合成氮肥对中国茶园土壤养分供应和活性氮流失的影响

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1、土壤学报ACTAPEDOLOGICASINICA合成氮肥对中国茶园土壤养分供应和活性氮流失的影响*中国博士后科学基金(2017M612390)、河南省科技计划项目(172102110254)和“信阳师范学院青年骨干教师资助计划”资助SupportedbytheChinaPostdoctoralScienceFoundation(No.2017M612390),theScienceandTechnologyProjectofHenanProvince(No.172102110254)andtheYouth BackboneTeachersPlanof XYN

2、U(No.2017GGJS-12)†通讯作者Correspondingauthor,E-mail：burenbayin@163.com作者简介：乔春连(1985年-)，女，山东青岛人，博士，讲师，现主要从事全球变化研究。E-mail:chlqiao@xynu.edu.cn收稿日期：2017-04-10；收到修改稿日期：2017-09-18乔春连1,2布仁巴音3†(1信阳师范学院大别山生物农业资源开发与利用研究院，河南信阳，464000)(2河南大学河南省全球变化生态学国际联合实验室，河南开封，475001)(3信阳师范学院分析测试中心，河南信阳，46400

3、0)摘　要　茶树是我国广泛种植的一种高需氮经济植物。目前，尽管茶园生态系统中已开展了一些模拟氮肥施用的实验，但对于合成氮肥如何影响茶园土壤性质、养分供应及活性氮的流失仍缺乏全面的评估和量化。本研究对2004~2016年间发表的相关研究数据进行整合分析，结果显示，施用合成氮肥导致我国茶园酸性土壤pH平均降低0.20，使土壤总无机氮升高172%，对土壤有机碳、速效磷和钾离子浓度无影响。合成氮肥使土壤钙、镁离子浓度分别降低了23%和37%，铝离子浓度上升了近54%。同时，使土壤N2O排放和无机氮淋溶分别增加292%和127%。总体上，大量施用合成氮肥加剧了我国茶

4、园土壤酸化和养分元素的流失，增加了活性氮的流失，威胁着我国茶园生态环境的可持续发展。关键词　合成氮肥；土壤酸化；养分供应；无机氮淋溶；N2O排放中图分类号S154.1文献标识码A茶(CamelliaSinensisL.Kuntze)作为全球最重要的健康饮品之一，广泛种植于热带和亚热带地区，尤其是东亚和南亚等发展中国家，具有重要的社会、经济和文化价值[1]。我国的茶种植历史悠久，作为世界第一产茶大国至2013年，种植面积已达2.58×106hm2，产量达1.92×106万t，分别占世界总量的47%和35%[2]。茶树为多年生喜铵植物，因采摘用叶使茶树组织中氮

5、素消耗很大，为高需氮植物。茶园施氮量通常在N450~1200kghm-2a-1[3-5]。随着工业合成氮肥施用量的上升，土壤微生物的硝化反应加速，以淋溶和气态含氮化合物形式流失的活性氮上升，在很大程度上干扰了氮的生物地球化学循环，导致全球水体、大气和土壤方面引发一系列严重的环境问题[6-8]。我国约66%的N2O排放是由农田氮肥施用引起的，造成了全国62%的淡水区域产生严重富营养化[9-10]，使密集农业区大气氮沉降高达89~104kghm-2a-1[11]，这进一步导致了土壤严重酸化和土壤中钙镁等营养元素的大量流失。尽管施用氮肥可显著提高茶叶产量[12-

6、14]，但由于茶树多生长于高热高湿、透水性良好的酸性土壤，大量施用合成氮肥可能导致土壤pH进一步降低[15-16]。我国南方植茶区生长季降水频率高且降水量大，土壤酸化及养分流失，影响茶树根系的生长及土壤微生物的活性[17]。福建茶园土柱淋滤实验显示，随着氮肥施用量的增加，土壤铵态氮（NH4+-N）和硝态氮土壤学报ACTAPEDOLOGICASINICA（NO3--N）的淋溶量均显著上升[16]。据估算，中国的茶园生态系统N2O排放约占世界茶园N2O排量的85%[18]，且随着茶树树龄的增加，土壤酸化逐渐加剧，使N2O排放也呈显著的上升趋势[19,4-5]，

7、导致茶园生态环境的持续恶化。我国南方茶树种植区域广，氮肥施用剂量高，目前就合成氮肥对茶园生态系统的影响仍缺乏准确的认识。因此，本研究搜集茶园模拟合成氮肥实验，开展整合分析(Meta-analysis)，旨在量化和评估合成氮肥对不同茶树建植的茶园土壤养分供应和活性氮流失的影响，为我国茶园氮肥的科学管理和生态环境的可持续发展提供初步的理论依据。1材料与方法1.1数据来源本研究在WebofSciences(2004—2016)、谷歌学术、中国知网上搜集公开发表的中国茶园开展的模拟合成氮肥施用的研究论文。研究必须满足以下条件：(1)基于茶园生态系统开展的，遵循茶园

8、常规管理，(2)至少有两个氮肥施用剂量，(3)相关的指标在研究中有