不同镁肥对柚园土壤和树体营养的影响

宋洋， 刘冬峰， 赵泉， 郭秀珠， 李发勇， 林绍生

(浙江省亚热带作物研究所，浙江 温州 325005)

镁是植物生长发育所必需的矿质元素，仅次于氮、磷和钾，在植物营养和生殖生长进程中都发挥着巨大的作用，对生长过程中光合作用的进行、细胞膜的稳定、活性氧的代谢、细胞膨压的作用以及酶的活化方面有重要影响[1]。植物生长过程中所需的镁主要来自土壤，而受高温、多雨及土壤酸性较强等因素的影响，土壤中的镁容易淋溶损失，导致烟叶、甘蓝、柑橘等产量降低、品质下降[2-4]。柑橘类是对镁强敏感的作物，在果实发育期吸收镁较多，果实从膨大开始到着色，如土壤镁素供应不足或根系不能吸收到充分的镁元素，则结果越多的植株叶片黄化越严重。张广越等[5]研究发现，镁对柑橘体内磷酸的移动有促进作用，所以缺镁会导致树体内磷酸含量降低，磷酸向细胞分裂旺盛的生长点转运受阻，柑橘生长发育缓慢，同时缺镁导致叶片黄化，制约树体光合作用进行，减少干物质积累，严重地影响着果树的产量及品质。

柚是浙江省区域特色鲜明、品牌影响力好的优势水果，也是浙江省第一大水果产业。而浙江省柚类主要分布在浙西和浙东南山区地带，以酸性土壤为主，立地条件和土壤肥力较差，果农为了追求产量效益，盲目过量地施用氮、磷、钾化肥，加剧了柚果园土壤酸化程度，使得土壤中H+、K+、Al+等阳离子含量增加，在植物根系吸收中与Mg+形成拮抗作用[6-7]。离子之间的竞争和拮抗作用，以及有机质的缺乏，会抑制柑橘对Mg+的吸收而导致果树缺镁[8-9]。为了降低土壤酸性，果农大量施加生石灰，进一步导致土壤板结，土壤中镁、钙、锌等有效养分无法被树体吸收利用而流失严重，造成土壤污染等一系列问题[9-10]，严重制约着浙江省柚类产业的发展。因此，为了改善酸化柚园土壤肥力，提高树体对镁的吸收利用，本试验采用4种不同形态的镁肥为试验材料，研究不同形态镁肥对酸化柚园土壤理化性质及树体品质的影响，旨在为确定合适的镁肥种类、合理施用镁肥提供一定的科学参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验在永嘉县碧莲镇早香柚基地进行。土壤为砂壤土，果园施肥以氮、磷、钾复合肥为主。有机质含量15.4 g·kg-1，pH 4.41，速效氮含量113.3 mg·kg-1，速效磷含量246.1 mg·kg-1，速效钾含量370.8 mg·kg-1，交换性镁含量30.2 mg·kg-1。供试柚树树龄为20 a，选取长势较一致的树体进行试验。

供试镁肥；最镁，MgO≥27%，pH 8.0～10.0；Mg(NO3)2·6H2O；MgSO4·7H2O；MgO。

1.2 处理设计

试验采用单因素设计，共设置5个处理：CK，不施任何镁肥；T1，施最镁；T2，施Mg(NO3)2·6H2O)；T3，施MgSO4·7H2O；T4，施MgO。每3株柚树为一小区，重复5次，随机区组排列。不同类型镁肥每株折施MgO 0.3 kg，其他水肥管理按照基地常规管理，每株柚树施加三元复合肥3 kg。

1.3 样品采集

于果实成熟期从每个处理随机选取5株，按照5点取样法，于滴水线附近，用土钻取0～30 cm土层的土样，分层混匀后，装入自封袋。选择晴朗天气从树体东、南、西、北四个方位采集生长中的当年生春梢营养枝从顶部往下第2～4片叶，每株每方位采4～6片，共100～150片叶，带回实验室，用自来水冲洗干净，然后再用去离子水洗净，最后烘干粉碎待用。

1.4 分析测定

土壤样品：pH测定采用电位法(土水比为1∶2.5)；速效氮测定采用碱解扩散法；速效磷测定采用氟化铵-盐酸浸提、钼锑抗比色法；速效钾测定采用中性醋酸铵浸提、火焰光度法；交换性镁测定采用醋酸铵浸提、原子吸收分光光度法。采用F5409-A 土壤蔗糖转化酶(Invertase)ELISA试剂盒、F5379-A 土壤硝酸还原酶(NR)ELISA试剂盒、F5154-A土壤脱氢酶(DHO)ELISA试剂盒、F5381-A 土壤磷酸酶(phosphatase)ELISA试剂盒、F5407-A 土壤脲酶(urease)ELISA试剂盒测定土壤相关呼吸酶活性。

叶片样品：钾测定采用H2SO4-H2O2消解、火焰光度计法；氮测定采用凯氏定氮法；磷测定采用钼锑抗比色法；镁测定采用HNO3-HClO4微波消解、原子吸收分光光度法；叶绿素测定采用丙酮∶乙醇1∶1浸提、比色法[11-12]。

1.5 统计分析

采用SPSS venison 17和Excel 2010软件进行数据统计，Duncan’s新复极差法进行差异显著性分析，SigmaPlot 12.5软件进行图表制作。

2 结果与分析

2.1 对土壤有效养分含量的影响

表1显示：T1和T4处理显著提高土壤pH，与CK相比，分别提高了0.69和0.94个单位；T1处理的土壤速效氮含量显著高于其他3种镁肥处理，而后三者与CK之间无显著差异；施加镁肥对土壤中速效磷含量无显著影响；速效钾方面，T1、T3和T4处理显著高于CK，增幅分别为27.7%、21.1%和27.4%，而T2处理与CK之间无显著性差异；各处理土壤交换性镁含量均显著高于CK，增幅分别为60.0%、39.6%、33.8%和53.2%，T1处理交换性镁含量最高。

表1 各处理对土壤养分含量的影响

2.2 对叶片叶绿素含量的影响

表2显示：施加不同类型镁肥均能够显著提高叶片叶绿素a含量，与CK相比，增幅分别为38.1%、20.8%、29.4%和34.5%，且在T1处理时增幅达到最大值；镁肥处理叶绿素b含量均显著高于CK，增幅分别为29.6%、12.7%、25.4%和34.3%，其中，T1、T3和T4处理之间叶绿素b含量无显著性差异，均显著高于T2；各处理总叶绿素含量变化趋势与叶绿素a相似，T1处理时达到最大值。

2.3 对叶片矿质元素含量的影响

表3显示：T1处理叶片氮素含量最高，显著高于T2、T3和CK，而后三者之间无显著差异；T4处理叶片磷含量最高，显著高于CK，而其他3种镁肥处理之间无显著差异；T4处理叶片钾含量显著低于其他3种镁肥处理，与CK比无显著性差异；施加不同类型镁肥均能显著提高叶片镁元素含量，与CK相比，增幅分别为47.4%、26.3%、31.6%和52.6%，且均达显著水平。

表2 各处理对叶绿素含量的影响

2.4 对土壤酶活性的影响

2.4.1 氧化还原酶类活性

与CK相比，T1和T4处理土壤DHO活性显著提升，增幅分别为25.6%和31.1%，而T2和T3处理与CK间无显著性差异(图1)。T2处理土壤NR活性最大，显著高于其他镁肥处理，与CK相比，增幅达97.0%，T1、T3处理与CK间无显著差异，均显著低于T4。

表3 各处理对叶片矿质元素含量的影响

柱上无相同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。图2～3同。图1 各处理对土壤DHO和NR活性的影响

2.4.2 水解酶类活性

图2显示：施加不同类型镁肥对土壤磷酸酶活性影响较小，其中，T1、T3、T4与CK间均无显著性差异，而T2处理磷酸酶活性显著低于CK；T2、T3和T4处理的脲酶活性显著高于CK，与CK相比增幅分别为42%、28.3%和52.2%，T1处理与CK之间无显著性差异。

图2 各处理对土壤磷酸酶和脲酶活性的影响

2.4.3 转移转化酶类活性

图3显示：T1和T4处理之间土壤蔗糖转化酶活性无显著性差异，但均显著高于T2和T3，T3处理显著高于T2处理；与CK相比，T2和T3处理蔗糖转化酶活性显著降低，降幅分别为45.0%和20.5%。

图3 各处理对土壤蔗糖转化酶活性的影响

3 小结与讨论

在本次试验中，供试对象为果实多种子的柚类品种，供试果园土壤为高酸、高磷、缺镁。结果显示，施加镁肥叶片叶绿素含量增加，叶片矿质元素含量有不同程度提高，同时，施加碱性镁肥可有效提高土壤酸碱度，改善土壤相关酶活性，促进根系对镁等其他养分的吸收利用，改善树体营养状况。

不同土壤状况下根系对镁肥吸收利用能力不同，而选择适宜的镁肥还要根据不同的土壤状况，硫酸镁、硫酸钾镁在中性或碱性土壤上施用效果较好，白云石、菱镁矿、蛇纹石适于在酸性土壤上施用[12]。陈洁宇等[13]研究表明，施用白云石粉和钙镁磷肥能起到改善土壤酸化的作用，施用硫酸镁会导致本来已经偏酸性的烟田土壤酸化程度加重。本研究结果发现，碱性镁肥提高土壤pH，土壤表面的负电荷增加，增加了土壤对交换性镁的吸附量，其吸附量越大，土壤中镁的储藏量越大，在一定条件下可供土壤释放的镁也就越多，因此，叶片和土壤中镁含量相应增加，这与张影等[14]在研究温州柑果园中施用石灰 1 a后可显著提高0～20 cm土层土壤pH、交换性钙镁含量的结果一致。由于叶片镁含量增加，叶片叶绿素含量增加，光合作用相应增强，促进地上和地下部分光合产物的积累。镁影响柑橘树体的物质运输，在纽荷尔脐橙和尤溪金柑中发现，早期缺镁叶片中脉纤维鞘结构发生分离，后生木质部结构弥散，木射线不完整，后期髓部与韧皮部细胞严重坏死，木质部导管阻塞退化且不规则增生[15]，影响光合产物向下运输，从而影响柑橘整体的生长发育。增施镁肥能使柑橘树体的长距离运输保持正常，使根系营养元素和光合产物能在柑橘树体内顺畅流通，这也是柑橘产量和品质提高的一个重要条件。本研究还发现，施加碱性镁肥促进根系对氮素的利用，这可能是因为碱性镁肥施入土壤中，改善了土壤酸性环境，土壤中与氮素吸收相关酶活性提高，促进了有机氮的转化和吸收，与本研究施加碱性镁肥提升土壤中脲酶、脱氢酶、硝酸还原酶的活性吻合。脱氢酶是土壤中重要的氧化还原类酶，参与有机酸及碳水化合物脱氢的重要酶，硝酸还原酶是参与硝态氮转移成氨的重要酶，是参与土壤氮素循环的重要酶，脲酶是土壤中尿素转化的重要酶，也是土壤中参与氮素循环的重要酶。土壤中速效钾含量与叶片钾含量并不一致，这可能是镁与钙、钾间存在拮抗作用，当土壤中的镁含量增加之后，柑橘对钾、钙、铁、锰的吸收遭到抑制，吸收量降低，钾浓度较高时，钾明显抑制镁的吸收[6]。磷酸酶是土壤中催化有机磷转化成速效磷的重要酶类，与土壤氮含量呈正相关，与土壤中有机磷、pH含量均有关系，是评价土壤磷素生物转化的重要指标。蔗糖酶主要与土壤中磷含量、微生物数量及土壤呼吸强度有关，是评价土壤生物学活性强度及土壤肥力的重要指标。由于本研究土壤为高酸、高钾、高磷，土壤中磷酸酶和蔗糖转移酶活性受底物含量的影响，出现下降的趋势，而树体和土壤中速效磷含量保持相对稳定状态。

综合分析，土壤酸化果园增施碱性镁肥，能提升土壤pH，改善土壤环境，导致土壤中呼吸酶活性相应改善，使土壤中有效态矿质元素保持在相对较高的水平，进而促进根系对其吸收利用，提升果园产量和品质。本研究主要从施加镁肥后土壤与果树叶片营养状况进行分析，可为下一步土壤缺镁研究提供理论和技术基础。