江城橡胶公司橡胶树叶片养分时空变化特征

黎小清，陈桂良，许木果，刘忠妹，丁华平

（云南省热带作物科学研究所，云南景洪666100）

合理施肥是提高天然橡胶单产的主要措施，而橡胶树营养水平是指导施肥的重要技术参数［1］。早在1941 年，Chapman 开始在 马 来 西 亚研究橡胶树的“叶片诊断”。到60 年代，马来西亚橡胶研究院Shorrocks 又系统全面地展开橡胶树叶片诊断的研究，并拟定了叶片养分的临界指标［2］。从1973 年开始，斯里兰卡橡胶研究所也开始了叶片诊断结合胶林地力等参数的配方施肥研究工作［3］。我国的黄宗道等于1964 年开始对橡胶树进行营养诊断，1972 年陆行正等［4］对橡胶树的营养诊断施肥进行了深入研究。此后，云南、广西、广东、福建等地的科技人员也相继开展了橡胶树营养诊断及施肥的相关工作［5-10］。

橡胶树营养诊断主要参考橡胶树叶片养分含量，胶园土壤养分含量只作为参考［11］。了解橡胶树叶片养分含量及其时空变化对橡胶树的合理施肥有着十分重要的作用。现有的研究多数关注胶园土壤养分时空变化或者对单一年份的橡胶树营养水平进行分析［12-19］，对橡胶树养分时空变化的研究较少。本文基于江城橡胶公司30 个生产队2009 年和2018 年2 期定点采样得到的橡胶树叶片养分数据，运用橡胶树营养诊断和地理信息系统（GIS）技术，研究了江城橡胶公司橡胶树叶片氮、磷、钾、钙和镁等5 种养分的时空变化特征，初步评价江城橡胶公司橡胶树营养状况，为江城橡胶公司今后的胶园施肥提供依据，同时也可为其他胶园提供参考。

1 材料和方法

1.1 研究区域概况

云南天然橡胶产业集团江城有限公司（江城橡胶公司）是全国最大的国有天然橡胶基地，1996 年成立，现有天然橡胶种植面积0.82 万hm2，开割0.73 万hm2，主要种植品种为GT1 和RRIM600。公司主要植胶区分布于江城县曲水镇和嘉禾乡，文章以曲水片区橡胶园为研究区（图1），共有30 个生产队。胶园地处101°59′～102°20′E，22°24′～22°41′N，全境地形狭长，西高东低，地貌属横断山，南部为中、低山河谷区。气候属低纬度南亚热带季风湿润气候，年均温21.8℃，全年无霜，年均降雨量2 260 mm。土壤主要为砖红壤和赤红壤，土壤形成过程主要以脱硅富铝化过程为主。

图1 研究区位置示意图

1.2 叶片样品的采集

2009 年8-9 月，对研究区30 个生产队橡胶园营养状况进行普查，在考虑土壤类型、地形、管理单元、品系和割龄的基础上，每100 hm2橡胶园划为一个诊断区，共划分为84 个诊断区。在每个诊断区随机选取25 株具有代表性的橡胶树，每株橡胶树在东西或南北两侧中下层主侧枝各采集一个稳定叶蓬，在叶蓬基部取2 片复叶，并去掉两旁的小叶，保留叶柄和中间一片小叶，100 片叶混合成1 个叶片样品，同时用GPS 记录相对中心点位置，共采集到84 个叶片样品；2018 年8-9 月在同一诊断区按照相同的方法再次采集了84 个叶片样品。采样点分布情况见图2。

1.3 样品测定及数据处理

橡胶树叶片样品采用硫酸—过氧化氢消化法进行前处理，纳氏试剂比色法测定全氮，钼蓝比色法测定全磷，原子吸收火焰光度计法测定全钾，原子吸收分光光度法测定全钙和全镁［20-21］。数据利用SPSS 19.0 进行统计分析，橡胶树叶片养分含量空间分布图和各水平胶园面积计算在ArcGIS 10.0 中完成。

图2 采样点分布图

2 结果与分析

2.1 叶片养分描述性统计

根据云南省农垦总局《橡胶树栽培技术规程实施细则》（2003 年）［22］中橡胶树叶片养分含量指标划分标准（表1），将江城橡胶公司橡胶树叶片养分含量分为5 个水平，各养分含量和各水平所占面积的比例见表2。从表2 可以看出，各年份各养分均值除2018 年镁含量外均在正常及以上水平。与2009 年相比，2018 年各养分含量的均值除磷和钾外都有不同程度的下降，其中镁下降幅度最大，降幅为25.07%，其次是钙和氮，降幅分别为4.75%和2.89%，磷的均值保持不变，钾含量提高7.14%。

观察不同年份养分的含量范围，最小值和最大值之间的差值较大，由此可知，不同采样区域之间橡胶树叶片养分含量有较明显的差异。

表1 橡胶树叶片营养水平划分标准 g/kg

2.2 叶片养分时空变化

2.2.1 叶片氮时空变化

图3 为研究区2 个年份的叶片氮含量的空间分布及变化图。从图3 可以看出，2 个年份的叶片氮空间分布格局差异不大，从2009 年至2018年，大部分区域的叶片氮含量在减少，仅有少数区域在增加，总体呈下降趋势。从2009-2018 年，下降最快的生产队为7 队、8 队、9 队、16 队、岔河队和整康坝队，而5 队、21 队、24 队和下寨队上升最快。面积统计结果表明，2009 年研究区叶片氮处于极缺、缺、正常、丰富和极丰富水平的面积占总面积的比例分别为3.57%、17.26%、37.65%、22.25%和19.27%，2018 年分别为4.17%、35.12%、38.62%、12.02%和10.07%。与2009 年相比，2018年处于丰富和极丰富水平的区域快速减少，面积减少了19.43%，而处于极缺和缺水平的区域却急剧增加，面积增加了18.46%。2009 年叶片氮缺乏的生产队主要包括11 队、21 队、23 队、24 队和龙洞河队，2018 年叶片氮缺乏的生产队主要包括7队、8 队、9 队、11 队、12 队、16 队、17 队、21 队、22队、23 队和整康坝、岔河、大庆队。

表2 各养分含量和各水平所占面积的比例

图3 叶片氮含量空间分布及变化图

2.2.2 叶片磷时空变化

图4 为研究区2 个年份的叶片磷含量的空间分布及变化图。从图4 可以看出，从2009 年至2018 年，大部分区域的磷含量在减少，仅有少数区域在增加，总体呈下降趋势。从2009 年至2018年，南部和东部下降趋势明显，北部上升较为明显，下降最快的生产队为7 队、8 队、9 队、18 队、绿满队、岔河队和整康坝队，而5 队、10 队、11 队、21队、23 队、龙洞河队和下寨队上升最快。面积统计结果表明，2009 年研究区叶片磷处于极缺、缺、正常、丰富和极丰富水平的面积占总面积的比例分别为7.50%、36.42%、31.47%、17.74%和6.87%。与2009 年相比，2018 年处于正常以下水平的区域面积减少了8.27%，但比例仍达到35.65%。

2.2.3 叶片钾时空变化

图5 为研究区2 个年份的叶片钾含量的空间分布及变化图。对比2018 年和2009 年数据，橡胶树叶片钾含量主要表现为由正常水平向丰富水平转变，研究区叶片钾总体呈上升趋势，但是部分生产队有所下降，下降的生产队为7 队、9 队、12 队、13 队、14 队、15 队、18 队、19 队、21 队、绿满队、龙洞河队和整康坝队，而1 队、3 队、4 队、17队、20 队、22 队、23 队和 岔 河队 上 升 最 快。2009年研究区没有极缺水平的胶园，但2018 年增加到3.15%，缺水平也增加了2.14%。2018 年与2009 年相比，叶片钾正常以上水平增加29.47%，达到82.42%。

2.2.4 叶片钙时空变化

图6 为研究区2 个年份的叶片钙含量的空间分布及变化图。叶片钙含量2009 年和2018 年大部分生产队都处于较高水平，没有极缺水平的胶园。2009 年仅有6 队和22 队部分胶园处在缺水平，2018 年14 队、15 队、23 队、绿满队和龙洞河队叶片钙含量处于缺水平。下降较快的生产队有1队、5 队、14 队、21 队和下寨队，上升较快的有9队。2009 年研究区叶片钙处于极缺、缺、正常、丰富和极丰富水平的面积分别占总面积的0、2.98%、64.96%、26.34%和5.72%，2018 年缺水平增加了4.23%，极丰富水平降低3.64%，其他水平变化不大。

图4 叶片磷含量空间分布及变化图

图5 叶片钾含量空间分布及变化图

图6 叶片钙含量空间分布及变化图

2.2.5 叶片镁时空变化

图7 为研究区2 个年份的叶片镁含量的空间分布及变化图。从图7 可以看出，研究区域2 个年份叶片镁含量都没有极丰富水平，从2009 年至2018 年，绝大部分区域的镁含量在减少，仅有少数区域在增加，总体呈下降趋势，下降最快的生产队为5 队、7 队、8 队、11 队、13 队、14 队、15 队、18 队、21 队、下寨队和岔河队，而9 队、19 队和龙洞河队稍有上升。面积统计结果表明，2009 年研究区叶片镁处于极缺、缺、正常、丰富和极丰富水平的面积占总面积的比例分别为5.92%、33.99%、50.10% 、9.99% 和0，2018 年 分 别 为46.19% 、34.88%、15.29%、3.64%和0。与2009 年相比，2018年叶片镁含量处于正常以下水平的区域面积增加了41.16%，达到81.07%，极缺水平比例更是达到46.19%，每个生产队均有部分胶园叶片镁处于正常水平以下。

3 结论

通过对江城橡胶公司2 个年份的橡胶树叶片养分含量的统计分析可知，2 个年份各养分均值除2018 年镁含量外，均在正常及以上水平。与2009 年相比，2018 年各养分含量的均值除磷和钾外，都有不同程度的下降，其中镁下降幅度最大，降幅为25.07%，其次是钙和氮，降幅分别为4.75%和2.89%，磷的均值保持不变，钾含量提高7.14%。

与2009 年相比，2018 年各养分含量缺和极缺水平面积所占的比例除磷外均有不同程度的增加，其中镁的增幅最大，其次是氮、钾和钙。

从2009 年到2018 年，叶片氮处于丰富和极丰富水平的区域快速减少，面积减少了19.43%，而处于极缺和缺水平的区域面积增加了18.46%，达到39.29%；叶片磷处于正常以下水平的区域面积减少了8.27%，但极缺水平比例却增加了0.91%，正常以下水平比例仍达到35.65%；橡胶树叶片钾含量主要表现为由正常水平向丰富水平转变，研究区叶片钾总体呈上升趋势，极缺和缺的水平为5.90%，但是正常以上水平增加了29.47%，达到82.42%；叶片钙含量2 个年份大部分胶园都处于较高水平，没有极缺水平的胶园，缺水平比例仅为7.21%，极丰富水平降低了3.64%，其他水平变化不大；绝大部分区域的镁含量在减少，仅有少数区域在增加，总体呈下降趋势，2018 年正常以下水平的区域面积比例达到81.07%，极缺水平比例更是达到46.19%，每个生产队均有部分胶园叶片镁处于正常水平以下。

图7 叶片镁含量空间分布及变化图

4 讨论

江城橡胶公司橡胶园大多由荒山荒坡和次生雨林开垦而来，开垦之初土壤肥力较高，结构良好，公司大量施用有机肥，因而在2009 年营养普查时橡胶树营养大部分处于正常及以上水平。但经过多年的生长和生产，胶园土壤养分含量下降，特别是2010 年下半年胶价迅速上涨，产胶量急剧增加，胶乳的增加会带走更多的养分，再加上施肥不足，加速了橡胶树养分的流失。2013 年开始，天然橡胶价格下跌，公司为了维持运营，再次减施肥料，造成严重的施肥不足，再加上有机肥源不足，使得橡胶树营养状况迅速下降，特别是氮和镁下降最为明显。

江城橡胶公司植胶土壤主要类型为砖红壤，有效性镁含量低，土壤供镁潜力也较低［23］，加上长期以来的施肥偏重于N、P、K，导致江城橡胶公司橡胶树叶片缺镁状况最为严重，这一现象须引起公司足够重视。如果橡胶树叶片出现明显的缺镁黄叶病时已是橡胶树缺镁比较严重状态，对橡胶树的光合作用、生长和产胶等方面都有较为明显的影响［24］。建议公司按照橡胶树营养诊断施肥要求配施镁肥，同时增施有机肥，改善土壤持续供肥能力，实现橡胶树的长期高产稳产。

为了对橡胶园营养状况作出准确地评价，应每隔3～5 年采集1 次叶片和土壤样品进行营养诊断［25］。再根据诊断结果制定出最合理的施肥方案，对症施肥，以保证橡胶树的营养需要和防止缺素症状的发生。