茶樹枝生物質(zhì)炭對貴州省茶園土壤改良的影響

王加真 王財金 楊爽 黃大燦

摘要 茶園土壤酸化會嚴重影響茶葉品質(zhì)。本文以貴州省湄潭縣核桃壩村的茶園土壤為研究對象，采用室內(nèi)盆栽試驗，分層次將茶園土壤樣品混合5%、10%、15%的茶樹枝生物質(zhì)炭，觀察茶園土壤對多年生黑麥草生長的影響。結(jié)果表明，添加茶樹枝生物質(zhì)炭后，茶園土壤得到明顯改良，顯著增加了土壤有機碳含量和土壤pH值，促進了黑麥草生長。

關(guān)鍵詞 茶樹枝生物質(zhì)炭；茶園；土壤pH值；土壤碳；多年生黑麥草；貴州省

中圖分類號 S156；S571.1 文獻標識碼 A 文章編號 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

茶樹（Camellia sinensis L.）適合生長于酸性土壤，對土壤的酸堿度較為敏感。貴州省酸性黃壤廣泛發(fā)育，加之低緯度、高海拔、寡日照的獨特生態(tài)優(yōu)勢，近年來茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，目前茶園種植面積名列全國第一。據(jù)調(diào)查，以湄潭、鳳岡、正安為代表的重點茶區(qū)土壤存在普遍酸化的趨勢[1-2]，茶園土壤酸化導致土壤環(huán)境惡化、重金屬活性增強，不利于茶樹健康生長及茶產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。茶樹修剪是茶葉豐產(chǎn)的重要措施，修剪枝葉直接還園還會進一步加劇茶園土壤的酸化程度[3]。因此，探尋一種既能中和土壤酸度，又能實施茶園物質(zhì)循環(huán)的方法，對提高茶園土壤生產(chǎn)力以及促進茶園生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

近年來，生物質(zhì)炭作為一種土壤有機改良劑，因具有獨特的物理和生物學特性，受到相關(guān)科研工作者的廣泛關(guān)注[4]。生物質(zhì)炭是富含碳的生物質(zhì)在無氧或缺氧條件下經(jīng)過高溫裂解而形成的具有高度芳香化的多孔隙固體顆粒物質(zhì)[4]。茶樹枝生物質(zhì)炭多呈堿性，且制備茶樹枝生物質(zhì)炭的熱解溫度越高，生物質(zhì)炭的pH值越高。高溫條件下制備的茶樹枝生物質(zhì)炭在茶園土壤固碳和酸化土壤改良方面具有較大的發(fā)展和應用潛力[5]。將修剪的茶樹枝炭化后還園可緩解土壤酸化，增加土壤陽離子交換量和有機碳儲量[6-7]，茶樹枝生物質(zhì)炭還能與其他物質(zhì)形成較穩(wěn)定的配合物[8]。綜上所述，將茶枝干熱解成生物質(zhì)炭并返回茶園，是茶枝干資源化利用、改善茶園土壤環(huán)境的有效手段。本文以貴州省湄潭縣核桃壩村茶園黃壤及茶樹枝生物質(zhì)炭為研究對象，在土壤樣品中添加不同質(zhì)量分數(shù)的茶樹枝生物質(zhì)炭，采用盆栽的方式，以多年生黑麥草（Lolium perenne L.）為試驗植物，評估茶樹枝生物質(zhì)炭對茶園土壤的改良效果，以期為今后茶樹枝生物質(zhì)炭在茶園土壤改良中的利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

供試土樣采自貴州省遵義市湄潭縣核桃壩村的茶園，土壤類型屬于黃壤土，該區(qū)域?qū)儆趤啛釒Ц咴撅L濕潤氣候，平均海拔為972.7 m，年均氣溫為15.2 ℃，年均降水量為1 100～1 200 mm，無霜期284 d，年日照時數(shù)為1 163 h。

1.2 試驗材料

選擇種植年限超過20年的茶園，按照“S”形隨機取樣法選擇15～20個點，分別采集0～5、5～10、10～15 cm土層土樣并將相同土層的土樣混合均勻，風干后剔除土壤中可見細根和石子后，過篩備用。

收集茶樹更新?lián)Q種的樹枝，自然風干后，粉碎，置于特制的密閉容器內(nèi)，放在溫度為500 ℃的馬弗爐中缺氧熱裂解3 h制得茶樹枝生物質(zhì)炭。所制得的茶樹枝生物質(zhì)炭再次粉碎，過1 mm篩，混勻后備用。

1.3 試驗設(shè)計

試驗在人工氣候箱內(nèi)以盆栽培養(yǎng)的方式進行，根據(jù)盆土中茶樹枝生物質(zhì)炭添加量的不同共設(shè)4個處理，分別添加5%、10%、15%的茶樹枝生物質(zhì)炭，以不添加茶樹枝生物質(zhì)炭作對照，3次重復。

1.4 試驗方法

將茶樹枝生物質(zhì)炭與不同土層的茶園土壤樣品充分混合后裝入小花盆中，播種大小均勻、飽滿的多年生黑麥草100粒/盆，用去離子水調(diào)節(jié)土壤含水量至田間最大持水量的60%，放置在人工氣候箱（白天25 ℃/14 h，晚上15 ℃/10 h）培養(yǎng)，培養(yǎng)時間為60 d。培養(yǎng)期間不添加肥料，每2 d補充1次去離子水。盆栽60 d后統(tǒng)計黑麥草苗數(shù)，并對株高及生理指標進行測定。

1.5 土壤化學、植物生理指標的測定

盆栽結(jié)束后采集土壤樣品，混勻，自然風干，過2 mm篩，參考魯如坤[9]的方法測定土壤pH值、有機碳（SOC）和電導率。統(tǒng)計多年生黑麥草出苗數(shù)、株高變化，生長2個月后測定葉綠素及丙二醛含量。

1.6 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010、SPSS 17.0軟件進行處理和分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 添加生物質(zhì)炭對多年生黑麥草生長及生理的影響

生物質(zhì)炭能提高土壤的肥力，促進土壤團聚體的形成[10]。由表1可知，用茶樹枝生物質(zhì)炭處理的茶園土壤能顯著提高黑麥草的出苗數(shù)及植株高度，且隨著茶樹枝生物質(zhì)炭添加數(shù)量的增多，促進出苗的效果越明顯，這可能是茶樹枝生物質(zhì)炭增加了土壤的持水能力，改善了植物根系環(huán)境，從而提高了黑麥草的生長速度。隨著茶樹枝生物質(zhì)炭用量增加，黑麥草總?cè)~綠素含量顯著增加，丙二醛含量顯著下降。這充分說明生物質(zhì)炭通過改良土壤環(huán)境促進了植物生長。

2.2 添加生物質(zhì)炭對茶園土壤pH值及有機碳的影響

茶樹枝生物質(zhì)炭富含堿基的特性能夠有效調(diào)節(jié)茶園土壤pH值，可在改良茶園酸化土壤方面起到重要作用[11]。茶園土壤中施用茶樹枝生物質(zhì)炭，能夠保持茶園土壤結(jié)構(gòu)，對茶園土壤具有改良作用[12]。生物質(zhì)炭多呈堿性，可有效調(diào)節(jié)土壤pH值。同時，生物質(zhì)炭有較高的穩(wěn)定性，在土壤中分解比較緩慢，可為土壤提供長期的有機碳來源。

由表2可知，添加茶樹枝生物質(zhì)炭能顯著提高茶園土壤pH值、電導率以及全碳含量。隨著生物質(zhì)炭用量的增加，對茶園土壤的改良效果更明顯。在10%、15%添加水平下，土壤全碳含量有顯著性差異，土壤pH值及電導率沒有顯著性差異。

3 結(jié)論

茶樹枝生物質(zhì)炭表面有許多孔隙，具有較強的吸附性，比表面積較大，能有效改善土壤保水保肥能力。施用茶樹枝生物質(zhì)炭能增加茶園土壤中有機碳含量，提高土壤肥力，增加土壤的持水性，能減輕土壤酸化程度，提高土壤pH值，促進植物生長。貴州省作為全國面積最大的產(chǎn)茶區(qū)，廢棄的茶樹枝資源豐富，通過高溫炭化茶樹枝以獲得茶樹枝生物質(zhì)炭，將其返回茶園是貴州省茶產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的有效途徑。本研究為實現(xiàn)茶樹枝資源有效利用和改良茶園土壤環(huán)境可持續(xù)發(fā)展提供了實踐基礎(chǔ)。

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