不同有機肥對橡膠樹根系生長影響研究

劉俊良 李曉波 林清火 賈笑英 李建華 羅微 李智全

(1海南省農(nóng)墾科學(xué)院 海南海口570311;2農(nóng)業(yè)農(nóng)村部橡膠樹生物學(xué)與遺傳資源利用重點實驗室/省部共建國家重點實驗室培育基地—海南省熱帶作物栽培生理學(xué)重點實驗室/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部儋州熱帶作物科學(xué)觀測實驗站 海南海口571101)

橡膠樹是多年生經(jīng)濟作物，由于長期大量施用化肥，有機肥施用量少，膠園土壤會出現(xiàn)明顯酸化、有機質(zhì)下降、有效養(yǎng)分降低，且膠樹也常出現(xiàn)缺素和營養(yǎng)失調(diào)等問題。為有效保持膠園肥力和促進(jìn)橡膠產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，膠園施肥不宜單施化肥，應(yīng)利用有機肥代替部分化肥［1］。有機肥可以改良土壤，有利于橡膠樹根系的生長，進(jìn)而提高化肥的利用率，減少土壤污染，達(dá)到綠色、環(huán)保、科學(xué)和平衡施肥的目的。長期以來，國內(nèi)外學(xué)者開展施用不同有機肥對膠園土壤養(yǎng)分、膠樹產(chǎn)量及其抗逆性等影響的研究很多。陳青等［2］研究表明，施用有機肥明顯提高了土壤肥力，土壤養(yǎng)分含量表現(xiàn)為：施用有機肥＋薄膜覆蓋＞施用有機肥＞常規(guī)管理；黃建南等［3］研究表明，施有機肥增加了干膠含量，促進(jìn)了膠樹和再生皮的生長，減少了死皮發(fā)生，節(jié)約化肥用量，降低生產(chǎn)成本，減輕環(huán)境污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，綜合提高了經(jīng)濟效益和生態(tài)環(huán)境效益；鄭美漩等［4］研究發(fā)現(xiàn)，有機肥施用方便，肥效好，可改善土壤肥力，能使寒害樹樹體快速恢復(fù)，還可及早實現(xiàn)災(zāi)后復(fù)產(chǎn)；趙利敏等［5］研究蝦肽功能有機肥對橡膠樹生長及產(chǎn)膠情況的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，蝦肽功能有機肥可大量培養(yǎng)土壤中的微生物，使得土壤團粒結(jié)構(gòu)明顯改善，促進(jìn)根系生長，引導(dǎo)根系深扎，提高根系吸收水肥的能力，從而促進(jìn)橡膠樹生長，提高產(chǎn)量。而關(guān)于有機肥特別是各種農(nóng)家肥施入膠園后，對橡膠樹根系生長發(fā)育影響情況，目前報道較少。為了解不同有機肥對橡膠樹根系生長及形態(tài)特征的影響情況，篩選適合橡膠樹根系生長的有機肥種類，提高施肥效率，達(dá)到“減施增效，綠色環(huán)?！钡哪康?，本研究于膠園中施用不同種類有機肥，觀察橡膠樹根系在不同有機肥作用下的生長情況，并對適宜施肥位置和施用量進(jìn)行探討，為橡膠樹有機肥合理施用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗地點設(shè)置在中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗場五隊基地內(nèi)，位于北緯19°32′，東經(jīng)109°14′，地處熱帶季風(fēng)氣候區(qū)；冬春雨量稀少，夏秋雨水充沛，年平均降雨量為1 815 mm；年平均氣溫23.2℃［6］。采樣地土壤為片麻巖發(fā)育的磚紅壤，土層深厚，基本性質(zhì)見表1。施肥穴大小為：穴長2 m，寬0.6 m，深0.5 m，在橡膠園中排布如圖1所示。

表1 試驗地土壤基本理化性質(zhì)

圖1 施肥穴在橡膠園中分布位置

1.2 方法

1.2.1 試驗方法

劉崇禧等［7］于1963年開展成齡開割橡膠樹水平施肥距離試驗，2個月后發(fā)現(xiàn)，施肥位置離樹干水平距離為100 cm的處理，放射性強度達(dá)到3 610脈沖/（g·min），在所有處理中效果最好。本研究在膠園內(nèi)選取4株長勢較為均勻的橡膠樹，離橡膠樹樹干100 cm處開一個深40 cm的半圓形壕溝，用磚分隔成8個小穴（圖2），遠(yuǎn)離膠頭的一面用牛氈紙隔開，以免外面的根系因往穴中生長而影響測定結(jié)果；每一小穴選用1種有機肥材料處理，共7種，具體如下：表土回填（CK）、濾泥（T1）、牛糞（T2）、羊糞（T3）、草炭（T4）、雞糞（T5）、甘蔗渣（T6）、椰糠（T7），重復(fù)4次。試驗于3個月后測定膠樹營養(yǎng)根的生長情況。

圖2 有機肥效果試驗在膠園中的布置

1.2.2 指標(biāo)觀測

觀測橡膠樹根系發(fā)根情況、行根粗度、營養(yǎng)根長度等。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析

原始數(shù)據(jù)整理和圖表制作均采用Excel軟件，方差分析用SAS統(tǒng)計軟件，均數(shù)間比較用Duncan測驗［8-11］；5%水平顯著用不同小寫字母表示，1%水平顯著用不同大寫字母表示。圖表中的所有數(shù)據(jù)都是4個重復(fù)的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 各種有機肥養(yǎng)分含量及成本

橡膠樹生長、產(chǎn)膠需從土壤中吸收足夠的N、P、K等大量元素和微量元素養(yǎng)分；對有機質(zhì)基本要求為20～25 g/kg。以上養(yǎng)分約50%由土壤提供，50%通過施肥補充。經(jīng)養(yǎng)分測定及市場調(diào)研，本試驗中的各種有機肥的有機質(zhì)較為豐富，其中以甘蔗渣的N、P、K總含量最高，而市場價格最低，具體養(yǎng)分含量與成本價格見表2。

2.2 不同有機肥處理對橡膠樹行根粗度的影響

橡膠樹根系對土壤養(yǎng)分吸收的多少很大程度上決定于其與養(yǎng)分接觸的根表面積的大?。?2］，而根表面積的大小卻又決定于膠樹根系的粗度和長度，行根介于輸導(dǎo)根與細(xì)營養(yǎng)根之間，又名粗吸收根［13］，對肥料養(yǎng)分的利用有著雙重作用，既可以吸收也可以運輸，所以其直徑的大小決定著吸肥通率的高低。不同有機肥對行根粗度的影響如圖3所示。

圖3 橡膠樹行根直徑在不同有機肥處理下的增長情況

濾泥、椰糠和雞糞處理的膠樹行根直徑比對照（表土回填）粗；根據(jù)SAS分析，椰糠、濾泥與對照的差異均達(dá)顯著水平，但此2種處理之間卻沒有顯著性差異，說明其對膠樹行根的促進(jìn)作用最大；其它處理對膠樹行根粗度表現(xiàn)出了抑制作用，行根直徑比對照更細(xì)，其中草炭處理對行根粗度的抑制作用達(dá)極顯著水平，不利于對養(yǎng)分的吸收和運轉(zhuǎn)。

2.3 不同有機肥處理對膠樹營養(yǎng)根發(fā)根情況影響

采取挖深溝施有機肥的方法，培養(yǎng)發(fā)達(dá)的營養(yǎng)根系統(tǒng)，增加其對養(yǎng)分的吸收。如圖4所示。

表2 有機肥養(yǎng)分含量與成本價格

圖4 不同有機肥處理對橡膠樹營養(yǎng)根數(shù)量的影響

不同有機肥的施入對橡膠樹營養(yǎng)根數(shù)量的增加均有不同程度的促進(jìn)作用。經(jīng)分析，雞糞、羊糞、甘蔗渣、牛糞和椰糠處理的膠樹營養(yǎng)根數(shù)量與對照相比差異達(dá)顯著水平，說明可利用此類肥料進(jìn)行橡膠樹營養(yǎng)根系統(tǒng)的培養(yǎng)；濾泥、草炭與對照相比差異性不顯著，這與許成文等［14］研究結(jié)果（泥炭處理對營養(yǎng)根的增加有一定作用）相符。而本試驗條件下，效果最好的是雞糞處理，為對照的23.1倍。

2.4 不同有機肥處理對膠樹各級營養(yǎng)根長度的影響

2.4.1 對膠樹各級營養(yǎng)根平均長度的影響

根系與肥料養(yǎng)分接觸面積的大小，很大程度上是由根系的粗度和長度確定的，膠樹營養(yǎng)根越長，跟肥料接觸的機會就越大。各種有機肥處理對橡膠樹營養(yǎng)根均長影響見表3。其中，椰糠和甘蔗渣處理對營養(yǎng)根均長有顯著的促進(jìn)作用；牛糞、羊糞和草炭則相反，對營養(yǎng)根均長起顯著的抑制作用。在對一級營養(yǎng)根的作用上，只有椰糠處理極顯著地促進(jìn)其增長，效果最差的是牛糞，僅為對照的39.1%；二級營養(yǎng)根均長在各種有機肥作用下變化范圍不大，最短的1.3 cm，最長的4.0 cm。對照和草炭均不發(fā)三、四級營養(yǎng)根，其它處理均長都小于2 cm。

表3 不同有機肥處理下膠樹各級營養(yǎng)根平均長度的比較

2.4.2 對膠樹各級營養(yǎng)根總長度的影響

由表4可以看出，雞糞對各級營養(yǎng)根總長度的促進(jìn)作用最大，其次為羊糞，椰糠和甘蔗渣則處于中等。各級營養(yǎng)根總長度，一般是兩頭級別（行根，三、四級）的較短，而中間級別（一、二級）的較長；這對根系吸收養(yǎng)分和水分比較有利，因為三、四級根的長度增加，拉開了與輸導(dǎo)根之間的距離，在養(yǎng)分和水分運輸過程中消耗的能量會有所增加。

2.4.3 對膠樹營養(yǎng)根總長度的影響

表4 不同有機肥處理下膠樹各級營養(yǎng)根總長的比較

如圖5所示，除了濾泥和草炭處理下膠樹營養(yǎng)根總長度比對照短之外，其它處理下營養(yǎng)根總長度都有不同程度的增長。其中，雞糞、羊糞、椰糠及甘蔗渣跟對照相比均達(dá)顯著差異水平，說明此類肥料處理可使膠樹根系的表面積增大，同時也增加了其與肥料養(yǎng)分接觸的機會。其中雞糞處理的膠樹營養(yǎng)根的總長度為對照的11.1倍，而草炭僅為對照的78.3%。

3 討論與結(jié)論

施用有機肥可提高作物對化肥的利用率，其中的一條重要途徑，是通過促進(jìn)植物根系發(fā)育來提高其對化肥養(yǎng)分的吸收。本研究初步得出以下結(jié)論：（1）各種有機肥的有機質(zhì)都比較豐富，其中以椰糠含量最高，而對N、P、K總含量而言，最高的則是甘蔗渣，同時其市場價格最低；（2）濾泥處理對行根增粗的促進(jìn)作用達(dá)極顯著水平，椰糠達(dá)顯著水平，草炭處理對行根粗度的抑制作用達(dá)極顯著水平，不利于根系對養(yǎng)分的吸收和運轉(zhuǎn)；（3）雞糞、羊糞、牛糞、甘蔗渣和椰糠處理的膠樹營養(yǎng)根數(shù)量與對照相比差異均達(dá)顯著水平，濾泥、草炭處理與對照差異不顯著；（4）椰糠和甘蔗渣處理對行根均長有顯著的促進(jìn)作用，牛糞、羊糞和草炭則相反，起顯著的抑制作用；（5）雞糞對各級營養(yǎng)根總長度的促進(jìn)作用最大，其次為羊糞，椰糠和甘蔗渣則處于中等；（6）雞糞、羊糞、椰糠、甘蔗渣對營養(yǎng)根總長度的促進(jìn)作用達(dá)顯著水平，濾泥和草炭處理對營養(yǎng)根總長度則有一定的抑制作用。

實踐中，通常以根干重、新根總量的分布和密度、根的壽命等來衡量根系功能，但此類指標(biāo)并非越高越好，維持大量低效和無效的根弊大于利。據(jù)Passiour估算，每公頃500 kg根量已可滿足作物對水分的需要，但通常根系生物量有1 500～2 000 kg的冗余。從本研究可知，甘蔗渣和椰糠對橡膠樹營養(yǎng)根生長的促進(jìn)作用在所有有機肥處理中處于中等偏上水平，參考王麗琴［15］提出的理論，即50%的根系處于高營養(yǎng)區(qū)已可基本滿足地上部生長的需要，有機肥施用需要避免橡膠樹根系“奢侈吸收”，以防其因生長過剩而產(chǎn)生冗余，從而消耗不必要的能量。另外，1961年華南亞熱帶作物研究所開展根量對膠樹生長的影響試驗時發(fā)現(xiàn)，切除50%膠樹側(cè)根，除栓化高度增長略小外，在莖高、根粗、葉蓬數(shù)增長方面均比對照高［13］?？梢娡觖惽伲?5］的理論對于橡膠樹同樣適用，與其選擇剪根這種對膠樹生長可能有傷害的控根方式，不如通過施用適當(dāng)有機肥來進(jìn)行根量的控制。最后，土壤的總孔隙度是影響膠樹根系生長的一個自然因子。許成文等［14］研究不同土壤緊實度對膠樹根系生長影響時發(fā)現(xiàn)，土壤總孔隙度在45%～60%時，膠樹根系生長正常。而甘蔗渣和椰糠能為膠樹營養(yǎng)根創(chuàng)造一個疏松、肥沃、濕潤、通氣的良好生長環(huán)境，有利于其生長發(fā)育和水肥條件的改善；此外，這2種材料經(jīng)濟實惠，是橡膠樹比較理想的有機肥施用種類。

圖5 不同有機肥處理對營養(yǎng)根總長度的影響