不同施氮水平下橡膠樹(shù)產(chǎn)量效應(yīng)及膠乳礦質(zhì)養(yǎng)分變化

王大鵬 吳敏 韋家少 薛欣欣 馬照娜 王桂花 茶正早

摘? 要：采用田間試驗(yàn)，研究4種施氮水平下（不施氮;低氮100 kg/hm2;中氮230 kg/hm2;高氮400 kg/hm2）橡膠樹(shù)產(chǎn)量效應(yīng)及膠乳礦質(zhì)養(yǎng)分變化。結(jié)果表明，配施磷鉀肥條件下，不同氮處理干膠產(chǎn)量介于4.65～6.37 kg，其中高施氮量顯著地提高了干膠產(chǎn)量（P<0.05）。隨著施氮量的增加，干膠產(chǎn)量呈增加趨勢(shì);干膠含量（30.84%～33.96%）和總固形物含量（34.80%～37.92%）呈下降趨勢(shì)，但不同處理之間差異不顯著;膠乳N（7.77～8.49 g/kg）和K（6.42～7.24 g/kg）含量呈增加趨勢(shì)，而施用氮肥對(duì)膠乳P（3.35～3.51 g/kg）和Mg（1.99～2.23 g/kg）含量影響不大。施氮條件下，膠乳N、P、K含量與干膠產(chǎn)量均具有較好的正相關(guān)關(guān)系。施氮加大了割膠帶走N、K和Mg量，且隨著施氮的增加呈增加趨勢(shì)。綜上，施用氮肥有助于提升橡膠樹(shù)干膠產(chǎn)量，高株產(chǎn)是以養(yǎng)分大量損失為代價(jià)。

關(guān)鍵詞：橡膠樹(shù);施氮量;干膠產(chǎn)量;膠乳礦質(zhì)養(yǎng)分

中圖分類(lèi)號(hào)：S794.1????? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Rubber Yield and Latex Mineral Nutrients Variation under Different Nitrogen Application Rates

WANG Dapeng1， WU Min1， WEI Jiashao， XUE Xinxin1， MA Zhaoma WANG Guihua1， CHA Zhengzao

1. Rubber Research Institute， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences / Key Laboratory of Rubber Tree Biology， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Haikou， Hainan 571101， China; 2. College of Resources and Environmental Sciences， China Agricultural University， Beijing 100193， China

Abstract： A field experiment was conducted to study the rubber yield and latex mineral nutrients variation under 4 nitrogen （N） levels（0; Low N 100 kg/hm2; Medium N 230 kg/hm2; High N 400 kg/hm2）. Together with phosphate and potash fertilizer， the dry rubber yield of different N treatments was 4.65–6.37 kg， and the dry rubber yield was significantly increased by high N application（P<0.05）. With the increase of N application rate， the dry rubber yield increased. The dry rubber content（30.84%–33.96%） and total solids（34.80%–37.92%） both tended to decrease， but no significant difference was found among different treatments. The contents of N（7.77–8.49 g/kg） and K（6.42–7.24 g/kg） in latex tended to increase， while little effect occurred on the contents of P（3.35–3.51 g/kg） and Mg（1.99–2.23 g/kg）. With the presence of N application， the content of N， P and K in latex was positively correlated with the dry rubber yield. N application increased the amount of N， K and Mg removed by latex tapping， and tended to be enlarged with the increase of N application. In conclusion， application of N fertilizer contributes to the dry rubber yield increase which is also at the expense of nutrient loss in latex.

Keywords： Rubber tree; nitrogen fertilizer rate; dry rubber yield; latex mineral nutrients

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.09.015

合理施用氮肥對(duì)于作物獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、提高氮利用率、維持土壤氮肥力和減少氮損失具有重要意義[1-2]。確定合理的施氮量、施氮時(shí)期、施氮方法和氮肥品種是合理施用氮肥的重要措施[3-5]。大量研究表明，當(dāng)施氮量較低時(shí)，所施入的氮肥不能滿(mǎn)足作物對(duì)氮素的需求，作物產(chǎn)量較低，沒(méi)有發(fā)揮作物品種的產(chǎn)量潛力，同時(shí)增加了對(duì)土壤氮庫(kù)的消耗[6-7];當(dāng)施氮過(guò)量時(shí)，所施入氮肥遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)作物對(duì)氮素的吸收能力，此時(shí)作物產(chǎn)量不會(huì)進(jìn)一步增加，肥料氮除在土壤中大量累積外同時(shí)會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的環(huán)境損失[8-9];當(dāng)施氮量合理時(shí)，施入氮肥能夠較好地滿(mǎn)足作物對(duì)氮素的需求，實(shí)現(xiàn)較高的產(chǎn)量目標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益，維持了土壤氮肥力，同時(shí)環(huán)境損失較低[9-10]。從上述研究中可以看出，合理施氮量的確定是合理施用氮肥的重要基礎(chǔ)和關(guān)鍵，對(duì)于作物高產(chǎn)和氮高效利用具有重要意義。

橡膠（Hevea brasiliensis）是熱帶地區(qū)典型的經(jīng)濟(jì)作物，是重要的戰(zhàn)略物資。與泰國(guó)、印度尼西亞和馬來(lái)西亞等主要產(chǎn)膠國(guó)相比，我國(guó)植膠區(qū)的自然條件較差，土壤較為貧瘠，施肥一直都是我國(guó)橡膠樹(shù)生產(chǎn)管理中的一個(gè)重要措施[11-12]。如通過(guò)研究海南橡膠樹(shù)營(yíng)養(yǎng)狀況、植膠區(qū)土壤肥力特性及肥料效應(yīng)，何向東等[11]制定了4種橡膠樹(shù)專(zhuān)用復(fù)合肥，并取得了較好的生產(chǎn)效果。然而經(jīng)過(guò)多年來(lái)的植膠生產(chǎn)，我國(guó)植膠區(qū)土壤養(yǎng)分大面積下降、橡膠單產(chǎn)提升困難等問(wèn)題凸顯[13-15]。在當(dāng)前我國(guó)植膠區(qū)土壤肥力大面積下降的背景下，橡膠樹(shù)施肥技術(shù)的改進(jìn)和進(jìn)一步提升對(duì)于我國(guó)天然橡膠的增產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)顯得尤為重要。氮肥在作物產(chǎn)量和品質(zhì)形成中發(fā)揮關(guān)鍵作用[4-5]，因此明確氮肥對(duì)膠乳產(chǎn)量和質(zhì)量的調(diào)控作用，有助于進(jìn)一步認(rèn)識(shí)橡膠樹(shù)的高產(chǎn)機(jī)理，而該方面的研究卻鮮見(jiàn)

報(bào)道。本研究采用田間試驗(yàn)，研究了不同施氮水平下橡膠樹(shù)產(chǎn)量效應(yīng)及膠乳礦質(zhì)養(yǎng)分變化，以期為高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)橡膠樹(shù)施肥技術(shù)提供參考依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 研究區(qū)概況

田間試驗(yàn)位于海南省儋州市中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)場(chǎng)五隊(duì)（地理坐標(biāo)109°29′8.4″ E，19°29′8.4″ N）。該區(qū)屬熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫23.8 ℃，年平均降雨1 650 mm，其熱帶季風(fēng)氣候特征顯著，旱季雨季交替明顯。試驗(yàn)期間降雨量與氣溫變化見(jiàn)圖1。試驗(yàn)區(qū)栽培橡膠樹(shù)品種為‘熱研7-33-97，1997年定植，2003年開(kāi)割，行距6 m，株距3.5 m。試驗(yàn)?zāi)z樹(shù)采用S/2 d3 1.5% ET割制（即1/2樹(shù)圍、3天1刀、1.5%乙烯利刺激）。試驗(yàn)區(qū)土壤類(lèi)型為花崗片麻巖發(fā)育磚紅壤，表層土壤（0～20 cm）基本理化性質(zhì)為pH 4.80（水土比2.5∶1）、全氮0.59 g/kg、有機(jī)質(zhì)10.91 g/kg、速效鉀41.17 mg/kg和有效磷19.65 g/kg。

1.2? 田間試驗(yàn)

參考文獻(xiàn)[16]，試驗(yàn)共設(shè)置4個(gè)氮肥處理：1）不施氮，作為試驗(yàn)對(duì)照，N0;2）低氮處理，100 kg/hm2（每棵樹(shù)施氮0.21 kg），N100;3）中氮處理，230 kg/hm2（每棵樹(shù)施氮0.48 kg），N230;4）高氮處理，400 kg/hm2（每棵樹(shù)施氮0.84 kg），N400。根據(jù)觀測(cè)資料計(jì)算，樹(shù)齡16～20年的橡膠樹(shù)當(dāng)年生長(zhǎng)和產(chǎn)膠每棵樹(shù)施氮約需0.42 kg。采用氮素平衡計(jì)算公式：施氮量≈需氮量，則施氮量約為200 kg/hm2。鑒于目前海南植膠區(qū)土壤氮肥力很低的現(xiàn)狀，施氮量上調(diào)30 kg/hm2，以培育土壤氮庫(kù)，提高土壤肥力。因此在試驗(yàn)中，將中氮處理N230作為一個(gè)較為適宜的施氮處理。試驗(yàn)為隨機(jī)區(qū)組，3次重復(fù)，共12個(gè)小區(qū)，每小區(qū)膠樹(shù)10株。田間試驗(yàn)于2016年進(jìn)行。氮肥選用尿素（含N 46%），分別于4月上旬、7月上旬和9月上旬分3次均勻施入，肥料穴施。為更好地反映氮肥的肥效，4個(gè)處理均要保證磷鉀肥等養(yǎng)分的充足供應(yīng)。磷肥選用鈣鎂磷肥（含P2O5 18%），施用量為75 kg/hm2（每棵樹(shù)施P2O5 0.158 kg）。鉀肥選用氯化鉀（含K2O 60%），施用量為150 kg/hm2（每棵樹(shù)施K2O 0.315 kg）。磷鉀肥均于1月下旬一次性集中施入，肥料穴施。試驗(yàn)期間記錄試驗(yàn)區(qū)每刀次的單株膠乳產(chǎn)量，并測(cè)定其干膠含量（DRC）和總固含量，單株干膠產(chǎn)量（kg）=膠乳產(chǎn)量（kg）×DRC（%）。干膠中礦質(zhì)養(yǎng)分中全氮采用H2SO4-H2O2消煮-靛酚藍(lán)比色法測(cè)定[17]、磷采用H2SO4-H2O2消煮-鉬銻抗比色法測(cè)定[17]、鉀采用H2SO4-H2O2消煮-火焰光度法測(cè)定[17]、鎂采用H2SO4-H2O2消煮-原子吸收分光光度法測(cè)定[17]。

1.3? 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理采用Microsoft Excel 2003軟件進(jìn)行。方差分析和相關(guān)性分析采用SAS 8.1（SAS Institute Inc.，Cary，NC，USA）軟件進(jìn)行，各處理平均值的比較采用最小顯著差異法（LSD）。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 不同施氮水平下干膠含量、總固形物和干膠產(chǎn)量

不同施氮處理干膠含量年內(nèi)變化規(guī)律大體一致（圖2A）。4月下旬開(kāi)割后先迅速下降，6月份后逐漸趨于平穩(wěn)（期間略有波動(dòng)），年內(nèi)變化整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。不同施氮水平年平均干膠含量介于30.84%～33.96%之間，隨著施氮量的增加，干膠含量呈降低趨勢(shì)，但統(tǒng)計(jì)上無(wú)顯著性差異（表1）。各處理總固形物年內(nèi)變化規(guī)律與干膠含量變化趨勢(shì)相似（圖2B），開(kāi)割后先迅速下降后逐漸趨向平穩(wěn)，年內(nèi)變化基本呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。不同施氮水平年平均總固形物含量介于34.80%～37.92%之間，隨著施氮量的增加，總固形物含量呈降低趨勢(shì)，但統(tǒng)計(jì)上也沒(méi)有表現(xiàn)出顯著性差異（表1）。各處理每刀次單刀產(chǎn)量年內(nèi)變化規(guī)律也基本相似（圖2C），但波動(dòng)較大。在當(dāng)年的試驗(yàn)條件下，各處理在7月份、11月份和12月份表現(xiàn)出較高的單刀產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)。從整年的單株干膠產(chǎn)量來(lái)看（表1），不同施氮水平干膠產(chǎn)量介于4.65～6.37 kg。與不施氮N0相比，高施氮量N400顯著提高了單株干膠產(chǎn)量（P<0.05），而低施氮量N100和中施氮量N230雖然對(duì)單株干膠產(chǎn)量具有一定的促進(jìn)作用，但并沒(méi)有達(dá)到顯著水平。

2.2? 不同施氮水平下膠乳礦質(zhì)養(yǎng)分

不同施氮處理膠乳N、P、K和Mg含量年內(nèi)變化規(guī)律大體一致（圖3）。各處理膠乳N含量呈現(xiàn)先迅速上升后波動(dòng)下降，隨后逐漸趨向平穩(wěn)，年內(nèi)膠乳N含量整體變化表現(xiàn)為略有增加趨勢(shì)（圖3A）。不同施氮水平下膠乳N含量介于7.77～8.49 g/kg（圖4），因割膠膠乳帶走N量36.23～54.19 g（圖5）。與不施氮N0相比，高施氮量N400顯著提高了膠乳N含量和顯著增加了割膠膠乳帶走N量（P<0.05），而低施氮量N100和中施氮量N230并沒(méi)有顯著差異。從膠乳N含量與干膠產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)系來(lái)看，二者呈極顯著相關(guān)關(guān)系（R2=0.525 4**，P<0.01）。各處理膠乳P含量呈現(xiàn)先下降后持續(xù)波動(dòng)上升，年內(nèi)膠乳P含量整體變化表現(xiàn)為增加趨勢(shì)（圖3B）。不同施氮水平下膠乳P含量介于3.35～3.51 g/kg（圖4），因割膠膠乳帶走P量16.38～22.48 g（圖5）。與不施氮N0相比，其他施氮處理對(duì)膠乳P含量影響不大，雖然施氮增加了因割膠膠乳帶走P量，但之間也無(wú)顯著性差異。從膠乳P含量與干膠產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)系來(lái)看，二者呈顯著相關(guān)關(guān)系（R2= 0.350 8*，P<0.05）。

各處理膠乳K含量呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢(shì)，至7月下旬突然下降后持續(xù)波動(dòng)上升，年內(nèi)膠乳K含量整體變化表現(xiàn)為增加趨勢(shì)（圖3C）。不同施氮水平下膠乳K含量介于6.42～7.24 g/kg（圖4），因割膠膠乳帶走K量29.93～46.41 g（圖5）。與不施氮N0相比，高施氮量N400顯著提高了膠乳K含量和顯著增加了割膠膠乳帶走K量（P<0.05），低施氮量N100和中施氮量N230雖在一定程度上提高了膠乳K含量和增加了割膠膠乳帶走K量，但統(tǒng)計(jì)上并無(wú)顯著差異。從膠乳K含量與干膠產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)系來(lái)看，二者呈顯著相關(guān)關(guān)系（R2= 0.435 8*，P<0.05）。各處理膠乳Mg含量呈現(xiàn)先下降后上升，在6月上旬和9月上旬形成兩個(gè)峰值，年內(nèi)膠乳Mg含量整體變化表現(xiàn)為增加趨勢(shì)（圖3D）。不同施氮水平下膠乳Mg含量介于1.99～2.23 g/kg（圖4），因割膠膠乳帶走M(jìn)g量9.25～14.13 g（圖5）。與不施氮N0相比，其他3個(gè)施氮處理對(duì)膠乳Mg含量影響不大。隨著施氮量的增加，割膠膠乳帶走M(jìn)g量呈增加趨勢(shì)，高施氮量N400水平下割膠帶走M(jìn)g量最高。從膠乳Mg含量與干膠產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)系來(lái)看，二者不存在顯著相關(guān)關(guān)系（R2=0.044 5，P>0.05）。

3? 討論

氮肥在作物產(chǎn)量和品質(zhì)形成中發(fā)揮了關(guān)鍵作用[4-5]。王月福等[18]的研究表明，在一定范圍內(nèi)，增施氮肥對(duì)小麥提高籽粒產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量具有重要意義。對(duì)水稻[19]和玉米[20]等作物施氮量的研究也得到相似的結(jié)論。對(duì)蘋(píng)果施氮量的研究發(fā)現(xiàn)[21]，不同施氮水平下蘋(píng)果樹(shù)單株產(chǎn)量和單果質(zhì)量等均以中氮水平（200 kg/hm2）最高，顯著地高于低氮處理（100 kg/hm2）和高氮處理（300 kg/hm2）。可見(jiàn)，氮肥對(duì)作物產(chǎn)量或質(zhì)量的促進(jìn)作用，均需在一定施氮量范圍內(nèi)。超過(guò)最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量施氮量或最高產(chǎn)量施氮量后，不僅不會(huì)增加產(chǎn)量，反而在一定程度上會(huì)降低產(chǎn)量[4-5]。本研究結(jié)果表明，與不施氮相比，高施氮量（400 kg/hm2）顯著提高了單株干膠產(chǎn)量（P<0.05），而低施氮量（100 kg/hm2）和中施氮量（230 kg/hm2）并沒(méi)有顯著提高干膠產(chǎn)量（表1），這與前人研究結(jié)果不同[18-21]。究其原因：1）橡膠樹(shù)為多年生高大喬木，樹(shù)體儲(chǔ)藏營(yíng)養(yǎng)對(duì)短期內(nèi)干膠產(chǎn)量（次生代謝產(chǎn)物）的影響可能很大，對(duì)氮肥效應(yīng)的響應(yīng)較為滯后。因此在試驗(yàn)中，僅有高施氮量顯著提高了單株干膠產(chǎn)量，低施氮量和中施氮量對(duì)橡膠樹(shù)產(chǎn)量的促進(jìn)效應(yīng)并沒(méi)有表現(xiàn)出顯著水平。但值得說(shuō)明的是，較低的施氮水平對(duì)橡膠樹(shù)產(chǎn)量仍表現(xiàn)出一定的促進(jìn)效應(yīng)，增施氮肥有助于提升橡膠樹(shù)干膠產(chǎn)量。2）我們前期研究表明，在高溫、高濕和強(qiáng)降雨的熱帶季風(fēng)氣候條件下，氮肥施入橡膠林酸性磚紅壤后具有較高的損失率[22]和較低的殘留率[23]。推測(cè)，在本研究中的氣候、土壤和施肥（穴施）條件下橡膠樹(shù)對(duì)氮肥的吸收率可能較低，由此可能在一定程度上掩蓋了試驗(yàn)中的氮肥效應(yīng)。因此，迫切地需要進(jìn)一步改進(jìn)施肥方式，增加橡膠樹(shù)對(duì)氮肥吸收和降低氮肥損失，這值得深入研究。

從施氮后膠乳養(yǎng)分變化的結(jié)果來(lái)看（圖4），與不施氮相比，施用氮肥提高了膠乳中N和K含量，隨著施氮量的增加膠乳中N和K含量呈增加趨勢(shì)，而施用氮肥對(duì)膠乳P和Mg含量的影響不大。前人研究結(jié)果表明[24-25]，與不施肥相比，單施氮肥或與磷鉀肥的配合施用能夠提高膠乳中N、K含量。本研究結(jié)果與前人結(jié)果一致。同時(shí)前人研究還發(fā)現(xiàn)[24]，單施氮肥提高了膠乳Mg的含量，而降低了P的含量。這與本研究結(jié)果不同。研究表明[26]，海南植膠區(qū)土壤普遍缺鎂，橡膠樹(shù)常發(fā)生缺鎂癥狀，而施用鉀肥會(huì)加劇葉片缺鎂癥狀的發(fā)生，同時(shí)可能會(huì)引起膠乳Mg含量的下降。在本研究中由于鉀肥的施用，可能降低了氮肥提高膠乳Mg含量的作用，同時(shí)由于磷肥配合施用可能導(dǎo)致膠乳P含量并沒(méi)有下降。除對(duì)膠乳礦質(zhì)養(yǎng)分含量影響外，施氮量的增加，提高了橡膠樹(shù)干膠產(chǎn)量，因此隨著施氮量的增加，加大了割膠膠乳帶走礦質(zhì)養(yǎng)分量（圖5）。另外本研究表明，干膠產(chǎn)量與膠乳N、P、K含量均具有較好的正相關(guān)關(guān)系（圖6）。這些數(shù)據(jù)較好地證實(shí)了此前高株產(chǎn)是以養(yǎng)分大量損失為代價(jià)的結(jié)論[27-28]。

4? 結(jié)論

（1）配施磷鉀肥的條件下，施用氮肥有助于提升橡膠樹(shù)干膠產(chǎn)量。

（2）隨著施氮量的增加，膠乳N和K含量呈增加趨勢(shì)，施用氮肥對(duì)膠乳P和Mg含量的影響不大。

（3）施用氮肥提高了割膠帶走礦質(zhì)養(yǎng)分量，高株產(chǎn)是以養(yǎng)分大量損失為代價(jià)。

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