間作五指毛桃土壤和根主要中微量元素含量及其相關(guān)性①

李 娟，周立軍

間作五指毛桃土壤和根主要中微量元素含量及其相關(guān)性①

李 娟，周立軍

(中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所/農(nóng)業(yè)部儋州熱帶作物科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)站，海南儋州 571737)

為了解在成齡膠園間作的五指毛桃根際與非根際土壤及其根中主要中、微量元素含量情況，測(cè)定了試驗(yàn)區(qū)根際與非根際各30個(gè)土壤樣品和對(duì)應(yīng)五指毛桃根的Ca、Mg、Fe、Mn、Cu和Zn含量，分析了兩者之間的關(guān)系，并評(píng)價(jià)了根際與非根際土壤中、微量元素豐缺狀況。結(jié)果表明，非根際土壤Ca、Mg、Fe、Mn含量的平均值都高于根際土壤，而Cu、Zn含量的平均值都低于根際土壤。土壤Ca、Mg含量80% 以上處于缺水平，而Fe、Mn含量處于豐或很豐水平，Cu、Zn 含量處于適中水平。五指毛桃根際與非根際土壤中、微量元素存在空間上的廣泛變異。五指毛桃根中、微量元素的平均值從大到小的排序是Ca>Mg>Mn>Fe>Zn>Cu。土壤中、微量元素與五指毛桃根中相對(duì)應(yīng)的中、微量元素相關(guān)性不強(qiáng)，且表現(xiàn)復(fù)雜。本研究結(jié)果揭示，在成齡膠園間作五指毛桃應(yīng)當(dāng)適量施用Ca肥、Mg肥和噴施一些Cu元素葉面肥，并實(shí)行科學(xué)施肥，減少養(yǎng)分淋失。

五指毛桃；成齡膠園；中、微量元素；根；根際土壤；非根際土壤

五指毛桃(Vahl.)，又名南芪，土黃芪，等，是桑科榕屬多年生灌木或落葉小喬木，高 2 ~ 8 m，以根入藥，全年均可采收，鮮用或曬干，既可藥用，又可煲湯用[1-4]。現(xiàn)代藥理學(xué)研究認(rèn)為，五指毛桃根中具有藥理作用的成分，除了氨基酸、糖類(lèi)、甾類(lèi)、香豆精等有機(jī)成分外，還有人體必需的中微量元素鈣(Ca)、鎂(Mg)、鐵(Fe)、錳(Mn)、銅(Cu)、鋅(Zn)等[5-7], 它們含量的高低是評(píng)價(jià)五指毛桃質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要方面。五指毛桃根中的中微量元素進(jìn)入人體后，將會(huì)對(duì)人體的健康起到非常重要的作用[8-10]。有研究表明，補(bǔ)益中藥中含有微量元素的多寡直接影響其藥效[11]。植物所有的中微量元素均來(lái)自土壤礦物質(zhì)。土壤礦物質(zhì)是巖石經(jīng)風(fēng)化作用形成的，是土壤固相的主體物質(zhì)，構(gòu)成了土壤的“骨骼”，占土壤固相總質(zhì)量的95% ~ 98%，但土壤中的礦物質(zhì)元素絕大多數(shù)具有惰性，不能被植物吸收，只有2% ~ 3%的礦物質(zhì)元素在風(fēng)化成土作用過(guò)程中發(fā)生了活化，才成為被植物吸收利用的有效營(yíng)養(yǎng)，也是土壤自然養(yǎng)分的重要組成部分。因此，土壤含有的中、微量營(yíng)養(yǎng)元素的有效濃度是土壤肥力水平的重要指標(biāo)之一[12]。五指毛桃所需要的中、微量元素主要來(lái)自土壤，因此土壤中、微量元素的有效含量的高低直接影響五指毛桃根吸收量, 最終影響五指毛桃產(chǎn)品品質(zhì)。影響土壤中、微量元素的有效含量的因素有很多，比如成土母質(zhì)、植物吸收、微生物活動(dòng)、土壤的理化性質(zhì)、種植方式、施肥、灌溉、噴灑農(nóng)藥等[13-14]。

成齡膠園具有一定的蔭蔽度，適合耐陰作物生長(zhǎng)，而五指毛桃具有一定的耐陰性，適合在成齡膠園生長(zhǎng)。因此，在成齡膠園中間作五指毛桃既可滿(mǎn)足五指毛桃消費(fèi)日益增加的需要，又可充分利用廣闊的成齡膠園林下土地資源。成齡膠園高蔭蔽度條件下間作五指毛桃，土壤的中、微量元素含量狀況怎樣，及其對(duì)間作的五指毛桃根部的中、微量元素吸收積累的影響又是怎樣的并不清楚，這將對(duì)成齡膠園中間作的五指毛桃的質(zhì)量評(píng)價(jià)和間作施肥產(chǎn)生影響。因此本文將探討成齡膠園間作土壤有效中、微量元素有效態(tài)含量及其對(duì)五指毛桃根的中、微量元素含量的影響，為五指毛桃的質(zhì)量評(píng)價(jià)和間作施肥提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地與材料

試驗(yàn)在中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所三隊(duì)成齡膠園進(jìn)行，該膠園于2002年定植，品種為熱研7-20-59，由中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所提供，株行距為3 m × 7 m，2010年開(kāi)割，試驗(yàn)當(dāng)年為第4割齡。供試土壤耕層0 ~ 20 cm，土壤含有機(jī)質(zhì)10.92 g/kg，全氮 0.46 g/kg，全磷 0.32 g/kg，全鉀 10.59 g/kg，有效磷 31.20 mg/kg，速效鉀32.77 mg/kg，硝態(tài)氮8.62 mg/kg，銨態(tài)氮 3.25 mg/kg，pH 4.63。

五指毛桃于2013年7月，在離橡膠樹(shù)2 m遠(yuǎn)的地方開(kāi)始種植，種植密度為50 cm × 60 cm。供試肥料為尿素(含N 46.0%)260 kg/hm2；過(guò)磷酸鈣(含P2O518.0%)500 kg/hm2；硫酸鉀(含K2O 54.0%)278 kg/hm2。

1.2 樣品采集

1.2.1 土壤采集 于2017年6月(收獲前)分別采集根際、非根際土壤各30個(gè)。以“S”型采樣法在采樣單元隨機(jī)選取30個(gè)取樣點(diǎn)，采集0 ~ 20 cm土層土樣。根際土壤樣品：采用抖土法；非根際土壤樣品：除去根際土壤的其他土壤取樣，并各自裝入自封袋。將取回的土樣攤放在潔凈的報(bào)紙上，剔除石塊、殘根等雜物，自然風(fēng)干，磨碎，過(guò)0.84 mm的尼龍篩，然后保存在自封袋中備用。

1.2.2 五指毛桃根采集 收集采集過(guò)根際土壤的植株根，裝于塑料袋中，貼好標(biāo)簽，帶回實(shí)驗(yàn)室。將取回的根沖洗、烘干、粉碎、過(guò)篩，然后分析其中、微量元素含量。

1.3 樣品測(cè)定

采用原子吸收分光光度法[15]測(cè)定土壤交換性Ca、交換性Mg、有效 Fe、有效Mn、有效Cu、有效Zn含量和五指毛桃根Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn含量。其中采用乙酸銨+EDTA-Na浸提的是交換性Ca和交換性Mg；采用HCl浸提的是有效Fe、有效Mn、有效Cu、有效Zn；五指毛桃根Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn采用干灰化法，灰化后 HCl溶解。

1.4 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)海南省第二次土壤普查中、微量元素分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)供試膠園土壤中、微量元素含量進(jìn)行評(píng)價(jià)[16]。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS17.0進(jìn)行描述性分析和相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 根際與非根際土壤中、微量元素分布特征

由表1、表2可知，非根際土壤交換性Ca、交換性Mg、有效Fe、有效Mn的平均值均高于根際土壤，而有效Cu、有效Zn的平均值都低于根際土壤。交換性Ca、交換性Mg在根際土壤的平均值均在很缺水平，而在非根際土壤則均在缺水平；有效Fe在根際與非根際土壤的平均值均在很豐富水平；有效Mn在根際土壤的平均值在豐富水平，而在非根際土的平均值則在很豐富水平；有效Cu、有效Zn在根際與非根際土壤的平均值均在適中水平。根際、非根際土壤有效中、微量元素的變異系數(shù)在22.06% ~ 119.25%，均存在較大的變異，其中交換性Ca和交換性Mg的變異系數(shù)較大，其次是有效Fe和有效Mn，再次是有效Cu和有效Zn。

2.2 五指毛桃根中、微量元素分布特征

由表3可知，五指毛桃根中、微量元素的平均值從大到小的排序是Ca>Mg>Mn>Fe>Zn>Cu。五指毛桃根中各種中、微量元素的變異幅度均存在較大差異。

表1 根際與非根際土壤中、微量元素描述性統(tǒng)計(jì)

表2 根際與非根際土壤中、微量元素各級(jí)所占比例(%)

表3 五指毛桃根中、微量元素描述性統(tǒng)計(jì)

2.3 根際和非根際土壤中、微量元素與五指毛桃根中、微量元素相關(guān)性分析

根際、非根際土壤與五指毛桃根的中、微量元素相關(guān)性分析(表4)表明，除非根際土壤中交換性Mg、有效Mn與五指毛桃根中相對(duì)應(yīng)的元素含量顯著相關(guān)外，非根際土壤中其他元素含量均與五指毛桃根中相對(duì)應(yīng)的元素含量無(wú)顯著的正相關(guān)關(guān)系，有些甚至是負(fù)相關(guān)；而根際土壤中、微量元素與五指毛桃根中相對(duì)應(yīng)元素含量相關(guān)性比非根際土壤的相關(guān)性弱。

表4 根際和非根際土壤中、微量元素與五指毛桃根中、微量元素相關(guān)系數(shù)

注：*表示相關(guān)性達(dá)<0.05顯著水平；**表示相關(guān)性達(dá)<0.01顯著水平(雙變量相關(guān)性分析方法)。

3 討論

本研究結(jié)果表明，五指毛桃非根際土壤交換性Ca、交換性Mg、有效Fe、有效Mn的平均值都高于根際土壤，而有效Cu、有效Zn的平均值都低于根際土壤。

五指毛桃非根際土壤交換性Ca、交換性Mg含量均高于根際土壤的原因是土壤中Cg、Mg缺乏，不足以滿(mǎn)足五指毛桃的生長(zhǎng)發(fā)育需要，五指毛桃根際吸收Ca、Mg后不能及時(shí)得到補(bǔ)充，并且，采樣時(shí)為6月份，五指毛桃生長(zhǎng)比較旺盛，對(duì)養(yǎng)分的需求量也比較大，從而導(dǎo)致根際土壤中交換性Ca、Mg低于非根際土壤。有研究表明，作物對(duì)中、微量元素的需求具有季節(jié)性和選擇性[17-19]。

五指毛桃非根際土壤有效Fe、有效Mn的平均值都高于根際土壤，這是由于成齡膠園間作土壤本身Fe、Mn的含量就比較高，能滿(mǎn)足五指毛桃的生長(zhǎng)發(fā)育的需要，因此五指毛桃根系對(duì)Fe、Mn的吸收利用起到了主要作用，從而導(dǎo)致非根際土壤的有效Fe、有效Mn含量高于根際土壤，這與前人的研究結(jié)果一致[17]。

五指毛桃非根際有效Cu、有效Zn的平均值都低于根際土壤。這可能與土壤pH有關(guān)，五指毛桃非根際土壤的pH(4.62)高于根際土壤的pH(4.25)。有研究表明土壤有效Cu、有效Zn含量與土壤pH呈負(fù)相關(guān)[20]。

根據(jù)土壤中有效中、微量元素豐缺標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)五指毛桃間作土壤中有效中、微量元素豐缺狀況：土壤交換性Ca、Mg含量80% 以上處于缺或很缺水平；Fe、Mn含量處于豐富或很豐富的水平，而有效Cu和Zn含量基本上處于適中水平。這是由于海南高溫多雨，土壤風(fēng)化和淋溶作用強(qiáng)烈，土壤中Ca、Mg隨原生礦物的分解而淋失，導(dǎo)致土壤Ca、Mg礦質(zhì)元素的含量較低。另外，成齡膠園間作區(qū)pH低，普遍偏酸[21-22]。酸性土壤也導(dǎo)致Ca、Mg淋失，而Fe、Mn、Cu、Zn 4種微量元素在酸性土壤中因可溶而有效性高。這些原因?qū)е峦寥乐蠧a、Mg缺乏，F(xiàn)e、Mn富足，而Cu、Zn適中。間作區(qū)土壤中有效中、微量元素存在廣泛的變異，一方面這可能與不同前茬作物的不同施肥、除草、殺蟲(chóng)等管理有關(guān)；另一方面海南高溫多雨，不同地方雨水沖刷程度不同，造成土壤中、微量元素空間分布不均勻。

五指毛桃根中Ca、Mg、Cu含量低，Mn、Fe和Zn含量高。因?yàn)橥寥乐蠧a、Mg缺乏，不能滿(mǎn)足五指毛桃生長(zhǎng)發(fā)育的需要，所以導(dǎo)致根中Ca、Mg含量低。根中Cu含量低可能是由成齡膠園間作土壤偏酸引起的，有研究表明，土壤酸化會(huì)抑制植株對(duì)有效Cu的吸收[23]。土壤中Fe、Mn含量高，能滿(mǎn)足五指毛桃生長(zhǎng)發(fā)育的需要，五指毛桃能充分地吸收Fe、Mn，導(dǎo)致根中Fe、Mn含量高。Zn含量高的可能原因是間作降低土壤pH，增加Zn的作物有效性，導(dǎo)致作物吸Zn量增加。

研究結(jié)果表明，根際土壤中、微量元素與五指毛桃根中相對(duì)應(yīng)元素含量相關(guān)性比非根際土壤的相關(guān)性弱。這可能是根際土壤的中、微量養(yǎng)分含量是動(dòng)態(tài)的，而非根際土壤相對(duì)穩(wěn)定一些。土壤有效養(yǎng)分含量與根中養(yǎng)分含量相關(guān)性不強(qiáng)，可能是由于海南高溫多雨導(dǎo)致土壤有效養(yǎng)分容易淋失，從而導(dǎo)致土壤中有效養(yǎng)分含量與作物的養(yǎng)分含量相關(guān)性不強(qiáng)，且復(fù)雜，應(yīng)該進(jìn)一步探討根際與非根際土壤的全量養(yǎng)分含量與作物養(yǎng)分含量的相關(guān)性。姚智等[16]研究認(rèn)為海南土壤養(yǎng)分含量與果實(shí)礦質(zhì)元素間的關(guān)系比較復(fù)雜，僅用簡(jiǎn)單的相關(guān)分析很難揭示復(fù)雜的關(guān)系問(wèn)題，需要借助多元統(tǒng)計(jì)分析方法進(jìn)一步探討其相關(guān)性。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果揭示，在成齡膠園間作五指毛桃應(yīng)當(dāng)適量施用Ca肥、Mg肥和噴施一些Cu元素葉面肥，并實(shí)行科學(xué)施肥，減少養(yǎng)分淋失。

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Contents and Correlation of Main Medium and Micro Elements in Roots and Soils of IntercroppedVahl. in Rubber Plantation

LI Juan, ZHOU Lijun

(Rubber Research Institute, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences / Danzhou Investigation＆Experiment Station of Tropical Crops, Ministry of Agriculture, Danzhou, Hainan 571737, China)

The contents, correlations and abundance or deficiency levels of medium elements (Ca and Mg) and micro elements (Fe, Mn, Cu and Zn) were determined and estimated for 30 samples of the roots, rhizosphere and non-rhizosphere soils ofVahl. intercropped in rubber plantation. The results showed that the average contents of Ca, Mg, Fe and Mn were lower in rhizosphere soils than non-rhizosphere soils , while the average contents of Cu and Zn were higher in rhizosphere soils than in non-rhizospheresoil. 80% of soil samples (rhizosphere and non-rhizosphere) were deficient in Ca and Mg, while Fe and Mn contents were plentiful or very plentiful, Cu and Zn contents were moderate in all soil samples (rhizosphere and non-rhizosphere). There were wide spatial variations of medium and micro elements in rhizosphere and non-rhizosphere soils ofVahl. The average contents of medium and micro elements in the roots ofVahl. were in order of Ca > Mg > Mn > Fe > Zn > Cu. Significant positive correlations were found only between the contents of Mg and Mn in the roots ofVahl. and in non-rhizosphere soils. The results of this study indicated that the Ca and Mg fertilizers and Cu leaf fertilizer should be applied properly and reasonably for the intercroppedVahl. while nutrient loss should be cared.

Vahl.; Rubber plantation; Medium and micro elements; Root; Rhizosphere soils; Non-rhizosphere soils

S158.3

A

10.13758/j.cnki.tr.2020.03.032

李娟, 周立軍. 間作五指毛桃土壤和根主要中微量元素含量及其相關(guān)性. 土壤, 2020, 52(3): 645–649.

中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金(1630022017012)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專(zhuān)項(xiàng)資金(CARS-33)資助。

李娟(1978—)，女，湖南衡陽(yáng)人，博士，副研究員，主要從事膠園間作研究。E-mail: njtrs2003@163. com