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土壤的固磷机制范文1
关键词:湿地；净化功能；机制；氮磷；重金属
中图分类号：F407.4 文献标识码：A 文章编号：
1.国内外关于湿地净化功能的研究进展
1.1国外湿地净化功能研究进展
在国外,对湿地的生态系统服务功能研究开展的较早,大致可以追溯到20世纪初,但大多只局限于对本国湿地生态系统的分类,而具体到湿地的净化功能的研究则最早开始于20世纪50年代。随着美国麻省Massachusetts大学Larson提出第一个湿地生态功能评价模型,湿地的净化功能及其生态效益在研究过程中逐步被人们所认识。到了70年代,生态学家在研究湿地生态系统服务功能的基础上,对湿地的净化功能的各种机制也进行了详细且深入的研究,形成了一套较完善的生态系统服务功能的理论。80年代,全球环境问题的日趋严重,这期间,生态学家们从对湿地净化功能的理论研究转化为对湿地净化功能的实际应用。
人工湿地净化功能的研究,为缓解城市水资源短缺和水污染问题增加了一条有效的途径。最近十年间,人类在人工湿地的净化功能研究上已取得迅猛发展,在处理污水的不同层次和不同领域中都做了详尽的研究论证。在欧洲和美国等地,不同学者们通过对人工湿地和天然湿地净化效率的测定,可以很明显的得出,人工湿地的净化环境容易控制,往往对营养物质的去除能力比较强,而天然湿地人为很难控制,它对污染物的去除完全靠其本身的净化负荷,所以相对来说,其净化效率比较低。
1.2国内湿地净化功能研究进展
我国对湿地的认识和记载已有几千年的历史,然而,我国系统地从事湿地研究始于20世纪50年代,中国科学院长春地理所在1958年的建立,才开始了湿地基本理论的研究。到了70年代,国内才对湿地生态系统服务功能有了新的认识。湿地是自然界富有生物多样性和较高生产力的生态系统,具有巨大的环境调节功能的生态效益。湿地在提供水资源、调节气 候、缓洪滞沥、蓄水兴利、净化水质、旅游资源、保护生物多样性等 方面为人类提供生产、生活资源方面发挥着重要的作用。到90年代,国内在人工湿地净化功能方面的研究也迈出了重要的一步。目前我国即将要举行的世界园林博览会中，永定河园博园湿地将会展现其中。
对于不同湿地类型,进行了总结归纳,在相同净化机制的基础上,进行比较,提出更有效、有针对性的人工湿地污水处理技术。据环保部门检测,污水经人工湿地处理后,总氮、总磷去除率分别为50%和40%,悬浮物去除率达80%以上,COD和BOD分别去除60%和50%,水质提高了1级~2级,较好地控制了面源污染问题[2]。
2 湿地净化功能的机制
2.1 湿地对营养元素的净化机制
2.1.1 湿地对氮元素的吸收、转化
湿地生态系统具有独特的水文条件,因此,在转移和排除营养物方面要比陆地生态系统效率高。氮素的生物地球化学循环过程非常复杂,循环的性能极为完善,包含着气态、液态和固态三相之间的物理过程、化学过程和生物过程。其物理过程主要涉及到NOX,N2O的排放,氮沉降,土壤氮的迁移,化学过程主要包含着氮的矿化、硝化、反硝化和氨化作用,而生物过程则是氮的体内分配和吸收作用。
2.1.2 磷元素在湿地中的迁移、转化
磷在自然界主要以液相和固相存在,相对于氮来说,磷在湿地系统中的迁移、转化过程要简单的多。磷的迁移转化主要是通过吸附作用进行的。水中颗粒或土壤对磷的吸附作用,从而使得总磷浓度下降。湿地土壤对磷元素的吸收主要取决于该土壤中磷的吸附)解吸、沉淀)溶解等物理化学平衡。湿地土壤中磷的解吸机制可分为扩散、竞争(置换)和溶解3种,其解吸过程如同吸附过程一样,开始是一种快速反应,随后缓慢进行。解吸过程可简单表示 为解吸y吸附y解吸,只是最后的步骤受到吸附的不可逆性或可逆性控制,若可逆性较强时,解吸较易进行。研究表明磷的吸附 快速反应只需30 min,同时也有人认为低浓度下解吸1 h才能达到解吸平衡,这种平衡会因解吸的缓慢作用而发生移动,并肯定了吸附作用会随着水土比例的提高和浸提时间的延长而更加明显。正是由于这种机制,在人工湿地净化效果研究表明,污水经人工湿地处理后,总磷的去除率可达到30%~67%[4]。
2.2 湿地对有毒有害物质及重金属的净化机制
污水中的重金属和一些有毒有害物质,对环境可造成一定程度的毒害作用。对于这类化合物,一些植物也演化出了特定的生理机制使其脱毒。植物通常是通过螯合和区室化等作用来耐受并吸收富集污水中的重金属和有毒有害物质。
湿地植物能从污水中吸附和富集重金属和一些有毒有害物 质。如凤眼莲体内产生重金属络合作用的金属硫肽,富集镉、铅、 汞、砷、硒、铜、镍等重金属;吸收降解酚、氰等有毒有害物质。Ellis 等(1994)的研究结果表明湿地中宽叶香蒲和黑三棱对高速公路 径流油类、有机物、铅和锌有摄取同化、吸附富集的作用。
人工湿地处理重金属污水起重要作用的是土壤,尤以表层粘土的作用最大。因此,在构成人工湿地时,适当增加土壤,特别是粘土的比例,将有利于提高去除重金属效果。此外,植物也能增强土壤对重金属的去除能力。研究表明,湿地土壤有机质和氧化物胶体对重金属的吸附量随pH值升高而明显增加。同时,重金属在酸性条件下,会发生一系列不利于环境水质的过程,如溶解、解吸等过程,并常以毒性较大的离子存在,从而造成对环境的更大毒性。因此,提高湿地土壤和水质的pH值,有利于重金属离子由液相转入固相,从而提高湿地对重金属的去除效果。
3对湿地净化功能的进一步研究发展
当前,湿地的净化功能在实际应用中已经取得长足的发展,人工湿地在处理城市污水过程中占有重要的比重,一方面,人工湿地的生物净化为人们提供可行性技术；另一方面,人工湿地的建造解决资金短缺问题。当然,应用研究的发展应基于理论方面研究的突破。在今后相当长一段时间内,还需要在湿地净化功能的理论方面作更深层次、更广泛的研究。
1)人工湿地对污水的净化也存在或多或少的问题。在达到和污水处理厂相同效果的前提下,人工湿地占地面积大、处理时间长,与当今全球土地利用的政策相矛盾。另外,人工湿地净化植物的选取,以及植物吸收污染物后的生长规律和生物量的资源化利用,这一系列问题与怎样提高人工湿地污水净化效率相结合,是今后要考虑研究的问题。
2)全球气候变化带来的自然湿地面积缩小和功能衰退的影响。研究表明,在今后几十年内,由于全球温室效应的加强,致使 全球气候带的偏移,地球上水陆条件可能发生巨大变化,对于全球生态系统而言,这种变化会对湿地的功能产生多大影响,而湿地净化功能的破坏又对全球的环境造成什么影响,这一切还有待于进一步的理论研究。
结语
进行湿地生态系统服务功能的研究,不仅可以给湿地的规划和开发提供可靠的科学依据,而且还可以为我国社会、经济和环境的可持续发展及全球环境变化起到积极的作用。
参考文献:
土壤的固磷机制范文2
关键词： 西瓜； 连作障碍； 土壤微生物； 肥料
西瓜（Citrullus lanatus）是深受消费者喜爱的水果之一， 也是我国重要的经济作物，我国西瓜年栽培面积居世界第1。然而，我国农村土地联产承包责任制的实行及工业、城镇发展，路桥建设使得每个农户土地面积有限，轮作难以实施。随着经济利益的驱动，耕地的有限性及生产栽培结构的约束，西瓜连作面积逐年增加，而西瓜本身忌连作，因此连作障碍日益严重，最终使得土壤微生物和无机成分的自然平衡受到破坏，土壤病菌得到发展，导致土壤病害蔓延，从而严重影响了西瓜生产连作障碍成为制约西瓜生产的主要因素，特别是设施栽培。
近年来，国内外众多学者在西瓜连作障碍的产生及调控方面进行了大量研究探讨，有关连作障碍影响因子的研究已取得较大进展。造成连作障碍的主要原因之一是土壤质量下降，而土壤质量下降与施肥有着直接关系，不同种类肥料会对连作地微生物区系和土壤酶活性产生重要影响[1]。笔者从连作对土壤理化性质、土壤生物学环境及西瓜品质等方面总结了西瓜连作障碍的危害，并从不同肥料对西瓜品质，西瓜连作地土壤微环境及微生物区系变化等角度，介绍了不同肥料在克服西瓜连作障碍方面的最新研究成果，以期为推动我国西瓜栽培学学科发展和西瓜生产提供理论依据和实践指导。
1 连作障碍对西瓜生产的危害
同一植物或近缘植物连作以后，即使在正常管理情况下，也会出现生育状况变差、病虫害严重、产量降低、品质变劣的现象，这种现象称为连作障碍（Continuous cropping obstacles）。日本称这类问题为忌地现象，欧美国家则称之为再植病害（Replant disease）或再植问题（Replant problem）[2]。连作障碍已经成为制约包括西瓜在内多种农作物产量和品质提高的重要因素。
1.1 西瓜连作造成土壤理化性状改变
有研究[3]表明，随着种植年限的增加及农民为追求高效益而盲目施肥，特别是氮肥的大量施用，使得土壤有机质含量偏低，最终导致土壤团粒结构被破坏，土壤板结加重。在设施栽培中，肥料投入量一般是露地施肥量的3～5 倍，有的高达10 倍，其中主要是氮素化肥及未腐熟的人粪尿、含氯化肥等的施用，使剩余的盐分不能随雨水淋溶而积聚在土壤表层，导致大棚土壤含盐量明显高于露地0.3%，有的甚至高于0.5%，土表发白起“盐蒿”，产生土壤次生盐渍化[4-5]。土壤盐渍化的产生加速了西瓜枯萎病的发生，特别是在苗期危害最为严重。此外，连续在同一块田种植同一种或同一类作物，作物根系产生的分泌物及其在生长过程中大量吸收消耗正离子元素，促使土壤酸度增加及土壤理化性状发生变化，并迅速减少土壤中拮抗微生物，西瓜枯萎病等嗜酸性土传病原微生物迅速增加，最终导致西瓜枯萎病日益严重而减产[3]。如西、甜瓜的根系能分泌有机酸，因此西、甜瓜如多年连作，因根酸聚集较多，影响其根系对养分与水分的吸收，导致土壤酸化及土壤养分失衡，从而抑制瓜苗生长，引起植株生长势减弱， 果实变小而减收[6]。
1.2 西瓜连作造成土壤生物学环境破坏
连作导致土壤生物学环境发生变化，其中土壤微生物区系及土壤酶活性是衡量土壤生物学环境质量的主要因子。土壤酶是表征土壤中物质能量代谢旺盛程度和土壤质量水平的一个重要生物指标[7]。有研究表明不同连作年限的土壤，土壤酶活性表现了不同程度的变化规律。连续种植20年的土壤，其蛋白酶与多酚氧化酶活性均表现为先升高后降低的变化趋势；随着连作年限增加土壤中脲酶活性逐渐降低，而蔗糖酶活性却随着连作年限的增加而增强[8]。此外，土壤微生物通过繁殖与代谢，参与土壤的物质转化过程。Smalla 等[9]在研究中指出，根际土壤微生物群落结构变化因连作作物种类不同（马铃薯、草莓和油菜）而异，这种变化均在连作1年后表现更为突出。连作导致土壤微生物数量发生较大变化，具体表现为：（1）微生物的总量减少；（2）细菌数量明显下降，而真菌数量增加，即土壤微生物区系由“细菌型”向“真菌型”转化 ；（3）放线菌数量变化不大，或呈降低趋势[10]。西瓜连作导致土壤中有益微生物类群减少，而不利微生物类群增加，其中尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）远高于常规田块的土壤，并与西瓜枯萎病发病率呈明显的正相关，从而对植株正常的生命活动产生不利影响[11]。随着西瓜种植在全国范围内的不断增加，其生产规模化、专业化的快速发展，使得西瓜连作现象日益普遍，对土壤环境破坏日益严重，从而导致产量和品质下降，成为制约西瓜生产可持续发展的瓶颈。
2 不同种类肥料及配比对西瓜连作障碍的影响
目前，对于连作障碍尚无简洁有效的解决方法，虽然嫁接在西瓜连作种植中发挥了积极作用，但由于其工序多和劳动力的增加导致成本不断增加。合理有效的施肥在改善土壤理化性质及微生态环境中发挥着重要作用，因此通过施肥措施的调整可以有效缓解蔬菜作物的连作障碍[12]。当前用于西瓜生产的肥料种类繁多，大体可归纳为无机肥、农家肥、商品有机肥及生物有机肥等。
2.1 不同种类肥料对土壤理化性质的影响
化肥是西瓜生产中应用最普遍的一种肥料，然而长期施用化肥会导致土壤板结及土壤次生盐渍化等理化性质的改变[3，4]，因此有机肥作为我国农业生产中的重要肥料品种被广泛研究和应用。研究表明，增施有机肥料能促进作物生长、培肥地力、增强作物抗性[13-14]。对玉米秸秆还田的研究表明大多数有机物中C/N较大，进一步腐熟，土壤微生物可吸取土壤溶液中的氮素，并暂时加以固定，从而降低了土壤溶液的盐分浓度和渗透压，缓解土壤盐害[15]。在西瓜连作障碍的研究中，杨冬艳等[16]亦指出，施用有机肥处理的土壤盐分含量、速效氮低于化肥，有机质、速效磷钾含量高于化肥处理，而菌肥处理的土壤肥力指标在西瓜结果初期表现最高，其他时间处于中等水平。有研究表明施用酵素菌肥或生物发酵鸡粪配合沼肥等生物肥料， 均可降低土壤EC值，减轻土壤盐渍化程度[17]，而且动物粪肥的增施有利于土壤CO2含量提高，从而促进土壤呼吸[18]，这都为研究农家肥及生物有机肥在改善西瓜连作地土壤理化性质方向提供了可靠的参考价值。
2.2 不同种类肥料对土壤微生物的影响
微生物多样性是表征土壤质量变化的敏感指标。有研究指出，裸地条件下，肥料合理配施可以增强微生物对碳源的利用程度（AWCD），显著增加微生物功能多样性（Shannon指数）[19]，施用生物有机肥可明显提高土壤微生物对碳源的利用率，尤其是土壤中的羧酸、胺类和其他类碳源等[20]。这表明生物有机肥的施用能增加土壤微生物利用碳源能力，从而改善微生物营养条件，使微生物保持较高活性，提高土壤微生物多样性。有机肥对连作西瓜生长和土壤微生物区系的影响的研究表明：施入有机肥料（动物粪便和植物残体混合物）后，土壤中有益的细菌、放线菌数量显著增加，定植30 d 时，可有效减少病原性真菌的数量，细菌、放线菌变为优势菌群，增强了连作西瓜抗性，减少了病害的发生[21]。Hong-sheng Wu等[22]指出，含有拮抗微生物的生物有机肥可以有效抑制尖孢镰刀菌的繁殖，从而降低西瓜枯萎病的发生。可见，生物有机肥可以有效改善连作西瓜地土壤微生物群落，增加土壤微生物多样性进而促进西瓜的生长。
2.3 不同种类肥料对土壤酶活性的影响
有机肥含有多种酶及影响酶活性的底物。大量研究表明，施用有机肥影响土壤中蛋白酶、磷酸酶、淀粉酶等多种酶的活性[23-26]。有机肥及有机肥与无机肥混施对西瓜生长期土壤酶活性的影响不同。施用有机肥激发了土壤磷酸酶活性，土壤磷酸酶活性出现先升高再降低、升高的变化趋势；施用生物有机肥刺激了土壤脲酶活性，有机肥处理提高了土壤呼吸强度，但随处理时间的延长，并不能长期维持下去，土壤脲酶活性和呼吸强度都有下降趋势[27]。吕卫光等在研究商品有机肥与商品有机肥和尿素混施对西瓜生长期土壤酶活性的影响中指出：施用尿素和如皋有机肥（以动物毛发为原料）、上海有机肥（以鸡粪为原料）的土壤过氧化氢酶活性降低， 而施用常熟有机肥（以猪粪为原料） 处理的土壤21 d前过氧化氢酶活性高于对照；施肥后土壤磷酸酶活性表现为先升高后降低、升高的变化趋势；而土壤脲酶、蛋白酶活性先升高后逐渐减弱。这些结果表明施用有机肥能显著提高土壤酶活性，从而提高土壤肥力，缓解西瓜连作障碍[27-28]。
2.4 不同种类肥料对西瓜生长及品质的影响
西瓜连作障碍导致西瓜生长发育不良，品质下降[5]，然而科学的施肥方式可以有效提高西瓜品质及抗病性，从而改善西瓜连作障碍引起的品质下降问题[29]。
2.4.1 不同种类肥料对西瓜生长和品质的影响 西瓜果实中可溶性固形物含量是检测其品质的重要指标，而硝酸盐含量则是西瓜果实中重要的有害物质检测指标。长期过量施用化肥使果实可溶性固形物含量下降，硝酸盐含量增高[30]，并且西瓜中硝酸盐含量与氮肥施用水平呈正相关关系，虽然氮肥的施用有助于西瓜产量增长，但不显著，因此氮肥的大量施用导致西瓜品质下降并影响人体健康[31]。
单施有机肥比单施化肥可显著提高西瓜可溶性固形物含量，降低硝酸盐含量，能有效改善西瓜的品质[32]。然而，由于有机肥肥效长，从分解到供应有一个缓慢的过程，因此植株前期生长势偏弱，不仅影响雌花分化质量，而且影响坐果率，而到了果实膨大期又不能满足西瓜果实对肥水的快速大量需求，从而导致单果质量小，产量显著偏低，影响西瓜生产的经济效益[33]。
生物有机肥既含有作物所需的大量元素和中、微量元素，又含有腐植酸、氨基酸、核酸、糖、脂肪等各种有机养分，还含有大量的有益微生物及其产生的酶和大量的生理活性物质，因此能刺激植物根系生长，提高叶片光合能力，对提高农产品质量，保持营养风味具有独特效果。大量研究表明：微生物制剂能显著增加连作西瓜的茎长、茎粗、经济产量和生物产量等生长指标[34-35]；显著增高叶绿素、类胡萝卜素、可溶性糖、可溶性固形物以及Vc含量等；且显著降低硝态氮含量；减少了炭疽病、枯萎病和蔓枯病发生，有效提高了西瓜的抗病性，对连作障碍起到了明显的抑制作用[36-38]。
化肥和有机肥各有其优缺点，因此栽培中为了确保西瓜优质、高产，在增施有机肥的同时，配施一定量的高效复合肥，在改善西瓜品质的同时也显著提高了西瓜产量。有研究报道，有机肥与化肥合理配施，不仅能有效提高西瓜可溶性固形物含量，降低硝酸盐含量，显著提高西瓜的坐果率及抗逆性，同时能促进西瓜对钾的吸收利用，提高西瓜的糖度和食用率[39]。有机、无机肥料相互补充，既能充发挥有机肥养分齐全、肥效持久的优势，又能利用无机化肥养分集中、肥效快的特点，进而达到提高西瓜产量和品质的目的，同时对生态和环境保护也有重要意义。
2.4.2 不同肥料用量对西瓜生长和品质的影响 施肥可以显著改善西瓜品质，但是西瓜品质的提高并不随着施肥量的增加而增加，过量施肥不仅对土壤的生态环境有害，而且会降低西瓜品质，因此合理的施肥量在改善西瓜品质方面有着重要作用。有研究表明西瓜产量和果实中维生素C、可溶性糖及硝酸盐含量等指标在一定范围内随着施肥水平的提高而提高，但在肥水过剩的条件下，西瓜产量和品质又呈下降趋势[29]。有研究表明，降低氮肥用量能显著减少西瓜中硝酸盐含量，减氮的同时增施钾肥有助于进一步降低西瓜中硝酸盐含量[40]；增施钾肥比增施氮肥增产的幅度明显，而且在提高钾肥施用量时，氮肥与钾肥配合施用有明显的增产效果[41]。同时，提高钾肥施用量可以显著提高西瓜可溶性糖含量，因此，配方施肥可以有效提高西瓜产量和品质[42-43]。需注意的是，在配方施肥中，有机肥虽能改善西瓜品质，但并不是有机肥比例越大其效果越好，只有当有机肥比例适宜时，其作用效果才会更好[44]。
3 展 望
西瓜连作造成土壤理化性质及土壤生态环境恶化，最终导致西瓜品质下降，同时由于我国西瓜连作面积日益增加，因此其成为制约西瓜产量和质量提升的关键因素之一。目前，虽然西瓜栽培措施及生产技术的提高使得西瓜连作得以实现，然而连作年限最多达4年，随后连作障碍引起的土壤生态环境恶化及西瓜品质下降等问题日益突出。因此，消除西瓜连作障碍的方法成为西瓜生产中亟待解决的问题。目前对于彻底解决西瓜连作障碍尚没有行之有效的方法，但是实践表明，施肥可以缓解西瓜连作带来的问题。
虽然在肥料对缓解西瓜连作障碍方面的研究已取得显著进展，但是对不同种类肥料在抑制连作障碍中具体的作用机理还不确定，而且不同种类肥料对改善连作西瓜土壤生态环境的贡献及机制亦不相同，这些均需要进一步研究与明确。当前，从土壤微生态调控角度开发出相应的微生物调控肥料、生物农药并解决其效果难以持久的问题，以及制定出合理的施肥配方是缓解西瓜连作障碍的有效方法之一。然而，施肥缓解西瓜连作障碍的效果毕竟有限，因此在合理施肥的基础上配合其他栽培制度可以更好地抑制西瓜连作带来危害。轮作与西瓜不同种属的作物根系能够分泌出抑制西瓜病原菌生长繁殖的物质，从而抑制西瓜病害的发生并成为解决西瓜连作障碍最有效的方法。然而，在目前的西瓜生产模式下，轮作难以实现，因此倒茬成为缓解西瓜连作障碍的又一措施。可以预见，合理施肥与倒茬结合将会更有效地缓解西瓜连作障碍。因此，对倒茬作物的选择以及合理施肥与倒茬结合对西瓜连作障碍的影响和作用机理的研究将为进一步解决西瓜连作障碍提供可靠的理论依据。可以相信，随着科学技术的发展和西瓜栽培管理体系的不断完善，西瓜连作障碍问题必将会得到解决，达到经济效益、生态效益和社会效益的和谐统一。
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土壤的固磷机制范文3
关键词：土壤质地；管理模式；茶叶品质；土壤微生物
中图分类号：Q948.11；S571.1 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）10-1824-04
DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2017.10.007
Effects of Different Soil Texture and Management Pattern on Soil Properties
and Tea Quality of Tea Garden
ZHANG Wen-li， XIE Heng， LI Tao， WANG Dan-dan
（College of Biological and Pharmaceutical Sciences， China Three Gorges University， Yichang 443002，Hubei，China）
Abstract： Based on the field survey and laboratory analysis， the effects of different soil texture and management pattern on soil properties and tea quality of tea garden were researched， which took three different green tea garden under different soil texture and the management pattern in main producing areas of Wufeng， Hubei province asthe research object. The results showed that the soil texture of tea garden 1 was sandy loam. Its contents of tea polyphenols， amino acid， and caffeine were the highest， which were related to its good soil nutrients content， the high number of soil microorganism and soil urease activity. Higher clay/sand is helpful to maintain soil moisture and soil fertility in tea garden 2， which might be related to its higher aboveground species diversity. The tea quality of tea garden 3 was as much as of tea garden 2. The main reasons might be the lower soil pH， poor soil phosphorus and low microbial activity in tea garden 3， which should be paid attention to improve its soil pH and the increase of phosphorus.
Key words： soil texture； management pattern； tea quality； soil microorganism
质安全的茶叶依靠土壤质地、养分条件和茶园的生态管理[1]。湖北省五峰县属亚热带温湿季风气候区，雨水比较充沛，独特的自然环境和土壤条件较适宜优质茶叶生长。五峰县是“宜红”茶的发源地和核心产区。全县拥有茶叶面积1.27万hm2，茶叶年产量1.95万t，年产值7.99亿元，其茶叶产量和产值居全国产茶县前列。随着当地茶园生产规模扩大、管理集约化水平大幅提升，诸多茶园的土壤质地势必会发生累积性恶变，如土壤养分有效性降低、土壤酸化、土壤微生物数量下降、土壤酶活性降低等，进而降低茶叶品质和产量，影响茶园的可持续发展[2]。因此，研究不同土壤质地、不同管理模式下茶园土壤的理化性质、微生物数量、脲酶活性，以期探明影响当地茶叶品质的土壤因子，为五峰茶园土壤改良、茶产业可持续性发展提供依据，为该区域复合生态茶园模式奠定基础。
1 材料与方法
1.1 样品采集
选择五峰县采花乡茶区3个代表性的种植10年的绿茶茶园为研究对象，试验样地基本特征见表1。茶园1、3是集约化、单一种植的密植型茶园，但两个茶园的土壤质地明显不同，茶园1土壤沙砾多；茶园2是不进行任何茶园管理措施的天然茶树，茶树分布稀疏、树下杂草丛生。
在每个茶园确定5个采样点。各样点以S形取3～5个取样深度为20 cm的土样混合。每个茶园5个混合土样，共15个土样。采摘1芽3叶新梢，测定茶叶品质成分。
1.2 方法
1.2.1 样品处理 土壤样品按常规方法处理，剔除石块、肉眼可见的植物根系等，风干、研磨、过筛，待测。部分土壤样品需冷藏待测。茶叶采摘后用去离子水冲洗干净后及时杀青、烘干，粉碎后过40目筛，待测。
1.2.2 样品测定 土壤粒径分布采用欧美克TopSizer激光粒度分析仪测定；土壤pH采用酸度计法测定；土壤有机质（SOM）采用重铬酸钾氧化-外加热法测定；土壤全氮（TN）采用凯氏定氮法测定；土壤铵态氮采用靛酚蓝比色法测定；土壤硝态氮采用紫外分光光度法测定；土壤全磷（TP）采用HClO4-H2SO4法测定；土壤速效磷（AP）采用NaHCO3法测定；微生物培养菌落计数采用稀释平板涂抹法测定。茶叶中茶多酚含量采用酒石酸铁比色法测定；游离氨基酸总量采用茚三酮比色法测定；咖啡碱含量采用紫外分光光度法测定；氟含量采用氟离子选择电极法测定。
1.2.3 养分评价标准 依据绿色食品产地环境技术条件（NY/Y391-2000）[3]、茶叶产地环境技术条件（NY/Y853-2004）[4]和优质、高效、高产茶园土壤营养诊断指标[5]，将茶园土壤的肥力、pH分为3级（表2）；同时根据国际制土壤质地分级标准进行土壤质地确定（表3）。
2 结果与分析
2.1 茶园土壤颗粒的组成
土壤颗粒是构成土壤固相的物质，是土壤结构形成的基础。其粒径大小、组合比例对土壤水分和孔隙结构等的物理性状有较大的影响。由图1可知，在0～20 cm土层，就沙粒含量而言，茶园1最高（46.0%），显著高于茶园2（29.2%），与茶园3（38.9%）差异不显著。茶园1的粉沙含量（46.9%）显著低于茶园2（59.1%）和茶园3（52.9%）；茶园2的黏粒含量显著高于茶园1和茶园3。根据国际制土壤质地分级标准，茶园1属于沙质壤土，茶园2和茶园3属于粉沙质壤土。
在一定程度上，土壤颗粒的黏粒与沙粒的比（黏/沙）可反映土壤的质地。沙粒是土粒中最粗的部分，土壤持水能力随沙粒含量增加而减弱[6]。而土壤黏粒含量高，土壤孔隙就会越小，从而保水、保肥性会增强。本研究中3个茶园的土壤黏粒含量较低，均在10%左右（图1）。由图2可知，3个茶园土壤的黏/沙的比例大致在0.1～0.4范围内；无人为管理的茶园2的土壤黏/沙最大。比较3个茶园的土壤含水量发现，无人为管理的茶园2最高，粉沙质壤土的茶园3次之，而沙质壤土茶园1最低。推测茶园2、茶园3土壤含水量较高应该与土壤中较高的黏粒含量和较低的沙粒含量有关。
2.2 茶园土壤的化学性质
酸性土壤是茶树生长所必需的生态条件。根据茶园土壤养分分级标准，一般认为茶园土壤pH以II级标准为优质高产高效茶园土壤养分标准。由表4可知，茶园1、茶园2、茶园3之间土壤pH差异显著。沙质壤土茶园1的土壤pH（6.46±0.03）处于I级标准，偏高；粉沙质壤土的茶园2和茶园3土壤pH小于6，处于II级标准，适宜。
土壤有机质（SOM）是土壤中各种营养元素的重要来源，可表征土壤肥力。茶园1、茶园2、茶园3之间土壤有机质含量差异显著。沙质壤土茶园1的SOM含量最高（47.96±1.07 g/kg），无人为管理的粉沙质壤土茶园2的SOM含量最低，为（19.51±0.52） g/kg（表4）。根据茶园土壤养分分级标准，茶园2处于土壤II级水平，茶园1和茶园3均处于土壤I级水平。
土壤全氮（TN）代表土壤氮素的总贮量，用于衡量土壤的基础肥力。其中，铵态氮和硝态氮是植物可以直接吸收与利用的氮源。本研究中3个茶园的TN无显著差异，且根据茶园土壤养分分级标准均达到I级标准。茶园1和茶园3的铵态氮（AN）和硝态氮（NN）含量均显著高于茶园2（表4）。
土壤全磷（TP）是茶叶磷素的主要来源。茶园1、茶园2、茶园3之间土壤TP含量差异显著，茶园1的TP含量最高（0.96±0.01 g/kg），茶园2的TP含量最低，为（0.31±0.01） g/kg（表4）。根据茶园土壤养分分级标准，茶园1达到了土壤I级水平，茶园3处于II级水平，茶园2处于III级水平。速效磷（AP）经常作为重要的指标来说明土壤磷素肥力的供应情况。本研究表明，茶园1的土壤AP含量最高，茶园3次之，茶园2最低，为（1.42±0.07） mg/kg（表4）。根据茶园土壤养分分级标准，茶园1土壤达到了I级水平，茶园3处于II级，接近于I级水平，茶园2处于III级水平。
2.3 茶园土壤生物特征
茶园土壤中微生物的数量是影响茶树生长和茶叶质量的重要因素。通常土壤微生物数量多、活性强，可以提高茶园土壤有机质含量，提高土壤肥力[7]。由图3可知，茶园2土壤中霉菌、细菌、放线菌的数量均最高；茶园3土壤中霉菌、细菌、放菌的数量均最低。茶园1和茶园2微生物总数显著高于茶园3（P
2.4 茶园茶叶品质特征
茶汤的滋味是茶叶品质中许多因素中的核心。茶叶主要呈味物质有茶多酚、氨基酸、咖啡碱和糖类等。其中茶多酚的含量不仅呈味，而且决定茶叶的色泽，也是茶叶中有保健功能的主要成分之一。而绿茶中的氨基酸含量高，茶叶滋味浓，香气好。由表5可知，茶园1的茶叶茶多酚、氨基酸、咖啡碱含量均显著高于茶园2和茶园3；茶园2和茶园3的茶叶茶多酚、氨基酸、咖啡碱含量无显著差异。3个茶园的茶叶中，氟的含量适中，具体表现为茶园1最低，茶园2最高。
3 小结与讨论
土壤质地与土壤的保水、保肥能力密切相关。本研究结果表明，沙质壤土的茶园1的土壤肥力与土壤微生物数量及活性，以及茶叶的主要品质均明显高于粉沙质壤土的茶园3。茶园3的土壤pH较低（4.70），自然土壤植茶后，土壤理化性质最明显的变化是土壤pH会显著降低[8]。Koga等[9]曾采用热量测定法研究茶园土壤微生物，发现当pH低于6.0时，微生物的生长活性随着pH的降低而减弱。本研究结果与该结果类似，pH为6.46的茶园1和pH为5.30的茶园2，它们的土壤微生物总数量较高；而pH为4.70的茶园3，其土壤微生物总量最低，土壤脲酶的活性也不高。从中国茶园土壤的实际情况分析，茶叶品质较高的土壤pH应为5.0～6.5[10]。因此，茶园土壤pH不应太低，建议对茶园3的土壤pH进行调节，改善土壤的生物活性，以提高土壤肥力。
此外，茶园3土壤的TP和AP较低，均处于II级标准。而土壤磷是影响茶叶产量和品质的最重要元素，如土壤磷含量增加有利于茶多酚和水浸出物的增加[10]，磷素能促进茶叶糖类向茶多酚转化与积累[11]，而茶叶中氨基酸形成所需的ATP是高磷化合物[12]。因此，茶园3较低的土壤磷素水平限制了其茶叶的品质。建议对茶园3进行增施磷肥，改善土壤磷素水平，以达到提高茶叶品质的目的。
茶园2为闲置的荒地，尽管无施肥和任何的人为管理活动，但其茶叶的品质却跟集约化种植的茶园3相当。相对于长期施肥的茶园3，茶园2的土壤性质除有机质含量不高、磷素含量较有限外，其土壤含水量最高，土微生物数量最多，土壤氮素含量达到I级标准。这可能与茶园2地上杂草丛生，物种多样性相对于其他茶园丰富有关。有研究表明，多物种群落茶园的土壤物理性状较纯茶园优良，这与间作植物落叶及根系生长影响土壤生物作用有关[13，14]。本研究中茶园2的土壤颗粒组成中，黏粒含量较高、沙粒含量较低，比较有利于维持土壤的保水、保肥能力。因此，探讨以茶为主，多种物种组合、立体种植的复合生态茶园模式很有必要。
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土壤的固磷机制范文4
农业的发展关系到我国的国计民生而农业科技又是发展农业的主要生产力只有不断提高农业科技水平才能提高农业生产能力全力构建我国农业科技创新体系增强农业科技创新能力提高农业科技创新效率以适应未来我国农业生产发展和市场竞争需要的制度安排和机制创新
我国传统的靠天吃饭的耕作方式使得我国粮食单产较低严重滞固了我国农业的发展要改变这种现象首先就要逐渐改变传统的耕作方式采用科学合理的农业生产方式由于双辽地区年年春旱应坚持早春整地镇压保墒一般在3月中下旬开始到4月初土壤冻融交替时期进行整地保墒对除茬地秋翻地要及时做到耙耢起垄镇压连续作用以防失墒未除茬的原垄地要及时灭茬抓住返浆初期清明之前顶浆打垄做到三犁成垄底肥深施肥籽隔离随打垄随镇压原垄种的地块要早趟春垄镇压1遍以保持土壤水分涝洼地水分大冻晚可采取分次打垄的办法
2为了保全苗播种前要精选良种提高芽率
多数农民不重视芽率认为播种量大不仅浪费种子而且还增加了成本但为提高抵抗自然灾害的能力保证苗全苗齐苗壮在选种子时一定要选用芽率高芽势强的种子播种另外由于地下害虫对种子伤害极大为了防虫防害一定要药剂拌种确保全苗因此近年来几乎所有玉米种子全部包衣出售可用50%辛硫磷乳剂种25%可湿性粉锈宁按种子重量的0.4%~0.6%播种
3墒情即苗情
冶抓住墒情适时早播是一次播种拿全苗的关键春播本着野有墒要抢墒墒差要找墒冶的原则特别是适时早种缩短播种期解决晚熟品种生育期长无霜期相对偏短的矛盾充分发挥高产品种的作用在4月20日前播种完晚熟品种播种要做到随种随镇压墒情差找墒种这样能引墒提墒有利于种子吸收水分而发芽曰对于无墒地块不能靠等雨要催芽坐水种无墒补墒保全苗具体分3步院第1步院掌握好催芽技术注意温度湿度的调节保证芽全芽齐芽壮第2步院催芽后必须坐水种以防芽干第3步院严格做到种肥隔离以防野烧芽冶用播种机播种可以保证株距相等密度合理节省种子降低成本而且效率高进度快佳期播保墒好施肥匀覆土均从而实现苗齐苗全苗壮
4科学施肥
尤其注意用农家肥做底肥这样能蓄水保墒在送粪时再浇一些水可以借墒增墒玉米科学施肥方法是测土配方施肥技术该技术是通过测定土壤中含有多少速效养分然后计算出666.67m2中含有多少养分666.67m2土地按20cm计算共有150t土如果土壤碱解氮的测定值为120mg/kg有效磷含量测定值为40mg/kg速效钾含量测定值为90mg/kg则666.67m2土壤有效碱解氮总量为18kg有效磷总量为6kg速效钾总量为13.5kg则施磷酸二铵20~22kg尿素22~25kg氯化钾14kg另外微肥对玉米有很大作用玉米对锌肥非常敏感为防止化肥与种子争墒和烧苗对坨岗等少墒地块播种时也要做到种肥隔离科学选择种植方式在中等地块实施玉米大垄双行耕作大垄双行通风效果好保墒好适合本地土地地块的要求两垄一平台把65cm或70cm的2条普通垄合成1条130cm或140cm的大垄在大垄上种植双行玉米大垄内玉米行距为35~45cm株距因选用品种等因素确定种植密度较常规栽培苗增加300~400株可提高边际效应有效改善田间通风透光状况缓解野玉米海冶通风透光差的矛盾增产8%~12%利于玉米成熟期籽粒快速脱水可降低籽粒含水量3%~4%改善玉米品质增强抗倒伏能力倒伏率下降7%比空栽培院采用两垄玉米空一垄的方式核心是充分发挥边际优势利用空垄改善田间通风透光条件提高单株光合能力和产量由于空垄较常规垄促进空气流动利于玉米脱水提高品质空垄可以种植矮棵早熟马铃薯甘蓝豆角等增加农民收入间作模式采用高矮作物间作充分利用空间提高光合效率增加种植密度提高资源利用率降低玉米含水量提高玉米质量
5农民通过科学耕作收入明显增加
土壤的固磷机制范文5
关键词土壤退化；概况；进展；方向
中图分类号S158.1
文献标识码A
文章编号1000－3037(2000)03－0280－05
鉴于土壤及土地退化对全球食物安全、环境质量及人畜健康的负面影响日益严重的现实，从土壤圈与地圈—生物圈系统及其它圈层间的相互作用的角度研究土壤退化，特别是人为因素诱导的土壤退化的发生机制与演变动态、时空分布规律及未来变化预测与恢复重建对策，已成为研究全球变化的最重要的组成部分，并将继续成为21世纪国际土壤学、农学及环境科学界共同关注的热点问题。但是，迄今为止，有关土壤退化的许多理论问题及过程机理尚不清楚，还没有公认的或统一的土壤退化指标和定量化评价方法[1]。因此，及时了解国际土壤退化研究的最新动向，并结合我国实际创造性地开展该领域的研究工作，具有重要的学术价值和现实生产意义。
1土壤退化的概念
土壤退化(Soildegradation)是指在各种自然，特别是人为因素影响下所发生的导致土壤的农业生产能力或土地利用和环境调控潜力，即土壤质量及其可持续性下降（包括暂时性的和永久性的）甚至完全丧失其物理的、化学的和生物学特征的过程，包括过去的、现在的和将来的退化过程，是土地退化的核心部分。土壤质量(Soilquality)则是指土壤的生产力状态或健康(Health)状况，特别是维持生态系统的生产力和持续土地利用及环境管理、促进动植物健康的能力[2]。土壤质量的核心是土壤生产力，其基础是土壤肥力。土壤肥力是土壤维持植物生长的自然能力，它一方面是五大自然成土因素，即成土母质、气候、生物、地形和时间因素长期相互作用的结果，带有明显的响应主导成土因素的物理、化学和生物学特性；另一方面，人类活动也深刻影响着自然成土过程，改变土壤肥力及土壤质量的变化方向。因此，土壤质量的下降或土壤退化往往是一个自然和人为因素综合作用的动态过程。根据土壤退化的表现形式，土壤退化可分为显型退化和隐型退化两大类型。前者是指退化过程（有些甚至是短暂的）可导致明显的退化结果，后者则是指有些退化过程虽然已经开始或已经进行较长时间，但尚未导致明显的退化结果。
2全球土壤退化概况
当前，因各种不合理的人类活动所引起的土壤和土地退化问题，已严重威胁着世界农业发展的可持续性。据统计，全球土壤退化面积达1965万km2。就地区分布来看，地处热带亚热带地区的亚洲、非洲土壤退化尤为突出，约300万km2的严重退化土壤中有120万km2分布在非洲、110万km2分布于亚洲；就土壤退化类型来看，土壤侵蚀退化占总退化面积的84%，是造成土壤退化的最主要原因之一；就退化等级来看，土壤退化以中度、严重和极严重退化为主，轻度退化仅占总退化面积的
38%[3～6]。
全球土壤退化评价(GlobalAssessmentofSoilDegradation)研究结果[3～6]显示，土壤侵蚀是最重要的土壤退化形式，全球退化土壤中水蚀影响占56%，风蚀占28%；至于水蚀的动因，43%是由于森林的破坏、29%是由于过度放牧、24%是由于不合理的农业管理，而风蚀的动因，60%是由于过度放牧、16%是由于不合理的农业管理、16%是由于自然植被的过度开发、8%是由于森林破坏；全球受土壤化学退化（包括土壤养分衰减、盐碱化、酸化、污染等）影响的总面积达240万km2，其主要原因是农业的不合理利用(56%)和森林的破坏(28%)；全球物理退化的土壤总面积约83万km2，主要集中于温带地区，可能绝大部分与农业机械的压实有关。
3我国土壤退化状况
首先，我国水土流失状况相当严重，在部分地区有进一步加重的趋势。据统计资料[7]，1996年我国水土流失面积已达183万km2，占国土总面积的19%。仅南方红黄壤地区土壤侵蚀面积就达6153万km2，占该区土地总面积的1/4[8]。同时，对长江流域13个重点流失县水土流失面积调查结果表明，在过去的30年中，其土壤侵蚀面积以平均每年1.2%～2.5%的速率增加[9]，水土流失形势不容乐观。
其次，从土壤肥力状况来看，我国耕地的有机质含量一般较低，水田土壤大多在1%～3%，而旱地土壤有机质含量较水田低，＜1%的就占31.2%；我国大部分耕地土壤全氮都在0.2%以下，其中山东、河北、河南、山西、新疆等5省（区）严重缺氮面积占其耕地总面积的一半以上；缺磷土壤面积为67.3万km2，其中有20多个省（区）有一半以上耕地严重缺磷；缺钾土壤面积比例较小，约有18.5万km2，但在南方缺钾较为普遍，其中海南、广东、广西、江西等省（区）有75%以上的耕地缺钾，而且近年来，全国各地农田养分平衡中，钾素均亏缺，因而，无论在南方还是北方，农田土壤速效钾含量均有普遍下降的趋势；缺乏中量元素的耕地占63.3%[10]。对全国土壤综合肥力状况的评价尚未见报道，就东部红壤丘陵区而言，选择土壤有机质、全氮、全磷、速效磷、全钾、速效钾、pH值、CEC、物理性粘粒含量、粉/粘比、表层土壤厚度等11项土壤肥力指标进行土壤肥力综合评价的结果表明，其大部分土壤均不同程度遭受肥力退化的影响，处于中、下等水平，高、中、低肥力等级的土壤的面积分别占该区总面积的25.9%、40.8%和33.3%，在广东丘陵山区、广西百色地区、江西吉泰盆地以及福建南部等地区肥力退化已十分严重[11]。
此外，其它形式的土壤退化问题也十分严重。以南方红壤区为例，约20万km2的土壤由于酸化问题而影响其生产潜力的发挥；化肥、农药施用量逐年上升，地下水污染不断加剧，在部分沿海地区其地下水硝态氮含量已远远高于WHO建议的最高允许浓度10mg/l；同时，在一些矿区附近和复垦地及沿海地区土壤重金属污染也相当严重[8]。
4土壤退化研究进展
自1971年FAO提出土壤退化问题并出版“土壤退化"专著以来，土壤退化问题日益受到人们的关注。第一次与土地退化有关的全球性会议——联合国土地荒漠化(desertification)会议于1977在肯尼亚内罗毕召开。联合国环境署(UNEP)又分别于1990年和1992年资助了Oldeman等开展全球土壤退化评价(GLASOD)、编制全球土壤退化图和干旱土地的土地退化（即荒漠化）评估的项目计划。1993年FAO等又召开国际土壤退化会议，决定开展热带亚热带地区国家级土壤退化和SOTER（土壤和地体数字化数据库）试点研究。在1994年墨西哥第15届国际土壤学大会上，土壤退化，尤其是热带亚热带的土壤退化问题倍受与会者的重视，不少科学家指出，今后20年热带亚热带将有1/3耕地沦为荒地，117个国家粮食将大幅度减产，呼吁加强土壤退化及土地退化恢复重建研究，并在土壤退化的概念、退化动态数据库、退化指标及评价模型与地理信息系统、退化的遥感与定位动态监测和模拟建模及预测、土壤复退性能研究、退化系统恢复重建的专家决策系统等研究方面有了新的发展。国际水土保持学会也于1997在加拿大多伦多组织召开了以流域为基础的生态系统管理的全球挑战国际研讨会，从生态系统、流域的角度探讨土壤侵蚀等土壤退化等问题。而且，国际土壤联合会于1996年和1999年分别在土耳其和泰国举行了直接以土地退化为主题的第一届和第二届国际土地退化会议，并在第一届会议上决定成立了土壤退化研究工作组专门研究土壤退化，在第二届会议上则对土壤退化问题更为重视，并有学者倡议将土壤退化研究提高到退化科学的高度来认识，并决定于2001年在巴西召开第三届国际土壤退化会议[12]。同时，在亚洲，由UNDP和FAO支持的“亚洲湿润热带土壤保持网(ASOCON)”和“亚洲问题土壤网”也在亚太土地退化评估与控制方面开展了大量的卓有成效的研究工作。总的说来，国际上土壤退化研究在以下方面取得了重要进展：①从土壤退化的内在动因和外部影响因子（包括自然和社会经济因素）的综合角度，研究土壤退化的评价指标及分级标准与评价方法体系；②从土壤的物理、化学和生物学过程及其相互作用入手，研究土壤退化的过程与本质及机理；③从历史的角度出发，结合定位动态监测，研究各类土壤退化的演变过程及发展趋向和速率，并对其进行模拟和预测；④侧重人类活动（特别是土地利用方式和土壤经营管理措施）对土壤退化和土壤质量影响的研究，并将土壤退化的理论研究与退化土壤的治理和开发相结合，进行土地更新技术和土壤生态功能保护的试验示范和推广；⑤注重传统技术（野外调查、田间试验、盆栽试验、实验室分析测试、定位观测试验等）与高新技术（遥感、地理信息系统、地面定位系统、模拟仿真、专家系统等）的结合；⑥从社会经济学角度研究土壤退化对土壤质量及其生产力的影响。
我国土壤学研究工作在过去几十年主要集中在土壤发生、分类和制图（特别是土壤资源清查）；土壤基本物理、化学和生物学性质（特别是土壤肥力性状）；土壤资源开发利用与改良（特别是土壤培肥，盐渍土和红壤的改良等）等方面。这些工作虽然在广义上与土壤退化科学密切相关，但直接以土壤退化为主题的研究工作主要集中在最近10多年，其中又以热带亚热带土壤退化研究工作较为系统和深入，并在80年代参与了热带亚热带土壤退化图的编制，完成了海南岛1∶100万SOTER图的编制工作。90年代以来，中国科学院南京土壤研究所结合承担国家“八五”科技攻关专题“南方红壤退化机制及防治措施研究”和国家自然科学基金重点项目“我国东部红壤地区土壤退化的时空变化、机理及调控对策的研究”任务，将宏观调研与田间定位动态观测和实验室模拟试验相结合，将遥感、地理信息系统等高新技术与传统技术相结合，将自然与社会经济因素相结合，将时间演变与空间分布研究相结合，将退化机理与调控对策研究相结合，对南方红壤丘陵区土壤退化的基本过程、作用机理及调控对策进行了有益的探索，并在以下方面取得了重要进展[8、13]：①初步定义了土壤退化的概念，阐明了红壤退化的基本过程、机制、特点。②在土壤侵蚀方面，利用遥感资料和地理信息系统技术编制了东部红壤区1∶400万90年代土壤侵蚀图与叠加类型图及典型地区70、80、90年代叠加土壤侵蚀图，并在土壤侵蚀图、土地利用图、土壤母质图等基础上，编制了1∶400万土壤侵蚀退化分区概图；对南方主要类型土壤可蚀性K值进行了田间测定，并利用全国第二次土壤普查数据和校正的Wischmeier方程，计算我国南方主要类型土壤可蚀性K，编制了相关图件。③在肥力退化机理方面，建立了南方红壤区土壤肥力数据库，初步提出了肥力退化评价指标体系，进行了土壤肥力退化评价的尝试，并绘制了红壤退化评价有关图件；将养分平衡与土壤养分退化研究相结合总结了我国南方农田养分平衡10年变化规律及其与土壤肥力退化的关系，认为土壤侵蚀、酸化养分淋失等造成的养分赤字循环及养分的不平衡是土壤养分退化的根本原因；应用遥感手段及历史资料，编制了0～20cm及0～100cm土层的土壤有机碳密度图，探讨了红壤有机碳库的消长与转化及腐殖质组成性质的变化规律；提出了磷素固定是红壤磷素退化的主要原因，磷素有效性衰减的实质是磷素的双核化和向固相的扩散，解决了红壤磷素退化的实质问题。④在土壤酸化方面，研究了红壤的酸化特点，根据土壤的酸缓冲性能，建立了土壤酸敏感性分级标准，进行了红壤酸敏感性分级和分区，首次绘制了有关地区土壤酸敏感性分区概图；采用MAGIC模型，并进行校正对我国红壤酸化进行预测，揭示红壤酸度的时空变化规律；并在作物耐铝快速评估方面取得了重要进展。⑤在土壤污染方面，利用多参数对重金属的土壤污染进行了综合评估，建立了综合污染指数(CPI)值的计算方法，对不同地区的污染状况进行了评估，绘制了重金属污染概图；应用农药在土壤中的吸附系数(Kd)和半衰期(t1/2)及基质迁移模式，阐明了土壤农药污染的机理；在重金属污染对土壤肥力的影响方面的研究结果表明，重金属污染可降低土壤对钾的保持能力，促进钾的淋失；而对氮和磷而言，主要是降低与其催化降解和循环相关的酶的活性。⑥红壤退化防治方面，提出了区域治理调控对策，“顶林—腰果—谷农—塘鱼”等立体种养模式等，并对一些开发模式进行示范和评价。
然而，我国幅员辽阔，自然和社会经济条件复杂多样，地区间差异明显。各类型区在农业和农村发展过程中均不同程度地面临着各种资源环境退化问题，有些问题是全区共存的，有些则是特定类型区所特有的。过去的工作仅集中于江南红壤丘陵区，而对其它地区触及较少。而且，在研究工作中，也往往偏重于单项指标及单个过程的研究。土壤退化综合评价指标体系的研究基本处于空白，对退化过程的相互作用研究不够。同时，在合理选择碱性物质改良剂种类、提高经济效益以及长期施用改良剂对土壤物理、化学，特别是生物学性质的影响等方面还有许多问题有待进一步研究，对耐酸（铝）作物品种的选择研究也亟待加强。此外，对其它土壤退化问题，如集约化农业和乡镇企业及矿产开发引起的土壤及水体污染、土壤生物多样性衰减等问题，尚未开展系统研究。
5土壤退化的研究方向
土壤退化是一个非常综合和复杂的、具有时间上的动态性和空间上的各异性以及高度非线性特征的过程。土壤退化科学涉及很多研究领域，不仅涉及到土壤学、农学、生态学及环境科学，而且也与社会科学和经济学及相关方针政策密切相关。然而，迄今为止，国内外的大多数研究工作偏重于对特定区域或特定土壤类型的某些土壤性状在空间上的变化或退化的评价，而很少涉及不同退化类型在时间序列上的变化。而且，在土壤退化评价方法论及评价指标体系定量化、动态化、综合性和实用性以及尺度转换等方面的研究工作大多处于探索阶段。
我国土壤退化研究虽然在某些方面取得了一定的、有特色的进展，但整体上还处于起步阶段。为此，作者认为，今后我国土壤退化的研究工作应从更广和更深的层次上系统综合地开展土壤退化的综合评价与主要退化类型农业生态系统的重建和恢复研究，并逐步向土地退化或环境退化方向拓展。具体来说，应加强以下几个方面的研究工作：
(1)土壤与土地退化指标评价体系研究。主要包括用于评价不同土壤及土地退化类型的单项和综合评价指标、分级标准、阈值和弹性，定量化的和综合的评价方法与评价模型等；
(2)土壤退化的监测与预警系统研究。主要包括建立土壤退化监测研究网络，对重点区域和国家在不同尺度水平上的土壤及土地退化的类型、范围及退化程度进行监测和评价，并进行分类区划，为退化土地整治提供依据；
(3)土壤与土地退化过程、机理及影响因素研究。重点研究几种主要退化形式（如土壤侵蚀、土壤肥力衰减、土壤酸化、土壤污染及土壤盐渍化等）的发生条件、过程、影响因子（包括自然的和社会经济的）及其相互作用机理；
(4)土壤与土地退化动态监测与动态数据库及其管理信息系统的研究。主要包括土壤退化监测网点或基准点(Benchmarksites)的选建、3S(GIS、GPS、RS)技术和信息网络及尺度转换等现代技术和手段的应用与发展、土壤退化属性数据库和GIS图件及其动态更新、土壤退化趋向的模拟预测与预警等方面的工作；
(5)土壤退化与全球变化关系研究。主要包括土壤退化与水体富营养化、地下水污染、温室气体释放等；
(6)退化土壤生态系统的恢复与重建研究。主要包括运用生态经济学原理及专家系统等技术，研究和开发适用于不同土壤退化类型区的、以持续农业为目标的土壤和环境综合整治决策支持系统与优化模式，主要退化生态系统类型土壤质量恢复重建的关键技术及其集成运用的试验示范研究等方面的工作，为土壤退化防治提供决策咨询和示范样板；
(7)加强土壤退化对生产力的影响及其经济分析研究，协助政府制定有利于持续土地利用，防治土壤退化的政策。
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土壤的固磷机制范文6
关键词：猕猴桃；叶片；矿质营养元素；果实品质
中图分类号：S663．4；Q944．56；Q945．12 文献标识码：A 文章编号：0439－8114（2011）24－5126-05
Relationship between Fruit Quality and Changing Trend of Mineral Nutrients in Kiwifruit Leaves
XU Ai－chun，CHEN Qing－hong，GU Xia，ZHANG Lei
（Institute of Fruit and Tea， Hubei Academy of Agricultural Sciences， Wuhan 430209， China）
Abstract： In order to establish the nutrient diagnose period in leaves and guide rational fertilization of kiwifruit， the relationship between the fruit quality and the changing trend of mineral nutrients in leaves of Actinidia chinensis Planch. cv． Golden dragon were studied at kiwifruit orchard in Institute of Fruit and Tea， Hubei Academy of Agricultural Sciences． The results were as follows. In the whole growth season， the content of N and K was downtrend before August and increasing after August in leaves， the changing trend of Ca was on the contrary， Cu and Fe were downtrend， B and Mn were increasing， the change of Zn was alternatively increasing and decreasing． There was significant positive relativity between K， Mn in leaves and single fruit weight． There was significant negative relativity between P， K， Zn in leaves and soluble solids and the content of vitamin C． There was significant positive relativity between Mg， Ca， B and soluble solids， vitamin C． The suitable period of leaf nutrient diagnose of N was from July to September， P， Ca and Cu in October， K， Mg and Zn in July or August， Mn in September or October， Cl from July to October， B in August， Fe in the whole growth season.
Key words： kiwifruit； leaf； mineral nutrients； fruit quality
猕猴桃是20世纪发展起来的新型水果，素有“水果之王”的美称，世界猕猴桃栽培面积现已达到14．3万hm2，年产量175万t。中国从20世纪80年代末开始大量人工栽培，目前栽培面积为6．5万hm2，产量约73万t；中国猕猴桃主要分布在陕西、四川、湖北、湖南、河南等省，湖北省猕猴桃栽培面积约为2 933 hm2，产量约0．8万t。生产上的栽培品种以美味猕猴桃［Actinidia deliciosa （A． Chev．） C． F． Liang et A． R． Ferguson］和中华猕猴桃（A． chinensis Planch．）为主，湖北省农业科学院果树茶叶研究所选育的金农（A． chinensis cv． Golden dragon）猕猴桃是黄肉、无毛、早熟的优质中华猕猴桃品种，近年来得到了广大消费者的青睐。然而由于栽培技术还不成熟，影响了果实品质正常发挥，严重制约了此品种的推广。矿质营养元素是果树产量形成和果实品质提高的物质基础，矿质营养元素的含量分析旨在探讨与校正树体营养水平的变化趋势，而叶片分析是当今较成熟的果树营养诊断方法。目前，虽然猕猴桃营养诊断的研究进展很快［1－6］，但关于不同发育时期叶片矿质营养元素与果实品质的关系研究较少。本研究通过分析金农猕猴桃不同生长时期叶片矿质营养元素含量的变化动态及其与果实品质的关系，以期为生产上进一步改善金农猕猴桃的果实品质提供依据。
1 材料与方法
1．1 试验地基本情况
试验在2010年进行，试验材料来自湖北省农业科学院果树茶叶研究所猕猴桃园，品种为金农，选择树势强健的成年结果树；试验地土壤pH为5．5，碱解氮含量93．6 mg／kg，速效磷含量105．6 mg／kg，速效钾含量129．3 mg／kg。
1．2 试验方法
试验选取树势比较一致的金农结果树15株，3次重复，每次采样选择同一株树作为采样树，采样时间分别为5月6日、6月6日、7月6日、8月6日、9月6日、10月10日，共6次。每次在每株采样树的东西南北四个方向各取发育枝中部成熟健康的叶片（含叶柄），每重复混合叶80片。
采下的叶片迅速带回实验室，用自来水―0．1％洗涤剂溶液―自来水―自来水－0．2％盐酸溶液―去离子水―去离子水―去离子水系列漂洗后，于105 ℃恒温杀青20 min，再在80 ℃条件下烘干至恒重，用不锈钢粉碎机粉碎，放阴凉干燥处保存。
叶片全N含量用碱解扩散法测定［7］；叶片全P和B元素含量用分光光度法测定［7］；叶片的K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn等元素含量用原子吸收法测定［8］（TAS－986型原子吸收分光光度计）；叶片的Cl元素含量用硝酸银滴定法测定［9］；并对所有矿质营养元素年变化动态与金农果实的单果重、可溶性固形物含量、维生素C含量、可溶性总糖含量、可滴定酸含量、糖酸比等品质指标进行相关性比较。
2 结果与分析
2．1 猕猴桃叶片矿质营养元素含量的年变化动态
2．1．1 猕猴桃叶片大量矿质营养元素含量的年变化动态 猕猴桃叶片大量矿质营养元素含量的年变化动态见图1，图1显示，猕猴桃叶片内N、K、Ca元素含量的年变化幅度较大，P、Mg元素含量的年变化幅度较小。N和K元素含量呈“V”型变化，在5月6日至8月6日期间一直呈下降趋势，到8月6日，N、K元素含量最低，但在8月6日后呈上升趋势。N元素在5月6日～6月6日下降幅度较小，6月6日～8月6日下降幅度较大，可能是由于此阶段的果实处在迅速生长期，叶片中大量的矿质营养元素被转运到果实中造成的。8月6日～10月10日叶片的N元素含量回升，可能是因为猕猴桃在8～9月处于果实成熟期，9月份采果后叶片中的矿质营养元素开始积累而形成的。P元素含量在整个生长期内变化幅度较小，基本趋于稳定。而K元素含量在整个生长期内变化幅度较大，其中在5月6日～8月6日急速下降，8月6日后迅速回升。Ca元素含量的变化趋势与N、K相反，5月6日～8月6日缓慢上升，8月6日后迅速下降。Mg元素含量的变化幅度较小，整个生长期内变化趋势平缓。
2．1．2 猕猴桃叶片微量矿质营养元素含量的年变化动态 猕猴桃叶片微量矿质营养元素含量的年变化动态如图2和图3所示，从图2和图3可见，猕猴桃叶片的Zn、Cu、Fe、Mn、B元素含量变化较大，Cl元素含量的变化幅度较小。Zn元素含量在5月6日～6月6日处于下降趋势，不过6月6日～8月6日回升，但8月6日升到最高峰后又开始下降，后期一直处于下降趋势。Cu元素含量在5月6日～6月6日变化不大，6月6日后开始上升，到7月6日达到最高峰，7月6日～10月10日处于下降趋势。Fe元素含量在整个生长季节一直处于下降趋势，其中以5月的下降速度较快，6月6日以后下降速度较慢。Mn元素含量在5～6月变化不大，7月6日以后开始上升，以后呈交替升降变化，在8月6日达最高峰。B元素含量的变化总体呈上升趋势，在5月6日～7月6日一直是上升，7月6日后下降，8月6日达最低点，以后又开始回升，10月10日达最高峰。Cl元素含量在整个生长季节变化幅度不大，变化趋势平缓。
2．2 猕猴桃叶片矿质营养元素含量与果实品质的关系
2．2．1 猕猴桃叶片矿质营养元素含量与果实单果重的关系 猕猴桃叶片矿质营养元素含量与果实单果重的关系见表1，从表1可见，N元素与果实单果重多数呈正相关，但相关性不显著；P元素在9月6日与果实单果重呈显著负相关，相关系数为－0．996 6，而其他时间呈正相关，但相关性不显著；K元素与果实单果重呈正相关，6月6日与7月6日的相关性分别为极显著和显著正相关，相关系数分别为0．999 9和0．995 3，因此可认为，提高叶片的含K量有利于提高果实的单果重；叶片中的Ca、Mg、Fe元素与果实单果重的相关性不显著，Mg、Fe元素与果实单果重以负相关为主；Mn元素在10月10日与果实单果重呈显著正相关，相关系数为0.996 8；Zn、Cu、Cl元素与果实单果重大多数呈正相关，但相关性不显著；B元素与果实单果重以负相关为多，但相关性不显著。
2．2．2 猕猴桃叶片矿质营养元素含量与果实可溶性固形物含量的关系 猕猴桃叶片矿质营养元素含量与果实可溶性固形物含量的关系如表2，从表2可知，P、K、Mn、Zn元素与果实可溶性固形物含量大都呈负相关，其中10月10日的P和K元素、7月6日的Zn元素与果实可溶性固形物含量均呈显著的负相关，相关系数分别为－0．998 5、－0．996 4、－0．996 9；Mg、Fe、Cu、B元素与果实可溶性固形物含量大都呈正相关关系，其中7月6日的Mg元素与果实可溶性固形物含量的相关性极显著，相关系数为0．999 5，8月6日的B和Mg元素与果实可溶性固形物含量呈显著的正相关，相关系数分别为0．998 3，0．995 6；Ca元素在10月10日与果实可溶性固形物含量呈显著的正相关，相关系数为0．996 5，其他的相关性不显著；N和Cl元素与果实可溶性固形物含量的相关性不显著。
2．2．3 猕猴桃叶片矿质营养元素含量与果实维生素C含量的关系 猕猴桃叶片矿质营养元素含量与果实维生素C含量的关系见表3，从表3可知，N、Cl、Fe和Cu、Mn元素与果实维生素C含量的相关性不显著；P、K、Mn、Zn元素与果实维生素C含量大都呈负相关，其中10月10日的P、K元素和7月6日的Zn元素与果实维生素C含量呈显著的负相关，相关系数分别为－0．998 1、－0．995 9、－0．996 5；Mg、Fe、Cu、B元素与果实维生素C含量大都呈正相关，其中8月6日的Mg和B元素与果实维生素C含量呈显著的正相关，相关系数分别为0．996 2、0．997 9，
7月6日的Mg元素与果实维生素C含量呈极显著的正相关，相关系数为0．999 3；Ca元素在10月10日与果实维生素C含量呈显著的正相关，相关系数为0.995 9，其他的相关性不显著。
2．2．4 猕猴桃叶片矿质营养元素含量与果实可溶性总糖含量的关系 猕猴桃叶片矿质营养元素含量与果实可溶性总糖含量的关系见表4，从表4可见，叶片的N、Ca、Mg、Fe、Cu、Cl、B元素与果实可溶性总糖含量大多呈正相关，P、K、Zn元素与果实可溶性总糖含量大多呈负相关。在所测元素中，9月6日的Cl元素与果实可溶性总糖含量呈极显著的正相关，相关系数为0．999 8，其他的相关性不显著。
2．2．5 猕猴桃叶片矿质营养元素含量与果实可滴定酸含量的关系 猕猴桃叶片矿质营养元素含量与果实可滴定酸含量的关系见表5，从表5可见，叶片的N、P、K、Ca、Mn、Zn、Cl元素与果实可滴定酸含量大多数呈负相关，其中5月6日的Ca、Zn元素与果实可滴定酸含量呈显著的负相关，相关系数分别为-0．995 3、-0．998 6，10月10日的Cl元素与果实可滴定酸含量的相关性为极显著负相关，相关系数为－0．999 9；Mg、Fe、Cu、B元素与果实可滴定酸含量大多数呈正相关，其中10月10日的Cu元素与果实可滴定酸含量呈显著的正相关，相关系数为0．998 8；其他的相关性不显著。
2．2．6 猕猴桃叶片矿质营养元素含量与果实糖酸比的关系 猕猴桃叶片矿质营养元素含量与果实糖酸比的关系见表6，从表6可见，叶片的N、Ca、Mg、Mn、Cu、Cl、B元素与果实糖酸比大多数呈正相关；P、K、Fe、Zn元素与果实糖酸比大多数呈负相关；N、P、K、Ca、Fe、Zn元素与果实糖酸比的相关性不显著。7月6日的Cl元素和10月10日的B元素与果实糖酸比呈极显著的正相关，相关系数分别为0．999 2和0．999 8；10月10日的Mg元素、5月6日的Cu、Cl元素与果实糖酸比的正相关显著，相关系数分别为0．998 3、0．995 6、0．998 4；9月6日的Mn元素与果实糖酸比呈极显著的负相关，相关系数为－0．999 9；其他的相关性不显著。
3 小结与讨论
3．1 猕猴桃叶片矿质营养元素含量年变化趋势
从猕猴桃叶片矿质营养元素含量的变化来看，N、K、Ca、Zn、Cu、Fe、Mn、B元素含量在整个试验期的内变化幅度较大，P、Mg和Cl元素含量变化幅度较小，不同的元素含量都有其相对较为稳定的时期。
试验结果表明，叶片的N、K、Cl元素含量变化趋势与前人的研究结果相似［1］，从N、K元素含量在8月前总体呈下降趋势，到8月后逐渐回升，这可能是因为8月前是猕猴桃果实单果重增加较快的时期，叶片中大量的元素供给了果实生长，这与本研究中K元素与果实单果重可呈显著性正相关的结果相一致。N、P、K均属于韧皮部可移动元素，在植物体内能够从较老的器官不断地向幼嫩器官与生长部位转移，因此植物体内的营养状况比较容易在叶片中得到反映，说明叶片中的矿质营养元素含量变化较为活跃［10］，不过试验中叶片的P元素含量低，变化趋势不大，这可能与取样果园土壤缺磷有关，因此该试验园应增加磷肥的施用量。虽然叶片的含磷量低，但并没有出现缺磷症状，说明适应低磷环境是猕猴桃的一种生态适应特性［10］。Ca元素含量的变化趋势与N、K元素相反，Ca元素含量在5月以后到8月初呈上升状态，8月初达最高值，以后下降，这一变化趋势与前人研究结果是相似的［11］。与新西兰建立的猕猴桃叶片Ca元素的适量范围相比［12］，试验中的叶片Ca元素含量较低，这可能与Ca元素在植物体内的移动性差有关，因此即使土壤中的有效Ca元素含量高，也不一定能够及时提供给叶片和果实，然而Ca元素与猕猴桃的贮藏性能有关联［13］；因此为了提高果实的贮藏性，可以考虑在营养期喷施叶面钙肥。Mg元素含量的变化幅度较小，这里就不必评述。微量元素中Cu和Fe元素含量总体上呈下降趋势，并且Fe元素的变化幅度较大，Cu元素的变化幅度较小；B和Mn元素含量总体上呈上升趋势。Zn元素含量是升降交替性变化，这一点与陈竹君等［1］的研究结果相似。试验中B元素含量的变化幅度较大，除在7~8月间略有下降之外，其他时期一直处于上升趋势。与秦美猕猴桃叶片的营养状况标准值比较［3］，试验园中的金农猕猴桃叶片一直处于低硼状态，不过没有出现缺硼现象。因此，要及时增加硼肥施用量，以免出现果实缺硼现象，进而影响果实的品质。
3．2 猕猴桃叶片矿质营养元素含量与果实品质的关系
在猕猴桃叶片矿质营养元素含量与果实单果重方面，K和Mn元素与果实单果重正相关性显著，其中6、7月的叶片K元素含量对果实单果重的影响最大，此结果与董燕等［14］的研究结果一致，因此，在一定范围内，要保证此时期叶片有充足的含钾量，以利于提高果实的大小。在果实可溶性固形物含量方面，不同时期N元素与果实可溶性固形物含量的相关性不同，P、K、Zn元素与果实可溶性固形物含量的负相关性显著，Mg、Ca、B元素与果实可溶性固形物含量的正相关性显著，因此过多的P、K、Zn元素不利于果实可溶性固形物含量的提高，而适量提高Mg、Ca、B元素的含量可提高果实的可溶性固形物含量。P、K、Zn元素与果实维生素C含量的负相关性显著，这一点与鲁剑巍等对柑橘的研究结果不同［15］，这可能与树种、土壤不同有关。Ca、Mg、B元素与果实维生素C含量的正相关性显著，N元素对果实维生素C含量的影响不大。P、K、Zn元素与果实可溶性总糖含量多呈负相关，N、Mg、Ca、B元素与可溶性总糖含量多呈正相关，这与本研究中矿质营养元素含量与果实可溶性固形物含量的关系相类似，Cl元素在9月6日与果实可溶性总糖含量的正相关性极显著。而10月10日的Cl和Cu元素与果实可滴定酸含量分别达到了极显著负相关和显著正相关，5月6日Ca和Zn元素与果实可滴定酸含量的负相关性显著。从猕猴桃叶片矿质营养元素含量与果实糖酸比的关系来看，N、P、K元素与果实糖酸比的相关性不显著；Ca和Mg元素与糖酸比多呈正相关，且10月10日的Mg元素与果实糖酸比达到了显著正相关，微量元素中的Cu、Cl、B元素与果实糖酸比正相关性显著或极显著。
研究发现，猕猴桃叶片矿质营养元素含量与果实品质的关系不是固定不变的，生长时期不同，树体矿质营养的分配中心不同，叶片矿质营养元素的含量也会受到影响，因而不同时期叶片的矿质营养元素含量与果实品质的关系就会发生相应地变化。叶片营养诊断应该抓住对果实品质影响最大的关键时期，而不同矿质营养元素含量的诊断时期是不同的。本研究认为，叶片N元素的适宜诊断时期为7～9月；P、Ca、Cu元素适宜诊断时期为10月，K、Mg、Zn元素的适宜诊断时期为7~8月，Mn元素的适宜诊断时期为9~10月，Cl元素的适宜诊断时期为7～10月，B元素的适宜诊断时期为8月，而Fe元素的诊断在全年均可。
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