强酸性高硒茶园土壤硒有效性调控及其机理研究

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硒是人体内必不可少的有益元素之一,具有很好的保健功能。近年来,随着人们保健意识的增强和对健康长寿的关心,硒对植物的生物学效应的研究得到了普遍关注和深入发展,富硒食品的研究与开发已逐渐成为研究的热点。研究表明茶树就具有较强的富硒能力,能将吸收的无机态硒转化为有机态硒。江苏省是我国主要的茶叶生产省份之一和重要的出口茶叶生产基地,研究开发富硒茶是极具现实意义的。而目前,江苏省茶园土壤环境令人担忧。土壤酸化日趋严重已成为当前茶叶生产面临的突出问题。本文采用定位调查、培养试验和田间试验相结合的方法,立足于当前我省茶园土壤严重酸化的大背景,分析了江苏省典型茶园土壤硒水平并探讨了影响土壤硒生物有效性的因素;同时研究了茶树分泌物中低分子量有机酸和酸化调控措施对土壤中硒有效性的影响及其机理,比较不同改良剂的改良效果,旨在寻求有效提高茶园土壤硒有效性和控制茶园土壤酸化危害的技术途径,为我国富硒茶产业的发展提供理论依据和技术支持。本文主要研究结果如下:   通过实地调查,研究了江苏省22个典型茶园表层土样和12个剖面土样的全硒含量,分析了土壤全硒含量分布特性、有效硒含量及其影响因素。结果表明,江苏省典型茶园土壤全硒含量在0.10-1.78 mg·kg-1之间,平均为0.50 mg·kg-1,高于全国平均。其中,宜兴地区土壤全硒平均含量为0.88 mg·kg-1,明显高于其他地区的0.25 mg·kg-1,但前者土壤硒活化率仅为4.94%,明显低于江苏省平均值9.04%。宜兴地区虽然土壤供硒潜力巨大,但要充分利用富硒土壤开发、生产富硒茶必须提高土壤中硒的活化率和可利用度。土壤有效硒与土壤pH值、CEC呈极显著正相关。研究区内硒在表层土壤中的相对含量趋向增加,生物积累大于淋溶作用。   为了探究茶树生长过程中分泌的特定有机酸:柠檬酸、苹果酸、琥珀酸、草酸对对土壤中硒有效性的影响,本研究采用了土壤浸提实验和培养实验。结果显示:4种有机酸对土壤中硒的浸提量都随其浓度的升高呈现出先升高后降低的趋势;随着柠檬酸pH值的升高,土壤中硒的浸出量的变化情况为:降低-升高-降低-升高。经过20天培养实验,4种有机酸均降低了土壤中有效硒的含量,且降低幅度由大至小依次为混酸>苹果酸>柠檬酸>琥珀酸>草酸;柠檬酸在供试浓度范围内对硒有效性的影响均呈抑制作用,且随着浓度的升高有效硒含量先降低后升高;柠檬酸对不同pH水平土壤的影响规律为:随着土壤pH值的增加,有效硒含量逐渐降低。   改良剂种类以及改良剂的用量不同均影响着其对强酸性高硒茶园土壤的改良效果。经粉煤灰、粉煤灰-木质素污泥配合物及粉煤灰-秸秆干馏液配合物处理过的土壤有效硒含量增幅较大,且随用量的增加呈现升高的趋势。而经木质素污泥、秸秆干馏液处理的土壤有效硒含量随用量的增加呈现出先增加后降低的趋势。5种改良剂对酸化茶园土壤pH提高效果显著,由高到低依次为:秸秆干馏液>木质素污泥>粉煤灰与秸秆干馏液混合物>粉煤灰>粉煤灰与木质素污泥混合物;另外,改良剂对土壤的交换性酸和交换性铝、交换性盐基离子、交换性盐基总量和交换性盐基饱和度和土壤有机质等土壤性质均有影响。   最后,通过田间试验,研究了生物肥和粉煤灰、秸秆干馏液配合施用共4种不同调控措施对强酸性高硒茶园土壤上茶叶硒含量、土壤理化性质和土壤硒有效性的影响。结果显示,4种调控措施不同程度地提高了土壤中有效硒含量和茶叶硒含量,由高到低依次为:生物肥处理>粉煤灰-秸秆干馏液-生物肥复合处理>粉煤灰-生物肥复合处理>秸秆干馏液-生物肥复合处理;对土壤pH值的提高幅度的大小次序为:粉煤灰-秸秆干馏液-生物肥复合处理>粉煤灰-生物肥复合处理>生物肥处理>秸秆干馏液-生物肥复合处理;,4种不同措施对改善酸化茶园土壤其他理化性质也呈现不同效果,其中秸秆干馏液-生物肥复合处理的综合效果较差。研究结果对于江苏高硒地区土壤中硒素的有效利用和富硒茶产业的快速发展具有实际的参考价值和重要的指导意义。
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