不同供氮水平橡胶树幼苗氮素利用及来源特征

2017-03-10杨丽萍陈永川许木果杨春霞黎小清邓乐晔李春丽

广东农业科学 2017年11期

杨丽萍，陈永川，许木果，杨春霞，黎小清，邓乐晔，李春丽

（云南省热带作物科学研究所，云南景洪 666100）

橡胶树植于高温多雨的热带亚热带地区，土壤富铝化作用强烈，盐基成分大量流失，土壤多为酸性，肥力较低［1］。氮是植物生长的必需营养元素，对橡胶树的营养生长和产胶具有重要的作用，氮素营养状况很大程度上影响了橡胶林的生产力［2］，不施氮肥、氮肥施用量不足或供氮过多，都会影响橡胶树正常生长发育，降低胶乳产量和品质。随着橡胶产业的发展，胶农逐渐认识氮肥对橡胶生长生产的作用，加大了胶园土壤氮肥的投入，施氮量逐年增加，胶乳产量有很大提高。但一味盲目增施氮肥不仅未能达到增产效果，还导致大量氮肥残留在土壤中带来了严重的环境问题［3-4］。残留在土壤中的氮肥主要以 NO3--N 的形式存在［5-7］，随灌水或降雨向下迁移，当淋溶到 2 m 以下土层，极易对地下水造成污染［8-9］。因此，研究橡胶树合理施用氮肥的原理和方法已经成为植胶业的一项重要而紧迫的任务，对于橡胶树增产、稳产以及橡胶林土壤培肥具有重要意义［10］。橡胶树为多年生的高大乔木，利用传统的氮肥研究方法来明确橡胶树对氮素的吸收、利用和分配机理存在很大的实际困难。然而由于15N示踪技术能准确地区别15N与其他来源的氮素，为直接研究和监测化肥氮的利用以及氮在植物内的迁移和分配提供了可能［11］。目前橡胶树利用15N示踪技术的相关研究仅见杜海燕等［10］、潘中耀等［12］和王文斌等［13］的报道，主要研究了橡胶树幼苗对不同氮肥的吸收和分配、不同形态肥料在橡胶苗叶片中的动态变化及尿素在橡胶树幼苗中的吸收和分配特性，尚未进行不同供氮肥水平下橡胶树氮吸收利用方面的研究。本研究通过15N示踪方法，研究不同供氮水平下橡胶树氮素利用及来源特征，以期为橡胶树科学合理利用氮肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试橡胶树为云研774品系袋装芽接幼苗（两蓬叶），供试氮肥品种为15N尿素，购自上海化工研究院，15N丰度为10.15%，自然丰度0.3663%，N含量为46.82%；磷肥为钙镁磷（P2O5含量为 16%），钾肥为氯化钾（K2O含量为 60%）。

供试土壤为花岗岩发育的砖红壤，采自西双版纳橡胶林表层（0～30 cm）土壤。土壤经拣除杂质，过5 mm筛后混匀，进行盆栽试验。土壤的基本理化性状为：全氮1.26 g/kg、有机质11.40 g/kg、速效磷4.06 mg/kg、速效钾 51.63 mg/kg、碱解氮 108.3 g/kg、pH 5.33。

1.2 试验方法

试验于2015年4～9月在云南省热带作物科学研究所试验基地大棚内进行，试验地点位于西双版纳州景洪市（100°46′E，22°00′N），海拔585 m。

试验采用塑料盆上口直径43 cm，下底直径30 cm ，高33 cm的容器，每盆装土30 kg。试验设每盆施15N尿素2 g（N2）、4 g（N4）、6 g（N6）3个处理，6次重复，随机排列。4月上旬，移栽橡胶苗入盆中，移栽成活后，每盆施过磷酸钙11.7 g、氯化钾1.9 g，施肥方式为在距苗木基部10 cm处挖深6 cm半环状沟将所有肥料一次性撒入沟中，覆土。施肥后定期浇水，其他按照常规措施进行管理，生长过程收集所有干枯橡胶叶。

试验结束（9月底）后，采集苗木全株，将植株样本带回实验室按叶片、茎、根分样，样品洗净后105℃杀青30 min，70℃烘干至恒重，冷却后称重，粉碎过0.25 mm筛保存备用。同时将盆中土壤全部取出称重，混匀后四分法取样，风干后粉碎过孔径2.36、0.15 mm筛，保存备用。

1.3 测定项目及方法

15N丰度：用元素分析-稳定同位素联用仪〔Thermo Flash EA1112，美国-稳定性同位素质谱联用仪（GV IsoPrime GB312，英国）〕测定（精度0.0001）；土壤全氮：用浓硫酸消煮，凯氏定氮法；植株全氮：采用浓硫酸-双氧水消煮，用 AA3连续流动仪测定。

1.4 数据处理及分析［14-15］

氮素利用率（%）＝植株干重× 植株含氮量×植物样品中15N原子百分超%／施入15N标记肥料重×肥料含氮量×标记肥料15N原子百分超%

肥料氮土壤残留率（%）＝标记化肥氮残留量/标记氮肥施用量×100

采用Excel2007进行数据处理，SAS19.0进行单因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同供氮水平对橡胶幼苗干物质积累的影响

橡胶幼苗整株干物质积累量及根、茎、叶干物质积累量随供氮水平提高而增加（表1），N6处理整株干物质积累量比N4处理增加6.60 g/株，N4比N2处理增加5.12 g/株；各器官干物质的积累量均为茎＞根＞叶。不同供氮水平下整株及根、茎、叶干物质积累量差异不显著。

表1 不同供氮水平对橡胶幼苗干物质积累的影响（g/株）

2.2 不同供氮水平对橡胶幼苗氮素积累的影响

橡胶幼苗整株及根、茎、叶积累的肥料氮量均随供氮水平的提高而增加（表2），为N6＞N4＞N2，各器官积累的肥料氮量为叶＞茎＞根；不同供氮水平下整株及根、茎、叶积累的肥料氮量N2与N6处理差异显著、N4与N6处理差异不显著；橡胶幼苗整株及茎、叶积累的全氮量随供氮水平的提高而增加，各器官积累的全氮量为叶＞茎、根，其中N2处理为叶＞根＞茎，N4、N6处理为叶＞茎＞根；不同供氮水平下整株及根、茎、叶积累的全氮量差异不显著。

表2 不同供氮水平对橡胶幼苗氮素积累的影响（mg/株）

2.3 不同供氮水平对橡胶幼苗氮肥利用率及土壤残留的影响

橡胶幼苗整株及根、茎、叶氮肥利用率随供氮水平的提高而降低（表3），为N6 21.22%＜N4 26.33%＜N2 37.45%，不同器官氮肥利用率表现为叶最大，其次为茎、根；不同供氮水平下整株和叶氮肥利用率N2与N4、N6处理差异显著，根和茎差异不显著。土壤氮肥残留量、残留率随供氮水平的提高而增加，为N6 36.09%＞N4 31.65%＞N2 24.60%；不同供氮水平下土壤氮肥残留量差异显著，氮肥残留率N2与N6、N4处理差异显著。

2.4 不同供氮水平对橡胶幼苗氮素来源的影响

橡胶幼苗生长发育期间根、茎、叶及植株吸收的氮有17.52%～32.09%来自肥料，有67.91%～82.48%来自土壤和种苗等；不同供氮水平下橡胶幼苗从肥料中吸收的氮占橡胶幼苗总氮的比率随施氮量提高有增加的趋势，而从土壤等吸收的氮占橡胶幼苗总氮的比率随施氮量提高而下降；其中N2与N4、N6处理根、茎、叶及整株吸收的肥料氮和土壤氮差异显著（表4）。说明增施氮肥可提高肥料对橡胶幼苗生长所需氮素的贡献率，降低橡胶苗对土壤氮素来源的比率。

表3 不同供氮水平对橡胶幼苗氮肥利用率及土壤残留的影响

表4 不同供氮水平下橡胶幼苗氮素来源（%）

3 结论与讨论

研究作物的氮素来源及去向，15N标记是常用且比较精确的方法［15］。本试验应用15N标记研究表明，橡胶幼苗氮肥利用率为21.22%～37.45%，氮肥利用率随施氮水平提高而显著下降，从肥料中吸收的氮占橡胶幼苗总氮的比率随施氮量提高而增加，这与其他作物的一些研究结果相似：施氮水平提高到一定程度后再增加施氮量，氮肥利用率不升反降；但在肥料适宜施用范围内，增施氮肥可以促进橡胶树生长、可提高肥料对橡胶苗生长所需氮素的贡献率［16］。橡胶树生长期间所需的氮17.52%～32.09%来自肥料，67.91%～82.48%来自土壤等，肥料氮来源的比率N2与N4、N6处理差异显著，说明培肥地力是提高土壤质量的关键。

施用氮肥增加了土壤中氮肥残留量和残留率，本试验土壤氮肥残留量为每盆230.37～1013.90 mg，残留率为24.60%～36.09%，氮肥的残留随施氮量的增加而增大。有研究表明，氮肥的残效及其持续性随施氮量的增加而增大，但是氮肥的后效随着年限的延长而减小［17-18］；旱地农田生态系统中氮肥不仅在第1季作物产量和吸氮量上表现出突出的效果，而且还有较长的后效，可持续到第4季作物上［19］。叠加利用率与当季利用率间的差别更大。说明仅用当季作物氮肥肥效难以客观可靠评价氮肥利用率，在计划下一年的施肥量时，应将氮肥的残效及其持续性考虑进去。在前一年施氮量较高的条件下，应适当减少下一年施氮量，这样才能合理利用氮肥且不引起环境问题［17-18］。氮肥残效对橡胶幼苗生长发育、氮素吸收利用等并不清楚，今后需开展氮肥残效方面的研究。

本试验结果表明，橡胶幼苗各器官干物质积累量、吸收的肥料氮量和全氮量随施氮水平提高而增加，但干物质积累量和全氮量处理间无显著差异；吸收的肥料氮量N2与N4、N6处理差异显著，N4与N6处理差异不显著，说明供氮水平提高到一定程度后，对提高橡胶幼苗干物质积累量、增加全氮量、吸收肥料氮量作用较小。橡胶幼苗整株（N2 37.45%＞N4 26.33%＞N6 21.22%）及各器官氮肥利用率随供氮水平的提高而呈现降低的趋势；土壤氮肥的残留量、残留率（N6 36.09%＞N4 31.65＞N2 24.60%）呈增加的趋势。本试验条件下，每盆橡胶苗尿素施用量为2.0 g，氮肥利用率较高、土壤残留量较少、来源于肥料氮素的比率较低，来源于土壤氮素的比率较高。

［1］华南农业大学. 土壤学［M］. 第2版. 北京：农业出版社，1986：169-188.

［2］赵春梅，蒋菊生，曹建华. 橡胶林氮素研究进展［J］. 热带农业科学，2009，29（3）：44-50.

［3］Ju X T，Xing G X，Chen X P，et al. Reducing environmental risk by improving N management in intensive Chinese agricultural systems［J］.PNAS，2009，106（9）：3041-3046.

［4］Sun B，Shen R P，Bouwman A F，et al. balances in agricultural crop production systems in China for the period 1980-2015［J］. Pedosphere，2008，18（3）：304-315.

［5］Ju X T，Liu X J，Zhang F S，et al. Nitrogen fertilization，soil nitrate accumulation，and policy recommendations in several agricultural regions of China［J］. Ambio，2004，33（6）：330-305.

［6］寇长林，巨晓棠，张福锁. 三种集约化种植体系氮素平衡及其对地下水硝酸盐含量的影响［J］. 应用生态学报，2005，16（4）：660-667.

［7］李世清，李生秀. 半干旱地区农田生态系统中硝态氮的淋失［J］. 应用生态学报，2000，11（2）：240-242.

［8］张玉铭，张佳宝，胡春胜，等. 华北太行山前平原农田土壤水分动态与氮素的淋溶损失［J］.土壤学报，2006，43（1）：17-25.

［9］李东坡，武志杰. 化学肥料的土壤生态环境效应［J］. 应用生态学报，2008，19（5）：1158-1165.

［10］杜海燕，王大鹏，王文斌，等.15N示踪技术研究橡胶树幼苗热带作物学报对不同氮肥的吸收和分配［J］. 热带作物学报，2015，36（6）：1019-1024.

［11］晏娟，尹斌，张绍林，等. 不同施氮量对水稻氮素吸收与分配的影响［J］. 植物营养与肥料学报，2008，14（5）：835-83.

［12］潘中耀，郭海超，王文斌，等. 应用15N标记氮肥研究肥料氮素在橡胶树幼苗叶片中的动态变化［J］. 热带作物学报2010，31（8）：1312-1316.

［13］王文斌，郭海超，罗雪华，等. 应用15N尿素研究氮素在幼龄橡胶树中吸收和分配特性［J］. 热带作物学报，2011，32（1）：7-10.

［14］董娴娴，刘新宇，任翠莲，等. 潮褐土冬小麦-夏玉米轮作体系氮肥后效及去向研究［J］. 中国农业科学，2012，45（11）：2209-2216.

［15］杨声澉，陈超君，蓝立斌，等.15N示踪技术应用于甘蔗氮素吸收与分配的研究［J］. 广西农业科学，2010，41（12）：1310-1313.

［16］韦剑锋，韦冬萍，陈超君，等. 不同氮水平对甘蔗氮素利用及土壤氮素残留的影响［J］. 土壤通报，2013，44（1）：168-172.

［17］黄生斌，陈新平，张福锁. 冬小麦施氮对下茬夏玉米的后效［J］. 中国农业大学学报，2002，7（1）：54-58.