奚如春，丁 銳，鄧小梅，莫寶盈，易立颯

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，廣東 廣州 510642)

油茶(Camellia oleifera Abel.)為我國特有的木本油料樹種。江西省是油茶主產(chǎn)區(qū)之一，在我國油茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展建設(shè)中發(fā)揮了極其重要地作用。該省現(xiàn)有油茶林75萬hm2，然而低產(chǎn)林面積超72萬hm2，占總面積的95%以上[1－2]。為了提高油茶林生產(chǎn)能力，必須加強(qiáng)集約化經(jīng)營管理[3]。養(yǎng)分是林木生長發(fā)育的基礎(chǔ)，科學(xué)合理的養(yǎng)分管理是提高油茶產(chǎn)能的根本技術(shù)途徑之一，而全面、準(zhǔn)確和系統(tǒng)地了解油茶林地土壤養(yǎng)分狀況和限制因子及其吸附特性，是指導(dǎo)養(yǎng)分管理的前提和關(guān)鍵[4]。當(dāng)前，我國油茶林地養(yǎng)分管理技術(shù)的相關(guān)研究報道尚少，其生產(chǎn)應(yīng)用程度也較低[5－7]。所以，開展油茶林地土壤養(yǎng)分診斷系統(tǒng)研究意義重大。

土壤養(yǎng)分狀況系統(tǒng)研究法(以下簡稱“ASI法”)是由美國農(nóng)化服務(wù)中心(Agro Services International Inc)Hunter博士于1980年首次提出，后經(jīng)Portch博士(Dowdle S.and S.Portch，1988)修改由PPI/PPIC項目引進(jìn)中國。該法集土壤養(yǎng)分狀況分析、吸附特征及植物養(yǎng)分效應(yīng)為一體，是比較系統(tǒng)、科學(xué)和準(zhǔn)確的土壤養(yǎng)分狀況分析方法，其操作具有系列化、程序化和標(biāo)準(zhǔn)化等特點，在指導(dǎo)我國農(nóng)田養(yǎng)分管理與測土配方施肥服務(wù)中突顯出其廣闊的應(yīng)用前景[8－10]。大量研究結(jié)果表明，ASI法與常規(guī)方法在土壤養(yǎng)分含量測定方面具有可比性，但常規(guī)方法提取元素單一、操作步驟繁多、耗時，并且對微量元素的提取需根據(jù)土壤酸堿性而采用不同的浸提劑等諸多不足，限制了養(yǎng)分的批量和快速測定[11－12]。ASI法引入我國已有20多年的歷史，在農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)中得到了一定程度的推廣應(yīng)用，如，筍用林[13]、油茶幼林[14]、白楊林[15]、橡膠園[16]、香蕉園[17]、水稻田[18]、蔬菜園[19－20]等土壤養(yǎng)分系統(tǒng)研究中取得了可喜進(jìn)展。文中應(yīng)用ASI法對江西省油茶林地不同母巖紅壤養(yǎng)分狀況進(jìn)行了系統(tǒng)研究，旨在闡述該區(qū)域內(nèi)油茶林地土壤養(yǎng)分狀況、吸附特征和限制因子，為指導(dǎo)我國油茶養(yǎng)分管理提供必要的理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品的采集與處理

2010年10月，在江西省袁州、章貢、永豐和進(jìn)賢等區(qū)縣選擇現(xiàn)有油茶成年林地，分別采集花崗巖(代號:JXH)、砂巖(代號:JXS)、千枚巖(代號:JXQ)和第四紀(jì)紅壤(代號:JXD)等4個不同母巖的土壤樣品。每個母巖類型各選擇20 m×20 m的采樣區(qū)3個，在每個采樣區(qū)按“S”型布置10個采集點，各采樣點要求保持一定的距離，以確保所采土壤樣品的代表性。3個樣地共隨機(jī)布置30個采樣點。采用土壤剖面法，在每個采樣點各采集0～40 cm的土樣約2.5 kg，將30個采樣點采集的土樣按母巖類型分別混合均勻，其總量為75 kg。帶回實驗室，自然風(fēng)干粉碎后過2 mm篩，充分混合后再從中隨機(jī)多點取出1.5 kg土壤樣品，供土壤有效養(yǎng)分分析測定用，余下的土壤樣品供溫室盆栽實驗用。

1.2 土壤有效養(yǎng)分含量的分析與測定

采用ASI分析測定方法，將上述土壤待測樣品委托中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所測土配方實驗室完成。測定項目包括土壤有機(jī)質(zhì)含量、pH 值、活性酸和 N、P、K、Ca、Mg、S、B、Cu、Zn、Fe、Mn 等 11 種元素的速效養(yǎng)分含量。其中，速效P、K、Cu、Fe、Mn、Zn用國際農(nóng)化服務(wù)中心(ASI)的聯(lián)合浸提劑(0.25 mol/L NaHCO3－0.01 mol/L EDTA －0.01 mol/L NH4F)同時浸提;速效S和B用0.08 mol/L的Ca3(PO4)2溶液浸提;NH4－N 和速效 Ca、Mg 用1 mol/L KCl浸提[8－10]。

1.3 吸附試驗

主要對K、P、S、B、Cu、Mn和Zn等養(yǎng)分元素進(jìn)行吸附試驗，該試驗由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所測土配方實驗室完成[8－10]。

1.4 盆栽試驗

盆栽試驗于2011年3月～5月在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院溫室內(nèi)進(jìn)行。根據(jù)各類土壤有效養(yǎng)分含量和吸附試驗測定結(jié)果，參照ASI各養(yǎng)分適宜值標(biāo)準(zhǔn)，制定出各土壤養(yǎng)分的最佳處理，即OPT(表1)。在確定最佳處理時，除使各養(yǎng)分調(diào)整到最佳狀態(tài)外，還要考慮土壤pH值及Ca/Mg、Mg/K的平衡;從OPT中減去或加入某一元素，即設(shè)置若干輔助處理來驗證其是否最佳，OPT中若已加入某元素，則另設(shè)一個OPT中減去該元素的處理(如“－P”);OPT中若未加入某元素，則設(shè)一個OPT中加入該元素的處理(如“+K”)，其它各元素的加入量與OPT相同，CK為無肥對照處理[8－10]。

本文盆栽實驗每類土壤各設(shè)12個處理(表2)，每盆裝土400 mL，每個處理均重復(fù)4次。以高粱(Sorghum bicolor.L.Moench.)作為指示作物，種子催芽24 h后播入盆栽土壤1 cm深處，每盆播種15粒，出苗后第5天左右間苗，最后每盆保留10株。高粱生長45 d左右收獲其地上部分，將收獲的植株放到烘箱里，在105℃下殺青3 min，然后于70℃烘干至恒重，并稱其干物質(zhì)量。以最佳處理的單株生物質(zhì)量為100%，計算各處理的相對產(chǎn)量。采用最小顯著差數(shù)法(LSD檢驗法)進(jìn)行統(tǒng)計分析，判斷其土壤養(yǎng)分限制因子[10]。

表1 溫室盆栽實驗用不同類型土壤中各種養(yǎng)分的最佳推薦量Tab.1 Optimal Treatments setting of greenhouse pot experiment in different soils

表2 溫室盆栽實驗設(shè)計Tab.2 Treatments setting of greenhouse pot experiment

2 結(jié)果與分析

2.1 調(diào)查區(qū)各類土壤養(yǎng)分基本狀況

野外調(diào)查結(jié)果表明，江西省油茶林地多屬低山丘陵崗地，土壤屬黃紅壤類，質(zhì)地基本為砂質(zhì)壤土。采用ASI法測定供試土壤部分化學(xué)性質(zhì)的測定值見表3，土壤有效養(yǎng)分狀況分析結(jié)果如表4。

由表3可知，供試土壤的pH值范圍為4.23～4.84，平均為4.46，屬酸性黃紅壤，適宜油茶生長。供試土壤有機(jī)質(zhì)含量在1.23% ～1.66%，平均為1.38%，因此，各類油茶林地間有機(jī)質(zhì)含量差異較大。但各類土壤中有機(jī)質(zhì)含量普遍較低，特別是第四紀(jì)紅壤類土壤有機(jī)質(zhì)含量最低。因此，提高油茶林地土壤有機(jī)質(zhì)含量，是改善該區(qū)域內(nèi)油茶林地土壤養(yǎng)分狀況的首要任務(wù)。

表3 江西省油茶林地土壤部分化學(xué)成分Tab.3 Selected chemical properties of oil tree camellia forest soils in Jiangxi province

利用Hunter[9]提出的土壤養(yǎng)分臨界值作進(jìn)一步的分析，可明確土壤養(yǎng)分含量特點，并能初步判斷土壤養(yǎng)分的豐缺狀況。從表4分析結(jié)果可看到，供試4類土壤中，N、P、K、Ca和Mg的含量均低于ASI規(guī)定的臨界值，其平均值分別為臨界值的46.6%、21.3%、43.9%、35.1%、14.2%。據(jù)此可判斷，江西省油茶林地土壤中的N、P、K、Ca和Mg等養(yǎng)分缺乏嚴(yán)重，已成為土壤養(yǎng)分限制因子。但Fe、S含量較高，均高于ASI養(yǎng)分臨界值的5倍以上，其中Fe含量的變幅較大，相差近50倍。從微量元素看，花崗巖類土壤中Cu、B含量低于臨界值，Zn、Mn含量高于臨界值。砂巖類土壤中Cu、Mn含量低于臨界值，B、Zn含量略高于臨界值。千枚巖類土壤中Cu、Mn、Zn、B含量均高于臨界值。第四紀(jì)紅壤類土壤中Cu、B含量低于臨界值，Mn高于臨界值1倍，B與臨界值接近。測定分析結(jié)果初步表明，江西省油茶林地各類土壤養(yǎng)分含量不均衡，養(yǎng)分障礙因子較多，必須開展吸附和盆栽試驗進(jìn)一步驗證和判斷有效養(yǎng)分測定結(jié)果。

表4 測試土壤有效養(yǎng)分含量Tab.4 Available nutrients of experiment soil mg/L

2.2 各類土壤對養(yǎng)分的吸附特性

土壤養(yǎng)分的可利用部分取決于能被植物吸收的養(yǎng)分含量。根據(jù)ASI吸附試驗結(jié)果進(jìn)行擬合的吸附曲線模型為y=Ax+B，模型中的A為吸附系數(shù)(相對吸附能力)，A值越小說明土壤吸附能力越強(qiáng)。表明施以等量的養(yǎng)分元素，吸附能力強(qiáng)的土壤其養(yǎng)分利用率低。分析結(jié)果見圖1和表5。由圖1和表5可知:供試土壤對K的吸附能力，砂巖類土壤明顯高于其余3類土壤，其吸附率為40.4%，其余3類土壤K的吸附率平均為18.9%，土壤對K的吸附能力由強(qiáng)到弱排序為:砂巖類、花崗巖類、千枚巖類、第四紀(jì)紅壤類土壤。供試土壤對P的吸附能力均較強(qiáng)，其中千枚巖類中加入的P有65%左右轉(zhuǎn)化為成不可提取形態(tài)，其余3類土壤亦達(dá)40%左右，吸附能力由強(qiáng)到弱排序為千枚巖類、花崗巖類、第四紀(jì)紅壤類、砂巖類土壤。供試土壤對S的吸附能力都很強(qiáng)，吸附范圍在在62% ～85%，吸附能力由強(qiáng)到弱排序為:第四紀(jì)紅壤類、千枚巖類、花崗巖類、砂巖類土壤。供試土壤對B的吸附相對較弱，吸附范圍在28.7% ～37.9%，吸附能力由強(qiáng)到弱排序為:花崗巖類、第四紀(jì)紅壤類、千枚巖類、砂巖類土壤。供試土壤對Cu的吸附能力以第四紀(jì)紅壤類最強(qiáng)，吸附率達(dá)34.4%，吸附能力由強(qiáng)到弱排序為:花崗巖類、千枚巖類、第四紀(jì)紅壤類、砂巖類土壤。供試土壤對Mn的吸附都很弱，吸附能力相差也不顯著，吸附能力由強(qiáng)到弱排序為:花崗巖類、千枚巖類、第四紀(jì)紅壤類、砂巖類土壤。供試土壤對Zn的吸附也很弱，土壤吸附曲線基本相似，吸附能力由強(qiáng)到弱排序為:千枚巖類、砂巖類、第四紀(jì)紅壤類、花崗巖類土壤。

2.3 土壤養(yǎng)分限制因子分析

根據(jù)溫室盆栽實驗結(jié)果并采用最小顯著差數(shù)法(LSD檢驗法)進(jìn)行統(tǒng)計分析，結(jié)果見表6、表7。由表6、表7得知:花崗巖類土壤在缺 N、P、K 時高粱生物產(chǎn)量分別顯著減少54.21%、73.63%、51.65%，缺B減少18.68%，而其他元素施用多少與否對產(chǎn)量影響不顯著。因此，花崗巖類土壤養(yǎng)分限制因子及其虧缺程度由大到小排序為P＞N＞K＞B。砂巖類土壤在缺N、P、K時高粱生物產(chǎn)量分別顯著減少 74.92%、71.13%、58.42%，缺 Mn減少38.49%，缺Mo減少28.52%，缺Zn減少22.68%，缺Cu減少22%，缺B減少14.09%，加S有負(fù)效應(yīng)，F(xiàn)e施用多少與否對產(chǎn)量影響不顯著。因此，砂巖類土壤養(yǎng)分限制因子及其虧缺程度排序為N＞P＞K＞Mn＞Mo＞Zn＞Cu＞B。

圖1 K、P、S、B、Cu、Mn、Zn 的吸附曲線Fig.1 Adsorption curves of K，P，S，B，Cu，Mn，Zn

表5 各類土壤吸附特征曲線模擬方程Tab.5 Characteristic curve of soil adsorption simulation equation

表6 不同養(yǎng)分處理下各類土壤盆栽高粱的生物產(chǎn)量Tab.6 Sorghum yields of pot experiment in different nutrient treatments of soils

表7 各類土壤盆栽高粱生物產(chǎn)量的LSD值Tab.7 The value of Sorghum yields with least significant difference test in soils

千枚巖類土壤在缺N、P、K時高粱生物產(chǎn)量分別顯著減少73.13%、75.85%、42.72%，缺Mo減少27.21%，缺B減少21.09%，缺Cu減少19.05%，缺Zn減少18.03%，加S、Fe和Mn對產(chǎn)量都有負(fù)效應(yīng)。因此，千枚巖類土壤養(yǎng)分限制因子及其虧缺程度排序為P＞N＞K＞Mo＞B＞Cu＞Zn。第四紀(jì)紅壤類土壤在缺N、P、K時高粱生物產(chǎn)量分別顯著減少49.18%、70.08%、46.72%，而其它元素施用多少與否對產(chǎn)量影響不顯著。因此，第四紀(jì)紅壤類土壤養(yǎng)分限制因子及其虧缺程度排序為P＞N＞K。

綜上所述，P、N、K是江西省油茶林地土壤的主要養(yǎng)分限制因子，其次為Zn、B、Mo。

對照分析土壤養(yǎng)分狀況測定與盆栽試驗分析結(jié)果后可以發(fā)現(xiàn)，兩者結(jié)果有一定的差異:如土壤養(yǎng)分分析測定結(jié)果顯示，Cu分別在花崗巖類、砂巖類土壤、第四紀(jì)紅壤類土壤中缺乏，而Mn在砂巖類土壤中缺乏;但盆栽試驗結(jié)果與此相矛盾。因此，只依靠土壤養(yǎng)分分析測定結(jié)果來判定土壤養(yǎng)分豐缺狀況可能帶有片面性，必須繼續(xù)開展盆栽試驗加以驗證。這是因為土壤養(yǎng)分受到土壤其他理化性狀、氣候、環(huán)境和作物營養(yǎng)特性等因素的綜合影響[11]，ASI法規(guī)定的臨界值多適用于農(nóng)田土壤，完全用于林地土壤勢必帶來分析結(jié)果的差異，且土壤養(yǎng)分分析結(jié)果只能判斷養(yǎng)分限制因子存在的一種可能性，卻不能精確判定土壤養(yǎng)分的豐缺狀況[12]。

3 結(jié)論與討論

(1)江西省油茶林地土壤有機(jī)質(zhì)含量在1.23% ～1.66%，普遍較低;N、P、K養(yǎng)分嚴(yán)重缺乏，Ca、Mg、B、Zn、Mo等養(yǎng)分也普遍缺乏，但S、Fe含量較豐富。

(2)各類土壤對養(yǎng)分的吸附能力不同。砂巖類對K、Zn;花崗巖類對P、Cu、B;第四紀(jì)紅壤類P、S、B;千枚巖類對P、Zn的吸附固定量大。

(3)盆栽試驗結(jié)果表明，P、N、K是江西省油茶林地土壤的主要養(yǎng)分限制因子，其虧缺程度排序為P＞N＞K;其次為Zn、B、Mo。其虧缺程度排序為Mo＞B＞Zn。

(4)土壤養(yǎng)分分析測定結(jié)果與盆栽試驗分析結(jié)果存在一定的差異。鑒于油茶林地土壤養(yǎng)分的復(fù)雜性和油茶的需肥特性，文中初步判定了江西省油茶林地的養(yǎng)分障礙因子，并不能直接用于指導(dǎo)油茶的平衡施肥，要想得到合理的油茶平衡施肥配方，還需開展養(yǎng)分田間試驗加以驗證，以進(jìn)一步精確篩選養(yǎng)分障礙因子，改進(jìn)施肥配方，從而生產(chǎn)適用于江西甚至全國的油茶專用肥，實現(xiàn)油茶高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)的目標(biāo)。

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