生草栽培對贛南地區(qū)晚棱臍橙土壤微量元素及葉片營養(yǎng)吸收的影響

朱婧 陳東曉 何天養(yǎng) 管冠 姚鋒先 周高峰

摘要：贛南地區(qū)是我國臍橙的主產(chǎn)區(qū)，隨著種植規(guī)模不斷擴大，傳統(tǒng)果園的清耕栽培模式所產(chǎn)生的弊端逐漸顯現(xiàn)，為了維持產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，科學的生草栽培模式也在當?shù)刂鸩酵茝V。旨在探討不同生草栽培模式對臍橙果園土壤微量元素含量及葉片營養(yǎng)吸收的影響。結(jié)果表明，生草兼施用生物有機碳的T4處理和采用秸稈覆蓋的T5處理在2015年其土壤有效鐵、錳、鋅、硼元素含量分別比CK處理顯著增加了17.73%～41.55%、59.09%～113.37%、51.35%～55.86%、113.68%～117.09%，同時，T4處理與CK處理相比其葉片微量元素含量也有顯著增加。說明在生草栽培模式上，采用梯面施用生物炭或是秸稈覆蓋能夠有效地促進土壤有機質(zhì)的積累，也有利于提高贛南山地臍橙果園的土壤微量元素含量及葉片營養(yǎng)吸收效率。

關(guān)鍵詞：贛南臍橙;生草栽培;微量元素;葉片營養(yǎng)吸收

中圖分類號： S666.401?文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2019）20-0172-05

江西省贛南地區(qū)是世界臍橙集中種植面積最大的產(chǎn)區(qū)，近年來隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大，傳統(tǒng)果園的清耕栽培模式所產(chǎn)生的諸如水土流失、肥力退化、果品質(zhì)量下降等弊端逐漸顯現(xiàn)[1]。為了維持產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，科學的生草栽培模式也在當?shù)刂鸩酵茝V[2]。生草栽培是一種果園全園生草或果樹行間帶狀生草并不再進行人工除草的栽培模式，常被用于果園水土維持及土壤改良，不僅有助于果園土壤生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，也有利于土壤肥力的優(yōu)化[3]。在筆者的前期研究中發(fā)現(xiàn)，生草栽培顯著提升了果園土壤酶活性及微生物種群數(shù)量，有利于土壤礦質(zhì)營養(yǎng)向植物可利用的賦存形態(tài)轉(zhuǎn)變，從而提高果樹對土壤養(yǎng)分的吸收利用效率[4]。

在贛南地區(qū)果園的土壤狀況評估指標中，土壤微量元素受到研究人員的廣泛關(guān)注。盧映瓊研究了銅（Cu）、鋅（Zn）、鐵（Fe）、錳（Mn）、硼（B）5種微量元素在贛南臍橙園土壤中的分布特征，結(jié)果表明，贛南臍橙產(chǎn)區(qū)果園土壤有效硼含量普遍偏低，有效錳含量較高[5]。而豐富的土壤有機質(zhì)含量可能有助于土壤微量元素有效態(tài)含量的增加[6]。另外，長期不合理的栽培模式會加劇果園水土流失，使得土壤肥力退化更為迅速，贛南地區(qū)的高齡臍橙果園普遍存在養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化速率和供應能力逐年下降的趨勢[7]。

生草栽培有助于減少化肥在果園土壤中的淋失，同時也能夠有效地提高土壤有機質(zhì)含量[8]。而隨著土壤有機質(zhì)含量的增加，土壤生態(tài)環(huán)境會在微生物的正常代謝過程中維持穩(wěn)定，有利于土壤的礦質(zhì)營養(yǎng)向植物容易吸收利用的形態(tài)轉(zhuǎn)化。大量研究表明，高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的臍橙果園多伴隨有科學合理的栽培管理模式，相比普通果園具備較高的土壤生物學性質(zhì)及理化性質(zhì)指標，有助于提高果樹對礦質(zhì)營養(yǎng)元素的吸收利用效率[1，9]。

本研究以晚熟臍橙品種晚棱為研究對象，以傳統(tǒng)果園的清耕栽培模式為對照，研究生草栽培模式對果園土壤礦質(zhì)營養(yǎng)及葉片營養(yǎng)吸收的影響，旨在明確土壤微量元素含量及晚棱臍橙葉片礦質(zhì)營養(yǎng)吸收對果園生草栽培模式的響應，為生草栽培模式在臍橙果園的推廣應用提供科學數(shù)據(jù)與參考。

1?材料與方法

1.1?試驗地點與材料

本試驗地點位于江西省贛州市信豐縣嘉定鎮(zhèn)（25°23′N，115°5′E，海拔162～187 m），當?shù)貙儆趤啛釒Ъ撅L氣候，年均氣溫19.2 ℃，年均降雨量1 500 mm，降雨集中于4—10月。當?shù)赝临|(zhì)以紫砂巖母質(zhì)發(fā)育的第四紀紅壤為主。于2010年秋季開墾丘陵山坡形成梯帶，開墾后梯帶的梯面、梯壁植被全清，梯面寬度約為4 m，梯壁高度為3～4 m，梯面內(nèi)斜，梯面與梯壁交匯處開挖20～30 cm寬的竹節(jié)溝，2011年春定植嫁接一年生的晚棱臍橙樹苗。分別于2015年12月、2016年12月、2017年12月果實采摘后，采集果園葉片樣品后裝入紙質(zhì)信封帶回實驗室，于105 ℃殺青20 min，在75 ℃恒溫烘箱中烘干至恒質(zhì)量后粉碎，置于干燥器中保存待測。土壤樣品采集后用自封袋帶回實驗室，自然狀況下風干，過2 mm篩保存待測。

1.2?試驗設(shè)計方案

試驗在2015—2017年進行，試驗設(shè)計處理包括對照（CK）在內(nèi)共設(shè)置7個處理，主要包含（1）CK，自然裸露果園;（2）T1，在梯坎下開挖的水平竹節(jié)溝內(nèi)種植百喜草形成草溝;（3）T2，草溝+梯壁種植百喜草;（4）T3，草溝+梯壁種植百喜草+梯面生草（播撒百喜草草種15～18 g/m2）;（5）T4，草溝+梯壁種植百喜草+梯面施生物黑炭（稻殼炭施用量為6 t/hm2）;（6）T5，草溝+梯壁種植百喜草+梯面秸稈覆蓋（水稻秸稈覆蓋量為9 t/hm2）;（7）T6，草溝+梯壁種植百喜草+梯面施土壤改良劑（丙烯酰胺，0.3 t/hm2）。每個處理3個重復，小區(qū)投影面積154 m2，頂端凈面寬度8 m，底端凈面寬度7 m。

1.3?化學分析方法

1.3.1?土壤礦質(zhì)營養(yǎng)元素的測定

土壤pH值采用pH計法[10]測定，土壤有機質(zhì)（SOM）含量采用油浴法[10]測定，土壤有效Fe、Zn、Cu含量采用0.1 mol/L HCl浸提，浸出液用乙炔-空氣火焰的原子吸收光譜法[11]測定。土壤有效Mn含量用含有還原劑對苯二酚的中性乙酸銨溶液浸取，浸出液的錳含量用火焰原子吸收光譜法[12]測定。土壤有效B含量采用姜黃素光度法[13]測定。

1.3.2?葉片礦質(zhì)營養(yǎng)元素含量的測定

將磨碎后的葉片干樣粉末置于75 ℃恒溫烘箱中烘干過夜，稱取0.50 g左右葉片粉末，將稱取的粉末置于石英坩鍋中，在馬弗爐中以500 ℃灰化 6 h，待爐溫降到室溫時加入10 mL 0.1 mol/L HCl，過濾后裝入10 mL離心管中待測。用Agilent 7900型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）測定礦質(zhì)營養(yǎng)元素的含量[13]。

1.4?數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

試驗采用Excel 2010進行數(shù)據(jù)處理，用SigmaPlot 12.5作圖，采用SAS 10.0進行顯著性分析及相關(guān)性分析。

2?結(jié)果與分析

2.1?生草栽培對臍橙果園土壤pH值及有機質(zhì)含量的影響

由圖1可知，與清耕對照處理相比，采用生物炭覆蓋以及秸稈覆蓋的2種生草栽培模式明顯提升了土壤有機質(zhì)含量。如在2015年和2016年，表現(xiàn)最好的T4和T5處理的土壤有機質(zhì)含量與自然裸露果園（CK）土壤相比分別增加了 34.2%～49.5%和17.3%～30.7%。而在2017年，T3和T4處理的土壤有機質(zhì)含量最高。各生草栽培模式與清耕對照處理的土壤pH值無顯著差異。

2.2?生草栽培對臍橙果園土壤微量元素含量的影響

從圖2可以看出，除梯面施土壤改良劑（丙烯酰胺）的T6處理外，其他在生草栽培模式的基礎(chǔ)上輔以梯面處理的3種措施（T3、T4、T5處理）均有效提高了土壤微量元素含量，有機質(zhì)在土壤中的沉積有利于土壤微量元素Mn、Zn、B等含量的增加。如在2015年，施用生物有機碳的T4處理和采用秸稈覆蓋的T5處理其土壤的Mn、Zn、B含量分別比CK處理顯著增加了59.09%～113.37%、51.35%～55.86%，113.68%～117.09%。

在2015年，生草栽培顯著增加了土壤中微量元素的含量。其中在2015年和2016年，梯面施用生物炭的T4處理的土壤Fe、Mn元素含量最高（圖2-a、圖2-b），相比開挖草溝的生草栽培模式處理（T1）分別增加了22.8%、70.4%。而在2017年，T2、T3處理的土壤Zn含量分別比T1處理高37.6%、35.1%（圖2-c）。值得注意的是，T3、T5處理與T1處理相比其土壤B含量增加了1倍以上。

2.3?生草栽培對晚棱臍橙葉片微量元素吸收的影響

與土壤微量元素含量的測定結(jié)果類似，在基礎(chǔ)生草栽培模式的基礎(chǔ)上施用有機炭（T4處理）有效地提高了葉片微量元素含量。從圖3可以看出，與CK相比，T4處理的葉片F(xiàn)e元素的含量在2015年和2017年分別顯著增加了12.4%和 38.8%（圖3-a）。而在2016年和2017年，T4處理相比基礎(chǔ)生草栽培模式（T1處理），葉片Zn元素含量顯著增加了33.5%和 45.9%（圖3-c）。而T4處理葉片Cu元素含量相比T1處理也呈現(xiàn)出顯著的增加趨勢（圖3-d）。

在梯面施用土壤改良劑能有效地促進葉片對土壤B元素的吸收（圖3-e）。相比自然裸露果園（CK），施用土壤改良劑T6處理的葉片B元素含量在2015年和2017年分別增加了36.5%和41.2%，差異顯著。但各生草栽培模式處理并沒有對臍橙葉片Mn元素含量產(chǎn)生規(guī)律性影響（圖3-b）。

2.4?土壤微量元素與葉片營養(yǎng)元素含量的相關(guān)性分析

一般認為，豐富的土壤微量元素沉積有利于植物對土壤微量元素的吸收利用，葉片微量元素含量與土壤微量元素含量存在密切關(guān)系[14]。在本研究中，筆者針對土壤pH值、有機質(zhì)及微量元素和葉片營養(yǎng)元素含量進行了相關(guān)性分析（表1）。結(jié)果表明，土壤有機質(zhì)含量與葉片F(xiàn)e、Zn、Cu、B含量均呈極顯著相關(guān)，可以認為較豐富的土壤有機質(zhì)能夠有效地促進植物對土壤礦質(zhì)營養(yǎng)的吸收利用[15]。而筆者的前期研究也證實，臍橙果園優(yōu)良的土壤生物學性質(zhì)，有助于土壤礦質(zhì)營養(yǎng)賦存形態(tài)的轉(zhuǎn)化，促進植物的養(yǎng)分吸收效率提高[16]。值得注意的是，在本研究條件下，土壤Fe、Mn含量與相對應的葉片[KG*8]Fe、Zn、Cu、B的元素含量均存在顯著或極顯著相關(guān)性，同時，土壤有效Zn含量也與葉片的Fe、Cu、B元素含量極顯著相關(guān)。土壤的Fe含量和葉片中的Fe含量極顯著相關(guān)，土壤中的B含量和葉片中的B含量極顯著相關(guān)。結(jié)果表明，較高的土壤有效Fe、Mn、Zn含量能夠有效地促進臍橙對微量元素的吸收利用，這也符合筆者的理論預期。

3?討論

土壤養(yǎng)分含量與果樹營養(yǎng)的吸收利用的關(guān)系長期以來都是植物營養(yǎng)學研究的熱點[17-19]。贛南地區(qū)作為我國的臍橙主產(chǎn)區(qū)，地勢以丘陵為主，土壤相對貧瘠，大量研究表明，科學合理的栽培管理模式能夠有效地提升土壤礦質(zhì)營養(yǎng)元素含量[20-21]。而臍橙作為多年生果樹，其土壤環(huán)境變化相比大田作物更為復雜，不同的耕作及管理措施對土壤微量元素的影響常存在累積效應。相比傳統(tǒng)果園的清耕栽培模式，生草栽培在防治水土流失的同時能夠有效地補充紅壤中的有機質(zhì)含量[22]，這在本研究中也得到了證實。但由于基礎(chǔ)的生草栽培模式對土壤有機質(zhì)的輸入多以草體死亡后的殘體形式帶入，其過程類似秸稈還田且需要時間，因此結(jié)合生物炭和秸稈覆蓋能夠加速有機質(zhì)在土壤中的沉積，從而更為迅速地提升土壤有機質(zhì)含量。大量研究表明，較低的pH值不利于植物根系對土壤養(yǎng)分的吸收利用，而贛南紅壤偏酸，生物炭的施用能夠有效地提高土壤pH值[23-24]。在本研究中，生物炭的施用對土壤pH值雖有提升但并未達到顯著水平，但對于土壤及葉片微量元素的含量提升效果較好。相關(guān)分析結(jié)果表明，較高的土壤有效Fe、Mn、Zn含量能夠有效地促進臍橙對微量元素的吸收利用。

在本研究中，筆者意外地發(fā)現(xiàn)生草栽培模式雖然在一定程度上提高了土壤中的有效Mn含量，但對植物葉片中的Mn含量則沒有顯著影響，葉片中的Mn元素含量與土壤pH值、有機質(zhì)和礦質(zhì)營養(yǎng)含量也不存在相關(guān)性。推測其原因可能是由于本試驗中的果園土質(zhì)本身屬于酸性紅壤，土壤中的Mn含量相對較高，在供給臍橙生長的過程中已達到葉片所能正常吸收的上限[25]。因此在改變栽培模式后，也并未影響臍橙葉片對Mn元素的吸收利用。

4?結(jié)論

本試驗結(jié)果表明，在生草栽培模式的基礎(chǔ)上，采用梯面施用生物炭或是秸稈覆蓋有助于促進土壤有機質(zhì)的積累，有利于提高贛南山地臍橙果園的土壤微量元素含量及葉片營養(yǎng)吸收效率。在贛南山地臍橙果園科學推廣生草栽培模式對于土壤肥力的維持及贛南臍橙產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展重大。

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