【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 呂亮雪, 劉國(guó)道. 土壤酸化和酸性土壤改良研究. 華南熱帶農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2006, 12(1): 2327[3] 王敬華, 孔曉玲. 施用石灰石粉對(duì)紅壤酸度的影響. 中國(guó)科學(xué)院紅壤生態(tài)實(shí)驗(yàn)站. 紅壤生態(tài)系統(tǒng)研究(第一集). 北京: 科學(xué)出版社, 1992. 141145[4] 孟賜福, 傅慶林, 水建國(guó), 等. 浙江中部紅壤施用石灰對(duì)土壤交換性鈣、鎂及土壤酸度的影響. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 1999, 5(2): 129136[5] 唐莉娜, 熊德忠, 張永成, 等. 酸性土壤施石灰對(duì)煙稻輪作后效的影響. 福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2002, 31(4): 517520[6] 王文軍, 郭熙盛, 武際, 等. 施用白云石對(duì)酸性黃紅壤作物產(chǎn)量及化學(xué)性質(zhì)的影響. 土壤通報(bào), 2006, 37(4): 723726[7] Alvaak, Sumner M E. Amelioration of acid soil infertility by phosphogypsum. Plant and Soil, 1990, 128: 127134[8] 葉厚專(zhuān), 范業(yè)成. 磷石膏改良紅壤的效應(yīng). 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 1996, 2(2): 181185[9] 萬(wàn)貴怡, 周茂林, 李玲, 等. 粉煤灰改良紅壤性中低產(chǎn)田(地)的試驗(yàn)研究. 江西農(nóng)業(yè)科技, 1994(4): 3034[10] 穆環(huán)珍, 何艷明, 楊問(wèn)波, 等. 制漿廢液處理污泥改良酸性土壤的試驗(yàn)研究. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2004, 23(3): 508511[11] Luo Y M，Christle P. Alleviation of Soil Acidity and Aluminium Phytotoxicity in Acid Soils by Using AlkalineStabilised Biosolids. Pedosphere, 2002, 12(2): 185188[12] Chen L, Dick W A, Nelson S. Flue gas desulfurization byproducts additions to acid soil: alfalfa productivity and environmental quality. Environmental Pollution, 2001, 114:161168[13] Garrido F, Illera V, Campbell CG, et al. Regulating the mobility of Cd, Cu and Pb in an acid soil with amendments of phosphogypsum, sugar foam, and phosphoric rock. European Journal of Soil Science, 2006, 57: 95105[14] Summers RN, Guise NR, Smirk DD, et al. Bauxite residue (red mud) improves pasture growth on sandy soils in . Australian Journal of Soil Research, 1996, 34: 569581[15] 胡衡, 生潘暉. 格拉姆柱花草對(duì)土壤改良作用的研究. 廣西師院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 1994, 1, 5760[16] Shamshuddin J, Muhrizal S, Fauziah I, et al. Effects of adding organic materials to an acid sulfate soil on the growth of cocoa (Theobroma cacao L.) seedlings. Science of the Total Environment, 2004, 323:3345[17] Nkana JCV, Demeyer A, Verloo MG. Effect of wood ash application on soil solution chemistry of tropical acid soils: incubation study. Bioresource Technology, 2002, 85:323325[18] Shen QR, Shen ZG. Effects of pig manure and wheat straw on growth of mung bean seedlings grown in aluminium toxicity soil. Bioresource Technology, 2001, 76: 235240[19] Yan F, Schubert S. Soil pH changes after application of plant shoot materials of faba bean and wheat. Plant and Soil, 2000, 220:279287[20] Xu R K, Conventry R. Soil pH changes associated with lupin and wheat plant materials incorporated in a redbrown earth soil. Plant and Soil, 2003, 250:113119[21] Xu JM, Tang C, Chen ZL. The role of plant residues in pH change of acid soils differing in initial pH. Soil Biology and Biochemistry, 2006, 38: 709719[22] 姜軍, 徐仁扣，李九玉，等. 兩種植物物料改良酸化茶園土壤的初步研究. 土壤, 2007, 39(2): 322324[23] Pocknee S, Summer M E. Cation and nitrogen contents of organic matter determine its liming potential. Soil Science Society of America Journal, 1997, 61: 8692[24] 郭和蓉, 陳瓊賢, 鄭少玲, 等. 營(yíng)養(yǎng)型土壤改良劑對(duì)酸性土壤的改良. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2003, 24(3): 2426[25] 陳福興, 姚造華, 徐明崗, 等. 紅壤復(fù)合改良劑研制及其功效. 土壤肥料, 2000(1): 4244[26] Coventry DR, Farhoodi A, Xu R K. Managing soil Acidification through Crop Rotations in Southern Australia. RENGEL Z. Handbook of Soil Acidity. New York, USA: Maecel Dekker, Inc.. 2003. 407 428[27] 徐仁扣, Coventry D R. 某些農(nóng)業(yè)措施對(duì)土壤酸化的影響. 農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù), 2002, 21(5): 385388第二章 不同植物物料對(duì)酸性茶園黃棕壤的改良效果茶樹(shù)是熱帶和亞熱帶地區(qū)的一種重要經(jīng)濟(jì)作物，茶樹(shù)生長(zhǎng)喜酸好鋁，同時(shí)茶樹(shù)生長(zhǎng)會(huì)引起茶園土壤嚴(yán)重酸化，并且其酸度隨著茶樹(shù)種植年限的增加而不斷提高[1,2]。許多研究表明，[3,4]。1994年所測(cè)定的江蘇句容高廟、宜興新街和高淳青山茶場(chǎng)的表層土壤pH(H2O)、[5]，2004年測(cè)得江蘇句容高廟、宜興新街和高淳青山茶場(chǎng)的表層土壤pH(H2O)、[6]。茶園土壤酸化一方面因?yàn)椴铇?shù)自身的物質(zhì)循環(huán)造成的[4,7,8]，茶樹(shù)對(duì)鋁的大量富集，并通過(guò)凋落物返還到土壤表層，從而使土壤深處的鋁逐漸在土壤表層聚集，增加了表層土壤中的可溶性鋁，這是引起茶園土壤酸化的主要原因，活性鋁濃度較高是酸性茶園土壤的特點(diǎn)之一；另一方面，茶園追求產(chǎn)量而大量施用的生理酸性肥料和工業(yè)污染導(dǎo)致的酸性沉降等也是茶園土壤酸化的重要原因。土壤酸化直接引起土壤交換性鋁和土壤溶液中可溶性鋁的增加，雖然鋁對(duì)茶樹(shù)的生長(zhǎng)有好處，但是鋁對(duì)土壤微生物有毒害作用[9]。雖然茶樹(shù)適宜生長(zhǎng)在酸性的土壤中，但是土壤的過(guò)度酸化和土壤中過(guò)量鋁的存在會(huì)影響茶樹(shù)的生長(zhǎng)和茶葉的品質(zhì)。傳統(tǒng)、有效的改良酸性土壤的方法是撒施石灰粉和白云石粉等無(wú)機(jī)礦物，但是大面積的長(zhǎng)期施用不僅會(huì)消耗寶貴的礦物資源，增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的成本，特別是在一些發(fā)展中國(guó)家，而且長(zhǎng)期使用石灰還會(huì)引起表層土壤板結(jié)和養(yǎng)分失衡，因此需要尋求一種廉價(jià)高效的替代酸性土壤改良劑[10]。已有研究表明，許多植物物料和樹(shù)葉可以在一定程度上提高酸性土壤的pH[1114]。土壤pH變化的方向和大小主要取決于植物物料中氮和灰化堿的含量、土壤的初始pH以及植物物料的分解程度和分解速度。土壤初始pH的波動(dòng)主要因?yàn)橹参镂锪现械氐牡V化和硝化作用，而長(zhǎng)期的土壤pH變化則主要受灰化堿的影響[15]。植物物料中的灰化堿以及有機(jī)氮的礦化作用是引起土壤pH升高的主要因素，而礦化氮的硝化過(guò)程則造成了土壤pH的降低[14,16]。另外，有機(jī)物料通過(guò)與鋁形成絡(luò)合物而降低酸性土壤中鋁毒的作用[1720]，而且植物秸稈作為改良劑施入土壤，也是廢棄物利用的一種形式。相關(guān)研究多在農(nóng)田酸性土壤上進(jìn)行，而本研究選用采自茶園酸性土壤，使用9種不同植物物料來(lái)研究植物物料改良茶園土壤的不同效果，探討植物物料在茶園土壤中的酸度改良機(jī)制，同時(shí)也可為其他酸性土壤改良提供參考。1 材料和方法 土壤和植物物料供試土壤采自江蘇南京市浦口區(qū)茶園的強(qiáng)酸性土壤(pH=，通過(guò)土壤pH的原位現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定確定)，土壤類(lèi)型為黃棕壤，采樣深度為010cm，土壤樣品自然風(fēng)干，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要分別研磨過(guò)1mm和2mm篩備用。， cmol(+)/kg，(+)/kg，交換性鉀、鈉、鈣、(+)/kg。9種植物物料分別采自南京及附近地區(qū)，其中非豆科植物物料包括油菜秸稈、小麥秸稈、水稻秸稈、玉米秸稈；豆科植物物料包括大豆秸稈、花生秸稈、蠶豆秸稈、紫云英、豌豆秸稈，80℃下烘干磨細(xì)過(guò)2mm篩備用。表1 植物物料的化學(xué)成分Table 1 Chemical properties of plant materials植物物料灰化堿CaMgKNa總C總Ncmol(+)/kg%油菜秸稈小麥秸稈稻草玉米秸稈花生秸稈大豆秸稈蠶豆秸稈紫云英豌豆秸稈植物物料灰化堿用馬弗爐灰化，酸溶解和NaOH反滴定法測(cè)定[21]；，在馬弗爐中慢慢加熱至200℃并維持1小時(shí)，然后再加熱至500℃并維持4小時(shí)。將灰化的樣品溶于25ml ，根據(jù)酸堿滴定的結(jié)果計(jì)算灰化堿的量。另取植物物料灰化樣品的酸溶溶液，用原子吸收光譜法測(cè)定植物物料鈣、鎂含量，火焰光度計(jì)法測(cè)定鉀、鈉含量。植物物料的總碳和總氮含量用碳/氮分析儀測(cè)定。植物物料化學(xué)成分列于表1。 培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)稱(chēng)取350g風(fēng)干土(過(guò)2mm篩)放入塑料杯中，加入7g植物物料并充分混合均勻后，用去離子水將土壤含水量調(diào)節(jié)至土壤田間持水量的70%，塑料杯用塑料保鮮膜封口，并在保鮮膜中間留一個(gè)小孔，以便氣體交換并減少水分損失。然后將塑料杯置于25℃的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，每隔3天稱(chēng)重1次補(bǔ)充水分，以保持土壤含水量恒定。在培養(yǎng)開(kāi)始后的第12465天取新鮮土樣測(cè)定pH值。每個(gè)處理重復(fù)3次，并設(shè)不加植物物料的處理作為對(duì)照。培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)持續(xù)至65天時(shí)，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的pH變化趨于平穩(wěn)并結(jié)束培養(yǎng)。培養(yǎng)結(jié)束后將土壤樣品取出風(fēng)干，磨細(xì)過(guò)1mm篩供測(cè)定。 培養(yǎng)結(jié)束后土壤分析測(cè)定， (土水比1:)，攪拌1min后靜置30min，復(fù)合電極法測(cè)定土壤pH； mol/L 氯化鉀淋洗，堿滴定法測(cè)定[22]； mol/L醋酸銨浸提，提取液中的鈣和鎂用原子吸收分光光度法測(cè)定，鉀和鈉用火焰光度法測(cè)定[22]； mol/L氯化鉀溶液浸提，銨態(tài)氮用靛酚藍(lán)比色法測(cè)定[22]，硝態(tài)氮用紫外分光光度法測(cè)定[23]。稱(chēng)取20g風(fēng)干土，加入去離子水50ml，恒溫(25℃)振蕩2h，放置24h，然后離心過(guò)濾，測(cè)定濾液的電導(dǎo)率、pH值、游離氟活度和總氟濃度，其中游離氟的活度用氟離子電極直接測(cè)定；另取25ml待測(cè)液，加入2ml總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑(TISAB)緩沖液，搖勻放置20min后用氟離子電極測(cè)定溶液總氟濃度。根據(jù)化學(xué)平衡計(jì)算溶液中Al3+、羥基態(tài)鋁及AlF絡(luò)合物等各形態(tài)無(wú)機(jī)單核鋁[24,25]；總可溶性鋁和無(wú)機(jī)單核鋁用8羥基喹啉分光光度法測(cè)定[26]，并可以計(jì)算出溶液中有機(jī)單核鋁和聚合態(tài)鋁的濃度。 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)分析采用SPSS 。2 結(jié)果和討論 植物物料對(duì)酸性茶園黃棕壤pH值的影響9種植物物料與土壤混合培養(yǎng)65天后可以不同程度地提高茶園土壤的pH值。紫云英和豌豆秸稈處理土壤在培養(yǎng)的第24天時(shí)，pH值基本達(dá)到最大值，其后直至65天培養(yǎng)結(jié)束pH值基本不變(圖1右)；而其他所有植物物料處理土壤的pH值均在培養(yǎng)的第6天基本達(dá)到最大值，隨后一直基本保持不變或者略有波動(dòng)。相對(duì)于非豆科物料(圖1左)，豆科物料(圖1右)對(duì)茶園土壤的酸度改良效果普遍更明顯。豆科物料處理土壤的pH相對(duì)對(duì)照處理均顯著提高(P)，而非豆科物料處理的改良效果相對(duì)對(duì)照處理均不顯著。培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，紫云英