橡膠開割樹有機(jī)肥替代化肥效果研究

劉俊良 林清火 張琪昕 賈笑英 李建華 羅微 李智全

(1農(nóng)業(yè)農(nóng)村部橡膠樹生物學(xué)與遺傳資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/省部共建國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地—海南省熱帶作物栽培生理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部儋州熱帶作物科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站 海南儋州571737;2中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所 海南海口 571101;3海南省農(nóng)墾科學(xué)院集團(tuán)有限公司 海南?？?570311)

為有效保持膠園肥力和橡膠產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，膠園施肥不宜單施化肥，應(yīng)重施有機(jī)肥，以有機(jī)肥為主，配合施用化肥。相關(guān)研究表明，有機(jī)肥中有機(jī)質(zhì)含量豐富，施入土壤后，能有效地改善土壤結(jié)構(gòu)、理化狀況和生物特性，形成微團(tuán)聚體，熟化土壤，提高土壤肥力，增強(qiáng)土壤保水供肥能力和緩沖能力［1］，為作物的生長創(chuàng)造良好的土壤條件；其次，有機(jī)肥在土壤中腐解后，為土壤微生物活動(dòng)提供能量和養(yǎng)料，促進(jìn)微生物活動(dòng)，加速有機(jī)質(zhì)分解，產(chǎn)生的活性物質(zhì)等能促進(jìn)作物的生長和提高農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)［2-3］；另外，有機(jī)肥含養(yǎng)分多但相對(duì)含量低，釋放緩慢，而化肥單位養(yǎng)分含量高，成分少，釋放快，兩者合理配合施用，相互補(bǔ)充，有機(jī)質(zhì)分解產(chǎn)生的有機(jī)酸還能促進(jìn)土壤和化肥中礦質(zhì)養(yǎng)分的溶解，有機(jī)肥與化肥相互促進(jìn)，有利于作物吸收，提高肥料的利用率［4-5］。有資料表明，許多學(xué)者開展了有機(jī)肥部分替 代化肥的研究［6］，其中糧食［7］、果樹［8］、蔬菜［9］、茶葉［10］等作物的相關(guān)報(bào)道較多，主要結(jié)論是有機(jī)肥部分替代化肥具有節(jié)本增效、提質(zhì)增效及改善環(huán)境等作用。在橡膠生產(chǎn)上，橡膠園開溝施用有機(jī)肥對(duì)提高土壤養(yǎng)分和改良土壤物理性狀均有良好的效果［11］。云南熱帶作物研究所比較了橡膠樹無性系RRIM600施用有機(jī)肥與氮磷肥的效果，結(jié)果表明，每年施用牛欄肥25 kg，連續(xù)施用4年后，比對(duì)照橡膠樹（不施肥）增產(chǎn)干膠7.0%～15.3%［11］。關(guān)于利用有機(jī)肥部分替代化肥施用對(duì)橡膠割膠生產(chǎn)的影響尚未見報(bào)道。因此，筆者在開割橡膠園設(shè)置了15%及25%兩個(gè)有機(jī)肥替代化肥水平，與正?；视昧窟M(jìn)行比較，分析不同有機(jī)肥替代化肥處理及常規(guī)施肥對(duì)割膠生產(chǎn)、膠樹樹體營養(yǎng)及膠園土壤養(yǎng)分的影響，以期為橡膠樹有機(jī)肥替代化肥施用的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)置在海南省海膠集團(tuán)下屬不同市縣的分公司（表1）。試驗(yàn)基地共44.27 hm2，全部為開割膠園，樹相整齊，地塊平坦或坡度平緩、整齊，肥力差異較小。試驗(yàn)區(qū)面積30.52 hm2，22個(gè)樹位；對(duì)照13.75 hm2，10個(gè)樹位，橡膠樹定植年度為1999－2010年。

1.1.2 試材

試驗(yàn)品系為PR107、熱研7-33-97及熱研7-20-59（表1）。

表1 試驗(yàn)基地基本情況表

1.1.3 試驗(yàn)肥料

試驗(yàn)主要采用橡膠專用肥（N∶P2O5∶K2O＝14∶7∶9）及純牛肥（有機(jī)質(zhì)145 g/kg，全氮3.83 g/kg，全磷2.1 g/kg，全鉀1.6 g/kg）。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)選擇有機(jī)肥（純牛肥）部分替代橡膠專用肥，設(shè)置15%和25%兩個(gè)替代水平。設(shè)置3個(gè)處理：處理1，常規(guī)施橡膠專用肥2 kg（CK）；處理2，專用肥減量15%＋對(duì)應(yīng)有機(jī)肥，等量計(jì)算公式為“2×15%×14%＝0.383%x”，即專用肥1.7 kg＋10.97 kg純牛肥；處理3，專用肥減量25%＋對(duì)應(yīng)有機(jī)肥，等量計(jì)算公式為“2×25%×14%＝0.383%x”，即專用肥1.5 kg＋18.28 kg純牛肥。

試驗(yàn)布置后，連續(xù)2年測(cè)定橡膠樹產(chǎn)量、干膠含量、當(dāng)年新增死皮率、增粗等情況，監(jiān)測(cè)樹體營養(yǎng)及膠園土壤養(yǎng)分變化情況等。

1.2.2 采樣方法

1.2.2.1 葉片樣品

時(shí)間大約在每年的7－9月，采用“V”形采樣路線，選擇10～20株隨機(jī)均勻分布、生長正常的橡膠樹作為采樣樹，采集樹冠下層主側(cè)枝上穩(wěn)定老化的頂蓬葉。在每株樣樹兩側(cè)各采集1蓬頂蓬葉，在每蓬葉上取其基部上的2片復(fù)葉，去掉復(fù)葉兩旁的小葉，留下中間的小葉作為樣品，將一個(gè)樹位所采集的樣品葉片合在一起，作為該樹位的分析樣品［12］。

1.2.2.2 土壤樣品

采用“S”字形取樣路線，取樣深度為0～30 cm，每個(gè)樹位取5～10個(gè)點(diǎn)的土壤混合均勻，采用十字交叉法縮分，保留1 kg土樣。

1.2.3 養(yǎng)分測(cè)定

1.2.3.1 土壤全氮含量

1.2.3.2 葉片氮磷鉀鈣含量

用于測(cè)定葉片氮磷的樣品需先經(jīng)濃H2SO4消化。葉片氮含量測(cè)定采用納氏試劑－比色法，磷含量測(cè)定采用鉬銻抗比色法，鉀含量測(cè)定采用干灰化－火焰光度法，用原子吸收分光光度法測(cè)定鈣和鎂含量［13］。

1.2.4 膠園管理

膠園主要采取以下管理措施：（1）挖溝長、寬、深分別為2、0.6、0.5 m的肥溝，挖出泥土用于維修梯田、土埂和露根培土；（2）割膠、病蟲害防治等措施按照生產(chǎn)單位統(tǒng)一要求高標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

1.2.5 數(shù)據(jù)采集

按照樹位分別計(jì)算產(chǎn)量，包括標(biāo)膠和雜膠，膠水干膠含量利用微波測(cè)含儀進(jìn)行測(cè)定；每個(gè)樹位各選50株正常樹（不選邊行樹，選定后編號(hào)）定點(diǎn)測(cè)定增粗?jǐn)?shù)據(jù)，觀測(cè)新增死皮情況，以試驗(yàn)前一年測(cè)定的數(shù)據(jù)作為基數(shù)。

1.2.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

原始數(shù)據(jù)的整理，圖表的產(chǎn)生均由Excel 2003軟件處理，部分?jǐn)?shù)據(jù)采用成對(duì)法t測(cè)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析［14］。“*”表示同一分公司處理區(qū)和對(duì)照區(qū)在10%顯著性水平上差異顯著，“**”表示在5%顯著性水平上差異顯著，“***”表示在1%顯著性水平上差異顯著，其他未標(biāo)注“*”的代表差異不顯著。

通過橫向?qū)Ρ葍山M曲線，兩類鹽巖無論是否含有泥質(zhì)夾層，均有以下特點(diǎn)：(1)鹽巖經(jīng)鹵水飽和處理后峰值強(qiáng)度明顯小于天然鹽巖；(2)飽水曲線的屈服過程都短于天然狀態(tài)下的鹽巖；(3)飽和狀態(tài)下鹽巖在彈性形變階段較緩；(4)飽和狀態(tài)下的鹽巖應(yīng)變軟化現(xiàn)象比天然狀態(tài)下更加明顯。究其原因，天然狀態(tài)下鹽巖在飽和鹵水的條件下被軟化，其彈性模量減小，導(dǎo)致彈性階段變緩；同時(shí)導(dǎo)致試件的破壞更容易發(fā)生；對(duì)比其破壞過程，飽和狀態(tài)下試樣在應(yīng)力不斷施加的過程中裂隙擴(kuò)展速度大于天然試樣，以致到達(dá)峰值應(yīng)力時(shí)屈服過程短于天然試件。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)肥替代化肥處理對(duì)割膠生產(chǎn)的影響

2.1.1 對(duì)單株產(chǎn)量的影響

對(duì)所有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可知，2019年對(duì)照區(qū)單株產(chǎn)量為2.93 kg/株，15%有機(jī)肥替代處理為2.96 kg/株，25%替代為3.15 kg/株；而2020年對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)分別為3.65，3.89和4.11 kg/株，整體表現(xiàn)出遞增的規(guī)律性，說明在本試驗(yàn)條件下有機(jī)肥替代化肥的量越大，單株產(chǎn)量越高。對(duì)單個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果如表2所示，試驗(yàn)布置第一年（2019年），西聯(lián)片紅衛(wèi)隊(duì)15%有機(jī)肥替代處理下，橡膠樹單株產(chǎn)量與對(duì)照相比增幅達(dá)到12.13%，在10%顯著性水平上差異顯著；陽江片十九隊(duì)25%有機(jī)肥替代處理與對(duì)照相比增幅為-22.99%，在5%顯著性水平上差異顯著；而陽江片十八隊(duì)25%有機(jī)肥替代處理與對(duì)照相比增幅達(dá)33.12%，在1%顯著性水平上差異顯著。試驗(yàn)布置第二年（2020年），西聯(lián)片紅衛(wèi)隊(duì)25%有機(jī)肥替代處理與對(duì)照相比增幅為61.11%，在5%顯著性水平上差異顯著。其他處理與對(duì)照相比，未表現(xiàn)出顯著差異水平。

表2 各試驗(yàn)點(diǎn)開割樹單株產(chǎn)量情況（2019—2020年）

2.1.2 對(duì)單位面積總產(chǎn)量的影響

匯總分析發(fā)現(xiàn)，2019年對(duì)照區(qū)單位面積總產(chǎn)量為842.25 kg/hm2，15%有機(jī)肥替代為867.75 kg/hm2，25%替代為912.3 kg/hm2，該年度體現(xiàn)了遞增的規(guī)律性，而2020年對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)分別為784.65，777和815.4 kg/hm2，則沒有體現(xiàn)出一定的規(guī)律性。對(duì)各個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，結(jié)果如表3所示，試驗(yàn)布置第一年，西聯(lián)片紅衛(wèi)隊(duì)15%有機(jī)肥替代處理下，單位面積總產(chǎn)量與對(duì)照相比增幅為20.78%，在5%顯著性水平上差異顯著。其他處理與對(duì)照相比，未表現(xiàn)出顯著差異水平。

表3 各試驗(yàn)點(diǎn)開割樹單位面積總產(chǎn)情況（2019—2020年）

2.1.3 對(duì)干膠含量的影響

數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，2019年對(duì)照區(qū)干膠含量為31.68%，15%有機(jī)肥替代為31.66%，25%有機(jī)肥替代為32.19%，2020年對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)分別為29.80%，30.20%和29.78%，總體上沒有體現(xiàn)出一定的規(guī)律性。對(duì)各個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行深入分析，結(jié)果如表4所示，試驗(yàn)布置第二年，西聯(lián)片紅衛(wèi)隊(duì)15%有機(jī)肥替代處理下，干膠含量與對(duì)照相比增幅為-5.46%，在10%顯著性水平上差異顯著；25%有機(jī)肥替代處理與對(duì)照相比增幅為-6.58%，在5%顯著性水平上差異顯著。其他處理與對(duì)照相比，未表現(xiàn)出顯著差異水平。

表4 各試驗(yàn)點(diǎn)開割樹干膠含量情況（2019—2020年）

2.1.4 對(duì)當(dāng)年新增死皮率的影響

對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析可知，2019年對(duì)照區(qū)當(dāng)年新增死皮率為0.28%，15%有機(jī)肥替代為0.30%，25%有機(jī)肥替代為0.25%，2020年對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)分別為0.30%，0.29%和0.27%。除2019年的15%有機(jī)肥替代處理下當(dāng)年新增死皮率比對(duì)照高外，其他年份及處理體現(xiàn)了遞減的規(guī)律性，說明有機(jī)肥替代化肥后，有利于降低橡膠開割樹的當(dāng)年新增死皮率。如表5所示，試驗(yàn)布置第一年，西聯(lián)片紅衛(wèi)隊(duì)15%有機(jī)肥替代處理下，橡膠樹當(dāng)年新增死皮率與對(duì)照相比增幅為-12.90%，在10%顯著性水平上差異顯著；25%有機(jī)肥替代處理與對(duì)照相比增幅為-19.35%，在5%顯著性水平上差異顯著。試驗(yàn)布置第二年，金江新星1組3隊(duì)15%有機(jī)肥替代處理與對(duì)照比較，增幅為-28.21%，在5%顯著性水平上差異顯著。其他處理與對(duì)照相比，未表現(xiàn)出顯著差異水平。

表5 各試驗(yàn)點(diǎn)開割樹當(dāng)年新增死皮率情況（2019—2020年）

2.2 有機(jī)肥替代化肥處理對(duì)橡膠樹增粗的影響

對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析后發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥替代化肥能夠促進(jìn)膠樹的增粗，2019年對(duì)照區(qū)增粗為3.22 cm，15%有機(jī)肥替代為3.12 cm，25%有機(jī)肥替代為3.17 cm，未體現(xiàn)出一定的規(guī)律性；而2020年對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)分別為2.44，2.80和3.11 cm，總體體現(xiàn)了遞增的規(guī)律性。如表6所示，試驗(yàn)第二年，西聯(lián)片紅衛(wèi)隊(duì)兩個(gè)替代水平及陽江十九隊(duì)25%有機(jī)肥替代處理與對(duì)照相比，都在1%的顯著性水平上差異顯著。

表6 各試驗(yàn)點(diǎn)橡膠樹增粗情況（2019—2020年）

2.3 試驗(yàn)區(qū)及對(duì)照區(qū)橡膠樹樹體營養(yǎng)狀況

橡膠樹正常生長時(shí)葉片養(yǎng)分含量指標(biāo)為N 3.2%～3.4%，P 0.21%～0.23%，K 0.9%～1.1%，Ca 0.6%～1.0%，Mg 0.35%～0.45%［15］。 根 據(jù) 各 試 驗(yàn) 點(diǎn)2019－2020年橡膠樹葉片樣品養(yǎng)分含量測(cè)定結(jié)果，對(duì)照區(qū)膠樹葉片樣品氮含量在3.2%以下有10個(gè)樹位，占總數(shù)的50%；15%有機(jī)肥替代后氮含量低于3.2%的有9個(gè)樹位，占40.90%；25%有機(jī)肥替代有8個(gè)，占36.36%，說明膠樹缺氮較為嚴(yán)重。對(duì)照區(qū)磷含量在0.21%以下有7個(gè)，占總數(shù)的35%；15%有機(jī)肥替代后磷含量低于0.21%的有7個(gè)，占31.82%；25%有機(jī)肥替代有5個(gè)，占22.73%，說明橡膠樹樹體磷含量較低。鉀含量均在0.9%以上，鈣含量均在0.6%以上，表明對(duì)照區(qū)及處理區(qū)橡膠樹鉀、鈣均處于正?；蜇S富狀態(tài)。而對(duì)照區(qū)鎂含量在0.35%以下有20個(gè)，占總數(shù)的100%；15%有機(jī)肥替代后鎂含量低于0.35%的有22個(gè)，占100%；25%有機(jī)肥替代有20個(gè)，占90.91%，說明缺鎂非常嚴(yán)重。整體而言，有機(jī)肥替代處理后橡膠樹的樹體營養(yǎng)狀況略優(yōu)于對(duì)照區(qū)，但差異較小，未達(dá)到顯著水平；綜合分析各試驗(yàn)點(diǎn)的膠樹葉片養(yǎng)分含量情況，如圖1、2所示。

圖1 2019年橡膠樹葉片養(yǎng)分含量情況

圖2 2020年橡膠樹葉片養(yǎng)分含量情況

2.4 試驗(yàn)區(qū)及對(duì)照區(qū)膠園土壤養(yǎng)分含量情況

要求橡膠園土壤養(yǎng)分含量指標(biāo)為：全氮含量0.8～0.14 g/kg，速效磷含量5～8 mg/kg，速效鉀含量 40～60 mg/kg，有機(jī)質(zhì)含量20～25 g/kg［16］。根據(jù)各試驗(yàn)點(diǎn)2019－2020年膠園土壤養(yǎng)分含量測(cè)定結(jié)果可知，試驗(yàn)點(diǎn)膠園土壤養(yǎng)分含量相對(duì)穩(wěn)定，如表7所示。試驗(yàn)第一年，僅有西聯(lián)片紅衛(wèi)隊(duì)25%有機(jī)肥替代處理下速效磷與對(duì)照相比增幅達(dá)161.19%，在1%的顯著性水平上差異顯著；陽江片十九隊(duì)25%有機(jī)肥替代處理下速效磷與對(duì)照相比增幅為69.55%，在10%的顯著性水平上差異顯著。試驗(yàn)第二年僅有西聯(lián)紅衛(wèi)隊(duì)15%有機(jī)肥替代處理下有機(jī)質(zhì)與對(duì)照相比增幅為-11.78%，在5%的顯著性水平上差異顯著。陽江十九隊(duì)15%有機(jī)肥替代處理下pH與對(duì)照相比提高了2.38%，差異極顯著；25%有機(jī)肥替代處理下pH與對(duì)照相比提高了3.67%，差異顯著。其他處理與對(duì)照相比，未表現(xiàn)出顯著差異水平。

表7 膠園土壤養(yǎng)分含量對(duì)比表（2019—2020年）

續(xù)表7 膠園土壤養(yǎng)分含量對(duì)比表（2019—2020年）

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

當(dāng)前橡膠生產(chǎn)上化肥的過量使用帶來土壤酸化和水體的富營養(yǎng)化［17］，而畜禽糞污因堆積而得不到有效利用，造成環(huán)境污染［18］。有機(jī)肥替代化肥，可使農(nóng)牧結(jié)合更緊密，把畜禽糞污利用起來，降低化肥使用量，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本，同時(shí)進(jìn)一步減少膠園土壤污染，達(dá)到“綠色環(huán)?！钡墓π?，還能提升膠乳質(zhì)量，是一舉多得的技術(shù)措施。

另外，相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析顯示，由于受疫情影響，2020年全年平均割膠刀數(shù)為48.38刀，而2019年為53.79刀，同比減少了5.41刀，在同等處理下，盡管2020年的單株產(chǎn)量比2019年高，但是單位面積總產(chǎn)量卻比2019年低；隨著有機(jī)肥替代化肥量的增加，橡膠樹單位面積總產(chǎn)量并未體現(xiàn)出一定的規(guī)律性，或許也受割膠刀數(shù)的影響。另外，各試驗(yàn)點(diǎn)橡膠樹定植年份相差較大，西聯(lián)紅衛(wèi)隊(duì)1999年定植，試驗(yàn)布置時(shí)正值高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)期；陽江十九隊(duì)2010年定植，試驗(yàn)進(jìn)行時(shí)正值撫管期向投產(chǎn)期的過渡；定植年份的不一致，對(duì)樹圍增粗的影響較大，各試驗(yàn)處理下橡膠開割樹增粗亦未隨替代水平的增加而體現(xiàn)一定的規(guī)律性。肥料試驗(yàn)需要較長時(shí)間才能體現(xiàn)出真實(shí)效果，而本次試驗(yàn)僅屬于初步探索階段，下一步仍需進(jìn)行系統(tǒng)深入研究。

3.2 結(jié)論

有機(jī)肥部分替代化肥試驗(yàn)布置后，經(jīng)連續(xù)2年觀測(cè)橡膠開割樹產(chǎn)量、干膠含量、當(dāng)年新增死皮率、增粗、樹體營養(yǎng)及膠園土壤養(yǎng)分含量等情況，發(fā)現(xiàn)有機(jī)肥替代化肥量的增加，能夠提高橡膠開割樹的單株產(chǎn)量，降低當(dāng)年新增死皮率，但對(duì)畝產(chǎn)、干膠含量以及增粗則沒有體現(xiàn)出遞增的規(guī)律性；樹體營養(yǎng)方面，有機(jī)肥替代處理后橡膠開割樹的樹體營養(yǎng)狀況略優(yōu)于對(duì)照區(qū)，但差異較小，未達(dá)到顯著水平；膠園土壤養(yǎng)分方面，處理區(qū)與對(duì)照區(qū)膠園土壤養(yǎng)分含量相對(duì)穩(wěn)定，差異較小。