早期施用氮肥在乙烯利刺激割膠膠乳中的動態(tài)分布研究

摘 要 應(yīng)用15N示蹤技術(shù)進行橡膠樹大田早期肥料試驗，研究乙烯利刺激和傳統(tǒng)割膠條件下膠乳中肥料氮素的動態(tài)變化。結(jié)果表明，在施肥26 d后肥料N開始在膠乳中表現(xiàn)，刺激與傳統(tǒng)割膠條件下，膠乳中15N豐度均逐步增加，變化趨勢相似；隨著時間的推移，刺激割膠條件下15N的豐度增加幅度顯著高于傳統(tǒng)割膠處理，膠乳中Ndff%值隨時間延長而逐步增加。從Ndff%值來看，刺激割膠條件下橡膠樹對肥料氮素的征調(diào)能力強于傳統(tǒng)割膠處理。刺激割膠條件下的膠乳肥料氮流失量顯著大于傳統(tǒng)割膠處理，但兩者帶走的肥料氮素占氮肥施用量的比例都不高，分別僅為0.18%和0.05%。

關(guān)鍵詞 15N示蹤；橡膠樹；刺激割膠；膠乳；氮素變化

中圖分類號 S143.1 文獻標識碼 A

Abstract Field experiment was carried to study dynamic distribution of fertilizer N in rubber latex under Ethrel stimulation with 15N isotope tracing technique at early stage of the year. The results showed that fertilizer N could be determined at 26 d after fertilization. The abundance of 15N gradually increased as time went on whether for stimulation treatment or conventional treatment. The increment of 15N abundance was significantly higher under stimulation tapping than that under conventional tapping over time. The Ndff% value gradually increased along with 15N abundance. The absorption capacity of rubber tree was enhanced under stimulation， according to the changes of Ndff%. And fertilizer N effusion through latex harvest was also significantly higher under stimulation. However， the proportion of fertilizer N effusion under both Ethrel stimulation treatment and conventional treatment were low， which accounted 0.18% and 0.05% of total fertilizer N， respectively.

Key words 15N； Rubber tree； Stimulation tapping； Latex； N dynamic distribution

橡膠樹（Hevea brasiliensis）是我國熱帶地區(qū)主要的特種經(jīng)濟林木之一，其所生產(chǎn)的天然橡膠在現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展和國防建設(shè)中起著極其重要的戰(zhàn)略作用。氮素是橡膠樹生長發(fā)育的重要營養(yǎng)元素和結(jié)構(gòu)物質(zhì)，對橡膠樹器官構(gòu)建、物質(zhì)代謝和樹體諸多生理生化過程有重要的作用[1]。研究表明，氮素供應(yīng)充分與否，在很大程度上影響著橡膠樹樹體的生長發(fā)育狀況和產(chǎn)膠量[2-3]。目前，乙烯利刺激割膠作為橡膠樹增加產(chǎn)膠量的手段已被普遍采用[4]。研究表明刺激割膠獲得的高產(chǎn)往往是以養(yǎng)分隨膠乳的大量流失特別是氮素流失為代價的[5]，不論是傳統(tǒng)割膠還是乙烯利刺激割膠，膠乳中礦質(zhì)養(yǎng)分中均是氮素的流失總量最大[6-7]。因此，加強刺激割膠條件下的橡膠樹養(yǎng)分管理，有必要對其氮素的養(yǎng)分需求特點進行研究，并采取合理的氮肥施用措施。

樹木生長所需的氮素來自于內(nèi)部貯藏氮素的再利用及根系吸收的外部氮素[8]。研究結(jié)果表明，樹木對不同季節(jié)施用氮肥的吸收速率和吸收效率不同，由于低溫影響根系的生長，樹木對早期所施氮肥的吸收速率和效率并不高[9]。作為多年生落葉樹木，橡膠樹在早期生長中也需要利用貯藏氮素，在大量動用貯藏氮素之后，通過合理的氮肥施用補充新的氮素營養(yǎng)極為重要，因而，有必要了解早期氮肥施用與橡膠樹的氮素營養(yǎng)平衡的關(guān)系。15N示蹤技術(shù)為研究土壤-植物系統(tǒng)中的氮素去向和平衡提供了一種準確而直接的方法，目前已應(yīng)用于橡膠樹的氮素營養(yǎng)研究[10-11]。 因此，筆者擬采用15N示蹤技術(shù)研究早期施用氮肥在橡膠樹膠乳中的分布，并分析乙烯利刺激割膠對其分布的影響，研究結(jié)果對刺激割膠制度下橡膠樹的氮肥合理施用有重要的理論和實踐意義。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

試驗地點位于海南省儋州市中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗場五隊，土壤類型為花崗片麻巖發(fā)育的磚紅壤。選擇生長相對一致、排膠正常的橡膠樹作為研究對象，采用15N示蹤技術(shù)進行大田氮素肥料試驗。供試橡膠樹品系為熱研7-33-97，1997年定植，2003年開割。施肥時間為2010年4月20日，施肥方式為穴施。所用氮肥為15N標記尿素，購自上?；ぱ芯吭海?5N豐度為3.614%；磷肥為過磷酸鈣（有效P2O5含量為16%）；鉀肥為氯化鉀（K2O含量60%）。每株橡膠樹尿素施用量為300.00 g，普通過磷酸鈣施用量為562.50 g，氯化鉀施用量為116.67 g。施肥量為全年施肥量的50%。

割制為s/2·d/3，使用乙烯利濃度為1.5%的橡膠樹增產(chǎn)素進行刺激，使用時用毛刷均勻涂在割面上，每5割次為一個周期。第一周期開始時間為2010年5月5日，每次涂藥48 h后割膠。試驗設(shè)置刺激割膠與傳統(tǒng)割膠處理，各選3株試驗樹，作為重復(fù)，隨機排列。

1.2 采樣方法及測定指標

1.2.1 干膠含量的測定 施肥后將每割次流出的全部膠乳裝入塑料廣口瓶中，帶回實驗室。搖勻后，盡快將10～15 g新鮮膠乳（精確至0.01 g）置于直徑約10 cm的培養(yǎng)皿中，然后加入2.5 mL體積分數(shù)為5%的醋酸溶液，搖勻，凝固3～4 h后將膠片置于清水中漂洗8～12 h，期間換水幾次，以洗去非膠成分；膠片取出瀝水，數(shù)分鐘后放入70 ℃下烘箱烘干至恒重，置于干燥器中冷卻后稱重，按公式①計算每刀干膠含量（DRC），公式②計算每刀干膠重量。

DRC=×100% ①

干膠重量（g）=DRC×新鮮膠乳總量 ②

1.2.2 膠乳總固形物樣品的制備 將每刀流出的全部膠乳裝入塑料廣口瓶中，帶回實驗室。搖勻后，盡快將10～15 g新鮮膠乳（精確至0.01 g）倒入直徑約10 cm的培養(yǎng)皿中，置于70 ℃烘箱內(nèi)烘干至恒重，然后將樣品置于干燥器中冷卻，稱重后按公式③計算每刀膠乳總固形物含量（TSC），按公式④計算每刀總固重量。已烘干的膠片編號后裝入塑料袋中，待測總固形物中15N豐度。

TSC=×100% ③

總固形物重量（g）=TSC×新鮮膠乳總量 ④

1.2.3 總固形物中15N豐度的測定 測定15N豐度前，為了獲得均勻化的樣品，將總固形物放入開煉機中，使樣品均勻化。膠乳總固形物中15N豐度采用元素分析儀-穩(wěn)定性同位素質(zhì)譜聯(lián)用儀測定，其中元素分析儀型號為Thermo Flash EA1112，穩(wěn)定性同位素質(zhì)譜儀型號為GV IsoPrime JB312。Ndff%指來自于肥料氮素的百分數(shù)，即植株器官從肥料中吸收分配到的15N量對該器官全氮量的貢獻率，它反映了植株器官對肥料15N的吸收征調(diào)能力，即植株器官對肥料15N的吸收競爭能力[12]，本研究中Ndff%是指膠乳全氮中肥料氮的貢獻率，按公式⑤計算。按公式⑥計算膠乳總固形物中的總N量，公式⑦計算膠乳總固形物中來自氮肥的N量。

Ndff%=×100% ⑤

膠乳總固形物中的總N量（mg）=總固形物重量×全氮含量 ⑥

膠乳總固形物中來自氮肥的N量（mg）=膠乳總固形物中的總N量×Ndff% ⑦

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

本研究數(shù)據(jù)分析時間為2010年5月13日至2010年8月17日，即從15N開始在膠乳中表現(xiàn)到2010年8月17日止。采用Excel 2007軟件完成數(shù)據(jù)處理和作圖。用成對二樣本均值t檢驗進行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同割次干膠產(chǎn)量和總固形物含量的變化

從圖1、2可以看出，刺激與傳統(tǒng)割膠條件下，橡膠樹的干膠產(chǎn)量和總固形物含量均密切相關(guān)，其變化趨勢相似，但刺激割膠的干膠產(chǎn)量和總固形物顯著增加（p<0.01）。刺激割膠處理干膠產(chǎn)量變化范圍為每割次61.21～151.84 g，平均值101.54 g；傳統(tǒng)割膠處理干膠每割次產(chǎn)量32.50～111.78 g，平均值為69.88 g。刺激割膠條件下，橡膠樹的干膠產(chǎn)量顯著增加。每周期刺激處理后，干膠產(chǎn)量都有不同程度的增加。刺激割膠處理總固形物含量變化范圍為每割次68.28～170.58 g，平均值113.70 g；傳統(tǒng)割膠處理總固形物重量每割次36.20～123.00 g，平均值為77.62 g。刺激割膠條件下，橡膠樹的總固形物含量顯著增加，其所帶走的礦質(zhì)養(yǎng)分總量也就必然會增加。從這一時期干膠產(chǎn)量和總固形物重量的平均值來看，刺激割膠與傳統(tǒng)割膠相比，前者分別是后者的1.45倍和1.46倍。刺激割膠的增產(chǎn)效應(yīng)明顯。

2.2 不同割次膠乳中氮素含量的變化

從圖3可以看出，刺激割膠與傳統(tǒng)割膠條件下，膠乳總固形物中氮素含量隨時間的推移有著波動變化。刺激處理的氮素含量顯著高于傳統(tǒng)條件下總固形物中的氮素含量（p<0.01）。刺激處理總固形物中氮素含量變化范圍為0.66%～0.83%，平均值0.77%；傳統(tǒng)割膠總固形物中氮素含量變化范圍為0.56%～0.74%，平均值0.66%。從膠乳中的氮素含量的平均值來看，刺激割膠是傳統(tǒng)割膠的1.17倍。

由膠乳總固形物重量及其氮素含量可計算出膠乳總固形物中的總氮量，即通過膠乳帶走的總氮量。在這一時期刺激割膠處理通過膠乳帶走的總氮量每割次為0.51～1.30 g，總和為27.26 g，平均值為0.88 g；傳統(tǒng)割膠每割次為0.24～0.91 g，總和為15.97 g，平均值為0.52 g。刺激割膠膠乳帶出的總氮量是傳統(tǒng)割膠的1.70倍。與膠乳中的氮素百分含量相比，刺激割膠帶出的氮素總量與傳統(tǒng)割膠差距進一步加大，這是因為其膠乳產(chǎn)量也相應(yīng)增加的原因所致。

2.3 不同割次膠乳中15N豐度的變化

從圖4可以看出，在施肥26 d后可檢測到由肥料氮素引起的15N變化，即從2010年4月20日施肥開始到2010年5月16日開始顯現(xiàn)，15N豐度的比較標準以國際公認的0.3663原子百分數(shù)計算[13]。刺激與傳統(tǒng)割膠條件下，膠乳中15N豐度逐步增加，變化趨勢相似，不過隨著時間的推移，刺激割膠條件下15N的豐度與傳統(tǒng)割膠處理相比較，顯著增加（p<0.01）。即從2010年5月31日開始，發(fā)生了明顯的差異，這可能與刺激割膠影響了膠樹對肥料氮素的吸收能力有關(guān)。刺激割膠條件下15N豐度變化范圍為0.365 1%～0.433 4%，平均值0.391 6%；傳統(tǒng)割膠條件下15N豐度變化范圍為0.366 1%～0.410 9%，平均值0.380 5%。

2.4 不同割次膠乳中Ndff%的變化

從圖5可以看出，從2010年5月16日開始，膠乳中Ndff%值逐步增加，與15N豐度的變化趨勢相似，說明隨時間的推移，施用的肥料氮素開始在膠樹產(chǎn)膠中發(fā)揮作用。刺激割膠條件下Ndff%變化范圍為0.04%～2.14%，平均值0.86%；傳統(tǒng)割膠條件下15N豐度變化范圍為0.07%～1.45%，平均值0.51%。從Ndff%值來看，刺激割膠條件下，膠樹對肥料氮素的征調(diào)能力加強，尤其是在刺激一段時間后，其征調(diào)能力顯著高于傳統(tǒng)割膠的膠樹（p<0.01）。說明刺激割膠處理影響了膠樹的氮素吸收分配能力，并且從膠乳中排出的肥料氮素比例也在增加，具體機理有待于進一步的研究。從膠乳中的15N豐度及Ndff%值來看，膠乳中來自于肥料的氮素是逐步增加的，這與其干膠產(chǎn)量和總固形物的波動變化趨勢不同。

2.5 不同割次膠乳中帶走的肥料氮素量的變化

從圖6可以看出，刺激割膠條件下，膠乳中帶走的肥料氮素含量隨時間增加逐步升高，顯著高于傳統(tǒng)割膠條件下的肥料氮素流失量（p<0.01）。這與其膠乳總固形物含量、氮素含量及Ndff%值的變化趨勢有關(guān)。刺激割膠條件下膠乳中帶走的肥料氮素含量變化范圍為0.63～20.46 mg N，平均值8.30 mg N；傳統(tǒng)割膠條件下變化范圍為0.63～6.94 mg N，平均值2.40 mg N。從其平均值來看，在這一時期，刺激割膠帶走的肥料氮素是傳統(tǒng)割膠的3.45倍。

2.6 膠乳帶走的肥料氮素比例

經(jīng)過計算，刺激割膠所帶走的肥料氮素總和的平均值為249.83 mg N，傳統(tǒng)割膠為71.88 mg N。刺激割膠條件下的氮素流失量顯著大于傳統(tǒng)割膠處理（p<0.01）。但兩者帶走的肥料氮素占施肥量的比例并不高，分別僅為0.18%和0.05%。

刺激割膠帶走的肥料氮素總量占帶走氮素總量的0.92%，傳統(tǒng)割膠帶走的肥料氮素總量占帶走氮素總量的0.45%，說明這一時期通過膠乳帶走的氮素主要來自于樹體儲存和橡膠樹吸收的土壤氮素。

3 討論與結(jié)論

乙烯利的增產(chǎn)作用顯著，已經(jīng)在天然橡膠生產(chǎn)中得到普遍應(yīng)用[4]。在提高膠乳產(chǎn)量的同時，乙烯利刺激割膠也增加了養(yǎng)分流失量。研究發(fā)現(xiàn)在刺激割膠的條件下，氮素養(yǎng)分流出顯著增加[6-7]。通過本研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，刺激割膠的干膠產(chǎn)量和總固形物總量約為傳統(tǒng)割膠的1.45倍和1.46倍，產(chǎn)量顯著提高，但其氮素養(yǎng)分的消耗也顯著增加，刺激割膠膠乳中排出的氮素含量百分比約是傳統(tǒng)割膠的1.17倍，帶走的氮素總量是傳統(tǒng)割膠的1.70倍，顯著高于傳統(tǒng)割膠，這與羅雪華等[6]及曹建華等[7]的研究結(jié)果一致。

乙烯利增產(chǎn)的誘導(dǎo)愈傷反應(yīng)假說認為乙烯利進入橡膠樹體內(nèi)后，產(chǎn)生大量的乙烯，形成人為地誘導(dǎo)橡膠樹產(chǎn)生愈傷反應(yīng)，在這種反應(yīng)下，橡膠樹對貯備物質(zhì)進行調(diào)動，將其吸收的大量水分和養(yǎng)分、糖分等物質(zhì)運往乳管系統(tǒng)，產(chǎn)生大幅度的增產(chǎn)高峰，產(chǎn)膠量增多，待原料消耗后，產(chǎn)膠量隨之回落[14]，比較明顯的現(xiàn)象是，割膠樹樹干的樹皮和木質(zhì)部中淀粉含量在施用乙烯利后均大幅度下降，而蔗糖在膠乳中的含量則相對提高。如用3H和14C同位素示蹤研究發(fā)現(xiàn)，施用乙烯利幾小時后，就有活化蔗糖和水分運輸?shù)饺楣躘15]。本研究的結(jié)果表明，早期施用氮肥后，在乙烯利刺激割膠條件下，膠乳中的15N豐度、Ndff%以及來自于肥料的氮素的量均高于傳統(tǒng)割膠處理，說明乙烯利刺激割膠增強了橡膠樹吸收的肥料氮素向膠乳中的運轉(zhuǎn)分配，這一現(xiàn)象與乙烯利刺激割膠條件下，橡膠樹將養(yǎng)分物質(zhì)向乳管系統(tǒng)調(diào)動有關(guān)。乙烯利刺激加強了養(yǎng)分物質(zhì)向乳管系統(tǒng)的分配，影響了橡膠樹吸收的肥料氮素在膠乳中的分配比例。

分析發(fā)現(xiàn)在施肥后26 d可檢測到肥料氮素所引起的膠乳15N變化。這里肥料氮素的顯現(xiàn)時間與以往在葉片研究中的發(fā)現(xiàn)不同，潘中耀等[10]的研究發(fā)現(xiàn)，盆栽試驗條件下，肥料氮素施肥后3 d即在橡膠樹幼苗葉片中表現(xiàn)；王文斌等[11]的研究發(fā)現(xiàn)，田間試驗條件下，尿素氮在施肥后第9天在橡膠樹幼齡樹的葉片中有所表現(xiàn)。以往的研究都集中在肥料氮素在橡膠樹葉片中的表現(xiàn)時間，本次研究以膠乳中的氮素表達時間為研究目標，結(jié)果比葉片中的表現(xiàn)時間晚，這有可能與試驗條件有關(guān)，大田條件下氮素從土壤中吸收到膠樹中的時間可能會較長，另外，所吸收的氮素還需要經(jīng)過同化作用，形成相關(guān)的化合物后才會在膠乳中表現(xiàn)出來，也可能是其表現(xiàn)時間較晚的因素之一。

本研究中刺激與傳統(tǒng)割膠條件下，通過膠乳帶走的肥料氮素的量都不大。分析其原因可能與橡膠樹對肥料氮素的吸收轉(zhuǎn)化時間較短有關(guān)。另外，說明這一時期通過膠乳帶走的氮素主要來自于樹體儲存和橡膠樹吸收的土壤氮素，早期所施肥料中的氮素還沒有完全發(fā)揮效應(yīng)，橡膠樹的貯藏氮素應(yīng)該是膠乳生產(chǎn)的重要氮素來源，如田維敏[16]的研究發(fā)現(xiàn)，樹皮組織中的貯藏蛋白質(zhì)細胞的液泡中包含許多蛋白質(zhì)內(nèi)含物，其中的67 ku蛋白質(zhì)在橡膠樹的新稍生長和膠乳生產(chǎn)中都有重要作用。

從本研究結(jié)果來看，早期施用的氮肥在橡膠樹產(chǎn)膠過程的貢獻比例較小，這一時期通過膠乳帶走的氮素主要來自于樹體儲存和橡膠樹吸收的土壤氮素。而刺激割膠使氮素養(yǎng)分的流失顯著增加，并加強了膠乳生產(chǎn)對肥料氮素的征調(diào)能力，在生產(chǎn)管理中需要采取合理措施，平衡氮素營養(yǎng)。

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