油茶测土配方施肥研究进展
2016-07-09曹剑黄志伟
曹剑 黄志伟
摘 要:油茶对土壤养分状况要求极高,合理的施肥方式对提高油茶产量和品质显得尤为重要,近几年快速发展的测土配方施肥技术为油茶的平衡施肥提供了非常重要的途径。该文综述了油茶营养诊断、养分特征、林木林地需肥规律、配方肥料的研究及其应用等方面的研究进展,并对今后油茶测土配方施肥的研究进行了展望。
关键词:油茶;测土配方施肥;研究进展
中图分类号 S794.4 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2016)12-0065-04
Research Progress of Soil Testing and Fertilizer Recommendation in Camellia oleifera Abel.
Cao Jian1 et al.
(1Department of Agriculture and Forestry,Chongqing Three Gorges Vocational College,Chongqing 404155,China)
Abstract:The throughput and quality of Camellia oleifera Abel. require a very demanding soil nutrient state,so technical of balanced fertilization by soil testing is also suitable for the balanced fertilization of Camellia oleifera Abel. In this paper,we summarizes nutrition diagnosis,nutrient pattern,pattern of requirement of fertilizer of plant and forestland,formula fertilization,and then prospects the future development of soil testing and fertilizer recommendation in Camellia oleifera.
Key words:Camellia oleifera Abel.;Technical of balanced fertilization by soil testing;Research advance
测土配方施肥技术是综合运用现代科技成果,产前根据土壤测试结果、肥料效应、作物需肥规律、土壤供肥能力和农业生产要求,在施用有机肥为基础的前提下,产前提出所需施用氮、磷、钾等营养元素肥料的适量、适时、适法施用的科学施肥技术[1]。测土配方施肥在油茶的栽培中有着广泛的应用,成效也非常明显,特别是随着近几年营养快速诊断技术、平衡施肥技术等新技术的应用[2-7],油茶测土配方施肥的研究有了长足的进步,对其研究进展进行综述,对于促进测土配方施肥研究的进一步深入和推广有着十分重要的意义。本文正是基于此目的,综述了目前国内油茶测土配方施肥的研究进展,并对今后油茶测土配方施肥的研究进行了展望,以期促进油茶测土配方施肥的研究和推广。
1 油茶养分特征及需肥规律研究
1.1 营养诊断 目前,多数研究还是采用土壤农化分析方法[1],选取有代表性的油茶林分和植株,对土壤进行营养元素含量的检测,结合土壤肥力指标进行评价,确定林分和植株的施肥种类和用量[2],存在检测程序复杂、要求条件高、效果不明显等弊端。近几年,一些新的检测方法被应用于油茶的营养诊断。作为目前运用最为广泛的DRIS养分诊断法(diagnosis and recommendation integrated system,DRIS),丁晓纲利用这种方法建立了广东广宁红花油茶DRIS营养诊断指数表[3],唐健以孟江油茶成林叶片为研究对象,对叶片的N、P、K、Ca、Mg、Cu、Zn、Fe、Mn9种养分进行DRIS诊断,提出了基于叶片的养分诊断标准[4];莫宝盈则更为深入地探索了油茶叶片营养诊断分析样品的适宜采集期,认为以油茶叶片营养诊断分析为目的的样品适宜采集期应为6—8月[5]。向武等利用主成分分析等数理统计方法,建立了低山红壤油茶林土壤肥力评价的最小数据集(Minimum Data Set,MDS),确定了该区域MDS为土壤有机质、速效钾、碱解氮、全钾和有效磷[6]。段玉林利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)仪测定了油茶的叶、枝、果及栽培土壤中的28种微量元素含量,探索了一种更简便、快速、准确地测定油茶植物微量元素含量的方法[7]。
1.2 养分特征 油茶由于具有“抱子怀胎”、花果交存生长特性,对养分的要求特别高,研究油茶林地的养分限制性特征,对油茶测土配方施肥的开展非常重要。研究表明油茶成熟林不同器官营养元素均以全氮含量最高,其次为全钾和全磷,Cu和B含量最低[8]。胡冬南认为P、N、K、Ca、Mg是红壤油茶林土壤主要养分限制因子,B、Zn、Cu为次要限制因子或潜在性限制因子[9];龚丽娜的研究也证实了这一观点,但认为Ca的作用更强[10]。崔龙认为影响土壤营养状况的主要因子是有机质、N及交换性Mg,其次是P、交换性Ca,最后是K[11]。以上学者的研究结果存在一定差异,但总体规律相同,差异的原因可能与所在试验区的土壤、气候条件和栽培品种的不同有关。例如,在南方酸性红壤地区,磷缺乏是油茶增产的主要限制因子。钙磷(Ca-P)和铝磷(Al-P)能则显著提高土壤有效磷含量,可显著提高油茶苗高、地径和干鲜重[12]。奚如春研究了不同母岩土壤N、P、K及微量元素的重要性排序,发现花岗岩、千牧岩、第四纪红壤为P>N>K,砂岩为N>P>K[13];而付登强在海南滨海沙地研究结果为N>K>P,认为缺N是油茶生长最主要的限制因素;缺磷则不利于油茶花芽分化,果实易脱落[14-15]。并且在油茶的生长过程中,林地养分含量变异程度也各有不同,其中pH值较为稳定,变异系数仅6.85%;有效磷、有机质、碱解氮、速效钾都表现为中等变异性,变异程度依次减小[16]。刘丁林在水土流失严重的紫红色砂砾岩丘岗地区域的研究也证实pH值的变化较小,但其他四种养分的大小顺序有所不同,为土壤有机质>N>P>K>pH值[17]。从以上研究可以看出,油茶林地、植物养分特征受各种条件的影响,因此,建立一套能适应各种条件的检测判断方法,对提高研究成果的应用显得尤为重要。
1.3 油茶林木需肥规律 各元素在油茶树体内的含量与其在土壤中的含量成比例关系,但并不能说明油茶栽培就一定能获得高产,还需要考虑林地各营养元素之间复杂作用以及各元素空间和时间分布情况,必须符合油茶的需肥规律。从过去的研究看,多数学者认同春季是最佳的施肥时期,认为油茶幼龄林应多施N肥,成熟林应多施P、K肥[2,18],也有学者采取冬施有机肥+夏施复合肥取得成功的案例[19]。除了季节因素,各元素间的交互作用是一个非常复杂的关系。汪洪丽[20]发现当油茶营养生长大于生殖生长时期时,在N肥用量一定的条件下,使用K肥能显著提高油茶产量。沈仁芳、曾其龙发现油茶根系铝例子的吸收会导致生长介质酸化及钙离子的外排,提高土壤中铝的有效性[21-22]。施晓云研究发现,油茶K元素随着生长期的延续,从新生叶慢慢转移到其他组织和器官的规律,为K元素的施用提供了理论依据[23]。而曹永庆[24]则更为系统地研究了树体对中量矿质元素Ca、Me、S的年吸收和积累规律,发现叶片中Ca、Me元素的含量较高,S元素在根系中的含量较高,油茶年发育周期中对钙、镁、硫元素的吸收比例约为2∶3∶2,油茶植株新梢生长所需的钙、镁、硫元素全部由枝干和根系中贮存的营养供给;抽梢期至果实发育期是钙、镁、硫等矿质元素大量吸收的活跃时期;果实发育期至果实成熟,植株吸收的镁、硫元素分别有32.86%、14.84%被根系利用,其余的转运积累至枝干和果实中。这些研究针对性强,可操作性也较强,值得进一步研究。
1.4 油茶林地土壤养分变化规律 近几年来,油茶林地土壤养分管理及土壤质量监测越来越受到研究者的重视。王玉娟开展了酸性红壤条件下油茶林地的系统研究,发现幼林地的土壤有机质、水解氮和速效磷呈现出“W”线型变化趋势,全氮呈倒“U”线型变化趋势;全磷、速效钾变化不大,相对稳定[25];而成林地在0~40cm土层中,有机质、水解氮、速效磷和速效钾含量全年呈递减趋势,全氮、全磷、全钾含量则相反[26]。皮兵研究发现,土壤中钾素的回归不足导致部分油茶地严重缺钾和养分元素比例失衡的现象,认为钾素水平对油茶根际土壤碱解氮和速效钾含量影响显著,对油茶产量和品质均有一定的影响[27]。付登强在海南油茶林地土壤研究中发现,有机质和全磷含量越高的土壤,对磷的吸附固定能力越强;对磷的吸附固定能力越强的土壤,其土壤有效磷含量越低,前者应施用具有解磷功能的微生物肥,速效磷肥要集中施用或采用叶面喷施,后者应重施有机肥,速效磷肥应多次少量施用[14]。
土壤微生物作为评价土壤肥力的重要指标也被纳入研究范围,研究发现油茶林土壤生物特性与产量密切相关。周国英对株洲地区油茶林地土壤微生物数量和土壤酶活性研究发现,土壤酶的活性高有利于油茶的生长,经过抚育改造后的林地土壤酶的活性也较高[28]。陈冬研究认为,总磷酸酶、酸性磷酸酶、中性磷酸酶、过氧化氢酶、脉酶活性和真菌、细菌、放线菌数量分别与产量显著相关或极显著相关,可考虑作为油茶林土壤肥力质量评价指标[29]。相关研究表明,不同坡位的土壤微生物的种类和数量存在明显差异,下坡的土壤微生物数量明显高于其它坡位,呈现出下坡>中坡>上坡>平坡的规律[30]。
2 配方肥料研究
在油茶测土配方施肥技术研究的带动下,一批油茶专用肥、生物有机肥应运而生。目前市场应用程度较高的肥料主要有四种。第一种为精制有机肥料类(不含特定功能的微生物),这种肥料多用畜禽粪便经过烘干、粉碎后包装出售的商品有机肥,具有生产方便、成本较低等特点,但施用时易生虫、发臭,施用不当易烧苗等问题。实际应用中也发现,这种有机肥料在土壤中分解被植物吸收利用的过程较慢,很难满足油茶高产、高效的需要,因此,在使用过程中,该有机肥必须与化肥、生物肥配合使用,才能充分发挥其养分全面并改善土壤环境条件的优势[31]。由此,研究者开发了有机无机复混肥料类,它是利用粪便、草炭等有机物料,通过微生物发酵进行无害化和有效化处理,并添加适量化肥、腐殖酸、氨基酸而制得的商品肥料,具有营养全面、吸收率高、配方合理、缓急互补等特性。在此基础上,研究者进一步开发了生物有机肥料,这种肥料一般采用活性物高纯度提取及酵素菌生物技术,经二次发酵生产加工而成,有机质含量45%以上,N+P2O5+K2O≥5%,富含活性固氮菌、酵母菌、放线菌等有益微生物,对提高油茶林土壤氨化、亚硝化细菌数量效果显著,含大量的有机质和腐殖酸,可为土壤生物创造良好的微生态环境[32]。与前两种肥料相比,该肥料化肥用量少,甚至不用,更安全、更环保,但市场售价更高,1t达1万元左右。近两年来,市场上还兴起一种水溶性肥料,它是一种完全溶于水的多元复合肥料,也衍生出很多种类,如大量元素水溶肥料,中量元素水溶肥料,含氨基酸水溶肥料,微量元素水溶肥料,含腐植酸水溶肥料,有机水溶肥料等。这种肥料能迅速地溶解于水,易吸收,吸收利用率较高,可应用于喷滴灌等设施农业,实现水肥一体化。目前市面上一种N+P2O5+K2O≥20%、腐殖酸≥4%、Se≥10 000mg/100g、含腐殖酸水溶性硒酶肥,100g售价高达308元。
3 配方肥料施用效应研究
3.1 施肥对油茶生长的影响 早在20世纪60年代,就有学者探讨了油茶肥料试验与裂果问题的关系[33];20世纪70年代末,李振纪[34]开展了油茶壕沟施肥方法的研究。随后,油茶营养诊断、播种育苗施肥、成年树施肥产量及生长性状变化等研究逐步开始,但多为一些单一元素试验性研究,研究不够系统和深入。20世纪80年代中期,韦雍时等开展了配方复合肥料等综合因素配合施用对油茶的增产效果的研究[35-36]。不同区域、不同时期的肥料配方各不相同,与农民传统施肥习惯相比,配方施肥对株高和地径生长促进效果明显。李秀珍认为以氮、磷、钾(N∶P2O5∶K2O)=10∶5∶2为最适配方[37],邓小军的最优配方则为氮、磷、钾(N∶P2O5∶K2O)=10∶5∶9[38];结合二者试验土壤理化性质的差异,配方完全表现出了大致相同的规律(N∶P2O5∶K2O=2∶1∶0.4~2.0),对油荼优良无性系幼树树高、冠幅、梢长生长均有明显的促进作用。另外,沈兴亮研究发现,不同细菌肥料对油茶幼树绿度增加、秋稍生长、叶片营养元素含量、地径的生长、土壤有机质含量、土壤酶活性影响差异显著,以褐球固氮菌(Azotobacter chroococcum Beijerinck)综合表现最好[39]。
在施肥时期上,申巍等认为,冬季施用有机肥5kg/株+夏季施用复合肥0.5kg/株,对油茶的春梢、直径都有显著的提高[19]。李帆认为采用磷肥+有机肥作为基肥施入,再配合春季追肥,可明显促进油茶株高、地径、春梢长度、粗度的生长。胡东南研究表明,适量的氮和水分对油茶春梢伸长生长有明显的促进作用,而磷、钾影响较小。皮兵则针对紫色碎屑岩紫色土、紫砂土(酸性)、板页岩红壤、碳酸盐岩红澳、泥灰岩红壤、灰红坡、砂页岩红壤、沙红壤、花岗岩麻砂土6种土壤类型分别提出了幼林期和盛果期配方施肥的配比、施用量和施用次数,研究结果具有更强的指导意义[27]。
在肥料的使用方法上,应根据实际情况分别采用不同的施肥措施,由于表土层、底土层养分含量明显不同,在施肥时应当注意施肥深度,以利于根系对养分的吸收[40],平衡施肥比常规施肥能更有效地提高土壤中氮、磷、钾和有机质的含量,改良土壤肥力[41]。滴灌等水肥一体化等新技术应用于油茶生产当中效果明显,研究发现该技术对油茶幼林株高、冠幅乘积、地径生长,土壤表层、深层土壤的含水量和速效N、P、K的含量均有明显的提升效果[42]。
3.2 施肥对油茶产量和品质的影响 研究表明,油茶成林对产果量最大的影响因子是施肥总量,其次是微量元素肥、施肥频率和施肥配比[43]。进一步的研究也发现,土壤中有效Fe、水解性N、速效K对油茶产量的影响最大,配合合理的施肥方式,如冬季施用有机肥+夏季施用复合肥[19];沼肥与复合肥按3∶1配施,对单株冠幅面积产量都有明显的促进作用[44]。
对油茶果实品质的影响因素与产量影响因子有所不同。对鲜果出籽率最大影响因子是微量元素肥、其次是施肥总量,施肥配比和施肥频率[43],但种仁含油率则受土壤养分的影响较小,二者无显著的回归关系[11]。目前的研究表明,硬脂酸含量与土壤全N、含油率呈显著正相关,而亚油酸含量与土壤有机质、水解N呈显著正相关,与油酸含量呈极显著负相关,合理施用有机肥对出油率仍有较大的影响[19],施用有机富硒植物营养素(生物活性硒元)对油茶产量和品质的影响显著,油茶果实中的硒含量也明显提高[45]。
4 展望
总体来讲,油茶配方施肥在油茶生产中具有十分重要的意义和作用,目前的研究也取得了阶段性成效。但应进一步加强油茶季节、空间需肥规律的研究;要紧密结合GIS平台,加强GIS在平衡施肥信息采集中的应用研究,建立快速诊断测土施肥技术,提高油茶配方施肥的可操作性。同时,要开展配方施肥与抗病性、油茶产量、品质等作用机理的深入研究,进一步加强油茶专用肥的开发,做到因品种施肥,加强缓释肥和控释肥的研究。可以预见,随着油茶配方施肥研究的进一步深入,对油茶产业的发展将起到积极的推动作用。
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(责编:张宏民)