典型绿茶茶园土壤养分和重金属的空间变异特性分析及肥力质量评价

摘要

土壤与茶树的优质高效生产有着紧密的联系，茶树生长所必需的水分、营养元素等物质主要都是通过土壤进入体内。茶园土壤环境质量亦引起人们的关注，茶园土壤养分的理化性状、空间变异特性及土壤肥力评价和茶园土壤重金属污染问题越来越受到重视。研究茶园产区的土壤肥力水平、调查土壤重金属含量情况，为科学合理精确施肥，防治茶园土壤重金属污染，实现茶园土壤资源合理利用及农业生态环境保护提供理论依据。
　　本文以浙江省龙井茶产区三个典型绿茶茶园作为研究对象，以10m*15m网格分区，样区内茶行分四个位置(距茶行0-20 cm、20-40 cm、40-60 cm、60-75 cm)多点取样，针对土壤pH值、OM、TN及速效P、速效K等8项土壤养分属性，综合利用多元统计分析方法及地统计学等方法，研究茶园土壤肥力质量情况，及通过对研究区内铬、镍、铜等8种土壤重金属含量进行调查，采用单因子指数法和Nemerow综合污染指数法展开对茶园土壤重金属污染的评价，结果表明:
　　(1)茶园土壤pH值偏低，低于优质高产茶园的土壤pH值，土壤酸化较严重。土壤养分在行间不同位置和取样网格间存在着广泛的空间变异，土壤pH值的变异系数最小，表明土壤酸度很稳定。A茶园与C茶园茶行间施肥沟处pH显著低于靠近茶行位置及偏中位置，而施用有机肥的有机茶园B的土壤pH值却表现出相反的趋势，表明茶园土壤pH值低与长期施无机肥有很大关系。
　　土壤养分元素中P的变异系数相对较大，表现为强的或较强的空间变异性。8种重金属中Cd、Cr、Pb、Ni、Zn和Cu变异系数均较低，说明这几种元素受外界影响较一致，空间变异不显著;Hg的变异系数均为最大，具有强的或较强的空间变异性，说明土壤中Hg受外界干扰较显著。
　　(2)不同的土壤养分元素、重金属在茶行间的分布不同，表明施肥对茶园土壤养分元素、重金属的分布有影响，但对不同土壤养分元素、重金属的影响不一;同一土壤养分元素、重金属在不同茶园中在行间的分布不尽相似。
　　(3)C茶园TN、Cd服从对数正态分布，其余茶园土壤养分元素、重金属含量服从正态分布。不同土壤养分元素、重金属的半方差函数及空间结构特征有区别，拟合的模型包括球状模型、线性模型、指数模型及高斯模型。
　　(4)通过主成分分析结合相关分析可初步提出茶园土壤肥力质量评价的最小数据集(MDS)，包括pH、TN、P、K、Mg等指标，其适用性有待进一步检验。
　　重金属元素之间相关性分析显示各重金属元素间相关性不尽相同表明茶园土壤中这几种重金属元素具有不一致的来源，而且还可能存在着复合来源。重金属与理化性质之间的相关性分析表明，茶园土壤中重金属含量分布受到了土壤pH值、有机质、有效磷、全氮等理化性质不同程度的影响。
　　(5)整体上看，所研究的三块茶园土壤肥力在空间上分布大多呈带状、块状分布，这与施肥及地形有很大的关系。土壤8种重金属元素含量均值均达到国家土壤环境质量一级标准的各项指标值，茶园土壤重金属Nemerow综合污染指数均低于0.7，土壤环境质量处于安全水平。B茶园、C茶园土壤局部Hg污染处于警戒线范围，可能是受多种因素共同作用，临近公路，受交通污染源的影响，也可能是因为污染的有机肥施用或其它污染物进入茶园所致。
　　(6)采用多元统计分析及地统计学方法相结合评价土壤肥力质量，能更直观的反映土壤肥力质量的空间分布规律与程度。为确保茶叶优质高效的生产，建议采取措施防治茶园土壤重金属污染。如规范农药和有机肥使用，加强茶农及茶叶生产者有关茶园安全知识的普及，对茶园土壤的重金属状况进行监测。在茶园周边种植防护林、隔离带进行植物修复，为茶叶生产提供安全洁净的土壤环境，从而实现茶园的可持续发展。

目录

声明

摘要

英文缩略表

第一章 引言

1．1 研究背景与意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 土壤养分空间变异研究现状

1．3 土壤肥力评价研究现状

1．3．1 评价单元的选择

1．3．2 土壤肥力评价指标

1．3．3 土壤肥力评价方法

1．4 土壤重金属污染评价研究现状

1．5 本课题的研究目的与主要研究内容及技术路线

1．5．1 研究目的

1．5．2 主要研究内容

1．5．3 技术路线

第二章 典型绿茶茶园土壤养分空间变异特性分析与肥力综合评价研究

2．1 前言

2．2 材料与方法

2．2．1 土壤样品采集

2．2．2 土壤样品处理与分析

2．2．3 数据分析方法

2．2．4 土壤肥力综合评价方法

2．3 结果与分析

2．3．1 土壤养分的统计特征分析

2．3．2 茶园行间土壤养分情况

2．3．3 土壤养分的空间变异分析

2．3．4 土壤肥力指标权重的确定

2．3．5 茶园土壤肥力质量肥力评价最小数据集(Minimun Data Set，MDS)

2．3．6 茶园土壤肥力的空间分布特征

2．4 讨论

第三章 典型绿茶茶园土壤重金属的空间分布特性研究及质量评价

3．1 前言

3．2 材料与方法

3．2．1 土壤样品采集

3．2．2 土壤样品重金属测定

3．2．3 数据分析

3．3 结果与分析

3．3．1 土壤重金属的统计特征分析

3．3．2 茶园行间土壤重金属含量情况

3．3．4 土壤重金属的空间变异分析

3．3．4 重金属元素之间及与土壤理化性质相关性分析

3．3．5 茶园土壤环境质量评价

3．4 讨论

第四章 全文结论

参考文献

致谢

作者简历