江西油茶林地土壤养分限制因子分析

胡冬南，刘亮英，张文元，万晓敏，郭晓敏

（1.江西农业大学 园林与艺术学院，江西 南昌 330045；2.西南林业大学，云南 昆明 650224）

油茶Camellia oleiferaAbel又叫茶子树，是我国南方特有的木本食用油料树种[1-2]。油茶在生长过程中需要从土壤中吸收各种养分并通过光合作用制造碳水化合物，土壤养分含量将直接影响油茶养分的供应，并进一步影响油茶的产量[3]。江西是油茶主产区，油茶林总面积达80余万hm2，占江西全省林业用地面积的7.1%，经济林总面积的77%；围绕着油茶的特性及其利用，人们开展了大量的研究工作[4-6]，有关油茶林地土壤肥力状况的研究报道较为鲜见。目前，江西省绝大多数油茶林地土壤养分匮乏，且比例不协调，致使投入多，增产增收效果却不明显[7]。为了解江西省油茶林地养分状况，本文中采用土壤养分状况系统研究法进行油茶林地土壤养分特征及限制因子研究。

1 试验地概况

江西省属亚热带温暖湿润季风气候，具有四季分明、气候温和、雨量充沛、日照充裕、无霜期长的特点。年均温17.4 ℃，无霜期280 d，年降水量1 350～2 100 mm，土壤类型为红壤，适合油茶生长[8]。根据江西省油茶林分布情况，选择赣东的弋阳县、贵溪市，赣西的奉新县、萍乡市、宜春市（袁州区）、丰城市、新余市，赣南的上犹县、遂川县，赣中的吉安县、永丰县、泰和县、安福县、井冈山市和赣北的靖安县、景德镇、瑞昌市的油茶林地作为试验点，每试验点选取有代表性油茶林标准样地5～8个。

2 材料与方法

2.1 土壤样品的采集及处理

采用多点混合取样法取土，每块样地的采样点不少于20个，取土深度0～40 cm。土样经风干后过2 mm筛，取0.5 kg干土壤样品用于化学分析和吸附试验，剩余样品用于温室盆栽试验。土壤样品采集的时间为每年的10月。

2.2 土壤样品的分析方法

土壤样品常规分析采用美国（佛罗里达）国际农化服务中心（ASI）提供的方法[9-12]。ASI联合浸提液为：0.25 mol ·L-1NaHCO3＋ 0.01 mol·L-1EDTA ＋0.01 mol·L-1NH4F。分析项目包括有机质、pH值、代换性 Ca、Mg、N、P、K、Cu、Fe、Mn、Zn、B、S等11种元素。其中Ca、Mg、N用1 mol·L-1KCl提取。Ca和Mg含量用原子吸收法测定，N含量用碱性苯酚＋NaClO比色法测定。K、P、Cu、Fe、Mn和Zn用ASI溶液提取，P含量用钼锑抗比色法测定，其它元素含量用原子吸收法测定。S和B用0.08 mol·L-1CaH4(PO4)2提取，S含量用BaCl2比浊法测定，B含量用姜黄素比色法测定。

2.3 土壤吸附试验

土壤对K、P、S、B、Zn、Cu和Mn的吸附测定均参照ASI方法进行，吸附结果作为盆栽试验养分施用的依据。

2.4 盆栽试验

分别从各地区选一样地土壤进行盆栽试验，依据土壤化学分析和吸附试验结果，将土壤中各营养元素的速效含量调整到该元素在林地条件下临界值的3倍，以保证各营养元素的充足供应，并将此处理作为最佳处理（OPT）；在最佳处理的基础上，各土样均针对大、中、微量元素设置缺素处理，用“﹣”表示，即从最佳处理中减去该养分元素；考虑到各地区的特殊性，针对个别金属元素设置超量处理，用“﹢”表示，即在最佳处理中增加一定量的该养分元素；同时设置不加任何养分元素的CK作为空白对照，每处理重复3次，以高粱作为养分指示植物，生长35 d收获地上部分烘干称取质量，以OPT植株干质量为100%，并计算其它处理的相对产量。采用方差分析方法比较各处理与OPT处理的生物量差异。供试作物为高粱干物质相对产量计算公式：

2.5 数据分析方法

试验数据采用Excel、DPS软件进行分析[13]。

3 结果与分析

3.1 江西油茶林地土壤养分含量及评价

林地土壤中植物所需养分状况的变化受土壤条件、环境因子、栽培管理等多种因素的影响，因此，尽可能多地了解林地土壤养分信息是实现油茶养分管理的先决条件。试验中对江西油茶主产区林地土壤养分进行了测定，结果见表1。

从表1可看出，江西省各地区油茶林地土壤中N、P、K、Mg、B、Zn的含量均存在低于临界值的现象，表明这些元素的缺乏十分普遍。Ca元素在赣东和赣中土样中较为缺乏。赣东地区土壤中Cu元素含量低于临界值，而赣南、赣西、赣北、赣中的Cu含量接近或高于临界值。各地土壤中Fe元素含量丰富。Mn元素含量在赣西、赣北地区均高于于临界值，含量丰富，而在赣东、南、中地区存在低于临界值的现象。S元素含量在赣东、赣北、赣中地区均高于临界值，含量丰富，而在赣南、赣西地区低于临界值。

表1 各地区养分含量均值Table 1 Mean nutrient content in soil at each region mg/L

总体而言，江西省油茶林地养分含量低，土壤贫瘠，且各地养分水平不一，因此在油茶经营过程中应注重林地养分管理。

3.2 江西油茶林土壤的吸附固定特性

将土壤对营养元素的吸附固定作用作为土壤养分状况综合评价及施肥推荐的主要依据之一，是系统研究法的独特创新之处。进行土壤养分吸附研究，旨在明确养分元素加入土壤中的行为特征，估测施入一定的肥料后对土壤中可提取性有效养分的贡献，从而大致明确土壤中某一养分元素达到作物最佳生长所需的浓度所要求加入的肥料量，可以为盆栽试验最佳处理中肥料用量的确定提供依据。根据各试验点土壤对养分元素的吸附试验结果，绘制吸附曲线见图1～7。

图1 K吸附曲线Fig.1 Adsorption curve of K

图2 P吸附曲线Fig.2 Adsorption curve of P

图3 S吸附曲线Fig.3 Adsorption curve of S

图4 B吸附曲线Fig.4 Adsorption curve of B

图5 Cu吸附曲线Fig.5 Adsorption curve of Cu

从吸附曲线图可以看出，不同地区油茶林土壤对各养分元素吸附固定能力不同，总体表现为对K、P、S、B的吸附固定能力较强，平均固定率由大到小依次为B（60.12%）、S（56.98%）、P（48.67%）、K（37.18%）。就不同地区相比较，赣南地区油茶林土壤对以上7种营养元素的吸附固定能力均最强，并且土壤对P、K、B养分元素的吸附作用较大，均在40%以上，对Cu、Mn、Zn元素的吸附在20%左右，而且原始土样中这些元素含量均不丰富，处于缺乏水平。因此赣南地区更应重视这些养分的施入。

图6 Mn吸附曲线Fig.6 Adsorption curve of Mn

图7 Zn吸附曲线Fig.7 Adsorption curve of Zn

3.3 油茶林土壤温室盆栽试验

土壤养分的理化分析只能大致判断土壤养分限制因子存在的可能性，而在诸多障碍因子中，哪一种起主导作用，其亏缺程度如何，则需要通过生物盆栽试验进一步验证。根据各地区土壤养分分析测定结果与吸附试验结果，各地试验点分别设置14个处理，3次重复。试验结果表明（见表2），各地区土壤不同处理间作物生长量差异均达到极显著水平，相比于最佳处理（OPT），盆栽不施加任何养分元素的对照处理（CK）产量均极低。缺素处理在各地区土壤中表现不同，赣东（贵溪）油茶林地土壤的主要养分限制因子及亏缺顺序依次为Ca＞P＞N＞Mg＞K＞Cu＞B＞Zn，相应的缺素处理分别减产96.42%、93.46%、90.47%、63.91%、45.9%、45.37%、43.65%、29.12%；赣南（上犹）油茶林土壤主要养分限制因子及亏缺程度依次为：P＞N＞K＞Mg＞S＞B，相应的缺素处理分别减产74.21%、42.80%、39.71%、25.55%、19.69%、15.22%；赣西（新余）油茶林土壤的养分限制因子是P、Mg、N、Ca；Cu、Zn、K为潜在性限制因子，相应的缺素处理分 别 减 产 61.06%、33.29%、32.87%、30.91%、24.08%、23.66%、19.89%；赣北地区（景德镇）油茶林地土壤的主要养分限制因子及亏缺顺序依次为N＞P＞Mg＞Ca＞K＞Zn，相应的缺素处理分别减产66.97%、61.32%、48.22%、40.93%、28.97%、27.53%；赣中地区（吉安）油茶林地土壤主要养分元素限制因子及其亏缺程度依次是P＞N＞Ca＞K＞Mn＞Mg＞Zn，B、S可能是潜在性限制因子，相应的缺素处理分别减产 53.68%、52.45%、47.3%、46.32%、37.83%、36.52%、33.66%。

表2 土壤盆栽试验结果Table 2 Results of soil pot experiment g/杯

根据盆栽试验结果，用Barry相对产量概念标准，依据相对产量可将土壤肥力分为5级（见表3），除肥力很高者可以不施肥外，其它视肥力等级适量施肥。

表3 土壤养分肥力分级Table 3 Fertility grade of soil nutrient

表3中结果显示，赣东（贵溪）油茶林地土壤除S、Mn、Mo、Fe肥力较高外，其余土壤元素肥力均处于低或极低水平，油茶施肥时应增施氮肥、磷肥与钾肥，适当增施钙、镁肥和微量元素硼、锌、铜肥。赣南（上犹）油茶林土壤P、N、K、Mg水平较低，应增施磷肥、氮肥与钾肥，适当增施钙、镁、磷肥；赣西（新余）油茶林地土壤养分主要限制因子为P、N、Ca、Mg，其它土壤元素肥力较高，施肥时应增施磷肥、氮肥，适当增施钾、钙、镁肥。赣北（景德镇）油茶林土壤中N、P、Mg、Ca、K、Zn是主要限制因子，土壤中B、S、Mo、Fe、Mn、Cu养分元素含量丰富，在田间施肥时应增施氮肥、磷肥与钾肥，适当增施钙镁肥和微量元素锌肥。赣中（吉安）油茶林土壤中P、N、Ca、K、Mn、Mg、Zn是主要限制因子，土壤中B、S是潜在性限制因子，Fe、Cu、Mo养分元素含量丰富，在田间施肥时应增施氮肥、磷肥及适当增施钙、镁肥，控制施用钾肥。

由此可见，油茶林地土壤的原始测定值与盆栽试验结果基本一致，总体而言，江西省油茶林土壤主要限制因子为P、N、K、Ca、Mg，而B、Zn、Cu为次要限制因子或潜在性限制因子，这与花岗岩母质发育的红壤本身成土过程中脱硅富铝化作用造成的母质和土壤中的原生硅酸盐矿物受到彻底的分解，盐基离子养分大量淋溶损失有本质的联系。因此，在施肥时应增施磷、氮、钾、钙、镁等大中量元素肥料以及硼、锌、铜等微量元素肥料。否则，这些养分的亏缺或失衡将严重影响油茶林高产稳产和可持续性经营，造成土壤肥力的进一步衰退。

4 结论与讨论

原始土样测定分析结果表明，江西省不同地区油茶林土壤pH范围在3.9至5.6之间，平均值为4.6，为强酸性。全省红壤油茶林土壤有机质含量为0.41%～1.93%，平均含量为1.09%，各地区土壤有机质含量差异较大。江西省各地区的油茶林地土壤中的N、P、K、Mg、B、Zn的含量均存在低于临界值的现象，表明这些元素的缺乏最具有普遍性。其次是Ca、Cu。而S、Fe、Mn的含量普遍较为丰富。

各地区油茶林土壤对B、S、P、K的吸附固定能力均较强，平均固定率分别为60%、57%、49%、37%。而对Cu、Mn、Zn的吸附固定能力表现较弱。不同地区对各种元素的固定能力有较大差异，赣南地区对各种营养元素的吸附固定能力均表现最强。江西省油茶林养分管理和经营过程中在普遍重视施用P、K肥的同时，不能忽视中微量元素平衡施用，特别是S、B肥料的因地施用。

各地区土壤养分限制因子顺序不同：赣东地区为Ca＞P＞N＞Mg＞K＞Cu＞B＞Zn；赣南地区为P＞N＞K＞Mg＞B＞Ca；赣西地区为P＞Mg＞N ＞Ca＞Cu＞Zn＞K；赣北地区为N＞P＞Mg＞Ca＞K＞Zn；赣中地区为P＞N＞Ca＞K＞Mn＞Mg＞Zn＞B＞S。P、N、K、Ca、Mg为江西红壤油茶林土壤主要养分限制因子，而B、Zn、Cu为次要限制因子或潜在性限制因子，这些结论与原始土壤养分测定结果是一致的。从地区来看，以赣东油茶林土壤养分缺乏程度最为严重，其次为赣中地区。因此，在施肥时应增施磷、氮、钾、钙、镁大中量元素肥料以及硼、锌、铜等微量元素肥料，否则，这些养分的亏缺或失衡将严重影响油茶林高产稳产和可持续性经营，造成土壤肥力的严重衰退。

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