土层。这表明土壤交换态铝具有较强的表聚性，与研究区长期施用化肥、茶树凋落物归还土壤以及酸雨作用密切相关。 2.3 土壤铝与团聚体铝的关系

由表 5和表 6可知，各粒径团聚体全铝含量均与土壤全铝含量呈正相关，均已达极显著水平，且>5 mm粒径团聚体的R²接近0.99。各粒径团聚体交换态铝含量与土壤交换态铝含量也呈极显著正相关，>5 mm、5~2 mm和0.5~0.25 mm粒径团聚体的R²分别高达0.992 7、0.988 6和0.989 0。

表 5 土壤全铝与各粒径团聚体全铝的关系 Table 5 Relationship between soil total aluminum and aggregate total aluminum

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表 6 土壤交换态铝与各粒径团聚体交换态铝的关系 Table 6 Relationship between soil exchangeable aluminum and aggregate exchangeable aluminum

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由表 7和表 8可知，各粒径团聚体对土壤全铝和交换态铝的贡献率均随粒径减小而降低，且>5 mm粒径团聚体贡献率远大于其他粒径，分别占到49.17%~78.79%和44.23%~73.15%；其次是5~2 mm粒径团聚体，贡献率显著高于2~1 mm和1~0.5 mm粒径团聚体；0.5~0.25 mm和<0.25 mm粒径团聚体的贡献率无显著差异，但均显著低于其他粒径。随植茶年限的延长，>5 mm粒径团聚体对土壤全铝和交换态铝的贡献率均先升高后降低，且在植茶23 a时显著高于其他年限，而其他粒径团聚体则呈相反趋势。这主要是因为随着植茶年限的延长，茶园土壤>5 mm粒径团聚体会向<5 mm粒径团聚体演变，土壤结构逐渐破坏，故在植茶23 a后>5 mm粒径团聚体对土壤全铝和交换态铝的贡献率呈持续下降趋势。

表 7 各粒径团聚体对土壤全铝的贡献率 Table 7 Contribution percentages of aggregate aluminum to soil total aluminum

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表 8 各粒径团聚体对土壤交换态铝的贡献率 Table 8 Contribution percentages of aggregate exchangeable aluminum to soil exchangeable aluminum

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较小粒径团聚体土壤全铝和交换态铝含量较高，表明小粒径团聚体对土壤全铝和交换态铝的固持能力较强。这是因为土壤团聚体粒径越小，比表面积越大，能提供更多的吸附位点，有利于铝的富集^[19]。此外，土壤有机质含有大量官能团，如腐殖质中的酚羟基、羧基、羰基等，可通过络合或螯合作用专性吸附金属离子，从而增强土壤铝的固持能力^[20]。前期研究表明，研究区土壤有机质含量随粒径减小而升高^[21]，也可能是土壤铝向小粒径团聚体富集的原因。尽管小粒径团聚体全铝和交换态铝含量较高，但由于小粒径团聚体百分含量较低，其对土壤全铝和交换态铝的贡献率也较低，而>5 mm粒径团聚体的贡献率远高于其他粒径也是由于百分含量较高的缘故，因而该粒径团聚体对土壤全铝和交换态铝的贡献率远高于其他粒径，分别占到49.17%~78.79%和44.23%~73.15%。此外，>5 mm粒径团聚体全铝含量与土壤全铝含量呈极显著正相关，R2接近0.99，表明土壤全铝的积累主要受>5 mm粒径团聚体全铝含量增加的影响；各粒径团聚体交换态铝与土壤交换态铝均关系密切，尤以>5 mm、5~2 mm和0.5~0.25 mm粒径团聚体较为突出，其R²分别高达0.992 7、0.988 6和0.989 0，说明土壤交换态铝含量的增加主要受这三种粒径团聚体交换态铝含量增加的影响。因此，土壤全铝和交换态铝含量的增加主要依赖于>5 mm团聚体中全铝和交换态铝含量的增加，>5 mm粒径团聚体使研究区土壤全铝和交换态铝易于累积。 3.2 植茶年限对土壤团聚体全铝和交换态铝分布的影响

各粒径团聚体全铝含量在植茶16 a时较高，且显著高于植茶53 a土壤，表明长期植茶会消耗土壤中的铝，降低土壤全铝含量。就整个茶园系统而言，铝的收入主要来自降水和降尘，而研究区周围无大型工厂，故降水和降尘中铝的含量可忽略不计^{[22, 23]}；茶树作为典型高富集铝的植物，且铝大多分布于叶部，通过采摘茶叶每年可带走大量的铝^[24]，加上部分铝会随径流流失，整个系统处于单向不平衡循环，故土壤团聚体全铝含量随植茶年限延长将逐渐降低。

交换态铝在土壤pH值低于5.0时易溶出，难溶性铝逐渐向其转变；而当pH值小于4.0~4.5时，土壤将由质子缓冲体系转向铝缓冲体系，土壤交换态铝含量将大幅升高^[25]。本研究表明，随植茶年限延长，土壤各粒径团聚体交换态铝含量逐渐升高，说明长期植茶会增加土壤交换态铝含量，与苏有健等研究结果相似^[26]。这主要是因茶园长期偏施尿素，而尿素水解产生的NH+4可通过硝化细菌的作用转化为硝酸盐或亚硝酸盐，同时伴随大量H+的产生，导致土壤pH值降低^[27]。加之当地降水pH值较低且酸雨频率较高，导致茶园土壤pH值逐渐下降（表 1），从而增加土壤交换态铝含量^[28]。此外，由于较大粒径团聚体对土壤全铝和交换态铝累积作用较强，且>1 mm粒径团聚体交换态铝含量在植茶23 a后增加幅度较大，使植茶23 a后土壤交换态铝含量增幅较大。 4 结论

土壤全铝和交换态铝含量均随粒径的减小而升高，不同粒径团聚体对土壤全铝和交换态铝的保持和供应能力存在明显差异，且全铝和交换态铝均有向小粒径团聚体富集的趋势。

随植茶年限延长，各粒径团聚体全铝含量逐渐降低，而交换态铝含量有所升高，且植茶23 a后增幅较大。此外，0~20 cm土层交换态铝含量高于20~40 cm土层。长期植茶会持续消耗土壤中的铝，但有利于土壤交换态铝累积，且交换态铝表聚现象明显。在茶园管理上，应注意植茶23 a后0~20 cm土层交换态铝含量变化，采用适当方法降低土壤铝活性，从而指导茶叶安全生产和茶园土壤保护。

>5 mm粒径团聚体全铝和交换态铝含量的贡献率均远高于其他粒径，且团聚体全铝和交换态铝与土壤全铝和交换态铝均呈极显著正相关，本研究区土壤全铝和交换态铝累积主要取决于>5 mm粒径团聚体。