生物炭对茶园酸化土壤的改良研究

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茶树(Camellia sinensis(L.)O.Ktze.)原产于中国,是多年生常绿木本植物。茶树喜酸,但土壤中的酸度过高会影响土壤的理化性质,对茶叶的产量和品质造成不良影响,因此需要控制土壤酸度。通常用酸碱缓冲容量(p HBC)作为指标来表示土壤的酸碱缓冲性能,酸碱缓冲容量越大,土壤对酸碱的缓冲性能越强。生物炭是农林废弃物等生物质材料在厌氧条件下高温热解产生的含炭黑色固态物质,是新兴的土壤改良剂。生物炭一般呈碱性,有研究表明生物炭的应用可以提高土壤肥力,降低土壤的酸度,提高土壤的酸碱缓冲性能。本实验以种植英红九号茶树不同年限的茶园土壤为研究对象,研究其酸碱缓冲性能和理化性质。实验结果表明,随着种植茶树年限的增加,土壤的p H值逐渐降低。除了植茶2年的幼龄茶区土壤,其他植茶年限土壤中的有机质、阳离子交换量、交换性盐基离子和黏粒含量都随着种茶时间的增长而逐渐下降。随着植茶年限的增加,土壤的酸碱缓冲容量呈下降的趋势。对不同植茶年限土壤对应春茶的生化成分进行分析,发现茶叶中的茶多酚和水浸出物随着植茶年限的增加而增长;游离氨基酸的含量无显著性差异;可溶性糖的含量则总体随着种植年限的增长而降低。通过45天的室内培养实验,研究了生物炭对土壤酸化改良的影响。室内培养实验结果表明,土壤理化性质得到改善,土壤酸碱缓冲容量总体随着添加生物炭浓度的增加而增大。对比空白处理,1%、2%、5%和8%浓度的生物炭处理后,土壤的酸碱缓冲容量分别提高了16.59%、22.12%、31.24%和50.98%。本实验进行了生物炭的室外盆栽实验,盆栽茶树生长情况良好。经过一年的实验,相比对照,施用1%、2%、5%和8%的生物炭处理,茶叶产量、株高、新梢长度无显著性差异;添加5%和8%的生物炭,横幅分别增加了23.17%和22.57%;施加5%的生物炭提高了茶树的主茎5.12%;5%的生物炭处理,新梢生长量相比对照提高了22.10%;8%比对照的叶面积提高了1.62%。通过生物炭对茶树生长指标的影响,可看出5%浓度的生物炭处理对盆栽茶树的生长具有较显著的正效应。对比实验前的土壤,盆栽后土壤的p H值整体增加,且随着施用生物炭浓度的增加而增大。相比对照处理,1%、2%、5%和8%生物炭处理后的土壤有机质分别增加了38.60%、57.89%、74.56%和91.23%。生物炭可提高土壤的交换性盐基离子的含量,使交换性酸的含量降低,土壤的盐基饱和度随着生物炭处理浓度的增加而增大。盆栽实验前后的酸碱缓冲曲线均呈现“S”型,在p H4.0-6.0的突跃范围内,高浓度生物炭处理的曲线比低浓度的曲线平缓。相比空白处理,随着生物炭用量的增加,土壤的酸碱缓冲容量逐渐增大,添加5%、8%重量比例的生物炭处理后土壤的酸碱缓冲容量分别提高了224.23%和206.89%,5%浓度处理的结果最显著。本研究对英红九号茶园进行了生物炭田间试验,经过16个月的实验,结果显示,生物炭(2 kg/m2)处理后可提高幼龄茶区茶叶中水浸出物、氨基酸、可溶性糖、茶多酚及咖啡碱的含量,后期可能因生物炭浓度的降低而有所下降。生物炭处理可显著提高成年茶区茶叶中的茶多酚含量。田间试验的结果表明,对于幼龄茶区土壤,在土壤肥力作用方面,生物炭可提高土壤的p H值、有机质、水解性氮及有效磷的含量,可以显著提高土壤的速效钾含量;在对环境生态影响方面,可以提高幼龄茶区土壤的阳离子交换量、交换性镁、交换性钾和交换性钠的含量,显著提高土壤的交换性钙含量,显著降低土壤的交换性酸含量。对于成年茶区土壤,除了对幼龄茶区的作用,还可有效提高土壤的有机质,极显著地降低土壤中的交换性酸。综上所述,英红九号茶园土壤的酸碱缓冲容量随着植茶年限的增加而降低。施用生物炭有利于茶树生长发育,可提高茶叶的品质,提高土壤的酸碱缓冲性能,改善茶园土壤的酸化情况。
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