茶园和竹园土壤酸化与结构稳定性研究

论文摘要

茶叶和竹笋是浙江省重要的高值经济作物,高强度农业利用引起的茶园和竹园土壤酸化与结构退化的日趋严重,已成为影响茶树和竹笋正常生长和品质的限制因素,成为高强度集约经营下茶园和竹园持续丰产高效的主要障碍因素。通过采集浙江省杭州市西湖龙井茶产地和临安市雷竹林土壤,研究其土壤酸化特征、养分变化、土壤酸碱缓冲容量以及交换性酸在水稳性团聚体中的分布特征,以了解茶园和竹园土壤的酸化过程及雷竹林衰退的可能因素；通过测定土壤团聚体的组成和稳定性机理,探讨影响团聚体稳定的主要因素。取得的主要结果如下：1.西湖龙井茶产地茶园土壤监测表明,茶园表土（0-20cm）酸化严重,最低的pHH2o达到了4.0,并且酸化有深层化的趋势；表土的有机质和速效磷含量较高,速效磷含量最高可达138.2mg-kg-1。雷竹种植后,表层土壤呈现明显的酸化现象,表土的最低pHH2O达到了3.75；其表土的有机质和速效磷含量明显提高,表土速效磷含量最高可达350mg-kg-1；土壤铝的形态分析表明,有机配合态铝在表土中的含量较高,并随剖面深度的加深而降低；土壤交换态铝含量与pHH20和pHKCI呈极显著负相关,有机配合态铝含量与有机质和速效磷含量呈极显著正相关。茶园表土的平均酸碱缓冲容量为10.98mmol·kg-1,竹园为11.12mmol·kg-1茶园0-20cm土层的酸碱缓冲容量小于20-40cm土层,而竹园相反,有机质含量可能是影响竹园土壤缓冲容量的主要因素。2.茶园土壤团聚体分级表明,茶园土壤团聚体以>2mm和2-0.5mm团聚体为主。交换性酸总量和交换性Al3+含量均随着团聚体粒径的减小而降低,而同一粒径水稳性团聚体中交换性酸和交换性铝在0-20cm和20-40cm土层间差异不显著。表土水稳性大团聚体中交换性Al3+相对交换性H+占明显的优势,而在0.106-0.05mm微团聚体中交换性H+占明显的优势。竹园土壤团聚体组成也具有相同的规律,交换性酸总量和交换性Al3+含量均随着团聚体粒径的减小而降低,而同一粒径水稳性团聚体中交换性酸和交换性Al3+在0-20cm和20-40cm土层差异不显著。竹园土壤>0.5mm水稳性大团聚体中,交换性Al3+相对交换性H+含量占有明显的优势,而在<0.5mm团聚体中,交换性H+相对交换性Al3+含量占有明显的优势。茶园和竹园土壤中交换性酸总量、交换性H+和交换性Al3+主要分布于>2mm和2-0.5mm水稳性团聚体中,同时得出水稳性团聚体数量是影响交换性酸分配比例的最主要因素。3.茶园土壤不同粒径团聚体中的颗粒组成、有机质、全磷和不同形态铁的含量因成土母质的不同而异。第四纪红土发育黏质土壤的团聚体中有机质、全磷和不同形态铁含量总体呈现出随团聚体粒径的减小而降低的趋势,并以2-1mm团聚体中含量最高,<0.05mm团聚体中含量最低；洪冲积物上发育的砂质土壤中,除了底层土壤的全铁含量在0.5-0.25mm和0.25-0.106mm团聚体中含量较高外,有机质、全磷和不同形态铁均呈现出随团聚体粒径的减小先降低后升高的趋势。不同级别团聚体中有机质、全磷和无定形铁含量呈现出表层显著高于底层的规律。对0.5-0.25mm和0.25-0.106mm团聚体,以H20处理为对照,通过用H202、DCB（连二亚硫酸钠-柠檬酸钠-重碳酸钠）、柠檬酸钠、碳酸氢钠和草酸等选择性提取有机质和不同形态的铁来比较提取前后的团聚体数量和粒径分布,探讨团聚体的稳定机理。结果发现,黏质土壤中团聚体的破坏率表现为DCB>柠檬酸钠≈碳酸氢钠≈草酸>双氧水,可见有机质对这两级团聚体的稳定性影响最小,而游离氧化铁对这两级团聚体的稳定性影响最大。砂质土壤中表层团聚体的破坏率表现为双氧水≈DCB>柠檬酸钠≈碳酸氢钠≈草酸,表明有机质和游离氧化铁对表层团聚体的稳定性都起到重要作用；不同提取剂对20-40cm土层团聚体的破坏率没有表现出明显的差异,表明有机质和不同形态铁对20-40cm土层中两级团聚体稳定性影响差别不大。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 土壤酸化的研究进展
• 1.1.1 土壤酸化的概念和表示方法
• 1.1.2 土壤酸化的主要影响因素
• 1.1.2.1 南方酸雨
• 1.1.2.2 人为经营措施
• 1.1.2.3 自然环境下的土壤富铝化过程及茶树自身生物化学循环
• 1.1.3 土壤酸化的危害
• 1.1.3.1 土壤化学性质恶化
• 1.1.3.2 土壤物理性质劣化
• 1.1.3.3 土壤微生物区系破坏
• 1.1.3.4 对植物生长造成影响
• 1.1.3.5 增加重金属向茶叶中转移的风险
• 1.2 土壤团聚体稳定性的研究进展
• 1.2.1 土壤结构和土壤团聚体
• 1.2.2 土壤团聚体稳定性的影响因素
• 1.2.2.1 粘粒和粘粒矿物性
• 1.2.2.2 有机质
• 1.2.2.3 铁铝氧化物
• 第二章 研究意义、内容及技术路线
• 2.1 研究背景和意义
• 2.2 研究内容
• 2.2.1 茶园、竹园剖面酸度指标
• 2.2.2 茶园、竹园交换性酸在团聚体中分布特征
• 2.2.3 分析团聚体稳定性的影响因素
• 2.3 技术路线
• 第三章 茶园、竹园土壤剖面酸度变化特征及缓冲容量分析
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 研究区域和土样的采集、前处理
• 3.1.2 测定项目和方法
• 3.1.3 统计分析
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 茶园、竹园土壤剖面酸度及有机质、速效磷等变化特征
• 3.2.1.1 茶园土壤剖面酸度变化特征
• 3.2.1.2 竹园土壤剖面酸度变化特征
• 3.2.1.3 茶园土壤剖面有机质、速效磷含量变化特征
• 3.2.1.4 竹园土壤剖面有机质、速效磷含量变化特征
• 3.2.1.5 竹园土壤剖面中各种铝形态变化特征
• 3.2.2 茶园、竹园土壤剖面中酸碱缓冲容量分析
• 3.2.2.1 茶园、竹园土壤酸碱滴定曲线
• 3.2.2.2 茶园、竹园土壤酸碱缓冲容量的计算
• 3.3 结论
• 第四章 茶园、竹园土壤中水稳性团聚体及交换性酸在其中的分布特征
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 研究区土样的采集和前处理
• 4.1.2 测定项目和方法
• 4.1.3 统计分析
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 茶园土壤团聚体的组成及稳定性
• 4.2.2 竹园土壤团聚体的组成及稳定性
• 4.2.3 茶园土壤团聚体中的交换性酸含量
• 4.2.4 竹园土壤团聚体中的交换性酸含量
• 4.2.5 茶园土壤团聚体中的交换性酸的分布特点
• 4.2.6 竹园土壤团聚体中的交换性酸的分布特点
• 4.2.7 茶园土壤团聚体中交换性酸的影响因素分析
• 4.2.8 竹园土壤团聚体中交换性酸的影响因素分析
• 4.3 结论
• 第五章 南方茶园红壤团聚体稳定机理研究
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 研究区土样的采集和前处理
• 5.1.2 测定项目和方法
• 5.1.3 统计分析
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 土壤团聚体中机械组成、养分、全铁等分布规律
• 5.2.1.1 不同级别团聚体中的机械组成
• 5.2.1.2 不同级别团聚体中有机质、全磷含量
• 5.2.1.3 不同级别团聚体中全铁、游离氧化铁和无定形铁含量
• 5.2.2 土壤团聚体稳定机理研究
• 5.2.2.1 贡献指标
• 5.2.2.2 有机质和不同形态铁的贡献结果分析
• 5.3 结论
• 第六章 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 创新点
• 6.3 不足
• 参考文献
• 作者简介及主要成果