不同施氮水平下橡胶树产量效应及胶乳矿质养分变化

王大鹏 吴敏 韦家少 薛欣欣 马照娜 王桂花 茶正早

摘  要：采用田间试验，研究4种施氮水平下（不施氮;低氮100 kg/hm2;中氮230 kg/hm2;高氮400 kg/hm2）橡胶树产量效应及胶乳矿质养分变化。结果表明，配施磷钾肥条件下，不同氮处理干胶产量介于4.65～6.37 kg，其中高施氮量显著地提高了干胶产量（P<0.05）。随着施氮量的增加，干胶产量呈增加趋势;干胶含量（30.84%～33.96%）和总固形物含量（34.80%～37.92%）呈下降趋势，但不同处理之间差异不显著;胶乳N（7.77～8.49 g/kg）和K（6.42～7.24 g/kg）含量呈增加趋势，而施用氮肥对胶乳P（3.35～3.51 g/kg）和Mg（1.99～2.23 g/kg）含量影响不大。施氮条件下，胶乳N、P、K含量与干胶产量均具有较好的正相关关系。施氮加大了割胶带走N、K和Mg量，且随着施氮的增加呈增加趋势。综上，施用氮肥有助于提升橡胶树干胶产量，高株产是以养分大量损失为代价。

关键词：橡胶树;施氮量;干胶产量;胶乳矿质养分

中图分类号：S794.1      文献标识码：A

Rubber Yield and Latex Mineral Nutrients Variation under Different Nitrogen Application Rates

WANG Dapeng1， WU Min1， WEI Jiashao， XUE Xinxin1， MA Zhaoma WANG Guihua1， CHA Zhengzao

1. Rubber Research Institute， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences / Key Laboratory of Rubber Tree Biology， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Haikou， Hainan 571101， China; 2. College of Resources and Environmental Sciences， China Agricultural University， Beijing 100193， China

Abstract： A field experiment was conducted to study the rubber yield and latex mineral nutrients variation under 4 nitrogen （N） levels（0; Low N 100 kg/hm2; Medium N 230 kg/hm2; High N 400 kg/hm2）. Together with phosphate and potash fertilizer， the dry rubber yield of different N treatments was 4.65–6.37 kg， and the dry rubber yield was significantly increased by high N application（P<0.05）. With the increase of N application rate， the dry rubber yield increased. The dry rubber content（30.84%–33.96%） and total solids（34.80%–37.92%） both tended to decrease， but no significant difference was found among different treatments. The contents of N（7.77–8.49 g/kg） and K（6.42–7.24 g/kg） in latex tended to increase， while little effect occurred on the contents of P（3.35–3.51 g/kg） and Mg（1.99–2.23 g/kg）. With the presence of N application， the content of N， P and K in latex was positively correlated with the dry rubber yield. N application increased the amount of N， K and Mg removed by latex tapping， and tended to be enlarged with the increase of N application. In conclusion， application of N fertilizer contributes to the dry rubber yield increase which is also at the expense of nutrient loss in latex.

Keywords： Rubber tree; nitrogen fertilizer rate; dry rubber yield; latex mineral nutrients

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.09.015

合理施用氮肥對于作物获得高产优质、提高氮利用率、维持土壤氮肥力和减少氮损失具有重要意义[1-2]。确定合理的施氮量、施氮时期、施氮方法和氮肥品种是合理施用氮肥的重要措施[3-5]。大量研究表明，当施氮量较低时，所施入的氮肥不能满足作物对氮素的需求，作物产量较低，没有发挥作物品种的产量潜力，同时增加了对土壤氮库的消耗[6-7];当施氮过量时，所施入氮肥远远超过作物对氮素的吸收能力，此时作物产量不会进一步增加，肥料氮除在土壤中大量累积外同时会发生严重的环境损失[8-9];当施氮量合理时，施入氮肥能够较好地满足作物对氮素的需求，实现较高的产量目标和经济效益，维持了土壤氮肥力，同时环境损失较低[9-10]。从上述研究中可以看出，合理施氮量的确定是合理施用氮肥的重要基础和关键，对于作物高产和氮高效利用具有重要意义。

橡胶（Hevea brasiliensis）是热带地区典型的经济作物，是重要的战略物资。与泰国、印度尼西亚和马来西亚等主要产胶国相比，我国植胶区的自然条件较差，土壤较为贫瘠，施肥一直都是我国橡胶树生产管理中的一个重要措施[11-12]。如通过研究海南橡胶树营养状况、植胶区土壤肥力特性及肥料效应，何向东等[11]制定了4种橡胶树专用复合肥，并取得了较好的生产效果。然而经过多年来的植胶生产，我国植胶区土壤养分大面积下降、橡胶单产提升困难等问题凸显[13-15]。在当前我国植胶区土壤肥力大面积下降的背景下，橡胶树施肥技术的改进和进一步提升对于我国天然橡胶的增产和稳产显得尤为重要。氮肥在作物产量和品质形成中发挥关键作用[4-5]，因此明确氮肥对胶乳产量和质量的调控作用，有助于进一步认识橡胶树的高产机理，而该方面的研究却鲜见

报道。本研究采用田间试验，研究了不同施氮水平下橡胶树产量效应及胶乳矿质养分变化，以期为高产、优质橡胶树施肥技术提供参考依据。

1  材料与方法

1.1  研究区概况

田间试验位于海南省儋州市中国热带农业科学院试验场五队（地理坐标109°29′8.4″ E，19°29′8.4″ N）。该区属热带季风气候，年平均气温23.8 ℃，年平均降雨1 650 mm，其热带季风气候特征显著，旱季雨季交替明显。试验期间降雨量与气温变化见图1。试验区栽培橡胶树品种为‘热研7-33-97，1997年定植，2003年开割，行距6 m，株距3.5 m。试验胶树采用S/2 d3 1.5% ET割制（即1/2树围、3天1刀、1.5%乙烯利刺激）。试验区土壤类型为花岗片麻岩发育砖红壤，表层土壤（0～20 cm）基本理化性质为pH 4.80（水土比2.5∶1）、全氮0.59 g/kg、有机质10.91 g/kg、速效钾41.17 mg/kg和有效磷19.65 g/kg。

1.2  田间试验

参考文献[16]，试验共设置4个氮肥处理：1）不施氮，作为试验对照，N0;2）低氮处理，100 kg/hm2（每棵树施氮0.21 kg），N100;3）中氮处理，230 kg/hm2（每棵树施氮0.48 kg），N230;4）高氮处理，400 kg/hm2（每棵树施氮0.84 kg），N400。根据观测资料计算，树龄16～20年的橡胶树当年生长和产胶每棵树施氮约需0.42 kg。采用氮素平衡计算公式：施氮量≈需氮量，则施氮量约为200 kg/hm2。鉴于目前海南植胶区土壤氮肥力很低的现状，施氮量上调30 kg/hm2，以培育土壤氮库，提高土壤肥力。因此在试验中，将中氮处理N230作为一个较为适宜的施氮处理。试验为随机区组，3次重复，共12个小区，每小区胶树10株。田间试验于2016年进行。氮肥选用尿素（含N 46%），分别于4月上旬、7月上旬和9月上旬分3次均匀施入，肥料穴施。为更好地反映氮肥的肥效，4个处理均要保证磷钾肥等养分的充足供应。磷肥选用钙镁磷肥（含P2O5 18%），施用量为75 kg/hm2（每棵树施P2O5 0.158 kg）。钾肥选用氯化钾（含K2O 60%），施用量为150 kg/hm2（每棵树施K2O 0.315 kg）。磷钾肥均于1月下旬一次性集中施入，肥料穴施。试验期间记录试验区每刀次的单株胶乳产量，并测定其干胶含量（DRC）和总固含量，单株干胶产量（kg）=胶乳产量（kg）×DRC（%）。干胶中矿质养分中全氮采用H2SO4-H2O2消煮-靛酚蓝比色法测定[17]、磷采用H2SO4-H2O2消煮-钼锑抗比色法测定[17]、钾采用H2SO4-H2O2消煮-火焰光度法测定[17]、镁采用H2SO4-H2O2消煮-原子吸收分光光度法测定[17]。

1.3  数据处理

试验数据处理采用Microsoft Excel 2003软件进行。方差分析和相关性分析采用SAS 8.1（SAS Institute Inc.，Cary，NC，USA）软件进行，各处理平均值的比较采用最小显著差异法（LSD）。

2  结果与分析

2.1  不同施氮水平下干胶含量、总固形物和干胶产量

不同施氮处理干胶含量年内变化规律大体一致（图2A）。4月下旬开割后先迅速下降，6月份后逐渐趋于平稳（期间略有波动），年内变化整体呈现下降趋势。不同施氮水平年平均干胶含量介于30.84%～33.96%之间，随着施氮量的增加，干胶含量呈降低趋势，但统计上无显著性差异（表1）。各处理总固形物年内变化规律与干胶含量变化趋势相似（图2B），开割后先迅速下降后逐渐趋向平稳，年内变化基本呈现下降趋势。不同施氮水平年平均总固形物含量介于34.80%～37.92%之间，随着施氮量的增加，总固形物含量呈降低趋势，但统计上也没有表现出显著性差异（表1）。各处理每刀次单刀产量年内变化规律也基本相似（图2C），但波动较大。在当年的试验条件下，各处理在7月份、11月份和12月份表现出较高的单刀产量优势。从整年的单株干胶产量来看（表1），不同施氮水平干胶产量介于4.65～6.37 kg。与不施氮N0相比，高施氮量N400显著提高了单株干胶产量（P<0.05），而低施氮量N100和中施氮量N230虽然对单株干胶产量具有一定的促进作用，但并没有达到显著水平。

2.2  不同施氮水平下胶乳矿质养分

不同施氮处理胶乳N、P、K和Mg含量年内变化规律大体一致（图3）。各处理胶乳N含量呈现先迅速上升后波动下降，随后逐渐趋向平稳，年内胶乳N含量整体变化表现为略有增加趋势（图3A）。不同施氮水平下胶乳N含量介于7.77～8.49 g/kg（图4），因割胶胶乳带走N量36.23～54.19 g（图5）。与不施氮N0相比，高施氮量N400显著提高了胶乳N含量和显著增加了割胶胶乳带走N量（P<0.05），而低施氮量N100和中施氮量N230并没有显著差异。从胶乳N含量与干胶产量的相关关系来看，二者呈极显著相关关系（R2=0.525 4**，P<0.01）。各处理胶乳P含量呈现先下降后持续波动上升，年内胶乳P含量整体变化表現为增加趋势（图3B）。不同施氮水平下胶乳P含量介于3.35～3.51 g/kg（图4），因割胶胶乳带走P量16.38～22.48 g（图5）。与不施氮N0相比，其他施氮处理对胶乳P含量影响不大，虽然施氮增加了因割胶胶乳带走P量，但之间也无显著性差异。从胶乳P含量与干胶产量的相关关系来看，二者呈显著相关关系（R2= 0.350 8*，P<0.05）。

各处理胶乳K含量呈现波动上升趋势，至7月下旬突然下降后持续波动上升，年内胶乳K含量整体变化表现为增加趋势（图3C）。不同施氮水平下胶乳K含量介于6.42～7.24 g/kg（图4），因割胶胶乳带走K量29.93～46.41 g（图5）。与不施氮N0相比，高施氮量N400显著提高了胶乳K含量和显著增加了割胶胶乳带走K量（P<0.05），低施氮量N100和中施氮量N230虽在一定程度上提高了胶乳K含量和增加了割胶胶乳带走K量，但统计上并无显著差异。从胶乳K含量与干胶产量的相关关系来看，二者呈显著相关关系（R2= 0.435 8*，P<0.05）。各处理胶乳Mg含量呈现先下降后上升，在6月上旬和9月上旬形成两个峰值，年内胶乳Mg含量整体变化表现为增加趋势（图3D）。不同施氮水平下胶乳Mg含量介于1.99～2.23 g/kg（圖4），因割胶胶乳带走Mg量9.25～14.13 g（图5）。与不施氮N0相比，其他3个施氮处理对胶乳Mg含量影响不大。随着施氮量的增加，割胶胶乳带走Mg量呈增加趋势，高施氮量N400水平下割胶带走Mg量最高。从胶乳Mg含量与干胶产量的相关关系来看，二者不存在显著相关关系（R2=0.044 5，P>0.05）。

3  讨论

氮肥在作物产量和品质形成中发挥了关键作用[4-5]。王月福等[18]的研究表明，在一定范围内，增施氮肥对小麦提高籽粒产量和蛋白质含量具有重要意义。对水稻[19]和玉米[20]等作物施氮量的研究也得到相似的结论。对苹果施氮量的研究发现[21]，不同施氮水平下苹果树单株产量和单果质量等均以中氮水平（200 kg/hm2）最高，显著地高于低氮处理（100 kg/hm2）和高氮处理（300 kg/hm2）。可见，氮肥对作物产量或质量的促进作用，均需在一定施氮量范围内。超过最佳经济产量施氮量或最高产量施氮量后，不仅不会增加产量，反而在一定程度上会降低产量[4-5]。本研究结果表明，与不施氮相比，高施氮量（400 kg/hm2）显著提高了单株干胶产量（P<0.05），而低施氮量（100 kg/hm2）和中施氮量（230 kg/hm2）并没有显著提高干胶产量（表1），这与前人研究结果不同[18-21]。究其原因：1）橡胶树为多年生高大乔木，树体储藏营养对短期内干胶产量（次生代谢产物）的影响可能很大，对氮肥效应的响应较为滞后。因此在试验中，仅有高施氮量显著提高了单株干胶产量，低施氮量和中施氮量对橡胶树产量的促进效应并没有表现出显著水平。但值得说明的是，较低的施氮水平对橡胶树产量仍表现出一定的促进效应，增施氮肥有助于提升橡胶树干胶产量。2）我们前期研究表明，在高温、高湿和强降雨的热带季风气候条件下，氮肥施入橡胶林酸性砖红壤后具有较高的损失率[22]和较低的残留率[23]。推测，在本研究中的气候、土壤和施肥（穴施）条件下橡胶树对氮肥的吸收率可能较低，由此可能在一定程度上掩盖了试验中的氮肥效应。因此，迫切地需要进一步改进施肥方式，增加橡胶树对氮肥吸收和降低氮肥损失，这值得深入研究。

从施氮后胶乳养分变化的结果来看（图4），与不施氮相比，施用氮肥提高了胶乳中N和K含量，随着施氮量的增加胶乳中N和K含量呈增加趋势，而施用氮肥对胶乳P和Mg含量的影响不大。前人研究结果表明[24-25]，与不施肥相比，单施氮肥或与磷钾肥的配合施用能够提高胶乳中N、K含量。本研究结果与前人结果一致。同时前人研究还发现[24]，单施氮肥提高了胶乳Mg的含量，而降低了P的含量。这与本研究结果不同。研究表明[26]，海南植胶区土壤普遍缺镁，橡胶树常发生缺镁症状，而施用钾肥会加剧叶片缺镁症状的发生，同时可能会引起胶乳Mg含量的下降。在本研究中由于钾肥的施用，可能降低了氮肥提高胶乳Mg含量的作用，同时由于磷肥配合施用可能导致胶乳P含量并没有下降。除对胶乳矿质养分含量影响外，施氮量的增加，提高了橡胶树干胶产量，因此随着施氮量的增加，加大了割胶胶乳带走矿质养分量（图5）。另外本研究表明，干胶产量与胶乳N、P、K含量均具有较好的正相关关系（图6）。这些数据较好地证实了此前高株产是以养分大量损失为代价的结论[27-28]。

4  结论

（1）配施磷钾肥的条件下，施用氮肥有助于提升橡胶树干胶产量。

（2）随着施氮量的增加，胶乳N和K含量呈增加趋势，施用氮肥对胶乳P和Mg含量的影响不大。

（3）施用氮肥提高了割胶带走矿质养分量，高株产是以养分大量损失为代价。

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责任编辑：白  净