茶树枝生物质炭对贵州省茶园土壤改良的影响

2018-01-15王加真王财金杨爽黄大灿

现代农业科技 2018年22期

王加真王财金杨爽黄大灿

摘要茶园土壤酸化会严重影响茶叶品质。本文以贵州省湄潭县核桃坝村的茶园土壤为研究对象，采用室内盆栽试验，分层次将茶园土壤样品混合5%、10%、15%的茶树枝生物质炭，观察茶园土壤对多年生黑麦草生长的影响。结果表明，添加茶树枝生物质炭后，茶园土壤得到明显改良，显著增加了土壤有机碳含量和土壤pH值，促进了黑麦草生长。

关键词茶树枝生物质炭；茶园；土壤pH值；土壤碳；多年生黑麦草；贵州省

中图分类号 S156；S571.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）22-0188-02

Abstract Soil acidification in tea plantations can seriously affect tea quality.The soil of tea plantation in Hetaoba Village of Meitan County，Guizhou Province was studied.In the indoor pot experiment，the soil samples in different layers were mixed with 5%，10% and 15% of the biochar of tea tree branches to observe the effects of the soil on the growth of perennial ryegrass.The results showed that the soil quality in the tea plantation was improved by adding biochar，the soil organic carbon content and soil pH value significantly increased，and the growth of ryegrass was promoted.

Key words biochar of tea tree branch；tea plantation；soil pH value；soil carbon；perennial ryegrass；Guizhou Province

茶树（Camellia sinensis L.）适合生长于酸性土壤，对土壤的酸碱度较为敏感。贵州省酸性黄壤广泛发育，加之低纬度、高海拔、寡日照的独特生态优势，近年来茶产业发展迅猛，目前茶园种植面积名列全国第一。据调查，以湄潭、凤冈、正安为代表的重点茶区土壤存在普遍酸化的趋势[1-2]，茶园土壤酸化导致土壤环境恶化、重金属活性增强，不利于茶树健康生长及茶产业的可持续发展。茶树修剪是茶叶丰产的重要措施，修剪枝叶直接还园还会进一步加剧茶园土壤的酸化程度[3]。因此，探寻一种既能中和土壤酸度，又能实施茶园物质循环的方法，对提高茶园土壤生产力以及促进茶园生态系统健康发展具有重要的现实意义。

近年来，生物质炭作为一种土壤有机改良剂，因具有独特的物理和生物学特性，受到相关科研工作者的广泛关注[4]。生物质炭是富含碳的生物质在无氧或缺氧条件下经过高温裂解而形成的具有高度芳香化的多孔隙固体颗粒物质[4]。茶树枝生物质炭多呈碱性，且制备茶树枝生物质炭的热解温度越高，生物质炭的pH值越高。高温条件下制备的茶树枝生物质炭在茶园土壤固碳和酸化土壤改良方面具有较大的发展和应用潜力[5]。将修剪的茶树枝炭化后还园可缓解土壤酸化，增加土壤阳离子交换量和有机碳储量[6-7]，茶树枝生物质炭还能与其他物质形成较稳定的配合物[8]。综上所述，将茶枝干热解成生物质炭并返回茶园，是茶枝干资源化利用、改善茶园土壤环境的有效手段。本文以贵州省湄潭县核桃坝村茶园黄壤及茶树枝生物质炭为研究对象，在土壤样品中添加不同质量分数的茶树枝生物质炭，采用盆栽的方式，以多年生黑麦草（Lolium perenne L.）为试验植物，评估茶树枝生物质炭对茶园土壤的改良效果，以期为今后茶树枝生物质炭在茶园土壤改良中的利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

供试土样采自贵州省遵义市湄潭县核桃坝村的茶园，土壤类型属于黄壤土，该区域属于亚热带高原季风湿润气候，平均海拔为972.7 m，年均气温为15.2 ℃，年均降水量为1 100～1 200 mm，无霜期284 d，年日照时数为1 163 h。

1.2 试验材料

选择种植年限超过20年的茶园，按照“S”形随机取样法选择15～20个点，分别采集0～5、5～10、10～15 cm土层土样并将相同土层的土样混合均匀，风干后剔除土壤中可见细根和石子后，过筛备用。

收集茶树更新换种的树枝，自然风干后，粉碎，置于特制的密闭容器内，放在温度为500 ℃的马弗炉中缺氧热裂解3 h制得茶树枝生物质炭。所制得的茶树枝生物质炭再次粉碎，过1 mm筛，混匀后备用。

1.3 试验设计

试验在人工气候箱内以盆栽培养的方式进行，根据盆土中茶树枝生物质炭添加量的不同共设4个处理，分别添加5%、10%、15%的茶树枝生物质炭，以不添加茶树枝生物质炭作对照，3次重复。

1.4 试验方法

將茶树枝生物质炭与不同土层的茶园土壤样品充分混合后装入小花盆中，播种大小均匀、饱满的多年生黑麦草100粒/盆，用去离子水调节土壤含水量至田间最大持水量的60%，放置在人工气候箱（白天25 ℃/14 h，晚上15 ℃/10 h）培养，培养时间为60 d。培养期间不添加肥料，每2 d补充1次去离子水。盆栽60 d后统计黑麦草苗数，并对株高及生理指标进行测定。

1.5 土壤化学、植物生理指标的测定

盆栽结束后采集土壤样品，混匀，自然风干，过2 mm筛，参考鲁如坤[9]的方法测定土壤pH值、有机碳（SOC）和电导率。统计多年生黑麦草出苗数、株高变化，生长2个月后测定叶绿素及丙二醛含量。

1.6 数据处理与分析

试验数据采用Microsoft Excel 2010、SPSS 17.0软件进行处理和分析。

2 结果与讨论

2.1 添加生物质炭对多年生黑麦草生长及生理的影响

生物质炭能提高土壤的肥力，促进土壤团聚体的形成[10]。由表1可知，用茶树枝生物质炭处理的茶园土壤能显著提高黑麦草的出苗数及植株高度，且随着茶树枝生物质炭添加数量的增多，促进出苗的效果越明显，这可能是茶树枝生物质炭增加了土壤的持水能力，改善了植物根系环境，从而提高了黑麦草的生长速度。随着茶树枝生物质炭用量增加，黑麦草总叶绿素含量显著增加，丙二醛含量显著下降。这充分说明生物质炭通过改良土壤环境促进了植物生长。

2.2 添加生物质炭对茶园土壤pH值及有机碳的影响

茶树枝生物质炭富含碱基的特性能够有效调节茶园土壤pH值，可在改良茶园酸化土壤方面起到重要作用[11]。茶园土壤中施用茶树枝生物质炭，能够保持茶园土壤结构，对茶园土壤具有改良作用[12]。生物质炭多呈碱性，可有效调节土壤pH值。同时，生物质炭有较高的稳定性，在土壤中分解比较缓慢，可为土壤提供长期的有机碳来源。

由表2可知，添加茶树枝生物质炭能显著提高茶园土壤pH值、电导率以及全碳含量。随着生物质炭用量的增加，对茶园土壤的改良效果更明显。在10%、15%添加水平下，土壤全碳含量有显著性差异，土壤pH值及电导率没有显著性差异。

3 结论

茶树枝生物质炭表面有许多孔隙，具有较强的吸附性，比表面积较大，能有效改善土壤保水保肥能力。施用茶树枝生物质炭能增加茶园土壤中有机碳含量，提高土壤肥力，增加土壤的持水性，能减轻土壤酸化程度，提高土壤pH值，促进植物生长。贵州省作为全国面积最大的产茶区，废弃的茶树枝资源丰富，通过高温炭化茶树枝以获得茶树枝生物质炭，将其返回茶园是贵州省茶产业健康发展的有效途径。本研究为实现茶树枝资源有效利用和改良茶园土壤环境可持续发展提供了实践基础。

4 参考文献

[1] 張小琴，陈娟，高秀兵，等.贵州重点茶区茶园土壤pH值和主要养分分析[J].西南农业学报，2015，28（1）：286-291.

[2] 王加真，黄大灿，张宝成，等.贵州湄潭两种茶园土壤养分状况及太赫兹光谱特征分析[J].遵义师范学院学报，2017，19（3）：111-113.

[3] 石锦芹，丁瑞兴，刘友兆，等.尿素和茶树落叶对土壤的酸化作用[J].茶叶科学，1999（1）：9-14.

[4] 孔丝纺，姚兴成，张江勇，等.生物质炭的特性及其应用的研究进展[J].生态环境学报，2015，24（4）：716-723.

[5] 吴志丹，尤志明，江福英，等.不同温度和时间炭化茶树枝生物炭理化特征分析[J].生态与农村环境学报，2015，31（4）：583-588.

[6] 杨平平.茶树修剪叶及其生物质炭还田的土壤环境效应[D].南京：南京农业大学，2012：27-30.

[7] 胡雲飞，李荣林，杨亦扬.生物炭对茶园土壤CO2和N2O排放量及微生物特性的影响[J].应用生态学报，2015，26（7）：1954-1960.

[8] 袁金华，徐仁和.生物质炭对酸性土壤改良作用的研究进展[J].土壤，2012，44（4）：541-547.

[9] 鲁如坤.土壤农业化学分析方法[M].北京：中国农业科技出版社，2000.

[10] 黄超，刘丽君，章明奎.生物质炭对红壤性质和黑麦草生长的影响[J].浙江大学学报（农业与生命科学版），2011，37（4）：439-445.

[11] 徐仁和.土壤酸化及其调控研究进展[J].土壤，2015，47（2）：238-244.