趙麗芳， 黃鵬武， 陳翰， 盧升高*

(1.樂清市農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展中心，浙江 樂清 325600； 2.浙江大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，浙江 杭州 310058)

茶樹是一種主要分布在熱帶和亞熱帶地區(qū)的常綠植物。作為一種經(jīng)濟作物，茶樹屬于喜酸植物，適宜的土壤pH在5.5左右，然而長期種植茶樹會使土壤進一步酸化[1]。由于茶園土壤的長期茶葉種植，尤其是過量氮肥的施用，加劇了茶園土壤酸化過程。土壤酸化導(dǎo)致交換性鹽基離子溶出，降低土壤養(yǎng)分的有效性，增加鋁毒，惡化土壤物理化學(xué)性質(zhì)，對作物根部造成嚴重損害，導(dǎo)致茶樹生長不良，并降低產(chǎn)量和品質(zhì)[2]。土壤酸化引起的重金屬、鋁和氟的活化并增加它們在茶葉中的積累，進而威脅人體健康[3]。針對茶園土壤的嚴重酸化問題，施用土壤調(diào)理劑是有效的修復(fù)技術(shù)措施。用于茶園土壤酸化治理的改良劑有土壤調(diào)理劑、有機物料、微生物制劑等。對于茶園酸化的治理，很多研究推薦施用有機肥[4-5]，但有機肥與土壤調(diào)理劑配施研究的較少。本研究采用近年應(yīng)用較廣的土壤調(diào)理劑與商品有機肥配施，以嚴重酸化的紅壤茶園土壤為對象，探討不同土壤調(diào)理劑與有機肥配施對茶園土壤酸化的修復(fù)作用與效果，為茶園高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、提高茶葉品質(zhì)提供技術(shù)措施。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗在樂清市白巖街道赤水垟村茶園進行。試驗茶園表層(0～20 cm)土壤pH 4.0～4.7，全氮1.35 g·kg-1，速效磷19.72 mg·kg-1，交換性酸總量5.44 cmol·kg-1。

供試土壤調(diào)理劑有牡蠣殼粉、硅鈣鎂鉀肥、腐殖酸、海藻肥和礦物型土壤調(diào)理劑。其中：牡蠣殼粉主要成分為碳酸鈣，是一種近年來常用于改善土壤酸化的產(chǎn)品[6]；硅鈣鎂鉀肥是一種含多元素的天然礦質(zhì)堿性肥料；海藻肥是一種主要由海洋生物提取物制備的調(diào)理劑[7]；腐殖酸在提高化肥利用率、降低酸性土壤中交換性酸總量、促進農(nóng)作物增產(chǎn)方面效果明顯[8-9]。

供試有機肥為商品有機肥，含有機質(zhì)34.2%、氮1.54%、磷0.84%、鉀2.21%。

1.2 處理設(shè)計與樣品采集

試驗設(shè)6個處理：T1，常規(guī)對照(不施肥)；T2，硅鈣鎂鉀肥1 125 kg·hm-2+商品有機肥7 500 kg·hm-2；T3，礦物型土壤調(diào)理劑1 500 kg·hm-2+商品有機肥7 500 kg·hm-2；T4，牡蠣殼粉1 500 kg·hm-2+商品有機肥7 500 kg·hm-2；T5，海藻肥1 500 kg·hm-2+商品有機肥7 500 kg·hm-2；T6，腐殖酸2 250 kg·hm-2+商品有機肥7 500 kg·hm-2。采用大區(qū)試驗，大區(qū)面積為0.033～0.053 hm-2。土壤調(diào)理劑和有機肥在第1年冬季施入，第2年秋季采樣。土壤采樣前每個處理分為3個裂區(qū)，每個裂區(qū)按S形取樣法采取表層混合土樣。土壤經(jīng)自然風(fēng)干后磨細，分別過2.000 mm和0.159 mm篩保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 土壤基本性質(zhì)測定

土壤基本化學(xué)性質(zhì)測定采用常規(guī)方法[10]：土壤pH采用土水比1∶2.5 (m∶V)浸提pH計(PB-21，Sartorius，Germany)測定；土壤交換性酸采用1 mol·L-1KCl浸提和0.1 mol·L-1NaOH中和滴定法測定；土壤有機質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法測定；土壤速效磷采用0.5 mol·L-1NaHCO3浸提，鉬銻抗比色法測定；交換性鹽基離子采用1 mol·L-1NH4Ac (pH 7)浸提，交換性Ca2+和Mg2+原子吸收分光光度法測定，交換性K+和Na+火焰光度法測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析與處理

數(shù)據(jù)處理與分析采用Excel 2010和SPSS 24.0軟件，利用LSD法進行處理組間差異顯著性檢驗分析(P<0.05)，采用Origin Pro Student Version作圖，使用R軟件包ggbiplot進行主成分分析并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 對茶園土壤pH和交換性酸含量的影響

土壤調(diào)理劑與有機肥配施對茶園土壤pH的影響見圖1所示。結(jié)果表明，土壤調(diào)理劑與有機肥配施處理土壤pH較對照(T1)平均增加0.12～0.41個單位，其中，T4處理(牡蠣殼粉和有機肥配施)顯著(P<0.05)增加土壤pH。土壤調(diào)理劑與有機肥配施對茶園土壤交換性酸總量的影響結(jié)果表明，5種土壤調(diào)理劑與有機肥配施處理顯著降低土壤交換性酸總量。由于茶園土壤酸化嚴重，土壤交換性H+和Al3+含量高，是影響茶樹根系生長的主要原因。當(dāng)土壤pH<4.5時，土壤酸化產(chǎn)生的水溶性Al3+將明顯影響茶樹的正常生長，消除土壤的鋁毒是治理紅壤酸化的重要內(nèi)容。土壤交換性H+和Al3+分析表明，茶園土壤的交換性酸組成以交換性Al3+為主，交換性Al3+是茶園土壤的主要致酸離子。土壤調(diào)理劑與有機肥配施顯著降低交換性Al3+含量，其中，T4、T5(海藻肥和有機肥配施)和T6(腐殖酸和有機肥配施)處理對降低土壤交換性Al3+的效果較為明顯，分別降低交換性Al3+含量0.81、0.52和0.45 cmol·kg-1。而T4處理降低土壤交換性H+的效果最為明顯。

柱間無相同小寫字母者表示組間差異顯著(P<0.05)，圖2同。

2.2 對茶園土壤交換性鹽基離子組成的影響

土壤調(diào)理劑與有機肥配施對茶園土壤交換性陽離子組成的影響見表1所示。結(jié)果表明，土壤調(diào)理劑與有機肥配施對土壤中交換性鹽基離子產(chǎn)生了較大影響，5種調(diào)理劑顯著提高土壤交換性K+和Ca2+含量，其中，T5處理增加土壤交換性K+和Ca2+含量效果最明顯，分別提高交換性K+和Ca2+含量173%和202%。T2(硅鈣鎂鉀肥礦物型和有機肥配施)、T4、T5和T6處理顯著增加土壤交換性Na+和Mg2+含量。T5處理顯著提高交換性K+、Na+、Ca2+和Mg2+離子含量。土壤酸化往往導(dǎo)致土壤中交換性鹽基離子的流失，造成土壤礦質(zhì)養(yǎng)分缺乏。土壤調(diào)理劑與有機肥配施有效地提高了土壤交換性鹽基離子含量，降低交換性H+和Al3+含量，在提高土壤礦質(zhì)養(yǎng)分的同時消除土壤的鋁毒。相關(guān)性分析表明，土壤的交換性陽離子含量與土壤pH呈顯著正相關(guān)，與交換性H+和Al3+含量呈顯著負相關(guān)。土壤調(diào)理劑與有機肥配施提高土壤交換性K+和Ca2+含量是修復(fù)土壤酸化的重要機制。

表1 土壤調(diào)理劑與有機肥配施處理對茶園土壤交換性鹽基離子含量的影響

2.3 對茶園土壤有機質(zhì)和速效磷含量的影響

土壤調(diào)理劑與有機肥配施對茶園土壤有機質(zhì)和速效磷含量的影響見圖2所示。結(jié)果表明，土壤調(diào)理劑與有機肥配施處理提高土壤有機質(zhì)含量，其中，T5和T6處理顯著增加了土壤有機質(zhì)含量。與對照比較，土壤調(diào)理劑與有機肥配施處理增加了速效磷含量40%～150%，其中，T3(礦物型土壤調(diào)理劑和有機肥配施)、T5和T6處理顯著提高土壤速效磷含量。酸化土壤中磷常常與鐵鋁氧化物形成沉淀，導(dǎo)致有效磷含量很低。土壤調(diào)理劑與有機肥配施有效地提高了土壤中磷的有效性。

圖2 土壤調(diào)理劑與有機肥配施處理對茶園土壤有機質(zhì)和速效磷含量的影響

2.4 對土壤pH、交換性酸和養(yǎng)分含量影響的比較

不同調(diào)理劑對土壤pH、酸度、交換性鹽基離子和養(yǎng)分含量的影響見表2所示，結(jié)果表明，牡蠣殼粉調(diào)理劑對改善土壤酸度的效果最明顯；海藻肥對提高土壤有機質(zhì)和速效磷的效果最明顯，且對提高土壤中交換性鹽基陽離子的效果也最好；硅鈣鎂鉀肥和牡蠣殼調(diào)理劑也顯著提高交換性鹽基陽離子含量。

表2 土壤調(diào)理劑與有機肥配施處理對土壤pH、交換性酸和養(yǎng)分含量影響的F檢驗

土壤調(diào)理劑與有機肥配施處理紅壤茶園土壤pH、酸度、交換性鹽基離子與養(yǎng)分指標(biāo)的主成分分析見圖3所示。圖中8個指標(biāo)即8個箭頭，箭頭所指方向為正，分組在箭頭所指方向越遠，該箭頭代表的指標(biāo)對該分組影響越大，可以看出，T5處理在有機質(zhì)、速效磷、土壤交換性鹽基離子方向上影響最大，即T5在6個處理組中能最大程度地影響土壤有機質(zhì)、速效磷、交換性鹽基離子含量；T4在pH方向上影響最大，即T4在6個處理組中能最大程度地影響土壤pH。

圖3 土壤調(diào)理劑與有機肥配施各處理間的主成分分析

3 討論

茶園土壤酸化修復(fù)的田間試驗結(jié)果表明，土壤調(diào)理劑與有機肥配施能夠不同程度地降低土壤酸度，提高土壤礦質(zhì)養(yǎng)分和有效磷含量，降低鋁毒，改善土壤酸化對茶樹生長的不良影響。土壤調(diào)理劑能提高土壤pH，減少酸性土壤交換性酸總量，降低酸性土壤活性鋁的毒害，主要是由于土壤調(diào)理劑本身含有堿性物質(zhì)，能對酸性土壤起直接中和作用，且調(diào)理劑中含有豐富的鈣、鎂、硫等礦質(zhì)元素，這些陽離子如Ca2+、Mg2+、K+等能與Al3+競爭交換位點，起到減輕鋁毒的作用。如牡蠣殼粉調(diào)理劑主要成分以鈣、鈉和鉀為主，可以為土壤提供豐富的Ca2+離子，提高鹽基飽和度，同時取代土壤膠體上的A13+，中和土壤溶液中的H+，提高土壤pH。有機肥和腐殖酸類調(diào)理劑中含有大量有機質(zhì)，具有較高的活性，可吸附交換性H+、Al3+，從而改善土壤的酸化狀況。同時，它們可增加土壤中的有機物質(zhì)含量，增強土壤對酸度變化的緩沖能力。腐殖酸是聚電解質(zhì)高分子化合物，來源于植物和動物的殘留物以及微生物細胞的化學(xué)和生物降解，具有豐富的羧基、羥基等含氧官能團，能消耗土壤中較多的H+，與土壤中Al3+有很強的絡(luò)合能力，形成穩(wěn)定腐殖質(zhì)復(fù)合物，有效降低土壤中鋁的毒性。海藻肥是以海洋植物海藻為主要原料制成的生物肥料，含有豐富的礦質(zhì)元素與生物活性物質(zhì)，除了提供Ca2+、Na+等離子外，還具有活化土壤有效養(yǎng)分的功能。此外，酸性土壤中的磷易被紅壤中鋁/鐵氧化物和氫氧化物吸附，生物可利用磷比例很低，是酸化土壤中作物生長最主要的養(yǎng)分限制因素。土壤調(diào)理劑與有機肥配施提高土壤pH，促進了酸性土壤中被固定無機磷的釋放，將其轉(zhuǎn)化為可以被作物吸收的有效磷。同時，有機肥也向土壤提供了有效磷。因此，土壤調(diào)理劑與有機肥配施能有效提高酸性土壤有效磷含量。

4 小結(jié)

土壤調(diào)理劑與有機肥配施改良茶園土壤酸化的田間試驗結(jié)果表明，土壤改良劑與有機肥配施能提高土壤pH，降低土壤交換性酸含量，提高交換性鹽基離子和速效磷含量，有效地改良茶園土壤酸化危害。試驗采用的5種調(diào)理劑以牡蠣殼粉提高土壤pH、降低交換性Al3+含量的效果最明顯；海藻肥提高交換性Na+、K+、Ca2+和Mg2+含量和速效磷效果較好。田間試驗證明土壤調(diào)理劑與有機肥配施是茶園土壤酸化修復(fù)的有效措施。