全周期种植模式胶园土壤养分和微生物量碳分布特性

黄坚雄++潘剑++周立军++李娟++林位夫

摘 要 通过监测传统胶园与全周期种植模式胶园土壤的养分差异，探讨全周期种植方式对胶园土壤养分的影响。结果表明，传统胶园内离树越近的位点，土壤养分含量和微生物量碳越低；除速效磷外，全周期胶园内离树越近的位点，土壤养分含量和微生物量碳越高。总体而言，全周期胶园土壤全氮、无机氮和微生物量碳低于传统胶园，但均没有达到显著差异，而其土壤有机质、速效磷和速效钾含量高于传统胶园，其中速效磷含量达显著差异（P<0.05）。与传统胶园相比，全周期种植模式主要影响土壤养分和微生物量碳的分布特征，其中土壤速效磷和速效钾含量亦相对较高，其他指标变化较小。

关键词 传统胶园 ；全周期模式 ；土壤养分 ；微生物量碳 ；分布特性

分类号 S794.1

森林土壤是林木生长发育的基础，土壤养分含量水平直接决定着森林的生产力和功能的发挥[1]。研究表明，土壤养分含量下降可导致林地生产力降低[2-3]。巴西橡胶树（Hevea brasiliensis） 是重要的产胶植物之一，原产于巴西亚马逊河流域的热带丛林。它于1904 年被引种到中国，并从1951年8月开始被大规模种植，到2011 年我国植胶面积已达107 万hm2。目前，在土壤养分含量变化方面的研究主要集中在时空演变、割胶制度、不同林龄、不同施肥制度等对土壤养分含量的影响[1，4-8]。如华元刚等[4]研究表明，对我国胶园土壤植胶 50 多年后土壤肥力总体土壤肥力下降，其中有机质、全氮、速效钾的含量下降程度较大，速效磷含量则有降有增；张希财等[5]对实施刺激割制14 a 后的胶园的土壤养分进行测定，结果表明，土壤有机质、全氮、有效磷和有效钾的含量比割胶前降低，现行胶园培肥等管理措施已不能满足刺激割胶制度下的橡胶树所需养分。土壤微生物生物量的大小可以表明微生物新陈代谢活动的强弱，而微生物生长与死亡的交替过程也就是养分的固定与释放过程，是土壤养分转化的动力环节，影响土壤养分的转化与释放，与土壤养分含量息息相关[9-10]。土壤养分含量和微生物是受土地利用方式影响的[10-12]。具有宽窄行特征的全周期种植模式胶园（以下简称全周期胶园）和传统胶园中橡胶树的分布存在较大的差异[13]，使得全周期胶园的土地利用方式发生了变化，该种植模式对胶园土壤养分和微生物的影响尚研究不足。因此，本研究通过监测传统胶园与全周期胶园土壤的养分和微生物量碳的差异，探讨全周期种植方式对胶园土壤养分和微生物的影响。

1 材料与方法

1.1 试验点概述

本研究的试验点位于中国热带农业科学院试验场三队（19°32′55″N，109°28′30″E），该地区为典型的热带海洋季风气候，每年有旱季和雨季，雨季为5～10月，年均温为20.8～26.0 ℃，年降雨量约为1 600 mm，主要集中于7～9月（约占全年的70%）。土壤质地为粉砂黏壤土，pH为4.6，土壤有机质含量为12.0 g/kg，速效磷为25.6 g/kg，速效钾为11.9 g/kg，0～60 cm土层土壤容重为平均为1.56 g/cm3，耕层（0～20 cm）容重较小，平均为1.41 g/cm3。

全周期胶园（宽窄行种植，宽行为20 m，窄行的株行距为2 m×4 m）位于林段7-3，林段种植方向为南北走向。对照为相邻的林段7-2（常规等行种植模式，株行距为3 m×7 m）。胶园于2002年3月定植，2010年8月开割，橡胶树品种为7-20-59。胶园开割前均在行间进行过间作生产，种植作物为桑树和香根草。

1.2 测定指标与方法

1.2.1 土壤采样

土壤采样时间为2013年8月下旬，深度为0～20 cm。因两种胶园种植形式差异较大，取样标准较难统一，故本研究从根据不同胶园种植特点，制定不同的取样位点，用于胶园土壤养分和微生物含量分布特点及平均含量的分析。传统胶园（C）行距为7 m，土壤取样位置分别为离树1.5、2.5和3.5 m的与胶树行向平行的线上，分别用C1.5、C2.5和C3.5代表不同的位点。每条线上5点取样，混合为一个样品，3次重复，在3.5 m平行线上取样时避开施肥穴。全周期种植模式胶园（I）土壤取样位置分别为宽行中离胶树2、4、6、8和10 m的与胶树行向平行的线上，分别用I2、I4、I6、I8和I10代表不同的位点，取样规则同上。窄行中有不间断的施肥沟，土壤取样受影响，故不取样。

1.2.2 指标与方法

土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾、铵态氮、硝态氮和微生物分别采用硫酸-重铬酸钾稀释热法、凯氏定氮法、采用钼锑抗比色法、火焰分光光度法、靛酚蓝吸光光度法、紫外分光光度法和精氨酸诱导氧化法测定，具体操作方法见参考文献[14]。

1.2.3 数据处理

数据处理和统计分析采用excel和dps6.5软件。统计分析采用LSD法，分别对每种模式内离树不同距离和两种模式平均的土壤养分差异进行方差比较，统计水平为P<0.05。

2 结果与分析

2.1 土壤有机质和全氮变化

不同种植模式胶园土壤有机质及全氮含量见表1。 由表1可知，传统胶园内不同位点的土壤有机质和全氮含量的变化趋势一致，均是离树越远，其含量越高，但不同位点的均没有达到显著差异（P<0.05）；而全周期胶园内土壤有机质和全氮含量均是离树越近，其含量越高，其中I2处土壤有机质含量为22.22 g/kg，显著高于I8和I10（P<0.05）。全周期胶园土壤有机质平均含量高于传统胶园，但没有达到显著差异，两种种植模式胶园内土壤全氮平均含量则接近相同（P<0.05）。

2.2 土壤铵态氮和硝态氮变化

总体而言，传统胶园内土壤无机氮含量的变化趋势是离树越远，其含量越高；而全周期胶园内土壤无机氮含量则是离树越近，其含量越高（表1）。其中，C1.5处土壤铵态氮含量为5.25 mg/kg，显著低于C3.5，而I2处含量为15.32 mg/kg，显著高于I6、I8和I10；I2处土壤硝态氮含量显著高于其他位点的含量（P<0.05）。传统胶园土壤无机氮平均含量略高于全周期胶园，但均没有达到显著差异（P<0.05）。

2.3 土壤速率磷和速效钾变化

总体而言，两种种植模式胶园土壤速效磷含量均是离树越远，其含量越高，C1.5处土壤速效磷显著低于C3.5，I2处显著低于I4和I6（P<0.05）。全周期胶园土壤速效钾含量变化趋势是离树越远，其含量越低；传统胶园内土壤速效钾含量变化趋势则相反。两种模式内不同位点的土壤速效钾含量均没有显著差异（P<0.05）。传统胶园土壤速效磷和速效钾平均含量低于全周期胶园，其中传统胶园土壤速效磷含量为全周期的32.9%，达显著差异，而土壤速效钾含量则没有达到显著差异（P<0.05）。见表1。

2.4 土壤微生物量碳变化

土壤微生物量碳反映土壤微生物数量。由表1可得出，传统胶园内不同位点的土壤微生物量碳的变化趋是离树越远，微生物量碳越高，但均没有达到显著差异（P<0.05）；而全周期胶园内土壤微生物量碳均是离树越近，微生物量碳越高，其中I2处为5.74 mg/kg，显著高于该模式的其他位点（P<0.05）。由于全周期胶园宽行中离树4 m以上的土壤微生物量较低，使得全周期胶园的土壤微生物量碳含量低于传统胶园，但没有显著差异（P<0.05）。

3 讨论与结论

目前，橡胶树是我国热带地区种植面积最大的经济作物[15]，其主要的生产方式较单一，存在严重的土壤退化问题[16]，土壤养分含量下降的问题值得关注。土地利用方式能影响土壤养分含量和微生物量[10-12]。传统胶园中各养分的变化基本是离树越远，其含量越高，主要原因是，在实际生产管理中，该模式下的肥料投入主要集中在行间较中间地带。全周期胶园种植模式的空间和可间作性与传统胶园不同，其土地利用方式发生明显变化，可推测土壤养分和土壤微生物将有所变化。综合分析可知，全周期胶园土壤全氮、无机氮和微生物量碳低于传统胶园，而全周期胶园土壤有机质、速效磷和速效钾含量高于传统胶园，除速效磷含量达显著差异外，其他均未存在显著变化（P<0.05）。因此，全周期种植模式并没有显著影响土壤总体肥力。但是，全周期种植模式改变了土壤养分含量和微生物量的分布情况。从实际测定结果可知，全周期胶园内离树4 m内的土壤养分和微生物量碳总体上比传统胶园的高，可见，全周期胶园有利于提高离树4 m内的土壤肥力，而离树4 m外观测到土壤养分总体降低（降速效磷外），土壤肥力有下降趋势。因此，全周期种植模式胶园的土壤养分含量和微生物量及其分布特性不同于传统胶园，对大行间的土壤肥力总体上没有明显影响。

两种模式均开展过相同的间作试验，本研究发现全周期胶园离树4 m外的土壤速效磷含量较高，可能的原因是离树4 m外橡胶根系的影响较弱，早期的间作生产中投入的磷肥和钾肥没有被橡胶吸收并随胶水输出该系统，可推测出在全周期胶园宽行中进行间作，橡胶与作物之间的根系竞争应该不明显，有利于间作生产。土壤取样时期并非施肥后，而无机氮易被吸收、转化或损失，是导致两种土壤无机氮含量亦很接近的原因。土壤有机质和全氮主要受有机物料投入的影响[17-18]，且其含量变化较慢，由于取样时避开了施肥穴或施肥沟，不受人为干扰，全周期胶园离树4 m内（冠幅大概4 m）土壤有机质和全氮含量相对较高，可能是冬季橡胶树落叶相对集中在该区域，腐化后提高了其有机质和全氮含量。反之，离树4 m外则没有较多的有机物输入，其含量相比较低。

综上所述，与传统胶园相比，全周期种植模式主要影响土壤养分的分布情况，土壤速效磷和速效钾含量亦相对较高，其他指标变化较小。

参考文献

[1] 吴志祥，谢贵水，杨 川，等. 海南岛西部不同林龄橡胶林土壤养分特征[J]. 海南大学学报（自然科学版），2011（01）：42-48.

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[3] 那常富，任秀云，刘文玉. 谈土壤生产力与森林生产力[J]. 林业勘查设计，1996（04）：45-46.

[4] 华元刚，林钊沐，茶正早，等. 胶园土壤化学肥力演变及与橡胶树营养关系的研究[J]. 热带作物学报，2012（03）：397-401.

[5] 张希财，蒋菊生，陶忠良，等. 刺激割胶制度对广东植胶区胶园土壤养分的影响[J]. 热带作物学报，2006（04）：1-4.

[6] 王 博，张培松，林清火，等. 国营阳江农场橡胶园土壤有机质与全氮时空变异分析[J]. 热带作物学报，2009（09）：1 280-1 285.

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[8] 祁栋灵，王秀全，张志扬，等. 中国天然橡胶产业现状及其发展建议[J]. 热带农业科学，2013（02）：79-87.

[9] 王 芸，韩 宾，史忠强，等. 保护性耕作对土壤微生物特性及酶活性的影响[J]. 水土保持学报，2006（04）：120-122.

[10] 雍太文，杨文钰，向达兵，等. 不同种植模式对作物根系生长、产量及根际土壤微生物数量的影响[J]. 应用生态学报，2012（01）：125-132.

[11] 田 昆，莫剑锋，陆梅，等. 澜沧江上游山地典型区不同利用方式的土壤肥力性状[J]. 山地学报，2004（01）：87-91.

[12] Ouyang W S Y H F. The effect on soil nutrients resulting from land use transformations in a freeze-thaw agricultural ecosystem[J]. Soil & Tillage Research， 2013， 132： 30-38.

[13] 林位夫，曾宪海，谢贵水，等. 关于橡胶园间作的思考与实践[J]. 中国热带农业，2011（04）：11-15.

[14] 鲁如坤. 土壤农业化学分析方法[M]. 北京：中国农业科技出版社，2000.

[15] 王启方，黄茂芳，余和平. 2010年天然橡胶生产国协会成员国生产概况[J]. 中国橡胶，2011（06）：22-25.

[16] 陈燕萍，吴兆录. 西双版纳橡胶抗寒种质资源的生态问题和流失风险[J]. 应用生态学报，2009（07）：1 613-1 616.

[17] 黄坚雄，陈源泉，隋 鹏，等. 农田温室气体净排放研究进展[J]. 中国人口·资源与环境，2011（08）：87-94.

[18] H uang J X C Y Q S. Estimation of net greenhouse gas balance using crop-and soil-based approaches：Two case studies[Z]. 2013： 299-306.

2.3 土壤速率磷和速效钾变化

总体而言，两种种植模式胶园土壤速效磷含量均是离树越远，其含量越高，C1.5处土壤速效磷显著低于C3.5，I2处显著低于I4和I6（P<0.05）。全周期胶园土壤速效钾含量变化趋势是离树越远，其含量越低；传统胶园内土壤速效钾含量变化趋势则相反。两种模式内不同位点的土壤速效钾含量均没有显著差异（P<0.05）。传统胶园土壤速效磷和速效钾平均含量低于全周期胶园，其中传统胶园土壤速效磷含量为全周期的32.9%，达显著差异，而土壤速效钾含量则没有达到显著差异（P<0.05）。见表1。

2.4 土壤微生物量碳变化

土壤微生物量碳反映土壤微生物数量。由表1可得出，传统胶园内不同位点的土壤微生物量碳的变化趋是离树越远，微生物量碳越高，但均没有达到显著差异（P<0.05）；而全周期胶园内土壤微生物量碳均是离树越近，微生物量碳越高，其中I2处为5.74 mg/kg，显著高于该模式的其他位点（P<0.05）。由于全周期胶园宽行中离树4 m以上的土壤微生物量较低，使得全周期胶园的土壤微生物量碳含量低于传统胶园，但没有显著差异（P<0.05）。

3 讨论与结论

目前，橡胶树是我国热带地区种植面积最大的经济作物[15]，其主要的生产方式较单一，存在严重的土壤退化问题[16]，土壤养分含量下降的问题值得关注。土地利用方式能影响土壤养分含量和微生物量[10-12]。传统胶园中各养分的变化基本是离树越远，其含量越高，主要原因是，在实际生产管理中，该模式下的肥料投入主要集中在行间较中间地带。全周期胶园种植模式的空间和可间作性与传统胶园不同，其土地利用方式发生明显变化，可推测土壤养分和土壤微生物将有所变化。综合分析可知，全周期胶园土壤全氮、无机氮和微生物量碳低于传统胶园，而全周期胶园土壤有机质、速效磷和速效钾含量高于传统胶园，除速效磷含量达显著差异外，其他均未存在显著变化（P<0.05）。因此，全周期种植模式并没有显著影响土壤总体肥力。但是，全周期种植模式改变了土壤养分含量和微生物量的分布情况。从实际测定结果可知，全周期胶园内离树4 m内的土壤养分和微生物量碳总体上比传统胶园的高，可见，全周期胶园有利于提高离树4 m内的土壤肥力，而离树4 m外观测到土壤养分总体降低（降速效磷外），土壤肥力有下降趋势。因此，全周期种植模式胶园的土壤养分含量和微生物量及其分布特性不同于传统胶园，对大行间的土壤肥力总体上没有明显影响。

两种模式均开展过相同的间作试验，本研究发现全周期胶园离树4 m外的土壤速效磷含量较高，可能的原因是离树4 m外橡胶根系的影响较弱，早期的间作生产中投入的磷肥和钾肥没有被橡胶吸收并随胶水输出该系统，可推测出在全周期胶园宽行中进行间作，橡胶与作物之间的根系竞争应该不明显，有利于间作生产。土壤取样时期并非施肥后，而无机氮易被吸收、转化或损失，是导致两种土壤无机氮含量亦很接近的原因。土壤有机质和全氮主要受有机物料投入的影响[17-18]，且其含量变化较慢，由于取样时避开了施肥穴或施肥沟，不受人为干扰，全周期胶园离树4 m内（冠幅大概4 m）土壤有机质和全氮含量相对较高，可能是冬季橡胶树落叶相对集中在该区域，腐化后提高了其有机质和全氮含量。反之，离树4 m外则没有较多的有机物输入，其含量相比较低。

综上所述，与传统胶园相比，全周期种植模式主要影响土壤养分的分布情况，土壤速效磷和速效钾含量亦相对较高，其他指标变化较小。

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[10] 雍太文，杨文钰，向达兵，等. 不同种植模式对作物根系生长、产量及根际土壤微生物数量的影响[J]. 应用生态学报，2012（01）：125-132.

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[13] 林位夫，曾宪海，谢贵水，等. 关于橡胶园间作的思考与实践[J]. 中国热带农业，2011（04）：11-15.

[14] 鲁如坤. 土壤农业化学分析方法[M]. 北京：中国农业科技出版社，2000.

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[17] 黄坚雄，陈源泉，隋 鹏，等. 农田温室气体净排放研究进展[J]. 中国人口·资源与环境，2011（08）：87-94.

[18] H uang J X C Y Q S. Estimation of net greenhouse gas balance using crop-and soil-based approaches：Two case studies[Z]. 2013： 299-306.

2.3 土壤速率磷和速效钾变化

总体而言，两种种植模式胶园土壤速效磷含量均是离树越远，其含量越高，C1.5处土壤速效磷显著低于C3.5，I2处显著低于I4和I6（P<0.05）。全周期胶园土壤速效钾含量变化趋势是离树越远，其含量越低；传统胶园内土壤速效钾含量变化趋势则相反。两种模式内不同位点的土壤速效钾含量均没有显著差异（P<0.05）。传统胶园土壤速效磷和速效钾平均含量低于全周期胶园，其中传统胶园土壤速效磷含量为全周期的32.9%，达显著差异，而土壤速效钾含量则没有达到显著差异（P<0.05）。见表1。

2.4 土壤微生物量碳变化

土壤微生物量碳反映土壤微生物数量。由表1可得出，传统胶园内不同位点的土壤微生物量碳的变化趋是离树越远，微生物量碳越高，但均没有达到显著差异（P<0.05）；而全周期胶园内土壤微生物量碳均是离树越近，微生物量碳越高，其中I2处为5.74 mg/kg，显著高于该模式的其他位点（P<0.05）。由于全周期胶园宽行中离树4 m以上的土壤微生物量较低，使得全周期胶园的土壤微生物量碳含量低于传统胶园，但没有显著差异（P<0.05）。

3 讨论与结论

目前，橡胶树是我国热带地区种植面积最大的经济作物[15]，其主要的生产方式较单一，存在严重的土壤退化问题[16]，土壤养分含量下降的问题值得关注。土地利用方式能影响土壤养分含量和微生物量[10-12]。传统胶园中各养分的变化基本是离树越远，其含量越高，主要原因是，在实际生产管理中，该模式下的肥料投入主要集中在行间较中间地带。全周期胶园种植模式的空间和可间作性与传统胶园不同，其土地利用方式发生明显变化，可推测土壤养分和土壤微生物将有所变化。综合分析可知，全周期胶园土壤全氮、无机氮和微生物量碳低于传统胶园，而全周期胶园土壤有机质、速效磷和速效钾含量高于传统胶园，除速效磷含量达显著差异外，其他均未存在显著变化（P<0.05）。因此，全周期种植模式并没有显著影响土壤总体肥力。但是，全周期种植模式改变了土壤养分含量和微生物量的分布情况。从实际测定结果可知，全周期胶园内离树4 m内的土壤养分和微生物量碳总体上比传统胶园的高，可见，全周期胶园有利于提高离树4 m内的土壤肥力，而离树4 m外观测到土壤养分总体降低（降速效磷外），土壤肥力有下降趋势。因此，全周期种植模式胶园的土壤养分含量和微生物量及其分布特性不同于传统胶园，对大行间的土壤肥力总体上没有明显影响。

两种模式均开展过相同的间作试验，本研究发现全周期胶园离树4 m外的土壤速效磷含量较高，可能的原因是离树4 m外橡胶根系的影响较弱，早期的间作生产中投入的磷肥和钾肥没有被橡胶吸收并随胶水输出该系统，可推测出在全周期胶园宽行中进行间作，橡胶与作物之间的根系竞争应该不明显，有利于间作生产。土壤取样时期并非施肥后，而无机氮易被吸收、转化或损失，是导致两种土壤无机氮含量亦很接近的原因。土壤有机质和全氮主要受有机物料投入的影响[17-18]，且其含量变化较慢，由于取样时避开了施肥穴或施肥沟，不受人为干扰，全周期胶园离树4 m内（冠幅大概4 m）土壤有机质和全氮含量相对较高，可能是冬季橡胶树落叶相对集中在该区域，腐化后提高了其有机质和全氮含量。反之，离树4 m外则没有较多的有机物输入，其含量相比较低。

综上所述，与传统胶园相比，全周期种植模式主要影响土壤养分的分布情况，土壤速效磷和速效钾含量亦相对较高，其他指标变化较小。

参考文献

[1] 吴志祥，谢贵水，杨 川，等. 海南岛西部不同林龄橡胶林土壤养分特征[J]. 海南大学学报（自然科学版），2011（01）：42-48.

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[5] 张希财，蒋菊生，陶忠良，等. 刺激割胶制度对广东植胶区胶园土壤养分的影响[J]. 热带作物学报，2006（04）：1-4.

[6] 王 博，张培松，林清火，等. 国营阳江农场橡胶园土壤有机质与全氮时空变异分析[J]. 热带作物学报，2009（09）：1 280-1 285.

[7] 张少若，黄承和，杜海群，等. 成龄橡胶树磷肥不同施肥方法的研究[J]. 热带作物研究（热带农业科学），1993，13（02）：12-17.

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[10] 雍太文，杨文钰，向达兵，等. 不同种植模式对作物根系生长、产量及根际土壤微生物数量的影响[J]. 应用生态学报，2012（01）：125-132.

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[12] Ouyang W S Y H F. The effect on soil nutrients resulting from land use transformations in a freeze-thaw agricultural ecosystem[J]. Soil & Tillage Research， 2013， 132： 30-38.

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[17] 黄坚雄，陈源泉，隋 鹏，等. 农田温室气体净排放研究进展[J]. 中国人口·资源与环境，2011（08）：87-94.

[18] H uang J X C Y Q S. Estimation of net greenhouse gas balance using crop-and soil-based approaches：Two case studies[Z]. 2013： 299-306.