陳夢(mèng)棋 彭滔

摘要 [目的]為西南地區(qū)茶園的合理施肥和管理方式提供科學(xué)依據(jù)。[方法]采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法，測(cè)定四川省名山縣茶園3種土壤的有機(jī)碳組成。[結(jié)果]名山縣茶園土壤有機(jī)質(zhì)含量較低，為12.01～15.50 g/kg。其中，腐殖酸總碳占有機(jī)質(zhì)總碳的28.58%～34.30%，活性有機(jī)碳占總碳的41.67%～51.86%。[結(jié)論]對(duì)比春、夏、秋三季有機(jī)碳和其他形態(tài)碳，特點(diǎn)為總量隨著季節(jié)波動(dòng)，但波動(dòng)幅度小，季節(jié)間差異不顯著。

關(guān)鍵詞 土壤類型;有機(jī)碳;季節(jié)動(dòng)態(tài)

中圖分類號(hào) S152.7+4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2014）33-11707-04

Study on Composition and Seasonal Dynamic of Organic Carbon in Different Soil Type of Mingshan County

CHEN Meng-qi， PENG Tao

（Chongqing Normal University， Chongqing 401331）

Abstract [Objective]The research aimed to provide the scientific basis for reasonable fertilization and management in tea gardens. [Method]The organic matter content in three soil types from tea gardens in Mingshan County was determined by external heating method and potassium dichromate volumes. [Result]The organic matter content was low in Mingshan tea garden soils， ranging from 12.01 to 15.50 g/kg. The degree of humic acid in organic carbon ranged from 28.58% to 34.30%， and the soil labile organic varied between 41.67% and 51.86%. [Conclusion]The organic matter content fluctuated with season dynamics. By contrasting， the content of organic carbon doesnt have significantly positive correlation with season dynamics.

Key words Soil types; Organic carbon; Seasonal dynamics

作者簡(jiǎn)介 陳夢(mèng)棋（1989-），女，河南鄭州人，碩士研究生，研究方向：水土保持與荒漠化治理。

收稿日期 2014-10-15

土壤有機(jī)碳是土壤肥力的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，也是土壤肥力的重要指標(biāo)。研究表明，在無(wú)障礙因素的條件下，土壤有機(jī)質(zhì)含量在一定范圍內(nèi)與作物產(chǎn)量呈正相關(guān)，說(shuō)明土壤有機(jī)質(zhì)含量與土壤肥力間有密切關(guān)系[1] 。土壤有機(jī)質(zhì)包括腐殖物質(zhì)和非腐殖物質(zhì)。土壤腐殖物質(zhì)是有機(jī)殘?bào)w腐解過(guò)程中形成的一類復(fù)雜的高分子化合物，是土壤有機(jī)質(zhì)的主要部分[2] 。按傳統(tǒng)的方法，大體可分為胡敏酸（HA）、富啡酸（FA）。胡敏酸溶于堿溶液而不溶于酸，富啡酸既溶于堿又溶于酸[3]。土壤腐殖質(zhì)的含量和性質(zhì)也是反映土壤肥力狀況的重要指標(biāo)。土壤活性有機(jī)碳指在一定時(shí)空條件下，受植物、微生物影響強(qiáng)烈、具有一定溶解性、在土壤中移動(dòng)較快、不穩(wěn)定、易氧化、分解、易礦化，其形態(tài)、空間位置對(duì)植物、微生物來(lái)說(shuō)活性比較高的那一部分土壤碳素[4]。文炯等[5]研究了土壤活性有機(jī)質(zhì)及其與土壤養(yǎng)分的關(guān)系，得出活性有機(jī)質(zhì)能夠更準(zhǔn)確、更實(shí)際地反映土壤肥力和土壤物理性質(zhì)的變化，指示各種有機(jī)物的礦化率、土壤的綜合活力水平，能用于綜合評(píng)價(jià)各種耕作方式對(duì)土壤質(zhì)量的影響，為農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。黃黎英等[6]對(duì)不同地質(zhì)背景下土壤溶解有機(jī)碳含量的季節(jié)動(dòng)態(tài)及其影響因子進(jìn)行研究，得出季節(jié)變化對(duì)土壤有機(jī)碳含量具有顯著影響。

該研究通過(guò)分析3種茶園土壤的有機(jī)碳組成和季節(jié)變化，充分了解名山縣茶園土壤的肥力狀況，對(duì)茶園土壤養(yǎng)分肥力現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià)，為茶樹(shù)的合理施肥和管理方式提供科學(xué)依據(jù)，對(duì)科學(xué)用地、合理施肥、提高茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)有極其重要的指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于四川省名山縣，介于N 29°58′～30°16′、E 103°2′～103°23′之間。該縣屬中緯度內(nèi)陸熱帶濕潤(rùn)氣候，氣候溫和，雨量充沛，年均氣溫15.5 ℃，年均降水量1 519.9 mm，年均降雨日數(shù)212 d，降水多集中在6～9月，占全年降水量的72.6%，年均蒸發(fā)量1 029.6 mm，全年相對(duì)濕度平均82%，地溫全年平均為17.5 ℃（0 cm）和17.1 ℃（5 cm）。地勢(shì)西北高，東南低，地形地貌以臺(tái)狀丘陵為主，蒙頂、蓮花、總崗三山環(huán)列，形若“U”狀，海拔557～1 456 m，其中海拔650 m以下的淺丘平壩占總面積的22.1%，丘陵臺(tái)地占61.2%，海拔800 m以上的低山16.7%，名山縣出露地層較新，以第四紀(jì)和白堊紀(jì)為主，土壤以水稻土、紫色土和黃壤為主。

1.2 研究方法

1.2.1

土壤樣品采集。在雅安市名山縣分春、夏、秋3個(gè)茶葉采摘季節(jié)采集黃壤、酸性紫色土、漂洗水稻土樣本。每種土壤選擇空間不同的3個(gè)茶園作為采樣地，每次按“S”路線取5個(gè)采樣點(diǎn)混合樣，采樣深度為0～20 cm土層。3個(gè)季節(jié)共采集土樣27個(gè)。土壤風(fēng)干后磨細(xì)過(guò)篩，孔徑分別為10、60和100目。

1.2.2

土壤性質(zhì)的測(cè)定分析。

土壤有機(jī)碳的測(cè)定采用重鉻酸鉀容量法外加熱法。土壤腐殖質(zhì)的測(cè)定采用焦磷酸鈉提取重鉻酸鉀法。土壤活性有機(jī)碳的測(cè)定選用袁可能法[7]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同土壤類型有機(jī)碳組成

2.1.1

有機(jī)碳。

土壤有機(jī)質(zhì)是土壤有機(jī)物的主體，包括各種動(dòng)植物殘?bào)w以及微生物及其生命活動(dòng)的各種有機(jī)產(chǎn)物。從表1可以看出，名山縣地區(qū)漂洗水稻土、黃壤、酸性紫色土土壤有機(jī)總碳量為12.01～15.50 g/kg，3種土壤有機(jī)碳總量差異小;其中，漂洗水稻土的變幅最大，為9.43～23.17 g/kg，平均值15.50 g/kg，標(biāo)準(zhǔn)差為4.61，變異系數(shù)為0.30，與黃壤達(dá)到顯著水平（P<0.05）;而黃壤的變幅為7.88～15.02 g/kg，平均值為12.01 g/kg，標(biāo)準(zhǔn)差為1.94，變異系數(shù)為0.16;酸性紫色土的變幅為9.95～18.08 g/kg，平均值為12.38 g/kg，標(biāo)準(zhǔn)差為2.36，變異系數(shù)為0.19。

2.1.2

腐殖質(zhì)（胡敏酸碳+富里酸碳）。

漂洗水稻土腐殖質(zhì)碳含量介于2.58～8.49 g/kg之間，平均值為5.32 g/kg，標(biāo)準(zhǔn)差為1.85，變異系數(shù)為0.35，與黃壤達(dá)到顯著水平（P<0.05）;黃壤腐殖質(zhì)碳含量介于2.71～5.33 g/kg之間，平均值為4.00 g/kg，標(biāo)準(zhǔn)差為1.04，變異系數(shù)為0.26;酸性紫色土腐殖質(zhì)碳含量介于2.82～5.62 g/kg之間，平均值為3.54 g/kg，標(biāo)準(zhǔn)差為0.85，變異系數(shù)為0.24。

漂洗水稻土胡敏酸碳含量介于0.76～1.85 g/kg之間，平均值為1.30 g/kg，標(biāo)準(zhǔn)差為0.43，變異系數(shù)為0.32;黃壤胡敏酸碳含量介于0.19～0.94 g/kg之間，平均值為0.67 g/kg，標(biāo)準(zhǔn)差為0.27，變異系數(shù)為0.40;酸性紫色土胡敏酸碳含量介于0.28～0.76 g/kg之間，平均值為0.52 g/kg，標(biāo)準(zhǔn)差為0.15，變異系數(shù)為0.28。

漂洗水稻土富里酸碳含量介于0.97～6.64 g/kg之間，平均值為4.02 g/kg，標(biāo)準(zhǔn)差為1.66，變異系數(shù)為0.41;黃壤富里酸碳含量介于1.94～5.04 g/kg之間，平均值為3.34 g/kg，標(biāo)準(zhǔn)差為1.02，變異系數(shù)為0.31;酸性紫色土富里酸碳含量介于2.28～5.15 g/kg之間，平均值為3.02 g/kg，標(biāo)準(zhǔn)差為0.89，變異系數(shù)為0.29。

2.1.3

活性有機(jī)碳。漂洗水稻土腐活性有機(jī)碳含量介于5.08～9.53 g/kg之間，平均值為6.46 g/kg，標(biāo)準(zhǔn)差為1.36，變異系數(shù)為0.21;黃壤活性有機(jī)碳含量介于5.51～7.10 g/kg之間，平均值為6.23 g/kg，標(biāo)準(zhǔn)差為0.44，變異系數(shù)為0.07;紫色活性有機(jī)碳含量介于2.82～5.62 g/kg之間，平均值為6.06 g/kg，標(biāo)準(zhǔn)差為1.22，變異系數(shù)為0.20。

表1 不同土壤類型有機(jī)碳組成

g/kg

3種類型土壤組成方面有以下特點(diǎn)：腐殖質(zhì)總碳量在3.54～5.32 g/kg之間，占有機(jī)質(zhì)總碳的28.58%～34.30%，其中富啡酸碳在3.02～4.02 g/kg之間，占總碳的24.36%～27.79%，胡敏酸碳在0.52～1.30 g/kg之間，占總碳的4.23%～8.36%;活性有機(jī)碳總量在6.06～6.46 g/kg之間，占總碳的41.67%～51.86%。從土壤類型的有機(jī)碳組成來(lái)看，有機(jī)碳總量高低表現(xiàn)為漂洗水稻土>酸性紫色土>黃壤;腐殖酸總碳含量表現(xiàn)為漂洗水稻土>黃壤>酸性紫色土，其中，富啡酸碳含量和胡敏酸含量均表現(xiàn)為漂洗水稻土>黃壤>酸性紫色土;活性有機(jī)碳含量表現(xiàn)為漂洗水稻土>黃壤>酸性紫色土。

2.2 土壤有機(jī)碳的季節(jié)性動(dòng)態(tài)

2.2.1

有機(jī)質(zhì)。從圖1可以看出，名山縣3種土壤有機(jī)碳總量隨季節(jié)性變化不同。酸性紫色土有機(jī)碳總量從春季到秋季呈降低的趨勢(shì)，春季14.15 g/kg降低為秋季10.85 g/kg，降低23.34%;黃壤有機(jī)碳總量從春季到秋季呈升高的趨勢(shì)，春季10.80 g/kg升高為秋季13.72 g/kg，升高27.10%;漂洗水稻土有機(jī)碳總量從春季到夏季降低，而夏季到秋季升高，由春季17.78 g/kg到夏季13.70 g/kg變化為秋季15.02 g/kg，總體降低15.55%。

圖1 不同土壤類型有機(jī)碳總量季節(jié)性變化

2.2.2

腐殖質(zhì)（胡敏酸+富里酸）。從圖2可以看出，名山縣3種土壤腐殖質(zhì)總量隨季節(jié)性變化不同。土壤腐殖質(zhì)總量從春季到夏季降低，夏季到秋季呈升高的趨勢(shì)，酸性紫色土由春季4.26 g/kg到夏季3.10 g/kg變化為秋季3.26 g/kg，總體降低23.47%;黃壤由春季3.88 g/kg到夏季3.02 g/kg變化為秋季5.11 g/kg，總體升高24.07%;漂洗水稻土由春季6.12 g/kg到夏季4.35 g/kg變化為秋季5.48 g/kg，總體降低10.46%。

圖2 不同土壤類型腐殖質(zhì)總量季節(jié)性變化

從圖3可以看出，名山縣3種土胡敏酸總量隨季節(jié)性變化不同。酸性紫色土胡敏酸總量從春季到秋季呈升高趨勢(shì)，由春季0.42 g/kg升高為秋季0.64 g/kg，升高34.38%;黃壤胡敏酸總量從春季到夏季降低，從夏季到秋季升高，由春季0.77 g/kg到夏季0.51 g/kg變化為秋季0.72 g/kg，總體降低6.49%;漂洗水稻土胡敏酸總量從春季到夏季升高，從夏季到秋季降低，由春季1.33 g/kg到夏季1.44 g/kg變化為秋季1.12 g/kg，總體降低15.79%。

圖3 不同土壤類型胡敏酸總量季節(jié)性變化

從圖4可以看出，名山縣3種土壤胡富里總量隨季節(jié)性變化不同。土壤富里酸總量從春季到夏季降低，從夏季到秋季呈升高的趨勢(shì)，酸性紫色土由春季7.05 g/kg到夏季5.44 g/kg變化為秋季5.70 g/kg，總體降低19.15%;黃壤由春季3.11 g/kg到夏季2.51 g/kg變化為秋季4.39 g/kg，總體升高29.16%;漂洗水稻土由春季4.79 g/kg到夏季2.91 g/kg變化為秋季4.36 g/kg，總體降低8.98%。

圖4 不同土壤類型富里酸總量季節(jié)性變化

2.2.3

活性有機(jī)碳。從圖5可以看出，名山縣3種土壤腐殖質(zhì)總量隨季節(jié)性變化不同。土壤活性有機(jī)碳總量從春季到夏季降低，夏季到秋季呈升高的趨勢(shì)，酸性紫色土由春季7.05 g/kg到夏季5.44 g/kg變化為秋季5.70 g/kg，總體降低19.15%;黃壤由春季6.60 g/kg到夏季5.91 g/kg變化為秋季6.18 g/kg，總體降低6.36%;漂洗水稻土由春季7.17 g/kg到夏季5.91 g/kg變化為秋季6.30 g/kg，總體降低12.13%。

圖5 不同土壤類型活性有機(jī)碳總量季節(jié)性變化

3 結(jié)論與討論

用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測(cè)定名山縣茶園3種土壤的有機(jī)碳組成。研究表明，名山縣茶園土壤有機(jī)質(zhì)含量處于較低水平，在12.01～15.50 g/kg之間。腐殖酸總碳占有機(jī)質(zhì)總碳的28.58%～34.30%，活性有機(jī)碳占總碳的41.67%～51.86%。研究還表明，名山縣3種土壤有機(jī)碳總量和其他形態(tài)的碳總量隨著季節(jié)波動(dòng)，春秋季含量較高，夏季較低，總體上看，波動(dòng)幅度小，季節(jié)間差異不顯著。

3.1 土壤有機(jī)碳組成

土壤總有機(jī)碳、活性有機(jī)碳等受多種因素的影響，并處于動(dòng)態(tài)變化之中。目前，我國(guó)對(duì)茶園土壤有機(jī)質(zhì)的研究比較深入。王凱榮等[8]對(duì)湖南山區(qū)茶園土壤的肥力狀況進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)高產(chǎn)茶園耕層土壤有機(jī)質(zhì)平均含量大于30 g/kg，是低產(chǎn)或較低產(chǎn)茶園的2倍以上。陳嬋嬋等[9]對(duì)陜南茶園土壤有機(jī)質(zhì)含量進(jìn)行研究，結(jié)果表明陜南茶園土壤有機(jī)質(zhì)含量整體水平較高，部分茶園含量較高，平均值高達(dá)168.98 g/kg。李倩等[10]對(duì)嶗山茶園土壤有機(jī)質(zhì)研究結(jié)果表明，嶗山茶園有機(jī)質(zhì)含量變化為5.15～21.67 g/kg，平均為12.96 g/kg，有機(jī)質(zhì)變異程度雖大，但含量總體處于較低水平，僅16.7%茶園高于全國(guó)平均值[11]。從該次測(cè)定結(jié)果來(lái)看，名山縣茶園土壤有機(jī)碳含量較低，在12.01～15.50 g/kg之間，達(dá)不到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)茶園的要求（高產(chǎn)茶園土壤有機(jī)質(zhì)含量一般要求為20.0 g/kg以上）。這與名山茶園管理者施肥不重視有機(jī)肥的投入有關(guān)。隨著茶樹(shù)樹(shù)齡的增加，茶園土壤有機(jī)質(zhì)含量逐年較低，基本不能滿足樹(shù)體的生長(zhǎng)發(fā)育， 導(dǎo)致樹(shù)勢(shì)衰弱，進(jìn)一步影響茶葉品質(zhì)。因此，亟需改變名山茶園土壤施肥方法。持續(xù)施用有機(jī)肥，控制茶園產(chǎn)量，是顯著提高茶園土壤有機(jī)質(zhì)含量的最佳措施。

腐殖化度是衡量茶園土壤有機(jī)質(zhì)品質(zhì)和腐殖質(zhì)積累程度的標(biāo)志之一。研究表明，名山3種土壤腐殖酸占土壤總碳的28.58%～34.30%，均處于低水平[12]。馬立鋒等[13]報(bào)道了蘇、浙、皖三省茶園最適宜茶樹(shù)生長(zhǎng)的土壤由1990～1991年的59.4%下降到1998年的20.3%。當(dāng)前我國(guó)不同類型茶園土壤肥力已明顯地向越來(lái)越低的方向發(fā)展。而茶園土壤肥力的酸降低無(wú)疑對(duì)茶樹(shù)的生長(zhǎng)和茶葉的品質(zhì)安全和產(chǎn)量產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。因此，要采取一定措施， 調(diào)整茶園肥力，為無(wú)公害茶葉生產(chǎn)基地建設(shè)提供保證。

活性有機(jī)質(zhì)并不是一種單純的化合物，是土壤有機(jī)質(zhì)中具有相似特性即較高有效性的那部分有機(jī)質(zhì)。Whitbread等[14]認(rèn)為，活性有機(jī)質(zhì)包括眾多游離度較高的有機(jī)質(zhì)，如植物殘茬、根類物質(zhì)、真菌菌絲、微生物量及其滲出物如多糖等。Johns等[15]認(rèn)為，活性有機(jī)質(zhì)是能夠被微生物利用作為能源、碳源的土壤有機(jī)質(zhì)。Blair等[16]指出，活性有機(jī)質(zhì)是土壤中易氧化分解的有機(jī)質(zhì)。不同研究者對(duì)活性有機(jī)質(zhì)的測(cè)定方法和所指有機(jī)質(zhì)的部分不盡相同，但都可在不同程度上反映有機(jī)質(zhì)的有效性，指示土壤有機(jī)質(zhì)或土壤質(zhì)量。研究還表明，名山縣3種土壤活性有機(jī)碳占土壤總碳的41.67%～51.86%，均處于較高水平[17]。由此可知，名山土壤肥力良好，有利于作物的生產(chǎn)。

近年來(lái)，土壤中化肥的投入量穩(wěn)中有升，而有機(jī)肥的投入量有逐漸降低的趨勢(shì)[18]，造成土壤中有機(jī)質(zhì)含量持續(xù)降低。因此，加大有機(jī)肥的投入，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量十分必要。適量施有機(jī)氮對(duì)茶樹(shù)的產(chǎn)量和品質(zhì)都有較好的促進(jìn)作用，但氮肥施用過(guò)量不僅會(huì)使茶葉品質(zhì)降低，而且會(huì)造成環(huán)境污染，危害人體健康。適量施用有機(jī)肥是顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)含量的有效措施[19]，對(duì)科學(xué)用地、合理施肥、可持續(xù)發(fā)展、提高茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)有極其重要的指導(dǎo)意義。

3.2 有機(jī)碳的季節(jié)變化

研究表明，研究區(qū)域內(nèi)土壤有機(jī)碳含量與季節(jié)有一定的關(guān)系。土壤有機(jī)碳總量隨季節(jié)的變化不顯著，不同類型土壤之間亦不顯著。酸性紫色土有機(jī)碳總量從春季到秋季呈降低的趨勢(shì)，降低23.34%;黃壤有機(jī)碳總量從春季到秋季呈升高的趨勢(shì)，升高27.10%;漂洗水稻土有機(jī)碳總量從春季到夏季降低，而夏季到秋季升高，總體降低了15.55%。不同的氣候條件如溫度、水分等因素制約著不同類型土壤有機(jī)碳總量和組成，名山縣6～9月份雨量較多，溫度高，濕度大，有機(jī)碳總量隨雨量呈負(fù)相關(guān)。同時(shí)，水熱條件、土壤特性在很大程度上決定著微生物的生物量及其活動(dòng)，從而影響有機(jī)質(zhì)在土壤中的分解速率。Burke等[20]在美國(guó)中部大平原草地的研究表明，土壤有機(jī)碳含量隨降雨量和土壤黏粒含量增加而增加，隨溫度增加而降低。Nicholls[21]在美國(guó)南部大平原的研究認(rèn)為，土壤機(jī)碳含量與土壤黏粒含量呈正相關(guān)，而降雨量的影響很小。相關(guān)研究顯示，陸地土壤碳密度一般隨降雨增加而增加，在相同降雨量時(shí)溫度和碳密度呈負(fù)相關(guān)，溫度和降雨的綜合作用決定了陸地土壤碳密分布的地理地帶性[22-24]。有資料表明，溫度、濕度影響著土壤有機(jī)質(zhì)的含量、組成和性質(zhì)，土壤的呼吸強(qiáng)度與溫度呈正比[25]。Summerell等[26]研究表明，在5～30 ℃的范圍內(nèi)，禾本科秸稈在土壤表面覆蓋和埋入土壤中的物質(zhì)殘留比例等與溫度有著明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，氣溫較低地區(qū)的土壤有機(jī)質(zhì)周轉(zhuǎn)時(shí)間要比氣溫較高地區(qū)的長(zhǎng)，有利于土壤有機(jī)質(zhì)的積累。在0～30 ℃范圍內(nèi)，溫度每升高10 ℃，土壤有機(jī)質(zhì)的最大分解速率提高2～3倍[27]。王淑平等[28]對(duì)包括東北草甸草原、內(nèi)蒙古高原草甸草原、典型草原、荒漠草原在內(nèi)的IGBP中國(guó)東北樣帶（NECT）的研究表明，土壤有機(jī)碳含量與降水量之間呈顯著正相關(guān)，溫度對(duì)有機(jī)碳總量的影響較復(fù)雜，而適宜的溫度有利于土壤有機(jī)碳的積累，否則對(duì)有機(jī)碳的積累具有負(fù)效應(yīng)。

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