不同麻龄剑麻硫与微量元素含量的动态变化

2016-07-09习嘉民谭施北习金根易克贤

热带作物学报 2016年11期

习嘉民　谭施北　习金根　易克贤

摘要为了解不同生长时期土壤微量营养元素供应状况以及剑麻对微量元素养分的吸收利用特点，以期为微量元素肥料的合理施用提供理论依据。通过对山圩农场不同麻龄（1，3，5，7，9，11，13，15龄）剑麻土壤及根、茎、叶微量元素含量进行调查分析。结果表明：1～15龄剑麻地上部每株中硫和微量元素积累量分别为硫0.3～6.5 kg、锌10.8～120.4 mg、铜3.8～84.2 mg、硼21.7～334.8 mg、鉬0.12～3.20 mg、氯0.13～5.81 g，土壤中微量元素有效态含量变化范围分别为有效硫34.0～89.1 mg/kg、有效锌0.73～2.20 mg/kg、有效铜0.73～2.20 mg/kg、有效硼0.11～0.21 mg/kg、有效钼0.12～0.24 mg/kg、有效氯28～38 mg/kg。不同器官硫含量大小表现为茎>叶>根，氯含量大小表现为叶>茎>根。硫在1～3、7～9龄出现快速积累期，而锌、铜、硼、钼均出现在1～3龄，氯积累量随着麻龄增加而稳定上升。不同麻龄土壤有效硫含量均处于丰富水平，有效锌总体处于中等偏低水平，有效硼含量总体处于极低水平。

关键词剑麻；硫；微量元素；土壤；动态变化

中图分类号 S563.8 文献标识码 A

剑麻（Agave sisalana Perrine）是重要的硬质纤维作物，其纤维具有长度较长、色泽洁白、拉力强、耐海水浸、不易打滑等特点，广泛用于制作缆绳、钢索绳芯、机器传送带、地毯、高级纸张等，是国防、航海、工矿等行业的重要原料，非红麻、黄麻、苎麻等韧皮纤维所能替代。剑麻在纤维领域具有重要地位，其产量占世界硬质纤维产量的2/3，占世界植物纤维总产量的2%[1]。中国目前种植剑麻3万多hm2，主要分布在广东、广西和海南等热带南亚热带地区，其中，广西种植面积最大，占全国总种植面积的77%以上[2]。中国剑麻单位面产量长期稳居世界第一，是世界平均单产的4倍多，主要得益于中国科学的栽培和管理技术。其中，中国在剑麻营养与施肥方面的研究成果较多，叶片营养诊断施肥、测土配方施肥、氮磷钾平衡施肥等多项技术已成功应用于剑麻生产中，成效显著[3-5]。但剑麻营养规律与肥料效果方面的研究主要集中在大量元素上，而有关微量元素的研究相对较少。再者，前人对剑麻营养的研究主要集中于对单个元素的静态分析上，而有关营养元素的动态变化研究很少。而剑麻是长周期经济作物，其生长期一般长达10～13 a，生长周期内矿质营养供应情况以及剑麻对矿质元素的吸收利用规律可能会发生较大变化。若不能准确掌握各个生长期剑麻对矿质养分的吸收利用特性以及土壤养分供应状况变化，将有可能导致剑麻营养缺乏或过剩，不但限制剑麻产量的进一步提高，还造成肥料的不合理施用。因此，对剑麻不同生长时期的营养规律进行分析研究具有重要意义。本文以广西山圩农场剑麻园为研究对象，通过对1、3、5、7、9、11、13、15龄剑麻土壤及其根、茎、叶微量元素含量进行调查分析，以期摸清不同生长时期微量营养元素供应状况以及剑麻对微量元素养分的吸收利用特点，为剑麻生产中微量元素肥料的合理施用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 剑麻园概况

试验剑麻园位于广西山圩农场，地势平坦。试验园土壤为石灰岩母质发育的土壤。供试剑麻品种是龙舌兰杂种H.11648，大小行距分别为4、1 m，株距0.9 m，每667 m2植296株，成龄麻平均产量为150 t/hm2。试验分别选1、3、5、7、9、11、13、15龄麻园，各龄剑麻施肥措施相似，即每年4月施剑麻专用肥（N-P2O5-K2O为14-5-21，总养分≥40%）1 350 kg/hm2，碳酸氢氨750 kg/hm2，石灰2 250 kg/hm2。麻园土壤理化性质见表1。

1.2 方法

1.2.1 样品采集随机选择长势一致的3株剑麻植株，从茎基部切断，分茎、叶进行采样。叶片采第30～35左右的叶片，茎采整个茎纵剖面的1/4，同时采集部分根系样品。将采好的样品带回室内，用干净湿布抹去叶片上的尘埃并用清水冲洗干净，叶、茎样纵剖为两半，任取一半，将剩下的样品纵切成若干条块，相邻的条块弃一留一。105 ℃杀青后，在70 ℃温度下烘干，粉碎，装入密封袋内备用。各龄麻园采用5点采样法采集0～20 cm土样。

1.2.2 微量元素含量测定植物和土壤样品养分含量均采用常规方法测定[6]。植物全硫含量采用HNO3-HClO4消煮法，锌、铜含量采用原子吸收分光光度法，硼采用甲亚胺比色法，钼采用硫氯酸钾比色法，氯采用硝酸银滴定法。

土壤有效硫含量采用磷酸盐-乙酸浸提-硫酸钡比浊法，有效锌、有效铜含量采用盐酸溶液浸提-原子吸收分光光度法，有效硼含量采用沸水浸提-甲亚胺比色法，有效钼含量采用草酸-草酸铵浸提-硫氰酸钾比色法，有效氯采用硝酸银滴定法。

1.3 数据分析

数据处理及图表产生均应用Excel 2007软件。

2 结果与分析

2.1 不同麻龄硫营养变化动态

对不同麻龄剑麻根、茎、叶硫含量以及土壤有效硫含量进行分析。结果显示，不同麻龄剑麻根、茎、叶硫含量范围分别为0.033%～0.052%、0.170%～0.690%、0.180～0.300%，地上部平均硫含量在0.19%～0.41%之间。不同器官比较，各麻龄剑麻硫含量大小均表现为：茎>叶>根。不同麻龄比较，随着麻龄增加，根和叶硫含量变化不明显，茎硫含量变幅较大，总体呈下降趋势，尤其是3～5、9～11 a下降幅度较大。土壤有效硫含量范围在34.0～89.1 mg/kg之间，不同麻龄变化较大，在第5年达到峰值，5～9 a急剧下降，9～13 a变化不明显，13～15 a又有所升高（图1）。由图1可见，1～11 a剑麻茎部硫含量随土壤有效硫含量变化较敏感，11年后相对稳定。1～11 a内，某时段土壤有效硫含量的减少（增加）伴随着茎部硫含量的增加（减少）。可能是因为剑麻的快速生长需要吸收大量硫元素（如1～3、5～9 a），此时若没有及时补充硫肥，将会导致土壤有效硫含量明显降低（如1～3、5～9 a）。而土壤有效硫含量的下降（如1～3、5～9 a）又会导致下一时段茎部硫含量的下降（如3～5、9～13 a）。相反，当施用硫肥，土壤有效硫含量提高之后（3～5 a），可使茎部硫含量在下时段（5～9 a）显著提高。11 a后，剑麻进入老龄期，生长放缓，茎部硫含量变化不明显。因此，不能用当年剑麻茎部硫含量的丰缺来判断土壤有效硫含量的大小。也可看出剑麻生长对硫的需求量较大，而麻园土壤供硫能力并不稳定，这跟剑麻生产中向来不重视硫肥管理有关。

不同麻龄剑麻茎、叶、地上部硫积累量变化范围分别为0.13～4.8 kg、0.2～2.5 kg、0.3～6.5 kg。剑麻茎硫积累量在1～9 a起伏上升，在第9年出现峰值，后呈下降趋势。叶硫积累量在第3年后总体变化不大，在第7年出现峰值，后有所下降。第7年之前各麻龄叶硫积累量大于茎，之后则表现为茎大于叶。地上部硫积累量在第9年出现峰值（图2）。

2.2 不同麻齡锌营养变化动态

不同麻龄剑麻根、茎、叶锌含量分别为5.7～24.4、13.9～41.2、14.3～22.0 mg/kg。总体茎锌含量最高，叶次之，根最低。随着麻龄增加，根锌含量在第7年出现峰值，茎锌含量在3～5 a下降较明显，其余麻龄段根、茎、叶锌含量均变化不大。土壤有效锌含量范围在0.73～2.20 mg/kg，随着麻龄增加，1～5 a缓慢下降，并伴随着根、茎、叶锌含量的下降，说明这一时段剑麻各器官锌含量对土壤有效锌含量变化较敏感，可以通过分析各器官锌含量来判断土壤有效锌含量的丰缺水平。5～11 a有所上升，11～15 a急速下降，降幅较大（图3），但这一时段根、茎、叶锌含量总体变化不大，说明第5年后剑麻各器官对土壤有效锌含量变化并不敏感。剑麻茎、叶和地上部锌积累量分别为7.3～127.1、3.8～78.0、10.8～120.4 mg，第3年后总体变化不明显（图4）。

2.3 不同麻龄铜营养变化动态

不同麻龄剑麻根、茎、叶铜含量分别为2.2～5.9、3.3～7.7、1.4～3.5 mg/kg。总体上叶铜含量较低。随着麻龄增加，根、茎、叶铜含量总体变化规律不明显。1～5 a，根铜含量呈下降趋势，但第5～7年有所升高，之后有所下降。不同麻龄茎铜含量起伏较大，规律不明显。叶铜含量变化幅度较小，总体保持在较低水平。土壤有效铜含量范围在1.0～2.6 mg/kg之间，随着麻龄增加，1～7 a土壤有效铜含量缓慢下降，7～11 a迅速上升，之后迅速下降（图5）。可见，根和茎铜含量对土壤有效铜含量变化较敏感，但规律不明显。不同麻龄剑麻茎、叶和地上部锌积累量变化范围分别为在1.8～68.8、2.0～38.2、3.8～84.2 mg之间。茎和叶铜积累量均呈先增后减的趋势，茎在第9年达到最大值，叶则出现在第7年（图6）。

2.4 不同麻龄剑麻硼营养变化动态

不同麻龄剑麻根、茎、叶硼含量分别为3.7～5.6、10.5～17.7、10.9～20.6 mg/kg。不同器官比较，根硼含量最低，茎和叶较高。随着麻龄增加，根硼含量变化不明显，茎和叶在不同麻龄有所起伏，总体呈先降后升的趋势。土壤有效硼含量范围为0.11～0.21 mg/kg，随着麻龄增加呈下降趋势[7]。可见，根和茎硼含量与土壤有效硼含量变化趋势较为一致，而叶片硼含量波动范围较大，规律不是很明显。不同麻龄剑麻茎、叶和地上部锌积累量变化范围分别在5.50～197.7、16.3～139.2、21.7～334.8 mg之间，随着麻龄增加均呈上升趋势（图8）。

2.5 不同麻龄剑麻钼营养变化动态

不同麻龄剑麻根、茎、叶钼含量分别为0.04～0.10、0.06～0.15、0.06～0.15 mg/kg。不同麻龄根、茎、叶钼含量大小波动较大，总体上茎和叶钼含量大于根，1～5 a，叶钼含量大于茎，但5～11 a叶钼含量则小于茎。不同麻龄比较，随着麻龄增加，1～5 a，根钼含量下降明显，之后有所增加并保持稳定水平。茎钼含量起伏较大，第7年达到最大值，之后呈下降趋势。叶钼含量随着麻龄增加总体呈下降趋势。土壤有效钼含量范围在0.12～0.24 mg/kg。随着麻龄增加土壤有效钼含量有所起伏，变化规律不明显（图9）。可见，根、茎、叶钼含量总体上与土壤有效钼含量变化趋势一致，尤其是茎部最为吻合。不同麻龄剑麻茎、叶和地上部锌积累量变化范围分别为0.03～2.20、0.09～1.11、0.12～3.20 mg。茎钼积累量在第11年出现峰值，5～11 a增幅较明显，后有所下降。叶钼积累量1～3 a有所增加，之后变化不大。第1～7年，叶钼积累量大于茎，7～15 a茎钼积累量则大于茎（图10）。

2.6 不同麻龄剑麻氯含量变化

不同麻龄剑麻根、茎、叶氯含量变化范围分别为64.8～92.3、101.0～201.8、114.7～337.1 mg/kg。不同器官氯含量表现为叶>茎>根，茎和叶氯含量明显大于根，1～5 a茎和叶氯含量相当，但第7年之后叶氯含量明显大于茎。不同麻龄比较，随着麻龄增加，根氯含量呈缓慢下降趋势，茎和叶氯含量前7 a不断上升，后急剧下降，之后茎氯含量保持稳定，而叶氯含量则起伏较大。土壤有效氯含量范围在28～38 mg/kg，随着麻龄增加，土壤有效氯含量总体变化不大（图11）。可见，随着麻龄增加土壤有效氯含量总体保持相对稳定，但茎和叶氯含量则波动较大，说明影响茎和叶氯含量变化的并非土壤有效氯含量，而是由其它因素导致。不同麻龄剑麻茎、叶和地上部氯积累量变化动态分别为0.04～3.19、0.09～3.85、0.13～5.81 g，随着麻龄增加总体呈上升趋势（图12）。

3 讨论与结论

硫是植物所需的6种大量营养元素（macronutrients）中含量最少的一种，约占植株干重的0.1%～0.5%，平均在0.25%左右[7]。硫营养的丰缺直接关系到植物耐逆境胁迫和农作物的产量与品质[8]。前人研究发现，盆栽1～2龄剑麻正常麻株含硫0.25%，而大田成龄麻叶片含硫则在0.08%～0.02%之间[9]。本研究发现，不同麻龄剑麻叶片含硫量在0.180%～0.300%之间，总体高于前人的调查结果，其原因还有待进一步研究。地上部平均硫含量在0.19%～0.41%之间，在常见栽培作物中属于含量较高水平。从地上部硫积累量变化动态可见，硫元素在第1～3和第7～9年出现2个快速积累期。但由于目前对剑麻硫营养的研究较少，硫肥的增产效果尚未明确[10]，因此对于在这2个高峰期出现之前应该对硫肥供应做何调整尚缺乏理论依据，还需进一步研究。在土壤硫素丰缺状况方面，研究显示我国土壤供硫现状严峻，特别是在我国南方红壤地区，由于长期施用不含硫或者含硫少的化肥，已经出现不同程度的缺硫现象[8]。本研究结果显示，不同麻龄土壤有效硫含量范围在34.0～89.1 mg/kg之间，虽然变化幅度较大，但所有麻龄土壤有效硫含量均处于丰富水平[11]，供硫潜力大，一般不会缺硫。此外，土壤有效硫含量在第5年之后出现长达8 a的下降趋势，其原因还有待进一步研究。

有关作物锌营养的研究较多，锌对于作物产量的提高和品质的改善有重要作用[12-14]。剑麻锌营养的研究总体较少，有关锌肥的大田施用效果研究尚未见报道。据报道，剑麻水培正常株含锌13.2 mg/kg，田间正常麻叶含锌量在12～43 mg/kg之间[9]。本研究中不同麻龄叶片锌含量为14.3～22.0 mg/kg，与前人研究结果一致。从不同麻龄锌积累动态看，剑麻生长过程中锌主要分布在叶中。剑麻地上部锌元素在第1～3年有个快速积累期，第3年之后变化不大。因此，在生产中第1～3年要重视锌营养的丰缺状况及锌肥的适当补充。研究还表明，土壤有效锌含量范围在0.73～2.20 mg/kg之间，不同麻龄变化幅度较大，在第 11年出现较大峰值，总体处于中等偏低水平，生产中应结合剑麻叶片营养诊断注重锌肥的补充。

有关剑麻铜营养的研究极少，有关剑麻铜营养和铜肥促生效应研究方面尚未见报道。余让水等[9]调查发现麻田正常叶片含铜量2.5～185 mg/kg之间。本研究中不同麻龄叶片铜含量在2.4～3.5 mg/kg之间，与前人结果一致。地上部铜元素在第1～3年出现一个快速积累期，第7～9年虽然茎部铜积累量大幅增加，但由于叶中积累量大幅减少，因此植株地上部铜积累量总体变化不大。研究还表明，土壤有效铜含量范围在1.0～2.6 mg/kg之间，总体偏高[7]，可见不同麻龄土壤铜养分较为丰富。土壤有效铜含量在第7～11年大幅提升之后出现大幅下降的现象，其原因还有待进一步研究。

剑麻对缺硼较敏感，而我国植麻区土壤有效硼含量处于较低水平[15]，因此研究剑麻的硼素营养规律具有重要意义。调查还发现，福建、广西麻田叶片硼含量小于12 mg/kg时出现缺硼病症。本研究中，不同麻龄叶片硼含量范围在10.9～20.6 mg/kg之间，总体未低于缺硼水平。本研究发现，硼主要分布在茎和叶中，根中硼含量相对较低，并且随着麻龄增大保持稳定，而茎和叶硼含量则呈先升后降的趋势。地上部硼积累量在第1～3年增幅较明显，因此这期间应注重硼肥的补充。土壤有效硼含量范围在0.11～0.21 mg/kg之间，处于极低水平[7]，且随着麻龄增加呈下降趋势，因此剑麻生产中应特别注重硼肥的施用。

前人研究发现，正常叶片含钼0.31 mg/kg[9]。本研究发现，不同麻龄叶片钼含量在0.06～0.15 mg/kg之间，总体处于中等水平。研究还发现，钼元素主要分布在茎和叶中，根部分布较少，7龄麻之前，钼主要积累于叶中，7龄麻之后，钼则主要积累于茎中。从1龄麻到11龄麻，地上部对钼的积累量均持续上升，尤其是第1～3龄积累速度最快，因此生产中应注重钼肥的补充。对不同麻龄土壤有效钼含量的分析发現，其含量范围在0.12～0.24 mg/kg之间，总体处于中等水平[7]。

氯是植物必需的微量营养元素，施氯能减轻许多种作物的真菌性病害。植物生化功能需要的氯浓度仅为340～1 200 mg/kg，而氯在土壤、水、空气和肥料中广泛存在，因此一般大田作物极少出现缺氯症状[7]。植物体内含氯量较高，相当于植物体内大量元素的质量分数，在不施用含氯化肥的情况下，中国主要农作物营养生长期含氯量变动在0.4%～1.3%之间[7]。研究发现，正常植株叶片含氯为0.12%，当低于0.06%时出现缺氯症状[9]。本研究结果显示，不同麻龄剑麻叶片氯含量大概在0.01%～0.03%之间，处于较低水平，应该及时补充氯肥。本研究发现，氯元素在剑麻不同器官中的分布状况表现为叶>茎>根，随着麻龄增加茎中氯含量呈先增后减的趋势。地上部氯积累量随着麻龄增加保持平稳上升，说明剑麻对氯的吸收较为稳定。

参考文献

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