宜春市袁州區(qū)油茶林地土壤養(yǎng)分限制因子研究

劉俊萍 喻蘇琴 孟凡虎 連魯楠 彭小強(qiáng) 胡冬南

摘要：為了解宜春市袁州區(qū)油茶（Camellia oleifera Abel）林地土壤養(yǎng)分狀況，確定限制油茶生長(zhǎng)的養(yǎng)分因素及最佳施肥技術(shù)，以高粱作為指示植物，采用土壤養(yǎng)分狀況系統(tǒng)研究法，對(duì)該區(qū)油茶林地土壤養(yǎng)分限制因子進(jìn)行研究。結(jié)果表明，宜春袁州區(qū)油茶林土壤有機(jī)質(zhì)含量較豐裕，P、K、Ca、Mg及硝態(tài)氮養(yǎng)分元素含量低下，S元素最為豐富；該土壤對(duì)P的吸附固定能力最強(qiáng)，對(duì)Mn的吸附最弱；N、P、Ca是該油茶林地的主要限制因子，F(xiàn)e、Cu、K、Mo是潛在的養(yǎng)分限制因子。為實(shí)現(xiàn)該油茶林平衡施肥，在施足N、P、Ca肥的同時(shí)應(yīng)配合施用一定量的Fe、Cu、K、Mo肥。

關(guān)鍵詞：油茶（Camellia oleifera Abel）林地；土壤養(yǎng)分；限制因子；袁州區(qū)

中圖分類號(hào)：S794.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2018）10-0045-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.10.011

Study On the Soil Nutrient Limiting Factors of Camellia oleifera Abel Forest Land in Yuanzhou Area of Yichun

LIU Jun-ping，YU Su-qin，MENG Fan-hu，LIAN Lu-nan，PENG Xiao-qiang，HU Dong-nan

（College of Forestry，Jiangxi Agricultural University/Key Laboratory of Forest Cultivation，Nanchang 330045，China）

Abstract： In order to know the soil nurtrient status of the Camellia oleifera Abel forest land in Yuanzhou area of Yichun， and confirm the nurtrient factors which limiting the growth of the C. Oleifera Abel and the optimum fertilization technique， sorghum as the plant indicator，the soil nutrient limiting factors of the C. oleifera Abel land in Yuanzhou area of Yichun were studied by adopting the system diagnosis of soil nutrient status. The results showed that the content of organic matter was relative abundant in the C. Oleifera Abel land in Yuanzhou area of Yichun， while the content of P，K，Ca，Mg and nitrate nitrogen were on low level，S element was most plentiful； And the soil adsorption capacity for P was most strong，while as for Mn， it was the lowest； N，P，Ca were the main soil nutrient limiting factors， and the latent soil nutrient limiting factors were Fe，Cu，K，Mo. In order to achieve balanced fertilizer，F(xiàn)e，Cu，K，Mo fertilizer ought to be feeded appropriately when the N，P，Ca fertilizer were applied amply.

Key words： Camellia oleifera Abel forest land； soil nutrients； limiting factors； Yuanzhou area

油茶（Camellia oleifera Abel）是山茶科山茶屬植物，其種子油脂含量較高，集經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會(huì)效益于一身。江西省是油茶主產(chǎn)區(qū)之一，在中國(guó)油茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展建設(shè)中發(fā)揮了極其重要的作用[1]。為了提高油茶林生產(chǎn)能力，需加強(qiáng)集約化經(jīng)營(yíng)管理。而養(yǎng)分是林木生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ)，科學(xué)施肥是提高油茶產(chǎn)量、改善油茶質(zhì)量的有效措施。全面、準(zhǔn)確地了解土壤各種養(yǎng)分狀況、養(yǎng)分吸附特性、養(yǎng)分限制因子及其虧缺程度是科學(xué)施肥的前提條件。土壤養(yǎng)分狀況系統(tǒng)研究法簡(jiǎn)稱ASI法，將土壤化學(xué)分析與植株?duì)I養(yǎng)效應(yīng)緊密結(jié)合是比較科學(xué)、系統(tǒng)和準(zhǔn)確的土壤養(yǎng)分狀況分析法[2]。江西省絕大多數(shù)油茶林地土壤養(yǎng)分匱乏，且比例不協(xié)調(diào)，從而出現(xiàn)投入多，收獲卻不明顯的問題。江西省宜春市地處亞熱帶，水、氣、熱條件優(yōu)越，是發(fā)展油茶產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢(shì)區(qū)域。為探明宜春市油茶林地土壤養(yǎng)分限制因子，從而指導(dǎo)油茶平衡施肥、提高油茶的產(chǎn)量與質(zhì)量，指導(dǎo)和促進(jìn)江西省油茶產(chǎn)業(yè)的科技進(jìn)步，本研究選取江西省宜春市袁州區(qū)油茶林土壤為研究對(duì)象，通過常規(guī)理化分析、吸附試驗(yàn)和盆栽試驗(yàn)測(cè)定與分析，確定土壤養(yǎng)分限制因子，為優(yōu)化施肥指標(biāo)奠定理論基礎(chǔ)。該研究對(duì)油茶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，以及提高肥料的利用率，避免肥料的使用不當(dāng)和肥料資源的浪費(fèi)，降低對(duì)生態(tài)環(huán)境構(gòu)成的潛在威脅，實(shí)現(xiàn)油茶的安全環(huán)保生產(chǎn)起著一定的指導(dǎo)作用。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品的采集與處理

供試土壤樣品為江西省宜春市袁州區(qū)油茶林地紅壤。為保證土壤樣品有較好的代表性，遵循“隨機(jī)、等量、多點(diǎn)混合”的采樣原則，分別在上、中、下3個(gè)高度選擇有代表性的地塊，采用多點(diǎn)隨機(jī)取樣法于0～40 cm深處取70 kg土樣。將土樣帶回至實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)自然風(fēng)干后去雜磨細(xì)，過2 mm篩后將土壤充分混合均勻。用四分法取1.5 kg風(fēng)干的土樣用于土壤常規(guī)分析和吸附試驗(yàn)，余下土壤樣品用于溫室盆栽試驗(yàn)。

1.2 土壤有效養(yǎng)分含量測(cè)定

將待測(cè)樣品送至中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所測(cè)土配方實(shí)驗(yàn)室，采用美國(guó)國(guó)際農(nóng)化（ASI）服務(wù)中心所提供的方法，委托其對(duì)供試土壤的有效養(yǎng)分含量進(jìn)行測(cè)定與分析。測(cè)定項(xiàng)目主要包括交換性酸、pH、土壤有機(jī)質(zhì)含量、有效Mn、K、P、S、Zn、Fe和Cu等指標(biāo)。

1.3 土壤養(yǎng)分吸附試驗(yàn)

根據(jù)土壤有效養(yǎng)分分析結(jié)果，對(duì)含量低于臨界值或者在臨界值附近的主要養(yǎng)分元素進(jìn)行土壤吸附試驗(yàn)[3]。將配好的不同濃度待測(cè)元素的溶液加入一定量的土壤中，使其充分混勻。土壤于無塵室靜置3～6 d，經(jīng)風(fēng)干后，采用與原始土樣的常規(guī)化學(xué)分析方法相同的浸提液浸提土壤，測(cè)定土壤中各營(yíng)養(yǎng)元素的可浸提量[4]。以加入量為橫坐標(biāo)，提取量為縱坐標(biāo)，繪制加入量與提取量的關(guān)系曲線。吸附研究的元素包括Cu、Mn、Zn、P、K、S、B，吸附結(jié)果用來評(píng)價(jià)土壤的吸附固定能力，并為盆栽試驗(yàn)提供一定的依據(jù)。

1.4 盆栽試驗(yàn)

在土壤的常規(guī)測(cè)定及土壤養(yǎng)分吸附試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以高粱作為指示植物，于江西農(nóng)業(yè)大學(xué)溫室內(nèi)進(jìn)行盆栽試驗(yàn)。選14個(gè)底部穿孔的塑料杯，并插入吸水濾棒。待土壤風(fēng)干后，往每個(gè)塑料杯裝土樣400 mL。設(shè)置0PT、CK、-N、-P、-K、-Ca、-Zn、-Cu、-Fe、-Mo、-Mg、-B、-Mn、+S 14個(gè)處理，每處理重復(fù)3次。OPT為最佳處理，CK為空白對(duì)照處理。在最佳處理的基礎(chǔ)上針對(duì)大、中、微量元素設(shè)置缺素處理，用“-”表示，而“+”表示對(duì)某元素的超量處理[5]。除-N和CK處理的植物灌溉液為去離子水外，其余處理的植物盆栽均用0.3 g/L的NH4NO3溶液灌溉。植株通過吸水濾棒從塑料杯中吸收灌溉液。播種前將高粱種子放置試驗(yàn)室催芽處理，24 h后選12粒出芽情況相近的種子播至約1 cm深處的土壤中，待種子出苗一周后將其定苗至8株。45 d后收獲高粱地上部分，然后烘干稱重。以最佳處理的植株干重質(zhì)量為100%計(jì)算各處理植株的相對(duì)產(chǎn)量，并進(jìn)行方差分析，評(píng)價(jià)土壤養(yǎng)分元素的缺乏情況[6]。

干物質(zhì)相對(duì)產(chǎn)量=每處理平均干重/OPT平均干重×100%。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和圖表制作，用SPSS軟件進(jìn)行顯著性方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 供試土壤養(yǎng)分狀況評(píng)價(jià)

宜春市袁州區(qū)的土壤為花崗巖發(fā)育的紅壤，從土樣測(cè)定結(jié)果（表1）可知，該油茶林地土壤呈酸性，有機(jī)質(zhì)含量較豐富。結(jié)果表明，活性酸（AA）為3 mol/L，Mg/K、Ca/Mg都偏高。硝態(tài)氮、P、K、Ca、Mg養(yǎng)分元素含量偏低，處于虧缺狀態(tài)。該土壤富含S元素，F(xiàn)e、Cu、Mn、Zn、B養(yǎng)分元素比較充裕，但均沒有達(dá)到臨界值的3倍，因此需要進(jìn)一步的盆栽試驗(yàn)對(duì)該樣地是否缺乏這些養(yǎng)分元素進(jìn)行驗(yàn)證。

2.2 宜春油茶林地土壤的吸附固定特性

土壤具有復(fù)雜的物理化學(xué)及生物學(xué)特性，當(dāng)養(yǎng)分元素被加入到土壤中，這些養(yǎng)分并非都被植物吸收利用，因?yàn)橥寥缹?duì)其有一定的吸附固定作用[7-9]。為了解土壤對(duì)不同元素的吸附固定特性，對(duì)K、Zn、P、Mn、B、Cu、S這7種比較重要的養(yǎng)分元素進(jìn)行吸附試驗(yàn)，并繪制吸附曲線（圖1）。由于S的提取量較高，沒有繪制其吸附曲線。為更直觀地比較土壤對(duì)這些養(yǎng)分元素的吸附固定作用，針對(duì)土壤對(duì)不同元素的吸附特性，在一定范圍內(nèi)用直線方程進(jìn)行擬合，并得到相對(duì)應(yīng)的曲線模擬方程。其中，A為吸附系數(shù)，A越小，則表明土壤對(duì)其吸附固定能力越強(qiáng)。由表2可知，該油茶林地土壤對(duì)P的吸附固定能力最強(qiáng)，對(duì)Mn的吸附最弱。根據(jù)吸附系數(shù)的大小，可以大致比較土壤對(duì)以上6種養(yǎng)分元素的吸附強(qiáng)弱，表現(xiàn)為P>K>Zn>B>Cu>Mn。

2.3 溫室盆栽試驗(yàn)

根據(jù)土壤養(yǎng)分分析測(cè)定結(jié)果判斷土壤養(yǎng)分狀況具有一定的局限性，因此展開了溫室盆栽試驗(yàn)進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證。盆栽試驗(yàn)結(jié)果（表3）表明，與最佳處理相比，土壤不施加Mo、K、Cu、Fe、P、Ca、N元素，高粱生物量顯著降低，影響其生長(zhǎng)的程度表現(xiàn)為N>Ca>P>Fe>Cu>K>Mo。由高粱盆栽試驗(yàn)結(jié)果可知，江西省宜春市油茶林的主要土壤養(yǎng)分限制因子為N、Ca、P，不施相對(duì)應(yīng)的肥料將分別減產(chǎn)83.23%、80.12%、69.57%；Mn、Mo、K、Cu元素為該土壤養(yǎng)分的潛在限制因子，當(dāng)N、P、Ca元素充足時(shí)，不施Mn、Mo、K、Cu元素將更為嚴(yán)重地影響油茶產(chǎn)量與質(zhì)量。對(duì)照高粱產(chǎn)量極低，與最佳處理相比，不施任何養(yǎng)分元素高粱減產(chǎn)94.41%，產(chǎn)量差異達(dá)到極顯著水平。盆栽試驗(yàn)結(jié)果與原始土壤養(yǎng)分含量測(cè)定值基本一致，但也有一定的差別，比如Mg元素在土壤養(yǎng)分測(cè)定結(jié)果中含量較低，但溫室盆栽試驗(yàn)結(jié)果表明供試土樣并不缺乏Mg元素。這可能是因?yàn)槭艿酵寥榔渌砘再|(zhì)、氣候、環(huán)境等因素的影響[10]。這些養(yǎng)分的虧缺或失衡嚴(yán)重影響油茶高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)和可持續(xù)經(jīng)營(yíng)，造成土壤肥力的進(jìn)一步衰退[11]。因此在田間試驗(yàn)中要增加P、N、Ca養(yǎng)分元素，適當(dāng)增施微量元素Mo、K、Cu、Fe肥。根據(jù)Barry相對(duì)產(chǎn)量概念標(biāo)準(zhǔn)，可將土壤肥力分為5級(jí)（表4），除肥力很高的S、B元素外，其他養(yǎng)分元素均需根據(jù)等級(jí)按最適量精準(zhǔn)施肥。

3 小結(jié)與討論

1）宜春市袁州區(qū)油茶林地土壤有機(jī)質(zhì)含量較高，pH為3.51，是酸性紅壤，適宜油茶生長(zhǎng)。但N、P、Ca元素含量極低，嚴(yán)重影響油茶林的產(chǎn)量與質(zhì)量，應(yīng)大量增施相應(yīng)養(yǎng)分肥料。其他營(yíng)養(yǎng)元素Cu、K、Fe、Mn應(yīng)根據(jù)虧缺程度加以施肥。

2）土壤對(duì)不同養(yǎng)分元素的吸附固定能力不同，土壤養(yǎng)分中的可利用部分決定了其被植物吸收的養(yǎng)分含量[12]。該土壤對(duì)P的吸附能力最強(qiáng)，對(duì)Mn的吸附固定量最小。因此江西省宜春市油茶林地對(duì)P的利用率低，對(duì)Mn的利用率高。了解土壤對(duì)不同養(yǎng)分元素的吸附固定特性為平衡施肥提供了一定的理論依據(jù)。

3）盆栽試驗(yàn)表明，P、N、Ca是宜春市袁州區(qū)油茶林地的主要養(yǎng)分限制因子，Mo、K、Cu、Fe為潛在的養(yǎng)分限制因子，而B、S元素在宜春市茶林地土壤中含量豐富。因此在施肥過程中建議增施P、N、Ca大中量元素肥料，合理適量地補(bǔ)充Mo、K、Cu、Fe元素，避免土壤因缺乏這些養(yǎng)分元素造成油茶林減產(chǎn)。土壤養(yǎng)分限制因子顯著影響油茶產(chǎn)量和土壤有效養(yǎng)分含量，找到影響油茶生長(zhǎng)的養(yǎng)分限制因子及其虧缺程度為平衡施肥和實(shí)現(xiàn)集約型養(yǎng)分管理提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)[13]。

4）測(cè)土結(jié)果與盆栽試驗(yàn)結(jié)果存在一定的差異，只依據(jù)土壤養(yǎng)分測(cè)定分析結(jié)果來判斷土壤養(yǎng)分狀況具有一定的片面性，需開展盆栽試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。因高粱生長(zhǎng)繁殖速度快，選定高粱作為盆栽試驗(yàn)的指示植物，但由于存在指示植物對(duì)各養(yǎng)分元素的需求程度與油茶未必一致的問題，并且指示植物高粱與大田油茶的生長(zhǎng)環(huán)境存在較大的差異，加之取樣的局部性與代表性，盆栽試驗(yàn)仍然需要與田間試驗(yàn)配合，進(jìn)一步精確篩選養(yǎng)分障礙因子，改進(jìn)施肥配方，從而生產(chǎn)江西省甚至全國(guó)的油茶專用肥，實(shí)現(xiàn)油茶高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)和可持續(xù)經(jīng)營(yíng)[14]。

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