西雙版納橡膠園土壤交換性鈣鎂含量及其對葉片鈣鎂含量的影響

許木果，陳桂良，劉忠妹，楊春霞，楊麗萍，丁華平

(云南省熱帶作物科學研究所，云南 景洪 666100)

橡膠樹為大戟科橡膠樹屬植物，屬典型的熱帶經(jīng)濟作物，是目前已知產(chǎn)膠量最多的樹種及天然橡膠的主要來源，其正常生長依賴于良好的土壤環(huán)境[1-3]。鈣和鎂作為土壤中主要的鹽基離子[4-5]，橡膠樹對其吸收利用與它們在土壤中的含量有較強的相關性[6-7]。鈣鎂作為橡膠樹生長所必須的營養(yǎng)元素，對橡膠樹的生長、產(chǎn)膠和膠乳的穩(wěn)定性等方面具有重要作用[8]。土壤交換性鈣鎂作為土壤養(yǎng)分中兩項非常重要指標，對研究合理施肥、提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)有非常重要的意義[9]；掌握其含量及比例是橡膠園養(yǎng)分管理及平衡精準施肥的基礎[10-11]，也是研究相關養(yǎng)分遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律的依據(jù)。相關研究表明，對大多數(shù)作物與土壤而言，交換性鈣<1.0 cmol·kg-1±與交換性鎂<0.21 cmol·kg-1±對鈣、鎂肥的效果可產(chǎn)生顯著影響[10,12]。土壤中交換性鈣鎂的含量和比值不僅可反映膠園土壤中鈣鎂的生物有效性，還會對橡膠園其他養(yǎng)分的有效性及橡膠樹中養(yǎng)分的含量及分布有較大影響。

目前橡膠樹營養(yǎng)診斷主要是以葉片養(yǎng)分含量作為指標，通過其含量和范圍判斷養(yǎng)分的豐缺狀況。王麗華等[13]對不同產(chǎn)量幼樹的鈣鎂營養(yǎng)研究表明，橡膠幼樹葉片鈣含量在10月份達到最大值，鎂在11月份達到最小值，不同品種橡膠樹鈣鎂養(yǎng)分之間存在差異，施肥處理與不施肥相比，葉片鈣含量有較顯著差異。唐群鋒等[14]對海南烏石農(nóng)場橡膠園土壤養(yǎng)分含量進行分級發(fā)現(xiàn)，絕大部分土壤交換性鈣鎂處于含量等級缺乏及以下水平，分別占橡膠園總面積的91.6%、95.49%。李濤等[15]對不同林齡橡膠樹的研究結果表明，隨著樹齡的增加，土層0～20 cm交換性鈣鎂有上升的趨勢，20～40 cm交換性鈣有一定上升，交換性鎂保持持平。綜合以上研究結果，目前研究主要是針對單一土壤或葉片不同年限、不同品種間鈣鎂養(yǎng)分的變化進行分析，對橡膠園土壤與橡膠樹鈣鎂養(yǎng)分的相互關系研究相對較少。本試驗采集西雙版納橡膠園具有代表性的土壤及橡膠樹葉片樣品進行分析測定，研究不同橡膠園土壤交換性鈣鎂含量及對橡膠葉鈣鎂含量的影響，分析橡膠樹葉片與土壤養(yǎng)分之間的相互關系，以期為橡膠園鈣鎂養(yǎng)分的高效利用及合理施肥提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于西雙版納植膠區(qū),地處21°10′-22°36′N，99°55′-101°50′E，海拔900～1 100 m，屬北回歸線以南的熱帶濕潤區(qū)，主要土壤類型為磚紅壤、黃棕壤及紫色土，成土母質(zhì)為千枚巖、花崗巖和砂頁巖。

1.2 樣品采集

采樣區(qū)屬第2代膠園，主要種植品種為RRIM600，橡膠樹林齡為10～20 a，為橡膠樹產(chǎn)膠相對穩(wěn)定的時期(旺產(chǎn)期)。根據(jù)土壤類型和橡膠樹種植情況，同時考慮不同的環(huán)境條件及肥力水平，采用GPS定位選取具有代表性的橡膠園土壤，共設108個定位點。每個定位點取5個均勻分布的采樣點，采集0～20、20～40 cm土層土壤分別制成一個混合樣。橡膠樹葉片樣品與土壤樣品采樣點保持一致，每個定位點選取20株橡膠樹，每株采集上部、中部、下部葉片各3～5片，分別制成一個混合樣，采樣時間為8-10月。

1.3 測定方法

土壤樣品測定的項目包括：有機質(zhì)、pH、交換性鈣、交換性鎂、全N、堿解N、有效P、速效K，測定方法為常規(guī)分析方法[16]。葉片樣品測定項目包括全量的N、P、K、Ca、Mg，測定方法參照相應標準方法[17-18]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用SPSS20.0和Excel2016對相關數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析

2 結果與分析

2.1 橡膠園土壤和葉片鈣鎂養(yǎng)分分級

參照橡膠樹葉片營養(yǎng)診斷技術規(guī)程(GB/T 29570-2013)，結合橡膠園養(yǎng)分狀況，對橡膠園土壤和橡膠葉片鈣、鎂養(yǎng)分進行分級，結果見表1。

表1 土壤及葉片鈣鎂養(yǎng)分分級

2.2 不同類型土壤交換性鈣鎂含量

按土壤酸堿度對膠園土壤進行分類(參照我國土壤酸堿度劃分標準)，將土壤類型劃分為酸性土(pH為4.5～6.5)和中性土(pH為6.5～7.5)。其養(yǎng)分含量測定結果見表2，通過表2可知，在0～40 cm土層所采集土壤樣本，橡膠園交換性鈣含量在0.17～17.22，變異系數(shù)為89%，為強變異，表明橡膠園土壤交換性鈣空間差異顯著；交換性鎂含量在0.11～6.31，變異系數(shù)為63.8%，低于交換性鈣，但也屬為強變異。從分布上看，交換性鈣低于正常臨界值的橡膠園土壤占70.8%，整體缺乏；土壤交換性鎂低于正常臨界值的橡膠園土壤占76.3%，其平均含量僅有標準臨界值的42.3%，橡膠園土壤交換性鎂較缺乏。對比不同土壤類型土壤交換性鈣鎂含量，中性土高于酸性土。

交換性鈣鎂的比值在1.43～20.9，酸性土變異系數(shù)為24.5%，中性磚紅壤變異系數(shù)為21.76。根據(jù)相關研究結果[19-20]，土壤交換性鈣鎂比值適宜范圍在5～10，而橡膠園土壤在這一范圍內(nèi)的比例僅為25.8%，橡膠園鈣鎂養(yǎng)分之間分布不均衡狀況較為明顯。

2.3 不同土層深度交換性鈣鎂含量

通過表3可知，0～20 cm土壤交換性鈣含量普遍高于20～40 cm，2個土層變異系數(shù)分別為95.9%、88.3%，表明土壤交換鈣差異顯著，但隨著土層深度的增加差異有變小的趨勢。交換性鎂0～20 cm總體低于20～40 cm，變異系數(shù)分別為68.9%、59.5%，雖與交換鈣對比變異有所減弱，但仍屬強變異。

表2 不同類型土壤中交換性鈣鎂的含量

表3 不同土層深度交換性鈣鎂含量

2.4 交換性鈣鎂與土壤養(yǎng)分的相關性

對土壤交換性鈣鎂與土壤pH及其他養(yǎng)分進行Pearson相關性分析，分析結果見表4。由表4可知，交換性鈣鎂之間呈極顯著正相關(r=0.53，P<0.01)，交換性鈣鎂與土壤pH、有機質(zhì)、N、P、K之間有較好的相關性。其中交換性鈣與堿解N、有效P呈極顯著的正相關，交換性鎂與pH、全N、有效P呈極顯著正相關，與速效K呈極顯著負相關。

2.5 橡膠葉鈣、鎂含量及分布

由表5可知，橡膠中部葉片鈣含量在5.81～21.23 g·kg-1，大部分處于正常范圍以上，橡膠葉鈣含量較豐富，90.7%的樣本含量處于標準正常范圍以上，但變異系數(shù)較大，最高值是最低值的3倍。橡膠葉片鎂的含量在1.41～3.99，雖變異系數(shù)相對較小，但整體含量較低，僅有11.5%的樣本含量在3.5～4.5 g·kg-1，大部分低于標準正常范圍，橡膠樹鎂的缺鎂現(xiàn)象較為顯著。

分析橡膠樹葉片不同部位鈣鎂含量發(fā)現(xiàn)，橡膠葉鈣的含量差異明顯，上部葉片整體低于中下部葉片；而鎂在不同部位的含量差異相對較小，且上部葉片整體高于中下部葉片。中性土壤中的橡膠葉鈣、鎂含量整體高于于酸性土壤，且鈣的含量變化較為明顯，鎂的變化相對較小。

2.6 橡膠葉片鈣、鎂與土壤養(yǎng)分的相關性分析

在對橡膠園土壤及葉片養(yǎng)分分析的基礎上，以各定位點光合作用及養(yǎng)分含量相對穩(wěn)定的橡膠樹中部葉片樣本作為研究對象，將其與土壤pH、交換性鈣、交換性鎂進行Pearson相關性分析，結果見表6。由表6可知，橡膠樹葉片鈣與pH值、交換性鈣呈極顯著正相關；葉片鎂與pH和交換性鈣呈顯著正相關，與交換性鎂呈極顯著正相關。進一步對葉片鈣鎂養(yǎng)分之間的相關性進行分析，葉片鈣鎂之間相關系數(shù)值也達到了極顯著以上水平，表明鈣鎂養(yǎng)分間有較強的交互作用。

表4 土壤養(yǎng)分相關系數(shù)

表5 橡膠樹不同部位葉片鈣鎂含量

表6 橡膠葉鈣鎂與土壤養(yǎng)分相關性分析

3 結論

西雙版納橡膠園土壤交換性鈣含量在0.17～17.22，交換性鎂含量0.11～6.3，含量整體偏低，大部分樣本低于正常臨界值；交換性鈣鎂比值處于適宜范圍(5～10)的樣本僅占25.8%，橡膠園鈣鎂養(yǎng)分失衡狀況較為明顯；應根據(jù)膠園土壤鈣鎂含量測定結果，補充相關養(yǎng)分，避免橡膠樹缺素癥狀的發(fā)生。

橡膠樹葉片鈣含量較豐富，但變異系數(shù)較大；鈣的含量則整體偏低，僅有11.5%的樣本達正常范圍以上。通過相關性分析結果可知，土壤交換性鈣鎂與橡膠葉片養(yǎng)分有較強的相關性，但葉片鎂與土壤相關養(yǎng)分的相關系數(shù)相對偏低；分析原因，可能是由于膠園土壤中交換性鎂的含量較低，交換性鈣鎂比值較大，影響了橡膠樹對鎂的吸收，從而導致了橡膠樹的缺鎂，影響相關性分析結果；同時，橡膠園土壤pH值偏低，也可能會影響橡膠樹對鎂的吸收。因此，加強橡膠園鎂肥的補充的同時，還應增施有機肥料，改良土壤酸堿度；另外，基于橡膠園土壤交換性鈣鎂與N、P、K等養(yǎng)分具有較強的相關性，增施鎂肥的同時，還應合理調(diào)整其他有效養(yǎng)分的施入量，合理配施，以保證橡膠樹正常生長。

4 討論

土壤交換性鈣鎂的含量和分布主要受成土母質(zhì)及土壤中養(yǎng)分遷移過程的影響，土地利用方式、農(nóng)田施肥管理、干濕交替等管理措施對土壤中交換性鈣鎂組成也會產(chǎn)生較大影響[21-24]。胡建新等[25]和邱學禮等[26]的研究表明，不同的海拔高度對土壤中交換性鈣鎂的含量也有一定的影響。本研究的結果表明，西雙版納橡膠園土壤交換性鈣鎂整體缺乏，僅有29.2%的樣本交換性鈣含量超過標準臨界值范圍，交換性鎂超過臨界值的樣本僅為23.7%，且變異系數(shù)較大，不同區(qū)域間差異明顯。分析其原因，西雙版納橡膠園多以山地和人為開墾的臺地為主，土壤保水和保肥性較差，加之研究區(qū)域?qū)贌釒駶櫄夂?，雨季持續(xù)的時間較長，且干濕交替較為顯著，更加劇了養(yǎng)分的淋溶與流失。同時，由于橡膠屬多年生高大喬木，投產(chǎn)后既要產(chǎn)膠又要生長，養(yǎng)分消耗量較大，肥料供給不足也是造成膠園鈣鎂養(yǎng)分缺乏的一個非常重要的原因[26]。

傅海平等[27]對茶園土壤交換性鈣鎂的研究結果表明，在0～40 cm土層，土壤交換性鈣和交換性鎂呈顯著的正相關關系；李曉婷等[28]和許自成等[29]對煙區(qū)土壤的研究結果則表明，煙葉鈣含量與土壤pH、交換性鈣和交換性鎂含量呈極顯著的正相關關系。對比以上研究結果發(fā)現(xiàn)，橡膠葉鎂的含量較低，且交換鈣鎂的比值變幅較大，葉片鎂與pH之間的相關系數(shù)也相對較小。分析原因，可能由于西雙版納橡膠園土壤大部分屬酸性紅壤，pH值相對較小，導致鈣鎂比值相對偏高，從而抑制了橡膠樹鎂的吸收；另外，長期以來橡膠園對鎂肥的施用不足，生產(chǎn)性割膠的產(chǎn)生的養(yǎng)分流失，導致橡膠樹的生理性缺鎂，從而產(chǎn)生鈣鎂養(yǎng)分失衡也是一方面原因。

據(jù)相關研究結果表明[30-32]，鉀肥的施用會對作物的鈣鎂營養(yǎng)產(chǎn)生明顯的影響，導致鈣鎂營養(yǎng)降低，且鉀和鎂之間有較強的拮抗作用。林清火等[8]對海南農(nóng)墾橡膠樹鈣鎂年際變化的研究結果表明，鈣鎂養(yǎng)分呈現(xiàn)逐年下降的趨勢，可能是由于施用高濃度磷銨的原因。王麗華等[13]對橡膠幼樹的研究結果表明，施肥使幼樹葉片的鈣含量提高，鎂的含量下降，可能是由于施入的N、P、K肥與鈣鎂養(yǎng)分的拮抗作用所致。因此，橡膠園鈣鎂養(yǎng)分與其他有效養(yǎng)分之間具有較強的交互作用。