茶园根际土壤与植物体养分对酸沉降的响应

发布时间：2018-11-08 17:46

【摘要】：酸沉降是全球重大的生态环境问题之一,它能够引起土壤酸化、养分流失和有害离子的活化,影响植物的养分吸收和生长发育,威胁生态系统的健康。茶树作为我国南方丘陵山区重要的经济作物,长期受到较强酸雨的胁迫,但至今酸雨对茶园主要元素生物地球化学循环的影响尚无定论。为了探究不同强度酸沉降对丘陵红壤区茶园根际土壤养分供应和茶树体养分含量及其内在关联的影响,于2011年选取典型丘陵中龄茶园为对象,开展模拟pH 2.5、pH 3.5、pH 4.5酸沉降和对照4处理3次重复的完全随机化原位模拟实验,于试验处理第3年和第4年的生长旺季,采用抖落法收集根际和非根际土壤,测定土壤化学和生物学特性,采用混合法采集茶树体不同部位的植物样品,测定主要养分含量,并分析土壤养分供应与植物体养分分配的关联性,为丘陵红壤区茶园应对酸沉降和适应性经营提供依据。得出以下主要结果和结论:(1)根际和非根际土壤pH、硝态氮和速效磷含量总体均随酸沉降加重而下降,且2013和2014年有相似的响应格局;全氮含量对酸沉降的响应年份之间不一致,不同处理之间全磷、铵态氮和矿质氮含量两年均未表现出显著差异。2013年根际土壤氨化速率、氮净矿化速率和磷矿化速率表现为随酸沉降加重呈下降的趋势,但根际硝化速率及非根际所有氮磷矿化速率均无显著差异;根际土壤脲酶和酸性磷酸酶活性均为随酸沉降加重而增强,而非根际土壤表现对照最高,pH4.5和pH 2.5次之,pH 3.5最低。2014年根际土壤交换态铝表现为随酸沉降加重而增加,根际有效镁含量反之;非根际土壤交换态铝、有效镁以及根际和非根际土壤有效钙含量在不同处理之间无显著差异。此外,土壤全氮/全磷、矿质氮/速效磷、交换态铝/有效钙、氮矿化速率/磷矿化速率等之比在不同酸沉降处理之间差异不显著。显然,与非根际土壤相比,根际土壤养分供应和转化更易受到酸沉降的影响;土壤氮与磷的平衡、铝与钙的平衡未因酸沉降加重而改变,推断土壤自稳定能力较强。(2)不同酸沉降处理之间pH、全氮、全磷、铵态氮、矿质氮、速效磷、硝化速率、氮净矿化速率、磷矿化速率、有效镁、有效钙的根际效应差异不显著;2014年硝态氮根际效应表现为pH 3.5处理最大,pH 4.5和对照次之,pH 2.5最小,但2013年差异不显著;2013年氨化速率根际效应表现为随酸沉降加重而下降;脲酶和酸性磷酸酶根际效应随酸沉降加重上升;交换态铝根际效应为pH 2.5处理大于其他各处理。其中各处理的pH、硝态氮、硝化速率、交换态铝、有效镁均表现正根际效应;速效磷、磷矿化速率、有效钙为负根际效应;其它变量因处理不同或由正转向负或由负转向正根际效应。推断茶园为氮富余磷缺乏、铝富余钙不足的生态系统;土壤微生物活性因酸沉降加重而得到激活。(3)不同酸处理之间,芽、叶、贮存根全氮差异不显著;新枝、吸收根全氮随酸处理加剧显著上升,过渡根全氮反之;老枝全氮在2014年表现出一定的升高,2013则不显著。酸处理加重对叶、新枝、老枝、吸收根、过渡根全磷影响不显著;2014年芽全磷表现为ph2.5、ph4.5最高、ph3.5次之、ck最低,但2013年不显著;贮存根全磷在ph2.5处理下显著下降。不同酸处理下,老枝、过渡根氮磷比差异不显著;芽、叶氮磷比在2013年均不显著,芽氮磷比在2014年表现为下ck显著高于其他处理,叶氮磷比表现为ph3.5最大,ph4.5和ph2.5次之,ck最小;新枝在2013表现为ph4.5ph3.5ckph2.5,但在2014年不显著;吸收根氮磷比两年间均随酸处理加重而上升;贮存根氮磷比在2013年表现为ph2.5最大、ck次之、ph3.5和ph4.5最小。可见,酸处理对植物体氮磷的影响主要集中在新生部位(芽、新枝)和根系中。(4)芽、叶、吸收根总铝含量受酸处理影响不显著;新枝表现为ph2.5和ph3.5下显著高于ph4.5和ck处理;老枝表现为ck处理显著低于酸处理;过渡根、贮存根均表现为ph2.5最高,ck最低。不同酸处理之间,芽、叶、老枝、过渡根、贮存根总镁差异不显著;新枝、吸收根总镁均表现为随酸沉降加重而降低。茶树体地上部分总钙受酸沉降影响不显著;吸收根、过渡根均表现为ck显著高于其他处理;贮存根则表现为ph4.5高于其他处理。新枝、老枝、吸收根、过渡根、贮存根铝钙比总体上均随酸沉降加重而上升,芽、叶铝钙比不同处理间无显著差异。可见,酸处理对茶树体矿质元素的影响主要表现为,酸处理促进茶树体铝积累,镁、钙元素流失。(5)土壤ph与吸收根总镁,过渡根氮磷比、总镁、总钙、贮存根全磷正相关,与过渡根铝钙比、贮存根总铝负相关;土壤全氮与吸收根总镁、总钙正相关;土壤全磷与过渡根总镁正相关;土壤交换态铝与吸收根全氮、氮磷比、交换态铝、铝钙比,过渡根总铝,贮存根总铝、铝钙比正相关,与吸收根总镁、过渡根全氮、贮存根全氮负相关;土壤有效镁与吸收根总镁、总钙,过渡根总钙,贮存根全氮正相关,与过渡根总铝负相关;土壤氮磷比、有效钙、铝钙比与根系养分无相关性。显然,土壤氮磷与茶树根系养分相关性较弱,土壤交换态铝、有效镁的变动会明显的影响根系养分,造成元素的积累或流失。(6)土壤ph与芽总钙、新枝总镁正相关,与叶总铝负相关;土壤全氮与芽氮磷比、总镁,新枝总钙、总镁正相关,与芽全磷,叶氮磷比,老枝氮磷比、总钙负相关;土壤全磷与新枝全磷负相关,与新枝氮磷比正相关;土壤氮磷比与叶氮磷比,老枝氮磷比、总钙负相关;土壤交换态铝与芽全磷、铝钙比,新枝总铝、铝钙比正相关,与芽氮磷比、总钙,新枝总钙负相关;土壤有效镁与芽氮磷比、总镁、总钙,新枝总钙正相关,与芽全磷,叶氮磷比,老枝总铝、铝钙比负相关;土壤有效钙与芽总钙,叶总镁正相关;土壤铝钙比与芽总镁、总钙,叶总镁负相关。
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【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S571.1;S154.4

【参考文献】