江蘇省茶園土壤酸化現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢

江蘇省茶園土壤酸化現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢

由于茶葉代謝不足、人為管理措施不當(dāng)、環(huán)境惡化等原因，茶園土壤氧化加劇，引起人們的關(guān)注，成為茶葉生產(chǎn)的領(lǐng)域。早在20世紀70～80年代就有世界各地茶園土壤酸化問題的許多相關(guān)報道。20世紀60年代,世界上主要產(chǎn)茶國茶園土壤的pH值大多在5.0～6.0,但到了70～80年代,世界各地茶園土壤在不斷酸化,pH值都降到了4.0～5.0左右,有的更低。到了20世紀90年代,茶園土壤的酸化速度更加驚人。馬立鋒等也報道了蘇、浙、皖3省茶園最適宜茶樹生長的土壤由1990～1991年的59.4%下降到了1998年的20.3%。這不僅僅是蘇、浙、皖茶區(qū)存在的問題,其他相關(guān)報道都表明,當(dāng)前我國不同類型茶園土壤已明顯地向越來越酸的方向發(fā)展。而茶園土壤的酸化無疑對茶樹的生長和茶葉的品質(zhì)安全產(chǎn)生了嚴重的影響。茶樹作為喜酸性植物,其適宜生長的土壤pH值范圍在4.5～6.0之間,5.5是最適值。pH值高于6.0,茶樹生長將逐漸停滯甚至死亡;pH值低于4.5,茶樹生長將受到抑制,更會對茶葉品質(zhì)帶來不良影響。相關(guān)研究表明,隨著土壤酸化程度的加劇,會增強土壤中重金屬的活性,從而增加重金屬向茶葉中轉(zhuǎn)移的可能,危及人類健康。這不僅涉及到茶葉飲用的安全性問題,也會加大我國茶葉出口因重金屬超標(biāo)而受阻的風(fēng)險?？梢?茶園土壤酸化是一個不可忽視的土壤環(huán)境問題。為控制茶園土壤酸化,對茶園土壤酸化現(xiàn)狀的調(diào)查顯得尤為重要。江蘇省是我國重要的茶葉生產(chǎn)省份之一,近年來發(fā)展十分迅猛,總面積已經(jīng)超過2.4萬hm2。本研究旨在通過分析江蘇省茶園土壤酸化的現(xiàn)狀、存在問題及發(fā)展趨勢,為進一步調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),促進茶葉生產(chǎn)的合理區(qū)劃和科學(xué)管理,加快無公害茶葉生產(chǎn)基地建設(shè)提供重要的理論依據(jù)。1江蘇省典型茶園土壤氧化分析1.1典型茶園020cm土層土壤ph值的測定從2003年4月至2005年5月,對蘇州、無錫、南京、鎮(zhèn)江、揚州等地區(qū)的20個典型茶場進行實地調(diào)查。茶場的選擇依據(jù)江蘇省無公害茶葉生產(chǎn)基地的分布狀況,在產(chǎn)茶相對集中的蘇南地區(qū)增加選取目標(biāo)茶場的比例,使調(diào)查結(jié)果更加符合江蘇茶葉生產(chǎn)的實際情況。土壤樣品的采集,以0～20cm的耕層土壤混合樣為主,同時也采集其分層土樣,根據(jù)土層厚度采集到60cm或80cm。同時,采集相應(yīng)的自然土(與茶園土壤樣品對應(yīng)的非茶園土壤樣品,即成土母質(zhì)和成土?xí)r間相同、僅生長植物類型不同的茶園附近無人為耕作的荒地土壤)的耕層混合樣與分層土樣。采樣時根據(jù)茶園的面積和地形條件,決定樣點的數(shù)量和分布,一般每100hm2內(nèi)設(shè)1組(3～5個)平行樣點,再將多個平行樣點混合成一個均勻的土樣,四分法棄取至每個混合土樣保留1kg左右。土樣經(jīng)風(fēng)干磨碎后,分別過1mm篩和0.149mm篩,備用。土壤pH值采用電位法測定:用無CO2去離子水調(diào)節(jié)水土比為2.5∶1,攪拌1min,靜置30min后用ORION818型pH計測定。表1是江蘇省典型茶園0～20cm土層土壤pH值的檢測結(jié)果,表明大部分茶場均存在不同程度的酸化現(xiàn)象。20個典型茶場的0～20cm土層土壤pH值平均為4.46,最大值為5.07,最小值為3.84。其中以茶場個數(shù)計,pH值低于4.00的茶場占15.0%,pH值在4.00～4.50的占40.0%,pH>4.50的占45.0%;以茶場面積計,pH值低于4.00的茶場面積占總面積的5.80%,pH值在4.00～4.50的占總面積的66.75%,pH>4.50的占總面積的27.45%。據(jù)前人研究認為,茶樹較適宜生長的土壤pH值范圍是在4.5～6.0之間、尤以5.5為最適值來看,目前江蘇省大部分茶園土壤pH值都低于這一最適值,有的茶園土壤pH值甚至低于4.0。由此表明,目前江蘇部分茶園土壤已經(jīng)嚴重酸化,這無疑將影響江蘇省茶葉產(chǎn)量的提高和品質(zhì)的保證。1.2cm土層土壤ph值h為進一步了解江蘇茶園土壤酸化的趨勢,我們將部分茶園土壤的pH值與10年前對應(yīng)茶園土壤的pH值進行比較,從其隨時間的變化來看當(dāng)前江蘇省茶園土壤酸化的嚴重程度。程正芳等1994年所測定的江蘇句容高廟茶場、宜興新街茶場和高淳青山茶場的0～20cm土層土壤pH值(H2O)分別為4.87、4.76、4.47,胡秋輝于1998年測定的南京中山陵茶場的0～20cm土層土壤pH值(H2O)則為4.98。而2004年我們測得這4個茶場對應(yīng)地點土壤的pH值分別降低到4.36、4.27、4.40、4.46。可見,江蘇茶園土壤在近10年間發(fā)生了嚴重的酸化。1.3征處土表土ph值的變化表2是江蘇省9個典型茶場(其中分別以宜興芙蓉、宜興嶺下和宜興新征茶場代表蘇南茶區(qū),以丹陽全州、南京板橋、南京江寧、南京中山陵、南京江浦茶場代表蘇中茶區(qū),儀征捺山茶場代表蘇北茶區(qū))的茶園土與自然土0～20cm土層pH值,可以看出同一茶場的自然土pH值均明顯高于對應(yīng)的茶園土pH值。茶園土pH值的平均降幅達到1.52個單位,最大降幅為2.02個單位,最小也降低了0.88個單位。以同一茶場的茶園土與自然土比較,排除了成土母質(zhì)等土體分異特性及其他因素的干擾,二者僅僅表現(xiàn)在植茶與非植茶的差異,故可以通過與自然土相比,分析植茶所導(dǎo)致土壤的酸化,這與以往的研究結(jié)果相符。這些茶場其他土層深度的土壤pH值也存在與此類似的酸化趨勢。1.4cm土層深度對茶園土壤保護的影響致富礦性土壤反應(yīng)從江蘇省部分典型茶場茶園土與自然土分層土壤pH值的測定結(jié)果可以看出,測得的土壤pH值均是0～20cm土層<20～40cm土層<40～60cm土層<60～80cm土層,測定的土樣表現(xiàn)出隨土層深度的增加,其pH值也增大的趨勢(圖1)。由于0～20cm土層是耕作層,茶樹的根系在該層的廣泛分布以及人為施肥等管理措施對該層較大的影響,另外外界環(huán)境對該層難以忽視的作用,使得該層的pH值降低幅度大于其他土層,這正是茶園土壤發(fā)生酸化的結(jié)果。而隨著土層深度的增加,20～40cm、40～60cm以及60～80cm土層的酸化程度呈逐層減弱的趨勢。這一方面可看成是茶園土壤因為種種原因?qū)е碌耐寥绹乐厮峄?土壤中鹽基離子尤其是Al3+逐漸淋溶至耕層以下土層的外在表現(xiàn),即深層土壤也在逐漸面臨酸化的結(jié)果;另一方面也可以認為土層越深,越接近茶園土壤植茶前的原始pH值。從江蘇茶園土壤pH值在不同土層空間分布的狀況,以及耕層土和深層土明顯的差異性,都更加表明了當(dāng)前江蘇茶園土壤酸化的嚴峻性。2通過分析和控制茶園土壤氧化的對策2.1外源氧化酶因子的控制茶園土壤酸化的外源因子包括環(huán)境惡化帶來的酸沉降和栽培過程中人為因素對茶園土壤酸度的影響,其中許多研究都認為施肥是直接影響茶園土壤酸度的首要因素。茶園管理過程中的施肥環(huán)節(jié)常因施肥不平衡、偏施氮肥、少施甚至不施有機肥以及氮肥的過量施用,引起土壤鹽基元素的淋失,從而導(dǎo)致茶園土壤的酸化。隨著工業(yè)化大生產(chǎn)水平越來越高,帶來的“三廢”問題也越來越嚴重,尤其是一些酸沉降物質(zhì)隨著降雨等方式落到地面,會直接造成土壤的酸化。所以環(huán)境條件的惡化(酸雨問題),已成為導(dǎo)致茶園土壤酸化的一個外在原因。從表1中也可以看出,當(dāng)前江蘇典型茶園中,土壤pH值也與茶區(qū)附近工業(yè)分布的稠密程度有直接關(guān)系。調(diào)查的茶場中,附近有工廠或礦場的茶場,其土壤酸化程度也相對較高。這可能與茶區(qū)周邊工業(yè)發(fā)展的加快易導(dǎo)致當(dāng)?shù)丨h(huán)境污染加劇,尤其是以酸雨的形式造成茶園土壤的酸化有關(guān)。由于以往對茶園土壤酸化的研究資料主要集中在20世紀80～90年代,而如今酸雨的程度無論從頻率還是強度上來講都比當(dāng)時要高得多,所以有必要針對現(xiàn)在酸雨導(dǎo)致茶園土壤酸化進行調(diào)查研究,比較分析當(dāng)前的酸雨酸化程度是否已經(jīng)嚴重到成為茶園土壤酸化的重要或主要影響因子。但這方面的相關(guān)研究目前還比較少見。現(xiàn)今的大部分茶園土壤酸化研究主要集中在茶樹自身代謝和人為施用化肥對茶園土壤酸化的影響,以及茶園土壤酸化對茶樹生理生長的危害方面。從環(huán)境安全和茶葉品質(zhì)安全的角度,針對茶園土壤酸化條件下,茶園土壤中的有害成分(尤其是重金屬)遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究還比較少,而深入研究酸沉降對茶園土壤酸化影響的就更少了?？梢?進一步深入研究酸沉降對茶園土壤酸化的影響是加強宏觀調(diào)控,控制外源酸化因子的首要任務(wù)。其次,調(diào)整江蘇省各地尤其是茶場分布較密集、工業(yè)發(fā)展較快的蘇南地區(qū)的工業(yè)布局。對已有茶園附近現(xiàn)存的工廠或工業(yè)區(qū)執(zhí)行更嚴格的區(qū)域環(huán)境污染物排放標(biāo)準(zhǔn),對將建或新建的茶場進行環(huán)境質(zhì)量評價,以期使茶場基地的選址更加科學(xué)、合理。同時科學(xué)合理地調(diào)整能源結(jié)構(gòu),提高能源利用率,既是緩解環(huán)境惡化和減少工業(yè)污染的必要手段,也是從宏觀調(diào)控的方面控制茶園外源酸化因子進入的重要措施。另外,在茶園的施肥管理環(huán)節(jié),應(yīng)增施有機肥,改良土壤結(jié)構(gòu),提高土壤緩沖能力;改進施肥結(jié)構(gòu),施用復(fù)合肥,進行測土配方施肥,以及加大科技投入,開發(fā)茶園專用肥料,防止?fàn)I養(yǎng)元素平衡失調(diào)。2.2茶園土壤樣品茶園土壤的酸化除了受環(huán)境惡化、施肥管理等外源因子的影響外,還受內(nèi)源因子的影響,即茶樹自身物質(zhì)代謝。茶樹自身物質(zhì)代謝導(dǎo)致的茶園土壤酸化是指因茶樹自身物質(zhì)循環(huán)(即茶樹凋落物和修剪葉還園)和茶樹根系代謝而產(chǎn)生的土壤酸化。已有文獻表明,植物不僅可以通過礦質(zhì)元素的生物循環(huán)、吸收、轉(zhuǎn)運、凋落回歸等因素影響土壤酸度,還可以通過根系的選擇吸收及分泌物直接影響土壤環(huán)境。因此,我們可以認為茶樹自身代謝對茶園土壤酸化有重要的作用。而不論是茶樹的自身代謝還是環(huán)境惡化或人為的施肥措施,它們對茶園土壤酸化作用的程度都要受到茶園土壤自身性質(zhì)的制約。不同的成土母質(zhì)、黏土礦物組成、有機質(zhì)含量、土壤質(zhì)地、土壤潛性酸大小以及土壤交換性能等內(nèi)在因素都決定了土壤緩沖能力的大小。過去的研究針對外部因素的較多,對于決定土壤自身酸緩沖性能強弱的內(nèi)在因素較少有比較全面的研究,并且多集中在有機質(zhì)含量、土壤潛性酸大小以及土壤交換性能幾個方面,對土壤成土母質(zhì)、黏土礦物組成、土壤質(zhì)地這幾個因素對土壤酸化影響的研究尚缺乏系統(tǒng)性和綜合性。因此,在對茶園土壤酸化成因和機理進行深入研究的前提下,在茶園栽培管理的各項環(huán)節(jié)中,應(yīng)避免茶樹修剪和凋落物還園所造成的茶園土壤酸化。對于已酸化的茶園土壤,可以按其酸化程度進行分段治理。張祖光等人的研究認為,土壤pH值降到4.5以下的茶園,土壤改良應(yīng)以增加交換性Ca2+和其他鹽基離子為主,可采取化學(xué)改良措施進行調(diào)整,適量施用含鈣、鎂的肥料,調(diào)整土壤pH值;土壤pH值在4.5～5.0之間的茶園,土壤對酸性物質(zhì)的加入敏感,應(yīng)少用致酸肥料,多施有機肥,增加土壤的抗逆性;對土壤pH值在5.0以上的茶園則應(yīng)注重平衡施肥,