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日照市茶园土壤铝的形态分布及对外源添加有机酸和茶多酚的响应

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茶树(Camelliasinensis(L.)O.Kuntze)是典型的聚铝型植物,茶园土壤中适量的铝有益于茶树的健康生长,而过量的铝则会使茶树根、茎、叶的生长受到抑制,导致茶树生长受阻,降低茶叶品质。自然界中,铝以多种形式和形态广泛存在于土壤中。其中,能对植物产生毒害作用的主要是不同形态的活性铝,因此,研究茶园土壤中铝的形态、活性及转化机制,能够为改善茶园土壤铝环境特征、降低铝毒对茶树生长和茶叶品质的影响、促进日照市茶产业持续健康发展提供理论依据。 本研究通过野外调查,基于茶区分布、土壤类型、植茶年限等因素,在日照市茶叶主产区采集110个表层土壤样品(0~20cm),通过室内分析,研究日照市茶园土壤铝的形态分布特征及影响因素;基于两种不同类型土壤(棕壤、粗骨土),进行室内培养实验,研究土壤铝形态转化对不同浓度、不同pH条件下酚酸类物质的响应,主要结论如下: (1)日照市茶园土壤全铝(T-Al)含量范围为9.82~28.99g/kg,平均值为18.17g/kg。土壤活性铝(Tac-Al)总量为920.50~4007.23mg/kg,平均占全铝的12.52%。土壤中各形态活性铝含量由高到低依次为铝的水合氧化物和氢氧化物(Hy-Al)gt;腐殖酸铝(Ha-Al)gt;交换态铝(Ex-Al)gt;有机结合态铝(Or-Al)gt;无机吸附态铝(In-Al),平均含量分别为1477.11mg/kg、431.01mg/kg、88.11mg/kg、72.60mg/kg、51.10mg/kg,其中,铝的水合氧化物和氢氧化物(Hy-Al)与腐殖酸铝(Ha-Al)总量占活性铝总量的70%以上,是日照市茶园土壤活性铝的主要形态。与未植茶地相比,茶园土壤全铝和各形态铝含量均有不同程度增加。 (2)土壤全铝(T-Al)含量主要受母质和成土过程影响;交换态铝(Ex-Al)和有机结合态铝(Or-Al)与土壤pH值及有机质含量显著相关,随土壤pH的降低和有机质的增加而增加;铝的水合氧化物和氢氧化物(Hy-Al)及腐殖酸铝(Ha-Al)与游离铁显著正相关,反映了成土作用强度影响;随植茶年限增加,全铝和交换态铝(Ex-Al)含量呈先增加后降低趋势,有机结合态铝(Or-Al)含量呈缓慢增加趋势,腐殖酸铝(Ha-Al)含量逐渐降低。 (3)选择柠檬酸、苹果酸、草酸三种低分子量有机酸进行室内培养试验,研究发现三种有机酸均可显著提高茶园土壤中交换态铝(Ex-Al)含量,提升幅度大小顺序为柠檬酸gt;苹果酸gt;草酸;有机酸也可提高土壤中有机结合态铝(Or-Al)含量,且柠檬酸表现更为显著;无机吸附态铝(In-Al)、铝的水合氧化物和氢氧化物(Hy-Al)变化不显著;腐殖酸铝(Ha-Al)在粗骨土中随有机酸的添加含量增加,在棕壤中变化不明显,反映了土壤类型的差异。土壤中各形态活性铝和活性铝总量(Tac-Al)的变化表明,柠檬酸、苹果酸、草酸对茶园土壤中铝形态的转化包括土壤中难溶态铝向活性铝的转化和不同形态活性铝之间的转化两个方面。 (4)有机酸和茶多酚的浓度影响土壤中铝形态的转化:柠檬酸和茶多酚浓度的增加都有利于土壤中的铝向交换态铝(Ex-Al)、有机结合态铝(Or-Al)转化;无机吸附态铝(In-Al)含量随有机酸浓度的增加而增加,随茶多酚浓度的提升而减少;铝的水合氧化物和氢氧化物(Hy-Al)含量随柠檬酸和茶多酚浓度的增加而降低;腐殖酸铝(Ha-Al)含量在棕壤中随柠檬酸浓度的增加变化不大,在粗骨土中呈增加趋势,受茶多酚浓度影响较小;整体而言,土壤活性铝总量(Tac-Al)随有机酸和茶多酚浓度增加呈缓慢降低趋势。 (5)有机酸和茶多酚在不同pH环境下对土壤铝形态转化具有一定影响:经柠檬酸和茶多酚培养处理的茶园土壤交换态铝(Ex-Al)和有机结合态铝(Or-Al)含量随pH升高呈下降趋势;柠檬酸作用下无机吸附态铝(In-Al)含量随pH增加变化不明显,茶多酚作用下其含量随pH升高在棕壤中呈增加趋势,在粗骨土中未发生明显变化;经柠檬酸和茶多酚培养处理后土壤中铝的水合氧化物和氢氧化物(Hy-Al)含量随pH升高均呈下降趋势;腐殖酸铝(Ha-Al)在柠檬酸和茶多酚作用下随pH升高变化不显著;整体而言,土壤活性铝总量(Tac-Al)随pH升高逐渐降低,表明低pH环境更有利于有机酸和茶多酚对土壤中铝的活化。

庞晓艳

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茶园土壤 活性铝 分布形态 有机酸 茶多酚

硕士

地理学;自然地理学

潘继花

2022

曲阜师范大学

中文

S1