不同肥料对油茶林土壤及叶片磷素状况的影响

2014-01-22牛德奎胡冬南郭晓敏

经济林研究 2014年4期

王华，牛德奎，胡冬南，郭晓敏

(江西农业大学a.国土与资源环境学院；b.园林与艺术学院，江西南昌 330045)

油茶Camellia oleiferaAbel是中国主要的木本食用油料植物，其适应性广，抗干旱耐瘠薄，是我国南方丘陵地区首选生态经济型树种[1]。由于大部分油茶林栽培管理水平低下，处于低产状态。施肥是改变油茶低产状况的重要措施，是争取油茶高产、优质、高效的必由之路[2-4]。磷是植物必需的营养元素，对植物生长发育起着重要作用，同时也是生态系统常见的限制因子[5-7]。我国土壤的供磷能力普遍不高，大部分磷素以缓效态或迟效态存在，磷素的缺乏严重影响植物的生长。土壤有效磷是植物可以直接吸收利用的，其含量能反映土壤的供磷状况[8]。土壤磷的有效性影响着森林生态系统微生物的活动，土壤微生物量磷调节着土壤磷的矿化和固持过程，在很大程度上能反映土壤活性磷库的容量和周转强度[9]。近些年来，随着国家对农林业投入的不断加大，施肥量增加，土壤磷含量发生了明显变化，植株磷素累积量也随之增加，增产效果明显。有关施肥对土壤磷素状况影响的研究已有较多报道[10-13]，但研究对象多集中于作物，施肥对油茶林磷素状况影响的研究鲜有报道。然而，了解油茶林磷素转化和吸收状况对油茶生长和增产非常重要，因此，本研究中设置了生物有机肥、复合肥、油茶专用肥料以及不施肥4种处理，分析比较不同类型肥料对油茶林土壤中全磷含量、有效磷含量、土壤微生物量磷含量以及叶片全磷含量季节动态变化的影响，旨在了解不同肥料处理油茶林土壤磷素的状况，探讨它们之间的关联性，以期为油茶种植合理施肥提供理论依据和科学指导。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于九江市庐山区海会镇，该地属中国亚热带东部季风区域，气候温和，雨量充沛，年均降水量为1 437mm，年平均气温15～18℃，年平均日照时数1 932h，成土母质主要为花岗岩、片麻岩、石英砂岩等，属第四纪红土经长期分化和耕种形成的黄红壤，土层深厚，试验地前茬种植茶树[14]。土壤pH4.4，有机质为11.07g/kg，全氮为0.89g/kg，NH4＋-N为28.48mg/kg，NO3--N为11.75mg/kg，速效P为1.95mg/kg，速效K为49.47mg/kg，油茶树龄为8 a，栽植密度为2 500 株 /hm2。

1.2 试验材料

试验材料赣无油茶无性系由江西林业科学研究院提供。根据课题组多年油茶养分研究和林业生产实践运用的需要，选用与油茶生产实践紧密相连目前最常用最典型的复合肥、油茶专用肥和生物有机肥为供试肥料。生物有机肥：含有机质为30％、腐殖酸为20％、氮磷钾养分含量为6％，N、P2O5、K2O含量比例为1∶1∶1；油茶专用肥：氮磷钾养分含量为26.6％，N、P2O5、K2O含量比例1∶0.8∶1，并添加硼砂、硫酸锌、生石灰等；复合肥：氮磷钾养分含量为45％，N、P2O5、K2O含量比例1∶1∶1。

1.3 试验设计

根据研究与实践中油茶产量较佳的施肥量，试验采用随机区组设计，选择生长较为一致的8年生油茶，分别进行施肥处理。

(1)YJF：生物有机肥每年每株施2.0kg；

(2)ZYF：油茶无机专用肥每年每株施1.0kg；

(3)FHF：复合肥每年每株施0.6kg；

(4)CK：不施肥。

施肥方法：沟施法(沿树冠滴水线挖环状沟施入)，分2次施入(5月和11月初)。每处理20株，处理间设置保护行。4个处理分别设3个重复样地。从2009年起实施施肥处理。试验设计中作为无机肥料的复合肥和油茶专用肥氮磷钾总养分一致，生物有机肥氮磷钾总养分约为前二者的一半，但它富含有机质和腐殖质等。

1.4 样品采集

每个处理每个样区离油茶主根50～60cm，靠近施肥点但不重叠处采取5点取样法，采集0～20cm的表层土，并将5个点的土壤混匀，过2mm筛。1份自然风干，用于土壤理化性质测定；1份放入冰箱0～4℃保存，用于土壤微生物量磷的测定。同时在取土点的油茶树上按东南西北4个方向分别摘取5片叶，将5棵树的叶片混为一个样，杀青、干燥、粉碎，用于养分测定。采样时间分别为：2012年3月22(春)、2012年6月28(夏)、2012年9月27(秋)、2013年1月12(冬)。

1.5 测定项目与方法

土壤全磷的测定：NaOH熔融—火焰光度计法；土壤有效磷的测定：0.5mol/L NaHCO3浸提—钼锑抗比色法；叶片全磷含量的测定：H2SO4-H2O2消煮法—钒钼黄吸光光度法[15]。土壤微生物生物量磷：采用熏蒸—提取法测定[16]。

1.6 数据处理

运用Excel软件进行数据的录入、整理与计算；运用SPSS17.0软件进行方差分析和相关性分析，并用LSD法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同肥料处理油茶林土壤全磷含量的季节变化

不同肥料处理土壤全磷含量季节变化如图1所示。由图1可知，春季YJF、FHF、ZYF处理间土壤全磷含量差异不显著，它们全磷含量均显著高于CK；夏季YJF、FHF、CK土壤全磷含量差异不显著，ZYF土壤全磷含量显著高于前三者；秋季和冬季不同处理间土壤全磷含量存在显著差异，各处理按照全磷含量由高到低排列依次均为：ZYF、FHF、YJF、CK，与CK相比，ZYF、FHF和YJF全磷年平均量依次增加46.36％、20.11％、11.29％。由此可见，3种肥料均能增加油茶林土壤全磷含量，油茶专用肥效果最佳。

不同肥料处理油茶林土壤全磷含量季节变化明显，在春夏秋冬四季中，CK土壤全磷含量差异显著，按照全磷含量由高到低排列依次为：秋季、春季、冬季、夏季；YJF和FHF处理油茶林土壤全磷含量春季和冬季无显著差异，其它季节间差异显著，其中秋季土壤全磷含量最高，夏季最低；ZYF四季土壤全磷含量差异显著，按照全磷含量由高到低排列依次为：秋季、冬季、春季、夏季。不同处理土壤全磷含量季节变化虽不完全一致，但均在秋季含量最高，夏季含量最低。

图1 不同肥料处理土壤全磷含量季节变化Fig.1 Seasonal variations of soil total P contents under different fertilizer treatments

2.2 不同肥料处理油茶林土壤有效磷含量的季节变化

不同肥料处理土壤有效磷含量季节变化如图2所示。由图2可知，油茶林土壤中有效磷含量除了在夏季和秋季YJF和FHF差异不显著，同一季节其它处理间存在显著差异，各处理按照有效磷含量由高到低排列依次均为：ZYF、FHF、YJF、CK，与CK相比有效磷年平均量依次增加321.55％、162.29％、133.45％。3种肥料均能大幅提高油茶林土壤有效磷含量，尤其是油茶专用肥。

图2 不同肥料处理土壤有效磷含量季节变化Fig.2 Seasonal variations of soil available P contents under different fertilizer treatments

CK、YJF和FHF处理土壤有效磷含量均是从春季到冬季呈递增趋势，除CK和YJF处理春季和夏季土壤有效磷含量无显著差异外，其它均存在显著差异；ZYF处理四季土壤有效磷含量差异显著，按照有效磷含量由高到低排列依次为：秋季、冬季、夏季、春季。

2.3 不同肥料处理油茶林土壤微生物量磷含量的季节变化

不同肥料处理土壤微生物量磷含量季节变化如图3所示。由图3可知，不同肥料处理油茶林土壤微生物量磷含量除了春季YJF和FHF间差异不显著外，其它均存在显著差异，各处理按照土壤微生物量磷含量由高到低排列依次均为：ZYF、YJF、FHF、CK。ZYF、YJF和FHF处理油茶土壤中土壤微生物量磷含量与CK相比年平均量分别增加197.73％、163.78％和135.60％。由此可见，施用3种肥料均能大幅增加土壤微生物磷的含量。

图3 不同肥料处理土壤微生物量磷含量季节变化Fig.3 Seasonal variations of soil microbial biomass P content under different fertilizer treatments

不同处理土壤微生物量磷含量季节变化明显，除了FHF处理春季和夏季，ZYF处理秋季和冬季差异不显著，其它均存在显著差异，各处理随季节的变化规律一致，按照土壤微生物磷含量由高到低排列依次均为：冬季、秋季、夏季、春季。

2.4 不同肥料处理油茶叶片全磷含量的季节变化

不同肥料处理叶片全磷含量季节变化如图4所示。由图4可知，除冬季YJF和ZYF处理间叶片全磷含量差异不显著，其它处理间均存在显著差异；春季和秋季各处理按照叶片全磷含量由高到低排列依次为：ZYF、YJF、FHF、CK，夏季和冬季各处理按照叶片全磷含量由高到低排列依次为YJF、ZYF、FHF、CK，ZYF、YJF和 FHF与CK全磷年平均量依次增加27.24％、26.66％、18.89％。由此可见，施肥能提高油茶叶片全磷含量。

不同处理油茶叶片全磷含量季节变化不完全一致。CK和ZYF处理叶片全磷含量夏季和冬季差异不显著，其它处理间差异显著，按照叶片全磷含量由高到低排列依次为：秋季、冬季、夏季、春季；YJF处理油茶叶片含量秋冬两季差异不明显，其它处理间差异显著，按照叶片全磷含量由高到低排列依次为：夏季、秋季、冬季、春季；FHF处理叶片全磷含量四季均存在显著差异，各处理按照叶片全磷含量由高到低排列依次为：冬季、秋季、夏季、春季。

图4 不同肥料处理叶片全磷含量季节变化Fig.4 Seasonal variations of total P content in leaves under different fertilizer treatments

2.5 不同肥料处理油茶林土壤磷含量以及油茶叶片全磷含量相关性分析

对所测定指标进行相关性分析，结果如表1所示。从表1可看出，不同肥料处理油茶林土壤全磷含量、有效磷含量、土壤微生物量磷含量以及油茶叶片全磷含量之间均存在显著相关。由此可见，不同肥料处理油茶林不同磷素之间具有密切的相关关系，它们在一定程度上相互影响，表征土壤含磷状况。

3 讨论与结论

施肥是治理油茶低产的关键措施，肥料与土壤营养的循环及健康状况密切相关[17]。近年来，农林业生产中为了追求高产，常配施高量的磷肥，但利用率一直不高，造成肥料的浪费，并加重农林业面源污染，目前已成为水体富营养化的重要来源[18]。研究不同类型肥料处理后油茶林磷素含量状况，可以了解不同肥料对磷素养分循环的影响，为合理施肥，提高肥料利用率和减少面源污染提供理论依据。

本研究中结果表明，油茶专用肥、复合肥和生物有机肥对提高油茶林土壤全磷、有效磷、土壤微生物量磷以及油茶叶片全磷含量效果显著。说明施肥既能通过自身所含磷的循环再利用改善磷素营养，降低土壤对磷的吸附，增加磷的解吸以及通过无机磷向有机磷转化而提高磷肥的利用率，又能通过还原、酸溶、络合溶解作用促进解磷微生物增殖等过程活化土壤中难利用磷为可利用磷[19-22]。通过试验对比，在3种肥料中效果最佳的是油茶专用肥。油茶专用肥是根据对土壤养分含量特点的分析和油茶的需肥规律，结合当地的习惯施肥水平，自然气候条件，因地制宜地研制的。除了含N、P、K养分外，还根据当地土壤缺素状况添加了Ca、Mg、B等中微量元素。由于土壤中的养分元素是多样的，不同土壤中养分丰缺程度也各不相同，油茶专用肥配方养分比较全面均衡，不但有利于土壤中全磷和有效磷含量提高以及磷素的转化，也为土壤生物创造了良好的微生态环境，促进土壤微生物的生长和繁殖，从而增加土壤微生物量磷的含量。

表1 不同肥料处理油茶林土壤磷含量以及叶片全磷含量相关性分析Table 1 Correlations between total P,available P,soil microbial biomass P and total P contents of leaves under different fertilizer treatments in C.oleifera Abel

土壤全磷含量、有效磷含量、土壤微生物量磷含量以及油茶叶片全磷含量既受施肥等经营措施的影响，又受温度、降水量等气候因素的影响，因此，季节变化明显。研究结果显示，CK、YJF和FHF处理中油茶林土壤有效磷含量均是从春季到冬季呈递增趋势；ZYF处理四季按照土壤有效磷含量由高到低排列依次为：秋季、冬季、夏季、春季。有效磷是能被植物直接吸收利用的主要形态，其在土壤中的含量随着植物的生长节律呈季节变化是磷的生物吸收过程和磷的矿化过程的综合体现。春夏是油茶处于生长期对有效磷的消耗量较大，因此，土壤易被利用的有效磷含量较低。而秋冬生长缓慢，土壤有效磷含量开始逐步回升，且秋季采果前的除草、枯叶和杂草覆盖对土壤中有效磷的富集和解吸作用增强，对土壤中磷的流失也具有保护作用。在春夏秋冬四季中，不同施肥处理土壤全磷含量季节变化虽不完全一致，但均在秋季含量最高，夏季含量最低。全磷含量的季节变化特征与不同时期油茶吸收作用、水分条件、根际分泌物产生量以及地表枯落物分解与有机磷的矿化平衡有关，有效磷含量也是引起全磷含量变化的主要原因之一。不同肥料处理土壤微生物量磷含量季节变化明显，各处理随季节的变化规律一致，按照叶片全磷含量由高到低排列依次为：冬季、秋季、夏季、春季。季节变化趋势与有效磷相似，这不仅反映了土壤微生物生物量磷与土壤有效磷的密切关联，同时也表明土壤微生物生物量磷与土壤磷素的植物有效性具有显著的互补性，土壤微生物生物量磷及其周转是植物有效磷素的库和源，其在磷素转化和循环中起着重要作用。土壤微生物生物量磷的峰值出现在冬季和秋季，一方面是由于油茶吸收土壤磷减少，另一方面是由于土壤有效磷含量相对增加，有利于微生物吸收富集磷。不同处理油茶叶片全磷含量季节变化较为复杂。主要是因为叶片全磷含量不仅与土壤磷素含量有关，而且与油茶本身特性，不同时期生长吸收等因素密切相关。

研究结果显示，不同肥料处理油茶林土壤全磷含量、有效磷含量、土壤微生物量磷含量以及油茶叶片全磷含量之间均存在显著相关关系。说明可通过施肥来增加土壤全磷含量，刺激土壤微生物的生长，加强微生物对土壤磷的转化利用，从而增加土壤有效磷含量，促进土壤磷的周转和循环，以满足油茶生长对磷素的需求。

综上所述，施用复合肥、油茶专用肥和生物有机肥对油茶林土壤全磷含量、有效磷含量、土壤微生物量磷含量以及油茶叶片全磷含量提高效果显著。尤其是营养元素全面的油茶专用肥对油茶林磷素含量的提高和转化效果更佳。因此，在生产实践中应根据实际情况，在施用常规的复合肥同时，因地制宜地配合施用油茶专用肥和生物有机肥，是增强土壤供磷能力和提高磷肥利用率实现改良土壤和提高土壤肥力的一条有效途径。

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