吳志丹，江福英，尤志明，李 剛，翁伯琦

連續(xù)5年配施有機(jī)肥茶園土壤活性鋁含量變化狀況①

吳志丹1,2，江福英1,2，尤志明1,2*，李 剛3，翁伯琦2

(1 福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，福建福安 355015；2 福建省紅壤山地農(nóng)業(yè)生態(tài)過程重點(diǎn)實驗室，福州 350013；3 中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所，福建廈門 306021)

通過5 a(2009—2013年)田間定位試驗，研究配施不同比例有機(jī)肥(養(yǎng)豬場發(fā)酵床墊料)對茶園土壤交換性Al3+(Ex-Al) 、單聚體羥基鋁(Al(OH)2+Al(OH)2+，Hy-Al)、酸溶無機(jī)鋁(Al(OH)30，Col-Al)和腐殖酸鋁(HA-Al)分布特征及茶葉鋁含量的影響，探討配施有機(jī)肥改良茶園酸化土壤及降低茶葉鋁含量的可行性。試驗設(shè)置有機(jī)肥替代化肥比例0(CK)、25%、50%、75% 和100% 5個處理。結(jié)果表明：連續(xù)5 a配施有機(jī)肥處理茶園0 ~ 20 cm土層土壤pH提高0.27 ~ 1.05個單位，有機(jī)質(zhì)含量提高8.64% ~ 30.71%；20 ~ 40 cm土層土壤pH提高0.16 ~ 0.50個單位，有機(jī)質(zhì)含量提高0.94% ~ 14.84%，提高幅度均隨著有機(jī)肥施用比例的增加而增大。茶園土壤活性鋁總量(ΣAl)隨著有機(jī)肥料配施比例的增加呈下降趨勢；土壤 Ex-Al、Al-HA含量及其占ΣAl的比例隨著有機(jī)肥料配施比例的增加呈下降趨勢，而Hy-Al含量及其占ΣAl的比例則呈現(xiàn)上升趨勢；Col-Al含量隨有機(jī)肥配施比例的變化不顯著，而其占ΣAl的比例則隨有機(jī)肥施用比例的升高而升高。各處理茶葉鋁含量為820.04 ~ 940.27 mg/kg，配施有機(jī)肥處理對茶葉鋁含量的影響不顯著。配施有機(jī)肥條件下，土壤pH和有機(jī)質(zhì)含量升高，促進(jìn)土壤Ex-Al向 Hy-Al轉(zhuǎn)化，而對茶葉鋁含量的影響不顯著，通過配施有機(jī)肥改良土壤酸度來降低茶葉鋁含量的可行性需要進(jìn)一步探討。

有機(jī)肥；茶；土壤；鋁；pH；有機(jī)質(zhì)

茶樹喜生于酸性富鋁(Al)化的土壤中，是一種富鋁作物，廣泛種植于中國南方的丘陵紅壤區(qū)，其適宜生長的土壤pH范圍在4.5 ~ 6.0[1]。近幾十年來，由于酸沉降、大量生理酸性化學(xué)肥料的施用、根系陰陽離子吸收的不平衡，以及自然成土過程等的影響，土壤酸化加劇。我國重慶市約80% 的茶園處于非最佳的茶樹生長土壤pH范圍[2]，江蘇省約有45% 的典型茶園土壤pH低于茶樹適宜生長pH條件[3]，福建省約有86.9% 的茶園耕層土壤pH在4.5以下[4]，并有向深層次發(fā)展趨勢[5]。土壤酸化，使原固定于晶格中的鋁逐漸解離，以可溶性狀釋放到土壤溶液中，供植物吸收，進(jìn)而加大了其進(jìn)入生物系統(tǒng)的速度和總量，給動植物和人類帶來危害[6-7]，形成重要的環(huán)境問題。

土壤溶液中的鋁主要來自土壤固相部分，鋁通常以對植物沒有毒害的難溶性鋁硅酸鹽或氧化鋁形式存在于土壤固相中。低pH下土壤氧化鋁的溶解液增加了土壤溶液中可溶性鋁的濃度，特別是土壤pH<5時，難溶性鋁轉(zhuǎn)變成具有生物毒性的交換性鋁(主要是Al3+、Al(OH)2+和Al(OH)2+)，并呈指數(shù)增加[8-9]；另外，土壤中的有機(jī)和無機(jī)絡(luò)合劑也能增加鋁的溶解量，特別是土壤中的低分子量有機(jī)酸通過與鋁形成可溶性絡(luò)合物使鋁的溶解度增加[10]。目前我國南方大部分茶園的土壤呈酸化趨勢，土壤中可溶性鋁含量增加，對茶樹生長、茶葉鋁安全及其品質(zhì)的影響受到關(guān)注。有機(jī)肥替代化肥是阻控茶園土壤酸化及改良茶園酸化土壤的有效措施，研究表明長期配施有機(jī)肥可以有效改良茶園土壤酸度，降低茶園土壤交換性酸(Al3+)含量，提高土壤鹽基離子含量及鹽基飽和度[11-12]?；钚凿X是對酸性土壤影響極其重要的一部分，影響鋁在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化、可利用性和生物毒性[13-15]?；视袡C(jī)替代改良土壤酸度，如何改變土壤活性鋁的形態(tài)與分布，能否降低鋁的生物毒性尚不明確。據(jù)此，本研究依托化肥有機(jī)替代長期定位試驗基地，探討配施有機(jī)肥改良茶園酸化土壤后茶園土壤活性鋁形態(tài)分布特征及其對茶葉鋁含量的影響，以期為茶園有機(jī)肥管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于福建省壽寧縣武曲鎮(zhèn)國營龍虎山茶場，地理位置119o34′E，27o14′ N，海拔163 m，屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，年均降雨量1 646 mm，年均無霜期285 d，年平均溫度19.3℃；土壤系花崗巖風(fēng)化的紅壤，試驗前(2008年11月)土壤基礎(chǔ)理化性狀見表1。茶樹定植于2006年冬季，品種為紫牡丹((L.) O. Kuntze cv. Zimudan)，種植密度為行距1.5 m，株距0.3 m。

表1 供試茶園土壤基礎(chǔ)理化性狀

1.2 試驗設(shè)計

試驗采用各處理等氮量投入，2009—2010年(茶樹幼齡期)每年施氮150 kg/hm2，2011—2013年(茶樹開采期)每年施氮300 kg/hm2。設(shè)計有機(jī)肥和化肥不同配施比例，共5個處理，分別為：①CK，不施有機(jī)肥+ 100% 化肥(全量施用化肥)，磷肥(P2O5)每年用量150 kg/hm2，鉀肥(K2O)150 kg/hm2；②M1，25% 有機(jī)肥 + 75% 化肥，有機(jī)肥替代25% 化肥(以氮投入量計，未考慮磷鉀平衡，下同)，化肥用量為CK的75%；③M2：50% 有機(jī)肥 + 50% 化肥，有機(jī)肥替代50% 化肥，化肥用量為CK的50%；④M3，75% 有機(jī)肥 + 25% 化肥，有機(jī)肥替代75% 化肥，化肥用量為CK的25%；⑤M4，100% 有機(jī)肥 + 不施化肥，有機(jī)肥完全替代化肥，有機(jī)肥施用量與CK氮肥施用量相同。小區(qū)面積30 m2，隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)。試驗開始于2008年11月(即2009年度基肥)。

有機(jī)肥料種類為養(yǎng)豬場微生物發(fā)酵床墊料，肥料有機(jī)質(zhì)含量(干基，下同)688 g/kg，全氮13.3 g/kg，全磷(P2O5)12.1 g/kg，全鉀(K2O)10.1 g/kg；化肥種類為尿素、硫酸鉀和過磷酸鈣。各處理中，有機(jī)肥和磷肥均在每年11月下旬作為基肥一次性施用，化學(xué)氮肥和鉀肥分基肥(占年化肥施用總量的40%，11月下旬)、催芽肥(30%，3月上旬)、秋茶追肥(30%，8月中下旬)的比例結(jié)合茶樹生長與營養(yǎng)特征在距離茶行20 cm處開寬約10 cm深5 ~ 10 cm淺溝施用。茶園其他管理措施一致。

1.3 取樣與測定

土壤取樣時間為2013年11月(全年茶季結(jié)束后，基肥施用前)，采用土壤重金屬分析采樣器(不銹鋼采樣管內(nèi)置PVC襯片)分0 ~ 20、20 ~ 40 cm 2個土層采集土壤樣品。每個土壤樣品由6個樣點(diǎn)組成，6個樣點(diǎn)在小區(qū)內(nèi)隨機(jī)分布，每個樣點(diǎn)取4個鉆，分布于茶樹株間、茶行間距離茶樹基部20、40、60 cm處，同小區(qū)同土層土壤樣品混勻、風(fēng)干、過篩用于測定分析。于2013年10月(秋茶采摘季)采摘當(dāng)季茶葉樣品，按照烏龍茶采摘標(biāo)準(zhǔn)(小至中開面的對夾二、三葉和一芽三、四葉嫩梢)在試驗小區(qū)內(nèi)隨機(jī)采摘茶葉樣品約250 g，采摘鮮葉于120 ℃一次性烘干、粉碎[16]。

土壤pH按土:水= 1∶2.5攪拌均勻，電位法測定[17]；土壤有機(jī)質(zhì)(SOM)采用重鉻酸鉀氧化-容量外加熱法測定[14]。土壤各形態(tài)活性鋁的浸提方法參照龐叔薇等[18]方法并加以改進(jìn)，采用KCl(1 mol/L，pH 5.5)、NH4Ac(1 mol/L，pH 4.8)、HCl(1 mol/L)、NaOH (0.5 mol/L)4種化學(xué)浸提劑提取土壤中不同形態(tài)的活性鋁。具體為：稱取風(fēng)干土(過60目篩)4份各2.50 g放入50 ml離心管中，分別加入25 ml 4種浸提劑，在恒溫(25℃)搖床上震蕩30 min，然后以5 000 r/min離心10 min，用中速定量濾紙濾出上清液，再用0.45 μm微孔濾膜過濾。采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES，PerKin Elmer Optima 8300)測定土壤濾液中鋁含量[19]，用差減法[20]計算土壤中各形態(tài)鋁含量(表2)。茶葉樣品中鋁含量采用HNO3-HClO4(∶=87∶13)微波消解法消解[19]，同樣采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定[19]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)處理均采用Excel 2010和DPS 6.85進(jìn)行方差分析和相關(guān)性分析，以LSD多重比較法進(jìn)行差異顯著性檢驗，差異顯著水平為<0.05；圖表中的數(shù)據(jù)均采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(M±SD)表示，繪圖采用 Microsoft Excel 2010軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 配施有機(jī)肥對土壤pH和有機(jī)質(zhì)含量的影響

連續(xù)5 a配施有機(jī)肥各處理土壤pH和有機(jī)質(zhì)(SOM)含量變化趨勢如圖1所示，0 ~ 20?cm土層土壤pH范圍為4.00 ~ 5.05，配施有機(jī)肥處理比單施化肥處理(CK)提高0.27 ~ 1.05個單位；20 ~ 40?cm土層pH范圍為3.96 ~ 4.46，配施有機(jī)肥處理比CK提高0.16 ~ 0.50個單位。0 ~ 20?cm土層土壤有機(jī)質(zhì)含量為29.04 ~ 37.96 g/kg，配施有機(jī)肥處理比CK提高8.64% ~ 30.71%；20 ~ 40?cm土層有機(jī)質(zhì)含量范圍為20.58 ~ 23.64 g/kg，配施有機(jī)肥處理比CK提高0.94% ~ 14.84%。配施有機(jī)肥處理對土壤pH和有機(jī)質(zhì)的提升幅度均隨著有機(jī)肥配施比例的增加而增大。

表2 不同浸提液對土壤活性鋁的浸出[18,20]

注：Ex-Al為交換性Al3+；Hy-Al為單聚體羥基鋁；Col-Al為酸溶無機(jī)鋁；HA-Al為腐殖酸鋁；FA-Al富里酸鋁，暫不計算，HA-Al中包含F(xiàn)A-Al，下同。

(CK為100% 化肥；M1 為25% 有機(jī)肥＋75%化肥；M2 為50% 有機(jī)肥＋50% 化肥；M3 為75% 有機(jī)肥＋25% 化肥；M4 為100% 有機(jī)肥，下同；圖中不同小寫字母表示同一土層不同處理間差異在P<0.05水平顯著；下同)

2.2 配施有機(jī)肥對茶園土壤活性鋁含量及形態(tài)分布的影響

土壤中的鋁主要以層狀鋁硅酸鹽礦物和氧化物等形態(tài)存在于土壤固相部分，分為活性鋁和惰性鋁兩部分，其中活性鋁是對酸性土壤影響極其重要的一部分，影響鋁在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化、可利用性和生物毒性[13-15]。連續(xù)5 a配施有機(jī)肥處理茶園土壤0 ~ 20?cm土層土壤活性鋁含量(ΣAl)為2 572.83 ~ 3 660.17 mg/kg，20 ~ 40 cm土層為3 436.50 ~ 3 850.50 mg/kg，均隨著有機(jī)肥配施比例的增加而下降，其中0 ~ 20?cm土層下降3.02% ~ 29.71%，20 ~ 40?cm土層下降1.74% ~ 10.75%，當(dāng)有機(jī)肥配施比例達(dá)到50% 及以上時，與CK差異顯著(表3)。這和張宏偉等[21]研究結(jié)論一致，其采用腐植酸共聚物改良酸性赤紅壤，表明隨著土壤pH的提高，活性鋁總量下降。

2.2.1 Ex-Al Ex-Al是指土壤黏粒表面以靜電引力吸附又能被中性鹽(如KCl或BaCl2)提取的鋁，盡管土壤Ex-Al占活性鋁比例較低，但其是酸性土壤區(qū)限制作物生長的最重要的因素之一[22]，具有直接的生物毒性，其含量高低直接決定了土壤中可供植物吸收的量[23]。Ex-Al也是土壤中各種鋁轉(zhuǎn)化的重要環(huán)節(jié)，所以引起人們的特別關(guān)注。配施有機(jī)肥處理茶園Ex-Al含量隨著有機(jī)肥配施比例的增加呈下降趨勢，其中0 ~ 20 cm土層下降21.05% ~ 91.31%，20 ~ 40 cm土層下降3.94% ~ 41.35%，在有機(jī)肥配施比例達(dá)到50% 及以上時，與CK差異顯著(表3)。0 ~ 20 cm土層，各處理土壤Ex-Al占ΣAl的比例為0.86% ~ 6.71%，隨著有機(jī)肥施用比例的增加呈現(xiàn)下降，當(dāng)有機(jī)肥配施比例達(dá)到50% 及以上時，與CK差異顯著；20 ~ 40 cm土層占4.75% ~ 7.23%，具有和上層土壤一樣的變化趨勢，當(dāng)有機(jī)肥配施比例達(dá)到75% 及以上時，與CK差異顯著(表4)。同時，0 ~ 20 cm土層土壤Ex-Al含量及其占ΣAl比例均低于20 ~ 40 cm土層。

2.2.2 Hy-Al 在本研究中，土壤Hy-Al含量及占ΣAl比例隨著有機(jī)肥配施比例呈現(xiàn)增加趨勢，其中0 ~ 20 cm土層土壤Hy-Al含量為41.88 ~ 98.22 mg/kg，占ΣAl的比例為1.15% ~ 3.81%，全量施用有機(jī)肥處理(M4)表現(xiàn)為顯著提高，并與CK差異達(dá)到顯著水平；20 ~ 40 cm土層土壤Hy-Al含量為15.38 ~ 83.48 mg/kg，占比為0.40% ~ 2.43%，當(dāng)有機(jī)肥配施比例達(dá)到75% 及以上時，與CK差異顯著(表3和表4)。0 ~ 20 cm土層土壤Hy-Al含量及占ΣAl含量的比例均高于20 ~ 40 cm土層。根據(jù)鋁溶解理論，土壤中鋁的形態(tài)受pH控制，當(dāng)pH<4.5時，主要以Al3+形態(tài)存在；當(dāng)pH 4.6 ~ 5.9時，主要以Hy-Al形態(tài)存在[24]。在本研究中，配施有機(jī)肥處理顯著提高了土壤pH(圖1)，促進(jìn)了Ex-Al向Hy-Al形態(tài)轉(zhuǎn)化。

2.2.3 Col-Al Col-Al是介于沉淀鋁和可溶鋁之間的特殊形態(tài)，是活性鋁中所占比重較大的一種形態(tài)。在本研究中，各處理0 ~ 20?cm土層土壤Col-Al含量在1 303.48 ~ 1 373.72 mg/kg，20 ~ 40?cm土層含量994.75 ~ 1 057.82 mg/kg，配施有機(jī)肥處理對茶園土壤Col-Al含量影響不顯著(表3)。0 ~ 20?cm土層土壤Col-Al占ΣAl的比例為37.51% ~ 50.87%，20 ~ 40?cm土層占27.48% ~ 29.13%；由于配施有機(jī)肥處理，茶園土壤ΣAl含量降低，土壤Col-Al占ΣAl的比例隨著有機(jī)肥配施比例的增加呈現(xiàn)增加的趨勢(表4)。

2.2.4 HA-Al Ex-Al和Hy-Al都能與土壤中有機(jī)配體配合形成有機(jī)絡(luò)合態(tài)鋁，由此形成的HA-Al是土壤中鋁形態(tài)轉(zhuǎn)化中尤為重要的一種形態(tài)[25]。在本研究中，0 ~ 20 cm土層土壤HA-Al含量1 144.42 ~ 1 999.75 mg/kg，20 ~ 40 cm土層含量為2 195.08 ~ 2 499.08 mg/kg，均隨著有機(jī)肥配施比例的增加呈下降趨勢，其中0 ~ 20 cm土層土壤HA-Al含量下降0.38% ~ 42.77%，當(dāng)有機(jī)肥配施比例達(dá)到50% 及以上時，與CK差異顯著；20 ~ 40 cm土層下降1.68% ~ 12.16 %，當(dāng)有機(jī)肥配施比例達(dá)到75% 及以上時，與CK差異顯著(表3)。

HA-Al是茶園土壤中活性鋁的主要形態(tài)之一。在本研究中，0 ~ 20?cm土層土壤HA-Al占ΣAl的比例為44.45% ~ 54.63%，20 ~ 40?cm土層占63.86% ~ 65.37%，這和謝忠雷等[26]、秦樊鑫等[27]研究結(jié)果一致。HA-Al占ΣAl的比例隨著有機(jī)肥配施比例的增加呈現(xiàn)降低的趨勢，0 ~ 20 cm土層下降幅度大于20 ~ 40 cm土層(表4)。

表3 配施有機(jī)肥對茶園土壤不同形態(tài)鋁含量的影響

注：同列不同小寫字母表示同一土層不同處理間差異顯著(<0.05)，下同。

表4 配施有機(jī)肥對茶園土壤活性鋁形態(tài)分布的影響

2.3 配施有機(jī)肥對茶葉鋁含量的影響

茶樹是一種典型的富鋁作物，有研究認(rèn)為pH對土壤鋁的溶出具有顯著的影響，并決定茶樹對鋁的吸收累積[28]。本研究通過連續(xù)5 a定位配施有機(jī)肥，將茶園酸化土壤調(diào)節(jié)至不同pH梯度考察土壤酸度改良對茶葉鋁累積的影響。從圖2可以看出，各處理茶葉鋁含量變化范圍為820.04 ~ 940.27 mg/kg，連續(xù)5 a配施有機(jī)肥對茶葉鋁含量的影響不顯著。

圖2 配施有機(jī)肥對茶葉鋁含量的影響

3 討論

鋁是一種植物非必需營養(yǎng)元素，土壤溶液中的某些鋁形態(tài)會對大多數(shù)植物產(chǎn)生直接或間接的生理障礙作用。Ex-Al含量小但它卻是土壤中活性鋁的主要組成部分并控制著土壤溶液中鋁的濃度，在酸性土壤中(pH<5.5)，從土壤中釋放的Al3+，會溶解到土壤溶液中，對植物產(chǎn)生強(qiáng)烈的毒害作用。Hy-Al是活性鋁中含量較少但生物毒性較強(qiáng)的一種形態(tài)。Col-Al溶解度低，不會對作物產(chǎn)生直接毒害，但在低pH強(qiáng)酸性土壤條件下，Col-Al會向Hy-Al方向溶解，形成具有生物毒性的活性鋁形態(tài)[24]。土壤水溶液中Ex-Al、Hy-Al及Col-Al所含羥基數(shù)不同，其隨pH的變化關(guān)系為：

但是pH不是土壤中鋁溶解度的唯一影響因子。在本研究中，土壤有機(jī)質(zhì)(SOM)含量與土壤Ex-Al含量呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，與Hy-Al含量呈顯著的正相關(guān)關(guān)系(表5)，說明土壤有機(jī)質(zhì)對Ex-Al、Hy-Al形態(tài)的轉(zhuǎn)化具有顯著影響。通常認(rèn)為，羥基鋁Al(OH)2+Al(OH)2+是位于膨脹性層狀礦物的層間或以膠膜形式存在與礦物的外表面和邊緣，可與有機(jī)酸起復(fù)合作用[30-31]。在本試驗中，外源添加有機(jī)肥的分解形成有機(jī)酸被土壤吸附后，可與表面晶格中的Al3+形成絡(luò)合體，進(jìn)而促進(jìn)Hy-Al含量的增加。王婭婭等[32]在研究不同退耕年限對濕地土壤活性鋁含量的影響中，也觀測到土壤Hy-Al含量隨土壤有機(jī)質(zhì)含量增加呈現(xiàn)增加的趨勢。林云琴等[33]采用造紙污泥堆肥對農(nóng)用酸化土壤改良的試驗也表明，隨著堆肥施用量的增加，土壤pH及有機(jī)質(zhì)含量升高，但總單核鋁含量也呈現(xiàn)增加的趨勢，并指出其可能存在鋁毒效應(yīng)。

表5 土壤中各形態(tài)活性鋁與土壤pH、有機(jī)質(zhì)的相關(guān)性

注：*表示相關(guān)性顯著(<0.05)；**表示相關(guān)性極顯著(<0.01)；下同。

茶樹是一種典型的富鋁植物，茶葉中鋁含量224 ~ 2 633 mg/kg[34]。鋁為人體非必需營養(yǎng)元素，過量的鋁可能對人體造成傷害，因此，茶葉鋁的吸收累積機(jī)制及降鋁技術(shù)成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。影響茶葉鋁吸收累積的土壤因素尚不明確[7]。對土壤性質(zhì)、茶樹鋁含量及其他礦質(zhì)元素有影響的土壤鋁主要是鋁中的“活性部分”[35]，土壤pH對土壤礦物中植物可吸收元素的釋放有強(qiáng)烈的影響[36]，對土壤活性鋁形態(tài)含量及分布具有顯著影響。土壤活性鋁是個復(fù)雜的多相體系，在多數(shù)研究中，均未找到茶葉鋁含量與土壤中某種或某些鋁含量的可信的相關(guān)關(guān)系[35]，僅Dong等[28]及謝忠雷等[37]的研究結(jié)果顯示茶葉中鋁與土壤pH存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，并推測茶樹主要吸收Al3+。水培試驗表明，Al3+對植物根系的鋁毒作用會隨著溶液質(zhì)子濃度的增加而減少[38]；可以推測，土壤pH降低，土壤溶液中質(zhì)子含量增加，降低了茶樹根系表面質(zhì)子交換能力，因此降低茶樹根系鋁的吸收能力[38]。但土壤pH降低時，土壤溶液Al3+含量增加，但由于溶液質(zhì)子含量的增多，降低了根系對Al3+的吸收，兩種相反的效果相抵消，造成pH及土壤溶液Al3+含量與茶葉鋁含量相關(guān)關(guān)系不顯著。在本研究中，茶葉鋁含量僅與0 ~ 20 cm土層Col-Al含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與土壤pH、有機(jī)質(zhì)、Ex-Al、Hy-Al、HA-Al 及ΣAl含量相關(guān)關(guān)系均未達(dá)顯著水平(表6)，Silva等[7]在肯尼亞茶園的調(diào)查及土壤改良試驗也得到相似的結(jié)果，說明采用配施有機(jī)肥改良酸化土壤無法降低茶樹對鋁的累積作用。

表6 茶葉鋁含量與土壤因素的相關(guān)系數(shù)

4 結(jié)論

1)連續(xù)5 a配施有機(jī)肥處理茶園0 ~ 20 cm土層土壤pH提高0.27 ~ 1.05個單位，有機(jī)質(zhì)含量提高8.64% ~ 30.71%；20 ~ 40 cm土層土壤pH提高0.16 ~ 0.50個單位，有機(jī)質(zhì)含量提高0.94% ~ 14.84%，提高幅度均隨著有機(jī)肥施用比例的增加而增大。

2)連續(xù)5 a配施有機(jī)肥處理茶園土壤活性鋁總量(ΣAl)隨著有機(jī)肥料配施比例的增加呈下降趨勢。土壤 Ex-Al、HA-Al 含量及其占ΣAl的比例隨著有機(jī)肥料配施比例的增加呈下降趨勢，而Hy-Al含量及其占ΣAl的比例則呈現(xiàn)上升趨勢；Col-Al含量隨有機(jī)肥配施比例的變化不顯著，而其占ΣAl的比例則隨有機(jī)肥施用比例的升高而升高。0 ~ 20 cm土層土壤ΣAl含量變化幅度大于20 ~ 40 cm土層。

3)相關(guān)分析表明，土壤Ex-Al含量與pH和有機(jī)質(zhì)含量呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系；Hy-Al含量與pH和有機(jī)質(zhì)含量均呈顯著的正相關(guān)關(guān)系。配施有機(jī)肥條件下，土壤pH和有機(jī)質(zhì)的提升，促進(jìn)Ex-Al向Hy-Al轉(zhuǎn)化。

4)在本試驗條件下各處理茶葉鋁含量為820.04 ~ 940.27 mg/kg，配施有機(jī)肥對茶葉鋁含量的影響不顯著；配施有機(jī)肥條件下，土壤pH和有機(jī)質(zhì)含量升高，促進(jìn)Ex-Al向Hy-Al轉(zhuǎn)化，而對茶葉鋁含量的影響不顯著，通過配施有機(jī)肥改良土壤酸度來降低茶葉鋁含量的可行性需要進(jìn)一步探討。

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Variation of Active Aluminum Content in Tea Garden Soil with Manure Applied for 5 Years

WU Zhidan1,2, JIANG Fuying1,2, YOU Zhiming1,2*, LI Gang3, WENG Boqi2

(1 Tea Research Institute, Fujian Academy of Agricultural Sciences, Fuan, Fujian 355015,China; 2 Fujian Province Key Laboratory of Agro-Ecological Processes in Hilly Red Soil, Fuzhou 350013,China; 3 Institute of Urban Environment, Chinese Academy of Sciences, Xiamen, Fujian 316021, China)

A 5a (2009—2013) experiment was carried out to study the effects of different proportions of manure (litters in the microbial fermentation bed in pig farm) and chemical fertilizer on the distribution of active aluminum forms (exchangeable aluminum (Al3+, Ex-Al),unimer hydroxyl aluminum (Al(OH)2+and Al(OH)2+, Hy-Al), acid-soluble aluminum (Al(OH)30, Col-Al), humic acid aluminum(HA-Al)) in tea garden soil and aluminum concentration in tea, and then the feasibility of applying manure to improve acidified soil in tea garden and reduce Al concentration in tea was also discussed. Five treatments were designed: total chemical fertilizer without manure (CK), 25% of chemical fertilizer replaced by manure, 50% of chemical fertilizer replaced by manure, 75% of chemical fertilizer replaced by manure, and total manure. The results showed that, compared with CK, pH and organic carbon increased by 0.27-1.05 units and 8.64%-30.71% in 0-20 cm soils and by 0.16-0.50 units and 0.94%-14.84% in 20-40 cm soils in the treatments with organic manure, respectively. With the increase of manure proportion, the contents of of total active aluminum (ΣAl) in tea garden soil showed a decreasing trend, the contents of Ex-Al, HA-Al and their ratios in active ΣAl were decreased, the contents of Hy-Al and its ratio in active ΣAl were increased, and the content of Col-Al remained stable but its ratio in active ΣAl was enhanced. Al concentration in tea was ranged from 820.04 to 940.27 mg/kg in all treatments, but no significant difference was found in Al concentration in tea between different fertilization treatments. In conclusion, the application of organic fertilizer can increase soil pH and organic matter, thus promote the transformation of exchangeable Al3+(Ex-Al) to hydroxyl aluminum(Hy-Al), but have no significant effect on Al concentration in tea. So, the feasibility needs further study to reduce Al concentration in tea by improving soil acidity with the application of organic manure.

Organic manure; Tea; Soils; Al; pH; Organic matter

國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目(2016YFD0200900)、國家農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項目(CARS-23)、中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展專項(2016L3004)、福建省科技重大專項(2017NZ0002)、福建省公益類科研院所專項(2014R1012-7，2016R1011-4)、福建省自然科學(xué)基金項目(2015J01150)和福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新團(tuán)隊項目(STIT2017-1-3)資助。

youzm@faas.cn)

吳志丹(1983—)，男，福建安溪人，碩士，副研究員，主要從事茶園土壤肥料管理研究。E-mail:1269182@qq.com

S151.9

A

10.13758/j.cnki.tr.2019.06.004