不同供氮水平橡膠樹幼苗氮素利用及來源特征

楊麗萍，陳永川，許木果，楊春霞，黎小清，鄧樂曄，李春麗

（云南省熱帶作物科學(xué)研究所，云南 景洪 666100）

橡膠樹植于高溫多雨的熱帶亞熱帶地區(qū)，土壤富鋁化作用強(qiáng)烈，鹽基成分大量流失，土壤多為酸性，肥力較低［1］。氮是植物生長的必需營養(yǎng)元素，對橡膠樹的營養(yǎng)生長和產(chǎn)膠具有重要的作用，氮素營養(yǎng)狀況很大程度上影響了橡膠林的生產(chǎn)力［2］，不施氮肥、氮肥施用量不足或供氮過多，都會影響橡膠樹正常生長發(fā)育，降低膠乳產(chǎn)量和品質(zhì)。隨著橡膠產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，膠農(nóng)逐漸認(rèn)識氮肥對橡膠生長生產(chǎn)的作用，加大了膠園土壤氮肥的投入，施氮量逐年增加，膠乳產(chǎn)量有很大提高。但一味盲目增施氮肥不僅未能達(dá)到增產(chǎn)效果，還導(dǎo)致大量氮肥殘留在土壤中帶來了嚴(yán)重的環(huán)境問題［3-4］。殘留在土壤中的氮肥主要以 NO3--N 的形式存在［5-7］，隨灌水或降雨向下遷移，當(dāng)淋溶到 2 m 以下土層，極易對地下水造成污染［8-9］。因此，研究橡膠樹合理施用氮肥的原理和方法已經(jīng)成為植膠業(yè)的一項重要而緊迫的任務(wù)，對于橡膠樹增產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)以及橡膠林土壤培肥具有重要意義［10］。橡膠樹為多年生的高大喬木，利用傳統(tǒng)的氮肥研究方法來明確橡膠樹對氮素的吸收、利用和分配機(jī)理存在很大的實際困難。然而由于15N示蹤技術(shù)能準(zhǔn)確地區(qū)別15N與其他來源的氮素，為直接研究和監(jiān)測化肥氮的利用以及氮在植物內(nèi)的遷移和分配提供了可能［11］。目前橡膠樹利用15N示蹤技術(shù)的相關(guān)研究僅見杜海燕等［10］、潘中耀等［12］和王文斌等［13］的報道，主要研究了橡膠樹幼苗對不同氮肥的吸收和分配、不同形態(tài)肥料在橡膠苗葉片中的動態(tài)變化及尿素在橡膠樹幼苗中的吸收和分配特性，尚未進(jìn)行不同供氮肥水平下橡膠樹氮吸收利用方面的研究。本研究通過15N示蹤方法，研究不同供氮水平下橡膠樹氮素利用及來源特征，以期為橡膠樹科學(xué)合理利用氮肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試橡膠樹為云研774品系袋裝芽接幼苗（兩蓬葉），供試氮肥品種為15N尿素，購自上海化工研究院，15N豐度為10.15%，自然豐度0.3663%，N含量為46.82%；磷肥為鈣鎂磷（P2O5含量為 16%），鉀肥為氯化鉀（K2O含量為 60%）。

供試土壤為花崗巖發(fā)育的磚紅壤，采自西雙版納橡膠林表層（0～30 cm）土壤。土壤經(jīng)揀除雜質(zhì)，過5 mm篩后混勻，進(jìn)行盆栽試驗。土壤的基本理化性狀為：全氮1.26 g/kg、有機(jī)質(zhì)11.40 g/kg、速效磷4.06 mg/kg、速效鉀 51.63 mg/kg、堿解氮 108.3 g/kg、pH 5.33。

1.2 試驗方法

試驗于2015年4～9月在云南省熱帶作物科學(xué)研究所試驗基地大棚內(nèi)進(jìn)行，試驗地點位于西雙版納州景洪市（100°46′E，22°00′N），海拔585 m。

試驗采用塑料盆上口直徑43 cm，下底直徑30 cm ，高33 cm的容器，每盆裝土30 kg。試驗設(shè)每盆施15N尿素2 g（N2）、4 g（N4）、6 g（N6）3個處理，6次重復(fù)，隨機(jī)排列。4月上旬，移栽橡膠苗入盆中，移栽成活后，每盆施過磷酸鈣11.7 g、氯化鉀1.9 g，施肥方式為在距苗木基部10 cm處挖深6 cm半環(huán)狀溝將所有肥料一次性撒入溝中，覆土。施肥后定期澆水，其他按照常規(guī)措施進(jìn)行管理，生長過程收集所有干枯橡膠葉。

試驗結(jié)束（9月底）后，采集苗木全株，將植株樣本帶回實驗室按葉片、莖、根分樣，樣品洗凈后105℃殺青30 min，70℃烘干至恒重，冷卻后稱重，粉碎過0.25 mm篩保存?zhèn)溆?。同時將盆中土壤全部取出稱重，混勻后四分法取樣，風(fēng)干后粉碎過孔徑2.36、0.15 mm篩，保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 測定項目及方法

15N豐度：用元素分析-穩(wěn)定同位素聯(lián)用儀〔Thermo Flash EA1112，美國-穩(wěn)定性同位素質(zhì)譜聯(lián)用儀（GV IsoPrime GB312，英國）〕測定（精度0.0001）；土壤全氮：用濃硫酸消煮，凱氏定氮法；植株全氮：采用濃硫酸-雙氧水消煮，用 AA3連續(xù)流動儀測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理及分析［14-15］

氮素利用率（%）＝ 植株干重× 植株含氮量×植物樣品中15N原子百分超%／施入15N標(biāo)記肥料重×肥料含氮量×標(biāo)記肥料15N原子百分超%

肥料氮土壤殘留率（%）＝ 標(biāo)記化肥氮殘留量/標(biāo)記氮肥施用量×100

采用Excel2007進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，SAS19.0進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同供氮水平對橡膠幼苗干物質(zhì)積累的影響

橡膠幼苗整株干物質(zhì)積累量及根、莖、葉干物質(zhì)積累量隨供氮水平提高而增加（表1），N6處理整株干物質(zhì)積累量比N4處理增加6.60 g/株，N4比N2處理增加5.12 g/株；各器官干物質(zhì)的積累量均為莖＞根＞葉。不同供氮水平下整株及根、莖、葉干物質(zhì)積累量差異不顯著。

表1 不同供氮水平對橡膠幼苗干物質(zhì)積累的影響（g/株）

2.2 不同供氮水平對橡膠幼苗氮素積累的影響

橡膠幼苗整株及根、莖、葉積累的肥料氮量均隨供氮水平的提高而增加（表2），為N6＞N4＞N2，各器官積累的肥料氮量為葉＞莖＞根；不同供氮水平下整株及根、莖、葉積累的肥料氮量N2與N6處理差異顯著、N4與N6處理差異不顯著；橡膠幼苗整株及莖、葉積累的全氮量隨供氮水平的提高而增加，各器官積累的全氮量為葉＞莖、根，其中N2處理為葉＞根＞莖，N4、N6處理為葉＞莖＞根；不同供氮水平下整株及根、莖、葉積累的全氮量差異不顯著。

表2 不同供氮水平對橡膠幼苗氮素積累的影響 （mg/株）

2.3 不同供氮水平對橡膠幼苗氮肥利用率及土壤殘留的影響

橡膠幼苗整株及根、莖、葉氮肥利用率隨供氮水平的提高而降低（表3），為N6 21.22%＜N4 26.33%＜N2 37.45%，不同器官氮肥利用率表現(xiàn)為葉最大，其次為莖、根；不同供氮水平下整株和葉氮肥利用率N2與N4、N6處理差異顯著，根和莖差異不顯著。土壤氮肥殘留量、殘留率隨供氮水平的提高而增加，為N6 36.09%＞N4 31.65%＞N2 24.60%；不同供氮水平下土壤氮肥殘留量差異顯著，氮肥殘留率N2與N6、N4處理差異顯著。

2.4 不同供氮水平對橡膠幼苗氮素來源的影響

橡膠幼苗生長發(fā)育期間根、莖、葉及植株吸收的氮有17.52%～32.09%來自肥料，有67.91%～82.48%來自土壤和種苗等；不同供氮水平下橡膠幼苗從肥料中吸收的氮占橡膠幼苗總氮的比率隨施氮量提高有增加的趨勢，而從土壤等吸收的氮占橡膠幼苗總氮的比率隨施氮量提高而下降；其中N2與N4、N6處理根、莖、葉及整株吸收的肥料氮和土壤氮差異顯著（表4）。說明增施氮肥可提高肥料對橡膠幼苗生長所需氮素的貢獻(xiàn)率，降低橡膠苗對土壤氮素來源的比率。

表3 不同供氮水平對橡膠幼苗氮肥利用率及土壤殘留的影響

表4 不同供氮水平下橡膠幼苗氮素來源（%）

3 結(jié)論與討論

研究作物的氮素來源及去向，15N標(biāo)記是常用且比較精確的方法［15］。本試驗應(yīng)用15N標(biāo)記研究表明，橡膠幼苗氮肥利用率為21.22%～37.45%，氮肥利用率隨施氮水平提高而顯著下降，從肥料中吸收的氮占橡膠幼苗總氮的比率隨施氮量提高而增加，這與其他作物的一些研究結(jié)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；但在肥料適宜施用范圍內(nèi)，增施氮肥可以促進(jìn)橡膠樹生長、可提高肥料對橡膠苗生長所需氮素的貢獻(xiàn)率［16］。橡膠樹生長期間所需的氮17.52%～32.09%來自肥料，67.91%～82.48%來自土壤等，肥料氮來源的比率N2與N4、N6處理差異顯著，說明培肥地力是提高土壤質(zhì)量的關(guān)鍵。

施用氮肥增加了土壤中氮肥殘留量和殘留率，本試驗土壤氮肥殘留量為每盆230.37～1013.90 mg，殘留率為24.60%～36.09%，氮肥的殘留隨施氮量的增加而增大。有研究表明，氮肥的殘效及其持續(xù)性隨施氮量的增加而增大，但是氮肥的后效隨著年限的延長而減?。?7-18］；旱地農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中氮肥不僅在第1季作物產(chǎn)量和吸氮量上表現(xiàn)出突出的效果，而且還有較長的后效，可持續(xù)到第4季作物上［19］。疊加利用率與當(dāng)季利用率間的差別更大。說明僅用當(dāng)季作物氮肥肥效難以客觀可靠評價氮肥利用率，在計劃下一年的施肥量時，應(yīng)將氮肥的殘效及其持續(xù)性考慮進(jìn)去。在前一年施氮量較高的條件下，應(yīng)適當(dāng)減少下一年施氮量，這樣才能合理利用氮肥且不引起環(huán)境問題［17-18］。氮肥殘效對橡膠幼苗生長發(fā)育、氮素吸收利用等并不清楚，今后需開展氮肥殘效方面的研究。

本試驗結(jié)果表明，橡膠幼苗各器官干物質(zhì)積累量、吸收的肥料氮量和全氮量隨施氮水平提高而增加，但干物質(zhì)積累量和全氮量處理間無顯著差異；吸收的肥料氮量N2與N4、N6處理差異顯著，N4與N6處理差異不顯著，說明供氮水平提高到一定程度后，對提高橡膠幼苗干物質(zhì)積累量、增加全氮量、吸收肥料氮量作用較小。橡膠幼苗整株（N2 37.45%＞N4 26.33%＞N6 21.22%）及各器官氮肥利用率隨供氮水平的提高而呈現(xiàn)降低的趨勢；土壤氮肥的殘留量、殘留率（N6 36.09%＞N4 31.65＞N2 24.60%）呈增加的趨勢。本試驗條件下，每盆橡膠苗尿素施用量為2.0 g，氮肥利用率較高、土壤殘留量較少、來源于肥料氮素的比率較低，來源于土壤氮素的比率較高。

［1］華南農(nóng)業(yè)大學(xué). 土壤學(xué)［M］. 第2版. 北京：農(nóng)業(yè)出版社，1986：169-188.

［2］趙春梅，蔣菊生，曹建華. 橡膠林氮素研究進(jìn)展［J］. 熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)，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］寇長林，巨曉棠，張福鎖. 三種集約化種植體系氮素平衡及其對地下水硝酸鹽含量的影響［J］. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2005，16（4）：660-667.

［7］李世清，李生秀. 半干旱地區(qū)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中硝態(tài)氮的淋失［J］. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2000，11（2）：240-242.

［8］張玉銘，張佳寶，胡春勝，等. 華北太行山前平原農(nóng)田土壤水分動態(tài)與氮素的淋溶損失［J］.土壤學(xué)報，2006，43（1）：17-25.

［9］李東坡，武志杰. 化學(xué)肥料的土壤生態(tài)環(huán)境效應(yīng)［J］. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2008，19（5）：1158-1165.

［10］杜海燕，王大鵬，王文斌，等.15N示蹤技術(shù)研究橡膠樹幼苗熱帶作物學(xué)報對不同氮肥的吸收和分配［J］. 熱帶作物學(xué)報，2015，36（6）：1019-1024.

［11］晏娟，尹 斌，張紹林，等. 不同施氮量對水稻氮素吸收與分配的影響［J］. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2008，14（5）：835-83.

［12］潘中耀，郭海超，王文斌，等. 應(yīng)用15N標(biāo)記氮肥研究肥料氮素在橡膠樹幼苗葉片中的動態(tài)變化［J］. 熱帶作物學(xué)報2010，31（8）：1312-1316.

［13］王文斌，郭海超，羅雪華，等. 應(yīng)用15N尿素研究氮素在幼齡橡膠樹中吸收和分配特性［J］. 熱帶作物學(xué)報，2011，32（1）：7-10.

［14］董嫻嫻，劉新宇，任翠蓮，等. 潮褐土冬小麥-夏玉米輪作體系氮肥后效及去向研究［J］. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，45（11）：2209-2216.

［15］楊聲澉，陳超君，藍(lán)立斌，等.15N示蹤技術(shù)應(yīng)用于甘蔗氮素吸收與分配的研究［J］. 廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，41（12）：1310-1313.

［16］韋劍鋒，韋冬萍，陳超君，等. 不同氮水平對甘蔗氮素利用及土壤氮素殘留的影響［J］. 土壤通報，2013，44（1）：168-172.

［17］黃生斌，陳新平，張福鎖. 冬小麥?zhǔn)┑獙ο虏缦挠衩椎暮笮В跩］. 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2002，7（1）：54-58.

［18］董嫻嫻，劉辰琛，張麗娟，等. 耕層水氮調(diào)控對土壤深層累積NO3--N運(yùn)移及后效的影響［J］.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，44（12）：2476-2483.

［19］李世清，李生秀. 旱地農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)氮肥利用率的評價［J］. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2000，33（1）：76-81.