滴灌对茶园土壤养分的影响初探学士学位论文Word文档格式.docx
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1引言1
1.1研究目的及意义1
1.2国内外研究状况1
2材料与方法2
2.1实验地概况2
2.1.1试验地地形地貌2
2.1.2气候及降雨量2
2.1.3试验地的试验前状况3
2.2实验设计3
2.3取样与测定4
2.3.1取样4
2.3.2测定5
2.4数据处理6
2.5主要研究内容6
2.5.1研究滴灌对茶园土壤全氮和碱解氮的影响6
2.5.2研究滴灌对茶园土壤全磷和速效磷的影响6
2.5.3研究滴灌对茶园土壤速效钾的影响6
2.5.4研究滴灌对茶园PH和有机质的影响6
3结果与分析7
3.1不同滴灌方式对土壤养分的影响7
3.2不同滴灌方式对土壤养分的影响9
4结论10
文献12
致谢14
摘要
本论文旨在研究贵州省开阳县茶园种植区的土壤N、P、K和有机质在滴灌灌溉方式下的变化规律，通过走访调查和在典型种植区的滴灌实验得出的相关数据，再利用spss软件分析中的T检验和单样本非参数检验的曼－惠特尼U检验两中数据分析方法进行数据的处理分析，以此研究滴灌对茶园土壤养分的影响。
结果表明，土壤中碱解氮含量的明显受到滴灌的影响，表现为滴灌使得耕层土壤中碱解氮含量明显减少；
滴灌灌溉使得耕层中的表层土壤全磷、全氮含量明显减少，根层中的含量差异不大；
而耕层土壤中速效磷、速效钾和有机质在空白与滴灌作用的差异不显著。
在空白和滴灌在垂直方向上的显著性差异得出，随深度的增加滴灌地块和空白地块的全氮、碱解氮、全磷、速效磷、速效钾和有机质的含量均明显减少；
滴灌会使得表层与根层土壤中的全氮、速效磷、速效钾和有机质差异率减少，其结果表现为，滴灌表层与空白表层相比有所减少，而根层有所增加；
而滴灌对土壤中碱解氮和全磷在垂直方向的没有明显的影响。
关键词：
开阳县；
滴灌；
茶园土壤；
土壤养分；
Theinfluenceofdripirrigationinteagardensoilnutrients
Abstract
ThispaperaimstostudyinguizhoukaiyangteagardenareaofsoilN,P,Kandorganicmatter,thechangeruleofunderdripirrigationmethodsthroughvisitingsurveyandinthetypicalareaofdripirrigationexperimentdata,usingSPSSsoftwareanalysisofTintheinspectionandthemann-WhitneyUtwodataanalysismethodstoanalyzedataprocessing,inordertostudytheeffectofdripirrigationinteagardensoilnutrients.Theresultsshowedthattheconcentrationsofalkaliinthesoilsolutionofinfluencedbydripirrigation,characterizedbydripirrigationmadearablelayersoilalkali-hydrolysablenitrogencontentdecreasedsignificantly;
Dripirrigationmakesthetoplayerofthesurfacesoiltotalphosphorus,totalnitrogencontentdecreasedsignificantly,theconcentrationdifferenceinrootlayer;
Inthetoplayerofsoilavailablephosphorus,availablepotassiumandorganicmatterintheblankwithnosignificantdifferenceindripirrigationeffect.Intheblankandthesignificantdifferenceofdripirrigationintheverticaldirection,withtheincreaseofthedepthofthedripirrigationplotandblankplotoftotalnitrogen,alkalisolutionnitrogen,totalphosphorus,availablephosphorusandavailablepotassiumandorganicmattercontentweresignificantlyreduced;
Dripirrigationmakesthesoiltotalnitrogen,availablephosphorusandavailablepotassiumandorganicmatterthedifferencebetweensurfaceandrootlayerratedecreases,theresultis,dripirrigationsurfacethantheblanksurfacedecreases,dripirrigationrootlayerthanblankrootincreased;
Andalkalinehydrolysisindripirrigationonsoilnitrogenandtotalphosphorusintheverticaldirectionhavenoobviousimpacts.
Keywords:
kaiyang;
Dripirrigation;
Soilnutrients;
1引言
1.1研究目的及意义
在中国的历史传统饮食文化中，饮茶一直都是一种习惯，不管在待客或者日常饮用都是必备之物，而现代科技的发展，使得茶对人体的生理功能的作用显现出来，据研究茶叶中含有许多的种抗氧化营养物质，一定程度上可以消除人体内的自由基。
所以喝茶可以延缓衰老，具有很好的养生保健功能。
而且，茶叶存在很多种可以清油解热、增加兴奋度、利尿和增强消化的维生素和氨基酸。
目前贵州的茶业发展迅速，截止目前全省内茶园种植总面积已经突破31万hm２，种植面积超过13000hm２的有4个县，14个县的种植面积在6000hm２～13000hm２，万亩以上乡镇123个，万亩以上村26个。
全省的综合生产总值达51.6亿元人民币，其中使得种植区的茶农增加收入接近30亿元［1］。
因此贵州的茶业产业的发展受到贵州人民的广泛关注，所用的灌溉方式也成为茶农和茶业公司关注的焦点。
随科技的进步，滴灌技术在贵州的茶园中得到广泛的利用，也使贵州的茶业得到了发展。
然而，在现实的生产中使用滴灌灌溉方式不但会造成土壤水分和土壤养分的再分配［2］，还会使得土壤中氮、磷、钾和有机质等养分含量的变化及养分在各土层的分布的变化[3]，特别是滴灌能够使得土壤中的速效类型的养分发生迁移和影响茶树对养分的吸收[4]，对茶树的生长发育和茶树的产量及品质造成极大影响。
本研究目的是通过研究滴灌处理和空白处理后茶园土壤速效氮、磷、钾含量的变化，初探滴灌对茶园土壤速效氮、磷、钾的影响量，以期为滴灌灌溉方式下的茶叶生产提供一个可参数据，对贵州省的茶叶生产有着重要的指导意义。
1.2国内外研究状况
近几年国内外关于滴灌对茶园土壤养分影响和茶园土壤等做了许多研究，土壤养分中氮的研究是其中热点。
元沛沛[5]等在研究干旱地区的滴灌和漫灌对土壤氮、磷、钾的影响时发现,长期滴灌处理的土壤中的氨态氮明显高于长期漫灌处理的土壤中的氨态氮。
姬景红[6]研究发现，多年的滴灌处理可以增强有机氮的产生速度和土壤中氮的矿化势得到明显提升，增强土壤的供氮能力。
马腾飞等[7]研究结果表明，在施肥处理下各个灌溉方式均使硝态氮含量随土层深度的呈现单峰状，滴灌处理的铵态氮在40-60cm土层处达到峰值。
他们的研究在灌溉对土壤各种形态氮含量的影响做出了很大的贡献。
关于磷和钾的研究很多都是一起进行的，这两个要素也是作物生长的重要元素，缺少其中的一个会使得茶树生长发育受到阻碍，甚至导致茶树死亡，所以对磷和钾的研究也同样的成为学者们的目标。
从10-20cm土层开始，随着土层深度的增加，滴灌、漫灌和渗灌方式处理之下土壤的全磷含量呈现一个反比关系，即土层越深含量越少，同时魏忠平的结果还显示，灌溉方式不明显影响土壤中速效磷和速效钾的含量[8]。
在不同处理的养分含量大小比较时发现，表层和根层土壤中的全氮及速效磷含量均表现为滴灌＞渗灌＞沟灌，全磷的含量是渗灌最低，滴灌次之，沟灌最高，而不同的灌溉方式对有机碳的含量影响并不显著[9]。
关于我省茶园土壤养分相关的研究，除了氮、磷、钾外，还包括重金属、有机质、PH和微量元素等，主要有以下最有代表。
即贵州地区茶叶微量元素分析及稀土影响因素探究[10]，对象主要是微量元素和稀土。
2009年贵州省农业科学作了关于全省茶园土壤养分相关的调查报告[11]，主要是针对茶园土壤中常规养分的分析调查。
贵州有机茶园土壤肥力的调查[12]，也是对常用元素的调查，还包括有机质和PH。
在研究土壤养分在滴灌处理的下产生的变化规律一文中，宰松梅指出地下滴灌处理中的土壤PH小于膜下滴灌处理的PH值[13]。
2材料与方法
2.1实验地概况
2.1.1试验地地形地貌
实验地位于贵州省贵阳市开阳县，开阳县位于云贵高原东侧梯状斜坡地带，地貌复杂多样，包括有山地、丘陵和坝地等，由于严重的风化、侵蚀、溶蚀等作用，使得县内主要是山地地貌，占土地总面积的92.7%。
平均海拔一般为1000m-1400m之间，最低处与最高处的高差为1190m。
在开阳县内的山地中，由于高差大，而水源点一般地势较低，所以地势较高的地块在灌溉上会造成成本增加，或者直接无水灌溉，这样的地形地貌在当前的技术条件下直接阻碍滴灌灌溉的普遍使用[14]。
2.1.2气候及降雨量
开阳县地处北亚热带，冬季以偏北风为主，干燥寒冷，降雨很少，平均降水量为92.6mm，时间也是最长的一个季节，11月到3月，平均天数为132d。
春季一般较迟，冷空气活动频繁，春初少雨，一直到春末雨量加大，平均降水量为364.0mm，时间从3月到6月，天数为98d。
夏季天数最少，只有51d，受到偏南风的影响，湿润多雨，降雨一般在514mm左右，具有与海洋性气候一样的特性。
秋季晴朗少云，气温一般高于春季，有84d左右是秋天，而降雨量为287.8mm。
由于冬季少雨，在土壤里的水量较少，直到初春降雨量没有明显的增强，所以也是开阳县内容易缺水的季节。
所以从冬末春初开始，气温回升，茶树的新陈代谢增强，需水量明显增强，此时的两个月内，对茶树灌溉变得尤为重要。
2.1.3试验地的试验前状况
试验地是2011年由玉米地改成茶园，一直到现在，处在山坡的中段，此前没有进行过人工浇灌。
实验从2015年2月开始进行，此前的冬季11月到3月这段时间内的降水量很少，茶树已经长成熟，已经进行茶叶的采摘。
整块试验地平均PH值为4.16，土壤平均含水量为，
2.2实验设计
试验于2014年2月在贵州省贵阳市开阳县茶园进行，在茶园中选择一块没有进行过滴灌或者其他人为灌溉的茶园地，将其均分为两小块，一块为实验组，另一块为空白对照组，每组分3个小区，共6个小区，一个小区长10m，宽1m，面积10m2，茶树行距1m，也即，一个小区就是一行10m长的茶树对行。
为了防止各小区水分相互干扰，在实验小区和对照小区之间留两行茶树作为间隔。
在实验组的3个小区中对铺设滴灌管道，每米滴灌管道有4个滴头，每个滴头的额定水流量为1.0L/h，共铺设的管道长度是每小区10米，共30米，滴灌管铺设在地表,从茶树植株中穿插而过。
在滴灌管道铺设完成后，在实验组的3个小区中进行滴灌，空白组的3个小区作对照不进行灌溉处理，每隔7天到茶园进行一次灌溉，每次滴灌时间为5小时，也即每个滴头一次灌水量为5L，滴灌试验共进行8个周的时间共滴灌水8次。
最后在6块小区中，每个小区用蛇形法选取五个点，采集其0-15cm（表层）、15-30cm（根层）两个层次的土样[15-16]。
处理分析对照组和实验组两个图层的数据，得出实验组和对照组分别从表层和根层两层土壤样品中土壤全氮、碱解氮、全磷、速效磷、速效钾和有机质在组间差异性和各组垂直方向上的土壤全氮、碱解氮、全磷、速效磷、速效钾和有机质分布影响差异性，由此得出相应结论。
2.3取样与测定
2.3.1取样
（1）采样点布设原则
第一、土壤样品要具有代表性。
在采集样品之前，熟悉茶树生长相关的各种知识，收集有关开阳县马场茶园的资料，整理其成土母质、分布区域、海拔、气候特征、种植年限等，在典型地带。
第二、远离人为干扰。
在选择采集地点时应该远离地块的边缘地带，远离路边和远离人为已经干扰过并且能对普遍性造成影响的地方，而且茶园基地中施肥和翻土人为因素造成影响干扰都较大。
第三、土壤样品要具备“多点混合”、“均匀性”和“随机性”。
也即是在小区内，除去不具代表性的区域外，每个点的选取都是随机的，之后将这几个随机点的土样进行多点混合，这样能保证取得的土样具有代表性。
（2）样品的采集
第一、在实验小区内选择茶树行，每个小区的茶树行的滴灌带是采集样品的区域，在每条滴灌带内选择出五个点，在这五个点的附近分别随机取三个点样品作为一个混合样品，也即是共选一个小区内15个剖面，每个剖面分别沿滴头正下方、滴头左右各1/4毛管间距处。
滴头左右各1/2毛管间距处进行分层取样，取样深度为30cm，小区内的这五个点的土样是附近的三个剖面混合样品，这三个剖面表层处的土样混合成一个土样，根层处的土样混合成一个土样。
共有表层五个土样和根层分别五个土样。
第二、把采集好的混合土样用手或其他器具捣碎，混合均匀，再用四分法取其中的一千克土样，放入土壤样品包装袋内，标记好相关的地点、深度、时间等信息，将一份标签放入袋内，另一份标签系在袋口处，以保证标签遗失而缺少土样信息。
2.3.2测定
土壤有机质的测定采用重络酸钾容量法--外加热法。
用减量法称取0.1000g~0.5000g通过0.25mm筛孔的风干土样置于硬质试管中，加入0.1g硫酸银。
加入5.00mL0.8000mol/L重铬酸钾标准溶液，再用注射器注入5mL硫酸，小心旋转摇匀。
然后在油浴锅中170℃~180℃下加热沸腾5分钟。
待其冷却之后，将硬质试管中的待测样品洗入250mL锥形瓶中，锥形瓶中混合液的总体积控制在80mL以内，加入3滴~4滴邻菲啰啉指示剂，用0.2mol/L硫酸亚铁铵标准溶液滴定，溶液变色过程为橙黄-蓝绿-棕红。
土壤全氮的测定用开氏法（半微量法）测定。
将土壤称入开氏管中，加入催化，用蒸馏水润湿后，加入浓H2SO4高温消煮至灰白色，然后在定氮仪中加过量碱性溶液蒸馏出NH3并用H3BO3吸收，再用H2SO4标准酸溶液直接滴定，根据读出H2SO4的用量来计算全氮的含量。
土壤碱解氮的测定用碱解扩散法。
在干净扩散皿外室加入2.000g土壤，在内室中加入H3BO3溶液，然后在外室加入1.0mol·
L-1NaOH水解土壤，盖紧玻璃片，放在40±
1℃恒温培养下中碱解扩散24±
0.5h，用H2SO4标准溶液进行滴定，以H2SO4标准溶液的用量来计算土壤中碱解氮的含量。
土壤中的全磷的测定方法为HClO4-H2SO4法。
将土壤称入开氏管中，注入浓H2SO4和HClO4，在电炉上消煮40-60分钟后，待开氏管溶液澄清并冷却后，洗入100ml容量瓶内，等其冷却后定容，摇匀后静置过夜或过滤。
然后，吸取上层清液5mL到50mL容量瓶中，加蒸馏水到30mL左右，加入2滴2,6-二硝基酚指示剂，然后滴加NaOH溶液，使瓶中的溶液变成黄色为止，再加1滴H2SO4溶液，此时，黄色退去，加钼锑抗试剂5mL，用蒸馏水定容到50ml，将其摇匀。
30分钟以后，用分光光度计进行比色。
土壤速效磷的测定用碳酸氢钠法。
称取土样2.5g（精确到0.01g）放入150ml塑料瓶中，加入50ml的0.5mol/LNaHCO3,加入无磷活性炭，振荡30分钟，然后过滤，吸取滤液10ml于50ml容量瓶中。
加入指示剂调色至微黄后，加硫酸钼锑抗混合显色剂5ml充分摇匀，排出二氧化碳后定容、摇匀。
30分钟后，在分光光度计上比色（波长660nm），比色时须同时做空白测定。
土壤中的速效钾含量测定方法是NH4OAc浸提，火焰光度法。
称取5.0g（精确到0.01g）通过2mm筛孔的风干土样于浸提瓶中加50mL1mol/L乙酸铵溶液，在振荡机上振荡30分钟，然后用干净的滤纸过滤，滤液直接供火焰光度计测钾用，记录检流计读数。
2.4数据处理
采用统计软件spss19.0对2块样地的土样土壤养分含量数据进行以下分析：
①分别对2块样地表层和根层的养分数据进行二配对样本T检验，研究每块样各个土层中全氮、碱解氮、全磷、速效磷、速效钾及有机质含量的在垂直方向上的差异；
②对2个样地的养分含量进行单样本非参数检验中的Mann-whineyU检验，研究空白和滴灌条件下，样地全氮、碱解氮、全磷、速效磷、速效钾及有机质含量的差异。
2.5主要研究内容
2.5.1研究滴灌对茶园土壤全氮和碱解氮的影响
通过比较滴灌灌溉方式下和无灌溉方式下，茶园土壤全氮和碱解氮含量的差异性是否显著，来探讨滴灌对茶园土壤氮的影响。
2.5.2研究滴灌对茶园土壤全磷和速效磷的影响
通过比较滴灌灌溉方式下和无灌溉方式下，茶园土壤速效磷含量的差异性是否显著，来研究滴灌对茶园土壤全磷和速效磷的影响。
2.5.3研究滴灌对茶园土壤速效钾的影响
通过比较滴灌灌溉方式下和无灌溉方式下，茶园土壤速效钾含量的差异性是否显著，来研究滴灌对茶园土壤速效钾的影响。
2.5.4研究滴灌对茶园PH和有机质的影响
通过比较滴灌灌溉方式下和无灌溉方式下，茶园土壤PH和有机质含量的差异性是否显著，来研究滴灌对茶园土壤PH和有机质的影响。
3结果与分析
对两组土样进行养分测定，获得空白组和实验组每层全氮、碱解氮、全磷、速效磷、速效钾和有机质的平均含量，列于表1。
表１ 不同灌溉方式下土壤养分含量
空白地块
滴灌地块
养分类型
表层
根层
差异率
碱解氮/（mg·
kg-1）
98.452
88.654
10%
91.021
82.927
9%
速效磷/（mg·
143.379
109.101
24%
138.326
116.043
16%
速效钾/（mg·
173.137
119.203
31%
158.667
130.716
18%
全氮/（g·
1.551
1.318
15%
1.442
1.370
5%
全磷/（g·
1.296
1.019
21%
1.199
0.921
23%
有机质/（g·
24.171
19.205
17%
23.938
20.506
14%
由表1可以知道碱解氮的含量为空白表层>
滴灌表层>
空白根层>
滴灌根层；
速效磷含量为空白表层>
滴灌根层>
空白根层；
速效钾的含量为空白表层>
全氮的含量为空白表层>
全磷的含量为空白表层>
有机质的含量为滴灌表层>
空白表层>
空白根层。
在表1中虽然能够单纯的比较其平均含量的大小差异，但很难判断这种差异是否为显著性的差异，所以，为了能够进一步分析确定这种差异是否具有统计学意义上的显著性差异，分别对不同灌溉方式下土壤养分含量进行独立样本的曼－惠特尼Ｕ检验，对相同地块耕层土壤样本中表层和根层的养分质量浓度进行配对样本Ｔ－检验。
3.1不同滴灌方式对土壤养分的影响
土壤养分类型的的差异，在滴灌处理下回产生不同的影响。
利用单样本非参数检验中的曼－惠特尼U（Mann-whitneyU）检验来分析各个图层中土壤全氮、碱解氮、全磷、速效磷、速效钾和有机质含量在空白组和实验组的差异，得出表2。
表２ 灌溉方式对土壤养分质量浓度的影响
独立样地类型
Mann-whitneyU
wilcoxonW
Z
显著水平
全氮
空白-滴灌表层
54.000
174.000
-2.426
0.015a
空白-滴灌根层
77.000
197.000
-1.473
0.141
碱解氮
46.000
166.000
-2.759
0.006A
64.000
184.000
-2.013
0.044a
全磷
62.500
182.500
-2.074
0.038a
68.500
188.500
-1.825
0.068
速效磷
112.000
232.000
-0.021
0.983
93.000
213.000
-0.809
0.419
速效钾
70.000
190.000
-1.764
0.078
78.500
198.500
-1.411
0.158
有机质
106.000
266.000
-0.270
0.787
102.000
222.000
-0.436
0.663
注Mann-whitneyU指的是曼－惠特尼U检验中的U值统计量，WilcoxonW指的是曼－惠特尼U检验中的秩值和，Z是曼－惠特尼U检验中的Z统计量。
由表2可知，全氮在空白滴灌地块表层中有统计学意义上显著差异（显著性水平0.05）,在空白滴灌地块根层统计学意义上并无显著差异（显著性水平0.05），表现为空白组样地表层的全氮含量明显高于实验组样地表层全氮含量（见表1），而在根层中两组样地全氮无明显差异。
所以采用滴灌灌溉会影响表
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