茶树修剪叶及其生物质炭还田的土壤环境效应

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修剪是一项常见的茶园管理措施,茶园从幼龄、成龄开采直至衰老的各个阶段,修剪都可以发挥其不同的作用。在茶园生态系统中,修剪枝叶和凋落叶一起,形成了一个凋落层,它们在土壤表层累积、分解,对茶园土壤环境产生着深刻的影响。本研究通过一系列模拟实验,讨论了茶树修剪物还田对土壤环境的影响及其作用机理,提出了利用茶树修剪枝叶制作生物质炭改良酸性茶园土壤的新方法,以期为防治茶园土壤酸化提供一些思路,为制定合理的茶园生产管理措施提参考。本研究共包括以下几个部分:1通过35天的石英砂培养实验,观察了修剪叶分解过程中酸度及水溶性铝的含量变化。实验发现,培养前期叶片快速分解,2周的时间提取液pH上升了1.84;14-35天分解速度变缓,pH保持着7.09的均值。水溶性铝的含量的变化趋势与酸度相反,培养前期快速下降,后期在较低的水平上保持稳定。这说明随着叶片分解,叶片内含的铝离子的形态发生了转化。所以,叶片分解过程并没有造成水溶性铝含量的升高。虽然茶树叶片中含有较丰富的铝,但在分解过程中,叶片释放铝离子形态不断发生转化,水溶性铝离子的数量在不断下降。2通过土壤培养实验,观察了修剪叶分解过程对2种土壤酸度及其他性质的影响。实验中,向初始pH较高的荒地土壤加入5、10和20g/kg修剪叶,各处理pH分别比对照下降了0.30、0.47、0.55(P<0.05)。对于初始pH较低的茶园黄棕壤,各加入量分别使pH比对照上升了0.15、0.27、0.38(p<0.05)。此外,添加修剪叶可以提高有机质和及速效钾的含量,可以提高土壤肥力。荒地土中,叶片中有机酸消耗掉土壤中的羟基是pH迅速下降的原因。但这种酸化效果不是持续的,随着培养进行,与对照相比,各处理的酸度均有下降趋势。而在茶园土壤中,叶片中的有机盐是降低土壤酸度的有效成分,并且,分解过程中有机酸根的去羧基化也可以提高土壤的pH。3通过土柱模拟实验,观察了添加修剪叶对2种土壤淋溶条件下酸度及盐基离子迁移、淋出的影响。24周的淋溶结束后,荒地土施加修剪叶片处理的各土层由表及里pH比对照分别下降了1.27,1.38,0.99,相应的,茶园土下降了0.82,0.10,0.21。同时,各层交换性酸及交换性铝含量有所提高,表层的增加最为显著(P<0.01)。添加修剪叶对于两种土壤盐基离子的含量变化影响不同:在荒地土中,添加修剪叶片促进了盐基离子的淋失;在茶园土中,添加修剪叶片处理的各层盐基离子含量均大于其对照。可见,修剪叶在淋溶条件下对土壤的酸化作用并不一定伴随着盐基离子绝对数量的减少。4通过室内培养实验,研究了将修剪物分别以生物质炭、腐熟物、原料,三种方式还田对土壤改良效果的差异。施用生物质炭明显的提高了土壤的pH:20g/kg的加入比例下,平均可将土壤PH提高1.03-1.22。并且,80天的培养时间内,效果稳定。施用修剪枝叶生物质炭还可以降低土壤中可溶性有机碳的含量,增加炭的固持,有利于减少淋溶带来的危害和增加有机质的累积。同时,由于生物质炭浓缩了原料中的盐基离子,补充盐基离子效果最为显著,同时还可以降低土壤中的交换性酸及交换性铝含量,表现出了良好了改良酸化茶园土壤的潜力。
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