土壤中不同形态铝与贵州红山茶叶片铝含量关系的研究

陈志萍　李从瑞

摘要[目的]为了研究不同形态铝与贵州红山茶叶片铝含量的关系。[方法] 对贵州特有植物贵州红山茶分布地九龙山土样进行测定分析，对该地土壤理化性质和不同铝形态含量以及与贵州红山茶叶片铝含量的相关性进行了研究。[结果] 贵州红山茶叶片铝含量与土壤pH呈0.05水平显著负相关，与0.02 mol/L CaCl2可提取铝含量呈0.01水平显著正相关关系，而与其他所测指标相关性不大。[结论]贵州红山茶主要吸收土壤游离态铝离子。

关键词贵州红山茶；特有植物；铝

中图分类号S571文献标识码

A文章编号0517-6611（2014）28-09740-03

Study on Relationship between Different Aluminum Forms in Soil and Aluminum in the Leaves of Camellia kweichowensis

CHEN Zhiping， LI Congrui（Guizhou Academy of Forestry，Guiyang， Guizhou 550011）

Abstract[Objective]The research aimed to study the relationship between different aluminum forms and aluminum in the leaves of C.kweichowensis.

[Method] Soil samples was collected from Jiulong mountain， where an endemic plant of Guizhou Camellia kweichowensis was planted. Physicochemical properties of soil， five forms of Al and the correlation were studied. [Result]There were significant negative correlation （P<0.05） between the content of Al in C.kweichowensis leaves and soil pH. The content of Al in C.kweichowensis leaves and 0.02 mol/L CaCl2 extractable Al had significant correlation （P<0.01）. But the correlations werent significant between the content of Al in C.kweichowensis leaves and other indicators in study.[Conclusion]C.kweichowensis. absorbed aluminium ion found free in soil.

Key wordsCamellia kweichowensis；Endemic plant；Al

铝是土壤中含量最丰富的金属元素，一般植物的生长都会受到它的抑制，如根系生长明显受阻，根短小，出现畸形卷曲，脆弱易断；在植株地上部往往表现出缺钙和缺铁的症状；过量铝会抑制根对磷、钙、镁、铁等营养元素的吸收[1]。然而，贵州特有植物[2-3]贵州红山茶（Camellia kweichowensis）能在铝含量很高的土壤上生长良好，还能较好地适应这个铝含量很高的酸性土壤。

铝在土壤中是以不同的形态而存在的。不同形态的铝对植物的影响程度是不一样的[4]。笔者通过九龙山土壤中各形态铝与贵州红山茶叶片铝含量的关系，分析了土壤不同形态铝对贵州红山茶生长的影响。

1材料与方法

1.1样品采集

測试样品在贵州红山茶分布地清镇市九龙山采集。该地是贵州红山茶集中分布地，也是唯一的分布地。采集时，综合考虑植被类型、海拔和地形因子条件，在贵州红山茶的海拔分布范围内，从最低海拔到最高海拔分3个层次，布设9个样地，采集9个从土壤表层采集的混合土壤样品，干燥后制样，测定土壤部分理化性质和土壤中0.02 mol/L CaC12可提取铝、交换态铝、有机结合态铝、酸溶铝氧化物、腐殖酸螯合态铝含量，同时在样地对应点采集贵州红山茶一年叶片若干，干燥后测定叶片铝的含量。

1.2测定方法

土壤理化性质测定按照南京土壤学中的测定方法[5]。土壤不同形态铝的提取方法采用连续浸提法-诱导藕合等离子体原子发射光谱法[6]。贵州红山茶叶片铝含量采用硝酸和高氯酸混酸消解法-诱导藕合等离子体原子发射光谱法。

2结果与分析

2.1九龙山表层土壤理化性质

从表1可以看出，九龙山样地表层土壤的机械组成含量为20.96%～34.96%，平均为29.52%；有机质含量为72.62～179.16 g/kg，平均为125.89 g/kg；阳离子交换量含量为16.51～29.66 cmol/kg，平均为23.92 cmol/kg；土壤pH为4.08～4.79，平均为4.40。根据我国土壤分级标准，九龙山表层土壤有机质含量较高。这些因素对土壤阳离子交换作用有一定影响，表现为九龙山阳离子交换量的不同。从表1还可以看出，该地土壤pH在4.08～4.79之间，说明该地土壤酸化较严重。

2.2贵州红山茶叶片铝含量

从表2可以看出，贵州红山茶叶片铝含量为3 043～4 757 mg/kg。可见，贵州红山茶叶片中的铝含量非常高，其含量超过普通植物的1 000倍，甚至10 000倍。

2.3土壤不同形态铝含量

0.02 mol/L CaCl2可提取铝指用0.02 mol/L CaCl2溶液提取土壤溶液中游离的铝离子以及部分提取以较弱静电引力被吸附在胶体扩散层中的铝离子。

九龙山土壤0.02 mol/L CaCl2可提取铝的含量在92.2～173.2 mg/kg之间。Hoyt等[7]曾测定了40个酸性土壤0.01 mol/L CaCl2可提取铝，发现其含量范围在0.18～17.6 mg/kg之间。Dong等[8]测得盆栽大豆的土壤中0.02 mol/L CaCl2可提取铝在0.19～29.8 mg/kg之间。该地土壤0.02 mol/L CaCl2可提取铝含量

在0.05水平显著高于文献中所记载土壤的0.02 mol/L CaCl2可提取铝的含量。

交换态铝是指土壤胶体表面以静电引力吸附而能被中性盐提取的铝。研究表明，一般土壤的交换态铝都有不同程度的羟基化，特别是在常见的酸性土壤中有一定数量的交换态铝以羟基化形态被土壤胶体吸附，其中还有一部分是羟基铝聚合离子[9]。九龙山土壤中交换态铝含量在108.8～910.2 mg/kg之间，在0.05水平显著高于文献[10-11]中土壤的交换态铝含量。

土壤中有机结合态铝是指铝离子和土壤中有机物质结合成络合物或螯合物等大分子的形式。九龙山土壤有机结合态铝含量为417.4～657.2 mg/kg。该含量其他相关文献土壤中有机结合态铝含量差别不大。这和土壤中有机质含量有关。

土壤酸溶铝氧化物主要指用1 mol/L HCl提取的酸溶无机铝。九龙山各样地土壤酸溶铝氧化物含量为2 048.0～4 072.0 mg/kg。黄衍初等[11]用1 mol/L HC1提取我国8种土壤中酸溶铝氧化物，其提取量较高，均在1 000 mg/kg以上，最高达7 438 mg/kg。这种形态的铝稳定性较强，和该地的母质有直接关系。

九龙山土壤中腐殖酸螯合态铝含量在721.6～2 032.0 mg/kg之间。黄衍初等[11]测得我国南方8种土壤腐殖酸螯合态铝含量情况为：砖红壤和黄色红壤含量在6 000 mg/kg以上，黄红壤和石灰岩土壤超过4 000 mg/kg，暗棕壤含量超过1 000 mg/kg，黄壤、黄棕壤和栗钙地都低于1 000 mg/kg。与之相比，九龙山土壤腐殖酸螯合态铝含量不高。

2.4土壤不同形态铝与土壤理化性质的关系

对九龙山9块调查样地表层（0～20 cm）土壤5种不同形态铝含量与土壤理化性质的相关关系进行分析。

从表3可以看出，在九龙山表层土壤5种可提取铝中，0.02 mol/L CaCl2可提取铝与土壤机械组成、阳离子交换量和壤pH呈在0.05水平显著负相关，其相关系数分别为-0.709、-0.778、-0.802，与土壤有机质含量相关性不大。而土壤理化性质与土壤交换态铝、有机结合态铝、酸溶铝氧化物、腐殖酸螯合态铝相关性不显著。

2.5贵州红山茶叶片铝含量与土壤不同形态铝的关系

2.5.1贵州红山茶叶片铝含量与0.02 mol/L CaCl2可提取铝含量的关系。

从图1～5可以看出，贵州红山茶叶片铝含量与土壤0.02 mol/L CaCl2可提取铝含量的相关性最大，相关系数（r）为0.810，显著性P=0.01，而与其他4种形态铝的相关性不大。

2.5.2贵州红山茶叶片铝含量与交换态铝含量的关系。

从图2可以看出，贵州红山茶叶片中铝含量与土壤交换态铝的相关性并不大，相关系数（r）为-0.206。

交换态铝的主体还是靠静电引力被吸附在土壤胶体表面的铝。土壤胶体上吸附的交换性铝离子能否被贵州红山茶吸收利用，即对其是否有效，除与植株根系本身的吸收能力有关外，更主要的是取决于铝离子与土壤胶体的吸附强度，而三价铝离子在土壤胶体上的结合能较大。由于交换态铝大部分不能被0.02 mol/L CaCl2所提取，可推斷交换态铝的活性小于0.02 mol/L CaCl2可提取铝，因此贵州红山茶吸收的铝与该形态的铝关系不大。

2.5.3贵州红山茶叶片铝含量与有机结合态铝的关系。

图3也表示贵州红山茶叶片铝含量与土壤有机结合态铝的关系。随着土壤有机质结合态铝含量的增加，贵州红山茶叶片铝含量有增加趋势，但增加趋势不明显，其相关系数（r）为0.462。

土壤有机结合态铝对贵州红山茶吸收利用铝的有效性应与有机结合态铝释放A13+离子的速率和能力有关。土壤中简单有机质官能团通过化学键与铝结合。虽然这种键合作用可以增加矿物中铝的溶解度和铝的移动性[13]，但由于土壤有机结合态是大分子络合物，本身不易被贵州红山茶吸收，而A13+离子的解离很缓慢而又有限，所以贵州红山茶叶片中铝含量与壤有机结合态铝相关性不大。

2.5.4贵州红山茶叶片铝含量与酸溶铝氧化物的关系。

从图4可以看出，贵州红山茶叶片铝含量随着土壤酸溶铝氧化物的增加没有明显的变化。相关分析结果也表明，叶片中铝含量与酸溶铝氧化物没有明显的相关关系（r=-0.356）。

土壤酸溶铝氧化物是土壤中氢氧化铝的沉积物。它主要是以Al （OH）30的形态存在，含量主要与土壤母质或土壤类型有关。这些形态的铝氧化物有不同的溶解度，但相差不大。由于植物不能直接吸收土壤酸溶铝氧化物，它们释放A13+离子的能力不大。它的增加或减少可能对土壤中游离的A13+离子的存在影响不大。这是酸溶铝氧化物与贵州红山茶叶铝含量相关显著性不高的主要原因。

2.5.5贵州红山茶叶片铝含量与腐殖酸螯合态铝的关系。

从图5可以看出，贵州红山茶叶片铝含量随腐殖酸螯合态铝的增加没有明显的变化规律。它们的相关性不高（r=-0.289）。这说明土壤腐殖酸螯合态铝对贵州红山茶叶铝含量的影响不大。

从贵州红山茶叶片中铝含量与土壤中不同形态铝的关系可以看出，对贵州红山茶生長具有有效性的铝是0.02 mol/L CaCl2可提取铝。该形态的铝与土壤的结合力最弱，在土壤pH小于5的情况下释放铝离子的能力很强，因此易溶于土壤溶液中且能被贵州红山茶根系所吸收。

3小结

（1）贵州红山茶叶片铝含量明显高于其他植物，而且从其生长状况上来看，铝并未影响贵州红山茶的正常生长。

（2）九龙山土壤5种可提取铝含量关系为：酸溶铝氧化物﹥腐殖质螯合态铝总量﹥有机结合态铝﹥交换态铝﹥0.02 mol/L CaCl2可提取铝。0.02 mol/L CaCl2可提取铝含量仅占可提取铝的2%～3%；九龙山土壤中0.02 mol/L CaCl2可提取铝含量在0.05水平显著高于九龙山其他酸性土壤和文献所记载的含量。

（3）贵州红山茶叶片铝含量与土壤0.02 mol/L CaCl2可提取铝具有0.01水平显著的正相关关系。0.02 mol/L CaCl2可提取铝可作为土壤中贵州红山茶能直接吸收利用的有效态铝。用土壤0.02 mol/L CaCl2可提取铝能很好地预测贵州红山茶叶片中的铝含量及其生长情况。这进一步表明贵州红山茶可直接吸收利用的土壤中的铝是游离态A13+离子。

安徽农业科学2014年

参考文献

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沈宏，严小龙.铝对植物的毒害和植物抗铝毒机理及其影响因素[J].土壤通报，2001，32（6）： 281-285.

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[3] 张华海.贵州野生珍贵植物资源[M].北京：中国林业出版社，2000：25-30.

[4] 王维君.我国南方一些酸性土壤铝存在形态的初步研究[J].热带亚热带土壤科学，1995，4（1）：1-8.

[5] 中国科学院南京土壤研究所.土壤理化分析[M].上海：上海科技出版社，1978：31-149.

[6] 谢忠雷.茶园土壤环境地球化学因素与茶叶从土壤中吸收铝的关系研究[D].长春：吉林大学，1998.

[7] HOYT P B，NYBORG M.Toxic metals in acid soil estimation of plantavailable aluminum[J].Soil Sci Soc Am Proc，1971，35：236-240.